JP5018556B2 - 空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、吸気バルブのリフト量を変更するリフト量変更機構と排気の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサとを有する内燃機関に適用されて、機関運転開始後に実行条件が未成立であるときには機関運転状態に基づく見込み制御を通じて燃料噴射量指令値を設定し、前記実行条件の成立時には前記センサの出力値に基づき算出される補正量によるフィードバック制御を通じて前記燃料噴射量指令値を設定する空燃比制御装置において、前記実行条件の成立時に、前記リフト量が前記実行条件の未成立時に用いられる特定のリフト量を含む第1のリフト量領域であるときと前記実行条件の成立時にのみ用いられる領域であり前記第1のリフト量領域より小リフト量側の第2のリフト量領域であるときとにおいて各別に、前記補正量とその基準値との定常的な乖離量を乖離量学習値として学習するとともに、該乖離量学習値に基づいて前記乖離量と前記リフト量との関係を求めて記憶する学習手段および、前記リフト量に基づいて前記記憶した関係から乖離量補正値を求めるとともに、該求めた乖離量補正値によって前記燃料噴射量指令値を増減補正する補正手段および、前記実行条件の成立時に前記第1のリフト量領域であるときの前記乖離量の学習が完了した履歴がないときに、前記第1のリフト量領域から他のリフト量領域への移行を禁止するとともに同第1のリフト量領域における前記リフト量の変更制御を実行する実行手段を備え、前記第1のリフト量領域は、前記特定のリフト量として大リフト量側の制御限界リフト量を含む大リフト領域であることをその要旨とする。
しかも上記構成では、第1のリフト量領域から他のリフト量領域への移行が禁止される期間において、第1のリフト量領域、言い換えれば大リフト量側の領域に設定されているために吸気バルブのリフト量を変更した場合における乖離量の学習に対する影響が小さいリフト量領域における同リフト量の変更制御の実行が許容される。これにより、第1のリフト量領域であるときの前記乖離量の学習が完了した履歴がない場合に、同乖離量を高い精度で学習しつつ、リフト量の変更についての自由度を高くすることができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、前記補正手段は、前記第1および第2のリフト量領域と前記リフト量との関係に基づいて、前記第1および第2のリフト量領域について各別に学習した乖離量学習値から補間して前記乖離量補正値を算出することをその要旨とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、前記学習手段は、前記第1のリフト量領域および前記第2のリフト量領域を含む予め設定された前記リフト量についての複数の領域毎に、前記乖離量学習値を学習してこれを記憶するものであり、前記補正手段は、前記リフト量に基づいて前記複数の領域のいずれかを選択するとともに該選択した領域に対応する乖離量学習値を前記乖離量補正値として求めることをその要旨とする。
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。
図1に、本実施の形態にかかる空燃比制御装置の概略構成を示す。
図5および図6はいずれも燃料噴射制御にかかる処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、これらフローチャートに示される一連の処理は所定周期毎の処理として、電子制御装置40により実行される。
・内燃機関10の暖機が完了していること。
・空燃比センサ49が十分に活性化されていること。
・排気浄化触媒17が十分に活性化されていること。
・酸素センサ50が十分に活性化されていること。
なお、上記学習処理は、以下のような理由により実行される。
図9は学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、このフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として電子制御装置40により実行される。
・リフト量VLが下限リフト量VLminであるときには(VL=Vmin)、乖離量学習値GKsmが乖離量補正値Kvlaとして算出される。
・リフト量VLが下限リフト量VLminより大きく前記大リフト領域(詳しくはその下限値Gmin)より小さい領域では(VLmin<VL<Gmin)、大リフト領域(具体的には、下限値Gmin)および下限リフト量VLminとリフト量VLとの関係に基づいて、乖離量学習値GKlgおよび乖離量学習値GKsmから補間して、乖離量補正値Kvlaが算出される。この乖離量補正値Kvlaとしては、具体的には、予め設定された換算係数K1を通じて以下の関係式を満たす値が算出される。なお換算係数K1としては、リフト量VLに応じて「1.0」以下の正の数が設定される。
×K1(VL−VLmax)/(VLmin−Gmin)}
・リフト量VLが大リフト領域であるときには(Gmin≦VL≦VLmax)、乖離量学習値GKlgが乖離量補正値Kvlaとして算出される。
本実施の形態の燃料噴射制御処理では、乖離量補正値Kvlaとして、そのときどきの吸気バルブ21のリフト量VLに見合う値、具体的には、リフト量VLが小さいほど大きい値が算出される。これにより、前記連通部分の通路面積とその基準面積とが異なる場合にはリフト量VLが小さいほどサブフィードバック補正量SFBとその基準値との定常的な乖離量が大きいといった傾向に応じて、乖離量補正値Kvlaが算出される。そして、そうした乖離量補正値Kvlaによって目標噴射量Tqが補正される。そのため、リフト量変更制御を通じて吸気バルブ21のリフト量VLが頻繁に変更されるとはいえ、同リフト量VLの変更に追従するようにその変更による空燃比の変化分を見越したかたちで目標噴射量Tqが算出される。これによりリフト量VLの変更に伴う空燃比への影響分が的確に抑えられ、メインフィードバック制御やサブフィードバック制御、あるいは見込み制御による燃料噴射量の調節を通じて混合気の空燃比が精度よく所望の比率に制御される。
