JP2003254132A

JP2003254132A - 多気筒エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2003254132A
Application number: JP2002057424A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Takahashi; 秀明高橋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-03-04
Also published as: JP4103412B2

Abstract

(57)【要約】【課題】空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒
があっても、空燃比フィードバック制御に影響すること
がないようにする。【解決手段】複数気筒からの排気を集合させた部位に
位置する空燃比センサ（１６）と、各気筒の排気行程に
合わせて前記空燃比センサ出力をサンプリングするセン
サ出力サンプリング手段（１１）と、これら各気筒のサ
ンプリング値に基づいて空燃比のフィードバック制御を
行う空燃比フィードバック制御手段（４、１１）とを備
える多気筒エンジンの空燃比制御装置において、空燃比
センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリング値
と空燃比センサへの排気当たりの良い気筒のサンプリン
グ値との偏差を算出する偏差算出手段（１１）と、この
偏差算出手段により算出される偏差に基づいて空燃比セ
ンサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を
補正するサンプリング値補正手段（１１）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は多気筒エンジンの
空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排気マニフォルドの集合部に１つのＯ₂
センサを設けたものがある（特開平１１−２８７１４５
号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、各気筒から
のＯ₂センサに対する排気の当たりかたの相違により、
Ｏ₂センサ出力が影響を受けて変化することが知られて
いる。排気マニフォルドの集合部に１つのＯ₂センサを
設ける場合には、排気弁位置からＯ₂センサまでの流路
長さが気筒間で揃うように、かつＯ₂センサに対して各
気筒からの排気が均等に当たるように排気マニフォルド
の形状とＯ₂センサの取付位置を設定することが理想で
あるが、実際にはエンジンレイアウトの制約などを受け
るため、Ｏ₂センサへの排気当たりが各気筒で異なり、
この気筒毎のＯ₂センサへの排気当たりの違いに起因し
てＯ₂センサ出力が影響を受けざるを得ない。そして、
このＯ₂センサ出力への影響によりＯ₂センサへの排気当
たりの悪い気筒ではＯ₂センサ出力がなまされてしま
う。

【０００４】これについてさらに説明する。エンジンレ
イアウト上の制約を受けて直列４気筒エンジンの排気マ
ニフォルドの形状が仮に図２で示したようにＮｏ．４気
筒についてだけ排気弁からＯ₂センサまでの流路長さが
他の３つの気筒より長く、かつＮｏ．４気筒の燃料噴射
弁に通常より流量の少ないものが用いられている場合を
考える。このケースでは、Ｎｏ．４気筒がＯ₂センサへ
の排気当たりの悪い気筒、残りの３つの気筒がＯ₂セン
サへの排気当たりの良い気筒である。

【０００５】このとき、Ｏ₂センサ出力は、図３のよう
にＮｏ．４気筒についてだけ他の３つの気筒より値が小
さくなる（リーン側になる）。Ｎｏ．４気筒についても
排気弁からＯ₂センサまでの流路長さが他の３つの気筒
と同等であるときには、Ｎｏ．４気筒について通常より
流量の少ない燃料噴射弁が用いられているのであるか
ら、Ｎｏ．４気筒についてのＯ₂センサ出力は、その流
量の少ない分に対応して一点鎖線で示したようにリーン
側の値を示すはずであるが、Ｎｏ．４気筒だけ排気弁か
らＯ₂センサまでの流路長さが他の３つの気筒より長く
そのためにＯ₂センサへの排気当たりが悪いと、その影
響を受けてＯ₂センサ出力はＮｏ．４気筒についてだけ
一点鎖線より実線へと、つまりリッチ側になまされてし
まい、本来のあるべき値である一点鎖線から外れるので
ある。

【０００６】このため、図３に実線で示す、Ｎｏ．４気
筒の部分でなまされた波形を有するＯ₂センサ出力に基
づき、各気筒の排気行程に合わせてＯ₂センサ出力をサ
ンプリングし、これらＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ａ、Ｓ４、Ｓ
５、Ｓ６といったサンプリング値の加重平均値を求める
と、その加重平均値（＝Ｏ₂センサ平滑化電圧）は図４
上段の破線のように変化する。そして、この加重平均値
に基づいて算出される空燃比フィードバック補正係数α
は図４下段の破線のように変化し、このαにより全気筒
平均の排気空燃比がウインドウに収まるように燃料供給
量がフィードバック補正される。

【０００７】しかしながら、本来あるべきＯ₂センサ出
力はＮｏ．４気筒の部分について図３において一点鎖線
のようでなければならないため、図３において実線に示
すＯ ₂センサ出力から得られるサンプリング値にそのま
ま基づいて空燃比フィードバック制御を行ったのでは、
リッチ側への空燃比補正が足りず、この補正の不足で全
気筒平均の排気空燃比をウインドウに収めることができ
ない事態が生じ得るのである。

【０００８】そこで本発明は、空燃比センサ（Ｏ₂セン
サ）への排気当たりの悪い一部気筒であるＮｏ．４気筒
について、空燃比センサ出力のサンプリング値が図３で
仮にＡであったとしたとき、本来のあるべき値であるＢ
へと強制的に戻すことにより、空燃比センサへの排気当
たりの悪い一部気筒があっても、空燃比フィードバック
制御に影響することがないようにすることを目的とす
る。

【０００９】一方、上記の従来装置では、（ａ）第１の
気筒についてＯ₂センサへの排気当たりが良く、かつそ
の気筒の燃料噴射弁の流量特性が正常である、（ｂ）第
２の気筒についてＯ₂センサへの排気当たりが悪く、か
つその気筒の燃料噴射弁の流量特性が正常の場合より少
なくリーン側に傾く傾向にある、場合に、吸入空気量が
多くなるなどＯ₂センサへの排気当たりの影響が無視で
きなくなる運転領域になると、Ｏ₂センサへの排気当た
りの良い第１の気筒の排気空燃比がＯ₂センサ出力に対
して支配的となるため、空燃比フィードバック補正係数
もこの第１の気筒の排気空燃比に対してこれを補正する
態様で形成される。

【００１０】そして、空燃比フィードバック補正係数が
リーン側に補正すべくスキップされる場合には、上記リ
ーン側に傾く傾向にある第２の気筒の排気空燃比がリー
ン側に過大に補正されるおそれがあることから、従来装
置においても、第２の気筒（一部気筒）における過補正
を防止する点で、空燃比フィードバック制御に影響する
ことがないようにする本発明の解決課題と類似する。

【００１１】しかしながら、上記の従来装置は、Ｏ₂セ
ンサへの排気当たりの悪い第２の気筒のほうをＯ₂セン
サへの排気当たりの良い第１の気筒より、空燃比フィー
ドバック制御に用いるスキップ量（比例分）を小さく設
定するものに過ぎず、本発明のように、空燃比センサ出
力の波形が、排気当りの悪い気筒の部分でなまされるこ
とに着目し、排気当りの悪い気筒の部分でも、本来ある
べき値に戻そうとするものではない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数気筒からの排気を集合させた部位に位置する空
燃比センサと、各気筒の排気行程に合わせて前記空燃比
センサ出力をサンプリングするセンサ出力サンプリング
手段と、これら各気筒のサンプリング値に基づいて空燃
比のフィードバック制御を行う空燃比フィードバック制
御手段とを備える多気筒エンジンの空燃比制御装置にお
いて、空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサ
ンプリング値と空燃比センサへの排気当たりの良い気筒
のサンプリング値との偏差を算出する偏差算出手段と、
この偏差算出手段により算出される偏差に基づいて空燃
比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリング
値を補正するサンプリング値補正手段とを備える。

