JP2004225559A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の気筒21〜24を有するエンジン2の共通の排気通路に空燃比センサ7を設け、その空燃比センサ7の出力に基づいて各気筒における燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、複数の気筒のうち排気ガスのガス当たりの強い気筒に供給される混合気の空燃比を検出し、そのガス当たりの強い気筒における空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正する。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数気筒を有する内燃機関における燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数気筒を有する内燃機関における燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置として、特開平11−287145号公報に記載されるように、多気筒内燃機関の共通の排気通路に設けられる空燃比センサの出力に基づいて混合気の空燃比を制御する装置が知られている。この装置は、空燃比センサに対するガス当たりの悪い気筒ほど空燃比補正量を小さく設定して各気筒における空燃比調整を行い、各気筒の空燃比のバラツキを抑制しようとするものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−287145号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような装置にあっても、各気筒の空燃比のバラツキを十分に抑制することができないという問題点がある。すなわち、空燃比センサに対するガス当たりの悪い気筒ほど空燃比補正量を小さく設定すると、ガス当たりの強い気筒の空燃比のみが理論空燃比に近い状態となり、他の気筒が理論空燃比から大きく外れた状態から修正できず、全体の空燃比が理論空燃比からズレるおそれがある。
【0005】
そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、複数の気筒における空燃比のバラツキを抑制できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る燃料噴射制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関の共通の排気通路に空燃比センサを設け、その空燃比センサの出力に基づいて各気筒における燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置において、複数の気筒のうち排気ガスのガス当たりの強い気筒に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、ガス当たりの強い気筒における空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【0007】
また本発明に係る燃料噴射制御装置は、補正手段が、ガス当たりの強い気筒の空燃比がリッチ状態の場合に他の気筒における燃料噴射量が増加するようにその燃料噴射量を補正し、ガス当たりの強い気筒の空燃比がリーン状態の場合に他の気筒における燃料噴射量が減少するようにその燃料噴射量を補正することを特徴とする。
【0008】
これらの発明によれば、ガス当たりの強い気筒の空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正することにより、ガス当たりの強い気筒の空燃比状態と他の気筒の空燃比状態のバラツキを低減することができる。このため、各気筒の空燃比状態のバラツキに起因するエミッションの悪化を防止できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0010】
(第一実施形態)
図1に本実施形態に係る燃料噴射制御装置の構成概要図を示す。
【0011】
図1に示すように、本実施形態に係る燃料噴射制御装置1は、四気筒のエンジン2の燃料噴射制御に適用したものであり、エンジン2の各気筒21〜24における燃料噴射量を制御する装置である。エンジン2の吸気側には、吸気マニホルド3が連結されている。吸気マニホルド3は、下流側が分岐しており、エンジン2の各気筒21〜24にそれぞれ接続されている。吸気マニホルド3の分岐部分には、気筒21〜24に対応してインジェクタ31〜34が設けられている。
【0012】
インジェクタ31〜34は、各気筒21〜24に対し燃料の噴射を行う燃料噴射手段として機能する。吸気マニホルド3の上流側には、吸気管4が連結されている。吸気管4には、エンジン2の吸入空気量を検出するエアフローセンサ5が設けられている。
【0013】
エンジン2の排気側には、排気マニホルド6が連結されている。排気マニホルド6の上流側は、分岐しており各気筒21〜24の排気ポートにそれぞれ接続されている。排気マニホルド4の下流側の合流部分は、各気筒21〜24の共通の排気通路として機能する。その合流部分には、空燃比センサ7が設けられている。空燃比センサ7は、エンジン2に供給される燃料と空気の混合気における空燃比を検出するためのセンサであって、例えばO2センサが用いられる。
【0014】
燃料噴射制御装置1には、ECU10が設けられている。ECU10は、燃料噴射制御装置1の装置全体の制御を行うものであり、CPU、ROM、RAMを含むコンピュータを主体として構成されている。ROMには、燃料噴射制御ルーチンを含む各種制御ルーチンが記憶されている。
