JP2002317675A - 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Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
- F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
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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】 内燃機関の空燃比制御装置において、コスト
を増加させることなく気筒別の空燃比を高精度に検出し
て制御可能とする。 【解決手段】 リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力に基
づいて空燃比の平均値LAFSAVを算出し、LAFS出力の瞬時
値と平均値LAFSAVとの偏差LAFSDを算出し、各気筒ごと
の排気期間として設定された積算範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ
４，Ｒ２における偏差積算平均値LAFSDAを求めること
で、全ての気筒の平均空燃比と各気筒別の空燃比との偏
差を求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大の気筒に対して
偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを更新して燃料噴射量
を補正する。
を増加させることなく気筒別の空燃比を高精度に検出し
て制御可能とする。 【解決手段】 リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力に基
づいて空燃比の平均値LAFSAVを算出し、LAFS出力の瞬時
値と平均値LAFSAVとの偏差LAFSDを算出し、各気筒ごと
の排気期間として設定された積算範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ
４，Ｒ２における偏差積算平均値LAFSDAを求めること
で、全ての気筒の平均空燃比と各気筒別の空燃比との偏
差を求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大の気筒に対して
偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを更新して燃料噴射量
を補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路の検出空
燃比に基づいて空燃比を目標空燃比にフィードバック制
御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
燃比に基づいて空燃比を目標空燃比にフィードバック制
御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関の空燃比制御装置は、
複数の気筒に応じて設けられた各排気管の合流部に排気
センサを設け、この排気センサの検出結果に基づいて燃
料噴射量を制御し、空燃比が目標空燃比となるようにフ
ィードバック制御している。ところが、各気筒ごとに排
出される排気ガスは、吸気量や燃料量等のばらつきによ
り空燃比が異なることがあり、上述した空燃比制御装置
では、高精度の空燃比制御が困難となってしまう。この
場合、各気筒ごとに排気センサを設け、各排気センサの
検出結果に基づいて気筒別に燃料噴射量を制御すればよ
いが、排気センサの数が増加してコスト高を招いてしま
う。
複数の気筒に応じて設けられた各排気管の合流部に排気
センサを設け、この排気センサの検出結果に基づいて燃
料噴射量を制御し、空燃比が目標空燃比となるようにフ
ィードバック制御している。ところが、各気筒ごとに排
出される排気ガスは、吸気量や燃料量等のばらつきによ
り空燃比が異なることがあり、上述した空燃比制御装置
では、高精度の空燃比制御が困難となってしまう。この
場合、各気筒ごとに排気センサを設け、各排気センサの
検出結果に基づいて気筒別に燃料噴射量を制御すればよ
いが、排気センサの数が増加してコスト高を招いてしま
う。
【０００３】そこで、各気筒ごとに排気センサを設けず
に、各気筒別の空燃比制御を可能としたものが、例え
ば、特公平４−８６１６号公報等に開示されている。
に、各気筒別の空燃比制御を可能としたものが、例え
ば、特公平４−８６１６号公報等に開示されている。
【０００４】特公平４−８６１６号公報には、気筒別に
空燃比検出値を取り込み、全気筒の空燃比検出値のうち
の最大値と全気筒の平均値の偏差が所定値以上のとき
は、最大値を持つ気筒に対する燃料噴射量を減少させる
べく当該気筒の空燃比補正値を補正することにより、各
気筒間のばらつきを減少させるようにした「内燃機関の
気筒別空燃比制御装置」が開示されている。
空燃比検出値を取り込み、全気筒の空燃比検出値のうち
の最大値と全気筒の平均値の偏差が所定値以上のとき
は、最大値を持つ気筒に対する燃料噴射量を減少させる
べく当該気筒の空燃比補正値を補正することにより、各
気筒間のばらつきを減少させるようにした「内燃機関の
気筒別空燃比制御装置」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の「内燃機関の気筒別空燃比制御装置」にあっては、
各気筒の空燃比検出に当たって、エンジン回転数に応じ
た特定クランク角での空燃比検出値しか使用していた
め、特定クランク角のみの１回の検出値に頼って気筒別
の検出を行うことになる。従って、気筒別の空燃比検出
値が不正確になりやすく結果的に各気筒間のばらつきを
十分に解消できない虞があり、改良の余地があった。
来の「内燃機関の気筒別空燃比制御装置」にあっては、
各気筒の空燃比検出に当たって、エンジン回転数に応じ
た特定クランク角での空燃比検出値しか使用していた
め、特定クランク角のみの１回の検出値に頼って気筒別
の検出を行うことになる。従って、気筒別の空燃比検出
値が不正確になりやすく結果的に各気筒間のばらつきを
