JP4390751B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の空燃比制御装置に関し、特に、筒内に燃料を直接噴射する内燃機関における空燃比制御装置に関する。

内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための筒内噴射用インジェクタを具備した内燃機関が公知である。このような内燃機関に於いては、アイドル時などのように内燃機関が低負荷にある時には圧縮行程時に燃料を気筒内に噴射して弱成層燃焼を実行し、高負荷時には吸気行程時に燃料を気筒内に噴射することにより均質燃焼を実行し、このことにより低燃費と高出力とを両立させている
一般的に内燃機関の排気系には、排気ガス中の有害成分を浄化するための触媒コンバータが設けられている。この触媒コンバータとして、三元触媒コンバータが広く使用されており、これは排気ガス中の三成分である一酸化炭素（ＣＯ）および未燃焼の炭化水素（ＨＣ）を酸化するとともに酸化窒素（ＮＯｘ）を還元して、二酸化炭素（ＣＯ₂）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）、および窒素（Ｎ₂）に変換させるものである。

この三元触媒コンバータによる浄化特性は、燃焼室内に形成される混合気の空燃比に依存し、それが理論空燃比近傍である時に三元触媒コンバータは最も有効に機能する。これは、空燃比がリーンであり排気ガス中の酸素量が多いと、酸化作用が活発となるが還元作用が不活発となり、また空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素量が少ないと、逆に還元作用が活発となるが酸化作用が不活発となり、前述の有害三成分を全て良好に浄化させることができないためである。したがって、三元触媒コンバータを有する内燃機関には、その排気通路に出力リニア型酸素センサが設けられ、それにより測定される酸素濃度を使用して燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比（ストイキオメトリック・エア・フューエル・レシオ：以下、ストイキと記載する場合がある）にするように、空燃比フィードバック制御されている。

一方、燃料噴射時間を決定する際、内燃機関の回転数および負荷率等に基づいて、基本燃料噴射時間が算出され、これに上記した空燃比フィードバック制御による補正係数を始めとする各種補正量が重畳されて要求噴射時間が算出される。この際、軽負荷時等においては、算出された要求噴射時間が非常に小さい値になる場合がある。しかるに、実際に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）は、噴射できる燃料の最小値が決まっており（この噴射できる燃料の最小量を最小噴射時間という）、この最小噴射時間以下の噴射が行なえないようにしている。よって、算出された要求噴射時間が最小噴射時間をよりも小さい場合には、要求噴射時間を最小噴射時間に固定して燃料を噴射している。

このような最小噴射時間以下では燃料を噴射できないので、この状態は要求噴射時間に対して過剰な噴射が行なわれている状態であり、空燃比はリッチな状態になっている。したがって、この状態で空燃比フィードバック制御を継続して実行すると、その補正係数は下限値まで低下してしまう。このような軽負荷状態から定常運転状態に移行すると、空燃比フィードバック制御による補正係数が適正値に戻るまでの間、オーバリーンになり排気エミッションおよびドライバビリティが悪化する現象が生じる。

特開平４−３６２２４６号公報（特許文献１）は、このような問題を解決する内燃機関の空燃比制御装置を開示する。この内燃機関の空燃比制御装置は、内燃機関の機関状態により定まる要求噴射時間がインジェクタの最小開弁時間より定まる最小噴射時間より小さいフィードバック制御の中止条件が成立する際、空燃比フィードバック制御手段の実行を中止する構成とされた内燃機関の空燃比制御装置であって、フィードバック制御の中止条件が成立している期間を計測する期間計測手段と、期間計測手段が計測する期間が所定期間以内の場合には、空燃比フィードバック制御手段の実行中止を禁止する禁止手段とを備える。

この内燃機関の空燃比制御装置によると、フィードバック制御の中止条件が成立しても、成立している時間が所定時間以内である場合には、空燃比フィードバック制御は中止されることなく実行状態が維持される。したがって、加速のための変速処理後における空燃比制御性を向上させてドライバビリティの悪化を防止できる。
特開平４−３６２２４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された内燃機関の空燃比制御装置においては、一定の条件が成立すると（軽負荷運転状態等であって、要求噴射時間が最小噴射時間よりも小さいという中止条件が所定期間を越えると）、空燃比フィードバック制御を中止してしまう。このため、そのときには、空燃比フィードバック制御が行なわれないので、空燃比が制御されず、排気エミッションの悪化やドライバビリティが悪化する。

