JP2750673B2 - 多気筒内燃機関の空燃比検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は多気筒内燃機関の空燃
比検出装置に関し、より具体的には排気ポートから空燃
比センサまでの距離が全気筒または一部の気筒の間で異
なる排気マニホルドを備えた多気筒内燃機関において、
集合部ないしはその下流に単一の空燃比センサを配置す
ると共に、その空燃比センサ出力のサンプリング値を気
筒排気ポートからセンサまでの距離や運転状態の変化の
如何に関わらず最適なタイミングで選択し、空燃比を精
度良く検出するようにした多気筒内燃機関の空燃比検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の排気系に空燃比センサを設け
て空燃比を検出することは良く行われており、その一例
として特開昭５９−１０１５６２号公報記載の技術を挙
げることができる。また、本出願人も先に特願平３−３
５９３３９号（特開平５−１８００５９号）において、
排気系の挙動を記述するモデルを設定して排気系集合部
に設けた単一の広域空燃比センサの出力を入力し、オブ
ザーバを介して各気筒の空燃比を推定する技術を提案し
ている。また特開平１−３１３６４４号公報記載の技術
は、所定クランク角度毎に検出の適否を判定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関に
おいて排気ガスは排気行程で排出されることから、多気
筒内燃機関の排気系集合部において空燃比の挙動をみる
と、明らかにＴＤＣに同期している。従って、内燃機関
の排気系に前記した広域空燃比センサを設けて空燃比を
サンプリングするときもＴＤＣに同期して行う必要があ
るが、検出出力を処理するコントローラのサンプルタイ
ミングによっては空燃比の挙動を正確に捉えられない場
合が生じる。

【０００４】即ち、例えば、ＴＤＣに対して排気系集合
部の空燃比（Ａ／Ｆ）が図２６のようであるとき、コン
トローラ（ＥＣＵ）で認識する空燃比（Ａ／Ｆ）は図２
７に示す如く、サンプルタイミングによっては全く違っ
た値となる。この場合、実際の空燃比センサの出力変化
を可能な限り正確に把握できる位置、具体的には変局点
でサンプリングするのが望ましい。

【０００５】更に、空燃比の変化は排気ガスのセンサま
での到達時間やセンサの反応時間などによっても相違す
る。その中、センサまでの到達時間は排気ガス圧力、排
気ガスボリュームなどに依存して変化する。更に、ＴＤ
Ｃに同期してサンプリングすることはクランク角度に基
づいてサンプリングすることになるので、必然的に機関
回転数の影響を受けざるを得ない。このように、空燃比
の検出は機関の運転状態に依存するところが大きい。そ
のために上記した従来技術（特開平１−３１３６４４
号）においては所定クランク角度毎に検出の適否を判定
しているが、構成が複雑であって演算時間が長くなるた
め高回転域では対応しきれなくなる恐れがあると共に、
検出を決定した時点で空燃比センサの出力の変局点を徒
過してしまう不都合も生じる。

【０００６】更に、多気筒内燃機関の排気（エキゾース
ト）マニホルドの集合部ないしはその下流に単一の空燃
比センサを設けるとき、排気マニホルドによっては、排
気ポートから空燃比センサまでの距離が全気筒または少
なくとも一部の気筒の間で同一ではないものも存する。
例えば、Ｖ型６気筒内燃機関でしばしば用いられる後で
図１に示すものの場合、片バンクの３気筒はそれぞれセ
ンサまでの距離が同一ではない（以後、これを「歯ブラ
シ・エキマニ」と呼ぶ）。従って、近距離の気筒の排気
ガスがセンサに到達するまでの時間は、遠距離の気筒の
それに比して、同一の運転状態でも、短くなる。よっ
て、単に運転状態からセンサ出力のサンプリング値を選
択するのみでは必ずしも最適な値とならない。

【０００７】従って、この発明の第１の目的は上記した
不都合を解消し、機関運転状態と気筒センサ間の離間距
離に応じて空燃比センサ出力のサンプリング値を最適に
選択して実際の挙動を可能な限り反映する空燃比を検出
し、もって検出精度を向上させるようにした多気筒内燃
機関の空燃比検出装置を提供することにある。

【０００８】この発明の第２の目的は、機関運転状態と
気筒センサ間の離間距離に応じて空燃比センサ出力のサ
ンプリング値を最適に選択して実際の挙動を可能な限り
反映する空燃比を気筒ごとに精度良く検出し、もって気
筒ごとの空燃比制御を可能とした多気筒内燃機関の空燃
比検出装置を提供することにある。

【０００９】この発明の第３の目的は、運転状態と気筒
センサ間の離間距離に応じて空燃比センサ出力のサンプ
リング値を最適に選択して実際の挙動を可能な限り反映
する空燃比を精度良く検出すると共に、構成として簡易
な多気筒内燃機関の空燃比検出装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の目的を解決するた
めに請求項１項にあっては、多気筒内燃機関の排気マニ
ホルドの集合部ないしはその下流に配置された単一の空
燃比センサの出力をサンプリングして空燃比を検出する
装置で、前記排気マニホルドにおいて気筒の排気ポート
から前記空燃比センサまでの距離が前記多気筒内燃機関
の全部または一部の気筒の間で異なるものにおいて、前
記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手
段、前記空燃比センサの出力を所定時間ないしは所定ク
ランク角度ごとにサンプリングして順次記憶する記憶手
段、前記検出された運転状態と各気筒の前記センサまで
の距離に応じて予め設定された特性に従って前記記憶さ
れたサンプリング値群の中の少なくともいずれかを選択
する選択手段、および、前記選択されたサンプリング値
に基づいて空燃比を検出する空燃比検出手段を備える如
く構成した。

【００１１】第２の目的を解決するために請求項２項に
あっては、前記空燃比検出手段は、選択されたサンプリ
ング値に基づいて空燃比を気筒ごとに検出する如く構成
した。

【００１２】第１および第２の目的を解決するために、
請求項３項にあっては、前記特性が気筒ごとに予め設定
されている如く構成した。

【００１３】第３の目的を解決するために、請求項４項
にあっては、前記特性が一部の気筒についてのみ予め設
定されている如く構成した。

【００１４】同様に第３の目的を解決するために、請求
項５項にあっては、前記選択手段は、残余の気筒につい
て前記特性を補正した値を求め、求めた値に従って前記
記憶されたサンプリング値群の中の少なくともいずれか
を選択する如く構成した。

【００１５】同様に第２および第３の目的を達成するた
めに、請求項６項にあっては、前記選択されたサンプリ
ング値に基づいて検出された空燃比を入力して多気筒内
燃機関の排気系の挙動を記述するモデル、および前記モ
デルの内部状態を観測して前記多気筒内燃機関の各気筒
の空燃比を推定するオブザーバ、を備え、前記空燃比検
出手段は、前記オブザーバの出力に基づいて空燃比を気
筒ごとに検出する如く構成した。

