JPH051372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多気筒エンジンの空燃比制御装置に
関するものである。

（産業上の利用分野） 従来より、エンジンの排気系にO₂センサ等の
排気センサを配設して、排気成分濃度から吸気系
の空燃比を検出し、これに応じて吸気系に供給す
る空燃比の閉ループ（フイードバツク）制御を行
うようにしたエンジンの空燃比制御技術がよく知
られている。

しかして、上記空燃比の閉ループ制御では、吸
気系に供給された空燃比を排気系で検出する間に
時間遅れがあると共に、空燃比の急激な変動を回
避するために、排気センサ出力に基づく積分信号
に応じて空燃比調整手段を制御するものである。
そのため、実際の空燃比の変動は設定値例えば理
論空燃比に対して一定値とならずに、この設定値
を中心として上下に周期的に変動するハンチング
現象を生起し、アイドル運転時等においてはこの
空燃比のハンチング変動によつてトルク変動すな
わち回転変動が生じる問題があるとともに、排気
系に三元触媒を介設したものでは三元雰囲気を外
れて排気浄化性能が低下する恐れがあるものであ
る。

そこで、上記閉ループ制御のハンチング現象を
改善するものとして、例えば特開昭57−119140号
公報に見られるように、多気筒エンジンを第１気
筒群と第２気筒群とに区分し、第１気筒群の排気
系に排気センサを配設し、第１気筒群はこの排気
センサの出力に基づく積分信号によつて閉ループ
制御する一方、第２気筒群は上記第１気筒群に対
する積分信号を反転させて逆位相状態で空燃比制
御を行うようにした技術が提案されている。この
技術では、第１気筒群と第２気筒群との空燃比の
変動が逆向きになつて両者が互いに相殺作用し
て、ハンチング現象の発生が抑制できるものであ
る。

しかるに、上記先行技術では、第２気筒群は実
質的にはその吸気系に供給される空燃比の検出に
基づく閉ループ制御は行われておらず、単に第１
気筒群と同様の空燃比変動をするであろうという
推定の元に第１気筒群と逆位相状態で空燃比制御
を行つているに過ぎず、第１気筒群と第２気筒群
との燃料系の精度誤差、吸気系の充填効率の誤差
等に起因して、すなわち、例えば、複数の燃料噴
射弁に同一燃料噴射信号を出力しても、実際に噴
射される燃料量には差が生じるものであり、これ
らにより第２気筒群における空燃比制御が目標値
から離れた空燃比に制御されて制御精度が大きく
低下する恐れがあり、空燃比の閉ループ制御を行
う本来の目的が充分に達成できず、燃焼性、燃費
性、エミツシヨン性の低下を招くことになるもの
である。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、多気筒エンジンの空
燃比制御を行うについて、制御精度の向上を図る
とともに、閉ループ制御に伴うハンチング現象を
改善するようにした多気筒エンジンの空燃比制御
装置を提供することを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の空燃比制御装置は、第１気筒群と第２
気筒群との排気系にそれぞれ排気センサを配設
し、両気筒群がそれぞれの排気センサ出力に基づ
く積分信号によつて閉ループ制御を行うように設
けるとともに、第１積分信号と第２積分信号の反
転時期に関連する信号に基づいて第１気筒群に対
する第１積分信号と第２気筒群に対する第２積分
信号とが逆位相となるように補正して空燃比の制
御を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構
成図である。

多気筒エンジンＥは第１気筒群１と第２気筒群
２の２つの気筒群に区分され、第１気筒群１およ
び第２気筒群２に対応してその排気ガスを導出す
る第１排気系３および第２排気系４がそれぞれ接
続され、両排気系３，４は下流側で合流して触媒
装置５が介設されている。

上記第１排気系３および第２排気系４には、そ
れぞれの気筒群１，２から排出される排気ガスの
成分濃度を検知するO₂センサ等の第１排気セン
サ６および第２排気センサ７がそれぞれ配設され
ている。

一方、第１および第２気筒群１，２に燃料を供
給する燃料供給装置８が設けられ、この燃料供給
装置８に対し第１気筒群１に供給される空燃比を
調整する第１空燃比調整手段９と、第２気筒群２
に供給される空燃比を調整する第２空燃比調整手
段１０とがそれぞれ設けられている。