その一方、軽負荷運転状態等であって、要求噴射時間が最小噴射時間よりも小さいときに、その短い要求噴射時間で燃料を筒内噴射用インジェクタから噴射しても、噴射時間と噴射量との間にリニアリティが成立しない領域であるので、極端な例では、リッチ側に補正している制御が行なわれている場合であっても、要求噴射時間では要求噴射量より少ない燃料しか噴射できないことになり、リーン側に補正していることになる。このような状態の元では、フィードバック制御の積分項がさらにリッチ側に補正するように積算されて、空燃比制御における目標値との偏差が小さくならなくなったり、積分項が適正に算出されないので、目標値と空燃比がハンチングしたりする。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、要求噴射時間が最小噴射時間よりも小さい領域においても、良好な空燃比制御性を実現して、排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することである。

第１の発明に係る内燃機関の空燃比制御装置は、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関の空燃比を制御する。この空燃比制御装置は、内燃機関に要求される条件に基づいて、燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための制御手段と、内燃機関の排気系に設けられ、排気の空燃比を検知するための手段と、検知された空燃比に基づいて、空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するための空燃比制御手段とを含む。この空燃比制御手段は、燃料噴射手段における燃料噴射時間と燃料噴射量との関係に基づいて、フィードバックゲインを調整するための調整手段を含む。

第１の発明によると、たとえば、軽負荷時においては燃料噴射量が少ないので、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が高いほど燃料噴射時間が短くなる。燃料噴射時間が短くなると、燃料噴射手段における燃料噴射時間と燃料噴射量との間の関係に線形な特性（リニアリティ特性）が成立しなくなる。このような場合、燃料噴射手段からは、制御手段から指令された燃料量とは異なる量の燃料が噴射されることが発生する。このため、このようなときには、空燃比フィードバック制御が正常に実行されにくい。このため、このような場合には空燃比フィードバック制御におけるフィードバックゲイン（特に積分ゲイン）を小さくなるように補正する。その結果、要求噴射時間が最小噴射時間よりも小さい領域（リニアリティ特性が成立しない領域）においても、良好な空燃比フィードバック制御特性を実現して、排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる、内燃機関の空燃比制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る空燃比制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関に要求される条件に基づいて算出された燃料量を噴射するように燃料噴射手段から燃料が噴射される燃料噴射時間を制御するための手段を含む。調整手段は、燃料噴射時間と燃料噴射量との線形な関係が成立しない領域および成立しない可能性がある領域のいずれかであると、フィードバックゲインを調整するための手段を含む。

第２の発明によると、調整手段により、燃料噴射時間と燃料噴射量との線形な関係が成立しない領域（リニアリティ特性が成立しない領域）および成立しない可能性がある領域（リニアリティ特性が成立しない可能性がある領域）のいずれかであると、フィードバックゲインを小さく調整する。このため、良好な空燃比フィードバック制御特性を実現して、排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。

第３の発明に係る空燃比制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、調整手段は、フィードバックゲインが小さくなるように調整するための手段を含む。

第３の発明によると、フィードバックゲインが小さくなるように調整して、空燃比フィードバック制御が乱れて、空燃比がハンチングすることを回避できる。

第４の発明に係る空燃比制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、調整手段は、フィードバック制御の積分ゲインが小さくなるように調整するための手段を含む。

第４の発明によると、フィードバック制御の積分ゲインが小さくなるように調整して、空燃比フィードバック制御が乱れて、空燃比がハンチングすることを回避できる。

第５の発明に係る空燃比制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の冷間時において、燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が高い状態で燃料を噴射するように、燃料噴射手段を制御するための手段を含む。

第５の発明によると、冷間時においては、燃料噴射手段から噴射された燃料が霧化しにくいので、燃料噴射手段に供給される燃料の燃圧を上昇させて高圧の状態で筒内に噴射する。このようにすると、噴射された燃料が霧化しやすくなり、混合気の均質性を向上できる。しかしながら、このように燃圧を上昇させると、燃料噴射手段における燃料噴射時間と燃料噴射量との線形な関係が成立しにくくなり、空燃比フィードバック制御が乱れ、空燃比がハンチングする可能性がある。そのため、フィードバックゲインを調整（積分ゲインを小さく調整）して、空燃比フィードバック制御が乱れないようにして、空燃比がハンチングすることを回避することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１に、本実施の形態に係る空燃比制御装置で制御される直噴エンジンの全体構成図を示す。

