JP4114245B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
空燃比を所定の状態にフィードバック(F/B)制御することは一般に行われている。その場合、例えば特公昭62−12382号公報に記載されているように、複数個のF/B制御量をサンプリングし、そのサンプル値の平均値を算出して学習値を設定すると共に、この学習値により学習制御を行い、F/B制御の精度を向上させることが知られている。こうした学習制御によれば、内燃機関並びに空燃比制御システムのバラツキや経時変化等により空燃比ずれが生じても、その空燃比ずれが適宜補正される。
【0003】
しかしながら、空燃比ずれは、上述した通り内燃機関並びに空燃比制御システムのバラツキや経時変化等が原因で生じる他、それ以外の要因によっても生ずる。例えば電磁式インジェクタはコイルを構成部品として持つため、コイル抵抗の温度特性に起因して、同インジェクタの燃料噴射量がインジェクタ温度(コイル温度)により変化する。従って、比較的短期的に空燃比ずれが生じるが、この空燃比ずれに対して上記従来公報の装置では適正な空燃比補正が実施できない。
【0004】
インジェクタによる燃料噴射量の温度特性の一例を図9に示す。図9から分かるように、インジェクタ温度が低いと、噴射量は増量側に変化し、逆にインジェクタ温度が高いと、噴射量は減量側に変化する。そのため、機関始動後から機関停止までの間に種々の温度環境でインジェクタが使用される場合、燃料噴射量の制御精度が悪化するという問題を招来する。
【0005】
また一般に、既存技術の学習制御では、内燃機関が運転状態から停止状態になる時にその時の最終の空燃比学習値をメモリに記憶保持し、次回の機関始動時には、前記記憶保持した最終の空燃比学習値を読み出して空燃比学習に使用することとしていた。
【0006】
ところが、前回の機関運転時と次回の機関運転時とでインジェクタの温度環境が相違すると、当該インジェクタの温度特性の影響を受けて誤った補正が行われ、結果として空燃比ずれが解消できない。つまり、インジェクタの温度特性を主たる要因とする上記問題に対して、既存の装置では誤学習が実施されてしまい空燃比の制御精度が悪化する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、インジェクタの温度特性など短期的な空燃比ずれが生じても適正に空燃比学習を行うことができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明はその前提として、内燃機関の運転領域に応じた複数の空燃比学習ゾーンを持ち、空燃比を目標値に一致させるための空燃比フィードバック補正量から求まる空燃比学習値により各学習ゾーン毎に学習補正を実施してインジェクタによる燃料噴射量を制御する。
【0009】
そして上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、所定の学習条件が成立するか否かを判別する条件判別手段と、該学習条件の成立時に前記空燃比学習値の他に、該学習値とその時の空燃比フィードバック補正量との2つによって得られる空燃比のトータルずれ量の最大値と最小値とを逐次算出及び更新し、計3つの値を各学習ゾーン毎に記憶する記憶手段と、内燃機関の始動に際し、前回の機関運転時に前記記憶手段が記憶した空燃比のトータルずれ量の最大値及び最小値についてその中間値を求め、該求めた中間値を初期学習値とする初期設定手段とを備える。
【0010】
要するに、空燃比のトータルずれ量は例えば空燃比フィードバック補正量と空燃比学習値との積により求められる。このとき、同トータルずれ量の最大値及び最小値は、インジェクタの温度特性等による短期的な空燃比ずれの要因を含む値であり、その中間値を機関始動時における空燃比学習値の初期値とすることで、温度特性による空燃比ずれがキャンセルされ、空燃比制御の誤学習が防止できる。その結果、適正に空燃比学習を行い、ひいては空燃比の制御精度を向上させることができる。
【0011】
上記請求項1の構成において、トータルずれ量の最大値及び最小値の中間値は当該最大値及び最小値の中央付近の値であるとよく、請求項2に記載したように、トータルずれ量の最大値及び最小値についてその平均値を求め、該求めた平均値を初期学習値とするのが望ましい。
【0012】
また、請求項3に記載の発明では、前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定される時、機関負荷が少なくともアイドル状態を含む低中負荷状態であることを条件に、前記記憶手段が記憶したトータルずれ量の最大値及び最小値を平均化して初期学習値を設定する。