【００１３】

【発明の効果】例えば一部気筒に供給される燃料供給装
置からの燃料供給量が通常より少ない（従ってこの一部
気筒からの排気の空燃比がリーン傾向にある）ことを前
提として、前記一部気筒について空燃比センサへの排気当たりが
悪く、これに対して残りの気筒については空燃比センサ
への排気当たりが良い場合と、前記一部気筒も含めた全ての気筒について空燃比セン
サへの排気当たりが良い場合とを比較したとき、上記の場合には、空燃比センサ出
力は、排気当たりが悪い一部気筒の部分で、この一部気
筒の排気空燃比がリーン傾向にあるのを表すように、残
りの気筒の部分の値より外れる（例えばＯ₂センサであ
ればセンサ出力が小さくなる）のに対して、上記の場
合には、排気当たりが悪い一部気筒の部分で空燃比セン
サ出力が後者の場合よりもなまされる。

【００１４】このとき、請求項１に記載の発明によれ
ば、上記の場合に、排気当たりの悪い一部気筒のサン
プリング値と排気当たりの良い残りの気筒の少なくとも
一つのサンプリング値との偏差に基づいて、排気当たり
の悪い一部気筒のサンプリング値を補正するようにした
ので、排気当たりの悪い一部気筒においても、なまされ
る前の本来あるべき空燃比センサ出力に対応したサンプ
リング値が得られる。

【００１５】このため、各気筒の排気行程に合わせて空
燃比センサ出力サンプリングし、そのサンプリングした
値より荷重平均値を算出し、その加重平均値に基づいて
全気筒平均の空燃比がウインドウに収まるようにフィー
ドバック制御する場合には、排気当たりの悪い一部気筒
について空燃比がリーン側に傾く傾向があっても、空燃
比フィードバック制御に影響することがなく、従って全
気筒平均の排気空燃比をウインドウに収めることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１において、１はエンジン本体
で、その吸気通路２には吸気絞り弁３の下流に位置して
気筒別に燃料噴射弁４が設けられ、エンジンコントロー
ラ１１からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空
燃比となるように、吸気中に燃料を噴射供給する。詳細
には、ＰＯＳセンサ（ポジションセンサ）１２、ＰＨＡ
ＳＥセンサ（フェーズセンサ）１３からの信号、エアフ
ローメータ１４からの吸入空気流量の信号、水温センサ
１５からのエンジン冷却水温の信号等が主にマイコンか
らなるエンジンコントローラ１１に入力され、エンジン
コントローラ１１では、これらの信号に基づいて基本空
燃比（例えば理論空燃比）の混合気が得られる基本噴射
パルス幅Ｔｐを算出し、これに水温増量などの各種の補
正を行って燃料噴射パルス幅Ｔｉを求め、所定のタイミ
ングでこのＴｉに対応する期間だけ燃料噴射弁４を開
く。

【００１７】排気マニフォルドの集合部には１つのＯ₂
センサ１６（空燃比センサ）を備える。このＯ₂センサ
１６には各気筒からの排気が、４気筒であればクランク
角で１８０°ずつずれて順次当たる（衝突する）ので、
エンジンコントローラ１１では、クランク角で１８０°
ずつサンプリングのタイミングをずらせることで各気筒
の排気行程に合わせてＯ₂センサ出力をサンプリングす
る。そして、排気行程に合わせた各気筒のＯ₂センサ出
力のサンプリング値の加重平均値をＯ₂センサ平滑化電
圧ＭＶＯ２として算出し、空燃比のフィードバック制御
条件が成立したときにはこのＯ₂センサ平滑化電圧ＭＶ
Ｏ２を改めてＯ₂センサ出力として空燃比フィードバッ
ク制御を行う。この空燃比フィードバック制御は全気筒
平均の排気空燃比が理論空燃比を中心とする狭い範囲内
（ウインドウ）で周期的に振らすようにした制御であ
り、このとき排気通路６に設けた三元触媒７、８が最大
の転換効率をもって、排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、Ｃ
Ｏの酸化を行う。

【００１８】この場合、各気筒の排気弁位置からＯ₂セ
ンサ１６までの流路長さが等しくなるように、かつＯ₂
センサ１６に対して各気筒からの排気が均等に当たるよ
うに排気マニフォルドの形状とＯ₂センサ１６の取付位
置を設計できれば理想であるが、実際にはエンジンレイ
アウトの制約などを受けるため、Ｏ₂センサ１６に対す
る排気当たり（以下単に「排気当たり」という。）が各
気筒で異なり、この気筒毎の排気当たりの違いに起因し
てＯ₂センサ出力が影響を受けることが知られている
（特開平１１−２８７１４５号公報参照）。

【００１９】気筒間で排気当たりが異なって生じる原因
は、排気弁からＯ₂センサ１６までの流路長さが気筒毎
に違うこと、また気筒間で排気がＯ₂センサ１６へと流
れる方向が違うことの２つである。すなわち、気筒間で
排気当たりが異なって生じる原因は専ら排気マニフォル
ドの形状とＯ₂センサ１６の取付位置によるのであり、
経時劣化は関係ない。言い換えると、設計の段階からい
ずれの気筒が排気当たりが悪い気筒であるのか、あるい
は排気当たりが良い気筒であるのかは予めわかってい
る。

【００２０】本発明では、こうした気筒間で排気当たり
が異なっているものを前提として、排気当たりが悪い気
筒についてのＯ₂センサ出力のサンプリング値に対し
て、排気当たりが良い気筒と同等のサンプリング値が得
られるように補正を行う。

【００２１】これについて具体的に説明する。エンジン
レイアウト上の制約を受けて直列４気筒エンジンの排気
マニフォルド２１の形状が、仮に図２で示したようにＮ
ｏ．４気筒についてだけ排気弁からＯ₂センサ１６まで
の流路長さが他の３つの気筒より長く、かつＮｏ．４気
筒の燃料噴射弁４に通常より流量の少ないものが用いら
れている場合を考える。このケース（ケース１）では、
Ｎｏ．４気筒が排気当たりの悪い気筒、残りの３つのＮ
ｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３の各気筒が排気当たりの良
い気筒である。

【００２２】このとき、Ｏ₂センサ出力は、図３のよう
にＮｏ．４気筒についてだけ他の３つの気筒より値がリ
ーン側になる。詳細にはＮｏ．４気筒についても排気弁
からＯ₂センサ１６までの流路長さが他の３つの気筒と
同等であるときには、Ｎｏ．４気筒について通常より流
量の少ない燃料噴射弁４が用いられているのであるか
ら、Ｎｏ．４気筒についてのＯ₂センサ出力は、その流
量の少ない分に対応して、一点鎖線で示したようにリー
ン側の値を示すはずであるが、Ｎｏ．４気筒だけ排気弁
からＯ₂センサ１６までの流路長さが他の３つの気筒よ
り長く、そのために排気当たりが悪いとその影響を受け
て、Ｎｏ．４気筒についてのＯ₂センサ出力が、一点鎖
線より実線へとリッチ側にずれ、本来のあるべき一点鎖
線より外れてしまうのである。