【００１６】

【作用】請求項１項に係る内燃機関の空燃比検出装置に
あっては、検出された運転状態と各気筒の前記センサま
での距離に応じて予め設定された特性に従って前記記憶
されたサンプリング値群の中の少なくともいずれかを選
択する選択手段、および、前記選択されたサンプリング
値に基づいて空燃比を検出する空燃比検出手段を備える
如く構成したため、機関の運転状態や気筒センサ間の離
間距離の如何にかかわらず、最適のサンプリング値を選
択することができる。よって実際の空燃比の挙動に近似
する空燃比を検出することができて検出精度が向上し、
また検出値に基づいて空燃比を制御するときの精度も向
上する。

【００１７】尚、ここで空燃比は気筒ごとに検出するも
のであると否とを問わない。また運転状態は機関回転数
と機関負荷とを少なくとも意味する。更に、所定数のサ
ンプリング値群は、１ＴＤＣ内のサンプリング値群でも
良く、数ＴＤＣ間にまたがるサンプリング値群であって
も良い。

【００１８】請求項２項にあっては、前記空燃比検出手
段は、選択されたサンプリング値に基づいて空燃比を気
筒ごとに検出する如く構成したので、検出値に基づいて
空燃比を気筒ごとに精度良く制御することが可能とな
る。

【００１９】請求項３項にあっては、前記特性が気筒ご
とに予め設定されている如く構成したので、運転状態や
気筒センサ間の離間距離の如何にかかわらず、空燃比、
特に気筒ごとの空燃比を精度良く検出することができ
る。

【００２０】請求項４項にあっては、前記特性が一部の
気筒についてのみ予め設定されている如く構成したの
で、運転状態や気筒センサ間の離間距離の如何にかかわ
らず、空燃比、特に気筒ごとの空燃比を精度良く検出す
ることができると共に、構成として簡易となる。

【００２１】請求項５項にあっては、前記選択手段は、
残余の気筒について前記特性を補正した値を求め、求め
た値に従って前記記憶されたサンプリング値群の中の少
なくともいずれかを選択する如く構成したので、運転状
態や気筒センサ間の離間距離の如何にかかわらず、空燃
比、特に気筒ごとの空燃比を精度良く検出することがで
きると共に、構成として一層簡易となる。

【００２２】請求項６項にあっては、前記選択されたサ
ンプリング値に基づいて検出された空燃比を入力して多
気筒内燃機関の排気系の挙動を記述するモデル、および
前記モデルの内部状態を観測して前記多気筒内燃機関の
各気筒の空燃比を推定するオブザーバ、を備え、前記空
燃比検出手段は、前記オブザーバの出力に基づいて空燃
比を気筒ごとに検出する如く構成したので、前記した作
用効果に加えて、単一の空燃比センサの出力から多気筒
内燃機関の各気筒の空燃比を精度良く推定することがで
きる。

【００２３】

【実施例】以下、添付図面に即してこの発明の実施例を
説明する。

【００２４】図１はこの発明に係る多気筒内燃機関の空
燃比検出装置を示す全体構成図である。

【００２５】以下説明すると、図において符号１０は、
左右のバンクに３気筒づつ配置されたＶ型６気筒の内燃
機関を示す。該機関において、吸気路１２の先端に配置
されたエアクリーナ１４から導入された吸気は、スロッ
トル弁１６でその流量を調節されつつ吸気マニホルド１
８を経て＃１ないし＃６気筒に流入される。各気筒の吸
気弁（図示せず）の付近にはインジェクタ２０が設けら
れて燃料を噴射する。噴射されて吸気と一体となった混
合気は、各気筒内で図示しない点火プラグで点火されて
燃焼してピストン（図示せず）を駆動する。また吸気路
１２には、スロットル弁配置位置付近に、それをバイパ
スするバイパス路２２が設けられる。

【００２６】先に述べた如く、内燃機関１０は２個のバ
ンク２３ａ，２３ｂを備え、「歯ブラシ・エキマニ」と
通称される形状の排気マニホルドを備える。即ち、第１
のバンク２３ａは、＃１から＃３気筒の排気ポート（図
示せず）から延びる３本の排気パイプからなる第１の排
気パイプの組２４ａを備える。第１の排気パイプの組２
４ａは、１本の排気パイプ部２６ａに集約される。第２
のバンク２３ｂも、＃４から＃６気筒の排気ポート（図
示せず）から延びる３本の排気パイプからなる第２の排
気パイプの組２４ｂを備え、それらも１本の排気パイプ
部２６ｂに集約される。

【００２７】燃焼後の排気ガスは排気弁（図示せず）お
よび排気ポートを介して第１または第２の排気パイプの
組２４ａ，２４ｂのいずれかに流れ、そこから排気パイ
プ部２６ａまたは２６ｂを経て三元触媒コンバータ２８
ａまたは２８ｂで浄化されつつ機関外に排出される。各
バンク２３ａ，２３ｂにおいて、＃１から＃６気筒の排
気ポートから延びる排気パイプの組２４ａ，２４ｂがそ
れぞれ一体化する集合部３１ａ，３１ｂには、酸素濃度
検出素子からなる広域空燃比センサ３０ａ，３０ｂが設
けられる。

【００２８】空燃比センサ３０ａまたは３０ｂのそれぞ
れは、集合部３１ａ，３１ｂにおける、理論空燃比を中
心としてリーンからリッチにわたる広い範囲において排
気ガス中の酸素濃度に比例したリニアな特性からなる出
力を生じる。その詳細は先に本出願人が提案した別の出
願、特願平３−１６９４５６号（特開平４−３６９４７
１号）に述べられているので、これ以上の説明は省略す
る。尚、以下の説明において、このセンサを「ＬＡＦセ
ンサ」（リニア・エーバイエフ・センサ）と称する。Ｌ
ＡＦセンサ３０ａ，３０ｂの出力は制御ユニット３２に
送られる。

【００２９】また排気パイプ部２６ａまたは２６ｂには
三元触媒コンバータ２８ａ，２８ｂが設けられると共
に、その下流にはＯ₂ センサ３４ａ，３４ｂが設けられ
て排気ガス中の酸素濃度に応じて理論空燃比を中心にオ
ン／オフ信号を出力する。Ｏ₂センサ３４ａ，３４ｂの
配置位置の下流において排気パイプ部２６ａ，２６ｂは
合体する。このように排気パイプの組２４ａ，２４ｂお
よび排気パイプ部２６ａ，２６ｂからなる排気マニホル
ドの後段には、排気管３６が接続される。排気管３６に
は更に第３の三元触媒コンバータ３８が配置される。図
示の如く、各気筒、より正確には各気筒の排気ポートか
らＬＡＦセンサ３０ａ，３０ｂまでの離間距離は、＃１
（＃４）＞＃２（＃５）＞＃３（＃６）と異なってお
り、全気筒で同一ではない。

