JPH10159637A - 内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディーゼルエンジン等の内燃機関において、
酸素濃度センサの検出値に基づいて各気筒の燃料噴射量
を気筒毎に精度良く補正できるようにする。 【解決手段】 高負荷低回転の時に酸素濃度センサ１７
の検出値に基づいて各気筒の燃料噴射量を気筒毎に補正
する。これにより、ＥＧＲ装置２０やターボ過給機１３
の影響を全く受けない運転領域で、且つ酸素濃度センサ
１７の検出特性が良い酸素濃度の低い領域で、しかも、
各気筒の燃料噴射と酸素濃度センサ１７の検出値との対
応関係を判別しやすい低回転領域で、各気筒の酸素濃度
を気筒毎に精度良く検出して、製造時の個体差（ばらつ
き）や経時劣化等による各気筒の燃料噴射量のばらつき
を気筒毎に精度良く補正する。気筒判別は、特定の気筒
の燃料噴射量を一時的に増加又は減少させることで、特
定の気筒を判別し、この特定の気筒を基準にして他の気
筒を点火順序から判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関から排出される排気中の酸素濃度を検出
して各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正する機能を備
えた内燃機関の燃料噴射制御装置及び燃料噴射制御方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料
噴射装置は、製造時の個体差（ばらつき）や経時劣化に
より燃料噴射量指令値と実際の燃料噴射量との間にずれ
が生じ、このずれがアイドル回転数を不安定にしたり、
エンジン振動を増加させたりする原因となっていた。ま
た、排気還流装置（ＥＧＲ装置）付きの内燃機関では、
各気筒の燃料噴射量のずれがスモークの増加を招く原因
にもなっていた。

【０００３】この対策として、ガソリンエンジンでは、
特開昭５７−１２６５２７号公報に示すように、各気筒
から排出される排気中の酸素濃度を、排気管に設置した
酸素濃度センサで検出し、この酸素濃度センサの出力信
号から各気筒のリッチ／リーンを判定して、各気筒の燃
料噴射量が均一になるように各気筒の燃料噴射弁の開弁
時間（燃料噴射量）を補正するようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ガソリンエン
ジンは、排気ガスを三元触媒で浄化するために、酸素濃
度センサの出力信号に基づいて空燃比を理論空燃比に維
持するようにフィードバック制御するため、排気中の酸
素濃度がほぼ０％となるように各気筒の燃料噴射量が制
御される。それ故に、現在実用化されている酸素濃度セ
ンサは、０％に近い酸素濃度を精度良く検出できるよう
になっており、図４に示すように、酸素濃度が高くなる
ほど、検出誤差が大きくなるセンサ特性になっている。

【０００５】一方、ディーゼルエンジンは、過剰酸素下
で燃料が燃焼するため、排気中の酸素濃度が高いという
特徴がある。しかも、ＥＧＲ装置やターボ過給機付きの
ディーゼルエンジンでは、ＥＧＲ装置やターボ過給機の
作動状態によって排気中の酸素濃度が大きく変動してし
まうため、排気中の酸素濃度の変動の原因が、燃料噴射
量のばらつきによるものか、ＥＧＲ装置やターボ過給機
の作動によるものか判別できない。これらの事情から、
ディーゼルエンジンでは、排気管に酸素濃度センサを設
置しても、その酸素濃度センサの出力信号から、各気筒
の燃料噴射量のばらつきを精度良く判定することはでき
ず、酸素濃度センサを用いた気筒毎の燃料噴射量の補正
は不可能であった。

【０００６】また、前述した特開昭５７−１２６５２７
号公報では、酸素濃度センサで検出される酸素濃度がい
ずれの気筒から排出された排気の酸素濃度であるかを判
別するために、各気筒から排出された排気ガスが酸素濃
度センサまで達して酸素濃度センサの出力信号が変化す
るまでに要する遅れ時間△ｔを、吸入空気量とエンジン
回転数とから一義的に決定し、酸素濃度センサで検出し
た酸素濃度の気筒が遅れ時間Δｔ前に排出された気筒で
あると推定して、各気筒の燃料噴射量を補正するように
している。