【００２３】このため、図３に実線で示すＯ₂センサ出
力より、図示のように各気筒でＯ₂センサ出力が安定す
るほぼ真中の位置をサンプリング位置としてＳ１、Ｓ
２、Ｓ３、Ａ、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６といったＯ₂センサ出
力をＡ／Ｄ変換して順次取り込み（サンプリングし）、
これらのサンプリング値よりＯ₂センサ平滑化電圧ＭＶ
Ｏ２を算出し、このＯ₂センサ平滑化電圧ＭＶＯ２を空
燃比フィードバック制御に用いるＯ₂センサ出力とした
とき、空燃比フィードバック補正係数αは図４下段の破
線のように変化し、このαにより全気筒平均の排気空燃
比がウインドウに収まるように燃料供給量がフィードバ
ック補正される。

【００２４】なお、図３と図４とではタイムスケールが
異なり、図４上段の一部を切り取って拡大したのが図３
のタイムスケールに相当する。

【００２５】しかしながら、本来あるべきＮｏ．４気筒
のＯ₂センサ出力は図３において一点鎖線のようでなけ
ればならないため、図３において実線に示すＯ₂センサ
出力からサンプリングした値にそのまま基づいて空燃比
フィードバック制御を行ったのでは、リッチ側への空燃
比補正が足りず、この補正の不足で全気筒平均の排気空
燃比をウインドウに収めることができない事態が生じ得
る。

【００２６】そこで、排気当たりの悪い気筒であるＮ
ｏ．４気筒について、Ｏ₂センサ出力のサンプリング値
が図３でＡであったとしたとき、本来のあるべき値であ
るＢへと戻すには、１．０を超える補正ゲインを導入
し、実際のサンプリング値Ａにこの補正ゲインを掛ける
ことにより増幅してＢとすることである。

【００２７】次には、上記の補正ゲインを運転条件に応
じてどのように与えるかを考慮しなければならない。こ
れについて上記の同じケース、つまりＮｏ．４気筒につ
いてだけ排気弁からＯ₂センサ１６までの流路長さが他
の３つの気筒より長く、かつＮｏ．４気筒の燃料噴射弁
４に通常より流量の少ないものが用いられている場合に
ついて実験を行った結果が図５である。

【００２８】同図は横軸にクランク角、縦軸に気筒毎の
ガス濃度（＝排気流量）を採ったもので、上段は例えば
エンジンの回転速度Ｎｅが小さくかつ排気流量Ｑｅｘｈ
が多いとき（低回転速度高負荷）の特性である。上段に
示したように、Ｎｏ．４気筒についてだけ排気当たりが
悪いことによる影響が、次の２点に現れている。

【００２９】第１点：ガス濃度の立ち上がりが他のＮ
ｏ．３気筒やＮｏ．２気筒の場合より緩やかになってい
る。

【００３０】第２点：点火順序ですぐ前の気筒であるＮ
ｏ．３気筒のガス濃度の立ち下がりが他のＮｏ．４気筒
やＮｏ．２気筒より緩やかになり、Ｎｏ．４気筒にまで
大きく干渉している。

【００３１】ここで、上記第１点は、Ｎｏ．４気筒につ
いては排気弁からＯ₂センサ１６までの流路長さが他の
３つの気筒より長いことからＯ₂センサ１６への排気の
到達が遅れてしまうことによるためと推定される。上記
第２点は、Ｎｏ．３気筒についての排気弁からＯ₂セン
サ１６までの流路長さが、Ｎｏ．４気筒についての排気
弁からＯ₂センサ１６までの流路長さより短いため、Ｎ
ｏ．４気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達するのが遅れ
る分をカバーするようにＮｏ．３気筒の排気がＯ ₂セン
サ１６に当たり続けるためであると推定される。

【００３２】次に、下段は、上段の特性を得たエンジン
回転速度Ｎｅと排気流量Ｑｅｘｈの状態からエンジン回
転速度Ｎｅを高くするかまたは排気流量Ｑｅｘｈを小さ
くしたとき（高回転速度または低負荷）の特性である。
下段になると、Ｎｏ．４気筒の排気がＯ₂センサ１６に
到達している期間がＴ１からＴ２へと短くなることがわ
かる。このことは、ＮＯ．４気筒について上段の場合よ
り一段と排気当たりが悪くなることを意味する。

【００３３】さらに述べると、低回転速度かつ高排気流
量のとき図５上段の特性が得られたとして、この状態よ
りエンジン回転速度Ｎｅのみを高くしたとき図５下段の
特性となったとする。また、図５上段の状態で図３に示
す実線の波形が得られたとする。このとき図３に示す実
際のサンプリング値Ａに対して１．０を超える値の補正
ゲインＧ１を与えたとき、Ａ×Ｇ１＝Ｂとなったとすれ
ば、図５下段の状態になると（排気当たりが一段と悪く
なると）、図３に示すＡの位置がさらに上側に移動して
例えばＡ’となったものと推定される。従って、このと
きの補正ゲインとしてはＧ１よりも大きな値の補正ゲイ
ンであるＧ２を与えることでＡ’×Ｇ２＝Ｂとすること
ができる。従って、図６上段のように、横軸に回転速度
Ｎｅを、縦軸に補正ゲインを採り、上記のＧ１、Ｇ２を
書き込み、これら２点を結べば、排気流量が一定の場合
の補正ゲインの特性が得られる。

【００３４】同様にして、低回転速度かつ高排気流量の
とき図５上段の特性が得られたとして、この状態より排
気流量Ｑｅｘｈのみを小さくしたとき図５下段の特性と
なったとする。また、図５上段の状態で図３に示す実線
の波形が得られたとする。このとき図３に示す実際のサ
ンプリング値Ａに対して１．０を超える値の補正ゲイン
Ｇ３を与えたとき、Ａ×Ｇ３＝Ｂとなったとすれば、図
５下段の状態になると（排気当たりが一段と悪くなる
と）、図３に示すＡの位置がさらに上側に移動して例え
ばＡ”となったものと推定される。従って、このときの
補正ゲインとしてはＧ３よりも大きな値の補正ゲインで
あるＧ４を与えることでＡ”×Ｇ４＝Ｂとすることがで
きる。従って、図６下段のように、横軸に排気流量Ｑｅ
ｘｈを、縦軸に補正ゲインを採り、上記のＧ３、Ｇ４を
書き込み、これら２点を結べば、回転速度が一定の場合
の補正ゲインの特性が得られる。

【００３５】ここで、排気流量（≒空気流量）はエンジ
ンの負荷と回転速度により定まるので、エンジンの負荷
と回転速度をパラメータとして補正ゲインの特性を定め
ることができる。すなわち、補正ゲインの特性として
は、図７に示したように、エンジンの負荷が同じであれ
ば回転速度が大きいほど大きく設定し、また回転速度が
同じであればエンジンの負荷が小さいほど大きく設定す
ればよい。