エンジン本体１０は、シリンダブロック１００の上方にシリンダヘッド１１０が覆着されてなり、シリンダブロック１００に形成されたシリンダ１００Ａ内にピストン１２０が摺動自在に保持されている。シリンダ１００Ａ内におけるピストン１２０の上下往復動がクランク軸１３０の回転運動に変換され、トランスミッション等へと伝達されるようになっている。クランク軸１３０は、エンジン始動時にはフライホイール１４０を介してスタータ３０と接続される。

ピストン１２０の上方にはシリンダブロック１００、シリンダヘッド１１０を室壁として燃焼室１０００が形成され、燃焼室１０００において燃料と空気との混合気の燃焼が行なわれ、その爆発力によりピストン１２０を上下往復動せしめる。混合気への点火はシリンダヘッド１１０を貫通し燃焼室１０００内に突出して設けられた点火プラグ１５０により行なわれる。

混合気を構成する空気の供給は、シリンダヘッド１１０およびこれと接続された吸気管内部に形成された吸気通路１０１０により行なわれる。また、燃焼室１０００からの排気は排気通路１０２０により行なわれる。シリンダヘッド１１０には、吸気通路１０１０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ１６０、排気通路１０２０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ１７０が取り付けられている。

吸気管内にはフラップ状のスロットルバルブ１９０が設けられ、その開度に応じて吸気通路１０１０内の空気流を調整する。

混合気を構成する燃料の供給は、電磁式の筒内噴射用インジェクタ２１０により行なわれる。筒内噴射用インジェクタ２１０はシリンダヘッド１１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から燃焼室１０００内に燃料を噴射するようになっている。

筒内噴射用インジェクタ２１０への燃料供給は、燃料タンク２５０から吸い上げた燃料を低圧ポンプ２４０および高圧ポンプ２３０により２段階に昇圧して供給される。高圧ポンプ２３０はエンジン本体１０のクランク軸１３０からベルト等を介して伝達される動力で駆動される。一方、低圧ポンプ２４０は電動で駆動される。

また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、筒内噴射用インジェクタ２１０等のエンジン各部を制御するエンジンコントロールコンピュータ（以下、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と記載する）６０が設けられている。エンジンＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)等からなる一般的な構成のもので、各種センサからの検知信号等に基づいて、点火プラグ１５０を作動せしめ、スロットルバルブ１９０に制御信号を出力してスロットルバルブ１９０の開度（スロットル開度）を調整し、筒内噴射用インジェクタ２１０に、制御信号により通電し所定のタイミングで所定時間、筒内噴射用インジェクタ２１０のノズルを開く。

エンジンＥＣＵ６０に信号を入力するセンサには、吸気通路１０１０内を流通する空気流量を測定するマスフローメータ５１０、クランク角センサ５２０、Ａ／Ｆセンサ５３０、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温を検出する冷却水温センサ等がある。また、エンジンＥＣＵ６０には、始動時に運転者がキーを操作すると、そのイグニッション（ＩＧ）オン信号およびスタータオン信号が入力され、運転者がアクセルペダル４２０を踏み込むと、その踏み込み量が入力されるようになっている。

エンジンＥＣＵ６０は、マスフローメータ５１０等によって検知された吸入空気量に基づいて燃焼噴射量を制御する。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、各センサからの信号に基づいて、最適な燃焼状態になるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた噴射量と噴射時期とを制御する。このエンジン本体１０においては、燃料を筒内に直接噴射するため、噴射時期制御と噴射量制御とを同時に行なう。また、エンジンＥＣＵ６０は、クランク角センサ５２０やカムポジションセンサ等によって検知された信号（ノッキングセンサ等も含む）に基づいて、最適な点火時期になるように点火時期制御が行なわれる。このような制御により、エンジン本体１０の高出力化および低エミッション化の両立を実現している。なお、エンジンＥＣＵ６０により、このエンジンは、通常運転領域の全域においてストイキ状態で運転される。

また、エンジンＥＣＵ６０は、排気の空燃比が目標空燃比になるように、Ａ／Ｆセンサ５３０により検知された空燃比と目標空燃比との偏差をなくするように空燃比フィードバック制御を行なっている。この空燃比フィードバック制御としてＰＩ（またはＰＩＤ）制御が用いられる。Ｐ成分（比例項、比例ゲイン）は、応答性に影響を与え、Ｄ成分（積分項、積分ゲイン）は、定常偏差に影響を与える。