【００３０】また、内燃機関１０のディストリビュータ
（図示せず）内にはＴＤＣ位置でＴＤＣ信号と、ＴＤＣ
周期を６分割して得られるクランク角度２０度ごとに
（この角度範囲を「ステージ」と言う）ＣＲＫ信号（後
で図３に示す）と、ＴＤＣ信号とＣＲＫ信号の気筒との
関係を特定するためのＣＹＬ信号を出力するクランク角
センサ４０が設けられると共に、スロットル弁１６の開
度を検出するスロットル開度センサ４２、スロットル弁
１６下流の吸気圧力を絶対圧力で検出する絶対圧センサ
４４も設けられる。

【００３１】図２は制御ユニット３２の構成を示すブロ
ック図で、ＬＡＦセンサ３０ａ，３０ｂの出力は検出回
路４６ａ，４６ｂに入力される。検出回路４６ａ，４６
ｂの出力はＣＰＵに入力され、マルチプレクサ４８を介
してＡ／Ｄ変換回路５０に入力される。またＯ₂ センサ
３４ａ，３４ｂの出力もその検出回路５２ａ，５２ｂを
介してＣＰＵに入力され、後述する燃料噴射量の目標空
燃比ＫＣＭＤの決定に反映させられると共に、三元触媒
コンバータ２８ａ，２８ｂの劣化判定などに使用され
る。同様にスロットル開度センサ４２および絶対圧セン
サ４４の出力もＣＰＵに入力され、マルチプレクサ４８
を介してＡ／Ｄ変換回路５０に入力される。ＣＰＵはＣ
ＰＵコア５４、ＲＯＭ５６およびＲＡＭ５８ならびにカ
ウンタ６０を備える。

【００３２】クランク角センサ４０の出力は波形整形回
路６２を介してＣＰＵに入力され、カウンタ６０に入力
される。クランク角センサ４０の出力はそこで所定時間
カウントされて機関回転数Ｎｅが検出される。このカウ
ンタ値および前記したＡ／Ｄ変換値は、ＲＡＭ５８に格
納される。ＣＰＵコア５４はそれらに基づいて適宜な手
法で操作量を演算し、駆動回路６６を介してインジェク
タ２０を駆動して燃料噴射を制御すると共に、駆動回路
６８を介して電磁弁７０を駆動し、図１に示すバイパス
路２２を通過する２次空気量を制御する。

【００３３】ここで、ＲＯＭ５６はタイミングマップ
（請求項で述べた「特性」に相当）を備えると共に、Ｒ
ＡＭ５８は格納バッファおよび演算バッファを少なくと
も２組備える。即ち、ＲＡＭ５８は、１組の格納バッフ
ァおよび演算バッファをバンク２３ａ，２３ｂごとに備
える。ＬＡＦセンサ出力は、クランク角センサ４０から
ＣＲＫ信号が２０度間隔で入力される度に、Ａ／Ｄ変換
されて２ＴＤＣ間にわたって順次１２個のデータを記憶
する格納バッファに格納される。格納されたサンプリン
グ値群は図３に示すように、所定のタイミングで同数個
のデータを収納する演算バッファに一度に移される。演
算バッファにおいて１２個のデータ記憶欄は、０から１
１までのＮｏが付される。

【００３４】図３には＃１ないし＃３気筒について第１
のＬＡＦセンサ３０ａの出力をサンプリングする場合を
示す。この例で、前々回ＴＤＣが＃１気筒の排気ＴＤＣ
とすれば、今回ＴＤＣのタイミングで演算バッファに移
されたデータで、＃１気筒の空燃比を決定ないしは検出
することになる。尚、図示はしないが、＃４ないし＃６
気筒についての他方のＬＡＦセンサ３０ｂの出力をサン
プリングする場合も全く同様である。また、ここでは２
ＴＤＣ間にまたがるサンプリング値群を例にとったが、
３ＴＤＣ以上の間にまたがるサンプリング値群を使用す
る場合には、演算バッファをバンクごとに２組以上設け
る必要がある。即ち、バッファは、使用目的や内燃機関
の種類に応じて個数が決められる。

【００３５】図４は、この発明に係る空燃比検出装置の
動作を示すフロー・チャートである。但し、実施例に係
る検出装置は、排気系の挙動を記述するモデルを設定
し、排気系集合部に配置した単一の広域空燃比センサの
出力を入力すると共に、モデルの内部状態を観測するオ
ブザーバを設け、その出力から各気筒の空燃比を推定す
る技術を前提としているので、同図の説明に入る前に、
そのオブザーバによる空燃比推定についてここで簡単に
説明する。尚、以下では直列４気筒内燃機関を例にとっ
て説明する（Ｖ型６気筒内燃機関については後述す
る）。

【００３６】先ず、１個のＬＡＦセンサの出力から各気
筒の空燃比を精度良く分離抽出するためには、ＬＡＦセ
ンサの検出応答遅れを正確に解明する必要がある。そこ
で、とりあえずこの遅れを１次遅れ系と擬似的にモデル
化し、図５に示す如きモデルを作成した。ここでＬＡ
Ｆ：ＬＡＦセンサ出力、Ａ／Ｆ：入力Ａ／Ｆ、とする
と、その状態方程式は下記の数１で示すことができる。

【００３７】

【数１】

【００３８】これを周期ΔＴで離散化すると、数２で示
すようになる。図６は数２をブロック線図で表したもの
である。

【００３９】

【数２】

【００４０】従って、数２を用いることによってセンサ
出力より真の空燃比を求めることができる。即ち、数２
を変形すれば数３に示すようになるので、時刻ｋのとき
の値から時刻ｋ−１のときの値を数４のように逆算する
ことができる。

【００４１】

【数３】

【００４２】

【数４】

【００４３】具体的には数２をＺ変換を用いて伝達関数
で示せば数５の如くになるので、その逆伝達関数を今回
のセンサ出力ＬＡＦに乗じることによって前回の入力空
燃比をリアルタイムに推定することができる。図７にそ
のリアルタイムのＡ／Ｆ推定器のブロック線図を示す。