【０００７】しかし、この遅れ時間Δｔは、各気筒の排
気マニホールドの長さの相違や排気干渉により変動する
のみならず、ＥＧＲ装置やターボ過給機の作動状態によ
っても大きく変動する。従って、上記公報のように、遅
れ時間△ｔを、吸入空気量とエンジン回転数とから一義
的に決定したのでは、気筒判別を間違える可能性があ
り、燃料噴射量の補正の信頼性を確保することができな
い。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、第１の目的は、ディーゼルエンジン等、
排気中の酸素濃度が高い内燃機関でも、酸素濃度検出手
段の検出値に基づいて各気筒の燃料噴射量を気筒毎に精
度良く補正できるようにすることであり、また、第２の
目的は、酸素濃度検出手段の検出値に基づいて気筒判別
を精度良く行い、燃料噴射量補正の信頼性を向上させる
ことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１，７によれば、内燃機関の
各気筒から排出される排気中の酸素濃度を酸素濃度検出
手段で検出し、内燃機関が高負荷低回転の時に前記酸素
濃度検出手段の検出値に基づいて前記各気筒の燃料噴射
量を気筒毎に補正する。

【００１０】ここで、高負荷低回転の時に各気筒の燃料
噴射量を補正する理由を説明する。高負荷時には、燃料
噴射量が多いため、排気中の酸素濃度が低くなり、酸素
濃度検出手段の検出特性において、比較的検出誤差の少
ない領域で排気中の酸素濃度を検出できる。しかも、高
負荷時には、ＥＧＲ装置（排気還流手段）が作動せず、
排気中の酸素濃度がＥＧＲによる影響を全く受けない。

【００１１】また、低回転時には、酸素濃度検出手段の
検出応答性から見て各気筒の燃料噴射の時間間隔が十分
に長くなるため、各気筒の燃料噴射と酸素濃度検出手段
の検出値との対応関係を判別しやすい。しかも、低回転
時には、ターボ過給機（吸気過給手段）が作動せず、排
気中の酸素濃度がターボ過給機による影響を全く受けな
い。

【００１２】従って、本発明のように、高負荷低回転の
時に酸素濃度検出手段の検出値に基づいて各気筒の燃料
噴射量を気筒毎に補正すれば、次のような効果を得るこ
とができる。

【００１３】ＥＧＲやターボ過給機の影響を全く受け
ない。 排気中の酸素濃度が比較的低いため、酸素濃度検出手
段の検出特性の比較的良い領域で酸素濃度を検出でき、
酸素濃度の検出精度を向上できる。 各気筒の燃料噴射の時間間隔が長いため、各気筒の燃
料噴射と酸素濃度検出手段の検出値との対応関係を判別
しやすい。

【００１４】これら〜の効果により、各気筒の燃料
噴射量に対応する酸素濃度を気筒毎に精度良く検出する
ことができて、製造時の個体差（ばらつき）や経時劣化
等による各気筒の燃料噴射量のばらつきを気筒毎に精度
良く補正することができる。

【００１５】但し、本発明の適用範囲は、ＥＧＲ装置と
ターボ過給機の双方を備えたシステムに限定されず、い
ずれか一方のみを持つシステムや、双方を持たないシス
テムにも適用可能である。

【００１６】ＥＧＲ装置とターボ過給機の双方を備えた
システムに本発明を適用する場合には、請求項２のよう
に、ＥＧＲ装置（排気還流手段）とターボ過給機（吸気
過給手段）の双方が作動していない時に酸素濃度検出手
段の検出値に基づいて各気筒の燃料噴射量を気筒毎に補
正すれば良い。これにより、ＥＧＲやターボ過給機の影
響を受けずに、各気筒の燃料噴射量に対応する酸素濃度
を気筒毎に精度良く検出することができて、各気筒の燃
料噴射量のばらつきを気筒毎に精度良く補正することが
できる。

【００１７】一方、請求項３は、内燃機関の運転状態が
変動する時（つまり過渡時）に各気筒の燃料噴射量を補
正する技術であり、酸素濃度検出手段の検出値に基づい
て１サイクル（７２０℃Ａ）毎の酸素濃度平均値（以下
「酸素濃度サイクル平均値」という）を算出すると共
に、複数サイクル間の前記酸素濃度サイクル平均値の変
化量から気筒毎の目標酸素濃度を算出する。これによ
り、気筒毎の目標酸素濃度を精度良く算出することがで
きる。そして、酸素濃度検出手段により検出した気筒毎
の酸素濃度と気筒毎の目標酸素濃度との偏差が小さくな
る方向に各気筒の燃料噴射量を気筒毎に補正する。これ
により、過渡時でも、各気筒の酸素濃度を気筒毎に目標
酸素濃度に制御することができ、各気筒の燃料噴射量の
ばらつきを気筒毎に精度良く補正することができる。

【００１８】ところで、各気筒の燃料噴射量の補正量が
大きい場合、その補正を一気に行うと、トルク変動やエ
ンジン振動が生じてドライバビリティを低下させるおそ
れがある。