十分に解消できない虞があり、改良の余地があった。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、コストを増加させることなく気筒別の空燃比を
高精度に検出して制御可能とした内燃機関の空燃比制御
装置を提供することを目的とする。
あって、コストを増加させることなく気筒別の空燃比を
高精度に検出して制御可能とした内燃機関の空燃比制御
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明では、排気通路に設けられた空燃比検出手段
を有し、この空燃比検出手段の検出出力に基づいて空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関の空
燃比制御装置において、平均空燃比算出手段により、空
燃比検出手段の検出出力に基づいて平均空燃比を算出
し、気筒別タイミング判定手段により、空燃比検出手段
の検出出力が各気筒の排気に対応する期間を判定し、気
筒別偏差平均算出手段により、気筒別タイミング判定手
段が判定した期間において空燃比検出手段の出力を複数
回検出し気筒別に平均空燃比との偏差の平均を算出し、
補正制御手段により、偏差の平均が最大の気筒に対して
偏差が減少する方向に空燃比制御量を補正するようにし
ている。
めに本発明では、排気通路に設けられた空燃比検出手段
を有し、この空燃比検出手段の検出出力に基づいて空燃
比を目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関の空
燃比制御装置において、平均空燃比算出手段により、空
燃比検出手段の検出出力に基づいて平均空燃比を算出
し、気筒別タイミング判定手段により、空燃比検出手段
の検出出力が各気筒の排気に対応する期間を判定し、気
筒別偏差平均算出手段により、気筒別タイミング判定手
段が判定した期間において空燃比検出手段の出力を複数
回検出し気筒別に平均空燃比との偏差の平均を算出し、
補正制御手段により、偏差の平均が最大の気筒に対して
偏差が減少する方向に空燃比制御量を補正するようにし
ている。
【０００８】従って、気筒別空燃比検出手段が検出する
気筒別の空燃比は他の気筒の排気が混在した状態の空燃
比であるが、全ての気筒の排気が影響する平均空燃比と
の偏差を用い、偏差の平均が最大の気筒に対して空燃比
を補正することで、排気状態の影響による空燃比の段差
を比較的正確に検出した状態で、各気筒の空燃比制御量
を適正に制御できる。
気筒別の空燃比は他の気筒の排気が混在した状態の空燃
比であるが、全ての気筒の排気が影響する平均空燃比と
の偏差を用い、偏差の平均が最大の気筒に対して空燃比
を補正することで、排気状態の影響による空燃比の段差
を比較的正確に検出した状態で、各気筒の空燃比制御量
を適正に制御できる。
【０００９】そして、気筒別偏差平均算出手段は、期間
において所定の演算周期毎に空燃比検出手段の出力と平
均空燃比との偏差を積算して積算回数で除すことで気筒
別偏差平均を算出するようにしている。
において所定の演算周期毎に空燃比検出手段の出力と平
均空燃比との偏差を積算して積算回数で除すことで気筒
別偏差平均を算出するようにしている。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１１】図１に本発明の一実施例形態に係る内燃機
関の空燃比制御装置を表す概略構成、図２に本実施形態
の内燃機関の空燃比制御装置による制御のフローチャー
ト、図３に各気筒の検出期間に対応する空燃比を表すグ
ラフ、図４にリニアＡ／Ｆセンサの出力電圧と空燃比と
の関係を表すグラフを示す。
関の空燃比制御装置を表す概略構成、図２に本実施形態
の内燃機関の空燃比制御装置による制御のフローチャー
ト、図３に各気筒の検出期間に対応する空燃比を表すグ
ラフ、図４にリニアＡ／Ｆセンサの出力電圧と空燃比と
の関係を表すグラフを示す。
【００１２】本実施形態の内燃機関の空燃比制御装置
は、図１に示すように、４気筒エンジンに適用したもの
であって、エンジン１１には各気筒（燃焼室）に対応し
て吸気ポート及び排気ポートが設けられており、図示し
ない吸気バルブ及び排気バルブにより開閉自在となって
いる。上流部にエアクリーナ１２が装着された吸気管１
３の下流側は、サージタンク１４を介して吸気マニホー
ルド１５に連結され、この吸気マニホールド１５に形成
された４つのマニホールド部がエンジン１１の各吸気ポ
ートに連結されている。そして、この吸気管１３の上流
側にはエアフローセンサ１６が装着されると共に、スロ
ットルバルブ１７及びスロットル開度センサ１８が設け
られている。また、吸気マニホールド１５の各マニホー
ルド部には、燃料を噴射するインジェクタ１９がそれぞ
れ設けられている。
は、図１に示すように、４気筒エンジンに適用したもの
であって、エンジン１１には各気筒（燃焼室）に対応し
て吸気ポート及び排気ポートが設けられており、図示し
ない吸気バルブ及び排気バルブにより開閉自在となって
いる。上流部にエアクリーナ１２が装着された吸気管１
３の下流側は、サージタンク１４を介して吸気マニホー
ルド１５に連結され、この吸気マニホールド１５に形成
された４つのマニホールド部がエンジン１１の各吸気ポ
ートに連結されている。そして、この吸気管１３の上流
側にはエアフローセンサ１６が装着されると共に、スロ
ットルバルブ１７及びスロットル開度センサ１８が設け
られている。また、吸気マニホールド１５の各マニホー
ルド部には、燃料を噴射するインジェクタ１９がそれぞ
れ設けられている。
【００１３】一方、排気通路としての排気管２０上流側
には排気マニホールド２１が連結され、この排気マニホ
ールド２１に形成された４つのマニホールド部がエンジ
ン１１の各排気ポートに連結されている。そして、この
排気管２０の上流部、つまり、排気マニホールド２１の
マニホールド部が合流した下流側には空燃比検出手段と
してのリニアＡ／Ｆセンサ２２が装着され、この排気管
２０の下流部には触媒２３が装着されている。リニアＡ
／Ｆセンサ２２の装着位置としては、排気マニホールド
２１の合流部近傍もしくはその下流であればどこでもよ
い。また、エンジン１１には各気筒のクランク位置を検
出するクランク角センサ２４が設けられている。
には排気マニホールド２１が連結され、この排気マニホ