【0013】
インジェクタの温度特性等により生じる短期的な空燃比ずれは、機関のアイドル運転時など、比較的低負荷の状態で大きくなる。そのため、上述の通り機関負荷が比較的小さいことを条件に、トータルずれ量の最大値及び最小値を平均化して初期学習値を設定することで、より一層効果的に空燃比制御の誤学習が防止できる。
【0014】
請求項4に記載の発明では、内燃機関の始動に伴い前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定された後、学習条件が一旦不成立になってから再度条件成立となる場合、同学習条件が不成立になる直前の前記最大値及び最小値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセット(再設定)する。
【0015】
上記構成によれば、仮に学習条件が一旦不成立になって次回の条件成立までの間にインジェクタの温度環境が相違しても、当該インジェクタの温度特性による空燃比ずれがキャンセルされ、空燃比制御の誤学習が防止される。
【0016】
また、請求項5に記載の発明では、内燃機関の始動に伴い前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定された後、空燃比学習ゾーンが一旦切り換えられてから元のゾーンに戻る場合、同学習ゾーンが切り換えられる直前の前記最大値及び最小値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセット(再設定)する。
【0017】
上記構成によれば、仮に空燃比学習ゾーンが一旦切り換えられた後、元のゾーンに戻るまでの間にインジェクタの温度環境が相違しても、当該インジェクタの温度特性による空燃比ずれがキャンセルされ、空燃比制御の誤学習が防止される。
【0018】
請求項6に記載の発明では、内燃機関の始動に際し、前記インジェクタの温度特性により生ずる増量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最大値を初期設定し、また、同じくインジェクタの温度特性により生ずる減量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最小値を初期設定する。
【0019】
つまり、トータルずれ量の最大値が、インジェクタ温度特性による増量補正側の最小空燃比ずれ量よりも小さくなることはなく、また、トータルずれ量の最小値が、インジェクタ温度特性による減量補正側の最小空燃比ずれ量よりも大きくなることはない。かかる場合、インジェクタ温度特性による増量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最大値を初期設定することで、前記最大値は必ず増量補正側に更新される。また、インジェクタ温度特性による減量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最小値を初期設定することで、前記最小値は必ず減量補正側に更新される。従って、インジェクタの温度特性を反映させつつ、前記トータルずれ量の最大値及び最小値を適正に初期設定することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態について説明する。本実施の形態における空燃比制御システムでは、車両用内燃機関に供給する混合気の実空燃比を目標空燃比に一致させるよう空燃比F/B制御を実施する。つまり、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置(以下、ECUという)は、機関排気管に配設されたO2 センサによる検出結果を取り込み、そのセンサ検出結果に基づいて空燃比F/B制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構成を説明する。
【0021】
図1は、本実施の形態における空燃比制御システムの概要を示す全体構成図である。図1において、内燃機関は4気筒4サイクルの火花点火式エンジン(以下、単にエンジン1という)として構成されており、エンジン1には吸気管2と排気管3とが接続されている。吸気管2には、アクセルペダル4に連動するスロットル弁5が設けられており、同スロットル弁5の開度はスロットル開度センサ6により検出される。また、吸気管2のサージタンク7には吸気圧センサ8が配設されている。
【0022】
