JP5361803B2 - Fuel injection control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射制御装置に係り、特に、空燃比センサ出力に基づく空燃比フィードバック制御を行うようにした燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control apparatus, and more particularly to a fuel injection control apparatus that performs air-fuel ratio feedback control based on an air-fuel ratio sensor output.
従来から、内燃機関を理論空燃比(ストイキ)近傍の領域で燃焼させるため、排気管に設けられた空燃比センサ(酸素センサ)で検知される空燃比に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御するようにした燃料噴射装置が知られている。このような燃料噴射装置においては、良好な空燃比フィードバック制御を継続するため、内燃機関の運転中に酸素センサの故障診断を行うことが考えられる。 Conventionally, in order to burn an internal combustion engine in a region near the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric), the fuel injection amount is feedback controlled based on the air-fuel ratio detected by an air-fuel ratio sensor (oxygen sensor) provided in the exhaust pipe. There is known a fuel injection device. In such a fuel injection device, in order to continue good air-fuel ratio feedback control, it is conceivable to perform a failure diagnosis of the oxygen sensor during operation of the internal combustion engine.
特許文献1には、2気筒エンジンのそれぞれの排気管に酸素センサを備えて気筒毎に空燃比フィードバック制御を行うようにした燃料噴射制御装置において、一方の酸素センサの故障診断を実行している間は、他方の酸素センサの故障診断を行わないようにした構成が開示されている。この技術によれば、2つの酸素センサの故障診断が同時に実行されて2気筒共に空燃比フィードバック制御が不能となる事態を避けることができる。
In
しかしながら、特許文献1に記載された技術は、酸素センサに逆電圧を印加すると発生する電流を観察することで故障診断を行うものであるため、故障診断は定期的にしか実行できず、酸素センサの状態を常時監視することはできなかった。また、仮に、故障診断を行っている時には空燃比フィードバック補正係数の学習を禁止する構成とすると、故障診断に入る直前の酸素センサの出力値が故障診断中の空燃比フィードバック制御に用いられる可能性が生じることとなり、故障診断に入る直前に酸素センサが故障していた場合には、故障診断中の燃焼状態が過剰なリッチまたはリーンになってしまう可能性があった。
However, since the technique described in
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、酸素センサの状態を常に監視して故障診断を実行できると共に、故障診断中も良好な空燃比フィードバック制御の継続を可能とする燃料噴射制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and to perform fuel diagnosis by constantly monitoring the state of the oxygen sensor and enabling good air-fuel ratio feedback control to be continued even during failure diagnosis. To provide an apparatus.
前記目的を達成するために、本発明は、車両の動力源としての内燃機関(E)の排気装置(15)に設けられた酸素センサ(32)の出力に基づいて、目標空燃比を得るためのフィードバック制御に用いる空燃比フィードバック補正係数(KO2)を算出し、該空燃比フィードバック補正係数(KO2)を基本噴射量(T0)に乗算することで補正噴射量(T1)を決定する制御手段(C)を有する燃料噴射制御装置において、前記制御手段(C)は、前記内燃機関(E)の通常運転時には、前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)に対して、前記補正噴射量(T1)を算出するために使用が許可される上下限値としての通常のリミット範囲(L2)を設定し、前記酸素センサ(32)の出力が所定の状態となったことを検知すると前記酸素センサ(32)の故障診断を実行し、前記故障診断の実行中は、前記通常のリミット範囲(L2)より小さい故障時のリミット範囲(L3)を設定する点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention obtains a target air-fuel ratio based on an output of an oxygen sensor (32) provided in an exhaust device (15) of an internal combustion engine (E) as a power source of a vehicle. A control means for determining a correction injection amount (T1) by calculating an air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) used for the feedback control of the engine and multiplying the basic injection amount (T0) by the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) ( In the fuel injection control apparatus having C), the control means (C), when the internal combustion engine (E) is in normal operation, supplies the corrected injection amount (T1) to the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2). When a normal limit range (L2) is set as an upper and lower limit value that is permitted to be used for calculation, and it is detected that the output of the oxygen sensor (32) is in a predetermined state. Run the failure diagnosis of the oxygen sensor (32), wherein during the execution of the failure diagnosis, there is a first feature that sets the normal limit range (L2) less than the failure time of the limit range (L3).
また、前記制御手段(C)は、前記酸素センサ(32)の出力値が略0Vの状態で所定時間経過する、または、前記酸素センサ(32)の出力値が略3Vの状態で所定時間経過すると、前記酸素センサ(32)の故障診断を開始する点に第2の特徴がある。 Further, the control means (C) passes a predetermined time when the output value of the oxygen sensor (32) is substantially 0V, or passes a predetermined time when the output value of the oxygen sensor (32) is substantially 3V. Then, the second feature is that a failure diagnosis of the oxygen sensor (32) is started.
また、前記制御手段(C)は、前記酸素センサ(32)の出力値が略0Vの状態で所定時間経過することで故障診断が開始された場合は、故障診断用の燃料噴射を実行し、この燃料噴射に対する前記酸素センサ(32)の出力変化を検知することで故障判定を行う点に第3の特徴がある。 The control means (C) executes fuel injection for failure diagnosis when failure diagnosis is started after a predetermined time has elapsed with the output value of the oxygen sensor (32) being substantially 0V. A third feature is that a failure determination is performed by detecting a change in the output of the oxygen sensor (32) with respect to the fuel injection.
また、前記制御手段(C)は、前記故障診断によって前記酸素センサ(32)が正常であると判定されると、故障診断を終了すると共に前記故障時のリミット範囲(L3)から前記通常のリミット範囲(L2)に戻す点に第4の特徴がある。 Further, when it is determined by the failure diagnosis that the oxygen sensor (32) is normal, the control means (C) terminates the failure diagnosis and determines the normal limit from the limit range (L3) at the time of the failure. There is a fourth feature in returning to the range (L2).
また、前記空燃比フィードバック制御は、前記酸素センサ(32)の目標出力値に対するPID制御によって実行され、前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)には、前記酸素センサ(32)の機能限界に対応する上側ゲイン切換閾値(HI)および下側ゲイン切換閾値(LO)が設定されており、前記制御手段(C)は、前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)が、前記上側ゲイン切換閾値(HI)を上回る、または、前記下側ゲイン切換閾値(LO)を下回ると、前記PID制御のゲインを小さくする点に第5の特徴がある。 The air-fuel ratio feedback control is executed by PID control with respect to the target output value of the oxygen sensor (32), and the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) corresponds to the functional limit of the oxygen sensor (32). An upper gain switching threshold (HI) and a lower gain switching threshold (LO) are set, and the control means (C) has the air / fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) set the upper gain switching threshold (HI). There is a fifth feature in that the gain of the PID control is reduced when it exceeds or falls below the lower gain switching threshold (LO).
また、前記基本噴射量(T0)は、前記内燃機関(E)の吸気装置(14)に設けられたスロットルバルブ(21)のスロットル開度(TH)と前記内燃機関(E)の回転数(NE)と基本噴射量(T0)との関係を規定する基本噴射量マップ(33)から導出される点に第6の特徴がある。 The basic injection amount (T0) is determined by the throttle opening (TH) of the throttle valve (21) provided in the intake device (14) of the internal combustion engine (E) and the rotational speed of the internal combustion engine (E) ( NE) is derived from a basic injection amount map (33) that defines the relationship between NE and the basic injection amount (T0).