【0015】
ECU10は、エアフローセンサ5、空燃比センサ7と接続されており、各出力信号をそれぞれ入力する。また、エンジン2には、クランク角センサ8が設けられている。クランク角センサ8の出力信号もECU10に入力される。
【0016】
また、ECU10は、インジェクタ31〜34とそれぞれ個別に接続されており、各インジェクタ31〜34に対し別個に噴射制御信号を出力し、それぞれについて個別に燃料の噴射制御を行う。
【0017】
次に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置に動作について説明する。
【0018】
図2に燃料噴射制御装置1における空燃比検出処理のフローチャートを示す。この空燃比検出処理は、エンジン2の気筒21〜24のうち排気ガスのガス当たりの強い気筒に供給される混合気の空燃比を検出する処理である。ここでは、気筒22が気筒21〜24のうち一番ガス当たりが強い気筒として説明する。なお、どの気筒のガス当たりが一番強いかについては、予めエンジン2の実験等により決定すればよい。
【0019】
まず、図2のステップS10(以下、単に「S10」と示す。他のステップについても同様とする。)にて、排気ガスのガス当たりの強い気筒22について空燃比がリッチ状態又はリーン状態かの判定がなされているか否かが判断される。この判断は、後述するS26、S30における判定がすでに行われるかどうかに基づいて行われる。
【0020】
リッチ状態又はリーン状態かの判定がすでに行われている場合には、制御処理を終了する。一方、リッチ状態又はリーン状態かの判定がまだ行われていないときには、フィードバック(F/B)前提条件が成立しているか否かが判断される(S12)。
【0021】
フィードバック前提条件として、例えばエンジン水温が所定以上であること、空燃比センサ7が活性化していることなどが設定される。フィードバック前提条件が成立していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、フィードバック前提条件が成立していると判断されたときには、エンジン回転数が所定範囲であるか否かが判断される(S14)。エンジン回転数は、クランク角センサ8の出力を読み込むことにより算出すればよい。所定の範囲は、例えばエンジン回転数が2000rpm以下の範囲が設定される。
【0022】
エンジン回転数が所定範囲でないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、エンジン回転数が所定範囲であると判断されたときには、吸入空気量が所定範囲であるか否かが判断される(S16)。吸入空気量は、エアフローセンサ5の出力を読み込むことにより算出される。所定の範囲は、低吸入空気量の範囲が設定され、例えば所定の設定値以下の数値範囲が設定される。
【0023】
吸入空気量が所定範囲でないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、吸入空気量が所定範囲であると判断されたときには、空燃比センサ7の出力データがサンプリングされ連続的に読み込まれる。例えば、空燃比センサ7の出力が所定の時間間隔で読み込まれる(S18)。
【0024】
そして、空燃比センサ7の出力が反転したか否かが判断される(S20)。ここで、空燃比センサ7の出力が反転したか否かは、例えば図3に示すように空燃比センサ7の出力電圧V1が所定の基準値Vaを上回り又は下回ったか否かにより判断される。なお、図3のV2は、空燃比フィードバック(FAF)制御電圧である。この空燃比フィードバック制御電圧V2が増加するほど、燃料噴射量が増加される。
【0025】
S20にて、空燃比センサ7の出力が反転していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、空燃比センサ7の出力が反転したと判断されたときには、その出力反転が空燃比センサ7の出力においてリーン状態からリッチ状態への反転か否かが判断される(S22)。例えば、空燃比センサ7の出力電圧V1が基準値Vaより低い電圧から高い電圧に反転したときには、リーン状態からリッチ状態への反転であると判断される。一方、空燃比センサ7の出力電圧V1が基準値Vaより高い電圧から低い電圧に反転したときには、リーン状態からリッチ状態への反転でないと判断される。
【0026】
S22にて、空燃比センサ7の出力がリーン状態からリッチ状態への反転したと判断されたときには、空燃比センサ7の出力反転時の直前において、その出力がリッチ状態に変動したか否かが判断される(S24)。例えば、図4に示すように、空燃比センサ7の出力反転時から所定の時間T0だけ先の時において空燃比センサ7の出力電圧が一時的に上がっている場合には、空燃比センサ7の出力反転時の直前でその出力がリッチ状態に変動していると判断される。
【0027】
S24にて、空燃比センサ7の出力反転時の直前にてその出力がリッチ状態に変動していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、出力反転時の直前にてその出力がリッチ状態に変動していると判断されたときには、S26の移行し、リッチ状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22であるかがリッチ状態変動時のクランク角センサ8の出力に基づいて判断される。リッチ状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22であるときには、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリッチ状態であると判定され、ECU10に記憶される。一方、リッチ状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22でないときには、リッチ状態の記憶を行わず、処理を終了する。
