JP2015169185A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の気筒群を有する多気筒エンジンにおける空燃比制御をより適切に実施できるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】複数の気筒11が2以上の気筒群10a,10bに分けられ、各気筒群10a,10bの各々に設けられた排気マニホールド20a,20bの下流側の排気集合部23で排気通路が集合しており、当該排気集合部23に排気の空燃比を検出する空燃比センサ33が設けられたエンジン10に適用されるエンジン制御装置は、空燃比センサ33の検出結果に基づきフィードバック制御量を算出し、そのフィードバック制御量に基づき各気筒11における燃料噴射量をフィードバック制御する。そして各気筒群10a、10bにおいて、各気筒11から排出された排気が空燃比センサ33で検出されるまでの空燃比検出応答の差違に基づいて、気筒群10a,10bごとに、フィードバック制御量を算出する。【選択図】 図1
Description
本発明は、複数の気筒を2以上の気筒群に分けて駆動する多気筒エンジンにおいて、各気筒群に供給される混合気の空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御を実施するエンジンの制御装置に関する。
排気の特性をより高精度に制御する目的等から、複数の気筒をいくつかの気筒群に分けた構成のエンジンが知られている。この種のエンジンにおいては、気筒群ごとの第1排気通路の下流側を共通の第2排気通路に合流させ、第1排気通路及び第2排気通路に触媒装置を設けている。触媒装置の上流側と下流側のそれぞれには空燃比センサが設けられており、空燃比センサによる排気の空燃比(実空燃比)の検出値を用いて、実空燃比が目標空燃比となるようにフィードバック制御が行われている。
例えば、触媒装置の上流側に空燃比センサとしてA/Fセンサを設け、触媒装置の下流側に空燃比センサとしてO2センサを設けた構成の場合、上流側のA/Fセンサによる空燃比の検出値が目標空燃比となるように基本燃料噴射量を算出するメインフィードバック制御が実施される。また、下流側のO2センサによる空燃比の検出値が理論空燃比となるように、メインフィードバック制御によるフィードバック補正量(燃料噴射量)が補償されている(特許文献1参照)。
複数の気筒を気筒群に分けて配置した場合、気筒群間の排気の輸送遅れの違いに起因して、フィードバック制御の収束性が低下したり、エンジン回転速度がハンチングしたりする等の不具合が生じる可能性がある。
本発明は、上記実情を鑑み、複数の気筒群を有する多気筒エンジンにおける空燃比制御をより適切に実施できるエンジン制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
本発明では、複数の気筒が2以上の気筒群に分けられ、各気筒群にそれぞれ排気マニホールドが設けられるとともに、それら各排気マニホールドの下流側の排気集合部で排気通路が集合しているエンジンに適用され、排気集合部には排気の空燃比を検出する空燃比センサが設けられており、空燃比センサの検出結果に基づいてフィードバック制御量を算出し、そのフィードバック制御量に基づいて各気筒における燃料噴射量をフィードバック制御する噴射制御手段と、各気筒群において、各気筒から排出された排気が空燃比センサで検出されるまでの空燃比検出応答の差違を算出する応答差算出手段と、応答差算出手段により算出した空燃比検出応答の差違に基づいて、気筒群ごとに、フィードバック制御量を算出するために用いる制御用パラメータを個別に設定する設定手段と、を備えることを特徴とする。
上記発明において、2以上の気筒群を有するエンジンにおいて、気筒群ごとの排気マニホールドの下流側で互いに集合する排気集合部に第1空燃比センサを設けた構成では、各気筒群において第1空燃比センサを共通に用いることができるため、構成の簡素化が可能となる。また、上記構成では、気筒群ごとに、空燃比フィードバック制御に用いる制御用パラメータを個別に設定する構成にしたため、気筒群ごとに空気量の違いや輸送遅れの違い等が生じていても、その違いを考慮した上での空燃比フィードバック制御を実施できる。ゆえに、V型エンジン等の複数の気筒群を有する多気筒エンジンにおいて、構成の簡素化を図りつつ、適正なる空燃比フィードバック制御を実現できるものとなる。