上記第１空燃比調整手段９および第２空燃比調
整手段１０が、前記第１排気センサ６および第２
排気ンサ７の検出出力を受けた制御手段によつて
制御されるものであつて、この制御手段は閉ルー
プ制御手段１１と、反転検知手段１２と、積分信
号補正手段１３とを備えている。

上記閉ループ制御手段１１は、第１排気センサ
６に基づく第１積分信号に応じて第１空燃比調整
手段９を制御するとともに、第２排気センサ７に
基づく第２積分信号に応じて第２空燃比調整手段
１０を制御するものである。

また、反転検知手段１２は、上記閉ループ制御
手段１１による第１積分信号および第２積分信号
および第２積分信号の反転に関連する信号を、こ
の第１および第２積分信号からもしくは第１およ
び第２排気センサ６，７の検出出力等から検知す
るものである。

さらに、積分信号補正手段１３は、この反転検
知手段１２の信号に基づいて、第１積分信号と第
２積分信号の増減方向が逆位相になるように第１
積分信号および第２積分信号の少なくとも一方を
補正するものである。

上記の如き制御手段により、例えば、第２図の
ＡおよびＢに示すような第１排気センサ６および
第２排気センサ７の出力変動（比較出力）すなわ
ち空燃比変動があつた場合に、両者はリツチ検知
時とリーン検知時との反転時期およびその周期が
異なり、これに対応して第２図のＣおよびＤに示
すような第１空燃比調整手段９に対する第１積分
信号および第２空燃比調整手段１０に対する第２
積分信号が作成されるものであるが、このままで
はハンチング現象が発生するので、例えば、第２
空燃比調整手段１０に対する第２積分信号は、第
２図のＥに示すように、その増減変動は基本的に
は第２排気センサ７の出力に対応し、その増減変
動の位相が第１積分信号とは逆位相となるように
補正されて逆位相の閉ループ制御が行われるもの
である。

これにより、第１および第２気筒群１，２では
それぞれ第１および第２排気センサ６，７の出力
に応じた閉ループ制御を行うとともに、第１気筒
群１と第２気筒群２とでは増減方向が逆位相の積
分信号となるように位相を調整し、閉ループ制御
による制御精度の向上と、逆位相補正によるハン
チング抑制とを得るようにしたものである。

なお、前記多気筒エンジンＥとしては、６気筒
もしくは８気筒のＶ型エンジンにおいて、一方の
バンクを第１気筒群１とし、他方のバンクを第２
気筒群２としたもの、もしくは直列４〜８気筒エ
ンジンを２区分して第１気筒群１および第２気筒
群２としたものなど、各種の多気筒エンジンに対
して適用可能である。

また、上記燃料供給装置８および第１、第２空
燃比調整手段９，１０としては、燃料噴射量の演
算部分を備え燃料噴射弁からの燃料噴射量の調整
によつて空燃比を調整する燃料噴射方式のもの、
もしくは、気化器におけるブリードエア量の調整
等によつて供給空燃比を調整する気化器方式のも
のなどが適用される。

さらに、第１積分信号と第２積分信号との増減
方向を逆位相にする補正は、両者が同位相である
時間ｔをみて、これに対応して第１もしくは第２
積分信号の積分定数（利得）を増減し、一時的に
空燃比変動を第１もしくは第２排気センサ６，７
出力に関係なく変て位相をずらせるもの、もしく
は、第１または第２排気センサ出力すなわち第１
または第２積分信号の一方が反転したときに他方
がそれぞれと逆方向に反転するまで、一方の制御
状態を保持することにより位相をずらせるもの、
上記時間差ｔに対応して一方の制御を保持するも
の等が適宜採用される。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第３図に具体的構成を示す。Ｖ型６気筒エンジ
ンによる多気筒エンジンＥは、一方のバンクＢ１
が第１気筒群１に他方のバンクＢ２が第２気筒群
２に区分され、第１気筒群１の各気筒C₁の排気
ポート１６には第１排気系３が接続され、第２気
筒群２の各気筒C₂の排気ポート１６には第２排
気系４がそれぞれ接続され、合流部より下流側に
触媒装置５（三元触媒）が介設されている。ま
た、上記第１排気系３および第２排気系４にはそ
れぞれO₂センサ等による第１排気センサ６およ
び第２排気センサ７が配設されている。

