JPS6318154A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えば■型８気筒エンジンのように気筒が
複数グループに分割設定され、その各気簡単位で排気系
統が設定されるようなエンジンにおいて、その各グルー
プ単位で空燃比制御されるようにした内燃機関の空燃比
制御装置に関する。

［従来の技術］ エンジンにあっては、例えば特開昭５９−１２６０４７
号公報に示されるように、このエンジンの排気系統に設
定した酸素濃度センサによって、排気ガスに含まれる酸
素量、すなわちこのエンジンの空燃比を検出し、この空
燃比の状態に対応して燃料噴射量制御が実行されるよう
にしている。

ここで、エンジン気筒数の多いエンジンにあっては、上
記複数の気筒を複数グループに分割設定されているもの
であり、例えば８気筒のエンジンにあっては、この８個
の気筒を２つのグループに分割し、この２つのグループ
をｖ型に配置設定するようにしたＶ型８気筒エンジンが
知られている。

この場合、■型に設定された各気筒グループそれぞれに
排気系統が形成されるようになっている。

そして、このようなＶ型８気筒エンジンの場合、全気筒
で共通に空燃比制御を実行してもよいものであるが、上
記各気筒グルー単位それぞれで独自に空燃比制御するこ
とが考えられている。

このように各気筒グループ単位で空燃比の制御を実行さ
せるようにする場合には、上記各気筒グループそれぞれ
に設定される排気系統に、それぞれ空燃比センサを設定
する必要がある。

すなわち、１つのエンジンに空燃比センサが２個以上使
用されるようになるものであり、もしこの複数の空燃比
センサの中の１個が異常状態となった場合には、このエ
ンジンの空燃比制御が正常に実行されない状態となる。

具体的には、上記■型８気筒エンジンにおいて、右およ
び左それぞれのバンクにおいて空燃比センサが設定され
るもので、この空燃比センサからの検出信号に基づいて
それぞれ独立的に空燃比フィードバック制御を実行して
いる。そして、その−方の空燃比センサが故障して、エ
ンジン制御を実行するコンピュータ等で異常と判定され
た場合には、この故障の検出された空燃比センサの系統
では、空燃比フィードバック制御を中止するように制御
する。そして、この系統ではオーブン制御するか、ある
いは成行きのままで上限値あるいは下限値で制御が実行
されるようにしている。したがって、故障した空燃比セ
ンサの存在するバンクでは、正常な空燃比制御は実行さ
れないものであり、このため排出ガスの悪化はもちろん
のこと、空燃比の濃い状態が継続されたような場合には
、排気ガス浄化のためのシステムの触媒が溶損に至るよ
うになることもある。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、複数
の空燃比制御系統を構成する複数の空燃比センサの例え
ば１つに障害が発生したような場合でも、この障害の発
生した系統の空燃比制御が効果的に実行され、排気ガス
の状態等が正常に保たれるようにするものであり、エン
ジン全体でバランスの取れた空燃比制御が実行されるよ
うにする内燃機関の空燃比制御装置を提供しようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置に
あっては、例えば第１および第２の２個の空燃比センサ
が使用されるような場合、この空燃比センサそれぞれの
検出値に対応した空燃比制御量の中心値の相対的に偏差
値を、例えば運転条件別に学習記憶させるようにし、空
燃比センサが故障したような場合には、正常な空燃比セ
ンサからの検出値と上記学習記憶されている偏差値とに
よって、上記故障した空燃比センサ側の空燃比制御量を
予測設定させるようにするものである。

［作用］ 上記のような空燃比制御装置にあっては、複数の空燃比
センサの１つが故障したような場合でも、他の空燃比セ
ンサによる他の系統との空燃比制御量に偏差値が常時学
習記憶されているものであるため、まだ正常に作動して
いる他の空燃比センサの検出値に基づくルＩｊ御量と上
記学習記憶された偏差値によって、上記故障した空燃比
センサによって空燃比制御の実行される系統の空燃比制
御量が予測されるものである。そして、この予測値にし
たがって、上記故障した空燃比センサの系統の空燃比制
御が実行されるものであるため、そのときのエンジンの
作動制御状態に対応した燃料噴射量制御等が、充分に精
度の高い状態で実行されるようになるものである。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図は例えばＶ型８気筒のエンジン１０の制御系統の
構成を示すもので、右バンクおよび左バンクに分割され
る状態で８個の気筒１１ａ〜１１ｄ１およびｌｉｅ〜Ｌ
ｌｈが配置設定されている。