エンジン1の気筒を構成するシリンダ9内には図の上下方向に往復動するピストン10が配設されており、同ピストン10はコンロッド11を介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストン10の上方にはシリンダ9及びシリンダヘッド12にて区画された燃焼室13が形成されており、燃焼室13は、吸気弁14及び排気弁15を介して前記吸気管2及び排気管3に連通している。排気管3にはO2 センサ16が配設され、同O2 センサ16は、排ガスが理論空燃比に対してリーンかリッチかに応じて異なる起電力信号を出力する。
【0023】
エンジン1の吸気ポート17には電磁駆動式のインジェクタ18が設けられており、このインジェクタ18には図示しない燃料タンクから燃料(ガソリン)が供給される。本実施の形態では、吸気マニホールドの各分岐管毎に1つずつインジェクタ18を有するマルチポイントインジェクション(MPI)システムが構成されている。この場合、吸気管上流から供給される新気とインジェクタ18による噴射燃料とが吸気ポート17にて混合され、その混合気が吸気弁14の開弁動作に伴い燃焼室13内(シリンダ9内)に流入する。
【0024】
シリンダヘッド12に配設された点火プラグ20は、図示しないイグナイタ及びディストリビュータからの点火用高電圧により発火する。基準位置センサ21及び回転角センサ22は図示しないディストリビュータに配設され、基準位置センサ21はクランク軸の回転状態に応じて720°CA毎にパルス信号を出力し、回転角センサ22は、より細かなクランク角毎(例えば、30°CA毎)にパルス信号を出力する。また、シリンダ9(ウォータジャケット)には、冷却水温を検出するための水温センサ23が配設されている。
【0025】
ECU30は、周知のマイクロコンピュータシステムを中心に構成され、CPU31、ROM32、RAM33、バックアップRAM34、A/D変換器35、入出力インターフェース(I/O)36等を備える。前記スロットル開度センサ6、吸気圧センサ8、O2 センサ16及び水温センサ23の各検出信号は、A/D変換器35に入力され、A/D変換された後にバス37を介してCPU31に取り込まれる。また、前記基準位置センサ21及び回転角センサ22のパルス信号は、入出力インターフェース36及びバス37を介してCPU31に取り込まれる。
【0026】
その他、ECU30にはイグニッションキー(IGキー)25が接続され、同IGキー25がON位置に操作されたか、或いはOFF位置に操作されたかを示すキー操作信号が入力される。なお、バックアップRAM34にはIGキー25の操作状態に関係なく常に電源が投入され、その記憶内容が常に保持されるようになっている。後述する空燃比学習値等のデータはこのバックアップRAM34に記憶保持される。
【0027】
CPU31は、前記各センサの検出信号に基づいてスロットル開度TH、吸気圧PM、空燃比(A/F)、冷却水温Tw、基準クランク位置(G信号)及びエンジン回転数Neなどのエンジン運転状態を検知する。また、CPU31は、エンジン運転状態に基づいて燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算し、その制御信号をインジェクタ18やイグナイタに出力する。
【0028】
次に、上記の如く構成される空燃比制御システムの作用を説明する。
図2は、CPU31により実行される燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【0029】
図2のルーチンはIGキー25がOFF位置からON位置に操作されてCPU31に電源が投入されることを受けて起動され、先ずステップ101では、処理開始直後において初期化の処置を実施する。ここでは、空燃比の学習補正関係を含む全制御項目の初期化処置が行われる。
【0030】
その後、ステップ102では、予め記憶されている検索マップを用い、その時々のエンジン回転数Neや吸気圧PMに基づいて基本噴射時間TPを算出する。続くステップ103では、エンジン運転状態に応じた各種補正係数fiを算出する。実際には各種補正係数fiとして、水温補正係数、加速時増量補正係数、空燃比補正係数(空燃比フィードバック補正量)FAF、空燃比学習値FLRN等が算出される。
【0031】
ここで、空燃比学習値FLRNは、エンジン1の運転領域に応じた複数の空燃比学習ゾーン毎に記憶される。例えば図5に示されるように、空燃比学習ゾーンはエンジン回転数Neと負荷(吸気圧PM)とで複数の領域に分割され、各々のゾーン毎に空燃比学習値FLRNがマップ形式で記憶される。