一方、上記第１および第２気筒群１，２の各気
筒C₁，C₂の吸気ポート１７には、吸気を供給す
る吸気系１８が接続されている。この吸気系１８
は上流端にエアクリーナ１９を備え、このエアク
リーナ１９の下流側には吸入空気量を計測するエ
アフローセンサ２０が介設され、エアフローセン
サ２０の下流側部分で第１気筒群１用の第１吸気
通路１８ａと第２気筒群２用の第２吸気通路１８
ｂとに分岐されている。第１および第２吸気通路
１８ａ，１８ｂはそれぞれスロツトル弁２１，２
２の下流側部分がサージタンクに構成され、この
サージタンクから各々の気筒C₁，C₂に独立した
吸気通路によつて連通されている。なお、２つの
スロツトル弁２１，２２は同期して同一開度に開
閉作動される。

上記第１吸気通路１８ａには第１気筒群１の各
気筒C₁に対して燃料を供給する第１燃料噴射弁
２３が配設され、第２吸気通路１８ｂには第２気
筒群２の各気筒C₂に対して燃料を供給する第２
燃料噴射弁２４がそれぞれ配設されている。この
第１および第２燃料噴射弁２３，２４には、運転
状態に応じてコントロールユニツト２５（マイク
ロコンピユータ）からの制御信号が出力され、こ
の第１燃料噴射弁２３から第１気筒群１に、およ
び第２燃料噴射弁２４から第２気筒群２にそれぞ
れ供給する燃料噴射量すなわち空燃比が制御され
る。

このコントロールユニツト２５には、前記第１
排気センサ６および第２排気センサ７からの排気
ガス成分濃度信号すなわち検出空燃比信号が入力
されるとともに、エンジンの運転状態を検出する
信号として、エアフローセンサ２０からの吸気量
信号、回転数センサ２６からのエンジン回転数信
号、および水温センサ２７からの冷却水温度信号
がそれぞれ入力される。

上記コントロールユニツト２５は前記第１、第
２燃料噴射弁２３，２４とによつて、第１図にお
ける第１および第２気筒群１，２に燃料を供給す
る燃料供給装置８と、第１および第２気筒群１，
２に供給される空燃比を調整する第１および第２
空燃比調整手段９，１０とを構成するとともに、
このコントロールユニツト２５は、第１図におけ
る閉ループ制御手段１１、反転検知手段１２およ
び積分信号補正手段１３の各機能を備え、第１お
よび第２気筒群１，２の閉ループ制御を行うと同
時に、両者が逆位相となるように位相補正制御を
行うものである。

次に、上記コントロールユニツト２５の動作を
第４図のフローチヤートを用いて説明する。

まず、スタート（第４図において示すステツプ
Ｓ１）し、タイマーｔおよびフラグＦをリセツト
するイニシヤライズを行つた後に、吸入空気量Ｑ
おびエンジン回転数Ｎを読込み（Ｓ２，Ｓ３）、
これらにより要求燃料量に対応する第１および第
２燃料噴射弁２３，２４に出力する基本噴射パル
スT₀を演算する（Ｓ４）。また、ステツプＳ５，
Ｓ６で水温センサ２７の検出に基づく温度補正も
しくはその他の始動、加速補正等の補正係数C₀
を求め、補正噴射パルスTiを演算する。

続いて、第１排気センサ６および第２排気セン
サ７の比較出力E₁，E₂を読み込む（Ｓ７，Ｓ
８）。この比較出力E₁，E₂は検出空燃比が設定空
燃比よりリツチの時に１信号を、リーンの時にＯ
信号を出力するものである。

上記第１排気センサ６の比較出力E₁と第２排
気センサ７の比較出力E₂とをステツプＳ９で比
較し、両者が１もしくは０で一致している同位相
か否か判定し、同位相（YES）の場合には、ス
テツプＳ１０で後述するフラグＦを１にセツトし
てから、タイマｔのカウントを行う。このタイマ
ｔは両者が同位相にある時間をカウントするため
のものである。