すなわち、８個の気筒１１ａ〜ｌｌｈは、右および左の
各バンクに対応して第１および第２のグループに分割設
定されるようになるもので、このエンジンにあっては、
この各バンクそれぞれで独立的に空燃比フィードバック
制御が実行されるようにしている。

上記各気筒１１ａ〜ｌｌｈには、吸気管１２を介してエ
アクリーナ１３から吸気される吸入空気か供給されてい
るものであり、上記吸気管１２には吸入空気量を測定す
るエアフローメータ１４、およびアクセル操作によって
駆動されるスロットルバルブ１５が設けられ、アクセル
ペダル操作に対応して吸入空気量が制御されるようにな
っている。

また、上記気筒１１ａ〜ＩＬｈの右および左バンクそれ
ぞれに対応して排気管ｌｅａおよび１８ｂがそれぞれ独
立的に設定されているもので、この排気管１６ａおよび
１６ｂそれぞれに、排気ガス中に含まれる酸素の量を測
定する第１およ第２の空燃比センサ１７ａおよび１７ｂ
が設けられている。そして、これら空燃比センサ１７ａ
および１７ｂ１さらにエアフローメータ１４らの空燃比
検出信号、吸入空気量測定信号は、例えばマイクロコン
ピュータによって構成される電子的なエンジン制御ユニ
ット１８に供給する。また、この制御ユニット１８には
、上記スロットルバルブ１５の開度状態を検出するスロ
ットル開度センサ１９からの検出信号も供給されている
。

上記エンジン１０には、さらにエンジン冷却水の温度を
測定する水温センサ２０、およびエンジン１０のクラン
ク角度を検出するクランク角センサ２１が設けられてお
り、これらセンサ２０および２１からの検出信号もニン
ジン制御ユニット１８に供給されている。

すなわち、エンジン制御ユニット１８にあっては、上記
エアフローメータ１４で測定される吸入空気量に基づい
て、燃料噴射量の基本量を演算するものであり、さらに
冷却水温、クランク角度センサ２１で検出される信号に
基づき得られるエンジン回転速度等の、このエンジンの
運転状態に対応した検出信号に基づいて、上記基本噴射
量を補正し、実際の燃料噴射量を演算するものである。

そして、この演算結果に基づいて、エンジン１０の各気
筒１１ａ〜ｌｌｂそれぞれに設定されるインジェクタ２
２ａ〜２２ｈを制御し、上記演算結果に対応した量の燃
料が各気筒１１ａ〜ｌｌｈに噴射されるようにしている
。

また、空燃比センサ１７ａおよび１７ｂで、右バンクお
よび左バンクそれぞれの空燃比状態、すなわち右バンク
および左バンクそれぞれの気筒群の燃料の濃さの状態が
、リッチ状態あるいはリーン状態のいずれにあるか検出
され、この検出結果に対応して右バンクおよび左バンク
それぞれの気筒群に供給される燃料の量をそれぞれ理論
空燃比となるようにフィードバック制御するようにして
いる。

すなわち、このＶ型８気筒エンジン１０の右バンクおよ
び左バンクは、上記各バンクにそれぞれ対応する第１お
よび第２の空燃比センサ１７ａおよび１７ｂからの検出
信号に基づいて、それぞれ独立的に空燃比フィードバッ
ク制御が実行されるようになるものである。

第２図は上記のようなエンジン制御ユニット１８におけ
る制御状態、特に空燃比制御の状態を説明するためのも
ので、この図では右バンクの制御状態を示しているもの
で、左バンクも同様の制御が実行される。

すなわち、適宜クロックパルスに対応してこのルーチン
の割込みが実行されるもので、まずステップ１０１でこ
のエンジンが空燃比フィードバック（Ａ／Ｆ）制御を実
行する条件が整っているか否かを判断する。

ここで、エンジンが暖機され排気ガス温度が上昇して空
燃比センサが活性化するまでの間、減速運転時で燃料カ
ットしているような状態、さらに高負荷運転状態で燃料
を増量する必要が生じている間等は、スロットル開度セ
ンサ１９および水温センサ２０からの検出信号に基づき
検出されるもので、このような状態の間は、空燃比フィ
ードバック制御の実行条件が整っていないものと判定す
る。そして、空燃比フィードバックの実行条件が成立し
ていない場合には、そのままこのルーチンは終了される
。