以下、本実施形態にかかるエンジンの制御装置について、図面を参照しつつ説明する。なお本実施形態のエンジン10は、1サイクル4行程で駆動されるV型の多気筒エンジンであり、自動車などの車両に搭載される。
図1に示されるように、エンジン10は複数の気筒11を備えている。本実施形態のエンジン10は、第1気筒群10aと第2気筒群10bとの各々に3つずつの気筒11が配置されたV型の6気筒エンジンとして構成されている。
第1気筒群10a及び第2気筒群10bにおいては各々個別に吸気通路が設けられている。具体的には、第1気筒群10aの吸気ポートには第1吸気マニホールド12aが接続されるとともに、その上流側に第1吸気管13aが接続されており、これら第1吸気マニホールド12a及び第1吸気管13aにより第1気筒群10a側の吸気通路が形成されている。また、第2気筒群10bの吸気ポートには第2吸気マニホールド12bが接続されるとともに、その上流側に第2吸気管13bが接続されており、これら第2吸気マニホールド12b及び第2吸気管13bにより第2気筒群10b側の吸気通路が形成されている。
第1吸気管13a,第2吸気管13bのそれぞれの最上流部には、空気濾過用のエアクリーナ14a,14bが設けられている。各エアクリーナ14a,14bの下流側には吸入空気流量に応じた信号を出力するエアフローメータ15a,15b、吸入空気を圧縮する吸気コンプレッサ34a,34b、吸入空気の温度を低下させて空気の充填効率を高めるインタクーラ16a,16bがそれぞれ設けられている。その下流側には、気筒群10a,10bごとの各吸気通路における吸入空気流量を調整するスロットル弁17a,17bがそれぞれ設けられている。本実施形態では、スロットル弁17a,17bを電子制御する構成としており、スロットル開度がスロットルアクチュエータ53(図2参照)により調整されるようになっている。気筒群ごとにスロットル開度が個別に調整されることにより、各気筒群10a,10bの吸気量が互いに独立して調整される。
なお、図示は略すが、周知のとおり各気筒11の吸気ポート及び排気ポートにはそれぞれ吸気弁と排気弁とが配設されており、カム軸の回転に伴いこれら各弁が開閉駆動されるようになっている。エンジン10には、吸気弁の開閉時期を調整する吸気側動弁機構51と、排気弁の開閉時期を調整する排気側動弁機構52とが気筒群ごとにそれぞれ設けられている。
また、第1気筒群10a及び第2気筒群10bの排気通路は、上流部分で気筒群ごとに個別に設けられるとともに、下流部分で1つに集合するものとなっている。具体的には、第1気筒群10aの排気ポートには第1排気マニホールド20aが接続される一方、第2気筒群10bの排気ポートには第2排気マニホールド20bが接続されており、これら各マニホールド20a,20bの下流側には排気管21がそれぞれ接続されている。排気管21は、各マニホールド20a,20bにそれぞれ接続される分岐部22a,22bとその下流側の集合部23とを有している。したがって、各気筒群10a,10bからそれぞれ排出された排気は、各マニホールド20a,20b及び排気管21の分岐部22a,22bを通って気筒群ごとに流下するとともに、排気管21の集合部23で集合した後、さらに下流側に流れるようになっている。なお本実施形態では、各気筒群10a,10bの排気マニホールド20a,20bと排気管21の分岐部22a,22bとを合わせた排気経路長が、各気筒群10a,10bで同じであるとしている。
排気管21の各分岐部22a,22bには、各分岐部22a,22bを流れる排気により回転駆動される排気タービン35a,35bがそれぞれ設けられている。排気タービン35a,35bは吸気コンプレッサ34a,34bと共にターボチャージャを構成するものであり、このターボチャージャの作動により吸気が圧縮されてエンジン出力が高められる。