さらに、エンジンＥＣＵ６０は、高圧ポンプ２３０を制御して、筒内噴射用インジェクタ２１０へ供給される燃料の圧力を制御する。このとき、たとえば、以下のようにして高圧ポンプ２３０が制御されて燃料の圧力が制御される。

高圧ポンプ２３０は、カムの回転によりシリンダ内で往復移動するポンププランジャーと、シリンダとポンププランジャーとにより構成される加圧室とを備えている。この加圧室には、燃料タンクから燃料を送り出すフィードポンプと連通するポンプ供給パイプ、加圧室から燃料を流出させて燃料タンクに戻すリターンパイプおよび加圧室内の燃料を筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて圧送する高圧デリバリパイプがそれぞれ接続されている。また、高圧ポンプ２３０には、ポンプ供給パイプおよび高圧デリバリパイプと加圧室との間を開閉する電磁スピル弁が設けられている。

電磁スピル弁が開いた状態にあって、加圧室の容積が大きくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧ポンプ２３０が吸入行程にあるとき、ポンプ供給パイプから加圧室内に燃料が吸入される。また、加圧室の容積が小さくなる方向にポンププランジャーが移動するとき、すなわち高圧ポンプ２３０が圧送行程にあるときに電磁スピル弁を閉じると、ポンプ供給パイプおよびリターンパイプと加圧室との間が遮断され、加圧室内の燃料が高圧デリバリパイプを介して筒内噴射用インジェクタ２１０に圧送される。

このような高圧ポンプ２３０においては、圧送行程中における電磁スピル弁の閉弁期間中のみ筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて燃料が圧送されるため、電磁スピル弁の閉弁開始時期を制御することで（電磁スピル弁の閉弁期間を調整することで）燃料圧送量が調整されるようになる。すなわち、電磁スピル弁の閉弁開始時期を早めて閉弁期間を長くすることで燃料圧送量が多くなり、電磁スピル弁の閉弁開始時期を遅らせて閉弁期間を短くすることで燃料圧送量が少なくなる。燃料圧送量が多くなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が上昇して、燃料圧送量が少なくなると高圧デリバリパイプ内の燃料の圧力が低下する。

このように、フィードポンプから送り出された燃料を高圧ポンプ２３０で加圧し、この加圧後の燃料を適切な燃料圧力で筒内噴射用インジェクタ２１０に向けて圧送することで、燃焼室に直接燃料を噴射供給する内燃機関にあっても、その燃料噴射を的確に行なうことができる。

高圧ポンプ２３０により燃料の圧力を高くすると、燃焼室内に直接噴射された燃料の霧化が促進され均一な混合気を形成することができる。特に、エンジンが冷間時において、このような効果が顕著である。しかしながら、燃料の圧力が高いほど、同じ要求燃料量であっても、燃料噴射時間が短くなり、噴射時間と噴射量との間にリニアリティがなくなる最小噴射時間を下回ることがある。このようなときに、空燃比フィードバック制御において、積分項が燃料噴射量の誤差を含んで積算されるので、精度高く算出できない。本実施の形態に係る空燃比制御装置においては、このような場合に積分項の影響を小さくして、空燃比フィードバック制御の制御特性を向上させる。

図２を参照して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０に記憶される目標燃圧に対する空燃比フィードバックＰＩ制御の積分項の補正係数を示す。目標燃圧が高くなるほど、燃料噴射時間が短くなるので、空燃比フィードバック制御の積分項の影響が少なくなるように、補正係数が小さくなるように定められている。たとえば、４ＰＭａでは、補正係数が１．０であるのに対して、１３ＰＭａでは、補正係数が０．３である。

さらに、目標燃圧ではなく実燃圧であってもよい。ただし、この実燃圧を使用する場合には、なまし処理を施した燃圧を用いるようにする。

図３を参照して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このプログラムは、空燃比制御についてのプログラムである。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン目標回転数を検知する。Ｓ１１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンの吸気負荷率を検知する。Ｓ１２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンの目標回転数と吸気負荷率とに基づいて、これらの２次元マップを用いて、目標燃圧を算出する。

Ｓ１３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、算出した目標燃圧から、図２に示す１次元マップを用いて、積分ゲインの補正係数を算出する。