ールド２１に形成された４つのマニホールド部がエンジ
ン１１の各排気ポートに連結されている。そして、この
排気管２０の上流部、つまり、排気マニホールド２１の
マニホールド部が合流した下流側には空燃比検出手段と
してのリニアＡ／Ｆセンサ２２が装着され、この排気管
２０の下流部には触媒２３が装着されている。リニアＡ
／Ｆセンサ２２の装着位置としては、排気マニホールド
２１の合流部近傍もしくはその下流であればどこでもよ
い。また、エンジン１１には各気筒のクランク位置を検
出するクランク角センサ２４が設けられている。
【００１４】また、車両には制御装置としての電子制御
ユニット（ＥＣＵ）２５が設けられ、このＥＣＵ２５に
は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶
を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類
が具備されており、このＥＣＵ２５によってエンジン１
１の総合的な制御が実施される。即ち、前述した各種セ
ンサ類１６，１８，２２，２４の検出情報等がＥＣＵ２
５に入力され、ＥＣＵ２５は各種センサ類の検出情報に
基づいて、燃料噴射量や点火時期等を決定し、インジェ
クタ１９等を駆動制御する。
ユニット（ＥＣＵ）２５が設けられ、このＥＣＵ２５に
は、入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶
を行う記憶装置、中央処理装置及びタイマやカウンタ類
が具備されており、このＥＣＵ２５によってエンジン１
１の総合的な制御が実施される。即ち、前述した各種セ
ンサ類１６，１８，２２，２４の検出情報等がＥＣＵ２
５に入力され、ＥＣＵ２５は各種センサ類の検出情報に
基づいて、燃料噴射量や点火時期等を決定し、インジェ
クタ１９等を駆動制御する。
【００１５】ところで、このように構成されたエンジン
１１における空燃比制御にて、ＥＣＵ２５はリニアＡ／
Ｆセンサ２２の検出出力に基づいて空燃比を目標空燃比
にフィードバック制御するようにしている。ところが、
エンジン１１の各気筒（排気マニホールド２１の各マニ
ホールド部）ごとに排出される排気ガスは、吸気マニホ
ールド１５の各マニホールド部に流入する空気量やイン
ジェクタ１９からの燃料噴射量等のばらつきにより空燃
比が異なる場合がある。そのため、排気マニホールド２
１より下流側の排気管２０に設けられたリニアＡ／Ｆセ
ンサ２２によりここを流通する排気ガスの濃度を検出
し、この検出結果に基づいて吸気マニホールド１５の各
マニホールド部に噴射される燃料量を単純に決定して
も、高精度な空燃比制御は困難となる。
１１における空燃比制御にて、ＥＣＵ２５はリニアＡ／
Ｆセンサ２２の検出出力に基づいて空燃比を目標空燃比
にフィードバック制御するようにしている。ところが、
エンジン１１の各気筒（排気マニホールド２１の各マニ
ホールド部）ごとに排出される排気ガスは、吸気マニホ
ールド１５の各マニホールド部に流入する空気量やイン
ジェクタ１９からの燃料噴射量等のばらつきにより空燃
比が異なる場合がある。そのため、排気マニホールド２
１より下流側の排気管２０に設けられたリニアＡ／Ｆセ
ンサ２２によりここを流通する排気ガスの濃度を検出
し、この検出結果に基づいて吸気マニホールド１５の各
マニホールド部に噴射される燃料量を単純に決定して
も、高精度な空燃比制御は困難となる。
【００１６】そこで、本実施形態の内燃機関の空燃比制
御装置にあっては、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力
に基づいて平均空燃比を算出（平均空燃比算出手段）す
ると共に、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力が各気筒
の排気に対応してその気筒の排気の影響が最も支配的と
思われる期間を判定（気筒別タイミング判定手段）し、
この期間におけるリニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力に
基づいて気筒別の空燃比を検出（気筒別空燃比検出手
段）し、気筒別タイミング判定手段が判定した期間にお
いてリニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力を複数回検出し
気筒別に平均空燃比との偏差の平均を算出し（気筒別偏
差平均算出手段）、偏差の平均が最大の気筒に対して偏
差が減少する方向に空燃比制御量を補正（補正制御手
段）するようにしている。
御装置にあっては、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力
に基づいて平均空燃比を算出（平均空燃比算出手段）す
ると共に、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力が各気筒
の排気に対応してその気筒の排気の影響が最も支配的と
思われる期間を判定（気筒別タイミング判定手段）し、
この期間におけるリニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力に
基づいて気筒別の空燃比を検出（気筒別空燃比検出手
段）し、気筒別タイミング判定手段が判定した期間にお
いてリニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力を複数回検出し
気筒別に平均空燃比との偏差の平均を算出し（気筒別偏
差平均算出手段）、偏差の平均が最大の気筒に対して偏
差が減少する方向に空燃比制御量を補正（補正制御手
段）するようにしている。
【００１７】なお、各気筒の排気に対応する期間の判定
は、図３に示すように、クランク角センサ２４の検出信
号ＳＧＴとカムの回転位置信号（図示略）に基づいて行
う。即ち、＃１気筒圧縮ＴＤＣ位置を基準とし、＃１気
筒の偏差積算開始クランク角をＲＡ、偏差積算クランク
角幅をＲＷとすると、＃１気筒の排気期間（積算範囲）
Ｒ１が設定される。そして、この＃１気筒の排気期間Ｒ
１に、１８０°ずつ加えていくことで、＃３、＃４、＃
２気筒積算範囲Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２が設定される。例え