排気管21の集合部23には、排気を浄化する触媒装置30が設けられている。触媒装置30は、排気中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)の三成分を同時に浄化する三元触媒の機能を備えるものとなっている。
また、排気管21の各分岐部22a,22bにおいて排気タービン35a,35bの上流側には、空燃比センサとしてA/Fセンサ31,32が配置され、排気管21の集合部23において触媒装置30の下流側には空燃比センサとしてO2センサ33が配置されている。A/Fセンサ31,32は、排気中の酸素濃度と未燃ガスの濃度に応じてリニアに変化する電気信号を出力する。O2センサ33は、排気中の酸素濃度に応じて、排気がリッチかリーンかに応じて異なる信号(電圧)を出力する。
以上の構成により、第1吸気管13a及び第1吸気マニホールド12aを流れる吸気と、第2吸気管13b及び第2吸気マニホールド12bを流れる吸気とは個別に第1気筒群10a及び第2気筒群10bの各気筒11に供給される。そしてその後、第1気筒群10aの各気筒11から排出される排気が第1排気マニホールド20aと排気管21の分岐部22aとを介して集合部23に流れ込むとともに、第2気筒群10bの各気筒11から排出される排気が第2排気マニホールド20bと排気管21の分岐部22bとを介して集合部23に流れ込む。この際、A/Fセンサ31,32によって気筒群ごとに排気の空燃比が検出されるとともに、O2センサ33によって触媒下流側の排気の空燃比が各気筒群共通で検出される。
図2には本システムの電気的構成を示す。図2において、ECU40は、CPU,ROM、RAM,書き換え可能なフラッシュメモリ等を備えて構成された周知のマイクロコンピュータとして構成されている。このECU40には、エンジン10の運転状態を検出する各種センサの検出信号がそれぞれ入力される。すなわち、ECU40には、上述のエアフローメータ15a,15bや、A/Fセンサ31,32、O2センサ33に加えて、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ36、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ37、エンジン10の回転速度に対応した信号を出力するクランク角センサ38、等から検出信号が各々入力される。
また、ECU40の出力側には、気筒ごとに設けられる燃料噴射弁54や点火装置55の他に、各気筒群のスロットルアクチュエータ53、吸気側及び排気側の動弁機構51,52が接続されている。
ECU40は、上述の各種センサの出力信号を参照してエンジン10の運転状態を制御するエンジン制御ユニットであり、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度、吸排気弁の開閉時期などを制御する。
具体的には、ECU40は、燃料噴射量制御として、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて基本噴射量を算出するとともに、空燃比フィードバック処理で算出した空燃比補正係数FAFにより基本噴射量を補正し、最終の燃料噴射量を算出する。そして、この燃料噴射量に基づいて各気筒11の燃料噴射弁54の駆動を制御する。
本実施形態では、空燃比フィードバック処理としてメインフィードバック処理とサブフィードバック処理とを実施する。メインフィードバック処理では、A/Fセンサ31,32により検出される実空燃比(触媒上流側の空燃比)がエンジン10の運転状態に応じて定められる目標空燃比となるように空燃比補正係数FAFを算出し、そのFAFに基づいて燃料噴射量を補正する。
このとき、PI、PID等、任意のフィードバック手法を用いて空燃比補正係数が算出されればよいが、単純化して示すと、実空燃比及び目標空燃比の偏差ΔAFと、フィードバックゲインKとに基づいてFAFが算出される(FAF=K×ΔAF)。この場合、メインフィードバック処理では、気筒群ごとに個別のA/Fセンサ31,32の検出結果に基づく空燃比補正処理が実施される。なお、目標空燃比、フィードバックゲインKが「制御用パラメータ」に相当する。
