JP2947353B2 - 内燃エンジンの空燃比制御方法 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比制御方法

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JP2947353B2 JP61100384A JP10038486A JP2947353B2 JP 2947353 B2 JP2947353 B2 JP 2947353B2 JP 61100384 A JP61100384 A JP 61100384A JP 10038486 A JP10038486 A JP 10038486A JP 2947353 B2 JP2947353 B2 JP 2947353B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は内燃エンジンの空燃比制御方法に関する。 背景技術 内燃エンジンの排気ガス浄化、燃費改善等を目的とし
て、排気ガス中の酸素濃度を酸素濃度センサによって検
出し、この酸素濃度センサの出力信号に応じてエンジン
への供給混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック
制御する空燃比制御装置がある。 このような空燃比制御装置に用いられる酸素濃度セン
サとして被測定気体中の酸素濃度に比例した出力を発生
するものがある。例えば、平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材の両主面に電極対を設けて固体電解質部材
の一方の電極面が気体滞留室の一部をなしてその気体滞
留室が被測定気体と導入孔を介して連通するようにした
限界電流方式の酸素濃度センサが特開昭52−72286号公
報に開示されている。この酸素濃度センサにおいては、
酸素センサ伝導性固体電解質部材と電極対とが酸素ポン
プ素子として作用して間隙空側電極が負極になるように
電極間に電流を供給すると、負極面側にて気体滞留室内
気体中の酸素ガスがイオン化して固体電解質部材内を正
極面側に移動し正極面から酸素ガスとして放出される。
このときの電極間に流れ得る限界電流値は印加電圧に拘
らずほぼ一定となりかつ被測定気体中の酸素濃度に比例
するのでその限界電流値を検出すれば被測定気体中の酸
素濃度を測定することができる。しかしながら、かかる
酸素濃度センサを用いて空燃比を制御する場合に排気ガ
ス中の酸素濃度からは混合気の空燃比が理論空燃比より
リーンの範囲でしか酸素濃度に比例した出力が得られな
いので目標空燃比をリッチ領域に設定した空燃比制御は
不可能であった。また空燃比がリーン及びリッチ領域に
て排気ガス中の酸素濃度に比例した出力が得られる酸素
濃度センサとしては２つの平板状の酸素イオン伝導性固
体電解質部材各々に電極対を設けて２つの固体電解質部
材の一方の電極面各々が気体滞留室の一部をなしてその
気体滞留室が被測定体と導入孔を介して連通し一方の固
体電解質部材の他方の電極面が大気室に面するようにし
たセンサが特開昭59−192955号に開示されている。この
酸素濃度センサにおいては一方の酸素イオン伝導性固体
電解質部材と電極対とが酸素濃度比検出電池素子として
作用し他方の酸素イオン伝導性固体電解質部材と電極対
とが酸素ポンプ素子として作用するようになっている。
酸素濃度比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧
以上のとき酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室
側電極に向って移動するように電流を供給し、酸素濃度
比検出電池素子の電極間の発生電圧が基準電圧以下のと
き酸素ポンプ素子内を酸素イオンが気体滞留室側とは反
対側の電極に向って移動するように電流を供給すること
によりリーン及びリッチ領域の空燃比において電流値は
酸素濃度に比例するものである。 このような酸素濃度比例型の酸素濃度センサを用いて
空燃比制御を行なう場合、従来の酸素濃度に比例しない
タイプの酸素濃度センサを用いた空燃比制御の場合と同
様に、吸気管内圧力等のエンジン負荷に関するエンジン
運転パラメータに応じて空燃比制御の基準値を設定し、