【００４４】

【数５】

【００４５】続いて、上記の如く求めた真の空燃比に基
づいて各気筒の空燃比を分離抽出する手法について説明
すると、先願でも述べたように、排気系の集合部の空燃
比を各気筒の空燃比の時間的な寄与度を考慮した加重平
均であると考え、時刻ｋのときの値を、数６のように表
した。尚、Ｆ（燃料量）を制御量としたため、ここでは
『燃空比Ｆ／Ａ』を用いているが、後の説明においては
理解の便宜のため、支障ない限り「空燃比」を用いる。
尚、空燃比（ないしは燃空比）は、先に数５で求めた応
答遅れを補正した真の値を意味する。

【００４６】

【数６】

【００４７】即ち、集合部の空燃比は、気筒ごとの過去
の燃焼履歴に重みＣ（例えば直近に燃焼した気筒は４０
％、その前が３０％．．．など）を乗じたものの合算で
表した。このモデルをブロック線図であらわすと、図８
のようになる。

【００４８】また、その状態方程式は数７のようにな
る。

【００４９】

【数７】

【００５０】また集合部の空燃比をｙ（ｋ）とおくと、
出力方程式は数８のように表すことができる。

【００５１】

【数８】

【００５２】上記において、ｕ（ｋ）は観測不可能のた
め、この状態方程式からオブザーバを設計してもｘ
（ｋ）は観測することができない。そこで４ＴＤＣ前
（即ち、同一気筒）の空燃比は急激に変化しない定常運
転状態にあると仮定してｘ（ｋ＋１）＝ｘ（ｋ−３）と
すると、数９のようになる。これは、ｕ（ｋ）を目標空
燃比としても同様である。

【００５３】

【数９】

【００５４】ここで、上記の如く求めたモデルについて
シミュレーション結果を示す。図９は４気筒内燃機関に
ついて３気筒の空燃比を１４．７にし、１気筒だけ１
２．０にして燃料を供給した場合を示す。図１０はその
ときの集合部の空燃比を上記モデルで求めたものを示
す。同図においてはステップ状の出力が得られている
が、ここで更にＬＡＦセンサの応答遅れを考慮すると、
センサ出力は図１１に「モデル出力値」と示すようにな
まされた波形となる。図中「実測値」は同じ場合のＬＡ
Ｆセンサ出力の実測値であるが、これと比較し、上記モ
デルが多気筒内燃機関の排気系を良くモデル化している
ことを検証している。

【００５５】よって、数１０で示される状態方程式と出
力方程式にてｘ（ｋ）を観察する通常のカルマンフィル
タの問題に帰着する。その荷重行列Ｑ，Ｒを数１１のよ
うにおいてリカッチの方程式を解くと、ゲイン行列Ｋは
数１２のようになる。

【００５６】

【数１０】

【００５７】

【数１１】

【００５８】

【数１２】

【００５９】これよりＡ−ＫＣを求めると、数１３のよ
うになる。

【００６０】

【数１３】

【００６１】一般的なオブザーバの構成は図１２に示さ
れるようになるが、今回のモデルでは入力ｕ（ｋ）がな
いので、図１３に示すようにｙ（ｋ）のみを入力とする
構成となり、これを数式で表すと数１４のようになる。

【００６２】

【数１４】

【００６３】ここでｙ（ｋ）を入力とするオブザーバ、
即ちカルマンフィルタのシステム行列は数１５のように
表される。

【００６４】

【数１５】

【００６５】今回のモデルで、リカッチ方程式の荷重配
分Ｒの要素：Ｑの要素＝１：１のとき、カルマンフィル
タのシステム行列Ｓは、数１６で与えられる。

【００６６】

【数１６】

【００６７】図１４に上記したモデルとオブザーバを組
み合わせたものを示す。シミュレーション結果は先の出
願に示されているので省略するが、これにより集合部空
燃比より各気筒の空燃比を的確に抽出することができ
る。

【００６８】オブザーバによって集合部空燃比より各気
筒空燃比を推定することができたことから、ＰＩＤなど
の制御則を用いて空燃比を気筒別に制御することが可能
となる。具体的には、図１５に示すように、センサ出力
（集合部Ａ／Ｆ）と目標空燃比とからＰＩＤ制御則を用
いて集合部フィードバック補正項ＫＬＡＦを求めると共
に、オブザーバ推定値＃ｎＡ／Ｆから気筒毎のフィード
バック補正項＃ｎＫＬＡＦ（ｎ：気筒）を求める。気筒
毎のフィードバック補正項＃ｎＫＬＡＦはより具体的に
は、集合部Ａ／Ｆを気筒毎のフィードバック補正項＃ｎ
ＫＬＡＦの平均値の前回演算値で除算して求めた目標値
とオブザーバ推定値＃ｎＡ／Ｆとの偏差を解消するよう
にＰＩＤ則を用いて求める。

【００６９】これにより、各気筒の空燃比は集合部空燃
比に収束し、集合部空燃比は目標空燃比に収束すること
となって、結果的に全ての気筒の空燃比が目標空燃比に
収束する。ここで、各気筒の燃料噴射量＃ｎＴout （イ
ンジェクタの開弁時間で規定される）は、 ＃ｎＴout ＝Ｔｉｍ×ＫＣＭＤ×ＫＴＯＴＡＬ×＃ｎＫ
ＬＡＦ×ＫＬＡＦ で求められる。上記で、Ｔｉｍ：基本値、ＫＣＭＤ：目
標空燃比、ＫＴＯＴＡＬ：その他の補正項、である。更
にバッテリ補正などの加算項もあるが省略する。尚、か
かる制御の詳細は本出願人が先に提案した特願平５−２
５１１３８号に述べられているので、これ以上の説明は
省略する。

【００７０】ここで、実施例で用いたＶ型６気筒内燃機
関について、上述したオブザーバによる空燃比の推定を
簡単に説明する。

【００７１】Ｖ型６気筒内燃機関にオブザーバを適用す
る場合は、バンク２３ａ，２３ｂのそれぞれについて構
成することになるため、一方のバンク、例えばバンク２
３ａに着目すれば、直列型３気筒内燃機関と同様にな
る。この場合、数６に示した気筒ごとの過去の燃焼履歴
を意味する重みＣは、Ｃ１およびＣ３の３個となる。従
って、数７に示した状態方程式は、この場合、数１７の
ようになる。

【００７２】

【数１７】

【００７３】先と同様に集合部空燃比をｙ（ｋ）とおく
とき、出力方程式は数１８のように示すことができる。

【００７４】

【数１８】

【００７５】同様に、ｕ（ｋ）は観測不可能でこの状態
方程式からオブザーバを設計してもｘ（ｋ）は観測でき
ないことから、１サイクル前（Ｖ型６気筒においては６
ＴＤＣ前）の同一気筒の空燃比が急激に変化しないと仮
定し、ｘ（ｋ＋１）＝ｘ（ｋ−２）とすると、数１９の
ようになる。