図13に、バッテリ交換などによって前記学習した関係が不要にリセットされた状況で内燃機関10が冷間始動された場合における移行制限処理の実行態様の一例を示す。
(1)リフト量変更機構29が設けられているとはいえ、その作動態様の相違による空燃比への影響分を乖離量補正値Kvlaによる増減補正を通じて抑えつつ、メインフィードバック制御やサブフィードバック制御、あるいは見込み制御による燃料噴射量の調節を通じて混合気の空燃比を所望の比率に調節することができる。しかも、大リフト領域であるときの前記乖離量の学習が完了した履歴がない場合に、同学習が完了する前に機関運転が停止されて次回の機関運転における見込み制御の実行時において排気性状が常に悪い状態になってしまうといった不都合の発生を抑えることができる。したがって、リフト量変更機構29を備えた内燃機関10にあって混合気の空燃比を精度よく所望の比率に制御することができる。
以下、本発明を具体化した第2の実施の形態について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図14は上記許可処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置40により実行される。なお、この処理は、サブフィードバック制御の実行条件が成立したことを条件に実行される処理である。
・高負荷運転時における機関トルクの増大や加速運転時における応答性向上などを目的とした燃料噴射量の増量補正処理が実行されておらず、且つ同増量補正処理が実行された履歴がある場合にはその後の経過時間が所定時間以上であること。
・減速運転中において燃料噴射を一時的に停止する処理、いわゆるフューエルカット処理が実行されておらず、且つ同フューエルカット処理が実行された履歴がある場合にはその実行後の経過時間が所定時間以上であること。
図15は上記学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置40により実行される。なお図15に示す一連の処理にあって第1の実施の形態にかかる学習処理(図9)と同様の処理内容である処理は同一の符号を付して示しており、そうした処理の以下での詳細な説明を省略する。
本実施の形態では、乖離量学習値GKlgに対応するカウンタとして大リフトカウンタが設定され、そのカウント値Caが所定値以上になったことを条件に乖離量学習値GKlgの算出および記憶が許可される。そのため、吸気バルブ21のリフト量VLが大リフト量側の領域(VL≧判定値)であるときにサブフィードバック補正量SFBが更新された回数が多いことを条件に、言い換えれば、同補正量SFBが大リフト量側の領域に適した値に変化している可能性が高いことを条件に乖離量学習値GKlgを算出して記憶することができるようになる。また、吸気バルブ21のリフト量VLが小リフト量側の領域(VL<判定値)であるときにサブフィードバック補正量SFBが更新された回数が多いことを条件に、言い換えれば、同補正量SFBが小リフト量側の領域に適した値に変化している可能性が高いことを条件に乖離量学習値GKsmを算出して記憶することができるようになる。本実施の形態では、こうした理由により、各乖離量学習値GKlg,GKsmの学習精度の向上を図ることができるようになる。
以下、本発明を具体化した第3の実施の形態について、第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
本実施の形態では、図16に示すように、吸気バルブ21のリフト量について複数の学習領域(領域1(VL≧VL1),領域2(VL1>VL≧VL2),領域3(VL2>VL≧VL3),領域4(VL3>VL))が定められ、それら学習領域毎に学習値GK(GK1,GK2,GK3,GK4)が設定されている。なお本実施の形態では、上記リフト量VL1として前記下限値Gminが設定される。また本実施の形態では、上限リフト量VLmaxを含む上記領域1が第1のリフト量領域に相当し、他の領域(領域2,3,4)が第2のリフト量領域に相当する。
図17は、学習処理の具体的な処理手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の処理として、電子制御装置40により実行される。本実施の形態では、この学習処理が学習手段として機能する。
本実施の形態の燃料噴射制御では、サブフィードバック補正量SFBのその基準値からの定常的な乖離量と吸気バルブ21のリフト量VLとの関係が学習され、その学習した関係からリフト量VLに基づいて乖離量補正値Kvlbが算出される。具体的には、吸気バルブ21のリフト量VLについて複数の学習領域(領域1〜領域4)が設定されてそれら領域毎に乖離量学習値GK(GK1〜GK4)が学習・記憶される。そして、リフト量VLに基づいて複数の領域1〜領域4のいずれかが選択されるとともに、その選択された学習領域に対応する乖離量学習値GKが乖離量補正値Kvlbとして算出される。
バッテリ交換などによって乖離量学習値GKが初期化されることにより前述のように学習した関係が不要にリセットされた状況で内燃機関10が冷間始動されると、このとき冷却水温度THWが低いために、吸気バルブ21のリフト量VLが上限リフト量VLmaxに設定される。
(4)リフト量変更機構29が設けられているとはいえ、その作動態様の相違による空燃比への影響分を乖離量補正値Kvlbによる増減補正を通じて抑えつつ、メインフィードバック制御やサブフィードバック制御、あるいは見込み制御による燃料噴射量の調節を通じて混合気の空燃比を所望の比率に調節することができる。しかも、乖離量学習値GK1の学習が完了した履歴がない場合に、その学習が完了する前に機関運転が停止されて次回の機関運転における見込み制御の実行時において排気性状が常に悪い状態になってしまうといった不都合の発生を抑えることができる。したがって、リフト量変更機構29を備えた内燃機関10にあって混合気の空燃比を精度よく所望の比率に制御することができる。