また、前記通常のリミット範囲(L2)は、基準値(Ba)から所定の上下幅を有しており、前記故障時のリミット範囲(L3)は、前記基準値(Ba)を維持したままで、前記通常のリミット範囲(L2)の上限値(MAXa)および下限値(MINa)を、それぞれ、所定割合で縮小したものである点に第7の特徴がある。 Further, the normal limit range (L2) has a predetermined vertical width from the reference value (Ba), and the limit range (L3) at the time of failure is maintained with the reference value (Ba). The seventh feature is that the upper limit value (MAXa) and the lower limit value (MINa) of the normal limit range (L2) are respectively reduced at a predetermined rate.
さらに、前記制御手段(C)は、前記故障診断によって酸素センサ(32)が故障であると判定すると、前記故障時のリミット範囲(L3)の間にある所定の空燃比フィードバック補正係数(KO2)を代替値として用いることで、前記補正噴射量(T1)を決定する点に第8の特徴がある。 Further, when the control means (C) determines that the oxygen sensor (32) is in failure by the failure diagnosis, a predetermined air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) that is between the limit range (L3) at the time of failure. There is an eighth feature in that the corrected injection amount (T1) is determined by using as an alternative value.
第1の特徴によれば、制御手段は、内燃機関の通常運転時には、空燃比フィードバック補正係数に対して、補正噴射量を算出するために使用が許可される上下限値としての第2のリミット範囲を設定し、酸素センサの出力が所定の状態となったことを検知すると酸素センサの故障診断を実行し、故障診断の実行中は、第2のリミット範囲より小さい第3のリミット範囲を設定するので、酸素センサ出力を常に監視することで酸素センサの故障を素早く検知することができる。また、故障診断の実行中には、通常時より小さい第3のリミット範囲を用いて燃料噴射量を算出するので、故障診断開始時に酸素センサが故障していた場合でも、故障診断直前の信頼性の低い空燃比フィードバック補正係数が故障診断中に適用されることがなく、故障診断中に過剰なリッチまたはリーン状態となることを防止できる。 According to the first feature, the control means, during normal operation of the internal combustion engine, uses the second limit as an upper and lower limit value permitted to be used for calculating the corrected injection amount with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient. When the range is set, and it is detected that the output of the oxygen sensor is in a predetermined state, a failure diagnosis of the oxygen sensor is executed. During the failure diagnosis, a third limit range smaller than the second limit range is set. Therefore, it is possible to quickly detect a failure of the oxygen sensor by constantly monitoring the oxygen sensor output. In addition, during the execution of failure diagnosis, the fuel injection amount is calculated using the third limit range smaller than normal, so even if the oxygen sensor has failed at the start of failure diagnosis, the reliability immediately before failure diagnosis is A low air-fuel ratio feedback correction coefficient is not applied during failure diagnosis, and an excessive rich or lean state can be prevented during failure diagnosis.
第2の特徴によれば、制御手段は、酸素センサの出力値が略0Vの状態で所定時間経過する、または、酸素センサの出力値が略3Vの状態で所定時間経過すると、酸素センサの故障診断を開始するので、酸素センサの出力値に基づいて速やかに故障診断に移行することができる。 According to the second feature, the control means causes a failure of the oxygen sensor when a predetermined time elapses when the output value of the oxygen sensor is approximately 0 V, or when a predetermined time elapses when the output value of the oxygen sensor is approximately 3 V. Since diagnosis is started, it is possible to promptly proceed to failure diagnosis based on the output value of the oxygen sensor.
第3の特徴によれば、制御手段は、酸素センサの出力値が略0Vの状態で所定時間経過することで故障診断が開始された場合は、故障診断用の燃料噴射を実行し、この燃料噴射に対する酸素センサの出力変化を検知することで故障判定を行うので、酸素センサの故障を簡単に判断することができる。 According to the third feature, the control means executes fuel injection for failure diagnosis when the failure diagnosis is started after a predetermined time has elapsed with the output value of the oxygen sensor being substantially 0 V, Since the failure determination is performed by detecting the change in the output of the oxygen sensor with respect to the injection, it is possible to easily determine the failure of the oxygen sensor.
第4の特徴によれば、制御手段は、故障診断によって酸素センサが正常であると判定されると、故障診断を終了すると共に第3のリミット範囲から前記第2のリミット範囲に戻すので、酸素センサが正常な場合には、速やかに通常の空燃比フィードバック制御に復帰することができる。 According to the fourth feature, when it is determined by the failure diagnosis that the oxygen sensor is normal, the control unit ends the failure diagnosis and returns the third limit range to the second limit range. When the sensor is normal, it is possible to quickly return to normal air-fuel ratio feedback control.
第5の特徴によれば、空燃比フィードバック制御は、酸素センサの目標出力値に対するPID制御によって実行され、空燃比フィードバック補正係数には、酸素センサの機能限界に対応する上側ゲイン切換閾値および下側ゲイン切換閾値が設定されており、制御手段は、空燃比フィードバック補正係数が、上側ゲイン切換閾値を上回る、または、下側ゲイン切換閾値を下回ると、PID制御のゲインを小さくするので、通常制御時には、PID制御のゲインを大きくして応答速度の高いフィードバック制御を可能とすると共に、空燃比フィードバック補正係数が大きく振れるときには、PID制御のゲインを小さくすることで応答速度を下げて、万一、酸素センサが故障していた場合に信頼性の低い空燃比フィードバック補正係数が燃焼状態に大きな影響を与えることを防ぐことができる。 According to the fifth feature, the air-fuel ratio feedback control is executed by PID control with respect to the target output value of the oxygen sensor, and the air-fuel ratio feedback correction coefficient includes an upper gain switching threshold value corresponding to the function limit of the oxygen sensor and a lower side. A gain switching threshold is set, and the control means reduces the gain of PID control when the air-fuel ratio feedback correction coefficient exceeds the upper gain switching threshold or falls below the lower gain switching threshold. When the PID control gain is increased to enable feedback control with a high response speed, and when the air-fuel ratio feedback correction coefficient fluctuates greatly, the response speed is decreased by decreasing the PID control gain. Low-reliability air-fuel ratio feedback correction factor when the sensor has failed It is possible to prevent a major impact.
第6の特徴によれば、基本噴射量は、内燃機関の吸気装置に設けられたスロットルバルブのスロットル開度と内燃機関の回転数と基本噴射量との関係を規定する基本噴射量マップから導出されるので、吸気圧や大気圧の値を考慮することなく基本噴射量が求められ、吸気圧センサや大気圧センサを有していない車両において有効な空燃比フィードバック制御が可能となる。 According to the sixth feature, the basic injection amount is derived from a basic injection amount map that defines the relationship among the throttle opening of the throttle valve provided in the intake device of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine, and the basic injection amount. Therefore, the basic injection amount is obtained without considering the values of the intake pressure and the atmospheric pressure, and effective air-fuel ratio feedback control can be performed in a vehicle that does not have the intake pressure sensor or the atmospheric pressure sensor.
第7の特徴によれば、通常のリミット範囲は、基準値から所定の上下幅を有しており、故障時のリミット範囲は、基準値を維持したままで、通常のリミット範囲の上限値および下限値を、それぞれ、所定割合で縮小したものであるので、基準値が順次更新される場合であっても、最新の基準値に基づいて、現在の燃焼状態に応じた故障時のリミット範囲を設定することが可能となる。 According to the seventh feature, the normal limit range has a predetermined vertical width from the reference value, and the limit range at the time of failure is the upper limit value of the normal limit range and the normal value while maintaining the reference value. Since the lower limit value is reduced by a predetermined ratio, the limit range at the time of failure corresponding to the current combustion state is set based on the latest reference value even if the reference value is updated sequentially. It becomes possible to set.