ば、図中右端の＃１気筒圧縮ＴＤＣ位置を基準として、
＃１気筒の偏差積算開始クランク角ＲＡが８９０°ＢＴ
ＤＣ、偏差積算クランク角幅ＲＷを１５０°であったと
すると、 ＃１気筒の排気期間Ｒ１＝８９０〜７４０°ＢＴＤＣ ＃３気筒の排気期間Ｒ３＝７１０〜５６０°ＢＴＤＣ ＃４気筒の排気期間Ｒ４＝５３０〜３８０°ＢＴＤＣ ＃２気筒の排気期間Ｒ２＝３５０〜２００°ＢＴＤＣ となる。
は、図３に示すように、クランク角センサ２４の検出信
号ＳＧＴとカムの回転位置信号（図示略）に基づいて行
う。即ち、＃１気筒圧縮ＴＤＣ位置を基準とし、＃１気
筒の偏差積算開始クランク角をＲＡ、偏差積算クランク
角幅をＲＷとすると、＃１気筒の排気期間（積算範囲）
Ｒ１が設定される。そして、この＃１気筒の排気期間Ｒ
１に、１８０°ずつ加えていくことで、＃３、＃４、＃
２気筒積算範囲Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２が設定される。例え
ば、図中右端の＃１気筒圧縮ＴＤＣ位置を基準として、
＃１気筒の偏差積算開始クランク角ＲＡが８９０°ＢＴ
ＤＣ、偏差積算クランク角幅ＲＷを１５０°であったと
すると、 ＃１気筒の排気期間Ｒ１＝８９０〜７４０°ＢＴＤＣ ＃３気筒の排気期間Ｒ３＝７１０〜５６０°ＢＴＤＣ ＃４気筒の排気期間Ｒ４＝５３０〜３８０°ＢＴＤＣ ＃２気筒の排気期間Ｒ２＝３５０〜２００°ＢＴＤＣ となる。
【００１８】ここで、本実施形態の内燃機関の空燃比制
御装置による偏差の平均が最大の気筒に対しての空燃比
制御（偏差最大気筒空燃比制御）について、図２のフロ
ーチャートに基づいて説明する。
御装置による偏差の平均が最大の気筒に対しての空燃比
制御（偏差最大気筒空燃比制御）について、図２のフロ
ーチャートに基づいて説明する。
【００１９】まず、ステップＳ０において、ＥＣＵ２５
がリニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号（電圧）を所
定時間間隔でサンプリングする。この場合、サンプリン
グ間隔は各気筒の積算範囲Ｒ１〜Ｒ４ごとに複数回のサ
ンプリングが行われる間隔となっている。ステップＳ１
で排気ガス圧力による補正を行い、ステップＳ２でリニ
アＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号（電圧）を図４に示
したマップに基づいて空燃比に相当する値に変換する
（マップＡ／Ｆ変換）。これは、図４に示すように、リ
ニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号に対して空燃比は
一定には変化せず、ストイキ近傍を挟んで傾きが変化す
る。このため、リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号
を図４に示したマップに基づいて空燃比に相当する値に
変換した後に、以降の制御に用いている。従って、以下
に示した値は空燃比に相当して変換した値となってお
り、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力と記載されてい
るものは、図４に示したマップに基づいて変換された空
燃比相当の値である。仮に、空燃比に変換しなかった場
合は、図４に示すように、LAFS出力信号（電圧）と空燃
比が線形でないことから、制御上発散するおそれがあ
る。
がリニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号（電圧）を所
定時間間隔でサンプリングする。この場合、サンプリン
グ間隔は各気筒の積算範囲Ｒ１〜Ｒ４ごとに複数回のサ
ンプリングが行われる間隔となっている。ステップＳ１
で排気ガス圧力による補正を行い、ステップＳ２でリニ
アＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号（電圧）を図４に示
したマップに基づいて空燃比に相当する値に変換する
（マップＡ／Ｆ変換）。これは、図４に示すように、リ
ニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号に対して空燃比は
一定には変化せず、ストイキ近傍を挟んで傾きが変化す
る。このため、リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出力信号
を図４に示したマップに基づいて空燃比に相当する値に
変換した後に、以降の制御に用いている。従って、以下
に示した値は空燃比に相当して変換した値となってお
り、リニアＡ／Ｆセンサ２２の検出出力と記載されてい
るものは、図４に示したマップに基づいて変換された空
燃比相当の値である。仮に、空燃比に変換しなかった場
合は、図４に示すように、LAFS出力信号（電圧）と空燃
比が線形でないことから、制御上発散するおそれがあ
る。
【００２０】そして、ステップＳ３にて、偏差最大気筒
空燃比補正制御の条件が成立しているかどうかを判定す
る。この偏差最大気筒空燃比補正制御の条件とは、スト
イキフィードバック運転中であること、エンジン１１の
冷却水温が所定温度以上であること、加減速運転中では
なく定常運転中であることである。なお、このストイキ
フィードバック運転の判定は、所定運転領域（エンジン
回転数と体積効率とのマップ）にあることを判定する。
空燃比補正制御の条件が成立しているかどうかを判定す
る。この偏差最大気筒空燃比補正制御の条件とは、スト
イキフィードバック運転中であること、エンジン１１の
冷却水温が所定温度以上であること、加減速運転中では
なく定常運転中であることである。なお、このストイキ
フィードバック運転の判定は、所定運転領域（エンジン
回転数と体積効率とのマップ）にあることを判定する。
【００２１】このステップＳ３にて、偏差最大気筒空燃
比補正制御の条件が成立していれば、ステップＳ４にお
いて、平均値LAFSAVを下記数式により算出する。 平均値LAFSAV＝Ｋ１×LAFSAV(n-1) ＋（１−Ｋ１）×LA
FS この場合、平均値LAFSAVは実際にはフィルタを通した値
であり、Ｋ１はフィルタ定数であり、LAFSはリニアＡ／
Ｆセンサ２２の検出出力に排圧補正を実行した後の値で