【0032】
さらに、ステップ104では、前記算出した各種補正係数fiを基本噴射時間TPに反映して最終噴射時間Tiを算出する。そして、この最終噴射時間Tiに基づいてインジェクタ18を駆動してエンジン1の各気筒に対して燃料を噴射供給する。
【0033】
図3は空燃比学習補正ルーチンを示すフローチャートであり、同ルーチンは各気筒の燃料噴射毎(本実施の形態の4気筒エンジンでは180°CA毎)にCPU31により実行される。本実施の形態では特に、空燃比補正係数FAFと空燃比学習値FLRNとの積を「空燃比トータルずれ量FTAL」とし(FTAL=FAF・FLRN)、エンジン運転時にはそのFTAL値を常にモニタしてその最大値MAXと最小値MINとを随時更新・記憶する。また、エンジン始動時においては、前回運転時(車両走行時)に記憶した空燃比トータルずれ量FTALのMAX値及びMIN値から空燃比学習値FLRNの初期値を設定することとしている。
【0034】
なお、前記MAX値及びMIN値は、前記空燃比学習値FLRNと同様に、運転領域毎の複数のゾーンに記憶される。例えば図6に示されるようにエンジン回転数Neと負荷(吸気圧PM)とで複数の領域に分割された各々のゾーンには、MAX値及びMIN値がマップ形式で記憶される。以下に図3の処理手順を詳細に説明する。
【0035】
IGキー25のON操作に伴う処理開始直後において、先ずステップ201では、空燃比トータルずれの平均化処理を実施したことを表す平均化実施フラグFaと、空燃比トータルずれのMAX値及びMIN値を初期設定したことを表す初期設定フラグFsとを共に「0」に初期化する。
【0036】
その後、ステップ202では、平均化実施フラグFaが「0」であるか否かを判別する。エンジン始動当初においてはFa=0であるので、ステップ202がYESとなり、以下のステップ203〜205で平均化処理と空燃比学習値FLRNの初期設定処理とが実施される。
【0037】
平均化処理においてステップ203では、前回のエンジン運転時(車両走行時)に記憶保持した空燃比トータルずれのMAX値及びMIN値を取り込む。また、続くステップ204では、MAX値及びMIN値の平均値を算出し、その平均値を空燃比学習値FLRNの初期値として設定する。MAX値及びMIN値の平均値の算出並びに学習値の初期設定は、運転領域毎の空燃比学習ゾーン毎に実施される。このとき、重心平均又は相加平均にて平均値を算出する。因みに、システム公差のバラツキや経時変化等を反映した真の学習値を基準として、MAX値及びMIN値が各々対称であれば相加平均で平均値を求めればよいが、非対称であれば重心平均で平均値を求めるのが望ましい。
【0038】
その後、ステップ205では、平均化実施フラグFaに「1」をセットする。これにより、次回の処理以降はステップ202がNOとなる。つまり、平均化処理はエンジン始動直後に1回のみ限定して行われることとなる。
【0039】
続いてステップ206では、空燃比学習条件が成立するか否かを判別する。ステップ206の学習条件としては、例えば空燃比F/B制御中であること、高回転・高負荷状態でないこと、過渡状態でないこと(定常状態であること)等、周知の学習条件が適用される。
【0040】
そして、学習条件が成立すればステップ207に進み、空燃比学習値FLRNを更新・記憶する。このとき、エンジン始動後、最初の学習条件成立時であれば、前記ステップ204で設定した初期値を用いる。また、エンジンの通常運転時においては、周知の通り、空燃比補正係数FAFがリーン側にあるか又はリッチ側にあるかに応じて空燃比学習値FLRNを更新する。実際には、FAF<0.98であれば、
FLRNn =FLRNn-1 −ΔFN1
とし、FAF>1.02であれば、
FLRNn =FLRNn-1 +ΔFN2
とする。また、FAF=0.98〜1.02であれば、
FLRNn =FLRNn-1
とする。但し、添え字n,n−1はそれぞれ今回値、前回値を示す。ΔFN1,ΔFN2は学習値更新量である。かかるステップ207で更新・記憶した空燃比学習値FLRNは、前記図2のメインルーチンにおいて最終噴射時間Tiの算出に使用される。
【0041】
その後、ステップ208では、初期設定フラグFsが「0」であるか否かを判別する。エンジン始動当初においてはFs=0であるので、ステップ208がYESとなり、ステップ209に進む。ステップ209では、前回運転時(車両走行時)に記憶保持した空燃比トータルずれのMAX値及びMIN値をクリアすると共に、以下の手順にて当該MAX値及びMIN値を初期設定する。
