JPH11336592A - 内燃機関の空燃比補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デポジットが付着した場合に、学習値により基
本燃料噴射量を補正すると、同一の学習ゾーンにおいて
空燃比がリーン側に偏ることが生じた。 【解決手段】スロットルバルブ近傍の吸入空気通路にお
ける堆積物の付着の有無を判定し、堆積物の付着を検出
した際の基本燃料噴射量の堆積物の付着前の基本燃料噴
射量に対する偏差率をアイドル運転に対応する学習ゾー
ンにおける学習値に基づいて演算し、演算した偏差率を
各学習ゾーンのスロットルバルブの開度に応じた吸入空
気量に基づいて設定する係数に基づいて補正し、補正し
た偏差とアイドル運転時の学習値とに基づいてその時点
の運転状態に対応する学習ゾーンのデポジット付着後の
学習値を設定し、設定した学習値に基づいて基本燃料噴
射量を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のスロッ
トルバルブの開度と機関回転数とに基づいて空燃比を制
御する内燃機関における空燃比補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関であるエンジンのスロッ
トルバルブ近傍の吸気管内壁に、潤滑油成分や燃焼生成
物に由来する炭素微粒子等からなる堆積物いわゆるデポ
ジットが堆積あるいは付着することが知られている。こ
のようなデポジットは、通常、走行距離が長くなる程多
くなり、スロットルバルブの開度が小さい場合にその影
響が顕著に現れる。

【０００３】基本燃料噴射量をスロットルバルブの開度
とエンジン回転数とに基づいて演算するいわゆるα−Ｎ
方式の燃料噴射制御システムを採用するエンジンでは、
このようなデポジットの付着により吸気管の断面積が減
少するために、吸入空気量が減少する。その結果、検出
されたスロットル開度に基づいて基本燃料噴射量を演算
すると、実際の吸入空気量が減少しているために、空燃
比がリッチ側に移動することがある。

【０００４】このようなデポジットによる基本燃料噴射
量への影響を解消するために、例えば特開平４−３２５
７４５号に記載されたもののように、デポジットに吸収
されて吸気管内壁面に付着する燃料を考慮して燃料付着
補正係数を設定しておき、空燃比フィードバック補正係
数等と合わせて用いて基本燃料噴射量を補正するものが
知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃料噴射方式のエンジンでは、空燃比フィードバック補
正係数の機能を補うために、エンジンの運転状態に応じ
て学習値を記憶するものが一般的である。学習値は、エ
ンジンの運転状態を複数の状態に区分し、つまり運転状
態に応じて基本燃料噴射量とエンジン回転数とにより学
習ゾーンを設定し、それらの学習ゾーン毎に１つの学習
値を記憶している。また、ある学習ゾーンの学習値が更
新されると、残る他の学習ゾーンの学習値についても所
定の割合で更新されるようにしてある。

【０００６】デポジットが付着した場合、例えば図４に
示すように、デポジットが付着していない場合に対する
吸入空気量の割合は、スロットル開度が低い学習ゾーン
で大幅に低下する。このように、１つの学習ゾーン内の
同一スロットル開度においてデポジットの付着前と後と
で吸入空気量が変化するため、１つの学習値により基本
燃料噴射量を補正すると、学習値が実際の吸入空気量に
対応していないために、例えば、図４の斜線で示す領域
においては、その学習ゾーンの学習値により補正を行う
ことにより、学習値に対応する吸入空気量より多量の吸
入空気量となっているので空燃比がリーン側に偏ること
がある。

【０００７】さらに、例えばモード走行のようにして実
際に車両が走行した場合では、加減速が繰り返されるた
めに、その都度学習ゾーンが切り換わる。例えば、図５
に示すように、アイドル運転状態から車両が発進し、学
習ゾーンがアイドル運転時の学習ゾーンＡＫＧ１から次
の低開度の学習ゾーンＡＫＧ２に移行した場合、学習ゾ
ーンＡＫＧ２での走行において、スロットル開度が低負
荷の学習ゾーンＡＫＧ２に近いために空燃比がリーンと
なっていると、空燃比を理論空燃比に近づけるために学
習値がリッチ側に学習（更新）される。この後、アクセ
ルが戻され、スロットル開度がアイドル開度となった場
合に、学習ゾーンＡＫＧ２の学習値がリッチ側に更新さ
れているために、学習ゾーンＡＫＧ１の学習値も同様に
更新されていることから、空燃比が短期間ではあるがリ
ッチ側に変化することがある。