酸素濃度センサの出力に応じて目標空燃比に対する基準
値の補正を行なって出力値を得てその出力値によって供
給混合気の空燃比を制御するようになっている。 ところで、このような酸素濃度比例型の酸素濃度セン
サを用いても検出特性の経時変化、センサの劣化により
設定された基準値が目標空燃比に対応しなくなり誤差が
生じてくることが普通である。よって、酸素濃度センサ
の出力とは別に基準値の誤差を補正する補正値を算出し
て運転状態に対応させて記憶データとして記憶し、出力
値算出の際に記憶データから該補正値を運転状態に応じ
て検索して基準値を補正することが考えられる。しかし
ながら、多気筒内燃エンジンの場合、部品精度、吸気管
形状の違いによって同一運転条件下でも気筒毎に吸入空
気量が若干異なるために気筒間で供給混合気の空燃比に
ばらつきがあり、かかる補正値を単に酸素濃度センサの
出力に応じて算出して得るだけで排気浄化性能の向上が
望めない可能性がある。 発明の概要 そこで、本発明の目的は、基準値の誤差を補正する補
正値を正確に算出して酸素濃度比例型の酸素濃度センサ
を用いた高精度の空燃比制御により良好な排気浄化性能
を得ることができる空燃比制御方法を提供することであ
る。 本発明の空燃比制御方法は、排気系に設けられた排気
ガス中の酸素濃度に比例した出力を発生する酸素濃度セ
ンサを備えた多気筒内燃エンジンの負荷に関する複数の
エンジン運転パラメータに応じて空燃比制御の基準値を
設定し、エンジンに供給される混合気の空燃比を酸素濃
度センサの出力から検出し、少なくとも酸素濃度センサ
の出力から検出した空燃比と目標空燃比との偏差に応じ
た第１補正値及び該第１補正値に基づいてエンジン運転
状態に対応させた第２補正値に応じて基準値を補正して
目標空燃比に対する出力値を決定し、該出力値に応じて
供給混合気の空燃比を制御する空燃比制御方法であっ
て、酸素濃度センサの出力から検出した空燃比と目標空
燃比との偏差が所定値以下の運転時に検出空燃比の変動
の大きさに応じて気筒別に第２補正値を算出して更新記
憶することを特徴としている。 実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 第１図ないし第３図は本発明の空燃比制御方法を適用
した４気筒内燃エンジンの電子制御燃料噴射装置を示し
ている。本装置において、エンジン１の第１気筒ないし
第４気筒に連通する排気分枝管２は第１図に示すように
第１気筒管部2a及び第４気筒管部2dが共通管部2eに結合
し、第２気筒管部2b及び第３気筒管部2cが共通管部2fに
結合し、それらの連通位置より下流において更に共通管
部2eと共通管部2fとが共通管部2gに結合するように形成
されている。共通管部2gが排気管３に結合している。排
気管３には三元触媒コンバータ10が設けられている。 共通管部2e、2fには第１及び第２酸素濃度センサの検
出部4,5が設けられている。検出部4,5の入出力はECU（E
lectronic Control Unit）６に接続されている。 第１酸素濃度センサの検出部４の保護ケース内には第
２図に示すようにほぼ直方体状の酸素イオン伝導性固体
電解質部材12が設けられている。酸素イオン伝導性固体
電解質部材12内には気体滞留室13が形成されている。気
体滞留室13は固体電解質12外部から被測定気体の排気ガ
スを導入する導入孔14に連通し、導入孔14は排気管３内
において排気ガスが気体滞留室13内に流入し易いように
位置される。また酸素イオン伝導性固体電解質部材12に
は大気を導入する大気基準室15が気体滞留室13と壁を隔
てるように形成されている。気体滞留室13と大気基準室
15との間の壁部及び大気基準室15とは反対側の壁部には
電極対17a,17b,16a,16bが各々形成されている。固体電
解質部材12及び電極対16a,16bが酸素ポンプ素子18とし
て作用し、固体電解質部材12及び電極対17a,17bが電池
素子19として作用する。また大気基準室15の外壁面には
ヒータ素子20が設けられている。第２酸素濃度センサの
検出部５も検出部４と同様に構成されている。 酸素イオン伝導性固体電解質部材12としては、ZrO
2（二酸化ジルコニウム）が用いられ、電極16aないし17