【0028】
ところで、図2のS22にて、空燃比センサ7の出力がリーン状態からリッチ状態への反転してないと判断されたときには、その出力がリッチ状態からリーン状態へ反転したと判断し、空燃比センサ7の出力反転時の直前において、その出力がリーン状態に変動したか否かが判断される(S28)。例えば、図5に示すように、空燃比センサ7の出力反転時から所定の時間T0だけ先の時において空燃比センサ7の出力電圧が一時的に下がっている場合には、空燃比センサ7の出力反転時の直前でその出力がリーン状態に変動していると判断される。
【0029】
S28にて、空燃比センサ7の出力反転時の直前にてその出力がリーン状態に変動していないと判断されたときには、制御処理を終了する。一方、出力反転時の直前にてその出力がリーン状態に変動していると判断されたときには、S30の移行し、リーン状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22であるかがリーン状態に変動時のクランク角センサ8の出力に基づいて判断される。リーン状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22であるときには、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリーン状態であると判定され、ECU10に記憶される。一方、リーン状態変動時の爆発気筒がガス当たりの強い気筒22でないときには、リーン状態の判定を行わず、処理を終了する。
【0030】
以上のような空燃比検出処理を行うことにより、ガス当たりの強い気筒22における混合気の空燃比がリッチ状態であるかリーン状態であるかを検出することができる。
【0031】
また、空燃比検出をエンジン回転数が所定の回転数より低く、かつ、吸入空気量が所定値より小さいときに空燃比検出を行うことにより、空燃比センサ7の出力電圧変化が検出しやすくなり、空燃比検出が安定して行える。
【0032】
また、空燃比センサ7の出力反転の直前における出力変動に基づいて空燃比検出を行うことにより、空燃比検出が精度よく行える。すなわち、図6に示すように、空燃比センサ7は、理論空燃比(λ=0)の近傍領域における空燃比変動に応じて出力が大きく変動する。このため、この領域を用いて空燃比を検出することによって検出精度の向上が図れる。
【0033】
図7に燃料噴射制御装置1における燃料噴射量の補正処理のフローチャートを示す。
【0034】
図7のステップS50にて、排気ガスのガス当たりの強い気筒22における空燃比がリッチ状態であると判定されているか否かが判断される。リッチ状態であると判定されているときには、ガス当たりの強い気筒22以外の気筒における燃料噴射量が増加される(S52)。例えば、ガス当たりの強い気筒22以外の気筒における燃料噴射量が2%増量される。
【0035】
一方、S50にて、排気ガスのガス当たりの強い気筒22における空燃比がリッチ状態であると判定されていないときには、その気筒22における空燃比がリーン状態であると判定されているか否かが判断される(S54)。リーン状態であると判定されているときには、ガス当たりの強い気筒22以外の気筒における燃料噴射量が減少される(S56)。例えば、ガス当たりの強い気筒22以外の気筒における燃料噴射量が2%減量される。
【0036】
一方、S54にて、排気ガスのガス当たりの強い気筒22における空燃比がリーン状態であると判定されていないときには、制御処理を終了する。
【0037】
このような燃料噴射量の補正処理を行うことにより、ガス当たりの強い気筒22における混合気の空燃比がリッチ状態であるときには、その他の気筒もリッチ状態となるように空燃比を調整できる。一方、ガス当たりの強い気筒22における混合気の空燃比がリーン状態であるときには、その他の気筒もリーン状態となるように空燃比を調整できる。これにより、各気筒21〜24の空燃比状態のバラツキを低減することができる。従って、各気筒の空燃比状態のバラツキに起因するエミッションの悪化を防止できる。
【0038】
このエミッションの悪化防止について、図8を参照して詳述する。図8(a)はガス当たりの強い気筒の空燃比がリッチ状態の場合における空燃比制御の説明図であり、図8(b)はガス当たりの強い気筒の空燃比がリーン状態の場合における空燃比制御の説明図であり、図8の(c)は空燃比状態に対する触媒浄化率の特性の説明図である。
【0039】
図8(a)に示すように、空燃比制御前においてガス当たりの強い気筒の空燃比がリッチ側にズレている場合(ベースA/F)、空燃比センサの出力に基づいて各気筒における燃料噴射量を制御すると、その制御がガス当たりの強い気筒の空燃比の影響を強く受け、そのガス当たりの強い気筒の空燃比が理論空燃比になるように全体の空燃比が制御される。このため、エンジン全体における空燃比がリーン側にズレた状態となる(従来制御A/F)。これに対し、上述した本願の燃料噴射補正処理を行った後に空燃比制御を行うことにより、ガス当たりの強い気筒とその他の気筒との空燃比状態のバラツキが低減されるので、それぞれの空燃比を理論空燃比に近い状態とすることでき(本願制御A/F)、エミッションの悪化を防止することが可能となる。
【0040】
また、図8(b)に示すように、空燃比制御前においてガス当たりの強い気筒の空燃比がリーン側にズレている場合も同様に、本願の燃料噴射補正処理を行った後に空燃比制御を行うことにより、ガス当たりの強い気筒とその他の気筒との空燃比状態のバラツキが低減されるので、それぞれの空燃比を理論空燃比に近い状態とすることでき(本願制御A/F)、エミッションの悪化を防止できる。
