JP2008106643A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の制御装置において、排気の状態の学習を速やかに完了させることができる技術を提供する。
【解決手段】内燃機関の排気通路で排気の状態を測定する測定手段６と、測定手段により測定される値とその目標値とを比較した値を前記内燃機関の運転状態に応じて分けられる複数の運転領域において夫々学習する学習手段１０と、学習手段による学習が完了している運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が良いことを示し、学習手段による学習が完了していない運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が悪いことを示す通知手段９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

吸入空気量の測定誤差または燃料噴射量の誤差を、空燃比センサにより実際に測定される空燃比（以下、実空燃比という。）と、そのときの計算上の空燃比（以下、計算空燃比という。）と、の差に基づいて補正することができる。そして、実空燃比と計算空燃比との差、または吸入空気量若しくは燃料噴射量の補正値を、学習値として記憶しておくことにより、それ以降の空燃比を適正化することができる（例えば、特許文献１参照。）。このように学習値を記憶しておくことを以下「空燃比誤差学習」という。
特開平８−１４４８３１号公報 特開２００３−２８６８７４号公報 特開２００４−５２５９９号公報

ところで、空燃比センサは排気通路に取り付けられるため、内燃機関から排出されたガスが該空燃比センサに到達するまでにある程度の時間がかかる。したがって、内燃機関の過渡運転時には、吸入空気量の測定誤差や燃料噴射量の誤差が無くても実空燃比と計算空燃比とに差が生じる虞がある。そのため、実空燃比と計算空燃比とに差があっても、これが前記誤差によるものなのか、又は排気が空燃比センサに到達するまでの時間遅れによるものなのか、判断することができない。このようなことから、空燃比誤差学習はアクセル開度が一定のときのような定常運転時に行なわれることが多い。そのため、運転者の運転の仕方によっては空燃比誤差学習を行なうことができなくなる。

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の制御装置において、排気の状態の学習を速やかに完了させることを目的とする。

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の制御装置は、
内燃機関の排気通路で排気の状態を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定される値とその目標値とを比較した値を前記内燃機関の運転状態に応じて分けられる複数の運転領域において夫々学習する学習手段と、
前記学習手段による学習が完了している運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が良いことを示し、前記学習手段による学習が完了していない運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が悪いことを示す通知手段と、
を備えることを特徴とする。

排気の状態とは、例えば排気の空燃比、排気の酸素濃度又は排気の温度であり、内燃機関の吸入空気量又は燃料噴射量に応じて変化する値である。

そして、測定手段により測定される測定値とそのときの目標値とを比較した値（例えば差または比）に基づいて燃料噴射量または吸入空気量を補正することにより、測定値を目標値に近づけることができる。さらに、燃料噴射量または吸入空気量の補正値を求めてこの値を記憶しておけば、これ以降その補正値を用いることができる。また、測定手段により測定される測定値とそのときの目標値との差を記憶しておけば、これ以降この差に基づ
いて燃料噴射量若しくは吸入空気量の補正値を速やかに求めることができる。このように、学習手段は、測定値又は測定値から得られる補正値を記憶することにより学習を行なう。このようにして記憶された値を以下「学習値」という。

ところで、内燃機関の運転状態（例えば機関回転数または燃料噴射量）が異なると、前記学習値も異なることがある。そのため、学習手段は、内燃機関の運転状態に応じて分けられる複数の運転領域毎に学習値を求めている。この運転領域は、例えば機関回転数または機関負荷を所定の幅で複数に区切ることにより設定することができる。なお、運転領域は無限にあっても良い。

そして、学習手段は、学習の条件が成立している場合には学習を行なうが、学習の条件が成立していない場合には学習を行なわない。

ここで、燃費が良い状態となっているときに、燃費が良い状態であることを運転者に知らせると、その運転者はそのときの運転状態を維持しようとする。一方、燃費が悪い状態であることを知った運転者は、燃費を向上させるためにアクセル操作を丁寧に行なうようになる。そして、燃費が悪い状態であることを運転者に知らせることによりアクセル操作が丁寧になると、定常運転に近づくため、学習の条件が成立し易くなる。つまり、学習が完了していない運転領域の学習を促進させることができる。

なお、学習が完了していない運転領域では、燃料噴射量若しくは測定される吸入空気量に誤差がある虞がある。この誤差を生じている状態で内燃機関が運転されると、所望の運転状態が得られなくなり燃費が悪化する虞がある。たとえば、内燃機関から排出される粒子状物質（ＰＭ）の量が増加することによりパティキュレートフィルタの再生処理の頻度が増ために燃費が悪化する。つまり、学習が完了していない運転領域では燃費が悪化する虞があるため、それを運転者等に知らせている。