第8の特徴によれば、制御手段は、故障診断によって酸素センサが故障であると判定すると、故障時のリミット範囲の間にある所定の空燃比フィードバック補正係数を代替値として用いることで、補正噴射量を決定するので、酸素センサの故障に起因して大きすぎるまたは小さすぎる空燃比フィードバック係数が適用されることがなくなり、過剰なリッチまたはリーン状態が生じることを防ぐことができる。 According to the eighth feature, when the control unit determines that the oxygen sensor is in failure by the failure diagnosis, the control unit uses the predetermined air-fuel ratio feedback correction coefficient between the limit ranges at the time of failure as a substitute value, thereby correcting the oxygen sensor. Since the injection amount is determined, an air-fuel ratio feedback coefficient that is too large or too small due to a failure of the oxygen sensor is not applied, and an excessive rich or lean state can be prevented from occurring.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。自動二輪車に搭載される水冷式の内燃機関Eのシリンダボア11には、ピストン12が摺動可能に嵌合されている。内燃機関Eのシリンダヘッド16には、ピストン12の頂部を臨ませる燃焼室13に混合気を供給するための吸気装置14と、燃焼室13からの排ガスを排出するための排気装置15とが接続されている。吸気装置14には吸気通路17が形成され、排気装置15には排気通路18が形成されている。シリンダヘッド16には燃焼室13に先端を臨ませる点火プラグ20が取り付けられている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fuel injection control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. A piston 12 is slidably fitted to a cylinder bore 11 of a water-cooled internal combustion engine E mounted on a motorcycle. Connected to the
吸気装置14には、吸気通路17を流通する吸気量を制御するためのスロットル弁21が開閉可能に配設されると共に、スロットル弁21よりも下流側に燃料を噴射するための燃料噴射弁22が付設されている。吸気通路17には、スロットル弁21を迂回するバイパス通路27が接続されており、このバイパス通路27を流通する空気量はアクチュエータ28で調節される。また、排気装置15には、触媒コンバータ25が介設されている。
A
制御手段としての制御ユニットCは、点火プラグ20による点火タイミング、燃料噴射弁22からの燃料噴射量、およびアクチュエータ28の作動を制御する。制御ユニットCには、スロットル弁21の開度であるスロットル開度を検出するスロットルセンサ26の検出値、ピストン12に連接されたクランク軸29の回転数を検出する回転数センサ30の検出値、エンジン冷却水の水温を検出する水温センサ31の検出値、排気通路18を流通する排ガス中の残存酸素濃度を検出するために触媒コンバータ25よりも下流側で排気装置15に取り付けられる酸素センサ(O2センサ)32の検出値が入力される。
The control unit C as control means controls the ignition timing by the
図2は、制御ユニットCの構成を示すブロック図である。制御ユニットCのうち燃料噴射弁22の噴射量を制御する部分は、回転数センサ30で得られる回転数ならびにスロットルセンサ26で得られるスロットル開度に基づいて基本噴射量マップ33を参照しつつ目標空燃比を得るための基本燃料噴射量を定める基本噴射量算出手段34と、酸素センサ32で得られる酸素濃度に基づいて空燃比を目標空燃比に近づけるためのフィードバック補正係数KO2を算出する空燃比フィードバック補正係数算出手段35と、フィードバック補正係数算出手段35で得られた補正量に基づいて基本燃料噴射量を補正する補正手段36と、補正手段36で得られた最終的な燃料噴射量に対応した燃料噴射時間を求める最終燃料噴射時間算出手段37とを備えている。これにより、制御ユニットCは、吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を得ることができる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control unit C. The part of the control unit C that controls the injection amount of the
フィードバック補正係数算出手段35は、酸素センサ32で検出される酸素濃度に基づいて排ガスのリッチ・リーンの程度を判定するリッチ・リーン判定手段38と、このリッチ・リーン判定手段38の判定結果に基づいてフィードバック補正係数KO2および基本燃料噴射量T0を補正するパラメータ算出手段39とを有する。パラメータ算出手段39は、EPROMやフラッシュメモリ等の不揮発性記憶部40に、所定の周期でパラメータを記憶せしめ、イグニッションキーをオンにしたとき(システム起動時)に、不揮発性記憶部40からパラメータを読み込む。
The feedback correction coefficient calculation means 35 is based on the rich / lean determination means 38 for determining the rich / lean degree of the exhaust gas based on the oxygen concentration detected by the
パラメータ算出手段39は、不揮発性記憶部40に周期的に記憶される空燃比フィードバック補正係数KO2および経時変化対応補正係数KBUによって、酸素センサ32の検出値による空燃比制御のための統合補正係数KTを、KT=KO2×KBUの算出式によって算出する。ここで、経時変化対応補正係数KBUは、内燃機関Eの劣化等の経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定められるものであり、所定の周期で不揮発性記録部40に記録され、車両の電源をオフ(システム停止)した後にも値が保持され、次回のシステム起動時に読み込まれる。
The parameter calculation means 39 uses the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 and the temporal change corresponding correction coefficient KBU periodically stored in the
空燃比フィードバック補正係数KO2は、空燃比フィードバック制御を行う際に所定の周期毎に一時的に使用される変数であり、基本的には、この空燃比フィードバック補正係数KO2に基づいてフィードバック制御を行って空燃比を目標空燃比に近づける。空燃比フィードバック補正係数KO2は、リッチ・リーン判定手段38での判定結果に基づいて定められる。 The air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 is a variable that is temporarily used at predetermined intervals when performing air-fuel ratio feedback control. Basically, feedback control is performed based on the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2. To bring the air-fuel ratio closer to the target air-fuel ratio. The air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 is determined based on the determination result by the rich / lean determination means 38.
パラメータ算出手段39は、複数の空燃比フィードバック領域にあっては、機関回転数NEおよびスロットル開度THに基づいて各空燃比フィードバック領域毎の経時変化対応補正係数KBUを算出すると共に、この経時変化対応補正係数KBUを用いて統合補正係数KTを算出し、空燃比フィードバック領域以外の機関の負荷領域では、当該負荷領域に隣り合うフィードバック領域の学習値を用いて燃料噴射量を制御する。 In a plurality of air-fuel ratio feedback regions, the parameter calculation means 39 calculates a correction coefficient KBU corresponding to time-dependent change for each air-fuel ratio feedback region based on the engine speed NE and the throttle opening TH, and this time-dependent change The integrated correction coefficient KT is calculated using the corresponding correction coefficient KBU, and in the engine load region other than the air-fuel ratio feedback region, the fuel injection amount is controlled using the learning value in the feedback region adjacent to the load region.