【００７６】

【数１９】

【００７７】以下、同様に数１０ないし数１４の式も３
次の式となり、数１５、数１６に示したカルマンフィル
タのシステム行列も同様に与えられる。

【００７８】即ち、オブザーバによる空燃比の推定は、
その推定すべき気筒数に応じて状態方程式および出力方
程式の次数を決定すれば良い。例えば、直列６気筒型で
図１６に示すような、いわゆる６−１集合型の集合部３
１に単一のＬＡＦセンサ３０を設けた機関の場合は、６
次の式となる。また図１７に示す如き６−２−１集合型
の集合部３１ａ，３１ｂにそれぞれ１個のＬＡＦセンサ
３０ａ，３０ｂを設けた機関にあっては、Ｖ型機関と同
じく、３次の式となる。

【００７９】同様に、図１８の５−１集合型の直列５気
筒内燃機関では、５次となる。また上述した４気筒内燃
機関を例にとれば、図１９の４−１集合型および図２０
の４−２−１集合型の場合、いずれも集合部３１に単一
のＬＡＦセンサ３０を設けていることから、推定すべき
気筒が４個となって４次の式となる。いずれの例であっ
ても、同一気筒の１サイクル前の空燃比は急激に変化し
ないと仮定することで、オブザーバを設計することがで
きる。

【００８０】ここで、図４フロー・チャートに戻ってこ
の発明に係る空燃比検出装置の動作を説明する。図示の
プログラムは、図３に「演算」と示すクランク角度位置
で起動される。

【００８１】先ず、Ｓ１０において機関回転数Ｎｅおよ
び吸気圧力Ｐｂを読み出し、Ｓ１２に進んで気筒数をカ
ウントする気筒カウンタＣＹＬ−ＣＯＵＮＴの値が０か
否か判断する。ここで、点火（燃焼）順序は、＃１，＃
４，＃２，＃５，＃３，＃６気筒と約束すると共に、気
筒カウンタ値たる０ないし５がその順序に以下の通り対
応すると約束する。

【００８２】従って、Ｓ１２で肯定されるときは、今点
火され燃焼した気筒は＃１気筒、詳しくはその演算時期
であると判断し、Ｓ１４に進んで＃１気筒のタイミング
マップを検索する。

【００８３】図２１はそのタイミングマップの特性を示
す説明図であり、図示の如く特性は、機関回転数Ｎｅが
低く、または吸気圧力（負荷）Ｐｂが高いほど早いクラ
ンク角度でサンプリングされた値を選択するように設定
される。ここで、「早い」とは前のＴＤＣ位置により近
い位置でサンプリングされた値（換言すれば古い値）を
意味する。逆に、機関回転数Ｎｅが高く、または吸気圧
力Ｐｂが低いほど遅いクランク角度、即ち、後のＴＤＣ
位置に近いクランク角度でサンプリングされた値（換言
すれば新しい値）を選択するように設定される。

【００８４】即ち、ＬＡＦセンサ出力は図２７に示した
ように、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）の変局点に可能な限り
近い位置でサンプリングするのが最良であるが、その変
局点、例えばピーク値は、センサの反応時間を一定と仮
定すれば、図２２に示すように、機関回転数が低くなる
ほど早いクランク角度で生じる。また、負荷が高いほど
排気ガス圧力や排気ガスボリュームが増加し、従って排
気ガスの流速が増してセンサへの到達時間が早まるもの
と予想される。その意味から、特性を図２１に示すよう
に設定した。

【００８５】更に、排気マニホルドの気筒排気ポートか
らセンサまでの離間距離の違いについて説明すると、図
１において、各気筒の排気ポートからＬＡＦセンサまで
の離間距離は同一ではない。即ち、＃１または＃４気筒
の排気ポートからＬＡＦセンサ３０ａ，３０ｂまでの距
離は、＃２または＃５気筒のそれより大きく、＃２また
は＃５気筒の距離は＃３または＃６気筒のそれより大き
い。従って、排気ガスがＬＡＦセンサ３０ａ，３０ｂに
到達するまでの時間も、運転状態が同一であれば、その
距離に比例して相違する。

【００８６】その結果、図３に示すように、センサ出力
の変局点（折曲点）を選択しようとするとき、例えば＃
２または＃５気筒で言えば、それが８回前（バッファＮ
ｏ．８）または２回前（バッファＮｏ．２）の値とする
と、＃１または＃４気筒ではそれが例えば７回前（バッ
ファＮｏ．７）または１回前（バッファＮｏ．１）とな
る。即ち、＃１または＃４気筒の排気ガスは＃２または
＃５気筒のそれより到達時間が長いため遅く到達し、＃
３または＃６気筒は、＃２または＃５気筒のそれより早
く到達する。

【００８７】従って、予めそれぞれの気筒について、排
気ポートとＬＡＦセンサ間の離間距離を計測しておくと
共に、運転状態に応じた最良のセンシングタイミング
（サンプリング値）をバッファ番号で求めておき、機関
回転数Ｎｅおよび吸気圧力Ｐｂとから検索自在にマップ
化しておく。

【００８８】続いて、Ｓ１６に進んで、マップ検索値、
より具体的には＃１気筒のタイミングマップを検索して
得たバッファＮｏに対応するサンプリング値を選択し、
それに基づいて当該気筒（＃１気筒）の空燃比を決定
（検出）する。続いてＳ１８に進んで気筒カウンタ値を
インクリメントする。尚、気筒カウンタ値は５に達した
後、図示しないステップでＣＹＬ信号による気筒判別結
果に基づいて０にイニシャライズされる。

【００８９】他方、Ｓ１２で否定されるときはＳ２０に
進み、気筒カウンタ値が１か否か判断し、肯定されると
きは直近の燃焼気筒は＃４気筒と判断してＳ２２に進
み、＃４気筒のタイミングマップを検索する。以下、Ｓ
２４からＳ３４において同様の作業を継続し、Ｓ３２で
否定されるときはＳ３６に進んで＃６気筒のタイミング
マップを検索する。かかる手順を経て当該気筒のタイミ
ングマップを検索し、前記した１２個のデータを記憶し
ている演算バッファのいずれかをそのＮｏで選択し、そ
こに記憶されているサンプリング値を選択し、それに基
づいて空燃比を決定（検出）する。

