JPH09203337A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH09203337A
JPH09203337A JP1121796A JP1121796A JPH09203337A JP H09203337 A JPH09203337 A JP H09203337A JP 1121796 A JP1121796 A JP 1121796A JP 1121796 A JP1121796 A JP 1121796A JP H09203337 A JPH09203337 A JP H09203337A
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JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
air
fuel ratio
air cylinder
fuel injection
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Pending
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JP1121796A
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English (en)
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Akira Uchikawa
晶 内川
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Hitachi Ltd
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Unisia Jecs Corp
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Publication date
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各気筒間の空燃比バラツキを解消し、各気筒
の空燃比をそれぞれ目標値に正しく制御する。 【解決手段】 広域型空燃比センサを用いて、空燃比λ
を検出する(S11)。そして、各気筒の排気タイミング
を判別して(S12)、気筒別空燃比λを検出する(S1
3)。そして、気筒別に、空燃比λの検出値と目標値と
の差に基づいて、気筒別の空燃比フィードバック補正量
(気筒別ALPHA)を算出する(S14〜S16)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の空燃比
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関の空燃比制御装置におい
ては、機関排気通路に、排気空燃比のリッチ・リーンに
応じて出力電圧が変化する空燃比センサ(O2 センサ)
を設けて、空燃比を検出し、これに基づいて空燃比をフ
ィードバック制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、空燃比センサにより、全気筒の平均的な空燃
比を検出しているだけであるので、気筒間での空燃比に
バラツキがある場合でも、このバラツキを解消すること
はできず、各気筒の空燃比をそれぞれ目標値に正しく制
御することは困難であった。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、気筒間の空燃比バラツキを解消して、空燃比の制御
精度を大幅に向上させることができるようにすることを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関に
おいて、図1に示すように、下記a〜fの手段を設け
て、空燃比制御装置を構成する。 a)機関排気通路の集合部に設けられて、排気空燃比に
応じ連続的に出力が変化する広域型空燃比センサ b)各気筒の排気タイミングを判別する気筒判別手段 c)前記空燃比センサの出力と各気筒の排気タイミング
とから、気筒別に空燃比を検出する気筒別空燃比検出手
段 d)検出された気筒別空燃比に基づいて、気筒別に燃料
噴射量に対する気筒別補正量を算出する気筒別補正量算
出手段 e)機関運転状態に基づいて、燃料噴射弁による基本燃
料噴射量を設定する基本燃料噴射量設定手段 f)基本燃料噴射量を気筒別補正量により補正して、気
筒別に燃料噴射弁による燃料噴射量を算出する気筒別燃
料噴射量算出手段。
【0006】すなわち、単一の空燃比センサを排気通路
の集合部に配置するも、広域型空燃比センサを用いて、
その出力と各気筒の排気タイミングとから、気筒別に空
燃比を検出(推定)する。そして、検出された気筒別空
燃比に基づいて、気筒別空燃比フィードバック制御のた
めの気筒別補正量を算出し、機関運転状態に基づいて設
定される基本燃料噴射量を気筒別補正量により補正し
て、気筒別に燃料噴射弁による燃料噴射量を算出し、制
御する。
【0007】請求項2に係る発明では、前記気筒別補正
量算出手段は、少なくとも気筒別空燃比の検出値と目標
値との差に基づいて、気筒別補正量を算出するものであ
ることを特徴とする。請求項3に係る発明では、前記気
筒別補正量算出手段は、気筒別補正量の算出に際し、少
なくとも機関冷却水温により補正するものであるあるこ