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第1の実施の形態において、以下の(イ)、(ロ)に記載するように乖離量補正値を算出してもよい。
・各実施の形態において、前記乖離量の学習が完了したことを、酸素センサ50の出力電圧と基準電圧との偏差が小さい状態が所定期間継続されたことや、酸素センサ50の出力電圧が基準電圧を跨ぐように変化した回数が所定回数以上であることなどをもって判断するようにしてもよい。
Claims (10)
- 吸気バルブのリフト量を変更するリフト量変更機構と排気の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサとを有する内燃機関に適用されて、機関運転開始後に実行条件が未成立であるときには機関運転状態に基づく見込み制御を通じて燃料噴射量指令値を設定し、前記実行条件の成立時には前記センサの出力値に基づき算出される補正量によるフィードバック制御を通じて前記燃料噴射量指令値を設定する空燃比制御装置において、
前記実行条件の成立時に、前記リフト量が前記実行条件の未成立時に用いられる特定のリフト量を含む第1のリフト量領域であるときと前記実行条件の成立時にのみ用いられる領域であり前記第1のリフト量領域より小リフト量側の第2のリフト量領域であるときとにおいて各別に、前記補正量とその基準値との定常的な乖離量を乖離量学習値として学習するとともに、該乖離量学習値に基づいて前記乖離量と前記リフト量との関係を求めて記憶する学習手段および、
前記リフト量に基づいて前記記憶した関係から乖離量補正値を求めるとともに、該求めた乖離量補正値によって前記燃料噴射量指令値を増減補正する補正手段および、
前記実行条件の成立時に前記第1のリフト量領域であるときの前記乖離量の学習が完了した履歴がないときに、前記第1のリフト量領域から他のリフト量領域への移行を禁止するとともに同第1のリフト量領域における前記リフト量の変更制御を実行する実行手段を備え、
前記第1のリフト量領域は、前記特定のリフト量として大リフト量側の制御限界リフト量を含む大リフト領域である
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1に記載の空燃比制御装置において、
前記内燃機関は前記吸気バルブのバルブタイミングを変更する吸気バルブタイミング変更機構を更に有し、
前記実行手段は、前記リフト量の変更制御に合わせて、同リフト量に基づく前記吸気バルブのバルブタイミングの変更制御を実行する
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1または2に記載の空燃比制御装置において、
前記内燃機関は排気バルブのバルブタイミングを変更する排気バルブタイミング変更機構を更に有し、
前記実行手段は、前記リフト量の変更制御に合わせて、同リフト量に基づく前記排気バルブのバルブタイミングの変更制御を実行する
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、
前記内燃機関は、吸気通路の通路断面積を変更するスロットルバルブを更に有してなり、該スロットルバルブの開度制御と前記吸気バルブのリフト量の変更制御との協働制御を通じて吸気量が調節されるものである
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、
前記内燃機関はその排気通路に排気浄化触媒が設けられてなり、
前記センサは前記排気通路における前記排気浄化触媒より排気流れ方向下流側に設けられてなる
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項5に記載の空燃比制御装置において、
前記排気通路における前記排気浄化触媒より排気流れ方向下流側に加えて、排気流れ方向上流側にも排気の酸素濃度に応じた信号を出力するセンサが設けられ、
前記空燃比制御装置は、前記実行条件の成立時に、前記フィードバック制御の実行に併せて前記上流側のセンサの出力値に基づく前記燃料噴射量指令値の増減補正を実行する
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項6に記載の空燃比制御装置において、
前記内燃機関は多気筒内燃機関であり、前記上流側のセンサは全気筒共通のものが一つ設けられる
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、
前記補正手段は、前記第1および第2のリフト量領域と前記リフト量との関係に基づいて、前記第1および第2のリフト量領域について各別に学習した乖離量学習値から補間して前記乖離量補正値を算出する
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、
前記学習手段は、前記第1のリフト量領域および前記第2のリフト量領域を含む予め設定された前記リフト量についての複数の領域毎に、前記乖離量学習値を学習してこれを記憶するものであり、
前記補正手段は、前記リフト量に基づいて前記複数の領域のいずれかを選択するとともに該選択した領域に対応する乖離量学習値を前記乖離量補正値として求める
ことを特徴とする空燃比制御装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の空燃比制御装置において、
前記実行条件は、前記内燃機関の温度が所定温度以上であることを判断するための条件を含む
ことを特徴とする空燃比制御装置。
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