図3は、機関の負荷領域を検索するためのマップである。制御ユニットCは、機関回転数NEおよびスロットル開度THに基づいて機関の負荷がどの領域にあるかを検索する。この図では、設定下限スロットル開度THO2Lおよび設定上限スロットル開度THO2Hと、それらの設定下限および上限スロットル開度THO2L,THO2H間の複数の設定スロットル開度THFB0,THFB1,THFB2,THFB3とが、機関回転数NEの増大に応じて大きくなると共に、THO2L<THFB0<THFB1<THFB2<THFB3<THO2Hとなるように予め設定されている。各設定スロットル開度THO2L,THFB0,THFB1,THFB2,THFB3,THO2Hを示す実線は、スロットル開度THを増大させる際に適用される境界値であり、この実線に隣接する破線は、境界を縮小側にまたぐ際にヒステリシスを与えるための値を示している。 FIG. 3 is a map for searching the engine load region. The control unit C searches in which region the engine load is based on the engine speed NE and the throttle opening TH. In this figure, a set lower limit throttle opening THO2L and a set upper limit throttle opening THO2H, and a plurality of set throttle openings THFB0, THFB1, THFB2, and THFB3 between the set lower limit and upper limit throttle openings THO2L, THO2H It is set in advance such that THO2L <THFB0 <THF1 <THF2 <THB3 <THO2H as it increases as the rotational speed NE increases. A solid line indicating each set throttle opening THO2L, THFB0, THFB1, THFB2, THFB3, THO2H is a boundary value applied when the throttle opening TH is increased, and a broken line adjacent to the solid line is a reduction side of the boundary. The value for giving hysteresis when straddling is shown.
図4は、空燃比フィードバック領域を示すマップである。斜線部で示す空燃比フィードバック領域は、設定下限回転数NLOP、設定上限回転数NHOPおよびアイドル領域上限回転数NTHO2Lと、設定下限スロットル開度THO2Lおよび設定上限スロットル開度THO2Hとで定まる領域である。また、アイドル領域上限回転数NTHO2Lは、機関回転数NEの増大側での値が実線で示され、機関回転数NEの減少側での値が破線で示されている。さらに、設定下限スロットル開度THO2Lおよび設定上限スロットル開度THO2Hは、スロットル開度THの増大側での値が実線で示され、スロットル開度THの減少側での値が破線で示され、それぞれヒステリシスを有して設定されている。 FIG. 4 is a map showing the air-fuel ratio feedback region. The air-fuel ratio feedback region indicated by the hatched portion is a region determined by the set lower limit rotational speed NLOP, the set upper limit rotational speed NHOP and the idle region upper limit rotational speed NTHO2L, and the set lower limit throttle opening THO2L and the set upper limit throttle opening THO2H. Further, in the idle region upper limit rotational speed NTHO2L, the value on the increase side of the engine speed NE is indicated by a solid line, and the value on the decrease side of the engine speed NE is indicated by a broken line. Further, the set lower limit throttle opening THO2L and the set upper limit throttle opening THO2H are indicated by a solid line with a value on the increasing side of the throttle opening TH, and a broken line with a value on the decreasing side of the throttle opening TH, It is set with hysteresis.
図5は、図3および図4で定まる領域を重ねたものである。この図では、機関回転数NEおよびスロットル開度THに基づいて、複数の空燃比フィードバック領域を含む複数の負荷領域が設定されることとなり、本実施形態では、6つの空燃比フィードバック領域が「1」〜「6」の番号を付して示され、空燃比フィードバック領域以外の領域が「0」,「7」〜「11」の番号を付して示される。 FIG. 5 is a view in which the regions determined in FIGS. 3 and 4 are overlapped. In this figure, a plurality of load regions including a plurality of air-fuel ratio feedback regions are set based on the engine speed NE and the throttle opening TH, and in this embodiment, six air-fuel ratio feedback regions are “1”. ”To“ 6 ”, and regions other than the air-fuel ratio feedback region are indicated by numbers“ 0 ”and“ 7 ”to“ 11 ”.
図5で示される複数の負荷領域同士の境界は、ヒステリシスを有して定められることとなり、「1」〜「6」で示される空燃比フィードバック領域は、スロットル開度THが小さくなるほど狭くなるように設定されている。そして、エンジンの運転状態が空燃比フィードバックにあるときには、各空燃比フィードバック領域「1」〜「6」のどの領域にあるのかを検知して、それぞれに対応したKBU1〜KBU6が選択され、空燃比フィードバック領域以外の機関の負荷領域「0」,「7」〜「11」では、当該負荷領域に隣り合う空燃比フィードバック領域のKBU1〜KBU6を用いて燃料噴射量を制御する。 The boundaries between the plurality of load regions shown in FIG. 5 are determined with hysteresis, and the air-fuel ratio feedback region indicated by “1” to “6” becomes narrower as the throttle opening TH becomes smaller. Is set to When the operating state of the engine is in the air-fuel ratio feedback, it is detected which one of the air-fuel ratio feedback regions “1” to “6”, and the corresponding KBU1 to KBU6 are selected, and the air-fuel ratio is selected. In the engine load regions “0”, “7” to “11” other than the feedback region, the fuel injection amount is controlled by using the air-fuel ratio feedback regions KBU1 to KBU6 adjacent to the load region.
基本噴射量算出手段34は、基本噴射量マップ33に基づいて基本燃料噴射量T0を導出し、補正手段36では、補正燃料噴射量T1を(T0×KT)として求める。最終噴射燃料時間算出手段37は、この補正燃料噴射量T1に対応した燃料噴射時間を求め、制御ユニットCは、酸素センサ32の検出値に基づく空燃比を目標空燃比に近づけるための学習制御を行った燃料噴射弁22からの燃料噴射量を制御することになる。
The basic injection amount calculating means 34 derives the basic fuel injection amount T0 based on the basic
ここで、KBUは、KO2の値が一定の状態で所定時間経過すると、図5に示すマップよりKBU1〜6を選択し、選択したKBUxは、その時のKO2の値を乗じて新しいKBUx'とする(KBUx'=KO2×KBUx)。KO2の値は、KBUxがKBUx'へ更新されると、基準(1.0)に戻される。すなわち、KBUxは、KO2の値が一定の状態で所定時間経過毎に、KBUx'、KBUx''(=KO2×KBUx')…と更新されることとなる。KBUx'、 KBUx''…は、それぞれの更新時における統合補正係数KTと同値となるが、前記したように、KT=KO2×KBUであるので、次にKBUが更新されるまで、KTの値は、KO2の変動に応じて変動することとなる。 Here, when a predetermined time elapses when the value of KO2 is constant, the KBU selects KBU1 to 6 from the map shown in FIG. 5, and the selected KBUx is multiplied by the value of KO2 at that time to be a new KBUx ′. (KBUx ′ = KO2 × KBUx). The value of KO2 is returned to the reference (1.0) when KBUx is updated to KBUx ′. That is, KBUx is updated as KBUx ′, KBUx ″ (= KO2 × KBUx ′)... Every predetermined time while the value of KO2 is constant. KBUx ′, KBUx ″... Have the same value as the integrated correction coefficient KT at the time of each update. As described above, since KT = KO2 × KBU, the value of KT until the next KBU is updated. Fluctuates according to the fluctuation of KO2.
図12のグラフを参照して、上記したKO2とKBUとの関係を具体的に説明する。本実施形態に係る空燃比フィードバック制御では、理論空燃比を得るための補正量が大きくなると、これに伴ってKO2が大きな値となるが、演算処理上、KO2は1.0に近い値としておきたい。そこで、本実施形態では、KO2の値が一定の状態で所定時間経過すると、KO2の値を1.0に戻すためにKBUの値を更新するように構成されている。 With reference to the graph of FIG. 12, the relationship between KO2 and KBU described above will be specifically described. In the air-fuel ratio feedback control according to the present embodiment, as the correction amount for obtaining the stoichiometric air-fuel ratio increases, KO2 increases accordingly, but KO2 is set to a value close to 1.0 in the calculation process. I want. Therefore, the present embodiment is configured to update the value of KBU in order to return the value of KO2 to 1.0 when a predetermined time elapses while the value of KO2 is constant.