【００１９】この対策として、請求項４のように、各気
筒の燃料噴射量の補正を複数のサイクルにわたって徐々
に行うようにしても良い。このようにすれば、補正１回
当りの燃料噴射量の補正量を少なくすることができ、燃
料噴射量の補正によるトルク変動やエンジン振動を抑え
ることができて、ドライバビリティを向上することがで
きる。

【００２０】更に、請求項５のように、補正の前後で全
気筒の燃料噴射量の合計値を変化させないように各気筒
の燃料噴射量を気筒毎に補正すると良い。このようにす
れば、補正の前後でトルクが変動することを防止でき、
ドライバビリティを向上することができる。

【００２１】また、前述した第２の目的を達成するため
に、請求項６では、酸素濃度検出手段で検出される酸素
濃度がいずれの気筒から排出された排気の酸素濃度であ
るかを判別するために、特定の気筒の燃料噴射量を一時
的に増加又は減少させ、その増減量と前記酸素濃度検出
手段の検出値との関係から前記特定の気筒を気筒判別手
段により判別する。つまり、特定の気筒の燃料噴射量を
一時的に増加又は減少させると、当該特定の気筒から排
出される排気中の酸素濃度が他の気筒から排出される排
気中の酸素濃度と比較して変化するため、この酸素濃度
の変化を検出することで、特定の気筒を精度良く判別す
ることができ、この特定の気筒を基準にして他の気筒も
点火順序から精度良く判別することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

［実施形態（１）］以下、本発明の実施形態（１）を図
１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて
エンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃
機関であるディーゼルエンジン１１の吸気管１２には、
吸気過給手段であるターボ過給機１３の吸気タービン１
４が設置されている。このターボ過給機１３の吸気ター
ビン１４と連結された排気タービン１５がディーゼルエ
ンジン１１の排気管１６内に設置され、この排気タービ
ン１５を排気ガスの運動エネルギによって回転駆動する
ことで、吸気タービン１４を回転させて過給圧を発生さ
せる。排気タービン１５の下流側の排気管１６内には、
排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段として限
界電流式の酸素濃度センサ１７が設置されている。

【００２３】排気タービン１５の上流側の排気管１６と
吸気タービン１４の下流側の吸気管１２との間にはＥＧ
Ｒ配管１８が接続され、このＥＧＲ配管１８の出口側に
電子制御式のＥＧＲ弁１９が設置され、このＥＧＲ弁１
９の弁開度を調整することで、ＥＧＲ配管１８を通過す
るＥＧＲ流量が制御される。これらＥＧＲ配管１８とＥ
ＧＲ弁１９とから排気還流手段である排気還流装置（Ｅ
ＧＲ装置）２０が構成されている。ディーゼルエンジン
１１の各気筒のシリンダヘッドにはそれぞれ燃料噴射弁
２１が取り付けられている。

【００２４】ターボ過給機１３によって過給される空気
は、吸気マニホールド２２を介してディーゼルエンジン
１１の各気筒に吸入される。各気筒内で圧縮された高温
空気中に燃料噴射弁２１から燃料を噴射して自己着火さ
せ、各気筒の排気ガスが排気マニホールド２３を通して
１本の排気管１６に合流し、大気中に排出される。

【００２５】ディーゼルエンジン１１の運転状態は、エ
ンジン回転数センサ２４、アクセルセンサ２５、酸素濃
度センサ１７等によって検出され、これらの出力信号が
エンジン制御用の制御回路２６に読み込まれる。この制
御回路２６は、マイクロコンピュータを主体として構成
され、エンジン回転数センサ２４で検出したエンジン回
転数とアクセルセンサ２５で検出したアクセル開度とに
基づいて、後述する図２、図３のプログラム等によって
各気筒の燃料噴射量を算出し（この機能が特許請求の範
囲でいう噴射量演算手段に相当）、この燃料噴射量に応
じた噴射信号を各気筒の燃料噴射弁２１に出力して燃料
噴射制御を実行すると共に、酸素濃度センサ１７で検出
した排気中の酸素濃度が目標酸素濃度と一致するように
ＥＧＲ装置２０のＥＧＲ流量（ＥＧＲ弁１９の弁開度）
を制御して、ＮＯｘ排出量を低減する。

【００２６】制御回路２６に内蔵されたＲＯＭ（記憶媒
体）には、図２の気筒別噴射量補正プログラム、図３の
燃料噴射補正量修正プログラム等、エンジン制御用の各
種のプログラムが記憶されている。