【００９０】この実施例は上記の如く、センサ出力をほ
ぼ忠実に反映する比較的短い間隔でサンプリングすると
共に、その比較的短い間隔でサンプリングされた値をバ
ッファ群に順次記憶しておき、機関回転数と吸気圧力
（負荷）と更には気筒センサ間の離間距離に応じてセン
サ出力の変局点を予測してバッファ群の中からそれに対
応する値を所定クランク角度において選択し、それに基
づいて空燃比を決定（検出）するようにしたことから、
機関回転数や機関負荷の変動の如何にかかわらず、いわ
ゆる歯ブラシ・エキマニなどにおいて気筒排気ポートと
センサ間の離間距離が気筒によって異なるものにおいて
も、空燃比を精度良く検出することができる。即ち、制
御ユニット側はセンサ出力の最大値と最小値を正確に認
識することができる。

【００９１】従って、この構成により前記したオブザー
バを用いて各気筒の空燃比を推定するときも、実際の空
燃比の挙動に近似する値を使用することができてオブザ
ーバの推定精度が向上し、結果として図１５に関して述
べた気筒別の空燃比フィードバック制御を行うときの精
度も向上する。

【００９２】これに関して図２３を参照して説明を補足
する。尚、説明に際しては４気筒内燃機関を再び例にと
る。

【００９３】全ての気筒でその排気ポートからＬＡＦセ
ンサまでの距離が均一とすると、各気筒から出力される
排気ガスは同一の距離を流れ、同図の左方に示す如く、
流量は周期的に最大となる。従って、例えば時点（１）
（＃２気筒の排気ＴＤＣを示す時刻ｋ）で集合部空燃比
を検出すると、燃焼直後の＃２気筒から出力される排気
ガスの集合部空燃比への寄与度は、数８の出力方程式お
よび図８のモデルなどの重みＣに示した通り、最大とな
る。

【００９４】しかしながら、ＬＡＦセンサへの距離が気
筒間で異なる場合、ある気筒から出力される排気ガスは
比較的長い距離を、また他の気筒から出力されるそれは
比較的短い距離を移動することになり得る。その結果、
図２３の右方に示す如く、各気筒から生じる排気ガスの
流量が最大となる時点の間隔は、均一性を失う。従っ
て、時点（１）で検出する空燃比は、＃２気筒の排気ガ
スの挙動を正しく反映しない。これは、前記した出力方
程式およびモデルの前提と異なる。

【００９５】このとき、空燃比を時点（２）で検出すれ
ば、集合部空燃比への寄与度において支配的な直近燃焼
気筒（＃２気筒）の排気ガスの挙動を検出値に反映させ
ることができ、集合部空燃比に対する各気筒の寄与度
は、前記した出力方程式およびモデルが前提とする状況
に完全には一致しないが、それと近似する程度には一致
させることができ、検出値に基づいて各気筒の空燃比を
所期の如く推定することが可能となる。

【００９６】ここで、前記した従来技術（特開平１−３
１３６４４号）との関係に触れると、前記した従来技術
のようにサンプルタイミングそのものを運転状態に応じ
て任意に変えることも考えられるが、実施例の如く構成
したことで、結果的にサンプルタイミングそのものを任
意に変えることと等価の効果を持つことができる。即
ち、前記した従来技術（特開平１−３１３６４４号）と
等価の効果を持つと共に、検出を決定した時点で変局点
が徒過してしまう、即ち、最適検出ポイントを追い越し
てしまう不都合がなく、また構成も簡易である。

【００９７】図２４はこの発明の第２の実施例を示す、
図４と同様なフロー・チャートである。

【００９８】第１実施例との相違に焦点をおいて説明す
ると、第２実施例の場合、タイミングマップは３個のみ
用意した。即ち、左右のバンクにおいてセンサまでの距
離は、第１バンク２３ａの＃１気筒と第２バンク２３ｂ
の＃４気筒、第１バンク２３ａの＃２気筒と第２バンク
２３ｂの＃５気筒、第１バンク２３ａの＃３気筒と第２
バンク２３ｂの＃６気筒は略同一と予想されるので、両
バンクに共通するようにタイミングマップを３個のみ設
定した。

【００９９】以下説明すると、Ｓ１００において機関回
転数Ｎｅなどを読み出してＳ１０２に進み、気筒カウン
タの値が１以下であるか否か判断する。肯定されると
き、気筒カウンタ値が０であれば直近燃焼気筒は＃１気
筒、１であれば＃４気筒であるので、Ｓ１０４に進んで
＃１および＃４気筒に共通のタイミングマップを検索す
る。続いてＳ１０６に進み、＃１気筒であるときは第１
バンク２３ａ用のバッファから検索値に対応するサンプ
リング値を選択し、それに基づいて＃１気筒の空燃比を
決定（検出）する。また＃４気筒であるときは第２バン
ク２３ｂ用のバッファから該当のサンプリング値を選択
し、それに基づいて空燃比を決定（検出）する。次いで
Ｓ１０８に進んで気筒カウンタ値をインクリメントす
る。

【０１００】Ｓ１０２で気筒カウンタ値が１より大きい
と判断されたときはＳ１１０に進み、気筒カウンタ値が
３以下であるか判断する。肯定されるとき、直近燃焼気
筒は気筒カウンタ値が２であれば＃２気筒、３であれば
＃５気筒であるので、Ｓ１１２に進んで＃２および＃５
気筒に共通のタイミングマップを検索し、Ｓ１０６に進
んで＃２気筒であれば第１バンク２３ａ用のバッファ、
＃５気筒であれば第２バンク２３ｂ用のバッファから対
応するサンプリング値を選択し、それに基づいて＃２気
筒であれば＃２気筒の空燃比を、＃５気筒であれば＃５
気筒の空燃比を決定（検出）する。

【０１０１】またＳ１１０で気筒カウンタ値が３より大
きいと判断されたときには、直近燃焼気筒は気筒カウン
タ値が４であれば＃３気筒、５であれば＃６気筒である
ので、Ｓ１１４に進んで＃３および＃６気筒に共通する
タイミングマップを検索し、Ｓ１０６に進んで当該する
方のバンク用のバッファから対応するサンプリング値を
選択し、それに基づいて空燃比を決定（検出）する。

【０１０２】第２実施例は上記の如く構成したので、第
１実施例と同様に各気筒の排気ポートから空燃比センサ
設置位置までの距離が１個のバンク内で異なる場合にお
いても、運転状態の如何にかかわらず、サンプリング値
の中で空燃比の実際の挙動を良く反映する最適な値を選
ぶことができる。更に、第１実施例に比べ、タイミング
マップの数を半分の３個に減少させたので、構成として
簡易となる。

【０１０３】図２５はこの発明の第３実施例を示す、図
２４と同様のフロー・チャートである。

【０１０４】図示の如く、第３実施例は更に簡略化し、
＃２気筒および＃５気筒に共通するタイミングマップを
１個のみ設定し、残余の気筒については、そのマップ検
索値を増減してサンプリング値を選択するようにした。