ステップ１０１で空燃比フィードバック制御の実行条件
が成立していると判定された場合には、次のステップ１
０２に進んで、この制御ルーチンに対応する右バンクの
第１の空燃比センサ１７ａが正常に作動しているか否か
を判定する。この判定の手段としては、空燃比フィード
バック条件成立時に、このセンサ１７ａの出力値が所定
の時間経過しても所定の値（例えば０．４５Ｖ以上、あ
るいはリッチ状態）をとらないことを検出するか、ある
いは高負荷運転時等の燃料増量中にもかかわらず、空燃
比センサ１７ａの出力がリッチ状態をとらない場合に、
異常と判定させるようにする。そして、このステップ１
０２で右側の空燃比センサ１７ａが異常と判定された場
合には、そのままこのルーチンは終了させる。

ステップ１０２で空燃比センサ１了ａが正常であると判
定されたならば、ステップ１０３に進んで、この右側の
空燃比センサ１７ａからの検出出力に基づいて、理論空
燃比となるように空燃比補正値ｒＦＲ（Ａ／Ｆ）Ｊを演
算し、この補正値にしたがって右側バンクのインジェク
タ２２ａ〜２２ｄからの燃料噴射量を補正するようにな
る。そして、上記空燃比補正値に基づいてその平均値ｒ
ｆＲ（Ａ／Ｆ）」を求める。

次にステップ１０４で、この制御ルーチンとは他の左側
バンクの第２の空燃比センサ１７ｂが正常であるか否か
を判定する。このステップ１０４で第２の（左側の）空
燃比センサ１７ｂが正常であると判定されたならば、ス
テップ１０５でこの空燃比センサ１７ｂからの出力値に
基づいて、そのときの空燃比補正値を演算し、その平均
値ｒｆｈ（Ａ／Ｆ）Ｊを求める。そして、次のステップ
１０６で上記右側バンクの空燃比補正値の平均値ｒｆＲ
（Ａ／Ｆ）Ｊと、左側バンクの空燃比補正値の平均値［
ｆＬ（Ａ／Ｆ）Ｊとの差［ΔｆＲｊを求める。そして、
次のステップ１０了でこのときのエンジンの運転状態を
、制御ユニット１８に設定されているメモリＭＲ（ｎ）
に記憶されたマツプに基づき検出する。

第３図はこの運転状態を判別するためのマツプの状態を
示しているもので、冷却水温の状態に基づき、エンジン
が現在暖機運転状態にあるか否かを分類し、またスロッ
トルバルブ１５が全開（アイドリング）か、さらに吸入
空気ｍ　（Ｑ）をエンジン回転数（Ｎ）で除したｒＱ／
Ｎｊの値が設定値以上であるか否かによって、エンジン
負荷状態を軽、中、高の３状態に分類する。すなわち、
エンジン運転状態を全部で８状態に分けて、現在のこの
各状態のいずれに属しているかを判断するものである。

そして、この各検出運転状態に対応したメモリエリアに
は、その各運転状態にそれぞれ対応した学習データΔｆ
Ｒ１〜ΔｆＲ８がそれぞれ記憶設定されている。

そしてステップ１０８では、上記ステップ１０６で求め
た差の値ΔｆＲと、上記ステップ１０７で検出した、こ
れまでの学習値ＭＲ（ｎ）との、重み付は相加平均を演
算し、上記学習値を更新するものである。ここでは、例
えば次のような演算が行われる。

ＭＲ（ｎ）” ｉ８ｘＭＲ（ｎ）＋Δｆ　Ｒｌ　／　９上記ステツプ１
０４で第２の空燃比センサ１７ｂに異常があると判定さ
れた場合には、ステップ１０９に進む。このステップ１
０９では上記ステップ１０７と同様に運転状態を検出し
、そのきの運転状態に対応した学習値ΔｆＲを読み出す
。そして次のステップ１１０で、ステップ１０３で求め
た現在の右側バンクの空燃比補正値の平均値ｒｆＲ（Ａ
／Ｆ）Ｊと、運転状態に対応して学習された学習データ
ΔｆＲから、左側バンクの空燃比補正値ｒＦＬ（Ａ／Ｆ
）Ｊを演算させるようにする。具体的には、左側の第２
の空燃比センサ１７ｂが正常である場合には、 ΔｆＲ−ｆＲ（Ａ／Ｆ）−ｆＬ　（Ａ／Ｆ）であるため
、 Ｆ　ｐ　　（Ａ　／　Ｆ　）　−ｆ　Ｒ（Ａ　／　Ｆ　
）−ΔｆＲ演算を実行させる。

すなわち、第２の空燃比センサ１７ｂが正常でない場合
には、この空燃比ンサ１７ｂの出力値に基づく空燃比補
正量の演算が実行できないものであるため、これに代わ
り上記のようにして右側バンクの第１の空燃比センサ１
７ａの出力値に基づき求められた空燃比補正量の平均値
と、偏差値ΔｆＨの学習値とによって、左側バンクの空
燃比補正量の予測値Ｆｈ（Ａ／Ｆ）を演算させるように
する。