【００２７】図２の気筒別噴射量補正プログラムは、制
御回路２６にて所定クランク角毎に繰り返し実行され、
特許請求の範囲でいう気筒別噴射量補正手段としての役
割を果たす。この気筒別噴射量補正プログラムが起動さ
れると、まずステップ１０１で、エンジン回転数センサ
２４とアクセルセンサ２５の出力信号に基づいて、現在
のエンジン運転状態が高負荷低回転領域であるか否かを
判定する。ここで、高負荷低回転領域とは、ターボ過給
機１３とＥＧＲ装置２０の双方が作動しない運転領域に
対応する。

【００２８】高負荷低回転領域でない場合には、以降の
気筒判別・噴射量補正処理を行うことなく、本プログラ
ムを終了し、高負荷低回転領域である場合に、ステップ
１０２以降の気筒判別・噴射量補正処理を行う。このよ
うにする理由は次の〜である。

【００２９】図４に示す酸素濃度センサ１７の検出特
性から高負荷時の方が排気中の酸素濃度を精度良く検出
できる。すなわち、酸素濃度センサ１７の検出特性は、
酸素濃度が高くなるほど、検出誤差が大きくなる特性が
ある。高負荷時には、燃料噴射量が多いため、排気中の
酸素濃度が低くなり、比較的検出誤差の少ない領域で排
気中の酸素濃度を検出できる。

【００３０】高負荷時には、ＥＧＲ弁１９が閉鎖され
てＥＧＲ流量がゼロとなり、排気中の酸素濃度がＥＧＲ
流量による影響を全く受けない。これに対し、低負荷時
にはＥＧＲ弁１９が作動するため、排気中の酸素濃度が
ＥＧＲ流量による影響を受けて変動してしまい、排気中
の酸素濃度の変動の原因が、燃料噴射量のばらつきによ
るものか、ＥＧＲ流量によるものか判別できない。

【００３１】低回転時には、酸素濃度センサ１７の検
出応答性から見て各気筒の燃料噴射の時間間隔が十分に
長くなるため、各気筒の燃料噴射と酸素濃度センサ１７
の検出値との対応関係を判別しやすく、後述する気筒判
別が容易となる。

【００３２】低回転時には、ターボ過給機１３が作動
せず（つまり過給圧が大気圧以下となり）、排気中の酸
素濃度がターボ過給機１３による影響を全く受けない。
これに対し、高回転時には、ターボ過給機１３が作動す
るため、排気中の酸素濃度がターボ過給機１３による影
響を受けて変動してしまい、排気中の酸素濃度の変動の
原因が、燃料噴射量のばらつきによるものか、ターボ過
給機１３によるものか判別できない。

【００３３】これら〜の理由により、高負荷低回転
時に各気筒の燃料噴射量を次のようにして補正する。ま
ず、ステップ１０２で、エンジン運転状態に応じた酸素
濃度の気筒判別しきい値（図５参照）を、制御回路２６
のＲＯＭに記憶されたデータテーブルから読み込むと共
に、気筒判別用の燃料噴射を開始する。この気筒判別用
の燃料噴射は、エンジン運転状態に応じて決定される基
本噴射量に対して、図５に示すように、特定の気筒（図
５の例では気筒）の燃料噴射量を気筒判別が終了する
まで一時的に増加させる。酸素濃度の気筒判別しきい値
は、燃料噴射量を増加した気筒に対応する酸素濃度よ
り若干高く設定される。これにより、図５に示すよう
に、燃料を多く噴射した気筒から排出される排気中の
酸素濃度が気筒判別用の酸素濃度しきい値よりも低下
し、他の気筒〜の酸素濃度は酸素濃度しきい値より
も高くなる。この関係を利用して次のようにして気筒判
別を行う。

【００３４】すなわち、ステップ１０３で、酸素濃度セ
ンサ１７で検出した酸素濃度が気筒判別しきい値より低
下したか否か（つまり特定の気筒の酸素濃度を検出し
たか否か）を判定し、酸素濃度が気筒判別しきい値より
低下するまで待機する。この後、酸素濃度が気筒判別し
きい値より低下した時点で、その酸素濃度が特定の気筒
から排出された排気中の酸素濃度と判断する（特定の
気筒を判別する）。この後、ステップ１０４で、気筒
に燃料を噴射してから酸素濃度として検出されるまで
の遅れ時間を、ディーゼルエンジン１１のクランク角に
換算して、クランク角の遅れΔθとして算出した後、ス
テップ１０５に進み、気筒判別用の燃料噴射を終了す
る。