Ｓ１４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、空燃比フィードバック制御の積分ゲインに、Ｓ１３０にて算出された補正係数を乗算して、空燃比フィードバック制御の補正された積分ゲインを算出する。

この積分ゲインや、比例ゲインを用いて、目標空燃比と実際の空燃比との偏差をなくするような空燃比フィードバック制御の操作量（燃料噴射量）が算出される。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０で制御されるエンジンの空燃比制御を実行している場合の動作について説明する。

エンジンが始動され、軽負荷運転時においては、要求噴射量が少ない状態である。この状態において燃圧が高いときには、最小噴射時間を下回るような噴射時間が算出され、噴射時間と噴射量との間にリニアリティが成立しなくなる。

エンジン目標回転数が検知され（Ｓ１００）、エンジン吸気負荷率が検知され（Ｓ１１０）、エンジンの目標回転数と吸気負荷率とに基づいて、目標燃圧が算出される（Ｓ１２０）。

目標燃圧に基づいて補正係数が算出され（Ｓ１３０）、この補正係数が積分ゲインに乗算されて空燃比フィードバック制御の積分ゲインが補正される。このとき、図２に示すように、燃圧が高いほど、積分ゲインに乗算される補正係数がより小さく設定されているので、積分ゲインがより小さく算出される（Ｓ１４０）。

以上のようにして、軽負荷時において、筒内噴射用インジェクタに供給される燃料の圧力が高いほど、燃料噴射時間が短くなり、噴射時間と噴射量との間の関係にリニアリティ特性が成立しなくなる。このような場合、筒内噴射用インジェクタからエンジンＥＣＵから指令された量の燃料とは異なる量の燃料が噴射されることが発生する。このため、このようなときには、空燃比制御が正常に実行されにくい。このため、燃圧が高くなるほど、空燃比フィードバック制御における積分ゲインを小さくなるように補正する。その結果、燃料噴射量が小さい、噴射時間と噴射量との間にリニアリティ特性が成立しなくなっても、大きく空燃比フィードバック制御の制御特性が悪化することを回避でき、排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、ハードウェア構成は、前述の第１の実施の形態と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ６０において、前述の実施の形態におけるプログラムとは異なるプログラムを実行する。

そのプログラムを実行するために、エンジンＥＣＵ６０は、図４および図５に示すマップを記憶している。

図４に、低温高燃圧制御を実行している時の空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数を、図５に、低温通常燃圧制御を実行している時の空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数を、それぞれ示す。なお、空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数ではなく、空燃比フィードバック制御の積分ゲイン自体であってもよい。

図４および図５を参照すると、エンジン冷間時において筒内噴射用インジェクタ２１０から噴射された燃料の霧化を良好にするために燃圧が高い低温高燃圧制御を実行している時の空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数は、低温通常燃圧制御を実行している時の空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数よりも小さく、積分ゲインが小さくなるように設定されている。これも、前述の第１の実施の形態と同じように、燃圧が高くなるほど、燃料噴射時間が短くなるので、冷間時に高燃圧で燃料を噴射している低温高燃圧制御を実行しているときは、通常燃圧制御を実行しているときに比べて、空燃比フィードバック制御の積分項の影響が少なくなるように、補正係数が小さくなるように定められ、結果的に積分ゲインが小さくなる。

図６を参照して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０で実行されるプログラムの制御構造について説明する。なお、このフローチャートにおいて、前述の図３のフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらの処理の内容も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰り返さない。

Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン冷却水温ＴＨＷを検知する。
Ｓ２１０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以下であるか否かを判断する。この冷間しきい値よりも低い場合に、冷間時に高燃圧で燃料を噴射している低温高燃圧制御が実行される場合がある。エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以下であると（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１０にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２２０にて、エンジンＥＣＵ６０は、高燃圧制御を実行中であるか否かを判断する。このとき、高い燃圧を維持することにより、筒内噴射用インジェクタ２１０から燃料を噴射して低温であっても燃料の霧化を促進することができる。高燃圧制御を実行中であると（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ２４０へ移される。

Ｓ２３０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンの目標回転数と吸気負荷率とから、図４に示すマップ（Ａ）を用いて、空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数を算出する。

Ｓ２４０にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンの目標回転数と吸気負荷率とから、図５に示すマップ（Ｂ）を用いて、空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数を算出する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ６０で制御されるエンジンの空燃比制御を実行している場合の動作について説明する。