ある。なお、ステップＳ３で偏差最大気筒空燃比補正制
御の条件が成立していなければ、前回の値を保持する。
また、イグニッションキースイッチがオフのときは、バ
ッテリでバックアップする。
比補正制御の条件が成立していれば、ステップＳ４にお
いて、平均値LAFSAVを下記数式により算出する。 平均値LAFSAV＝Ｋ１×LAFSAV(n-1) ＋（１−Ｋ１）×LA
FS この場合、平均値LAFSAVは実際にはフィルタを通した値
であり、Ｋ１はフィルタ定数であり、LAFSはリニアＡ／
Ｆセンサ２２の検出出力に排圧補正を実行した後の値で
ある。なお、ステップＳ３で偏差最大気筒空燃比補正制
御の条件が成立していなければ、前回の値を保持する。
また、イグニッションキースイッチがオフのときは、バ
ッテリでバックアップする。
【００２２】ステップＳ４にて、平均値LAFSAVが算出さ
れたら、ステップＳ５にて、偏差LAFSDを下記数式によ
り算出する。 偏差LAFSD＝LAFS−LAFSAV ここで、LAFSはＡ／Ｆセンサ２２の検出出力に排圧補正
を実行した後の瞬時値であり、求めた偏差LAFSDがプラ
スであれば空燃比がリーン側に変位し、マイナスであれ
ばリッチ側に変位していると判定できる。
れたら、ステップＳ５にて、偏差LAFSDを下記数式によ
り算出する。 偏差LAFSD＝LAFS−LAFSAV ここで、LAFSはＡ／Ｆセンサ２２の検出出力に排圧補正
を実行した後の瞬時値であり、求めた偏差LAFSDがプラ
スであれば空燃比がリーン側に変位し、マイナスであれ
ばリッチ側に変位していると判定できる。
【００２３】そして、ステップＳ５にて、偏差LAFSDが
算出されたら、ステップＳ６にて、各気筒別に偏差積算
平均値LAFSDAを算出する。つまり、前述した各気筒積算
範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２各々について偏差LAFSDを
積算したものを積算回数で除算することで、各気筒別の
偏差積算平均値LAFSDAを算出することができる。
算出されたら、ステップＳ６にて、各気筒別に偏差積算
平均値LAFSDAを算出する。つまり、前述した各気筒積算
範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２各々について偏差LAFSDを
積算したものを積算回数で除算することで、各気筒別の
偏差積算平均値LAFSDAを算出することができる。
【００２４】ステップＳ７乃至ステップＳ９では、各気
筒別に算出された偏差積算平均値LAFSDAの比較を行う。
即ち、ステップＳ７では、＃１気筒と＃２気筒の偏差積
算平均値LAFSDAの絶対値を比較し、ステップＳ８では、
＃３気筒と＃４気筒の偏差積算平均値LAFSDAの絶対値を
比較する。そして、ステップＳ９では、ステップＳ７と
ステップＳ８の結果により＃１気筒から＃４気筒の偏差
積算平均値LAFSDAの絶対値が最も大きい気筒を特定す
る。なお、ＥＣＵ２５の性能等により、＃１気筒から＃
４気筒の偏差積算平均値LAFSDAの絶対値を一度に比較し
て偏差積算平均値LAFSDAの絶対値が最も大きい気筒を特
定することも可能である。
筒別に算出された偏差積算平均値LAFSDAの比較を行う。
即ち、ステップＳ７では、＃１気筒と＃２気筒の偏差積
算平均値LAFSDAの絶対値を比較し、ステップＳ８では、
＃３気筒と＃４気筒の偏差積算平均値LAFSDAの絶対値を
比較する。そして、ステップＳ９では、ステップＳ７と
ステップＳ８の結果により＃１気筒から＃４気筒の偏差
積算平均値LAFSDAの絶対値が最も大きい気筒を特定す
る。なお、ＥＣＵ２５の性能等により、＃１気筒から＃
４気筒の偏差積算平均値LAFSDAの絶対値を一度に比較し
て偏差積算平均値LAFSDAの絶対値が最も大きい気筒を特
定することも可能である。
【００２５】ステップＳ９で偏差積算平均値LAFSDAの絶
対値が最も大きい気筒を特定した後、ステップＳ１０で
は、特定された気筒の偏差積算平均値LAFSDAが正である
かどうか、つまり、偏差積算平均値LAFSDAが正であって
空燃比がリーンであるためにリッチ側に補正する必要が
あるかどうかを判定する。ここで、偏差積算平均値LAFS
DAが正であれば、ステップＳ１１にて、偏差最大気筒空
燃比補正係数kcylを下記数式によりリッチ側に更新す
る。 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) ＝kcyl(n-1) ＋Ｂ
２ 一方、偏差積算平均値LAFSDAが負であって空燃比がリッ
チであるためにリーン側に補正する必要があれば、ステ
ップＳ１２にて、偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを下
記数式によりリーン側に更新する。 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) ＝kcyl(n-1) −Ｂ
２ なお、偏差最大気筒空燃比補正係数kcylの初期値は１．
０とし、上限値及び下限値が設定されている。また、Ｂ
２は予め設定された所定値である。
対値が最も大きい気筒を特定した後、ステップＳ１０で
は、特定された気筒の偏差積算平均値LAFSDAが正である
かどうか、つまり、偏差積算平均値LAFSDAが正であって
空燃比がリーンであるためにリッチ側に補正する必要が
あるかどうかを判定する。ここで、偏差積算平均値LAFS
DAが正であれば、ステップＳ１１にて、偏差最大気筒空
燃比補正係数kcylを下記数式によりリッチ側に更新す
る。 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) ＝kcyl(n-1) ＋Ｂ
２ 一方、偏差積算平均値LAFSDAが負であって空燃比がリッ
チであるためにリーン側に補正する必要があれば、ステ
ップＳ１２にて、偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを下
記数式によりリーン側に更新する。 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) ＝kcyl(n-1) −Ｂ