【０００８】この結果、エンジンの回転がわずかに乱れ
たり、空燃比がリーンな状態ではＮＯｘの排出量が、ま
たリッチな状態ではＨＣ、ＣＯの排出量が増加すること
がある。このような事情に鑑みて学習値をデポジットの
付着を考慮して補正することが考えられるが、学習ゾー
ンが基本燃料噴射量とエンジン回転数とに基づいて区成
されているため、スロットルバルブの開度に基づいて学
習値を補正することが困難で、よって補正のための演算
が複雑になった。

【０００９】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関の空燃比補正方法
は、空燃比フィードバック制御をフィードバック補正量
の学習値を用いて行う場合に、スロットルバルブ近傍の
吸入空気通路に堆積物が付着していることを検出し、学
習値をアイドル運転時の学習値に基づいて演算した基本
燃料噴射量の偏差率に基づいて補正し、その補正した学
習値により基本燃料噴射量を補正する構成である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、内燃機関のスロットル
バルブの開度と回転数とに基づいて基本燃料噴射量を決
定するとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定する
複数の学習ゾーンにおいて学習するフィードバック補正
量の学習値にて基本燃料噴射量を補正して内燃機関の空
燃比が理論空燃比となるようにフィードバック制御する
内燃機関の空燃比補正方法において、スロットルバルブ
近傍の吸入空気通路における堆積物の付着の有無を判定
し、堆積物の付着を検出した際の基本燃料噴射量の堆積
物の付着前の基本燃料噴射量に対する偏差率をアイドル
運転に対応する学習ゾーンにおける学習値に基づいて演
算し、演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットルバル
ブの開度に応じた吸入空気量に基づいて設定する係数に
基づいて補正し、補正した偏差とアイドル運転時の学習
値とに基づいてその時点の運転状態に対応する学習ゾー
ンのデポジット付着後の学習値を設定し、設定した学習
値に基づいて基本燃料噴射量を補正することを特徴とす
る内燃機関の空燃比補正方法である。

【００１２】このような構成のものであれば、スロット
ルバルブの近傍の吸入空気通路に堆積物が付着して吸入
空気通路の通路断面積が減少し、その結果吸入空気量が
減少しても、基本燃料噴射量を補正するための学習値が
吸入空気量に応じた値になるため、基本燃料噴射量の補
正が適切なものになる。つまり、ある学習ゾーン特には
低負荷運転領域に対応する学習ゾーンにおいて、経時変
化によってスロットルバルブ近傍の吸入空気通路に堆積
物（汚れ）が付着して吸入空気量が付着前と異なる状態
になっても、堆積物による空燃比制御への影響を抑制す
ることが可能になる。したがって、エミッションの増加
を低減することができ、排気ガス性能を向上させること
が可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略的に示したエンジン１００は自動
車用のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペ
ダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設さ
れ、その下流側にはサージタンク３が設けられている。
スロットルバルブ２には、その開度すなわちスロットル
開度ＴＡを検出するために、スロットルセンサ１６がス
ロットルバルブ２の回動に応動するように連結してあ
る。このエンジン１００には、後述するように、吸入空
気量をスロットル開度ＴＡとエンジン回転数ＮＥとに基
づいて演算して燃料噴射量を制御する、いわゆるα−Ｎ
方式と呼ばれる燃料制御方式が適用されるものである。

【００１４】サージタンク３に連通する吸気系１の吸気
マニホルド４の一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁
５が設けてあり、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６
により制御するようにしている。また排気系２０には、
排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ₂センサ２１
が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三
元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。このＯ
₂センサ２１からは、酸素濃度に対応して電圧信号ｈが
出力される。