【0042】
すなわち、学習開始時における空燃比トータルずれ量FTAL(=FAF・FLRN)を求め、このFTAL値が増量補正側(FTAL>1.0)にあるか、減量補正側(FTAL<1.0)にあるか、又は基準値(FTAL=1.0)にあるかに応じてMAX値及びMIN値を初期設定する。詳細には、
・FTAL>1.0の場合、その時の空燃比トータルずれ量FTALをMAX値とすると共に、予め定めた所定値βをMIN値とする。
・FTAL<1.0の場合、予め定めた所定値αをMAX値とすると共に、その時の空燃比トータルずれ量FTALをMIN値とする。
・FTAL=1.0の場合、MAX値及びMIN値を共に予め定めた所定値α,βとする。
【0043】
ここで、MAX値を初期設定する時の「所定値α」や、MIN値を初期設定する時の「所定値β」は、以下の通り与えられる。
つまり、空燃比ずれの原因としては、制御システム上の公差やインジェクタの温度特性があると想定され、一例として図7のような関係が考えられる。図7において、インジェクタ温度特性が無いとすると、システム公差による空燃比ずれは「−11〜±11%」の変化する。また、システム公差が無い(公差=0)とすると、インジェクタ温度特性による空燃比ずれは増量側で「+15%」まで変化し、減量側で「−7%」まで変化する。
【0044】
さらに図7の関係において、インジェクタの温度特性が増量側で最大となる場合を見ると、空燃比ずれの最大値(プラス側最大値)は「2.4〜27.7%」の範囲で変化し、この範囲が空燃比トータルずれ量のMAX値の学習範囲に相当する。また、温度特性が減量側で最大となる場合を見ると、空燃比ずれの最大値(マイナス側最大値)は「−17.2〜3.2%」の範囲で変化し、この範囲が空燃比トータルずれ量のMINの学習範囲に相当する。このことから、前記MAX値が初期設定される所定値αをMAX学習範囲の最小値(2.4%)とし、前記MIN値が初期設定される所定値βをMIN学習範囲の最大値(3.2%)とする。但し、図7はアイドル運転時のデータを示す。
【0045】
その後、ステップ210では、初期設定フラグFsに「1」をセットする。これにより、次回の処理以降はステップ208がNOとなる。つまり、MAX値及びMIN値の初期設定はエンジン始動直後に1回のみ限定して行われる。
【0046】
一方、Fs=1であればステップ211に進み、以下の手順にてMAX値及びMIN値を更新する。すなわち、その時々の空燃比トータルずれ量FTAL(=FAF・FLRN)が最新のMAX値よりも大きければ、その時のFTAL値によりMAX値を更新する(MAX=FTALとする)。また、その時々の空燃比トータルずれ量FTAL(=FAF・FLRN)が最新のMIN値よりも小さければ、その時のFTAL値によりMIN値を更新する(MIN=FTALとする)。
【0047】
最後に、ステップ212では、前記MAX値及びMIN値を、空燃比学習ゾーン毎に設定される所定の上限値及び下限値でガードする。
以上の通り、空燃比学習値FLRNと空燃比トータルずれ量FTALのMAX,MIN値との初期設定は、エンジン始動後(IGキーのON操作後)、各々1回ずつ行われ、それ以降、エンジン停止までは(IGキーがOFF操作されるまでは)、前記3つの値が逐次更新・記憶される。
【0048】
上記図2の処理を図4のタイムチャートを参照しながらより具体的に説明する。図4では、空燃比補正係数FAF、空燃比学習値FLRN、空燃比トータルずれ量FTAL、及びそのMAX,MIN値の時間の経過に伴う挙動を示す。なお図4において、時刻t1では、IGキー25がON位置からOFF位置に操作され、それまで運転状態にあるエンジン1が停止される。そしてその後、時刻t2では、IGキー25が再びON位置に操作され、エンジン1が始動される。また、図の時刻t3は、エンジン始動後、周知の空燃比F/B制御が開始される時刻を示し、時刻t4は空燃比学習条件が成立する時刻を示す。
【0049】
さて、時刻t1以前(通常運転時)においては、その時々の実空燃比と目標値(λ=1)との偏差に応じて空燃比補正係数FAFが増量側又は減量側に変化する。また、基準値(1.0)に対する空燃比補正係数FAFのずれ幅に応じて、学習ゾーン毎に空燃比学習値FLRNが更新される(前記図3のステップ207)。因みに、時刻t1以前は常に学習条件が成立することとしている。
【0050】