また、サブフィードバック処理では、O2センサ33により検出される実空燃比(触媒下流側の実空燃比)が触媒下流の基準空燃比(理論空燃比)となるように、メインフィードバック処理で算出した空燃比補正係数FAFの補正、又は触媒上流側の目標空燃比についての補正を実施する。この場合、サブフィードバック処理では、各気筒群に共通のO2センサ33の検出結果に基づく空燃比補正処理が実施される。
また、スロットル開度制御としては、アクセル開度に基づき算出された目標スロットル開度に対して実スロットル開度が一致するよう、スロットル開度偏差に基づいてスロットルアクチュエータ53の駆動が制御される。この場合、スロットル弁17a,17b、スロットル開度センサ36及びスロットルアクチュエータ53は気筒群ごとに設けられており、各気筒群独立で空気量制御が実施される。
ところで、上記のとおり気筒群ごとに吸気系を独立して設けた場合、各気筒群において同じトルクを出力するために必要となる空気量の相違が生じうると考えられる。こうした空気量の相違は、例えば各気筒群のアクチュエータ類、センサ類において個体差や経年変化(劣化)による特性誤差が生じることに起因するものと考えられる。そして、気筒群間でのこのような相違が考慮されずに空燃比フィードバック制御が実施されると、気筒群間でフィードバック制御のずれ、すなわち燃料噴射量のずれが生じるといった不都合が生じる。
つまり、エンジン10の排気系においては、気筒群ごとにA/Fセンサ31,32が設けられるのに対し、気筒群共通でO2センサ33が設けられている。この場合、第1気筒群10a側の気筒11から排出された排気と、第2気筒群10b側の気筒11から排出された排気とで、各気筒群の空気量の相違に起因してO2センサ33に到達するまでの時間(輸送遅れ時間)が相違すると、第1気筒群10a側と第2気筒群10b側とで空燃比検出のタイミングのずれが生じ、空燃比補正の精度が低下する。換言すると、気筒群ごとの触媒下流側での空燃比検出応答の違いにより、空燃比補正の精度低下が生じる。例えば、仮に第1気筒群10aの空気量QAと、第2気筒群10bの空気量QBとがQA>QBになっている場合には、第1気筒群10a側の排気がO2センサ33に到達するまでの時間が、第2気筒群10b側の同時間に対して短くなる。そのため、例えば空燃比過渡時において、一方の気筒群のフィードバック制御量に対して、他方の気筒群のフィードバック制御量が過多又は過少となる事態が生じ、結果として空燃比補正の精度低下が生じる。
そこでECU40は、各気筒群10a,10bの空気量の相違を考慮して空燃比フィードバック制御を実施する。つまり、各気筒群10a,10bにおいて空気量QA,QBをそれぞれ算出するとともに、その空気量QA,QBの違いに基づいて、いずれかの気筒群のフィードバック制御量を補正する。本実施形態では、一方の気筒群のフィードバックゲインKを、他方の気筒群のフィードバックゲインKに対して大きくする、又は小さくすることにより、気筒群ごとの触媒下流側での空燃比検出応答の違いに対処するようにしている。
次に、ECU40により実行される空燃比フィードバック処理を説明する。図3は、燃料噴射制御のメイン処理を示すフローチャートであり、図4は、目標空燃比の算出処理を示すフローチャートである。また、図5は、フィードバックゲインの補正処理を示すフローチャートである。なおこれらの処理プログラムはECU40のROMに格納されており、所定間隔で繰り返し実施される。
図3において、ステップS11では、エンジン回転速度やエンジン負荷に基づいて基本燃料噴射量TPを算出する。続くステップS12では、気筒群10a,10bごとの目標空燃比λtga,λtgbの算出処理を実行する。この目標空燃比の算出処理では、サブフィードバック処理として、O2センサ33の検出値に基づいて気筒群10a,10bごとに目標空燃比λtga,λtgbが算出されるが、その詳細は後に図4を用いて説明する。
ステップS13では、次回の燃料噴射の実施気筒が第1気筒群10aであるか否かを判定する。ステップS13を肯定判定した場合は、ステップS14に進み、第1気筒群10a側の次回の燃料噴射気筒について燃料噴射量を算出する。この場合、ステップS14では、第1気筒群10aの実空燃比及び目標空燃比λtgaの偏差と所定のフィードバックゲインKに基づいて空燃比補正係数FAFを算出する。続くステップS15では、空燃比補正係数FAF以外の各種補正係数FALL(例えば冷却水温補正係数、学習補正係数、加減速時補正係数等)を算出するととともに、基本燃料噴射量TP、空燃比補正係数FAF及びその他の各種補正係数FALLを用いて、第1気筒群10a側の気筒の燃料噴射量TAUを算出し(TAU=TP×FAF×FALL)、その後本処理を終了する。