【００３５】以上説明したステップ１０１〜１０５の処
理が特許請求の範囲でいう気筒判別手段としての役割を
果たす。尚、図５に示すように、各気筒から排出される
排気中の酸素濃度が酸素濃度センサ１７に到達して検出
される順序は点火順序と同じになるため、特定の気筒
を基準にして点火順序から他の気筒〜の判別が行わ
れる。

【００３６】気筒判別終了後、酸素濃度センサ１７の検
出値に基づいて各気筒の燃料噴射量を気筒毎に次のよう
にして補正する。まず、ステップ１０６で、１サイクル
（７２０℃Ａ）毎の酸素濃度平均値（酸素濃度サイクル
平均値）を目標値として算出し、酸素濃度センサ１７で
検出した各気筒の酸素濃度をこの目標値と比較する。こ
の後、ステップ１０７で、酸素濃度が目標値より高い気
筒では、燃料噴射弁２１の開弁時間を長くして燃料を多
く噴射し、逆に酸素濃度が目標値より低い気筒では、燃
料噴射弁２１の開弁時間を短くして燃料噴射量を少なく
するように、各気筒の燃料噴射量の補正量ΔＱを気筒毎
に決定する。この補正量ΔＱの算出方法は、まず、各気
筒の酸素濃度と目標値との差分から各気筒の酸素濃度誤
差を算出し、この酸素濃度誤差に応じて各気筒の燃料噴
射量の補正量ΔＱを気筒毎に算出する。

【００３７】この後、ステップ１０８で、補正した燃料
の噴射後、前記ステップ１０４で求めたクランク角の遅
れΔθに相当する時間の経過後に酸素濃度センサ１７で
検出した酸素濃度が目標値に一致したか否かを判定し、
酸素濃度が目標値に一致していれば、本プログラムを終
了し、酸素濃度が目標値からずれていれば、上記ステッ
プ１０６に戻って、上述した各気筒の燃料噴射量の補正
を繰り返し、全気筒の酸素濃度が目標値に一致した時点
で、本プログラムを終了する。

【００３８】以上説明した気筒別噴射量補正プログラム
によれば、気筒判別の際に、図５に示すように、特定の
気筒の燃料噴射量を増加させると、当該特定の気筒から
排出される排気中の酸素濃度が他の気筒から排出される
排気中の酸素濃度と比較して低下するため、この酸素濃
度の低下を検出することで、特定の気筒を精度良く判別
することができ、この特定の気筒を基準にして他の気筒
も点火順序から精度良く判別することができる。これに
より、特開昭５７−１２６５２７号公報とは異なり、各
気筒の排気マニホールド２３の長さの相違や酸素濃度セ
ンサ１７の取付位置の影響を受けずに、酸素濃度センサ
１７の検出値に基づいて気筒判別を精度良く行うことが
できる。

【００３９】更に、高負荷低回転の時に酸素濃度センサ
１７の検出値に基づいて各気筒の燃料噴射量を気筒毎に
補正するようにしたので、ＥＧＲ装置２０やターボ過給
機１３の影響を全く受けない運転領域で、且つ酸素濃度
センサ１７の検出特性が良い酸素濃度の低い領域で、し
かも、各気筒の燃料噴射と酸素濃度センサ１７の検出値
との対応関係を判別しやすい低回転領域で、各気筒の酸
素濃度を気筒毎に精度良く検出することができ、製造時
の個体差（ばらつき）や経時劣化等による各気筒の燃料
噴射量のばらつきを気筒毎に精度良く補正することがで
きる。

【００４０】ところで、ステップ１０７で燃料噴射量を
補正する場合に、定常運転時に補正の前後で全気筒の燃
料噴射量の合計値が変化すると、トルク変動が生じてド
ライバビリティを低下させてしまう。

【００４１】この対策として、制御回路２６は、図３に
示す燃料噴射補正量修正プログラムを実行し、定常運転
時に補正の前後で全気筒の燃料噴射量の合計値を変化さ
せないように、燃料噴射補正量を次の手順で修正する。
まず、ステップ２０１で、エンジン運転状態が定常状態
であるか否かを判定し、定常状態でなければ、以降の処
理を行うことなく、本プログラムを終了する。つまり、
過渡時には、エンジン運転状態に応じて全気筒の燃料噴
射量の合計値（トルク）が刻々と変化するため、燃料噴
射量が一定に制御される定常運転時にのみ各気筒の燃料
噴射補正量を全気筒の燃料噴射量の合計値が一定となる
ように修正する趣旨である。