【０１０５】以下説明すると、Ｓ２００で機関回転数Ｎ
ｅなどを読み出してＳ２０２に進み、気筒カウンタ値が
１以下であるか否か判断する。説明の便宜上、Ｓ２０２
で気筒カウンタ値が１より大きいと判断されたとすると
Ｓ２０４に進み、そこで気筒カウンタ値が３以下か否か
判断する。肯定されるとき、直近燃焼気筒は＃２（気筒
カウンタ値＝１）または＃５気筒（気筒カウンタ値＝
３）であるので、Ｓ２０６に進んで＃２および＃５気筒
共通のタイミングマップを検索し、Ｓ２０８に進んで検
索値に基づいて該当する第１バンク２３ａまたは第２バ
ンク２３ｂ用のバッファから検索値に対応するサンプリ
ング値を選択し、それに基づいて該当する＃２気筒また
は＃５気筒の空燃比を決定（検出）する。そして、Ｓ２
１０に進んで気筒カウンタをインクリメントする。

【０１０６】他方、Ｓ２０２で気筒カウンタ値が１以下
と判断されたとき、直近燃焼気筒は＃１気筒（気筒カウ
ンタ値＝０）または＃４気筒（気筒カウンタ値＝１）で
あるので、Ｓ２１２に進んで＃２および＃５気筒共通の
タイミングマップを検索する。そして検索値に運転状態
に応じて決定される所定の数αを減算し、該当する側の
バンク用のバッファから減算値に対応するサンプリング
値を選択し、それに基づいて該当する＃１または＃４気
筒の空燃比を決定（検出）する。

【０１０７】即ち、図１において＃１気筒および＃４気
筒はセンサまでの距離が、＃２気筒および＃５気筒より
大きいので、＃１および＃４気筒から排出された排気ガ
スがＬＡＦセンサ３０ａ，３０ｂに到達するのに要する
時間は、＃２および＃５気筒のそれより長くなる。その
ことは、サンプリング値は＃２および＃５気筒の値より
時間的に遅い値、即ち、図３のタイミング・チャートで
言えば、右側の減算される値となることを意味する。

【０１０８】従って、予め＃２および＃５気筒の排気ガ
スの到達時間とのずれを計測し、それに対応する値αを
算出し、＃２および＃５気筒共通のタイミングマップよ
り検索したバッファＮｏから減算することで、＃１およ
び＃４気筒の空燃比を求めることができる。

【０１０９】Ｓ２０４で気筒カウンタ値が３より大きい
と判断されるときは燃焼直近気筒が＃３または＃６気筒
であるので、Ｓ２１４に進んで＃２および＃５気筒共通
のタイミングマップ検索値（バッファＮｏ）に所定値β
（αと同様に運転状態に応じて決定される）を加算し、
該当する方のバンク用のバッファから加算値に対応する
サンプリング値を選択し、それに基づいて該当する方の
気筒の空燃比を決定（検出）する。

【０１１０】これは言うまでもなく、図１において＃３
および＃６気筒からセンサまでの距離は、＃２および＃
５気筒のそれより小さくて到達時間が短く、先にサンプ
リングした値を選択すべきだからである。ここで値αお
よびβは、運転状態、例えば機関回転数、吸気圧力、排
圧、流速などに応じて決定される。また値α，βは整数
値に限らず、分数値でも良く、分数値であれば隣接する
バッファ間の補間演算値を求めるものであっても良い。
また値αおよびβは、適用する機関の特性から所定の定
数（固定値）であることも考えられる。

【０１１１】第３実施例は上記の如く構成したので、従
前の実施例と同様に、１個のバンク内において各気筒の
排気ポートからＬＡＦセンサ位置までの距離が異なる場
合においても、運転状態の変動の如何にかかわらず、サ
ンプリング値の中で空燃比の実際の挙動を良く反映する
最適な値を選ぶことができると共に、タイミングマップ
の数を１個に減少させたので、第２実施例に比して構成
が更に簡易となる。

【０１１２】尚、上記において気筒排気ポートとセンサ
間の離間距離が全気筒または一部の気筒で異なる例とし
て、Ｖ型６気筒および直列型の５−１集合型の５気筒内
燃機関などの例を挙げたが、それ以外にも、特公平５−
３０９６６号公報に記載される技術の如く、排気干渉を
避けるために各排気ポートと空燃比センサを取り付ける
べき排気集合部までの離間距離を異ならせた、５−２集
合型、５−３集合型などと通称される直列５気筒機関に
用いることも可能である。

【０１１３】更に、上記において、ＬＡＦセンサごとに
検出回路を設けて出力を処理するようにしたが、２個の
ＬＡＦセンサの出力を１個の検出回路で処理しても良
い。但し、その場合でもバッファについては既述の如
く、バンクごとに設ける必要がある。

【０１１４】尚、上記した第１ないし第３の実施例は、
排気系の挙動を記述するモデルを設定し、その内部状態
を観測するオブザーバを使用して空燃比制御を行う場合
を例にとって説明してきたが、この発明に係る空燃比検
出技術はそれに限定されるものではなく、空燃比センサ
の実測値に基づいて空燃比を制御する技術に全て妥当す
る。

【０１１５】更に、空燃比を気筒ごとに検出する例を示
したが、気筒と対応づけることなく検出しても良い。

【０１１６】また運転状態を機関回転数と吸気圧力など
から検出したが、これに限られるものでなく、その他の
パラメータを追加しても良い。また機関負荷を示すパラ
メータは吸気圧力に限られるものではなく、吸入空気
量、スロットル開度などでも良い。また大気圧に応じて
マップ値を変更しても良い。

【０１１７】また空燃比センサとして広域空燃比センサ
を使用する場合を例にとって説明したが、いわゆるＯ₂
センサを用いて空燃比を制御する場合にも妥当する。

【０１１８】

【発明の効果】請求項１項にあっては、機関の運転状態
や気筒センサ間の離間距離の如何にかかわらず、最適の
サンプリング値を選択することができる。よって実際の
空燃比の挙動に近似する空燃比を検出することができて
検出精度が向上し、また検出値に基づいて空燃比を制御
するときの精度も向上する。

【０１１９】請求項２項にあっては、検出値に基づいて
空燃比を気筒ごとに精度良く制御することが可能とな
る。

【０１２０】請求項３項にあっては、運転状態や気筒セ
ンサ間の離間距離の如何にかかわらず、空燃比、特に気
筒ごとの空燃比を精度良く検出することができる。

【０１２１】請求項４項にあっては、運転状態や気筒セ
ンサ間の離間距離の如何にかかわらず、空燃比、特に気
筒ごとの空燃比を精度良く検出することができると共
に、構成として簡易となる。