２ なお、偏差最大気筒空燃比補正係数kcylの初期値は１．
０とし、上限値及び下限値が設定されている。また、Ｂ
２は予め設定された所定値である。
【００２６】このようにステップＳ１１，１２にて、偏
差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n)が更新されると、ス
テップＳ１３にて、偏差最大気筒のインジェクタ１９に
よる燃料噴射量を補正する。つまり、偏差最大気筒空燃
比補正係数kcyl(n) を偏差最大気筒のインジェクタ１９
の駆動パルス幅Tinjに下記数式により反映させる。 駆動パルス幅Tinj＝Tb×Kelse×kcyl＋加減速補正＋Td ここで、Tbは機関運転状態により定まる基本パルス幅、
Kelseはその他の補正係数、Tdはデットタイム（インジ
ェクタ駆動信号が発信されてから実際に燃料がインジェ
クタから噴射されるまでの遅れ時間）である。
差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n)が更新されると、ス
テップＳ１３にて、偏差最大気筒のインジェクタ１９に
よる燃料噴射量を補正する。つまり、偏差最大気筒空燃
比補正係数kcyl(n) を偏差最大気筒のインジェクタ１９
の駆動パルス幅Tinjに下記数式により反映させる。 駆動パルス幅Tinj＝Tb×Kelse×kcyl＋加減速補正＋Td ここで、Tbは機関運転状態により定まる基本パルス幅、
Kelseはその他の補正係数、Tdはデットタイム（インジ
ェクタ駆動信号が発信されてから実際に燃料がインジェ
クタから噴射されるまでの遅れ時間）である。
【００２７】このようにしてステップＳ１０，１１，１
２，１３の処理で偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n)
を更新して燃料噴射量を補正する。従って、Ａ／Ｆセン
サ２２の出力が各気筒の排気に対応する期間において、
気筒別の空燃比を複数回検出し平均空燃比との偏差の平
均を算出しているので、気筒別の空燃比のずれを精度よ
く判定することができる。そして、偏差平均が最大の気
筒に対して偏差が減少する方向に空燃比制御量を補正す
るので、精度よく空燃比のばらつきを解消することがで
きる。また、偏差LAFSDを積算して積算回数で除算する
ことで気筒別の偏差積算平均値LAFSDAを算出しているの
で、Ａ／Ｆセンサ２２の出力が各気筒の排気に対応する
期間にわたって、気筒別に平均空燃比との偏差をモニタ
するため、より精度よく気筒別の空燃比のずれを判定で
き、より精度よく空燃比のばらつきを解消できる。
２，１３の処理で偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n)
を更新して燃料噴射量を補正する。従って、Ａ／Ｆセン
サ２２の出力が各気筒の排気に対応する期間において、
気筒別の空燃比を複数回検出し平均空燃比との偏差の平
均を算出しているので、気筒別の空燃比のずれを精度よ
く判定することができる。そして、偏差平均が最大の気
筒に対して偏差が減少する方向に空燃比制御量を補正す
るので、精度よく空燃比のばらつきを解消することがで
きる。また、偏差LAFSDを積算して積算回数で除算する
ことで気筒別の偏差積算平均値LAFSDAを算出しているの
で、Ａ／Ｆセンサ２２の出力が各気筒の排気に対応する
期間にわたって、気筒別に平均空燃比との偏差をモニタ
するため、より精度よく気筒別の空燃比のずれを判定で
き、より精度よく空燃比のばらつきを解消できる。
【００２８】なお、最も大きい偏差積算平均値LAFSDAの
絶対値の値が所定値Ｂ１以上の場合にのみ上記処理を行
うようにすることも可能である。また、偏差最大気筒の
インジェクタ１９による燃料噴射量を補正している際
に、他の気筒に対する空燃比の補正を積極的に禁止する
制御を実施することも可能であり、これにより、補正制
御の収束性が向上する。
絶対値の値が所定値Ｂ１以上の場合にのみ上記処理を行
うようにすることも可能である。また、偏差最大気筒の
インジェクタ１９による燃料噴射量を補正している際
に、他の気筒に対する空燃比の補正を積極的に禁止する
制御を実施することも可能であり、これにより、補正制
御の収束性が向上する。
【００２９】このように本実施形態の内燃機関の空燃比
制御装置にあっては、リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出
力に基づいて空燃比の平均値LAFSAVを算出し、LAFS出力
の瞬時値と平均値LAFSAVとの偏差LAFSDを算出し、各気
筒ごとの排気期間として設定された積算範囲Ｒ１，Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ２における偏差積算平均値LAFSDAを求め、
全ての気筒の平均空燃比と各気筒別の空燃比との偏差を
求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大の気筒に対して偏差
最大気筒空燃比補正係数kcylを更新して燃料噴射量を補
正するようにしている。
制御装置にあっては、リニアＡ／Ｆセンサ２２のLAFS出
力に基づいて空燃比の平均値LAFSAVを算出し、LAFS出力
の瞬時値と平均値LAFSAVとの偏差LAFSDを算出し、各気
筒ごとの排気期間として設定された積算範囲Ｒ１，Ｒ
３，Ｒ４，Ｒ２における偏差積算平均値LAFSDAを求め、
全ての気筒の平均空燃比と各気筒別の空燃比との偏差を
求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大の気筒に対して偏差
最大気筒空燃比補正係数kcylを更新して燃料噴射量を補
正するようにしている。
【００３０】従って、リニアＡ／Ｆセンサ２２が検出す
る気筒別の空燃比（LAFS出力）は他の気筒の排気が混在
した状態の空燃比であるが、全ての気筒の排気が影響す
る平均空燃比平均値LAFSAVとの偏差を用いることで、こ
の気筒の排気状態の影響による空燃比の偏差（偏差積算
平均値LAFSDA）を正確に検出でき、各気筒の偏差を適正
に求めることができる。そして、各気筒について、その
気筒の排気が空燃比（LAFS出力）に及ぼす影響が最も大