【００１５】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、後述するＡ／Ｆフィードバック補正係数の学習値Ｋ
ＧＸ等を記憶する記憶装置８と、入力インターフェース
９と、出力インターフェース１１とを具備してなるマイ
クロコンピュータシステムを主体に構成されている。入
力インターフェース９には、エンジン回転数ＮＥ、気筒
判別、及びクランク角度基準位置を検出するためのカム
ポジションセンサ１４から出力される回転数信号Ｎｅ、
気筒判別信号Ｇ１、及びクランク角度基準位置信号Ｇ
２、車速を検出するための車速センサ１５から出力され
る車速信号ｃ、スロットルセンサ１６から出力されるス
ロットル開度信号ｄ、スロットルバルブ２の閉成状態を
検出するためのアイドルスイッチ１１６ｄから出力され
るＩＤＬ信号ｋ、エンジン１００の冷却水温を検出する
ための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記
したＯ₂センサ２１から出力される電圧信号ｈ等が入力
される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料
噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆ、スパークプラグ１８
に対してイグニッションパルスｇがそれぞれ出力される
ようになっている。

【００１６】電子制御装置６は、基本的には、つまりデ
ポジットが付着していない状態では、スロットルセンサ
１６から出力されるスロットル開度信号ｄに基づくスロ
ットル開度ＴＡとカムポジションセンサ１４から出力さ
れる回転数信号Ｎｅに基づくエンジン回転数ＮＥとを主
な情報として基本燃料噴射量に対応する基本噴射時間Ｔ
Ｐを決定し、定常運転下で、空燃比を検出し、検出した
空燃比が理論空燃比となるように、Ｏ₂センサ２１から
の電圧信号ｈに基づいて設定されるＡ／Ｆフィードバッ
ク補正係数、エンジン１００の運転状態に応じて設定さ
れる複数の学習ゾーンに対してフィードバック制御のた
めにそれぞれ設定されるＡ／Ｆフィードバック補正係数
の学習値ＫＧＸやその他の補正係数にて基本燃料噴射量
を補正して実際の燃料噴射量に対応する有効噴射時間Ｔ
ＴＡＵを演算してフィードバック制御する。

【００１７】また、電子制御装置６は、スロットルバル
ブ２近傍の吸入空気通路における堆積物の付着の有無を
判定し、堆積物の付着を検出した際の基本燃料噴射量の
堆積物の付着前の基本燃料噴射量に対する偏差率をアイ
ドル運転に対応する学習ゾーンにおける学習値に基づい
て演算し、演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットル
バルブ２の開度に応じた吸入空気量に基づいて設定する
係数に基づいて補正し、補正した偏差とアイドル運転時
の学習値とに基づいてその時点の運転状態に対応する学
習ゾーンのデポジット付着後の学習値を設定し、設定し
た学習値に基づいて基本燃料噴射量を補正するようにプ
ログラムしてある。学習ゾーンは、エンジン回転数ＮＥ
と基本噴射時間ＴＰとに基づいて、例えば、４つの学習
ゾーンＡＫＧ１〜４に区成してある。この実施例では、
アイドル学習ゾーンＡＫＧ１、低負荷学習ゾーンＡＫＧ
２を例にして説明する。それぞれの学習ゾーンＡＫＧ１
〜４の学習値は、相互に関連して更新されるものであ
る。すなわち、ある学習ゾーンＡＫＧＸにおいて学習値
が更新されると、残る他の学習ゾーンにおいても、所定
の比率で学習値が更新されるものである。