【００３６】次に、エンジンコントローラ１１で実行さ
れるこれらの制御（Ｏ₂センサ出力のサンプリング、サ
ンプリング値に基づく空燃比フィードバック制御）の内
容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。

【００３７】図８は各気筒の排気行程にあわせたＯ₂セ
ンサ出力をサンプリングすると共に、そのサンプリング
値に基づいてＯ₂センサ平滑化電圧ＭＶＯ２を演算する
ためのもので、クランク角の１°毎に実行する。図８の
フローチャートは請求項１に記載の発明でいう「センサ
出力サンプリング手段」を実現するものある。

【００３８】ただし、図８は上記のケース１（Ｎｏ．４
気筒についてだけ排気弁からＯ₂センサ１６までの流路
長さが他の３つの気筒より長く、かつＮｏ．４気筒の燃
料噴射弁４に通常より流量の少ないものが用いられてい
る場合）について適用することができる。同じ直列４気
筒エンジンでも、排気当たりの悪い気筒と排気当たりの
良い気筒が異なれば、図８をそのまま使うことはでき
ず、その場合、予めわかっている排気当たりの悪い気筒
と排気当たりの良い気筒から同様の考えをもって適宜変
更すればよい。

【００３９】ステップ１ではＰＯＳセンサ１２、ＰＨＡ
ＳＥセンサ１３により検出される現在のクランク角を読
み込む。

【００４０】ここで、クランク角（１°単位）は次のよ
うにして得ている。すなわち、ＰＨＡＳＥセンサ１３
は、排気側のカムスプロケットに１８０°毎に設けた凸
部数（Ｎｏ．１気筒について１個、Ｎｏ．２気筒につい
て２個、Ｎｏ．３気筒について３個、Ｎｏ．４気筒につ
いて４個）に応じたパルス信号（ＰＨＡＳＥ信号）を発
生する。ＰＯＳセンサ１２は、クランクシャフトに取り
付けられたシグナルプレートの歯に応じて１０°毎のパ
ルス（ＰＯＳ信号）を発生する（シグナルプレートには
一部に歯抜けがある）。これら２つのＰＨＡＳＥ信号、
ＰＯＳ信号より各気筒の基準位置（ＢＴＤＣ５０°）を
算出している。そして、ＰＯＳ信号の１０°間および歯
抜け間は時間計測を行って１°単位のクランク角を得て
いる。

【００４１】このようにして各気筒の基準位置と１°単
位のクランク角とから現在のクランク角を知ることがで
きる。ここでは、現在のクランク角は、後述するＮｏ．
１気筒の基準位置でゼロにリセットされ、クランク角の
１°毎に１ずつ増加する値である。

【００４２】ステップ２、３、４、５はＮｏ．１、Ｎ
ｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．２の各気筒の排気がＯ₂セン
サ１６に到達するタイミング（サンプリングタイミン
グ）であるかどうかをみる部分である。これについては
図９により説明する。同図に示したように、例えばＮ
ｏ．１気筒の基準位置がＮｏ．１気筒の圧縮上死点前５
０°であるとすると、このＮｏ．１気筒の基準位置より
Ｎｏ．１気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達するのに要
するクランク角区間は予めわかっている。従って、Ｎ
ｏ．１気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達するのに要す
るクランク角区間［°］を「Ｏ２ＲＥＦ」とすれば、現
在のクランク角がＯ２ＲＥＦ（＝θ１）と一致したと
き、Ｎｏ．１気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達したタ
イミングであると判定することができる。

【００４３】４気筒エンジンでは気筒間で排気がＯ₂セ
ンサ１６に到達するタイミングがクランク角で１８０°
ずつずれているので、現在のクランク角がＯ２ＲＥＦ＋
１８０°（＝θ３）と一致したときＮｏ．３気筒の排気
がＯ₂センサ１６に到達したタイミングであると、現在
のクランク角がＯ２ＲＥＦ＋３６０°（＝θ４）と一致
したときＮｏ．４気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達し
たタイミングであると、現在のクランク角がＯ２ＲＥＦ
＋５４０°（＝θ２）と一致したときＮｏ．２気筒の排
気がＯ₂センサ１６に到達したタイミングであるとそれ
ぞれ判定することができる。

【００４４】なお、サンプリングタイミングは、各気筒
のＯ₂センサ出力が安定する真中を狙う。

【００４５】これらの判定結果より、Ｎｏ．１、Ｎｏ．
３、Ｎｏ．２の各気筒の排気がＯ₂センサ１６に到達し
たタイミングであるときの操作は従来と同様である。す
なわち、Ｎｏ．１気筒の排気のＯ₂センサ到達タイミン
グであるときにはステップ２よりステップ６に進みその
ときのＯ₂センサ出力をメモリＶＯ２１に入れることに
よりサンプリングし、ステップ７でこのサンプリング値
ＶＯ２１をそのままＯ ₂センサ出力ＶＯ２とし、Ｎｏ．
３気筒の排気のＯ₂センサ到達タイミングであるときに
はステップ３よりステップ８に進みそのときのＯ₂セン
サ出力をメモリＶＯ２３に入れることによりサンプリン
グし、ステップ９でこのサンプリング値ＶＯ２３をその
ままＯ₂センサ出力ＶＯ２とし、Ｎｏ．２気筒の排気の
Ｏ₂センサ到達タイミングであるときにはステップ５よ
りステップ１０に進みそのときのＯ₂センサ出力をメモ
リＶＯ２２に入れることによりサンプリングし、ステッ
プ１１でこのサンプリング値ＶＯ２２をそのままＯ₂セ
ンサ出力ＶＯ２とする。

【００４６】一方、Ｎｏ．４気筒の排気のＯ₂センサ到
達タイミングであるときにはステップ４よりステップ１
２に進みそのときのＯ₂センサ出力をメモリＶＯ２４’
に入れることによりサンプリングする。

【００４７】これを図３の場合で見ると、連続的に変化
するＯ₂センサ出力より、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ａ、Ｓ
４、Ｓ５、Ｓ６がサンプリングされることになる。

【００４８】Ｎｏ．４気筒の排気のセンサ到達タイミン
グであるときにはさらにステップ１３でエンジンの負荷
と回転速度から定まる運転条件が、補正ゲインの計算領
域にあるかどうかをみる。

【００４９】ここで、補正ゲインの計算領域は図１０の
ようにほぼ低負荷の領域である。これは、前述のケース
１の場合に排気当たりが悪くなるのは、回転速度が高い
領域や排気流量が小さい領域（低負荷域）であるので、
これに対応して低負荷域を補正ゲインを計算する運転領
域であるとし、それ以外の運転領域を補正ゲインを計算
しない領域として区別したものである。

【００５０】補正ゲインの計算領域でないときにはステ
ップ１４に進み、従来と同様にサンプリング値ＶＯ２
４’をそのままＯ₂センサ出力ＶＯ２とする。

【００５１】これに対して補正ゲインの計算領域である
ときにはステップ１５に進み、従来と相違して補正サン
プリング値ＶＯ２４を計算する。この補正サンプリング
値ＶＯ２４の計算は図１１のフローにより説明する。