つまり、燃費が良い状態であることを通知するときには、そのときの燃費が実際に良い状態となっていなくても良い。また、燃費が悪い状態であることを通知するときには、そのときの燃費が実際に悪い状態となっていなくても良い。つまり、そのときの瞬間的な燃費が良かったり悪かったりする必要は無く、長期間における燃費が良かったり悪かったりすることを通知してもよい。ここで、燃費が良いとは、所定距離を走行するときの燃料消費量が少ないことを示し、燃料消費率が低いとしても良い。

なお、通知手段による通知は、運転者、コンピュータ、又は記憶装置にしても良い。また、運転者に通知するときには、ランプ、ブザー、振動を用いることができる。つまり、燃費が良い状態か悪い状態の何れか一方のときに、ランプを点灯させたり、ブザーを鳴らしたり、振動を起こしたりすることができる。

また、本発明においては、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
内燃機関への燃料噴射量を調節する燃料噴射量調節手段と、
を備え、
前記学習手段により学習が完了していない運転領域では、完了している運転領域よりも、アクセル開度の変化量に対する燃料噴射量の変化量を少なくすることができる。

つまり、学習が完了していない運転領域ではアクセル開度の開閉をより緩慢として定常運転に近づけることにより、学習の条件を成立させ易くする。これにより、学習が完了していない運転領域において速やかに学習を完了させることが可能となる。

本発明によれば、内燃機関の制御装置において、排気の状態を表す値の学習を速やかに完了させることができる。

以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。

図１は、本実施例に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関１とその吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、水冷式の４サイクルエンジンである。内燃機関１には、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁２が取り付けられている。

内燃機関１には、燃焼室へ通じる吸気通路３が接続されている。この吸気通路３の途中には、内燃機関１の吸入空気量を測定するエアフローメータ４が取り付けられている。

また、内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路５が接続されている。この排気通路５の途中には、該排気通路５を流通する排気の空燃比を検出する空燃比センサ６が取り付けられている。なお、本実施例における空燃比センサ６が、本発明における測定手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１０には、エアフローメータ４および空燃比センサ６のほか、運転者がアクセルペダル７を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ８が電気配線を介して接続され、これらセンサの出力信号が入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ１０には、燃料噴射弁２が電気配線を介して接続され、この燃料噴射弁２はＥＣＵ１０により制御される。

そして、ＥＣＵ１０には、燃費が所定状態よりも良いことを運転者に示すランプ９が接続されており、該ランプ９はＥＣＵ１０からの信号により点灯する。なお、本実施例においてはランプ９が、本実施例における通知手段に相当する。

ところで、燃料噴射弁２から実際に噴射される燃料量（実燃料量）が、ＥＣＵ１０から燃料噴射弁２に対して指示される燃料噴射量（指令燃料量）に対して誤差を生じる場合がある。また、エアフローメータ４により検出される吸入空気量（以下、検出空気量という。）が、内燃機関１に実際に吸入される空気量（以下、実空気量という。）に対して誤差を生じる場合がある。これらの場合には、空燃比センサ６により得られる排気の空燃比（以下、実空燃比という。）と、検出空気量および指令燃料量から得られる排気の空燃比（以下、計算空燃比という。）と、で差を生じる。この計算空燃比と実空燃比との比を以下「空燃比誤差」という。この空燃比誤差を機関回転数および燃料噴射量に基づいて分割された複数の運転領域毎に夫々求めることができる。

ここで、図２は、空燃比誤差学習が完了しているか否かを運転領域毎に示したマップである。横軸が機関回転数であり、縦軸が燃料噴射量である。機関回転数は８００ｒ．ｐ．ｍ．毎に区切り、燃料噴射量は５ｍｍ^３／ｓｔ毎に区切っている。また、丸印は学習が完了していることを示し、罰印は学習が完了していないことを示している。

そして、図２に示すように、学習が完了していない運転領域と、学習が完了している運転領域が混在している。学習が完了していない運転領域では、該運転領域で内燃機関１が運転されたことが無いか、運転されたとしても空燃比誤差学習を行なうことができなかったことが考えられる。この空燃比誤差学習は、内燃機関の運転状態が定常に近い状態のときに行なわれる。つまり、燃料噴射量及び機関回転数の変化率が夫々閾値以下のときに行なわれる。なお、本実施例では空燃比誤差学習を行なうＥＣＵ１０が、本発明における学習手段に相当する。