図12の例では、時刻t1において、酸素センサ出力の低下に応じてKO2が1.0から増加を開始する。次に、時刻t2では、空燃比がストイキ状態となるV1に近づくに伴ってKO2の増加が1.2で止まる。そして、時刻t3では、KO2が一定の状態が所定時間Ta継続したことに伴い、KBUxをKBUx'(1.2=1.2×1.0)と更新することでKO2を1.0に切り下げる。 In the example of FIG. 12, at time t1, KO2 starts increasing from 1.0 in response to a decrease in the oxygen sensor output. Next, at time t2, the increase in KO2 stops at 1.2 as the air-fuel ratio approaches V1 at which the stoichiometric state is reached. At time t3, KO2 is updated to KBUx ′ (1.2 = 1.2 × 1.0) by updating KBUx to KBUx ′ (1.2 = 1.2 × 1.0) as KO2 remains constant for a predetermined time Ta. .
さらに、図12の例では、時刻t4において、酸素センサ出力の低下に応じてKO2が1.0から再び増加を開始する。次に、時刻t5では、空燃比がストイキ状態に収束するに伴ってKO2の増加が1.2で止まる。そして、時刻t6では、KO2が一定の状態が所定時間Tb継続したことに伴い、KBUx'をKBUx''(1.44=1.2×1.2)と更新することでKO2が再び1.0に切り下げられる。このKBUxの更新値は保持されて、これにより、KO2の値を適切な範囲に収める経時変化対応補正係数として機能することとなる。なお、所定時間Ta,Tbは、任意に設定することができる。 Furthermore, in the example of FIG. 12, at time t4, KO2 starts increasing again from 1.0 in accordance with the decrease in the oxygen sensor output. Next, at time t5, the increase in KO2 stops at 1.2 as the air-fuel ratio converges to the stoichiometric state. Then, at time t6, as KO2 remains constant for a predetermined time Tb, KBUx ′ is updated to KBUx ″ (1.44 = 1.2 × 1.2), so that KO2 becomes 1. Rounded down to zero. The updated value of KBUx is held, and thereby, it functions as a correction coefficient for change with time that keeps the value of KO2 within an appropriate range. The predetermined times Ta and Tb can be set arbitrarily.
制御ユニットCは、空燃比を目標空燃比とするための基本燃料噴射量をスロットル開度および機関回転数に基づいて定めると共に、酸素センサ32の検出値に応じて定めるフィードバック補正係数KO2と、内燃機関Eの経時変化に応じて変化するように学習しつつ機関負荷毎に定める経時変化対応補正係数KBUとを基本燃料噴射量T0に乗算することで、吸気圧および大気圧に基づくことなく燃料噴射量を制御する。
The control unit C determines the basic fuel injection amount for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the throttle opening and the engine speed, the feedback correction coefficient KO2 determined according to the detection value of the
これにより、燃料噴射制御システムに吸気圧センサおよび大気圧センサを用いることが不要となり、システムのコストダウンおよび部品点数の低減が可能となる。特に、低スロットル開度の領域では、内燃機関Eのフリクション変化、スロットル弁21への煤の付着による吸入量変化等の機関の劣化を捉えた空燃比制御が可能となる。また、スロットルセンサ26の出力ずれの特性がスロットル開度に依存する傾向が高く、高スロットル開度の領域で出力ずれが大きくなる場合でも、適切な空燃比の設定が可能となる。
As a result, it becomes unnecessary to use an intake pressure sensor and an atmospheric pressure sensor in the fuel injection control system, and the cost of the system can be reduced and the number of parts can be reduced. In particular, in the region where the throttle opening is low, air-fuel ratio control that captures engine deterioration such as a change in friction of the internal combustion engine E and a change in intake amount due to soot adhering to the
制御ユニットCは、空燃比フィードバック領域では、空燃比フィードバック補正係数KO2および経時変化対応補正係数KBUを用いた燃料噴射制御を実行する。また、空燃比フィードバック領域が、スロットル開度が小さくなるほど狭くなるように設定されるので、バイパスバルブ等の劣化の影響を受けやすい低スロットル開度領域で細かな学習制御を行うようにして、より適切な空燃比制御を行うことができる。 In the air-fuel ratio feedback region, the control unit C performs fuel injection control using the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 and the temporal change correspondence correction coefficient KBU. In addition, since the air-fuel ratio feedback region is set to become narrower as the throttle opening becomes smaller, fine learning control is performed in a low throttle opening region that is easily affected by deterioration of the bypass valve, etc. Appropriate air-fuel ratio control can be performed.
ところで、空燃比フィードバック制御を適用する際に、何らかの原因で空燃比フィードバック補正係数KO2、すなわち、フィードバック補正量が大きくなりすぎたり小さくなりすぎたりすると、過剰にリッチ化またはリーン化されてしまう可能性があるため、これを防止するため、空燃比フィードバック補正係数KO2にリミット値を設定することが考えられる。一方、吸気圧センサおよび大気圧センサを廃止するため、吸気圧および大気圧に応じた燃料噴射量の補正分をも空燃比フィードバック制御で賄うようにした燃料噴射制御装置では、例えば、2000mを超えるような高地で車両が使用される際にも適正なストイキ燃焼が得られるように、空燃比フィードバック補正量のリミットを広げておく必要が生じる。 By the way, when the air-fuel ratio feedback control is applied, if the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2, that is, the feedback correction amount becomes too large or too small for some reason, it may be excessively rich or leaned. In order to prevent this, it is conceivable to set a limit value for the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2. On the other hand, in the fuel injection control device in which the correction amount of the fuel injection amount corresponding to the intake pressure and the atmospheric pressure is provided by the air-fuel ratio feedback control in order to eliminate the intake pressure sensor and the atmospheric pressure sensor, for example, exceeds 2000 m. It is necessary to widen the limit of the air-fuel ratio feedback correction amount so that proper stoichiometric combustion can be obtained even when the vehicle is used at such high altitudes.
さらに、この補正量のリミットは、車両の部品精度や組み付け時のバラツキ等が空燃比に与える影響を考慮した値に設定しておくと、車両が様々な状態にあってもこれに対応したフィードバック補正量を適用して、適正なストイキ燃焼を得ることができる。 Furthermore, if the limit of this correction amount is set to a value that takes into account the effects of parts accuracy of the vehicle and variations during assembly on the air-fuel ratio, feedback corresponding to this even when the vehicle is in various states. Appropriate stoichiometric combustion can be obtained by applying the correction amount.
本願発明では、この両者、すなわち、空燃比フィードバック補正量にリミットを設けることの利点とリミットを広げておくことの利点とが同時に満たされるように、リミットの設定に工夫を施した点に特徴がある。具体的には、内燃機関(エンジン)を初めて始動する際には空燃比フィードバック補正量のリミットを広めに設定しておき、初回のエンジン始動後、その後の空燃比フィードバック補正係数KO2の予想される変動域を学習すると、リミットを狭めるものである。 The present invention is characterized in that the limit setting is devised so that both of these, that is, the advantage of providing a limit to the air-fuel ratio feedback correction amount and the advantage of widening the limit are satisfied at the same time. is there. Specifically, when the internal combustion engine (engine) is started for the first time, the limit of the air-fuel ratio feedback correction amount is set wider, and after the first engine start, the subsequent air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 is expected. Learning the fluctuation range narrows the limit.