【００５２】図１１（図８のステップ１５のサブルーチ
ン）において、ステップ２１ではエンジンの負荷と回転
速度Ｎｅを読み込み、これらからステップ２２において
上記の図７を内容とするマップを検索することにより
１．０を超える値である補正ゲインＧを演算する。

【００５３】ステップ２３ではＮｏ．４気筒のサンプリ
ング値ＶＯ２４’と点火順序で一つ前の気筒であるＮ
ｏ．３気筒のサンプリング値ＶＯ２３との偏差ΔＶを、 ΔＶ＝ＶＯ２３−ＶＯ２４’…（１）の式により計算し、この偏差ΔＶ、補正ゲインＧ及びＮ
ｏ．３気筒のサンプリング値ＶＯ２３とを用いて、ＶＯ２４＝ＶＯ２３−ΔＶ×Ｇ…（２）、の式によりＮｏ．４気筒の補正サンプリング値ＶＯ２４
を計算する。

【００５４】これを図３と対応づけると、ＶＯ２３がＳ
３、ＶＯ２４’がＡであるから（１）式の偏差ΔＶはＳ
３−Ａであり、これにゲインＧを掛けた値はＳ３−Ｂを
求めていることになる。従って、（２）式はＶＯ２４＝ＶＯ２３−ΔＶ×Ｇ＝Ｓ３−（Ｓ３−Ｂ）＝ＢとなってＢが残ることになり、Ｎｏ．４気筒についても
本来あるべきセンサ出力（一点鎖線）のサンプリング値
が得られることになる。

【００５５】ここで、ステップ２３は請求項１に記載の
発明でいう「偏差算出手段」、ステップ２４は、「サン
プリング値補正手段」を実現するものある。

【００５６】図３はＮｏ．４気筒についてだけ排気弁か
らＯ₂センサ１６までの流路長さが他の３つの気筒より
長く、かつＮｏ．４気筒の燃料噴射弁４に通常より流量
の少ないものが用いられている場合（ケース１）のもの
であったが、Ｎｏ．４気筒についてだけ排気弁からＯ₂
センサ１６までの流路長さが他の３つの気筒より長く、
かつＮｏ．４気筒の燃料噴射弁に通常より流量の多いも
のが用いられている場合（ケース２）が考えられる。ケ
ース２では、図１２に示したように、Ｎｏ．４気筒につ
いてのＯ₂センサ出力だけが他の３つの気筒についての
Ｏ₂センサ出力よりリッチ側になる。詳細にはＮｏ．４
気筒についても排気弁からＯ₂センサ１６までの流路長
さが他の３つの気筒と同等であるとき、Ｎｏ．４気筒で
は通常より流量の多い燃料噴射弁が用いられているので
あるから、Ｎｏ．４気筒についてのＯ₂センサ出力は、
一点鎖線で示したようにその流量の多い分に対応してリ
ッチ側の値を示すはずであるが、Ｎｏ．４気筒について
だけ排気弁からＯ₂センサ１６までの流路長さが他の３
つの気筒より長く、そのために排気当たりが悪いとその
影響を受けて、Ｎｏ．４気筒についてのＯ₂センサ出力
が、一点鎖線より実線へとリーン側にずれ、本来のある
べき一点鎖線から外れて（なまされて）しまうのであ
る。

【００５７】この場合には、本来あるべきＮｏ．４気筒
のＯ₂センサ出力は図１２において一点鎖線のようでな
ければならないため、図１２において実線に示すＯ₂セ
ンサ出力からサンプリングした値にそのまま基づいて加
重平均値を求め、この加重平均値に基づいて全気筒平均
の排気空燃比がウインドウに収まるように空燃比のフィ
ードバック制御を行ったのでは、リーン側への空燃比の
補正が足りず、この補正の不足で全気筒平均の排気空燃
比をウインドウに収めることができない事態が生じ得
る。

【００５８】そこで、Ｎｏ．４気筒のＯ₂センサ出力の
実際のサンプリング値が図１２で仮にＣであったとき、
本来のあるべき値であるＤへと戻すには、実際のサンプ
リング値Ｃに１．０を超える値である補正ゲインを掛け
ることにより増幅してＤとすることである。

【００５９】図１２に示したこのようなケース２に対し
ても図８、図１１のフローチャートはそのまま適用可能
である。図１２に示したケース２では、ＶＯ２３がＳ
３、ＶＯ２４’がＣであるから上記（１）式の偏差ΔＶ
はＳ３−Ｃ（値としては負）であり、これにゲインＧを
掛けた値はＳ３−Ｄを求めていることになる。従って、
上記（２）式はＶＯ２４＝ＶＯ２３−ΔＶ×Ｇ＝Ｓ３−（Ｓ３−Ｄ）＝ＤとなってＤが残ることになり、本来あるべきＯ₂センサ
出力（一点鎖線）のサンプリング値が得られることにな
る。

【００６０】図１１に戻り、ステップ２５〜２８は補正
サンプリング値ＶＯ２４に対してリミッタ処理を行う部
分である。すなわち、ステップ２５では補正サンプリン
グ値ＶＯ２４と下限値ＶＯ２ｍｉｎを比較し、ＶＯ２４
が下限値ＶＯ２ｍｉｎ未満のときにはステップ２６に進
んでＶＯ２４を下限値ＶＯ２ｍｉｎに制限する（ガード
する）。ステップ２７ではＶＯ２４と上限値ＶＯ２ｍａ
ｘを比較し、ＶＯ２４が上限値ＶＯ２ｍａｘを超えてい
るときにはステップ２８に進んでＶＯ２４を上限値ＶＯ
２ｍａｘに制限する。

【００６１】これは、Ｏ₂センサ１６にノイズ等が乗り
そのノイズ等の影響により空燃比のフィードバック制御
が過補正となることがあるので、これを回避するための
ものである。

【００６２】これについて説明すると、図１３はＮｏ．
４気筒のＯ₂センサ出力のサンプリングタイミングでた
またまノイズが乗ったときの波形を図１２に対応して拡
大して示したものである。このときにはＣ’がサンプリ
ングされるため、上記（２）式により補正を行った後の
ＶＯ２４はＤ’となり、ノイズ分はもともとＣとＣ’の
差でしかなかったものが、補正ゲインＧにより、Ｃと
Ｃ’の差よりも大きなＤとＤ’の差へと増幅される。す
なわち、ノイズがなければＤでよいものが、ノイズ分を
も補正したＤ’へと増幅されてしまうため、Ｄ’を補正
サンプリング値ＶＯ２４として加重平均値を計算し、こ
れに基づいて空燃比フィードバック補正係数αを演算す
れば全気筒平均の排気空燃比を過度にリーン側に補正し
てしまうのである。

【００６３】これに対して、補正サンプリング値ＶＯ２
４を図１１のステップ２５〜２８でリミッタ（ＶＯ２ｍ
ｉｎ、ＶＯ２ｍａｘ）に制限することで、Ｏ₂センサ出
力に乗るノイズ等の影響を小さくすることが可能とな
る。