空燃比トータルずれ量FTALは、空燃比補正係数FAFと空燃比学習値FLRNとの積にて随時求められ、図中、同FTAL値を二点鎖線で示す。この空燃比トータルずれ量FTALがそれまでのMAX値以上となる時、MAX値がその時のFTAL値にて更新され、また、同FTAL値がそれまでのMIN値以下となる時、MIN値がその時のFTAL値にて更新される(前記図3のステップ211)。そして、IGキー25がOFF位置に操作される時刻t1では、最後のMAX値及びMIN値(図のA1値,A2値)がバックアップRAM34に記憶保持される。
【0051】
その後、時刻t2でエンジン1が始動されると、前記の時刻t1で記憶保持されたMAX値及びMIN値(図のA1値,A2値)の平均値が算出され、その平均値が空燃比学習値FLRNの初期値として設定される(前記図3のステップ203,204)。図4では、B1値が空燃比学習値FLRNの初期値として設定される。
【0052】
その後、時刻t3では空燃比F/B条件が成立することで、空燃比補正係数FAFの算出が開始され、時刻t4では空燃比学習条件が成立することで、空燃比学習値FLRNの更新が開始される(前記図3のステップ207)。この時刻t4では、前記MAX値及びMIN値が初期設定される(前記図3のステップ209)。図4においては、時刻t4での空燃比トータルずれ量FTALが増量補正側にあるため(FTAL>1.0)、MAX値の初期値としてその時の空燃比トータルずれ量FTALがセットされ、MIN値の初期値として所定値βがセットされる。
【0053】
時刻t4以降、空燃比補正係数FAFの変化に従い空燃比学習値FTALが変化し、同値の更新が開始される。その後、空燃比トータルずれ量FTALのMAX値及びMIN値が必要に応じて更新され、その都度バックアップRAM34に記憶される。
【0054】
なお本実施の形態では、前記図3のステップ206が請求項記載の条件判別手段に相当し、同ステップ207,211が記憶手段に相当し、同ステップ203,204が初期設定手段に相当する。
【0055】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
(a)所定の空燃比学習条件が成立する時、空燃比学習値FLRNの他に、空燃比トータルずれ量FTALのMAX値(最大値)とMIN値(最小値)とを逐次算出及び更新して各学習ゾーン毎に記憶すると共に、エンジン始動に際し、前回の運転時に記憶した前記MAX値及びMIN値を平均化してその平均値を空燃比学習値FLRNの初期値とした。それにより、インジェクタ温度特性による空燃比ずれがキャンセルされ、空燃比制御の誤学習が防止できる。その結果、適正に空燃比学習を行い、ひいては空燃比の制御精度を向上させることができる。
【0056】
(b)エンジン始動時に空燃比トータルずれ量のMAX値又はMIN値を初期設定する際、インジェクタ温度特性に応じた所定値α,βを使うこととした。この場合、前記MAX値を、インジェクタ温度特性による増量補正側の最小空燃比ずれ量(所定値α)にて初期設定することで、当該MAX値は必ず増量補正側に更新される。また、前記MIN値を、インジェクタ温度特性による減量補正側の最小空燃比ずれ量(所定値β)にて初期設定することで、当該MIN値は必ず減量補正側に更新される。従って、インジェクタ温度特性を反映させつつ、トータルずれ量のMAX値及びMIN値を初期設定することが可能となる。
【0057】
(c)前記MAX値及びMIN値を更新する際、各学習ゾーン毎に設けた上限値又は下限値で各々の更新値をガードするようにしたため(図3のステップ212)、該更新値が制御領域から外れて制御不良を招くといった問題が回避される。
【0058】
(第2の実施の形態)
次に、本発明における第2の実施の形態を説明する。但し、第2の実施の形態の構成において、上述した第1の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【0059】
上記第1の実施の形態では、空燃比学習値FLRNについてエンジン始動時(IGキーのオン操作時)にのみ前記MAX値及びMIN値を平均化して初期値を設定したのに対し、本実施の形態ではエンジン始動時のみならず通常運転時にも必要に応じて学習値を初期設定する。実際には、エンジンの通常運転時において、学習条件から一旦外れて同学習条件が再度成立した場合、或いは学習ゾーンが切り換えられた後に元のゾーンに戻った場合に、その時のエンジン運転状態に応じて空燃比学習値FLRNを再度初期設定し、その初期設定した学習値から更新を始めていく。
【0060】
図8は、本実施の形態における空燃比学習補正ルーチンの一部を示すフローチャートであり、同図8の処理は前記図3のルーチンに置き換えて実施される。つまり、図8の処理は、前記図3のステップ201〜205に代替えられるものであり、同一の処理については同一のステップ数を付して示す。