上記ステツプＳ９の判定がNOで逆位相にある
場合には、フラグＦがリセツトされているか否か
を判定する（Ｓ１４）。このフラグＦは１にセツ
トされているときには、第２気筒群２に対する第
２積分信号を求める際の積分定数Iboが未補正の
状態を示し、０にリセツトされている時には補正
済みの状態を示すものである。上記ステツプＳ１
４の判定がYESで未補正状態（同位相から始め
て逆位相になつたとき）では、フラグＦをリセツ
トし（Ｓ１５）、ステツプＳ１６で前記第２排気
センサ７の比較出力E₂がメモリに登録されてい
る前回の比較出力E₂mと同じか否かを判定し、す
なわち検出空燃比が設定空燃比に対してリーン側
からリツチ側にもしくはリツチ側からリーン側に
反転したかどうかによつて、この逆位相の状態が
第１排気センサ６出力が反転したか第２排気セン
サ７出力が反転して生じたのかを判定する。

この判定がYESのときは、第２排気センサ７
出力の反転に対して第１排気センサ６出力の反転
が期間ｔだけ遅れて反転したことから、第２排気
センサ７出力に基づく第２積分信号の反転時期を
遅らせて第１排気センサ６出力の反転時期に合せ
るべく、ステツプＳ１７で積分定数Iboを、基準
積分定数Iboから上記タイマの時間ｔに係数Ｃを
掛けた補正値を減算して小さい値に補正する。一
方、上記判定がNOの時は、第１排気センサ６出
力の反転時期に対して第２排気センサ７出力の反
転が期間ｔだけ遅れて反転したことから、第２排
気センサ７出力に基づく第２積分信号の反転時期
を早めて第１排気センサ６出力の反転時期に合せ
るべく、ステツプＳ１８で積分定数Iboを、基準
積分定数Ibcに上記タイマの時間ｔに係数Ｃを掛
けた補正値を加算して大きい値に補正するもので
ある。

上記積分定数Iboの補正を行つた後に、ステツ
プＳ１９でタイマｔをリセツトしてから、第２比
較出力E₂のメモリを書き変え（Ｓ２２）、前記第
１排気センサ６の比較出力E₁から第１気筒群１
の空燃比がリツチか否か判定し（Ｓ２３）、リツ
チ（YES）の場合には供給空燃比がリーン方向
に移行するように積分定数Iaoを減算して補正係
数C₁を演算し（Ｓ２４）、リーン（NO）の場合
には供給空燃比がリツチ方向に移行するように積
分定数Iaoを加算して補正係数C₁を演算する（Ｓ
２５）。これに基づき第１気筒群１の閉ループ制
御用の第１積分信号を得るものである。

続いて、ステツプＳ２６に進んで上記第２排気
センサ７の比較出力E₂から第２気筒群２の空燃
比がリツチか否か判定し、リツチ（YES）の場
合には供給空燃比がリーン方向に移行するよう
に、補正された前記積分定数Iboを減算して補正
係数C₂を演算し（Ｓ２７）、リーン（NO）の場
合には供給空燃比がリツチ方向に移行するよう
に、補正された前記積分定数Iboを加算して補正
係数C₂を演算する（Ｓ２８）。これに基づき第２
気筒群２の閉ループ制御用の第２積分信号を得る
ものである。

前記ステツプＳ２４もしくはＳ２５で求めた補
正係数C₁（第１積分信号）およびステツプＳ２７
もしくはＳ２８で求めた補正係数C₂（第２積分信
号）に基づいて、第１気筒群１に対する最終噴射
パルスT₁および第２気筒群２に対する最終噴射
パルスT₂を求め（Ｓ２９，Ｓ３０）、これに応じ
てステツプＳ３１で第１気筒群１の第１燃料噴射
弁２３および第２気筒群２の第２燃料噴射弁２４
に対して燃料噴射パルスを出力し、所定量の燃料
噴射を行つて空燃比を閉ループ制御するととも
に、第２積分信号の積分定数Iboの補正によつて
両者の位相が逆位相に合致するように補正する。