そのため、本実施例では、空燃比誤差学習が完了している運転領域ではランプ９を点灯させる一方、空燃比誤差学習が完了していない運転領域においてランプ９を消灯させる。つまり、空燃比誤差学習が完了していない運転領域においてランプ９を消灯させることにより、運転者に対して丁寧なアクセル操作を促して空燃比誤差学習を行ない易くする。

図３は、アクセル開度、空燃比、及びランプ９の点灯状態の推移を示したタイムチャートである。なお、空燃比における実線は実空燃比、破線は計算空燃比である。

ここで、（Ａ）で示される時間においては実空燃比と計算空燃比とに差がある。しかも、空燃比誤差学習が完了していないためランプが消灯されている。そのため、運転者はアクセル操作を丁寧に行なうようになる。つまり、アクセル開度の変化率が小さくなるため、空燃比誤差学習がし易くなる。

そして、（Ａ）で示される時間から（Ｂ）で示される時間において、このときの運転領域における空燃比誤差学習が行なわれる。そのため、実空燃比と計算空燃比との差が小さくなる。そして、（Ｂ）で示される時間において、実空燃比と計算空燃比との差がなくなっている。つまり、（Ｂ）で示される時間において、このときの運転領域における空燃比誤差学習が完了している。そのため、ランプ９が点灯される。

一方、（Ｃ）で示される時間において運転者がアクセルを踏み込んだために学習が完了していない運転領域に入るので、ランプ９が消灯される。また、実空燃比と計算空燃比との差が大きくなっている。この差は、本当の誤差によるものなのか、時間遅れによるものなのか、判断することができない。そのため、運転者がアクセル開度を変更している間には空燃比誤差学習が行なわれない。そのため、ランプ９も消灯される。

しかし、ランプ９が消灯されることにより運転者が丁寧なアクセル操作を心がければ、他の運転領域において空燃比誤差学習を完了させることができる。

以上説明したように本実施例によれば、空燃比誤差学習が完了していない運転領域では、燃費が良いことを示すランプ９を消灯させることにより運転者に対して丁寧なアクセル操作を促すことができる。これにより、空燃比誤差学習を促進させることができるので、全運転領域において空燃比誤差学習を速やかに完了させることができる。そのため、燃費を向上させたり、排気中の有害物質を低減させたりできる。

本実施例においては、空燃比誤差学習が完了していない運転領域では、空燃比誤差学習が完了したときと比較して、アクセル開度の変化量に対する燃料噴射量の変化量を小さくする。その他の装置については実施例１と同様なので説明を省略する。

ここで、図４は、アクセル開度と燃料噴射量との推移を示したタイムチャートである。燃料噴射量における実線は空燃比誤差学習が完了しているときを示し、破線は空燃比誤差学習が完了していないときを示している。

このように、アクセル開度の変化量に対する燃料噴射量の変化量を少なくすることにより、内燃機関１の運転状態を定常状態に近づけることができるため、空燃比誤差学習の条件が成立し易くなる。そのため、空燃比誤差学習が完了していない運転領域の空燃比誤差学習を促進することができるので、全運転領域において空燃比誤差学習を速やかに完了させることができる。

なお、実施例１と実施例２とは組み合わせることができる。また、本実施例においてはアクセル開度センサ８が、本発明におけるアクセル開度検出手段に相当する。さらに、本実施例では燃料噴射弁２からの燃料噴射量を調節するＥＣＵ１０が、本発明における燃料噴射量調節手段に相当する。

実施例に係る内燃機関の制御装置を適用する内燃機関とその吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。 空燃比誤差学習が完了しているか否かを運転領域毎に示したマップである。 アクセル開度、空燃比、及びランプの点灯状態の推移を示したタイムチャートである。 アクセル開度と燃料噴射量との推移を示したタイムチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃料噴射弁
３ 吸気通路
４ エアフローメータ
５ 排気通路
６ 空燃比センサ
７ アクセルペダル
８ アクセル開度センサ
９ ランプ
１０ ＥＣＵ

Claims (2)

1. 内燃機関の排気通路で排気の状態を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定される値とその目標値とを比較した値を前記内燃機関の運転状態に応じて分けられる複数の運転領域において夫々学習する学習手段と、
   前記学習手段による学習が完了している運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が良いことを示し、前記学習手段による学習が完了していない運転領域において前記内燃機関が運転されているときには該内燃機関の燃費が悪いことを示す通知手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
   内燃機関への燃料噴射量を調節する燃料噴射量調節手段と、
   を備え、
   前記学習手段により学習が完了していない運転領域では、完了している運転領域よりも、アクセル開度の変化量に対する燃料噴射量の変化量を少なくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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