図6は、空燃比フィードバック補正係数KO2に対して設定するリミットの構成を示す概念図である。図示左側のグラフは、車両のエンジンを初めて始動する際に適用される第1のリミット範囲L1を示している。一方、図示右側のグラフは、初めて車両の電源をオンにしてエンジンが始動した後、所定条件が満たされると適用が開始される第2のリミット範囲L2(通常のリミット範囲)を示している。 FIG. 6 is a conceptual diagram showing a limit configuration set for the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2. The graph on the left side of the drawing shows a first limit range L1 applied when the vehicle engine is started for the first time. On the other hand, the graph on the right side of the figure shows a second limit range L2 (normal limit range) that is applied when a predetermined condition is satisfied after the engine is turned on for the first time and the engine is started.
第1のリミット範囲L1および第2のリミット範囲L2は、それぞれ、エンジン運転時の空燃比を理論空燃比に近づけるための補正量である空燃比フィードバック補正係数KO2をエンジン運転中にどの値まで許可するかの範囲、換言すれば、補正噴射量T1を算出するために使用が許可される空燃比フィードバック補正係数KO2の上下限値である。そして、第2のリミット範囲L2の上下限値MAX2,MIN2からなる上下幅は、第1のリミット範囲L1の上下限値MAX1,MIN1からなる上下幅より小さく設定されている。第1のリミット範囲L1は、空燃比フィードバック補正係数KO2の適用範囲においてエンジンの良好な運転状態が期待できなくなるリミット、すなわち、上下の絶対リミットMAXLIM,MINLIMより小さく、かつ第2のリミット範囲L2より大きく設定されている。 The first limit range L1 and the second limit range L2 allow the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2, which is a correction amount for bringing the air-fuel ratio at the time of engine operation close to the theoretical air-fuel ratio, to what value during engine operation. This is the upper and lower limit values of the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 permitted to be used for calculating the corrected injection amount T1. The vertical width composed of the upper and lower limit values MAX2 and MIN2 of the second limit range L2 is set smaller than the vertical width composed of the upper and lower limit values MAX1 and MIN1 of the first limit range L1. The first limit range L1 is smaller than the limit at which an excellent operating state of the engine cannot be expected in the application range of the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2, that is, the upper and lower absolute limits MAXLIM and MINLIM, and is smaller than the second limit range L2. It is set large.
なお、エンジンの始動が初めてであるか否かは、制御ユニットC内の不揮発性記憶部40に始動履歴が残っているか否かによって判定される。この始動履歴は、例えば、工場での完成車テスト等は除外され、販売店に入荷された後に初めてエンジンが始動された際に記録されるように設定することができる。本実施形態では、販売店に入荷された後、バッテリを接続して初めて車両の電源をオンにし、エンジンを始動する際に、第1のリミット範囲L1が適用されるように構成されており、一旦、第1のリミット範囲L1から第2のリミット範囲L2に切り換えられると、その後は、第2のリミット範囲L2が継続して適用され、第1のリミット範囲L1が再度適用されることはない。
Note that whether or not the engine has been started for the first time is determined by whether or not the starting history remains in the
第1のリミット範囲L1は、理論空燃比状態で検出される酸素センサ32の出力値を基準B1として上下に所定の幅を有しており、部品精度や組立バラツキ等が空燃比に与える影響を考慮した第1の数値S1と、外気温が空燃比に与える影響を考慮した第2の数値S2と、外気圧が空燃比に与える影響を考慮した第3の数値S3と、車両の使用される高度が空燃比に与える影響を考慮した第4の数値S4と、燃料中のアルコール濃度が空燃比に与える影響を考慮した第5の数値S5とを足し合わせてなる。
The first limit range L1 has a predetermined width up and down with the output value of the
一方、第2のリミット範囲L2は、第1のリミット範囲L1から第1の数値S1を減じると共に、空燃比フィードバック補正係数KO2の更新条件を設定する第6の数値S6を付加して構成されている。これにより、空燃比フィードバック補正係数の更新条件分だけリミットの上下幅を広げることができる。 On the other hand, the second limit range L2 is configured by subtracting the first numerical value S1 from the first limit range L1 and adding a sixth numerical value S6 that sets an update condition for the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2. Yes. As a result, the vertical range of the limit can be widened by the update condition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient.
本実施形態では、車両の電源をオンしてエンジンを始動した後、酸素センサ32の出力値の変化率が正から負または負から正へ所定回数(例えば、3回)変化すると、第1のリミット範囲L1を第2のリミット範囲L2に切り換えるように設定されている。
In the present embodiment, after the vehicle is turned on and the engine is started, when the rate of change of the output value of the
図7は、酸素センサ32の出力値と空燃比との関係を示すグラフである。また、図8は、酸素センサ32の出力値の一例を示すグラフである。図7に示すように、本実施形態に係る酸素センサ32は、理論空燃比(ストイキ)状態を境にステップ状の出力を示す。これにより、理論空燃比時に所定電圧Vsを出力する酸素センサ32の出力値は、エンジンを始動後に燃焼状態が理論空燃比λsに近づいてくると、図8に示すように、その振れ幅を小さくしながら所定電圧Vsに収束しようとする。このとき、酸素センサ32の出力値の変化率の正から負または負から正へ変化したことを「出力値が反転」したものとし、その反転回数をカウントすることができる。本実施形態では、エンジン始動後の時刻tsにおいて、酸素センサ32の出力値の反転が3回行われたことが判定されることで、第1のリミット範囲L1から第2のリミット範囲L2に切り換えるように設定されている。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the output value of the
図9は、空燃比フィードバック補正係数KO2に設定されるリミットの推移を示すタイムチャートである。時刻t1では、エンジンを始動するために車両の電源がオンにされ、第1のリミット範囲L1の適用が開始される。これにより、車両が使用される場所の高度や、車両の部品精度や組み付け時のバラツキ等が空燃比に大きな影響を与える場合でも、第2のリミット範囲より広い第1のリミット範囲が設定されているため、大きな空燃比フィードバック補正係数KO2を用いて内燃機関を良好に運転することが可能となる。 FIG. 9 is a time chart showing the transition of the limit set in the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2. At time t1, the vehicle is turned on to start the engine, and application of the first limit range L1 is started. As a result, even if the altitude of the place where the vehicle is used, the accuracy of parts of the vehicle, or variations during assembly greatly affect the air-fuel ratio, the first limit range wider than the second limit range is set. Therefore, the internal combustion engine can be operated satisfactorily using a large air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2.
次に、エンジンが始動され、時刻t2において酸素センサ32の出力値が3回反転したことが検知されると、その時点での空燃比フィードバック補正係数KO2を基準値B2として上下限値MAX2,MIN2からなる第2のリミット範囲L2の適用が開始される。その後、第2のリミット範囲L2の図示上下方向の位置を決める基準値は、更新条件が満たされる毎に更新される。すなわち、第2のリミット範囲L2の上下幅は基準値の更新後も不変であり、基準値が更新される毎に図示上下方向に移動するのみとなる。
Next, when the engine is started and it is detected that the output value of the
第2のリミット範囲L2に切り換えられた後の基準値の更新は、空燃比フィードバック補正係数KO2の推移を示す曲線(不図示)が、第2リミット範囲L2に対する所定割合以上(例えば、6%以上)の振れ幅でかつ所定回数(例えば、3回)連続して反転した場合に実行される。第2のリミット範囲L2の第6の数値S6は、この基準値の更新条件の許容幅として設定されるものである。この図では、時刻t3において、基準値の1回目の更新が実行されて、基準値がB2からB3となる。なお、説明上、このタイムチャートでは、基準値同士の間を破線でつないでいるが、基準値は次回の更新時まで不変であり、例えば、基準値B2は、時刻t3での更新時まで変動することなく適用される。 When the reference value is updated after switching to the second limit range L2, the curve (not shown) showing the transition of the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 is greater than or equal to a predetermined ratio (for example, 6% or more) with respect to the second limit range L2. ) And a predetermined number of times (for example, three times) continuously. The sixth numerical value S6 of the second limit range L2 is set as an allowable range for the update condition of the reference value. In this figure, at time t3, the first update of the reference value is executed, and the reference value changes from B2 to B3. For the sake of explanation, in this time chart, the reference values are connected with a broken line, but the reference value remains unchanged until the next update. For example, the reference value B2 changes until the update at time t3. Applied without.