とを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図2はシステム図である。機関1には、エアクリ
ーナ2からスロットル弁3及び吸気マニホールド4を介
して空気が吸入される。吸気マニホールド4のブランチ
部には各気筒毎に燃料噴射弁5が設けられていて、各気
筒毎に燃料が噴射供給される。機関1の各気筒内で混合
気は点火栓(図示せず)により着火されて燃焼し、この
燃焼により生じた排気は排気マニホールド6を介して排
出される。
【0009】前記燃料噴射弁5は、コントロールユニッ
ト10からの駆動パルス信号により通電されて開弁し、通
電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、駆動
パルス信号のパルス幅によって燃料噴射量が制御され、
この燃料噴射量の制御により空燃比が制御される。この
燃料噴射量の制御のため、コントロールユニット10には
エアフローメータ11、クランク角センサ12、水温センサ
13、空燃比センサ14等から信号が入力されている。
【0010】エアフローメータ11は、スロットル弁3上
流にて、吸入空気流量Qを検出するものである。クラン
ク角センサ12は、基準クランク角信号と単位クランク角
信号とを出力するもので、基準クランク角信号の周期等
から機関回転数Nを算出可能である。水温センサ13は、
機関1のウォータジャケット内の冷却水温Twを検出す
るものである。
【0011】空燃比センサ14は、排気マニホールド6の
集合部に設けられていて、排気空燃比に応じ出力電圧が
連続的に変化する広域型空燃比センサである。具体的に
は、ZrO2 酸素ポンプ部と、λ=1検出部とを組合わ
せ、λ=1検出部の信号を元に酸素ポンプ部への電圧印
加の方向を変えることで、リッチからリーンまで測定で
きるようにしたものである。
【0012】この空燃比センサ14における空燃比(λ)
変化に対する出力電圧(V)の変化特性を図3に示す。
但し、単品バラツキが大きく、λ=1での出力電圧につ
いては調整抵抗を入れて所定値(例えば 2.5V)に調整
するが、出力変化割合(傾き特性)については調整不能
なため、図3の実線のごとき標準的な基準特性に対し、
緩傾斜なもの(図示点線)や、急傾斜なものがある。
【0013】ここにおいて、コントロールユニット10に
内蔵のマイクロコンピュータは、図4〜図6に示すルー
チンを実行することにより、各気筒毎に燃料噴射量TI
を定め、各気筒毎にこのTIに相当するパルス幅の駆動
パルス信号を各気筒の行程に同期した所定のタイミング
で燃料噴射弁5に出力して、燃料噴射を行わせる。但
し、所定の減速運転時には、燃費低減のため、燃料カッ
ト(燃料噴射の停止)を行う。
【0014】図4は空燃比検出ルーチンであって、所定
時間毎に実行される。ステップ1(図にはS1と記して
ある。以下同様)では、空燃比センサ14の出力電圧Vを
読込む。ステップ2では、空燃比センサ14の出力電圧V
を、予め定めた基準テーブル(図3の実線のごとき標準
的な基準特性に合わせて作成したテーブル)を参照し
て、空燃比λ0 に変換する。
【0015】ステップ3では、基準テーブルより得た空
燃比λ0 を、空燃比センサ14の単品バラツキを補正すべ
く作成した補正テーブルを参照して、より真の値に近い
空燃比λに変換する。図5は気筒別空燃比フィードバッ
ク制御のための気筒別補正量(気筒別ALPHA)算出
ルーチンであり、所定時間毎に実行される。
【0016】ステップ11では、図4の空燃比検出ルーチ
ンによって得られた空燃比λを時系列データとして読込
む。ステップ12では、クランク角センサ12からの信号に
基づいて、各気筒の排気タイミングを判別する。この部
分が気筒判別手段に相当する。ステップ13では、空燃比
λの時系列データと各気筒の排気タイミングとから、気
筒別空燃比λを検出する。ここで、気筒別空燃比λの検
出に際しては、シリンダ内の排気の滞留時間、排気の輸
送遅れ(各気筒から空燃比センサまでの距離)、空燃比
センサの応答遅れ、空燃比センサの空燃比変動検出精度
を考慮する。この部分が気筒別空燃比検出手段に相当す
る。
【0017】ステップ14では、検出された気筒別空燃比
λ(検出λ)に基づいて、気筒別に空燃比段差を算出す
る。すなわち、気筒別に、次式のごとく、検出λと目標
λとの差AFDと、今回の検出λと前回の検出λとの差
AFZとを算出する。 AFD=検出λ−目標λ AFZ=検出λ−検出λold 尚、目標λは機関運転状態や触媒活性状態に応じて可変
とする。
【0018】ステップ15では、気筒別に、前記空燃比段
差AFD、AFZに基づいて、次式により、制御定数と
して、積分分I、比例分P、微分分Dを設定する。 I=KI×AFD×KITW+Iold P=KP×AFD×KPTW D=KD×AFZ×KDTW ここで、KI、KP、KDは定数、Iold は前回の積分
分である。
【0019】また、KITW、KPTW、KDTWは、
水温センサ13により検出される水温Twに依存の補正係
数であり、常温のときは=1となり、それ以外のときは
<1となる。これにより、暖機中における回転変動の発
生を防止する。ステップ16では、気筒別に、前記積分分
I、比例分P、微分分Dに基づいて、次式により、気筒
別空燃比フィードバック制御のための気筒別補正量(気
筒別ALPHA;ここでは補正係数)を算出する。尚、
ALPHA0は予め定めた基準値である。
【0020】 ALPHA=ALPHA0+I+P+D ここで、ステップ14〜16の部分が気筒別補正量算出手段