ステップS13を否定判定した場合は、ステップS16に進み、第2気筒群10b側の次回の燃料噴射気筒について燃料噴射量を算出する。この場合、第2気筒群10bの実空燃比と目標空燃比λtgbの偏差と所定のフィードバックゲインKに基づいて空燃比補正係数FAFを算出する。続くステップS17では、第2気筒群10b側の気筒の燃料噴射量TAUを算出し(ステップS15と同様)、その後本処理を終了する。
図4において、ステップS21では、その都度のエンジン回転速度や負荷に応じてベース目標空燃比λbaseを算出する。例えばベース目標空燃比マップを用いて算出する。ステップS22では、O2センサ33のセンサ出力電圧を取得する。
その後、ステップS23では、今回O2センサ33にて検出対象とした排気が、第1気筒群10aから排出された排気であるか否かを判定する。このとき、各気筒から排出された排気が排気管21におけるO2センサ33に到達するまでの時間である検出待ち時間(輸送遅れ時間)はあらかじめ定められており、その検出待ち時間に基づいて、排気と気筒群との対応関係を判定する。なお、輸送遅れ時間は排気流量により変わるため、各気筒群10a,10bにおける都度の排気流量に応じて輸送遅れ時間を可変に設定するとよい。
そして、ステップS23が肯定判定された場合には、ステップS24に進み、ベース目標空燃比λbaseとO2センサ33の検出値とに基づいて、第1気筒群10aの目標空燃比λtgaを算出する。また、ステップS23が否定判定された場合には、ステップS25に進み、ベース目標空燃比λbaseとO2センサ33の検出値とに基づいて、第2気筒群10bの目標空燃比λtgbを算出する。
このとき、O2センサ33の出力電圧が理論空燃比(λ=1)に相当する目標出力電圧(例えば0.45V)よりも高いか低いかに応じて、ベース目標空燃比λbaseをリーン側及びリッチ側のいずれかにシフトさせる補正を行い目標空燃比λtga,λtgbを算出する。具体的には、O2センサ33の出力電圧が0.45Vより高い場合、すなわち触媒下流側の空燃比がリッチの場合、ベース目標空燃比λbaseをリーン側にシフトさせて目標空燃比λtga,λtgbを算出する。また、O2センサ33の出力電圧が0.45Vより低い場合、すなわち触媒下流側の空燃比がリーンの場合、ベース目標空燃比λbaseをリッチ側にシフトさせて目標空燃比λtga,λtgbを算出する。
次に、図5において、ステップS31では、第1気筒群10a側の空気量QAと、第2気筒群10b側の空気量QBとを算出する。このとき、各気筒群10a,10bにおけるエアフローメータ15a,15bの検出結果や、スロットル開度センサ36の検出結果に基づいて空気量QA,QBをそれぞれ算出する。また、気筒群ごとに排気流量センサが設けられている場合には、そのセンサ検出結果から空気量QA,QBをそれぞれ算出する。
その後、ステップS32では、空気量QA,QBの差が所定値以上であるか否かを判定する。空気量QA,QBの差が所定値以上である場合には、気筒群ごとの触媒下流側での空燃比検出応答の違いに対処すべきであるとしてステップS33に進み、空気量QA,QBの差が所定値未満である場合には、気筒群ごとの触媒下流側での空燃比検出応答の違いに対処する必要がないとしてそのまま本処理を終了する。
ステップS33では、各気筒群における空気量の差違データとしてQA/QBを算出する。ステップS34では、各気筒群10a,10bにおける空気量の差異データQA/QBに基づいて、フィードバックゲインKの補正量(ゲイン補正係数)を各気筒群10a,10bごとに算出する。例えば、図6の演算マップに空気量の差異データQA/QBを対応付けることにより、各気筒群におけるゲイン補正係数xa,xbを算出する。