【００４２】定常状態であれば、ステップ２０２に進
み、前述した図２のステップ１０７で補正された全気筒
の燃料噴射量の合計値を算出し、続くステップ２０３
で、補正の前後で全気筒の燃料噴射量の合計値が同一で
あるか否かを判定し、同一であれば、ステップ２０８に
移行し、図２のステップ１０７で求めた各気筒の燃料噴
射補正量を修正せずにそのまま用いる。

【００４３】これに対し、補正の前後で全気筒の燃料噴
射量の合計値が同一でない場合には、ステップ２０３か
らステップ２０４に進み、補正後の全気筒の燃料噴射量
の合計値が補正前のそれよりも多いか否かを判定し、多
い場合には、増量補正した気筒の補正量を減量し（ステ
ップ２０５）、少ない場合には、減量補正した気筒の補
正量を減量する（ステップ２０６）。この後、ステップ
２０７で、補正後の全気筒の燃料噴射量の合計値が補正
前のそれと同一であるか否かを判定し、同一でなけれ
ば、ステップ２０４に戻り、上述した補正量の修正を繰
り返す。このようにして、補正後の全気筒の燃料噴射量
の合計値が補正前のそれと同一になれば、ステップ２０
８に進み、各気筒の燃料噴射補正量を上記ステップ２０
５，２０６で修正された値に決定する。

【００４４】以上の処理を行うことで、定常運転時に補
正の前後で全気筒の燃料噴射量の合計値を一定に保つこ
とができ、補正の前後でトルクが変動することを防止で
き、ドライバビリティを向上することができる。

【００４５】同様の趣旨で、気筒判別の際にも、全気筒
の燃料噴射量の合計値が同一になるように制御すること
が好ましい。つまり、気筒判別の際に、特定の気筒の
燃料噴射量を増加させるため、他の気筒〜の燃料噴
射量が通常時と同じであると全気筒の燃料噴射量の合計
値が増加して、トルクが瞬間的に増加してしまう。

【００４６】この対策として、気筒判別の際に、特定の
気筒の燃料噴射量を所定量Ｆだけ増加させる場合に
は、他の気筒〜の燃料噴射量をＦ／３（４気筒エン
ジンの場合）だけ減量することで、全気筒の燃料噴射量
の合計値を一定に保つ（一般にＮ気筒エンジンでは他の
気筒をＦ／（全気筒数Ｎ−１）だけ減量すれば良い）。
これにより、気筒判別の際に、特定の気筒の燃料噴射
量を増加させても、トルクを一定に保つことができ、ド
ライバビリティを向上することができる。

【００４７】尚、気筒判別の際に、特定の気筒の燃料噴
射量を所定量Ｆだけ減量するようにしても良く、この場
合には、他の気筒の燃料噴射量をＦ／（全気筒数Ｎ−
１）だけ増量して全気筒の燃料噴射量の合計値を一定に
保つようにすれば良い。気筒判別の際に、特定の気筒の
燃料噴射量を減量すると、該特定の気筒から排出される
排気中の酸素濃度が他の気筒から排出される排気中の酸
素濃度と比較して上昇するため、この酸素濃度の上昇を
検出することで、特定の気筒を精度良く判別することが
できる。

【００４８】［実施形態（２）］前記実施形態（１）の
ように、高負荷域で燃料噴射量の補正を行う場合には、
エンジン運転状態が定常状態であるとは限らず、エンジ
ン回転数の変化や燃料噴射量指令値の増減等が生じる過
渡状態になる場合があり、過渡時には気筒毎の目標酸素
濃度が変化する。

【００４９】この対策として、図６及び図７に示す本発
明の実施形態（２）では、各気筒の目標酸素濃度を算出
して各気筒の燃料噴射補正量ΔＱを決定するようにして
いる。以下、この補正処理を行う図６の気筒別噴射量補
正プログラムの内容を説明する。この実施形態（２）で
も、前記図２のステップ１０１〜１０５と同じ方法で、
高負荷低回転時に気筒の判別を行う（ステップ３０１〜
３０５）。