きいと思われるクランク角範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２
について、全気筒の空燃比の平均値LAFSAVからの偏差積
算平均値LAFSDAを求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大と
なる気筒の空燃比の補正制御を行うようにしたので、複
数の気筒の排気が入り混じった状態でも収束性よく正確
に制御できる。
る気筒別の空燃比（LAFS出力）は他の気筒の排気が混在
した状態の空燃比であるが、全ての気筒の排気が影響す
る平均空燃比平均値LAFSAVとの偏差を用いることで、こ
の気筒の排気状態の影響による空燃比の偏差（偏差積算
平均値LAFSDA）を正確に検出でき、各気筒の偏差を適正
に求めることができる。そして、各気筒について、その
気筒の排気が空燃比（LAFS出力）に及ぼす影響が最も大
きいと思われるクランク角範囲Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ２
について、全気筒の空燃比の平均値LAFSAVからの偏差積
算平均値LAFSDAを求め、偏差積算平均値LAFSDAが最大と
なる気筒の空燃比の補正制御を行うようにしたので、複
数の気筒の排気が入り混じった状態でも収束性よく正確
に制御できる。
【００３１】なお、上述した実施形態では、空燃比検出
手段としてリニアＡ／Ｆセンサ２２を用いたが、通常の
λ−Ｏ2 センサを用いてもよい。また、ステップＳ１
１，１２での偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) の更
新処理にて、所定値Ｂ２を加算あるいは減算したが、こ
の所定値Ｂ２を偏差積算平均値LAFSDAの大きさに応じて
変更してもよく、また、リッチ側とリーン側で異なる値
としてもよく、更に、エンジン１１の運転条件（エンジ
ン回転数、負荷）に応じて変更してもよい。
手段としてリニアＡ／Ｆセンサ２２を用いたが、通常の
λ−Ｏ2 センサを用いてもよい。また、ステップＳ１
１，１２での偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl(n) の更
新処理にて、所定値Ｂ２を加算あるいは減算したが、こ
の所定値Ｂ２を偏差積算平均値LAFSDAの大きさに応じて
変更してもよく、また、リッチ側とリーン側で異なる値
としてもよく、更に、エンジン１１の運転条件（エンジ
ン回転数、負荷）に応じて変更してもよい。
【００３２】また、この偏差最大気筒空燃比補正係数kc
ylの更新処理を積分制御としたが、ＰＩ制御、ＰＩＤ制
御、微分制御等としてもよい。例えば、ＰＩＤ制御の例
として、 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl＝１．０＋kcylＰ＋kc
ylＩ＋kcylＤ としてもよく、この場合、 比例係数kcylＰ＝LASFDA×GP (GP:比例ゲイン） 積分係数kcylＩ＝Σ（LASFDA×GI） (GI:積分ゲイン） 微分係数kcylＤ＝（LASFDA(n) −LASFDA(n-1) (GD 比例ゲイン） となる。
ylの更新処理を積分制御としたが、ＰＩ制御、ＰＩＤ制
御、微分制御等としてもよい。例えば、ＰＩＤ制御の例
として、 偏差最大気筒空燃比補正係数kcyl＝１．０＋kcylＰ＋kc
ylＩ＋kcylＤ としてもよく、この場合、 比例係数kcylＰ＝LASFDA×GP (GP:比例ゲイン） 積分係数kcylＩ＝Σ（LASFDA×GI） (GI:積分ゲイン） 微分係数kcylＤ＝（LASFDA(n) −LASFDA(n-1) (GD 比例ゲイン） となる。
【００３３】更に、ステップＳ３で偏差最大気筒空燃比
制御の条件が成立していなければ、その直前の偏差最大
気筒に対して偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを用いる
ようにしてもよい。また、ステップＳ６にて、偏差LAFS
Dを積算して積算回数で除算することで気筒別の偏差積
算平均値LAFSDAを算出したが、制御の安定性を増すため
に、数サイクルについて偏差積算平均値LAFSDAを算出
し、数サイクル（例えば、１０サイクルから２００サイ
クル程度）中に所定回数以上、ある気筒の偏差積算平均
値LAFSDAの絶対値が所定値Ｂ１を上回ったとき、偏差最
大気筒空燃比補正係数kcylを更新するようにしてもよ
い。また、所定値（しきい値）Ｂ１は、触媒の劣化度合
い、特にＯ2 ストレージ能力に応じて変化させるように
してもよい。例えば、走行距離が長くなるにしたがって
所定値Ｂ１を小さくすればよい。
制御の条件が成立していなければ、その直前の偏差最大
気筒に対して偏差最大気筒空燃比補正係数kcylを用いる
ようにしてもよい。また、ステップＳ６にて、偏差LAFS
Dを積算して積算回数で除算することで気筒別の偏差積
算平均値LAFSDAを算出したが、制御の安定性を増すため
に、数サイクルについて偏差積算平均値LAFSDAを算出
し、数サイクル（例えば、１０サイクルから２００サイ
クル程度）中に所定回数以上、ある気筒の偏差積算平均
値LAFSDAの絶対値が所定値Ｂ１を上回ったとき、偏差最
大気筒空燃比補正係数kcylを更新するようにしてもよ
い。また、所定値（しきい値）Ｂ１は、触媒の劣化度合
い、特にＯ2 ストレージ能力に応じて変化させるように
してもよい。例えば、走行距離が長くなるにしたがって
所定値Ｂ１を小さくすればよい。
【００３４】
【発明の効果】本発明の内燃機関の空燃比制御装置によ
れば、各気筒の排気に対応する期間において空燃比検出
手段の出力を複数回検出して気筒別に平均空燃比との偏
差の平均を算出し、偏差の平均が最大の気筒に対して偏
差が減少する方向に空燃比制御量を補正するようにした
ので、気筒別空燃比検出手段が検出する気筒別の空燃比
は他の気筒の排気が混在した状態の空燃比であるが、全
ての気筒の排気が影響する平均空燃比との偏差を用い、
偏差の平均が最大の気筒に対して空燃比を補正すること
で、排気状態の影響による空燃比の偏差を正確に検出し
た状態で、各気筒の空燃比制御量を適正に制御できる。
この結果、気筒別の空燃比のずれの判定及び空燃比のば
らつき解消が精度よく行えるようになる。
