JPH0526934B2

JPH0526934B2 -

Info

Publication number: JPH0526934B2
Application number: JP59106104A
Authority: JP
Inventors: Kunikimi Minamitani; Masahiro Izumio; Juji Nakao; Toshihide Nishikawa
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1993-04-19
Also published as: JPS60249641A

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り、
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
現場を生起し、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つておらず、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、閉ループ制御に伴うハ
ンチング現象を改善すると同時に、制御精度の向
上を図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プール制御が行えるように
設けるとともに、第２気筒群は上記閉ループ制御
を所定時間継続した後、第１気筒群に対する第１
積分信号とは逆位相の開ループ制御信号によつて
開ループ制御し、第２気筒群の排気センサの比較
出力の反転回数の低減に伴つて上記閉ループ制御
に切換える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
排気センサ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、第１積分信号検知手段１２
と、開ループ制御信号作成手段１３と、開ループ
制御手段１４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を開ループ制御手段１４を介して制御するも
のである。

また、第１積分信号検知手段１２は、上記閉ル
ープ制御手段１１による第１積分信号の増減方向
に関連する信号を検知するものである。開ループ
制御信号作成手段１３は、この第１積分信号検知
手段１２の信号に基づいて、第１積分信号の増減
方向と逆位相の第２空燃比調整手段１０用の開ル
ープ制御信号を作成するものである。

さらに、上記開ループ制御手段１４は、第２排
気センサ７出力に基づく第２空燃比調整手段１０
の閉ループ制御を所定時間継続した後、この閉ル
ープ制御を停止して前記開ループ制御信号作成手
段１３による開ループ制御信号に基づいて第２空
燃比調整手段１０を逆位相に開ループ制御し、こ
の開ループ制御で第２排気センサ７の比較出力の
反転回数の低減に伴つて上記閉ループ制御に切換
えるように制御するものである。

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、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、第２空燃比調整
手段１０に対する制御信号は、第２図のＥに示す
ように、所定時期は上記第２排気センサ７出力に
応じた第２積分信号に基づく閉ループ制御信号
（実線）が出力され、その後は破線で示すように
第１積分信号の増減方向と逆位相の開ループ制御
信号が出力され、さらに、この開ループ制御にお
いて、図示していないが、第２排気センサ７出力
の反転が所定時間発生したいことなどの反転回数
の低減の検出から、空燃比が目標値より大きくず
れたことを判定して切り換えられ、再度上記閉ル
ープ制御信号が出力されるものである。

これにより、第１気筒群１では常に第１排気セ
ンサ６の出力に大じた閉ループ制御を行う一方、
第２気筒群２では第２排気センサ７の出力に応じ
た閉ループ制御と第１気筒群１と逆位相の開ルー
プ制御とに切換え制御され、閉ループ制御による
制御精度の向上と、開ループ制御によるハンチン
グ制御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。

また、閉ループ制御手段１１は、第１もしくは
第２排気センサ６，７のいずれか一方の出力を選
択的に交互に採用し、いずれか一方の気筒群を閉
ループ制御し、他方の気筒群についてはこれに基
づいて開ループ制御するようにしてもよい。

（実施例）以下、図面により本発明を実施例を説明する。

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
スロツロル弁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、第１積分信号検知手段
１２、開ループ制御信号作成手段１３および開ル
ープ制御手段１４の各機能を備え、第１気筒群１
の閉ループ制御を行うと同時に、第２気筒群２の
閉ループ制御と第１気筒群１と逆位相の開ループ
制御との切換えを行うものである。

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t₁，t₂およびフラグＦ，Ｒ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およびエンジン回転数Ｎを読み込み（S2、
S3）、これらにより要求燃料量に対応して第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、補正噴射パネル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、S8）。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０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から第１
気筒群１の空燃比がリツチか否か判定し（S9）、
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I₀を減算して補正
係数C₁を演算し（S10）、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I₀を加算して補正係数C₁を演算する（S11）。
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。

ステツプS12はフラグＦがセツトされているか
否かを判定するものであつて、このフラグＦは１
にセツトされている時には第２気筒群２が逆位相
に開ループ制御されている時で、０にリセツトさ
れている時には閉ループ制御されている時であ
る。

この判定がNO（Ｆ＝０）で閉ループ制御の場
合には、ステツプS13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
どうかを判定し、反転していないYESの時には
フラグＲがリセツトされているか否かを判定する
（S14）。

この第２のフラグＲは、１にセツトされている
時には上記第２排気センサ７の比較出力E₂が第
１回目の反転済みの状態であり、０にリセツトさ
れている時には未反転の状態を示すものである。
上記ステツプS14の判断がYESで未反転の状態で
は、第２タイマt₂をリセツト（S15）するととも
に、判定フラグＦをリセツトして（S20）、ステ
ツプS21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積分定数I₀を減算
して補正係数C₂を演算し（S22）、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I₀を加算して補正係数C₂を演算する
（S23）。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S10もしくはS11で求めた補正係
数C₁（第１積分信号）およびステツプS22もしく
はS23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ネル
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（S34、S35）、これに応じてステツプ
S36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。