そして、この演算値に基づいて左側バンクの空燃比制御
が実行されるようになるものである。

以上の説明は第１の空燃比センサ１７ａを備えた右側バ
ンク（第１のグループ）関連する処理ルーチンを示した
ものであるが、左側バンク（第２のグループ）でも同様
な処理が行われるもので、第１の空燃比センサ１７ａが
異常となった場合には、第２の空燃比センサ１７ｂの出
力値と学習値との演算によって、この右側バンクの空燃
比制御か実行されるようになるものである。

尚、上記実施例ではＶ型８気筒エンジンを例にして、８
個の気筒が右側および左側の２つのグループに別れて設
定され、その各グループ単位で空燃比フィードバック制
御を実行する場合を示した。

しかし、複数の気筒がさらに多（のグループに別れて設
定され、その各グループ毎に空燃比センサをそれぞれ設
定し、グループ単位で独立的に空燃比フィードバック制
御を実行するような場合には、上記同様の処理ができる
ものである。すなわち、複数の空燃比センサのいずれか
が異常となった場合には、上記同様にして正常な空燃比
センサの出力値に基づく空燃比補正量を用い、これを学
習値の基づいて補正することによって、上記異常となり
た空燃比センサのグループの空燃比補正量の予測値が得
られるようになるもので、この予測値にしたがって、空
燃比制御が実行されるようになる。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明に係る空燃比制御装置にあっては
、気筒が複数グループに分割されて、その各グループ毎
に空燃比センサを設定して、その各グループ毎に独立的
に空燃比フィードバック制御を実行するような場合、上
記空燃比センサの例えば１つが異常状態となった場合で
も、この異常を発生した空燃比センサの存在する気筒グ
ループにあっては、他の正常な空燃比センサの出力値に
基づく空燃比補正量の予測値に基づいた空燃比制御が実
行されるようになる。したがって、一部の空燃比センサ
に異常が発生したような場合でも、正常な空燃比フィー
ドバックが行われたとほぼ同様の状態でエンジン制御が
実行されるようになるもので、排気ガスの悪化、触媒の
溶損等が生ずることを効果的に阻止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を説
明する構成図、第２図は上記実施例のエンジン制御ユニ
ットにおける制御の流れを説明するフローチャート、第
３図は上記制御の過程で使用される学習データを記憶す
るメモリの内容を説明する図である。 １０・・・エンジン、ｌｌａ〜ｌｌｆ・・・気筒、１２
・・・吸気管、１４・・・エアフローメータ、１５・・
・スロットルバルブ、ｌｅａ　、　１６ｂ・・・第１お
よび第２の排気管（右側バンクおよび左側バンクに対応
）　、１７ａ　、　Ｌ７ｂ・・・第１および第２の空燃
比センサ、１８・・・エンジン制御ユニット、１９・・
・スロットル開度センサ、２０・・・水温センサ、２１
・・・クランク角センサ、２２ａ〜２２ｒ・・・インジ
ェクタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の気筒を少なくとも第１および第２のグループに
   分割設定し、この各グループにそれぞれ対応して排気系
   統が設定されるようにした内燃機関において、 上記第１および第２のグループそれぞれに対応する排気
   系統にそれぞれ設定される第１および第２の空燃比セン
   サと、 この第１および第２の空燃比センサそれぞれの正常動作
   状態を監視する手段と、 上記第１および第２の空燃比センサの正常状態の確認さ
   れた状態で、上記それぞれの空燃比センサの検出信号に
   基づき上記第１および第２のグループそれぞれに対応す
   る第１および第２の空燃比制御量の中心値を算出する手
   段と、 上記第１および第２のグループにそれぞれ対応して、そ
   れぞれ他方のグループの空燃比制御量の中心値と自己の
   グループの空燃比制御量の中心値との差に対応する第１
   および第２の偏差値を求めてそれぞれ学習記憶する手段
   と、 上記第１あるいは第２の空燃比センサの異常検出で、対
   応するグループの上記記憶されている偏差値と上記第２
   あるいは第１の空燃比制御量の中心値とに基づいて自己
   の空燃比制御量を予測算出する手段とを具備し、 上記第１および第２のグループそれぞれの気筒は、上記
   第１および第２の空燃比センサの検出信号に基づく空燃
   比制御量、あるいは上記予測空燃比制御量に基づいて燃
   料噴射量制御されるようにしたことを特徴とする内燃機
   関の空燃比制御装置。