れば、各気筒の排気に対応する期間において空燃比検出
手段の出力を複数回検出して気筒別に平均空燃比との偏
差の平均を算出し、偏差の平均が最大の気筒に対して偏
差が減少する方向に空燃比制御量を補正するようにした
ので、気筒別空燃比検出手段が検出する気筒別の空燃比
は他の気筒の排気が混在した状態の空燃比であるが、全
ての気筒の排気が影響する平均空燃比との偏差を用い、
偏差の平均が最大の気筒に対して空燃比を補正すること
で、排気状態の影響による空燃比の偏差を正確に検出し
た状態で、各気筒の空燃比制御量を適正に制御できる。
この結果、気筒別の空燃比のずれの判定及び空燃比のば
らつき解消が精度よく行えるようになる。
【図１】本発明の一実施例形態に係る内燃機関の空燃比
制御装置を表す概略構成図である。
制御装置を表す概略構成図である。
【図２】本実施形態の内燃機関の空燃比制御装置による
制御のフローチャートである。
制御のフローチャートである。
【図３】各気筒の検出期間に対応する空燃比を表すグラ
フである。
フである。
【図４】リニアＡ／Ｆセンサの出力電圧と空燃比との関
係を表すグラフである。
係を表すグラフである。
１１ エンジン １３ 吸気管 １５ 吸気マニホールド １９ インジェクタ ２０ 排気管 ２１ 排気マニホールド ２２ リニアＡ／Ｆセンサ（空燃比検出手段） ２４ クランク角センサ ２５ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 淳 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA03 BA09 DA04 DA23 EB12 EB25 FA29 FA39 3G301 JA25 JA26 LB02 MA01 NA02 NB05 PD04Z PE03Z PE05Z
Claims (2)
- 【請求項１】 排気通路に設けられた空燃比検出手段を
有し、該空燃比検出手段の検出出力に基づいて空燃比を
目標空燃比にフィードバック制御する内燃機関の空燃比
制御装置において、前記空燃比検出手段の検出出力に基
づいて平均空燃比を算出する平均空燃比算出手段と、前
記空燃比検出手段の検出出力が各気筒の排気に対応する
期間を判定する気筒別タイミング判定手段と、該気筒別
タイミング判定手段が判定した前記期間において前記空
燃比検出手段の出力を複数回検出し気筒別に前記平均空
燃比との偏差の平均を算出する気筒別偏差平均算出手段
と、前記偏差の平均が最大の気筒に対して該偏差が減少
する方向に空燃比制御量を補正する補正制御手段とを備
えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記気筒別偏差平均
算出手段は、前記期間において所定の演算周期毎に前記
空燃比検出手段の出力と前記平均空燃比との偏差を積算
して積算回数で除すことで気筒別偏差平均を算出するこ
とを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122060A JP4385542B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001122060A JP4385542B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002317675A true JP2002317675A (ja) | 2002-10-31 |
| JP4385542B2 JP4385542B2 (ja) | 2009-12-16 |
Family
ID=18971831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001122060A Expired - Fee Related JP4385542B2 (ja) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | 内燃機関の空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4385542B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014074353A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Toyota Motor Corp | 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
| US8939135B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-01-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine system, method of determining occurrence of air-fuel ratio imbalance therein, and vehicle |
-
2001
- 2001-04-20 JP JP2001122060A patent/JP4385542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8939135B2 (en) | 2010-01-18 | 2015-01-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine system, method of determining occurrence of air-fuel ratio imbalance therein, and vehicle |
| JP2014074353A (ja) * | 2012-10-03 | 2014-04-24 | Toyota Motor Corp | 多気筒内燃機関の気筒間空燃比ばらつき異常検出装置 |
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| JP4385542B2 (ja) | 2009-12-16 |
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