上記積分定数Iboの補正を行つた後には、ステ
ツプＳ１５でフラグＦがリセツトされたことか
ら、ステツプＳ１４の判定がNOとなつてステツ
プＳ２０に移行して第２排気センサ７の比較出力
E₂が反転したか否かを判定し、非反転時（YES）
にはそのまま補正された積分定数Iboで閉ループ
制御を行う一方、反転時（NO）にはこの積分定
数Iboを基準値Ibcに戻して閉ループ制御を行う。

上記逆位相制御において、第１排気センサ６出
力もしくは第２排気センサ７出力のいずれかが先
に反転して同位相状態になると、ステツプＳ９の
判定がYESとなつて、フラグＦをセツトして未
補正状態とし（Ｓ１０）、ステツプＳ１１でタイ
マｔのカウントを開始するとともに、第２排気セ
ンサ７の比較出力がE₂が反転したか否かを判定
し（Ｓ１２）、反転時（NO）には積分定数Iboを
基準値に戻すものである。

よつて上記制御ルーチンにより、同位相になつ
た場合には、その同位相の期間をタイマｔでカウ
ントし、その値によつて第２積分信号の積分定数
Iboを補正し、逆位相状態となるように空燃比変
化を早くもしくは遅くして逆位相化を図り、この
逆位相状態の維持において両気筒群１，２に対す
る閉ループ制御を行うものである。

なお、前記フローチヤートで第１および第２積
分信号を演算する際の積分定数Iao，Iboは、空燃
比をリツチ方向とリーン方向に移行させる場合と
で値を変えるようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、第１気筒群および第２気筒群
のいずれもそれぞれの排気系の排気センサに出力
に基づく積分信号による閉ループ制御を行つて、
第１気筒群および第２気筒群に供給する空燃比の
目標値に対する制御精度を向上すると同時に、第
１気筒群と第２気筒群とは逆位相の閉ループ制御
となるように補正制御を行つてハンチング現象の
抑制を図り、アイドル運転時等のエンジン回転数
の安定化およびエミツシヨン性を向上することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構
成図、第２図は積分信号の補正例を排気センサ出
力および積分信号とともに示す特性図、第３図は
本発明の具体的構造例を示す全体構成図、第４図
は第３図におけるコントロールユニツトの動作を
説明するフローチヤート図である。 Ｅ……多気筒エンジン、１……第１気筒群、２
……第２気筒群、３……第１排気系、４……第２
排気系、６……第１排気センサ、７……第２排気
センサ、８……燃料供給装置、９……第１空燃比
調整手段、１０……第２空燃比調整手段、１１…
…閉ループ制御手段、１２……反転検知手段、１
３……積分信号補正手段、２３……第１燃料噴射
弁、２４……第２燃料噴射弁、２５……コントロ
ールユニツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの気筒が第１気筒群と第２気筒群と
   に区分され、上記第１気筒群に対応して第１排気
   系が設けられ、第２気筒群に対応して第２排気系
   が設けられるとともに、上記第１および第２気筒
   群に燃料を供給する燃料供給装置を備えた多気筒
   エンジンにおいて、上記第１排気系に配設され第
   １気筒群から排出される排気ガスの成分濃度を検
   知する第１排気センサと、上記第２排気系に配設
   され第２気筒群から排出される排気ガスの成分濃
   度を検知する第２排気センサと、第１気筒群に供
   給される空燃比を調整する第１空燃比調整手段
   と、第２気筒群に供給される空燃比を調整する第
   ２空燃比調整手段と、第１排気センサ出力に基づ
   く第１積分信号に応じて第１空燃比調整手段を制
   御するとともに第２排気センサ出力に基づく第２
   積分信号に応じて第２空燃比調整手段を制御する
   閉ループ制御手段と、第１積分信号および第２積
   分信号の反転に関連する信号を検知する反転検知
   手段と、反転検知手段の信号に基づいて第１積分
   信号と第２積分信号の増減方向が互いに逆位相に
   なるように少なくとも一方の積分信号を補正する
   積分信号補正手段とからなることを特徴とする多
   気筒エンジンの空燃比制御装置。