時刻t4では、更新条件が満たされて基準値の2回目の更新が実行される。この更新では、基準値がB3からB4に更新されるのに伴い、第2リミット範囲L2の上下限値がMAX4,MIN4となる。この場合、上限値MAX4が上側絶対リミットMAXLIMを超えることとなるが、上側絶対リミットMAXLIMを超える空燃比フィードバック補正係数KO2が算出されても、その値は補正噴射量T1の算出には用いられない。 At time t4, the update condition is satisfied, and the second update of the reference value is executed. In this update, as the reference value is updated from B3 to B4, the upper and lower limit values of the second limit range L2 become MAX4 and MIN4. In this case, the upper limit MAX4 exceeds the upper absolute limit MAXLIM, but even if the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 exceeding the upper absolute limit MAXLIM is calculated, the value is not used for calculating the corrected injection amount T1. .
時刻t5では、更新条件が満たされて基準値の3回目の更新が実行される。この更新では、基準値のB4からB5への更新に伴い、第2リミット範囲L2の上下限値はMAX5,MIN5となる。その後、時刻t6では、車両の電源がオフにされる。 At time t5, the update condition is satisfied and the third update of the reference value is executed. In this update, with the update of the reference value from B4 to B5, the upper and lower limit values of the second limit range L2 become MAX5 and MIN5. Thereafter, at time t6, the vehicle is turned off.
そして、時刻t7で車両の電源が再度オンにされると、時刻t5以降に不揮発性記憶部40に記憶されていた基準値B5が読み出され、この基準値B5を基準とした上下限値MAX5,MIN5からなる第2のリミット範囲L2が設定される。
When the vehicle power is turned on again at time t7, the reference value B5 stored in the
図10は、酸素センサ32の故障診断時のリミット設定方法を示すグラフである。本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、酸素センサ32の出力値が通常ではないことが検知されると、故障診断モードに移行して酸素センサ32の故障診断を行うように構成されている。そして、この故障診断モードに移行した際には、継続適用されている第2のリミット範囲L2に代えて、第2のリミット範囲L2より上下幅の小さい第3のリミット範囲L3(故障時のリミット範囲)を適用するように構成されている。
FIG. 10 is a graph showing a limit setting method at the time of failure diagnosis of the
本実施形態に係る酸素センサ32は、略0〜3Vの出力が可能に構成されているが、正常なフィードバック制御を実行中の通常運転時は、理論空燃比に相当する出力値(例えば、1V)を中心とした小さな振れの範囲(例えば、0.6〜1.5V)に収まっている。
The
本実施形態では、略3Vのセンサ出力が所定時間継続する、または、略0Vのセンサ出力が所定時間継続すると、通常モードから故障診断モードに切り替えるように構成されている。そして、略3Vのセンサ出力が所定時間継続した場合は、故障診断モードに移行すると共に、その時点で酸素センサ32が故障していると判定され、一方、略0Vのセンサ出力が所定時間継続した場合は、故障診断モードに移行した後、所定時間だけ燃料噴射量を増量して、この増量分に応じた出力値の変化が生じるか否かを検知することによって故障診断が行われる。例えば、エンジンが高回転かつ高負荷状態であり、略0Vが出力されている時に燃料噴射量を増量しても出力値に変化がない場合には、酸素センサ32が故障していると判定する。
In this embodiment, when the sensor output of approximately 3V continues for a predetermined time or when the sensor output of approximately 0V continues for a predetermined time, the normal mode is switched to the failure diagnosis mode. When the sensor output of approximately 3V continues for a predetermined time, the state shifts to the failure diagnosis mode, and it is determined that the
(a)のグラフは、第2のリミット範囲L2と第3のリミット範囲L3との関係を示している。時刻t1から継続適用されていた第2のリミット範囲L2は、時刻t2で故障診断モードに突入したことにより第3のリミット範囲L3に置き換えられる。第3のリミット範囲L3は、基準値Baを維持したままで、第2のリミット範囲L2の上限値MAXaおよび下限値MINaを、それぞれ、所定割合で縮小して上限値MAXbおよび下限値MINbとしたものである。 The graph (a) shows the relationship between the second limit range L2 and the third limit range L3. The second limit range L2 that has been continuously applied from time t1 is replaced with the third limit range L3 by entering the failure diagnosis mode at time t2. The third limit range L3 maintains the reference value Ba, and the upper limit value MAXa and the lower limit value MINa of the second limit range L2 are reduced by a predetermined ratio to the upper limit value MAXb and the lower limit value MINb, respectively. Is.
(b)のグラフは、空燃比フィードバック補正係数KO2とリミット範囲との関係を示している。この図の例では、KO2が上昇を続けていたところ、時刻t2で故障診断モードに移行したため、時刻t2以後は、KO2が第3のリミット範囲L3の上限値MAXbに張りつくこととなる。これにより、万一、酸素センサ32の故障によってKO2の算出値が異常な値となる場合でも、故障診断モードに突入している間の補正噴射量T1の算出に適用される値が上限値MAXbおよび下限値MINbを超えることがない。したがって、故障診断中に過剰なリーン化またはリッチ化が起こることを防止できる。
The graph (b) shows the relationship between the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 and the limit range. In the example of this figure, since KO2 has continued to rise, it has shifted to the failure diagnosis mode at time t2. Therefore, after time t2, KO2 sticks to the upper limit value MAXb of the third limit range L3. Thereby, even if the calculated value of KO2 becomes an abnormal value due to a failure of the
そして、故障診断モードにおける故障診断処理の結果、酸素センサ32が故障していると判定された場合には、第3のリミット範囲L3の範囲内の適切な空燃比フィードバック係数KO2を代替値として適用すると共に、車両のメータ装置等に設けられた警告手段によって警告を行うことができる。一方、酸素センサ32が正常であると判定された場合には、故障診断モードから通常モードへ移行すると共に、第3のリミット範囲L3が第2のリミット範囲L2に戻されることとなる。
When it is determined that the
ここで、図13のフローチャートを参照して、酸素センサ故障診断処理の流れを整理する。ステップS1では、酸素センサ32の出力が検知され、ステップS2では、3V出力または略0V出力が所定時間以上経過したか否かが判定される。ステップS2で肯定判定されると、ステップS3に進んで、通常モードから故障診断モードへの移行が実施される。一方、ステップS2で否定判定されるとステップS1に戻る。
Here, the flow of the oxygen sensor failure diagnosis process is organized with reference to the flowchart of FIG. In step S1, the output of the
続くステップS4では、故障診断モードへの移行に伴って、第2のリミット範囲(通常のリミット範囲)L2から第3のリミット範囲(故障時のリミット範囲)L3への切り換えが実行される。そして、ステップS5では、略0V出力に起因して故障診断モードに移行したか否かが判定され、肯定判定されると燃料噴射量の増量が実行される。ステップS7では、酸素センサ32の出力に変化が生じたか否かが判定され、否定判定されると、ステップS8に進む。また、前記ステップS5で否定判定される、すなわち、略3V出力に起因して故障診断モードに移行したと判定されると、ステップS6,7をスキップしてステップS8に進む。ステップS8では、酸素センサ32が故障していると判定され、KO2に代替値を適用して一連の制御を終了する。この代替値は、第3のリミット範囲L3の中の適切な値や理論空燃比に対応する所定値とすることができる。
In the subsequent step S4, switching from the second limit range (normal limit range) L2 to the third limit range (limit range at the time of failure) L3 is executed with the transition to the failure diagnosis mode. In step S5, it is determined whether or not the operation has shifted to the failure diagnosis mode due to the approximately 0V output. If the determination is affirmative, the fuel injection amount is increased. In step S7, it is determined whether or not a change has occurred in the output of the