【００６４】このようにして、図１１により補正サンプ
リング値ＶＯ２４の計算を終了したら図８に戻り、ステ
ップ１６で補正サンプリング値ＶＯ２４をＯ₂センサ出
力ＶＯ２とする。

【００６５】最後にステップ１７ではこのようにして得
たＯ₂センサ出力ＶＯ２（ステップ７、９、１６、１
４、１１参照）を用いて、ＭＶＯ２＝ＭＶＯ２（old）×（１−ａ）＋ＶＯ２×ａ …（３）ただし、Ａ：平滑化定数（ａ＜１）ＭＶＯ２（old）：ＭＶＯ２の前回値の式によりＯ₂センサ平滑化電圧（＝加重平均値）ＭＶ
Ｏ２を計算する。ただし、初回電源投入時はＶＯ２をそ
のままＭＶＯ２に入れる。

【００６６】図１４はＯ₂センサ平滑化電圧ＭＶＯ２に
基づいて全気筒平均の排気空燃比がウインドウに収まる
ように各気筒に共通の空燃比フィードバック補正係数α
を演算するためのもので、各気筒の基準位置の信号に同
期して実行する。基準位置信号に同期させるのは、燃料
噴射が基準位置信号同期であり、系の乱れも基準位置信
号同期であるため、これに合わせたものである。ここ
で、図１４のフローチャートと、後述する（６）式を演
算する部分と、燃料噴射弁４と、これを駆動する部分と
で、請求項１に記載の発明でいう「空燃比フィードバッ
ク制御手段」が実現される。

【００６７】ステップ３１では、Ｏ₂センサ出力に基づ
く空燃比フィードバック制御条件が成立しているかどう
かをみる。たとえば、次の条件、（ア）水温センサ１５
により検出される冷却水温Ｔｗが空燃比フィードバック
制御の開始水温を超えていること、（イ）目標当量比Ｔ
ｆｂｙａ（後述する）＝１であること、（ウ）フラグＦ
ＬＧＣＬ＝１であること（つまりＯ₂センサ１６出力が
所定回数（たとえば１回）反転していること）、を一つ
ずつチェックし、いずれかでも満たさないときは空燃比
フィードバック制御条件の非成立時と判断してステップ
３２に進み、αに１．０を入れて（αをクランプ）、図
１４のフローを終了する。

【００６８】ここで、上記の（ウ）はＯ₂センサ１６が
活性化したどうかをみる部分で、詳細には始動後にＯ₂
センサ出力が所定値ＶＣＬＳＲ以上になったとき（ある
いは所定値ＶＣＬＳＬ以下となったとき）、図示しない
ルーチンにおいてＦＬＧＣＬ＝１となる。ＦＬＧＣＬ＝
１となるタイミングがＯ₂センサ１６が活性化したタイ
ミングである。

【００６９】上記の（ア）〜（ウ）のすべてを満足する
ときは空燃比フィードバック制御条件の成立時と判断し
てステップ３３に進む。

【００７０】ステップ３３ではＯ₂センサ平滑化電圧Ｍ
ＶＯ２を読み込み、ステップ３４においてこのＭＶＯ２
とスライスレベル（たとえば５００ｍＶ付近）ＳＬＦを
比較する。

【００７１】ＭＶＯ２＞ＳＬＦであればＯ₂センサ出力
がリッチ側にあると判断し、ステップ３５でフラグＦ１
＝１とし、ＭＶＯ２≦ＳＬＦであるときはＯ₂センサ出
力がリーン側にあると判断し、ステップ３６においてフ
ラグＦ１＝０とする。これによってＦ１＝０はＯ₂セン
サ出力がリーン側にあることを、Ｆ１＝１はリッチ側に
あることを表す。

【００７２】なお、フラグＦ１は、すぐ後に出てくるフ
ラグＦ０とともに電源投入時のイニシャライズでゼロに
初期設定し、またすぐ後に述べるメモリα（old）前述
のメモリＭＶＯ２（old）も電源投入時のイニシャライ
ズでゼロに初期設定するものである。

【００７３】ステップ３７ではフラグＦ０の値を読み込
む。このフラグＦ０は前回に空燃比がリッチあるいはリ
ーンのいずれの側にあったかを示すフラグであり、Ｆ０
＝０は前回リーン側にあったことを、Ｆ０＝１は前回リ
ッチ側にあったことを表す。

【００７４】ステップ３８では２つのフラグＦ０、Ｆ１
を比較し、両者の値が等しくないときは、ＭＶＯ２（Ｏ
₂センサ出力）のリッチからリーンへの反転時あるいは
その反対にリーンからリッチへの反転時であると判断
し、ステップ３９に進んでフラグＦ１の値をみる。Ｆ１
＝０（リッチからリーンへの反転時）であればステップ
４０で α＝α（old）＋ＰＬ…（４）ただし、α（old）：αの前回値、の式により、またＦ１＝１（リーンからリッチへの反転
時）であるときはステップ４１において α＝α（old）−ＰＲ…（５）ただし、α（old）：αの前回値、の式によりαをそれぞれ更新する。

【００７５】一方、ステップ３８で２つのフラグＦ０、
Ｆ１の値が等しいときは、反転時でないと判断し、Ｓ４
２に進んでフラグＦ１の値をみる。Ｆ１＝０（前回、今
回ともリーン）であれば、ステップ４３でα（old）に
積分分ＩＬを加算することによって、またＦ１＝１（前
回、今回ともリッチ）であるときはステップ４４でα
（old）より積分分ＩＲを減算することによってそれぞ
れαを更新する。

【００７６】ステップ４５では次回制御のためフラグＦ
１の値をフラグＦ０に移して図１４のフローを終了す
る。

【００７７】このようにして演算される空燃比フィード
バック補正係数αを用い、図示しないルーチンにより、
各気筒の燃料噴射弁４に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ
を、Ｔｉ＝（Ｔｐ＋Ｋａｔｈｏｓ）×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ …（６）ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅、Ｋａｔｈｏｓ：過渡補正量、Ｔｆｂｙａ：目標当量比、 αｍ：空燃比学習値、Ｔｓ：無効パルス幅、の式で計算する。この計算したＴｉの値は、これも図示
しないが噴射タイミングで出力レジスタに転送し、エン
ジン２回転毎に１回、Ｔｉに応じた燃料量を各気筒毎に
噴射する。

【００７８】ここで、（６）式のＴｐはエンジン回転速
度と吸入空気流量から計算される値で、このＴｐにより
ほぼ理論空燃比の混合気が得られる。Ｔｆｂｙａは水温
増量補正係数Ｋｔｗや始動後増量補正係数Ｋａｓなどの
和であり、冷間始動直後より空燃比フィードバック制御
が開始されるまでのあいだでＴｆｂｙａが１．０より大
きい値になって燃料増量が行われ、理論空燃比よりもリ
ッチ側の空燃比で運転される。空燃比フィードバック制
御条件の成立時にはＴｆｂｙａ＝１．０となる。