なお、図6の演算マップでは、第1気筒群10a及び第2気筒群10bのうち、空気量が多く、応答が早い側の気筒群についてゲイン補正係数xa,xbを1未満に設定するようにしている。これにより、気筒群ごとに空燃比検出応答の違いを無くすようにしてフィードバックゲインの設定が可能となる。なお、本実施形態では、両気筒群10a,10bのうち空燃比検出応答の遅い方のゲイン補正係数を1、早い方のゲイン補正係数を1未満としているが、これとは異なり、空燃比検出応答の遅い方のゲイン補正係数を1より大きくするとともに、早い方のゲイン補正係数を1とすることも可能である。また、QA/QB=1で、両方のゲイン補正係数xa,xbを1にするとともに、QA/QB<1、QA/QB>1の各領域で、各ゲイン補正係数xa,xbを互いに正負逆の傾きを有する関係で定めておいてもよい。
ステップS35では、ステップS34で取得したxa,xbを用いて、気筒群ごとにフィードバックゲインKを補正する。すなわち、第1気筒群10aの補正後のフィードバックゲインK×xa,第2気筒群10bの補正後のフィードバックゲインK×xbを算出する。すなわち、図3のステップS14,S16におけるFAFの算出では、気筒群ごとに補正された補正後のフィードバックゲインKを用いてFAFが算出される。
本発明によれば以下の優れた効果を奏することができる。
・2以上の気筒群(気筒群10a,10b)を有するエンジン10において、気筒群10a,10bごとの排気マニホールド20a,20bが互いに集合する集合部23に第1空燃比センサ(O2センサ33)を設けた構成では、各気筒群10a,10bにおいて第1空燃比センサを共通に用いることができるため、構成の簡素化が可能となる。また、上記構成では、気筒群ごとに、空燃比フィードバック制御に用いる制御用パラメータを個別に設定する構成にしたため、気筒群ごとに空気量の違いや輸送遅れの違い等が生じていても、その違いを考慮した上での空燃比フィードバック制御を実施できる。ゆえに、V型エンジン等の多気筒エンジンにおいて、構成の簡素化を図りつつ、適正なる空燃比フィードバック制御を実現できるものとなる。
・排気の輸送遅れと空気量との間には相関がある。そこで気筒群ごとの空気量の差分(比率)に基づいて、気筒群ごとに制御用パラメータを各々設定することで、排気の輸送遅れに伴う不具合の発生を回避できる。
・気筒群ごとに空気量の差があり排気の輸送遅れが生じている場合において、空気量が多い気筒群における制御用パラメータが減補正されるようにする。この場合、当該空気量が多い気筒群における空気量が更に増加され、気筒群間での空気量の差が拡大することに伴う影響を抑えることができ、より適正なる空燃比制御を実現することができる。
本発明は、上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。なお以下の説明において、上述の実施形態と同じ構成には同じ図番号を付し詳述は省略する。
・エンジン10の気筒群ごとに排気通路の形状や長さが異なっていると、排気の輸送遅れ時間が相違する。例えば、図7の変用例の説明図に示されるように、第1気筒群10aの第1排気通路21aの経路長L1と、第2気筒群10bの第2排気通路21bの経路長L2に差ΔL(=L1−L2)がある場合に、排気の輸送遅れ時間が生じる。
この場合、気筒群ごとの排気経路長の違いに基づき各気筒群の制御用パラメータを各々設定することで、排気経路長が互いに相違する気筒群における適正なる空燃比制御を実施できる。例えばECU40のROMに、第1排気通路21aと第2排気通路21bの経路長の差ΔLにより生じる輸送遅れの情報を予め記憶しておき、その輸送遅れの情報を用いて、第1気筒群10a及び第2気筒群10bにおける目標空燃比λtga,λtgbを個別に設定する。これにより、第1排気通路21a及び第2排気通路21bの経路長の差に起因する輸送遅れに伴う不具合の発生を抑えることができる。