【００５０】気筒判別終了後、ステップ３０６で、酸素
濃度センサ１７の検出値に基づいて気筒毎に酸素濃度の
平均値（以下「酸素濃度気筒別平均値」という）を算出
すると共に、１サイクル（７２０℃Ａ）毎の酸素濃度平
均値（以下「酸素濃度サイクル平均値」という）を算出
する。この後、ステップ３０７で、今回の酸素濃度サイ
クル平均値を前サイクルの酸素濃度サイクル平均値と比
較し、酸素濃度サイクル平均値の変化量（傾き）を算出
した後、ステップ３０８で、酸素濃度サイクル平均値の
変化量から各気筒の目標酸素濃度を算出する。ここで、
各気筒の目標酸素濃度は、図７に示すように、各サイク
ル中央の酸素濃度サイクル平均値を結ぶ直線で求められ
る。従って、酸素濃度サイクル平均値が変化する過渡時
には、各気筒の目標酸素濃度は気筒毎に異なる。

【００５１】この後、ステップ３０９に進み、前記ステ
ップ３０６で求めた各気筒の酸素濃度気筒別平均値を各
気筒の目標酸素濃度と比較し、酸素濃度気筒別平均値が
目標酸素濃度より高い気筒では、燃料噴射弁２１の開弁
時間を長くして燃料を多く噴射し、逆に酸素濃度気筒別
平均値が目標酸素濃度より低い気筒では、燃料噴射弁２
１の開弁時間を短くして燃料噴射量を少なくするよう
に、各気筒の燃料噴射量の補正量ΔＱを気筒毎に決定す
る。この補正量ΔＱの算出方法は、まず、各気筒の酸素
濃度気筒別平均値と目標酸素濃度との差分から各気筒の
酸素濃度誤差Δａ〜Δｄ（図７参照）を算出し、この酸
素濃度誤差Δａ〜Δｄに応じて各気筒の燃料噴射量の補
正量ΔＱを気筒毎に算出する。

【００５２】この後、ステップ３１０で、補正した燃料
の噴射後、ステップ３０４で求めたクランク角の遅れΔ
θに相当する時間の経過後に酸素濃度センサ１７で検出
した酸素濃度（酸素濃度気筒別平均値）が目標酸素濃度
に一致したか否かを判定し、目標酸素濃度に一致してい
れば、本プログラムを終了し、酸素濃度が目標酸素濃度
からずれていれば、上記ステップ３０６に戻って、上述
した各気筒の燃料噴射量の補正を繰り返し、全気筒の酸
素濃度が目標酸素濃度に一致した時点で、本プログラム
を終了する。

【００５３】以上説明した気筒別噴射量補正プログラム
によれば、酸素濃度サイクル平均値の変化量から気筒毎
の目標酸素濃度を算出し、各気筒の酸素濃度を目標酸素
濃度に一致させるように各気筒の燃料噴射量を気筒毎に
補正するようにしたので、エンジン回転数の変化や燃料
噴射量指令値の増減等が生じる過渡時でも、製造時の個
体差（ばらつき）や経時劣化等による各気筒の燃料噴射
量のばらつきを気筒毎に精度良く補正することができ
る。

【００５４】［実施形態（３）］図３のステップ２０８
又は図６のステップ３０９で算出される各気筒の燃料噴
射補正量ΔＱは、一気に補正しても良いが、燃料噴射補
正量ΔＱが大きい場合、その補正を一気に行うと、トル
ク変動やエンジン振動が生じてドライバビリティを低下
させるおそれがある。

【００５５】この対策として、図８に示す本発明の実施
形態（３）では、図３のステップ２０８又は図６のステ
ップ３０９で算出される各気筒の燃料噴射補正量（目標
補正量）に対して、最初の１サイクルで目標補正量の例
えば１／２を実補正量として補正し、以後のサイクルで
も同様の補正を行うことで、各気筒の燃料噴射量の補正
を複数のサイクルにわたって徐々に行う。このようにす
れば、１サイクル当りの燃料噴射量の補正量を少なくす
ることができ、燃料噴射量の補正によるトルク変動やエ
ンジン振動を抑えることができて、ドライバビリティを
向上することができる。

【００５６】この場合、１サイクルで目標補正量の１／
２を実補正量として補正するようにしたが、この補正割
合は、１／３、２／３等、他の割合であっても良い。ま
た、１サイクル当りの最大補正量を設定して、この最大
補正量を越える気筒のみ、燃料噴射量の補正を複数のサ
イクルにわたって徐々に行うようにしても良い。この場
合、例えば、目標補正量が最大補正量を越える気筒は、
最初の１サイクルで最大補正量を補正し、次回以降のサ
イクルで残りの補正を行うようにしても良い。 ［その他の実施形態］図１のシステム構成例では、ター
ボ過給機１３とＥＧＲ装置２０の双方を設けているが、
いずれか一方のみを持つシステムや、双方を持たないシ
ステムにも本発明を適用可能である。