冷間時においてエンジンが始動されると、高い燃圧で筒内噴射用インジェクタ２１０に燃料が供給される。このような状態で要求噴射量が少ない状態であるときには、最小噴射時間を下回るような噴射時間が算出され、噴射時間と噴射量との間にリニアリティが成立しなくなる。

エンジン目標回転数が検知され（Ｓ１００）、エンジン吸気負荷率が検知される（Ｓ１１０）。エンジン冷却水温ＴＨＷが冷間しきい値以下であるときであって（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、燃料霧化の促進のため、高燃圧制御が実行されているときには（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、エンジンの目標回転数と吸気負荷率とから、図４に示すマップ（Ａ）を用いて、空燃比フィードバック制御の積分ゲインの補正係数が小さく算出される。この補正係数が積分ゲインに乗算されて空燃比フィードバック制御の積分ゲインが小さくなるように補正される。このとき、図４に示すマップ（Ａ）を用いて高燃圧制御が実行されているときには、図５に示すマップ（Ｂ）を用いて通常燃圧制御されているときよりも、積分ゲインに乗算される補正係数がより小さく設定されているので、積分ゲインがより小さく算出される。なお、上述したように、このＳ２３０における処理において、積分ゲインの補正係数ではなく積分ゲイン自体を小さく算出するようにしてもよい。

以上のようにして、エンジン冷間時において、筒内噴射用インジェクタに供給される燃料の圧力が高く維持されて（たとえば１３ＭＰａ）、燃料の霧化が促進される。このときには、燃料噴射時間が短くなり、噴射時間と噴射量との間の関係にリニアリティ特性が成立しなくなる。このような場合、筒内噴射用インジェクタからエンジンＥＣＵから指令された量の燃料とは異なる量の燃料が噴射されることが発生する。このため、このようなときには、空燃比制御が正常に実行されにくい。このため、冷間時の高燃圧制御が実行されているときには、空燃比フィードバック制御における積分ゲインを小さくなるように補正する。その結果、冷間時の高燃圧制御が実行されて、噴射時間と噴射量との間にリニアリティ特性が成立しなくなっても、大きく空燃比フィードバック制御の制御特性が悪化することを回避でき、排気エミッションやドライバビリティの悪化を防止することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置で制御されるエンジンの全体構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるマップを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるマップ（Ａ）を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵに記憶されるマップ（Ｂ）を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエンジン制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ エンジン本体、３０ スタータ、６０ エンジンＥＣＵ、１５０ 点火プラグ、１６０ 吸気バルブ、１７０ 排気バルブ、１９０ スロットルバルブ、２１０ インジェクタ、５２０ クランク角センサ、１０００ 燃焼室、１０１０ 吸気通路、１０２０ 排気通路。

Claims (4)

1. 筒内に燃料を噴射するための燃料噴射手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
   前記内燃機関に要求される条件に基づいて、燃料を噴射するように、前記燃料噴射手段を制御するための制御手段と、
   前記内燃機関の排気系に設けられ、排気の空燃比を検知するための手段と、
   前記検知された空燃比に基づいて、空燃比が目標空燃比になるようにフィードバック制御するための空燃比制御手段とを含み、
   前記空燃比制御手段は、前記燃料噴射手段における燃料噴射時間と燃料噴射量との関係に基づいて、フィードバックゲインを調整するための調整手段を含み、
   前記制御手段は、前記内燃機関に要求される条件に基づいて算出された燃料量を噴射するように前記燃料噴射手段から燃料が噴射される燃料噴射時間を制御するための手段を含み、
   前記調整手段は、燃料噴射時間と燃料噴射量との線形な関係が成立しない領域および成立しない可能性がある領域のいずれかであると、前記燃料噴射手段へ供給される燃料の圧力に応じて、前記フィードバックゲインを調整するための手段を含む、内燃機関の空燃比制御装置。
2. 前記調整手段は、前記燃料の圧力が高くなるほど前記フィードバックゲインが小さくなるように調整するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
3. 前記調整手段は、前記燃料の圧力が高くなるほど前記フィードバック制御の積分ゲインが小さくなるように調整するための手段を含む、請求項１に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記制御手段は、前記内燃機関の冷間時において、前記燃料噴射手段に供給される燃料の圧力が高い状態で燃料を噴射するように、前記燃料噴射手段を制御するための手段を含む、請求項１〜３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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