・図8の変用例の説明図に示すように、第1気筒群10a及び第2気筒群10bの吸気経路を吸気管13に共通化させ、これに伴い各気筒群におけるスロットル弁17、エアクリーナ14、エアフローメータ15、インタクーラ16を各気筒群で共通化する。また排気管21の集合部23にA/Fセンサ32を設け、各気筒群におけるA/Fセンサ32を共通化する。また気筒群における吸気タービン34及び排気コンプレッサ35も共通化する。このように、エンジン10の部品点数を削減することで、構成を簡略化できコストダウンとすることができる。しかし、エンジン10の構成を簡略化し、A/Fセンサ32を各気筒群で共有する場合、A/Fセンサ32の出力信号を用いたメインフィードバック制御においても、排気の輸送遅れに伴う上述の不具合が発生するおそれがある。この場合に図3に示すメインフィードバック制御が実施されることで、エンジン10の構成の簡略化を図りつつ、気筒群間での輸送遅れに起因する不具合の発生を抑えることができる。
・一部の気筒群(例えば第1気筒群10a)のみに過給器等の吸気系部品が設けられた構成の場合、気筒群間での吸気量(排気量)の違いに伴う輸送遅れが拡大する。この場合にも上記の図3〜図5の処理が実行されることで、気筒群間の排気の輸送遅れが生じる場合における不具合の発生を抑えることができる。
・吸気系統を各気筒群10a,10bの外側に配置し、排気系統を各気筒群10a,10bの内側に配置する以外にも、図9に示されるように、吸気系統を各気筒群10a,10bの内側に配置して、排気系統を各気筒群10a,10bの外側に配置する構成としてもよい。この場合においても、上記の図3〜図5に示す処理が実行されることで、各気筒群10a、0bに排気の輸送遅れが生じる場合における不具合を是正することができる。
・燃料カットの実施時には、O2センサ33による検出空燃比が任意の制御空燃比から既知の大気空燃比(超リーン値)に変化する。そこで、エンジン10における燃料カットが実施される際、燃料カットの実施前に最後に燃焼が実施される気筒の輸送遅れ時間を学習し、その輸送遅れ時間が空燃比補正に使用されるようにしてもよい。すなわち、燃料カットの実施時には、空燃比センサによる検出空燃比が任意の制御空燃比から既知の大気空燃比(超リーン値)に変化する。したがって、燃料カット時の検出空燃比の変化を監視することにより気筒群ごとに排気の輸送遅れ時間を求めることができる。そして、気筒群ごとの排気の輸送遅れ時間を用いることで、各気筒群の制御用パラメータを適正に設定できる。
例えば図10のフローチャートにおいて、ステップS41で燃料カット中であるか否かを判定する。肯定判定した場合にはステップS42で、燃料カットの実施前に燃料噴射を最後に実施した気筒11が属する気筒群を判定する。すなわち最後に燃料噴射を実施した気筒11が、第1気筒群10aおよび第2気筒群10bのいずれに属するかを判定する。続くステップS43では、ステップS42で判定した気筒群における輸送遅れ時間を取得する。例えば、燃料カット前の最後の燃焼からO2センサの信号が変化するまでの時間を取得する。続くステップS44では、取得した輸送遅れ時間を記憶する(学習する)。一方、ステップS41で否定判定した場合には、本処理を終了する。
このように、燃料カット時の検出空燃比の変化を監視することにより気筒群ごとの排気の輸送遅れ時間が求められることを利用して、気筒群ごとの排気の輸送遅れ時間を求めることにより、これを用いて各気筒群の制御用パラメータを適切に設定することができる。
・上記では、第1気筒群10aと第2気筒群10bの2つの気筒群を備えるV型のエンジン10を例に挙げて説明したが、例えば3つ以上の気筒群からなるW型エンジン、星型エンジンであってもよい。また各気筒群には少なくとも1つ以上の気筒11が配置されていればよい。
・上記実施形態では、気筒群ごとの空気量の差違(空燃比検出応答の差違)に基づいて、気筒群ごとにフィードバックゲインの補正を実施したが、これに代えて、気筒群ごとの空気量の差違に基づいて、気筒群ごとに目標空燃比の補正を実施するようにしてもよい。
・OSC量(触媒の酸素吸着量)の推定等に使用する場合等、気筒群ごとの輸送遅れの違いを考慮して、各気筒群の空燃比をリッチ又はリーンに振るようにしてもよい。例えば、第1気筒群10aと第2気筒群10bでの気筒11の点火が交互に実施される場合において、第1気筒群10aの空気量QAが、第2気筒群10bの空気量QBよりも多い場合(QA>QB)には、第1気筒群10aに属する気筒11の点火時期を飛ばして、第2気筒群10bに属する気筒11の点火が連続して実施されるようにしてもよい。この場合、第2気筒群10bにおける空気量QBが増加されて、ひいては第1気筒群10aと第2気筒群10bにおける排気の輸送遅れの差分を減少させることができる。