に相当する。図6は気筒別燃料噴射量算出ルーチンであ
り、所定時間毎又は所定回転毎に実行される。ステップ
21では、エアフローメータ11からの信号に基づいて検出
される吸入空気流量Qと、クランク角センサ12からの信
号に基づいて検出される機関回転数Nとから、基本燃料
噴射量TPを次式により算出する。この部分が基本燃料
噴射量設定手段に相当する。
【0021】 TP=K×Q/N (但し、Kは定数) ステップ22では、噴射気筒を判別し、対応する気筒別A
LPHAを読込む。ステップ23では、基本燃料噴射量T
Pを気筒別ALPHAにより補正して、気筒別燃料噴射
量TIを次式により算出する。この部分が気筒別燃料噴
射量算出手段に相当する。
【0022】 TI=TP×COEF×ALPHA+TS ここで、COEFは水温補正等を含む各種補正係数、T
Sはバッテリ電圧依存の電圧補正分(無効噴射時間分)
である。このようにして気筒別燃料噴射量TIが算出さ
れると、当該気筒の噴射タイミングにて、そのTIのパ
ルス幅の駆動パルス信号が燃料噴射弁5に出力されて、
燃料噴射がなされる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明によれば、広域型空燃比センサの出力と各気筒の排気
タイミングとから、気筒別に空燃比を検出(推定)し
て、気筒別に空燃比フィードバック制御を行うことによ
り、気筒間の空燃比バラツキを解消して、空燃比制御の
最適化を図ることができるという効果が得られる。
【0024】請求項2に係る発明によれば、少なくとも
気筒別空燃比の検出値と目標値との差に基づいて、気筒
別補正量を算出することにより、各気筒の空燃比を目標
値に正しく制御できるという効果が得られる。請求項3
に係る発明によれば、気筒別補正量の算出に際し、少な
くとも機関冷却水温により補正することにより、暖機状
態に応じた制御を行うことができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図3】 空燃比センサの出力特性図
【図4】 空燃比検出ルーチンのフローチャート
【図5】 気筒別補正量算出ルーチンのフローチャート
【図6】 気筒別燃料噴射量算出ルーチンのフローチャ
ート
【符号の説明】
1 機関 2 エアクリーナ 3 スロットル弁 4 吸気マニホールド 5 燃料噴射弁 6 排気マニホールド 10 コントロールユニット 11 エアフローメータ 12 クランク角センサ 13 水温センサ 14 広域型空燃比センサ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各気筒毎に燃料噴射弁を備える内燃機関に
    おいて、 機関排気通路の集合部に設けられて、排気空燃比に応じ
    連続的に出力が変化する広域型空燃比センサと、 各気筒の排気タイミングを判別する気筒判別手段と、 前記空燃比センサの出力と各気筒の排気タイミングとか
    ら、気筒別に空燃比を検出する気筒別空燃比検出手段
    と、 検出された気筒別空燃比に基づいて、気筒別に燃料噴射
    量に対する気筒別補正量を算出する気筒別補正量算出手
    段と、 機関運転状態に基づいて、燃料噴射弁による基本燃料噴
    射量を設定する基本燃料噴射量設定手段と、 基本燃料噴射量を気筒別補正量により補正して、気筒別
    に燃料噴射弁による燃料噴射量を算出する気筒別燃料噴
    射量算出手段と、 を含んで構成される内燃機関の空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】前記気筒別補正量算出手段は、少なくとも
    気筒別空燃比の検出値と目標値との差に基づいて、気筒
    別補正量を算出するものであることを特徴とする請求項
    1記載の内燃機関の空燃比制御装置。
  3. 【請求項3】前記気筒別補正量算出手段は、気筒別補正
    量の算出に際し、少なくとも機関冷却水温により補正す
    るものであるあることを特徴とする請求項1又は請求項
    2記載の記載の内燃機関の空燃比制御装置。
JP1121796A 1996-01-25 1996-01-25 内燃機関の空燃比制御装置 Pending JPH09203337A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6912995B2 (en) 2003-08-22 2005-07-05 Nissan Motor Co., Ltd. Control apparatus for internal combustion engine
DE10057013B4 (de) * 1999-11-18 2011-02-24 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Verbrennungsmotor
WO2011042994A1 (ja) * 2009-10-06 2011-04-14 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比気筒間インバランス判定装置
JP2012159061A (ja) * 2011-02-02 2012-08-23 Toyota Motor Corp ハイブリッド車両

Cited By (6)

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