【0041】
以上説明したように本実施形態に係る燃料噴射制御装置によれば、ガス当たりの強い気筒22の空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正することにより、ガス当たりの強い気筒の空燃比状態と他の気筒の空燃比状態のバラツキを低減することができる。このため、各気筒21〜24の空燃比状態のバラツキに起因するエミッションの悪化を防止できる。
【0042】
(第二実施形態)
次に第二実施形態に係る燃料噴射制御装置について説明する。
【0043】
本実施形態に係る燃料噴射制御装置は、図1に示す第一実施形態に係る燃料噴射制御装置と同様なハード構成を有している。
【0044】
図9に、本実施形態に係る燃料噴射制御装置における燃料噴射補正処理のフローチャートを示す。図9のS112〜S130における処理内容は、図1のS12〜S30の処理内容と同様である。
【0045】
図9のS126にて、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリッチ状態であると判定されたときには、S140に移行し、燃料噴射量の補正係数kが加算処理される。この加算処理により、補正係数kが大きい値とされる。
【0046】
一方、S130にて、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリーン状態であると判定されたときには、S142に移行し、燃料噴射量の補正係数kが減算処理される。この減算処理により、補正係数kが小さい値とされる。
【0047】
このように、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリッチ状態であると判定されたときに、燃料噴射量の補正係数kを大きい値とし、この補正係数kを気筒22以外の他の気筒の燃料噴射量の乗じて、他の気筒の燃料噴射量の補正が行われる。また、ガス当たりの強い気筒22の空燃比がリーン状態であると判定されたときに、燃料噴射量の補正係数kを小さい値とし、この補正係数kを気筒22以外の他の気筒の燃料噴射量の乗じて、他の気筒の燃料噴射量の補正が行われる。これにより、各気筒21〜24の空燃比状態のバラツキを低減することができる。また、補正係数kを学習値として保持し、上述した処理を繰り返し行うことに補正係数kを更新することにより、空燃比状態のバラツキを効果的に低減できる。これにより、各気筒の空燃比状態のバラツキに起因するエミッションの悪化を防止できる。
【0048】
なお、上述した各本実施形態では、ガス当たりの強い気筒22の空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正する場合について説明したが、ガス当たりの強い気筒22の空燃比を検出し、その空燃比が理論空燃比に対してズレているときにその気筒22の空燃比を理論空燃比に近づけるように気筒22における燃料噴射量を補正してもよい。この場合であっても、本実施形態に係る燃料噴射制御装置と同様に、ガス当たりの強い気筒の空燃比状態と他の気筒の空燃比状態のバラツキを低減することができ、各気筒の空燃比状態のバラツキに起因するエミッションの悪化を防止できる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の気筒における空燃比のバラツキを抑制できる燃料噴射制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態に係る燃料噴射制御装置の概要構成図である。
【図2】図1の燃料噴射制御装置における空燃比検出処理のフローチャートである。
【図3】図1の燃料噴射制御装置における空燃比センサの出力の説明図である。
【図4】図3の空燃比センサにおける出力変動の説明図である。
【図5】図3の空燃比センサにおける出力変動の説明図である。
【図6】図3の空燃比センサにおける出力特性の説明図である。
【図7】図1の燃料噴射制御装置における燃料噴射量の補正処理のフローチャートである。
【図8】図1の燃料噴射制御装置における燃料噴射制御結果の説明図である。
【図9】第二実施形態に係る燃料噴射制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…燃料噴射制御装置、2…エンジン、5…エアフローセンサ、7…空燃比センサ、8…クランク角センサ、10…ECU、21〜24…気筒、31〜34…インジェクタ。
Claims (2)
- 複数の気筒を有する内燃機関の共通の排気通路に空燃比センサを設け、その空燃比センサの出力に基づいて前記各気筒における燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置において、
前記複数の気筒のうち排気ガスのガス当たりの強い気筒に供給される混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記ガス当たりの強い気筒における空燃比に基づいて他の気筒における燃料噴射量を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段は、前記ガス当たりの強い気筒の空燃比がリッチ状態の場合に前記他の気筒における燃料噴射量が増加するようにその燃料噴射量を補正し、前記ガス当たりの強い気筒の空燃比がリーン状態の場合に前記他の気筒における燃料噴射量が減少するようにその燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
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