【００７９】ここで、本実施形態（請求項１、２に記載
の発明）の作用、効果を図４を参照しながら説明する。

【００８０】排気当たりの悪い気筒であるＮｏ．４気筒
のＯ₂センサ出力のサンプリング時には、そのサンプリ
ング後に、排気当たりの良い気筒（多くは点火順序で排
気当たりの良い気筒より一つ前の気筒）であるＮｏ．３
気筒のＯ₂センサ出力のサンプリング値ＶＯ２３とＮ
ｏ．４気筒のＯ₂センサ出力のサンプリング値ＶＯ２
４’との偏差ΔＶが計算され、この偏差ΔＶに対し補正
ゲインＧをかけた値と、Ｎｏ．３気筒のＯ₂センサ出力
のサンプリング値ＶＯ２３とからＮｏ．４気筒の補正サ
ンプリング値ＶＯ２４が計算され、これがＮｏ．４気筒
のＯ₂センサ出力のサンプリング値とされると、Ｎｏ．
４気筒について本来あるべきＯ₂センサ出力のサンプリ
ング値が得られる。すなわち、排気当たりが悪いゆえ、
Ｎｏ．３気筒の排気の影響を受けてなまされてしまった
Ｎｏ．４気筒のＯ₂センサ出力のサンプリング値の補正
が可能となる。

【００８１】このため、Ｏ₂センサ平均化電圧ＭＶＯ２
の波形は、図４上段に示したように従来装置によれば破
線であったものが実線へと変化する。すなわち、実線の
特性によれば、破線の場合よりリーンからリッチに反転
するときの応答時間が遅くなり、かつリッチからリーン
に反転するときの応答時間が早くなる。図４下段のよう
に空燃比フィードバック補正係数αは従来装置によれば
破線であったものがこれに応じて実線へと変化する。こ
の結果、αの平均値が従来装置の場合（破線参照）大き
くなる側に補正され（実線参照）、その補正分だけ全気
筒平均の排気空燃比がリッチ側へと動く。

【００８２】このように、本実施形態では、特開平１１
−２８７１４５号公報に記載の技術のように気筒別の空
燃比フィードバック制御時に排気当たりの悪い気筒につ
いて排気当たりの良い気筒よりも比例分を小さくするの
ではなく、新たに導入した補正ゲインＧにより排気当た
りの悪い気筒のＯ₂センサ出力のサンプリング値を補正
し、排気当たりの悪い気筒について本来あるべきＯ₂セ
ンサ出力のサンプリング値を得、これを含めて計算した
加重平均値に基づいて空燃比フィードバック制御を行う
ことで、排気当たりの悪い気筒があっても、全気筒平均
の排気空燃比をウインドウへと収束させることが可能と
なる。

【００８３】また、Ｎｏ．４気筒では、エンジン回転速
度が高くなるほどＮｏ．４気筒からの排気がＯ₂センサ
１６に到達している期間が短くなる。このことは排気当
たりが一段と悪くなることを意味するのであるが、本実
施形態（請求項５に記載の発明）によれば、補正ゲイン
Ｇを、エンジンの回転速度が高いほどＮｏ．４気筒のサ
ンプリング値が増幅される側に設定しているので、エン
ジン回転速度が変化しても補正ゲインＧを過不足なく与
えることができる。

【００８４】また、エンジンの負荷が小さくなるほど排
気の流速が小さくなるので、Ｎｏ．４気筒からの排気が
Ｏ₂センサ１６に到達している期間が短くなり、このこ
とは空燃比センサへの排気当たりが一段と悪くなること
を意味するのであるが、本実施形態（請求項６に記載の
発明）によれば、補正ゲインＧを、吸入空気量（≒排気
量）が小さいほどＮｏ．４気筒のサンプリング値が増幅
される側に設定しているので、吸入空気量が変化しても
補正ゲインＧを過不足なく与えることができる。

【００８５】また、排気当たりの悪さがＯ₂センサ出力
に影響しない運転領域もあり、こうした運転領域では、
補正を行うことによるエラーの発生をも考慮するとむし
ろ補正しないほうが良い場合もある。本実施形態（請求
項７に記載の発明）では、偏差ΔＶに基づいてＮｏ．４
気筒のサンプリング値を補正することを禁止する運転領
域を、ゲインを計算しない領域として設けているので、
当該ゲインを計算しない領域で、補正を行うことによる
エラーの発生を確実に防止できる。

【００８６】図１５は第２実施形態のフローチャート
で、第１実施形態の図１１と置き換わるものである。図
１１と同一部分には同一のステップ番号を付けている。

【００８７】第２実施形態は、特にＮｏ．３気筒のＯ₂
センサ出力に乗るノイズ等の影響により空燃比フィード
バック制御が過補正となる場合があるので、これを回避
するためのものである。

【００８８】例えば、第１実施形態の（２）式において
Ｎｏ．３気筒のサンプリング値ＶＯ２３にノイズが乗っ
ていれば、その分だけＮｏ．４気筒の補正サンプリング
値ＶＯ２４がリッチ側に傾いて全気筒平均の排気空燃比
を実際よりリーン側にしてしまうことになる。

【００８９】そこで第２実施形態では、排気当たりの悪
い気筒であるＮｏ．４気筒を除いた、排気当たりの良い
気筒のすべてのサンプリング値の平均値ＡＶＥＶＯ２を
求め、この平均値を、偏差ΔＶの計算に用いることで、
Ｎｏ．３気筒のＯ₂センサ出力に乗るノイズ等の影響を
小さく抑えることができる。

【００９０】第１実施形態と異なる部分を主に説明する
と、ステップ５１で、排気当たりの悪い気筒であるＮ
ｏ．４気筒を除いた、排気当たりの良い気筒すべて（Ｎ
ｏ．２、Ｎｏ．１、Ｎｏ．３の気筒）のＯ₂センサ出力
のサンプリング値ＶＯ２２、ＶＯ２１、ＶＯ２３を単純
平均し、ステップ５１においてその平均値ＡＶＥＶＯ２
とＮｏ．４気筒のＯ₂センサ出力のサンプリング値ＶＯ
２４’との偏差ΔＶを、 ΔＶ＝ＡＶＥＶＯ２−ＶＯ２４’…（７）の式により計算し、ステップ５３でこの偏差ΔＶ、補正
ゲインＧ及び上記の平均値ＡＶＥＶＯ２とを用いて、ＶＯ２４＝ＡＶＥＶＯ２−ΔＶ×Ｇ…（８）、の式によりＮｏ．４気筒の補正サンプリング値ＶＯ２４
を計算する。

【００９１】このように、第２実施形態においては、排
気当たりの悪いＮｏ．４気筒を除く残りの気筒の全ての
サンプリング値の平均値を、偏差ΔＶを演算するときの
排気当たりの良い気筒のサンプリング値とするので、点
火順序でＮｏ．４気筒より一つ前の気筒であるＮｏ．３
気筒のサンプリング値ＶＯ２３にノイズが乗っていて
も、このノイズの乗ったＮｏ．３気筒のサンプリング値
ＶＯ２３より平均値ＡＶＥＶＯ２のほうが小さな値とな
り、ノイズ分をうち消す方向に働く。この結果、第１実
施形態と同様の作用効果が得られることに加えて、Ｎ
ｏ．３気筒のＯ₂センサ出力に乗るノイズ等の影響を小
さくすることが可能となる。