【００１８】デポジットが付着した際の空燃比補正制御
の概略的な構成は、図２に示す通りである。図２におい
て、ステップＳ１では、以下の条件により、デポジット
が付着したか否かを判定する。すなわち、高負荷学習ゾ
ーンＡＫＧ４における学習値ＫＧ４が所定値ＫＬＫＧ４
ＤＰ以上であり、かつアイドル運転状態でのＡ／Ｆフィ
ードバック補正係数のデポジットが付着していない場合
のフィードバック補正係数ＩＮＴと、記憶してある学習
値ＫＧ１との積である基本燃料噴射量の偏差率ＩＮＴ＊
ＫＧＸが所定量ＫＬＮＴＫＧ未満である場合に、デポジ
ットが付着していると判定する。学習値ＫＧ４が所定値
ＫＬＫＧ４ＤＰ以上であることを判定するのは、大気圧
の低い高地を走行することにより、学習値ＫＧ４が平地
における値からずれていないか否かを判定するものであ
る。また、偏差率ＩＮＴ＊ＫＧＸは、デポジットが付着
することにより、付着のない場合から吸入空気量が減少
することで基本燃料噴射量が少なくなる割合を示すもの
である。このように、２つの条件を判定することによ
り、各スロットル開度ＴＡに対する吸入空気量ＣＬＦＬ
ＯＷが、デポジットが付着していない場合の各スロット
ル開度ＴＡに対する吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対して、
所定の割合でもって変化していることを検出している。

【００１９】ステップＳ２では、デポジット補正係数Ｋ
ＤＥＰを、基本噴射時間ＴＰとエンジン回転数ＮＥとに
基づく吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応するデポジット空
燃比補正係数ＦＫＤＥＰに決定し、決定したデポジット
補正係数ＫＤＥＰに１から偏差率ＩＮＴ＊ＫＧＸを減じ
た値を乗じて、補正係数ＫＴＤＥＰを演算する。 ＫＴＤＥＰ＝（１−ＩＮＴ＊ＫＧＸ）＊ＫＤＥＰ （１）

【００２０】デポジット空燃比補正係数ＦＫＤＥＰは、
吸入空気量ＣＬＦＬＯＷの代表的な値に対してテーブル
により設定してあり、アイドル開度において小さくなり
スロットル開度が大きくなるつまり中、高負荷の運転領
域近傍に近づく開度まで大きくなり、中、高負荷の運転
領域において減少して０となるように設定してある（図
３に示す）。吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応しないデポ
ジット空燃比補正係数ＦＫＤＥＰは、補間計算により計
算される。そして、デポジットが付着していないアイド
ル運転時の基本燃料噴射量からの偏差（図４において、
Ｄ１として示す）にデポジット補正係数ＫＤＥＰを乗じ
ることにより、例えば、図４に示す学習ゾーンＡＫＧ２
における、吸入空気量がデポジットの付着により変化し
ている状態における学習値ＫＧ２を推定するものであ
る。

【００２１】ステップＳ３では、デポジット付着時の有
効噴射時間ＴＴＡＵを次式により演算する。 ＴＴＡＵ＝ＴＰ＊ＫＧＸ＊（１＋ＫＴＤＥＰ） （２） 式（２）において、この時点のアイドル運転時の学習値
ＫＧＸに補正係数ＫＴＤＥＰに１を加算した数値を乗じ
ることにより、この時点の運転状態に対応する学習ゾー
ンに対応して記憶された学習値ＫＧＸを、デポジットが
付着した場合の吸入空気量に略対応する学習値に補正す
るものである。ステップＳ４では、補正係数ＫＴＤＥＰ
を０にする。

【００２２】このような構成において、走行距離が少な
くデポジットが吸入空気量に影響を与えるほど付着して
いない場合、あるいは高地等の走行で大気圧が変化して
いる場合、ステップＳ１における条件を満たさないの
で、制御は、ステップＳ１→Ｓ４→Ｓ３と進み、その時
点で記憶されている学習値ＫＧＸにより基本燃料噴射量
ＴＰを補正して有効噴射時間ＴＴＡＵを演算する。

【００２３】一方、走行距離が増加してデポジットが付
着すると、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と進み、
学習値ＫＧＸを補正係数ＫＴＤＥＰにより補正して有効
噴射時間ＴＴＡＵを演算する。例えば、デポジットが付
着している状態で、車両が発進したとする。この場合、
アクセルが踏み込まれることにより、スロットルバルブ
２が開き、エンジン回転数ＮＥが上昇して、エンジン１
００の運転状態は学習ゾーンＡＫＧ１に対応する状態か
ら学習ゾーンＡＫＧ２に対応する状態に移行する。ステ
ップＳ２を実行すると、この時点のスロットル開度ＴＡ
に応じた吸入空気量ＣＬＦＬＯＷに対応して、補正係数
ＫＴＤＥＰを演算する。そして、演算した補正係数ＫＴ
ＤＥＰによりこの学習ゾーンＡＫＧ２の学習値ＫＧ２に
対応する補正係数を設定し、設定した補正係数言い換え
ればデポジットが付着した場合に対応する学習値ＫＧ２
により基本噴射時間ＴＰを補正して有効噴射時間ＴＴＡ
Ｕを演算する。