【０１２２】請求項５項にあっては、運転状態や気筒セ
ンサ間の離間距離の如何にかかわらず、空燃比、特に気
筒ごとの空燃比を精度良く検出することができると共
に、構成として一層簡易となる。

【０１２３】請求項６項にあっては、前記した作用効果
に加えて、単一の空燃比センサの出力から多気筒内燃機
関の各気筒の空燃比を精度良く推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る多気筒内燃機関の空燃比検出装
置を全体的に示す全体構成図である。

【図２】図１中の制御ユニットの詳細を示すブロック図
である。

【図３】図１中の空燃比センサ出力のサンプリングを示
すタイミング・チャートである。

【図４】図１装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図５】図１装置で前提とする空燃比センサの検出動作
をモデル化した例を示すブロック図である。

【図６】図５に示すモデルを周期ΔＴで離散化したモデ
ルである。

【図７】空燃比センサの検出挙動をモデル化した真の空
燃比推定器を示すブロック線図である。

【図８】図１装置で前提とする多気筒内燃機関の排気系
の挙動を示すモデルを表すブロック線図である。

【図９】図８に示すモデルを用いて４気筒内燃機関につ
いて３気筒の空燃比を１４．７に、１気筒の空燃比を１
２．０にして燃料を供給する場合を示すデータ図であ
る。

【図１０】図９に示す入力を与えたときの図８モデルの
集合部の空燃比を表すデータ図である。

【図１１】図９に示す入力を与えたときの図８モデルの
集合部の空燃比をＬＡＦセンサの応答遅れを考慮して表
したデータと、同じ場合のＬＡＦセンサ出力の実測値を
比較するグラフ図である。

【図１２】一般的なオブザーバの構成を示すブロック線
図である。

【図１３】図１装置で前提とするオブザーバの構成を示
すブロック線図である。

【図１４】図８に示すモデルと図１３に示すオブザーバ
を組み合わせた構成を示す説明ブロック図である。

【図１５】図１装置で検出した空燃比に基づく空燃比の
フィードバック制御を示すブロック図である。

【図１６】空燃比センサまでの距離が気筒間で異なる例
としての６−１集合型の直列型６気筒内燃機関について
の空燃比のオブザーバによる推定を説明する説明図であ
る。

【図１７】空燃比センサまでの距離が気筒間で異なる例
としての６−２−１集合型の直列型６気筒内燃機関につ
いての空燃比のオブザーバによる推定を説明する説明図
である。

【図１８】空燃比センサまでの距離が気筒間で異なる例
としての５−１集合型の直列型５気筒内燃機関について
の空燃比のオブザーバによる推定を説明する説明図であ
る。

【図１９】空燃比センサまでの距離が気筒間で異なる例
としての４−１集合型の直列型４気筒内燃機関について
の空燃比のオブザーバによる推定を説明する説明図であ
る。

【図２０】空燃比センサまでの距離が気筒間で異なる例
としての４−２−１集合型の直列型４気筒内燃機関につ
いての空燃比のオブザーバによる推定を説明する説明図
である。

【図２１】図４フロー・チャートで使用するタイミング
マップの特性を示す説明図である。

【図２２】図２１の特性を説明する、機関回転数および
機関負荷に対するセンサ出力特性を示す説明図である。

【図２３】４気筒内燃機関を例にとってこの実施例の特
徴を説明するタイミング・チャートである。

【図２４】この発明の第２実施例を示す、図４と同様の
フロー・チャートである。

【図２５】この発明の第３実施例を示す、図２４と同様
のフロー・チャートである。

【図２６】多気筒内燃機関のＴＤＣと排気系集合部の空
燃比との関係を示す説明図である。

【図２７】実際の空燃比に対するサンプルタイミングの
良否を示す説明図である。

【符号の説明】 １０ 内燃機関 １８ 吸気マニホルド ２０ インジェクタ ２３ａ，２３ｂ 排気パイプの組 ２６ａ，２６ｂ 排気パイプ部 ３０ａ，３０ｂ 空燃比センサ（ＬＡＦセンサ） ３２ 制御ユニット ３４ａ，３４ｂ Ｏ₂ センサ ４０ クランク角センサ ４２ スロットル開度センサ ４４ 絶対圧センサ ５０ Ａ／Ｄ変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−187842（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−180059（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−37020（ＪＰ，Ｂ２) 実表 平４−505490（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多気筒内燃機関の排気マニホルドの集合
   部ないしはその下流に配置された単一の空燃比センサの
   出力をサンプリングして空燃比を検出する装置で、前記
   排気マニホルドにおいて気筒の排気ポートから前記空燃
   比センサまでの距離が前記多気筒内燃機関の全部または
   一部の気筒の間で異なるものにおいて、 ａ．前記多気筒内燃機関の運転状態を検出する運転状態
   検出手段、 ｂ．前記空燃比センサの出力を所定時間ないしは所定ク
   ランク角度ごとにサンプリングして順次記憶する記憶手
   段、 ｃ．前記検出された運転状態と各気筒の前記センサまで
   の距離に応じて予め設定された特性に従って前記記憶さ
   れたサンプリング値群の中の少なくともいずれかを選択
   する選択手段、および ｄ．前記選択されたサンプリング値に基づいて空燃比を
   検出する空燃比検出手段、を備えたことを特徴とする多
   気筒内燃機関の空燃比検出装置。
2. 【請求項２】 前記空燃比検出手段は、選択されたサン
   プリング値に基づいて空燃比を気筒ごとに検出すること
   を特徴とする請求項１項記載の多気筒内燃機関の空燃比
   検出装置。
3. 【請求項３】 前記特性が気筒ごとに予め設定されてい
   ることを特徴とする請求項１項または２項記載の多気筒
   内燃機関の空燃比検出装置。
4. 【請求項４】 前記特性が一部の気筒についてのみ予め
   設定されていることを特徴とする請求項１項または２項
   記載の多気筒内燃機関の空燃比検出装置。
5. 【請求項５】 前記選択手段は、残余の気筒について前
   記特性を補正した値を求め、求めた値に従って前記記憶
   されたサンプリング値群の中の少なくともいずれかを選
   択することを特徴とする請求項４項記載の多気筒内燃機
   関の空燃比検出装置。
6. 【請求項６】ｅ．前記選択されたサンプリング値に基づ
   いて検出された空燃比を入力して多気筒内燃機関の排気
   系の挙動を記述するモデル、および ｆ．前記モデルの内部状態を観測して前記多気筒内燃機
   関の各気筒の空燃比を推定するオブザーバ、を備え、前
   記空燃比検出手段は、前記オブザーバの出力に基づいて
   空燃比を気筒ごとに検出することを特徴とする請求項２
   項ないし５項のいずれかに記載の多気筒内燃機関の空燃
   比検出装置。