【００９２】実施形態では、直列４気筒エンジンのうち
１つの気筒だけ排気当たりが悪く、残り３つの気筒は排
気当たりが良い場合（具体的には上記のケース１、ケー
ス２）で説明したが、これはこの場合が最も確率的に大
きいからであり、これに限らず次のケースにも適用があ
る。なお、Ｖ型エンジンでは基本的に片バンク毎に考え
ればよい。

【００９３】ケース３：直列４気筒において２つの気筒
について排気当たりが悪く、残り２つの気筒は排気当た
りが良い場合、ケース４：片バンクが３つの気筒である場合に１つの気
筒について排気当たりが悪く、残り２つの気筒は排気当
たりが良い場合、ケース５：片バンクが４つの気筒である場合に２つの気
筒について排気当たりが悪く、残り２つの気筒は排気当
たりが良い場合、ここで、上記ケース１、２ではＮｏ．４気筒が請求項１
に記載の発明でいう「一部気筒」であるが、上記ケース
３、４、５においては排気当たりの悪い１または２の気
筒が請求項１に記載の発明でいう「一部気筒」になる。

【００９４】実施形態では、全気筒に対してＯ₂センサ
（空燃比センサ）が一つの場合で説明したが、最近で
は、全気筒に対して複数の空燃比センサを備えるものが
出現している。例えば直列多気筒エンジンからの排気を
半分気筒ずつ集合させ、その各集合部にそれぞれ空燃比
センサを備えるものがある。こうしたものにも本発明は
適用がある。

【００９５】実施形態では排気当たりの悪い気筒を中心
に考えたが、実は排気当たりの良い気筒を中心に考える
こともできる。例えば、直列４気筒エンジンのうち１つ
の気筒だけ排気当たりが良く、残り３つの気筒は排気当
たりが悪い場合で考えると、排気当たりが良い気筒のサ
ンプリング値に対しては、１．０より小さな補正ゲイン
を導入してやればよい。

【００９６】実施形態では、前提としての空燃比フィー
ドバック制御が、全気筒平均の排気空燃比をウインドウ
に収めようとするものであったが、これに限らず、気筒
毎にサンプリングしたＯ₂センサ出力に基づいて気筒別
に排気空燃比をウインドウに収めようとするものを前提
とする場合にも適用がある。

【００９７】実施形態では、偏差ΔＶに基づいてＮｏ．
４気筒のサンプリング値を補正する運転領域が低負荷の
運転領域である場合で説明したが、低回転速度かつ低負
荷の運転領域としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の制御システム図。

【図２】排気マニフォルドのレイアウトと燃料噴射弁の
取付位置を示す図。

【図３】気筒毎のＯ₂センサ出力の波形図。

【図４】Ｏ₂センサ平滑化電圧と空燃比フィードバック
補正係数の波形図。

【図５】回転速度と排気流量の影響を示すガス濃度特性
図。

【図６】補正ゲインの特性図。

【図７】補正ゲインの特性図。

【図８】Ｏ₂センサ出力のサンプリングを説明するため
のフローチャート。

【図９】サンプリングタイミングを説明するための特性
図。

【図１０】補正ゲインの計算を行う領域と行わない領域
とを示す領域図。

【図１１】補正サンプリング値の計算を説明するための
フローチャート。

【図１２】気筒毎のＯ₂センサ出力の波形図。

【図１３】Ｏ₂センサ出力の一部拡大波形図。

【図１４】空燃比フィードバック補正係数の演算を説明
するためのフローチャート。

【図１５】第２実施形態の補正サンプリング値の計算を
説明するためのフローチャート。

【符号の説明】

４燃料噴射弁６排気通路７三元触媒１１エンジンコントローラ１２ＰＯＳセンサ１３ＰＨＡＳＥセンサ１４エアフローメータ１６Ｏ₂センサ（空燃比センサ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G084 BA09 CA03 DA12 DA23 EA05 EA08 EA11 EB00 EB11 EB25 FA07 FA20 FA29 FA38 FA39 3G301 JA05 KA08 KA24 LB02 MA01 MA12 NA02 NB03 NB05 ND01 NE17 NE19 PA01Z PD04A PD04Z PE03Z PE04Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数気筒からの排気を集合させた部位に位
置する空燃比センサと、各気筒の排気行程に合わせて前記空燃比センサ出力をサ
ンプリングするセンサ出力サンプリング手段と、これら各気筒のサンプリング値に基づいて空燃比のフィ
ードバック制御を行う空燃比フィードバック制御手段とを備える多気筒エンジンの空燃比制御装置において、空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリ
ング値と空燃比センサへの排気当たりの良い気筒のサン
プリング値との偏差を算出する偏差算出手段と、この偏差算出手段により算出される偏差に基づいて空燃
比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリング
値を補正するサンプリング値補正手段とを備えることを
特徴とするエンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】前記偏差を所定のゲインで補正した値で空
燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリン
グ値を補正することを特徴とする請求項１に記載のエン
ジンの空燃比制御装置。
【請求項３】空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気
筒が１つの気筒である場合に、空燃比センサへの排気当
たりの良い気筒は点火順序において空燃比センサへの排
気当たりの悪いこの一つの気筒の直前の気筒であること
を特徴とする請求項２に記載のエンジンの空燃比制御装
置。
【請求項４】空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気
筒を除く残りの気筒の全てのサンプリング値の平均値
を、前記偏差を演算するときの空燃比センサへの排気当
たりの良い気筒のサンプリング値とすることを特徴とす
る請求項２に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項５】前記ゲインを、エンジンの回転速度が高い
ほど空燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサン
プリング値が増幅される側に設定することを特徴とする
請求項２から４までのいずれか一つに記載のエンジンの
空燃比制御装置。
【請求項６】前記ゲインを、吸入空気量が小さいほど空
燃比センサへの排気当たりの悪い一部気筒のサンプリン
グ値が増幅される側に設定することを特徴とする請求項
２から４までのいずれか一つに記載のエンジンの空燃比
制御装置。
【請求項７】前記偏差に基づいて空燃比センサへの排気
当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を補正する運転
領域と、前記偏差に基づいて空燃比センサへの排気当た
りの悪い一部気筒のサンプリング値を補正することを禁
止する運転領域とに分けることを特徴とする請求項１か
ら５までのいずれか一つに記載のエンジンの空燃比制御
装置。
【請求項８】前記偏差に基づいて空燃比センサへの排気
当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を補正する運転
領域は低回転速度かつ低負荷の運転領域であることを特
徴とする請求項７に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項９】前記偏差に基づいて空燃比センサへの排気
当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を補正する運転
領域は低負荷の運転領域であることを特徴とする請求項
７に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項１０】前記偏差に基づいて空燃比センサへの排
気当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を補正するこ
とを禁止する運転領域は高負荷の領域であることを特徴
とする請求項７に記載のエンジンの空燃比制御装置。
【請求項１１】前記偏差に基づいて空燃比センサへの排
気当たりの悪い一部気筒のサンプリング値を補正した値
を上限値と下限値でガードすることを特徴とする請求項
１から１０までのいずれか一つに記載のエンジンの空燃
比制御装置。