【００２４】このように、デポジットが付着した際に、
補正係数ＫＴＤＥＰにより学習値ＫＧを適正につまりデ
ポジットが付着したことによる吸入空気量ＣＬＦＬＯＷ
の変化に対応するように補正して有効噴射時間ＴＴＡＵ
を演算するので、それぞれの学習ゾーンにおけるどのよ
うな運転状態においても空燃比をリーン側に補正しすぎ
ることを防止することができる。これにより、例えばモ
ード走行のように発進、加速、減速、アイドリングを繰
り返すような走行を行っても、ある学習ゾーンにおいて
学習値ＫＧをリッチ側に学習し、その結果、学習ゾーン
が移行した直後に、空燃比がリッチ側に偏るといった不
具合をほぼ解消することができる。したがって、空燃比
がリーン側に偏ってＮＯｘの排出量が増加したり、ある
いはリッチ側に偏ってＨＣ、ＣＯの排出量が増加するこ
とを確実に抑制することができる。さらに、この実施例
のように、少ない学習ゾーンで確実にデポジットの付着
による影響を抑制することができるので、学習ゾーンを
細分化した際に生じる、使用回数が少ない学習ゾーンに
移行することにより空燃比がリーン側あるいはリッチ側
に偏るといった不具合を解消することができる。

【００２５】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。その他、各部の構成は図示例に
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々変形が可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スロッ
トルバルブの近傍の吸入空気通路に堆積物が付着して吸
入空気通路の通路断面積が減少し、その結果吸入空気量
が減少しても、基本燃料噴射量を補正するための学習値
が吸入空気量に応じた値になるため、基本燃料噴射量の
補正を適切なものにすることができる。また、ある学習
ゾーン特には低負荷運転領域に対応する学習ゾーンにお
いて、経時変化によってスロットルバルブ近傍の吸入空
気通路に堆積物（汚れ）が付着して吸入空気量が付着前
と異なる状態になっても、堆積物による空燃比制御への
影響を抑制することができる。したがって、エミッショ
ンの増加を低減することができ、排気ガス性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の概略的な制御手順を示すフローチャ
ート。

【図３】同実施例のデポジット空燃比補正係数の変化を
示すグラフ。

【図４】デポジットが付着した際の吸入空気量の減少割
合を示すグラフ。

【図５】モード走行時の学習値の動きと空燃比の動きと
を示すグラフ。

【符号の説明】

２…スロットルバルブ ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １１…出力インターフェース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西尾 俊雄 愛知県大府市共和町一丁目１番地の１ 愛 三工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のスロットルバルブの開度と回転
   数とに基づいて基本燃料噴射量を決定するとともに、内
   燃機関の運転状態に応じて設定する複数の学習ゾーンに
   おいて学習するフィードバック補正量の学習値にて基本
   燃料噴射量を補正して内燃機関の空燃比が理論空燃比と
   なるようにフィードバック制御する内燃機関の空燃比補
   正方法において、 スロットルバルブ近傍の吸入空気通路における堆積物の
   付着の有無を判定し、 堆積物の付着を検出した際の基本燃料噴射量の堆積物の
   付着前の基本燃料噴射量に対する偏差率をアイドル運転
   に対応する学習ゾーンにおける学習値に基づいて演算
   し、 演算した偏差率を各学習ゾーンのスロットルバルブの開
   度に応じた吸入空気量に基づいて設定する係数に基づい
   て補正し、 補正した偏差とアイドル運転時の学習値とに基づいてそ
   の時点の運転状態に対応する学習ゾーンのデポジット付
   着後の学習値を設定し、 設定した学習値に基づいて基本燃料噴射量を補正するこ
   とを特徴とする内燃機関の空燃比補正方法。