【0061】
図8において、エンジン始動直後(IGキーのON操作直後)には前述の通り、平均化実施フラグFaが「0」であることを条件に、前回運転時におけるMAX値及びMIN値の平均から空燃比学習値FLRNの初期値を設定する(ステップ203〜205)。
【0062】
また、平均化実施フラグFaが「1」である時、ステップ301に進み、空燃比学習値FLRNの初期値を再設定する必要があるか否かを判別する。具体的には、学習条件の成立後に同条件が一旦不成立になり、その条件不成立の状態が所定時間(例えば数分程度)以上継続された後に、学習条件が再度成立した場合に、ステップ301がYESとなる。或いは、所定時間以上の間隔で空燃比学習ゾーンが切り換えられる際にもその都度、空燃比学習値FLRNの初期設定が再度必要であるとみなされ、ステップ301がYESとなる。ステップ301がNOの場合、そのまま前述のステップ206に進む。
【0063】
ステップ301がYESの場合、ステップ302に進み、その時のエンジン運転状態を判定する。そして、少なくともアイドル状態を含む低中負荷状態である旨が判定されれば、ステップ303に進み、学習条件が不成立になる直前の前記MAX値及びMIN値(最新のMAX値及びMIN値)を平均化してその平均値を新たに空燃比学習値FLRNの初期値とする。
【0064】
また、ステップ302で高負荷状態である旨が判定されれば、ステップ304に進み、空燃比学習値FLRNの初期値設定を再度行わず、学習条件が不成立になる直前の値のまま、同値をそれ以降の空燃比学習に適用する。
【0065】
以上第2の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様に、既述の優れた効果が得られる他、次の効果が得られる。
つまり、空燃比学習値FLRNが初期設定される時、エンジン負荷が比較的小さいことを条件に、以前に記憶したMAX値及びMIN値を平均化して初期学習値を設定するようにしたので(前記図8のステップ303)、比較的低負荷の状態下において、インジェクタ温度特性等により生じる短期的な空燃比ずれの要因が大きくなっても、誤学習が防止できる。結果として、より一層効果的に空燃比制御の誤学習が防止できる。
【0066】
因みに、高負荷状態では、インジェクタ温度特性による空燃比ずれが生じにくくなるため、MAX値及びMIN値の平均化による学習値の初期設定を行わない。これにより、演算負荷が軽減できる。
【0067】
また、エンジン始動に伴い空燃比学習値FLRNが初期設定された後、学習条件が一旦不成立になってから再度条件成立となる場合に、同学習条件が不成立になる直前の前記MAX値及びMIN値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセットするようにした。若しくは、エンジン始動に伴い空燃比学習値FLRNが初期設定された後、空燃比学習ゾーンが一旦切り換えられてから元のゾーンに戻る場合に、同学習ゾーンが切り換えられる直前の前記MAX値及びMIN値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセットするようにした。
【0068】
上記構成によれば、仮に学習条件が一旦不成立になって次回の条件成立までの間にインジェクタの温度環境が相違しても、或いは仮に空燃比学習ゾーンが一旦切り換えられた後、元のゾーンに戻るまでの間にインジェクタの温度環境が相違しても、当該インジェクタの温度特性による空燃比ずれがキャンセルされ、空燃比制御の誤学習が防止される。
【0069】
なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記各実施の形態では、空燃比トータルずれ量FTALのMAX値及びMIN値を平均化してその平均値を初期学習値としたが(例えば前記図3のステップ204)、他の構成でもよい。前記MAX値及びMIN値の中間値を初期学習値とすればよく、平均値でなくとも、中心値近傍の値を初期学習値とすることで、既述の優れた効果が得られる。
【0070】
前記MAX値及びMIN値を初期設定する際、最初の学習条件成立時における空燃比トータルずれ量が如何なる領域にあるかに拘わらず、前記の所定値α,βをMAX値及びMIN値の初期値としてセットする。或いは、前記MAX値及びMIN値の初期値として、「0」をセットするようにしても良い。
【0071】