10…エンジン、10a…第1気筒群、10b…第2気筒群、11…気筒、23…集合部、33…センサ。
Claims (6)
- 複数の気筒(11)が2以上の気筒群(10a,10b)に分けられ、各気筒群にそれぞれ排気マニホールド(20a,20b)が設けられるとともに、それら各排気マニホールドの下流側の排気集合部(23)で排気通路が集合しているエンジン(10)に適用され、前記排気集合部には排気の空燃比を検出する空燃比センサ(33)が設けられており、
前記空燃比センサの検出結果に基づいてフィードバック制御量を算出し、そのフィードバック制御量に基づいて前記各気筒における燃料噴射量をフィードバック制御する噴射制御手段と、
前記各気筒群において、各気筒から排出された排気が前記空燃比センサで検出されるまでの空燃比検出応答の差違を算出する応答差算出手段と、
前記応答差算出手段により算出した空燃比検出応答の差違に基づいて、前記気筒群ごとに、前記フィードバック制御量を算出するために用いる制御用パラメータを個別に設定する設定手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 - 前記応答差算出手段は、前記空燃比検出応答の差違として、前記各気筒群における吸気又は排気の空気量の差違を算出する手段を有し、
前記設定手段は、前記各気筒群における吸気又は排気の空気量の差違に基づいて、前記気筒群ごとに前記制御用パラメータを設定する請求項1に記載のエンジンの制御装置。 - 前記排気集合部に設けられた触媒装置(30)と、
前記空燃比センサであって、前記触媒装置の下流側で排気の空燃比を検出する下流側センサ(33)と、
前記触媒装置の上流側で排気の空燃比を検出する上流側センサ(31,32)と、を備えるシステムに適用され、
前記噴射制御手段は、
前記上流側センサによる空燃比の検出値と、前記制御用パラメータとしての目標空燃比及びフィードバックゲインとに基づいて前記フィードバック制御量を算出する第1フィードバック制御手段と、
前記下流側センサによる空燃比の検出値に基づいて、前記目標空燃比及び前記フィードバックゲインのいずれかについて補正を実施する第2フィードバック制御手段と、を備え、
前記設定手段は、前記応答差算出手段により算出した空燃比検出応答の差違に基づいて、前記気筒群ごとに、前記目標空燃比及び前記フィードバックゲインのいずれかの設定を実施する請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置。 - 前記設定手段は、前記気筒群ごとに空気量の差がある場合において、前記空気量の多い前記気筒群と前記空気量の少ない前記気筒群とのうち、前記空気量の多い前記気筒群に対して前記制御用パラメータの設定を実施する請求項1乃至3に記載のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。
- 前記応答差算出手段は、前記空燃比検出応答の差違として、前記各気筒群における排気マニホールドの排気経路長の差違を算出する手段を有し、
前記設定手段は、前記各気筒群における排気マニホールドの排気経路長の差違に基づいて、前記気筒群ごとに、前記制御用パラメータを設定する請求項1乃至4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。 - 前記エンジンに対する燃料噴射を停止することで燃料カットを実施する燃料カット手段と、
前記燃料カットを実施する場合に、前記空燃比センサの検出結果に基づいて、前記各気筒群において前記空燃比センサまでの排気の輸送遅れ時間を算出する輸送遅れ算出手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記輸送遅れ算出手段により算出した排気の輸送遅れ時間に基づいて、前記気筒群ごとに前記制御用パラメータを設定する請求項1に記載のエンジンの制御装置。
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