また、ステップS7で肯定判定される、すなわち、噴射量の増量に対して酸素センサ32の出力に変化が生じた場合には、ステップS9に進んで、酸素センサ32が正常であると判定して故障診断モードから通常モードに戻し、一連の制御を終了する。
Further, when an affirmative determination is made in step S7, that is, when the output of the
図11は、酸素センサ32の出力値、空燃比フィードバック制御の制御ゲイン、空燃比フィードバック補正係数の関係を示すタイムチャートである。本実施形態に係る燃料噴射制御装置では、空燃比フィードバック制御中に、空燃比フィードバック補正係数KO2の算出値が所定値を超えると、通常時に適用していた大きなPID制御ゲインを小さいものに置き換えるように構成されている。
FIG. 11 is a time chart showing the relationship between the output value of the
この図の例では、酸素センサ32の出力電圧が時刻t1でVaを超え、これに応じてフィードバック補正係数KO2が上側ゲイン切換閾値HIに向かって上昇を開始する。そして、時刻t2では、空燃比フィードバック補正係数KO2が上側ゲイン切換閾値HIに到達し、これに伴って、制御ゲインがより小さな値に切り換えられる。
In the example of this figure, the output voltage of the
制御ゲインが小さくなると、酸素センサ32の出力値に対するフィードバック補正係数KO2の応答速度が下がることとなり、例えば、酸素センサ32が故障して異常な出力値を出力する場合でもフィードバック補正係数KO2に与える影響を低減することが可能となる。すなわち、通常制御時には、大きな制御ゲインを適用して応答速度の高いフィードバック制御を可能とすると共に、空燃比フィードバック補正係数が大きすぎたり小さすぎたりするときには、制御ゲインを小さくすることで応答速度を下げて、万一、酸素センサが故障していた場合に信頼性の低い空燃比フィードバック補正係数KO2が燃焼状態に影響を与えることを防ぐことができる。
When the control gain is reduced, the response speed of the feedback correction coefficient KO2 with respect to the output value of the
なお、制御ゲインの切換は、空燃比フィードバック補正係数KO2が下側ゲイン切換閾値LOを下回った場合にも同様に実行される。この上側ゲイン切換閾値HIおよび下側ゲイン切換閾値LOは、それぞれ、酸素センサ32の機能限界に相当する値に設定されている。そして、酸素センサ32の出力値が故障診断モードへの突入条件を満たした際には、故障診断モードへと移行することとなる。
The switching of the control gain is similarly performed when the air-fuel ratio feedback correction coefficient KO2 falls below the lower gain switching threshold LO. Each of the upper gain switching threshold value HI and the lower gain switching threshold value LO is set to a value corresponding to the functional limit of the
なお、制御ユニットの構成、酸素センサの構造や形態、第1のリミット範囲および第2のリミット範囲の設定幅等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係る燃料噴射制御装置は、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三/四輪車等の各種車両および汎用エンジン等に適用することが可能である。 The configuration of the control unit, the structure and form of the oxygen sensor, the setting ranges of the first limit range and the second limit range, etc. are not limited to the above embodiment, and various changes can be made. The fuel injection control device according to the present invention is not limited to motorcycles, and can be applied to various vehicles such as straddle-type three / four-wheeled vehicles, general-purpose engines, and the like.
14…吸気装置、15…排気装置、21…スロットルバルブ、22…燃料噴射弁、26…スロットルセンサ、30…回転数センサ、32…酸素センサ、33…基本噴射量マップ、34…基本噴射量算出手段、35…フィードバック補正係数算出手段、36…補正手段、37…最終燃料噴射時間算出手段、E…内燃機関(エンジン)、C…制御ユニット(制御手段)、KO2…空燃比フィードバック補正係数、L1…第1のリミット範囲、L2…第2のリミット範囲(通常のリミット範囲)、L3…第3のリミット範囲(故障時のリミット範囲)、S1〜S6…第1の数値〜第6の数値
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記制御手段(C)は、前記内燃機関(E)の通常運転時には、前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)に対して、前記補正噴射量(T1)を算出するために使用が許可される上下限値としての通常のリミット範囲(L2)を設定し、
前記酸素センサ(32)の出力が所定の状態となったことを検知すると前記酸素センサ(32)の故障診断を実行し、
前記故障診断の実行中は、前記通常のリミット範囲(L2)より小さい故障時のリミット範囲(L3)を設定することを特徴とする燃料噴射制御装置。 An air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) used for feedback control for obtaining a target air-fuel ratio based on the output of an oxygen sensor (32) provided in an exhaust device (15) of an internal combustion engine (E) as a power source of the vehicle. ) And a fuel injection control apparatus having control means (C) for determining the correction injection amount (T1) by multiplying the basic injection amount (T0) by the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2).
The control means (C) is permitted to be used for calculating the corrected injection amount (T1) with respect to the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) during normal operation of the internal combustion engine (E). Set the normal limit range (L2) as the lower limit,
When it is detected that the output of the oxygen sensor (32) is in a predetermined state, a failure diagnosis of the oxygen sensor (32) is executed,
During the execution of the failure diagnosis, a failure limit range (L3) smaller than the normal limit range (L2) is set.
前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)には、前記酸素センサ(32)の機能限界に対応する上側ゲイン切換閾値(HI)および下側ゲイン切換閾値(LO)が設定されており、
前記制御手段(C)は、前記空燃比フィードバック補正係数(KO2)が、前記上側ゲイン切換閾値(HI)を上回る、または、前記下側ゲイン切換閾値(LO)を下回ると、前記PID制御のゲインを小さくすることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の燃料噴射制御装置。 The air-fuel ratio feedback control is executed by PID control for a target output value of the oxygen sensor (32),
In the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2), an upper gain switching threshold value (HI) and a lower gain switching threshold value (LO) corresponding to the functional limit of the oxygen sensor (32) are set.
When the air-fuel ratio feedback correction coefficient (KO2) exceeds the upper gain switching threshold (HI) or falls below the lower gain switching threshold (LO), the control means (C) gains the PID control gain. The fuel injection control device according to claim 1, wherein the fuel injection control device is made smaller.
前記故障時のリミット範囲(L3)は、前記基準値(Ba)を維持したままで、前記通常のリミット範囲(L2)の上限値(MAXa)および下限値(MINa)を、それぞれ、所定割合で縮小したものであることを特徴とする請求項1ないし6いずれかに記載の燃料噴射制御装置。 The normal limit range (L2) has a predetermined vertical width from the reference value (Ba),
The upper limit value (MAXa) and the lower limit value (MINa) of the normal limit range (L2) are respectively maintained at a predetermined ratio while the limit range (L3) at the time of the failure is maintained with the reference value (Ba). 7. The fuel injection control apparatus according to claim 1, wherein the fuel injection control apparatus is reduced.
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