上記各実施の形態では、空燃比補正係数FAFと空燃比学習値FTALとの積にて空燃比トータルずれ量FTALを算出したが、その算出法の他に、空燃比補正係数FAFと空燃比学習値FTALとの和にて同FTAL値を算出してもよい。
【0072】
上記第2の実施の形態では、エンジン始動後に空燃比学習値FLRNが初期設定され、その後再び当該学習値FLRNを初期設定し直す時に、エンジン負荷状態に応じて前記MAX値及びMIN値の平均値を使うか、又は最終更新値を使うかを選択したが、エンジン始動直後における学習値の初期設定時にもエンジン負荷状態に応じて前記MAX値及びMIN値の平均値を使うか、又は最終更新値を使うかを選択してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態における空燃比制御装置の概要を示す構成図。
【図2】燃料噴射制御のメインルーチンを示すフローチャート。
【図3】空燃比学習補正ルーチンを示すフローチャート。
【図4】図3の処理をより具体的に説明するためのタイムチャート。
【図5】空燃比学習ゾーンを示すマップ。
【図6】MAX値及びMIN値の記憶領域を示すマップ。
【図7】インジェクタの温度特性と、システム公差と、空燃比ずれとの関係を示す図。
【図8】第2の実施の形態において、空燃比学習補正ルーチンの一部を示すフローチャート。
【図9】インジェクタ噴射量の温度特性を示す図。
【符号の説明】
1…エンジン(内燃機関)、18…インジェクタ、30…ECU、31…条件判別手段,記憶手段,初期設定手段を構成するCPU。
Claims (6)
- 内燃機関の運転領域に応じた複数の空燃比学習ゾーンを持ち、空燃比を目標値に一致させるための空燃比フィードバック補正量から求まる空燃比学習値により各学習ゾーン毎に学習補正を実施してインジェクタによる燃料噴射量を制御する内燃機関の空燃比制御装置において、
所定の学習条件が成立するか否かを判別する条件判別手段と、
該学習条件の成立時に前記空燃比学習値の他に、該学習値とその時の空燃比フィードバック補正量との2つによって得られる空燃比のトータルずれ量の最大値と最小値とを逐次算出及び更新し、計3つの値を各学習ゾーン毎に記憶する記憶手段と、
内燃機関の始動に際し、前回の機関運転時に前記記憶手段が記憶した空燃比のトータルずれ量の最大値及び最小値についてその中間値を求め、該求めた中間値を初期学習値とする初期設定手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 前記初期設定手段は、前記トータルずれ量の最大値及び最小値についてその平均値を求め、該求めた平均値を初期学習値とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定される時、機関負荷が少なくともアイドル状態を含む低中負荷状態であることを条件に、前記記憶手段が記憶したトータルずれ量の最大値及び最小値を平均化して初期学習値を設定する請求項2に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 内燃機関の始動に伴い前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定された後、学習条件が一旦不成立になってから再度条件成立となる場合、同学習条件が不成立になる直前の前記最大値及び最小値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセットする請求項2又は請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 内燃機関の始動に伴い前記初期設定手段により空燃比学習値が初期設定された後、空燃比学習ゾーンが一旦切り換えられてから元のゾーンに戻る場合、同学習ゾーンが切り換えられる直前の前記最大値及び最小値を平均化して、その平均値を空燃比学習値としてリセットする請求項2又は請求項3に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
- 内燃機関の始動に際し、前記インジェクタの温度特性により生ずる増量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最大値を初期設定し、また、同じくインジェクタの温度特性により生ずる減量補正側の最小空燃比ずれ量にてトータルずれ量の最小値を初期設定する請求項1〜請求項5のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
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