上記閉ループ制御において、第２排気センサ７
の比較出力E₂が始めて反転した時には、ステツ
プS13の判定がNOとなり、ステツプS16でメモリ
を書換えるとともに、反転フラグＲを１にセツト
し（S17）、第２タイマt₂のカウントを行う
（S18）。上記第１回目の反転があつた後は、反転
があつてもなくても、ステツプS13もしくはS14
の判定がNOとなつて、ステツプS18での第２タ
イマt₂のカウントが行われる。

続いて、ステツプS19は上記第２タイマのカウ
ントt₂が所定時間tb以下か否か判定し、YESの時
には第２気筒群２の閉ループ制御を継続し、所定
時間tbを越えたNOの時には、ステツプS24に進
んで反転フラグＲを０にリセツトした後、逆位相
処理ルーチンのステツプS26に進む。

このステツプS26では第１タイマt₁を０にリセ
ツトし、第２比較出力E₂のメモリを書換え
（S27）、判定フラグＦを１にセツトした（S30）
後、ステツプS31〜33で逆位相の積分信号を求め
る。すなわち、ステツプS31では前記ステツプS9
と同様に第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、リツ
チ（YES）の場合には前記ステツプS10と逆に供
給空燃比がリツチ方向に移行するように積分定数
I₀を加算して補正係数C₂を演算し（S32）、リーン
（NO）の場合には前記ステツプS11と逆に供給空
燃比がリーン方向に移行するように積分定数I₀を
減算して補正係数C₂を演算する（S33）。これに
基づき第２気筒群２の開ループ制御用の第２積分
信号を得るものであり、その増減方向は第１気筒
群１の第１積分信号の増減方向と逆位相になつて
いる。

これに基づき、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（S34、S35）、これに応じてステ
ツプS36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
つて第１気筒群１の空燃比を閉ループ制御する一
方、第２気筒群２の空燃比を第１気筒群１と逆位
相に開ループ制御するものである。

上記第２気筒群２の逆位相開ループ制御におい
て、第２排気センサ７の比較出力E₂が反転した
か否かがステツプS25において判定され、反転時
（YES）には第１タイマt₁をリセツトする（S26）
一方、非反転時（NO）には第１タイマt₁のカウ
ントを行う（S28）。反転が生起しない間は、こ
のステツプS28での第１タイマt₁のカウントを継
続する。ステツプS29は上記第１タイマのカウン
トt₁が所定時間ta以下か否か判定し、YESの時に
は第２気筒群２の逆位相開ループ制御を継続し、
所定時間taを越えたNOの時には、閉ループ処理
ルーチンのステツプS15に進んで第２タイマt₂を
０にリセツトするとともに、判定フラグＦを０に
リセツト（S20）した後、ステツプS21〜23によ
つて閉ループ制御を行うものである。

上記ステツプS29の判定がNOとなるのは、第
２排気センサ７の比較出力E₂が所定時間を越え
ても反転しない状態が継続している場合で、逆位
相の開ループ制御による空燃比の変動では目標値
を越えてリーン側もしくはリツチ側に変動しない
ということであり、第２気筒群２に供給した空燃
比の目標値からのずれが大きくなつていることを
示すものである。この時には、逆位相開ループ制
御を停止し、閉プール制御に切換えて目標空燃比
に修正するものである。

なお、上記フローチヤートでは、第２気筒群２
の閉ループ制御と開ループ制御との切換えを、第
１および第２タイマの作動に応じて行うようにし
ているが、これに代えて、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との
反転回数を比較し、両者の反転回数が接近してい
る時は、第２気筒群２の空燃比が目標値から大き
く離れていないと判断して逆位相開ループ制御を
行う一方、両者の反転回数が離れた時は、空燃比
が目標値から離れたことになるので、閉ループ制
御を行うような方式の切換え制御としてもよい。

また、閉ループ制御から開ループ制御に移行す
る場合には、それまでの閉ループ制御における第
２積分信号の基準値（平均値）に対応して、正確
に逆位相開ループ制御を行うようにしてもよい。

さらに、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I₀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
を変えてもよく、また第１積分信号と第２積分信
号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出力に
基づく積分信号による閉ループ制御を可能とし
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一方、第
２気筒群は第１気筒群とは逆位相の開ループ制御
信号によつて制御可能として、前記閉ループ制御
を所定時間行つてから開ループ制御に移行し、開
ループ制御で第２気筒群の排気センサ出力の反転
回数が低減したときに再度閉ループ制御に切換え
ることで、上記閉ループ制御による制御精度を大
幅に低下させることがない範囲内において逆位相
開ループ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図は第２気筒群に対する閉ループ制御
と逆位相開ループ制御とを切換える制御信号例を
排気センサ出力および積分信号と共に示す特性
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……第１積分信号検知
手段、１３……開ループ制御信号作成手段、１４
……開ループ制御手段、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

【特許請求の範囲】

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積分信号の増減方向に
関連する信号を検知する第１積分信号検知手段
と、第１積分信号検知手段の信号に基づいて第１
積分信号の増減方向と逆位相の開ループ制御信号
を作成する開ループ制御信号作成手段と、第２排
気センサ出力に基づく第２空燃比調整手段の閉ル
ープ制御を所定時間継続した後、前記開ループ制
御信号作成手段による開ループ制御信号に基づい
て第２空燃比調整手段を開ループ制御し、第２排
気センサの比較出力の反転回数の低減に伴つて上
記閉ループ制御に切換える開ループ制御手段とか
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。