【００５７】その他、本発明を適用可能な内燃機関は、
ディーゼルエンジンに限定されず、筒内噴射（直噴）式
ガソリンエンジン、ガソリンリーンバーンエンジン等に
も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の構成図

【図２】実施形態（１）の気筒別噴射量補正プログラム
の処理の流れを示すフローチャート

【図３】実施形態（１）の燃料噴射補正量修正プログラ
ムの処理の流れを示すフローチャート

【図４】酸素濃度と酸素濃度センサの検出誤差との関係
を示す特性図

【図５】各気筒の燃料噴射量と酸素濃度センサで検出さ
れる排気中の酸素濃度との関係を示すタイムチャート

【図６】本発明の実施形態（２）の気筒別噴射量補正プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図７】過渡時の排気中の酸素濃度の変化を示すタイム
チャート

【図８】本発明の実施形態（３）の燃料噴射量補正方法
を説明するタイムチャート

【符号の説明】

１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１２…吸気
管、１３…ターボ過給機（吸気過給手段）、１６…排気
管、１７…酸素濃度センサ（酸素濃度検出手段）、１８
…ＥＧＲ配管、１９…ＥＧＲ弁、２０…ＥＧＲ装置（排
気還流手段）、２１…燃料噴射弁、２２…吸気マニホー
ルド、２３…排気マニホールド、２４…エンジン回転数
センサ、２５…アクセルセンサ、２６…制御回路（燃料
噴射量演算手段，気筒別噴射量補正手段）。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態に応じて各気筒の燃
   料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 前記内燃機関の各気筒から排出される排気中の酸素濃度
   を検出する酸素濃度検出手段と、 前記内燃機関が高負荷低回転の時に前記酸素濃度検出手
   段の検出値に基づいて前記各気筒の燃料噴射量を気筒毎
   に補正する気筒別噴射量補正手段とを備えたことを特徴
   とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 排気の一部を前記内燃機関の吸気系へ還
   流させる排気還流手段と、前記内燃機関の吸気系に過給
   圧を作用させる吸気過給手段とを備え、 前記気筒別噴射量補正手段は、前記排気還流手段と前記
   吸気過給手段の双方が作動していない時に前記酸素濃度
   検出手段の検出値に基づいて前記各気筒の燃料噴射量を
   気筒毎に補正することを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の燃料噴射制御装置。
3. 【請求項３】 前記酸素濃度検出手段の検出値に基づい
   て１サイクル毎の酸素濃度平均値（以下「酸素濃度サイ
   クル平均値」という）を算出する手段と、 複数サイクル間の前記酸素濃度サイクル平均値の変化量
   から気筒毎の目標酸素濃度を算出する手段とを備え、 前記気筒別噴射量補正手段は、前記酸素濃度検出手段に
   より検出した気筒毎の酸素濃度と前記気筒毎の目標酸素
   濃度との偏差が小さくなる方向に前記各気筒の燃料噴射
   量を気筒毎に補正することを特徴とする請求項１又は２
   に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
4. 【請求項４】 前記気筒別噴射量補正手段は、前記各気
   筒の燃料噴射量の補正を複数のサイクルにわたって徐々
   に行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
   載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
5. 【請求項５】 前記気筒別噴射量補正手段は、補正の前
   後で全気筒の燃料噴射量の合計値を変化させないように
   前記各気筒の燃料噴射量を気筒毎に補正することを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃
   料噴射制御装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の運転状態に応じて各気筒の燃
   料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 前記内燃機関の各気筒から排出される排気中の酸素濃度
   を検出する酸素濃度検出手段と、 前記酸素濃度検出手段の検出値に基づいて各気筒の燃料
   噴射量を補正する気筒別噴射量補正手段と、 前記酸素濃度検出手段で検出される酸素濃度がいずれの
   気筒から排出された排気の酸素濃度であるかを判別する
   ために、特定の気筒の燃料噴射量を一時的に増加又は減
   少させ、その増減量と前記酸素濃度検出手段の検出値と
   の関係から前記特定の気筒を判別する気筒判別手段とを
   備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装
   置。
7. 【請求項７】 内燃機関の各気筒の燃料噴射量を気筒毎
   に制御する燃料噴射制御方法において、 前記内燃機関の各気筒から排出される排気中の酸素濃度
   を酸素濃度検出手段で検出し、前記内燃機関が高負荷低
   回転の時に前記酸素濃度検出手段の検出値に基づいて前
   記各気筒の燃料噴射量を気筒毎に補正することを特徴と
   する内燃機関の燃料噴射制御方法。