bとしてはPt（白金）が用いられる。 第３図に示すようにECU6には差動増幅回路21、基準電
圧源22、抵抗23からなる第１酸素濃度センサの制御部が
設けられている。酸素ポンプ素子18の電極16b及び電池
素子19の電極17bはアースされている。電子素子19の電
極17aには差動増幅回路21が接続され、差動増幅回路21
は電池素子19の電極17a,17b間の電圧と基準電圧源22の
出力電圧との差電圧に応じた電圧を出力する。基準電圧
源22の出力電圧は理論空燃比に相当する電圧（0.4
〔Ｖ〕）である。差動増幅回路21の出力端は電流検出抵
抗23を介して酸素ポンプ素子18の電極16aに接続されて
いる。電流検出抵抗23の両端が第１酸素濃度センサの出
力端であり、マイクロコンピュータからなる制御回路25
に接続されている。第２酸素濃度センサの制御部は第１
酸素濃度センサの制御部と同様に差動増幅回路26、基準
電圧源27、抵抗28からなり、制御回路25に接続されてい
る。 制御回路25には例えば、ポテンショメータからなり、
絞り弁７の開度に応じたレベルの出力電圧を発生する絞
り弁開度センサ31と、絞り弁７下流の吸気管８に設けら
れて吸気管８内の絶対圧に応じたレベルの出力電圧を発
生する絶対圧センサ32と、エンジンの冷却水温に応じた
レベルの出力電圧を発生する水温センサ33と、大気吸入
口28近傍に設けられて吸気温に応じたレベルの出力を発
生する吸気温センサ34と、エンジン１のクランクシャフ
ト（図示せず）の回転に同期したパルス信号を発生する
クランク角センサ35a、35bとが接続されている。クラン
ク角センサ35aはクランクシャフトが180゜が回転する毎
にパルス信号を発生し、またクランク角センサ35bはク
ランクシャフトが720゜回転する毎にパルス信号を発生
する。エンジン１の各気筒毎に吸気バルブ（図示せず）
近傍の吸気分枝管９に設けられたインジェクタ36aない
し36bが接続されている。 制御回路25は電流検出抵抗23又は28の両端電圧をディ
ジタル信号に変換する差動入力のA/D変換器39、40と、
絞り弁開度センサ31、絶対圧センサ32、水温センサ33及
び吸気温センサ34の各出力レベルを変換するレベル変換
回路41と、レベル変換回路41を経た各センサ出力の１つ
を選択的に出力するマルチプレクサ42と、このマルチプ
レクサ42から出力される信号をディジタル信号に変換す
るA/D変換器43と、クランク角センサ35aの出力信号を波
形整形してTDC信号として出力する波形整形回路44と、
波形整形回路44からのTDC信号の発生間隔をクランクパ
ルス発生回路（図示せず）から出力されるクランクパル
ス数によって計測するカウンタ45と、インジェクタ36a
ないし36dのうちの１つを駆動する駆動回路46aないし46
dと、プログラムに従ってディジタル演算を行なうCPU
（中央演算回路）47と、各種の処理プログラム及びデー
タが予め書き込まれたROM48と、RAM49と備えている。A/
D変換器39、40、43、マルチプレクサ42、カウンタ45、
駆動回路46aないし46d、CPU47、ROM48及びRAM49は入出
力バス50によって互いに接続されている。クランク角セ
ンサ35bの出力は波形整形回路55を介してCPU47に接続さ
れ、CPU47には波形整形回路44からTDC信号が供給される
と共に波形整形回路55から基準気筒信号が供給される。
また制御回路25内にはヒータ電流供給回路51が設けられ
ている。ヒータ電流供給回路51は例えば、スイッチング
素子からなり、CPU47からのヒータ電流供給指令に応じ
てスイッチング素子がオンとなり検出部4,5内のヒータ
素子20（検出部５内のヒータ素子は図示せず）の端子間
に電圧を印加させることによりヒータ電流が供給されて
各ヒータ素子が発熱するようになっている。なお、RAM4
9はイグニッションスイッチ（図示せず）のオフ時にも
記憶内容が消滅しないようにバックアップされる。 かかる構成においては、A/D変換器39から第１酸素濃
度センサの酸素ポンプ素子18を流れるポンプ電流値I
Pが、A/D変換器40から第２酸素濃度センサの酸素ポンプ
素子52を流れるポンプ電流値IPが、A/D変換器43から絞
り弁開度θth、吸気管内絶対圧PBA、冷却水温TW及び吸
気温TAの情報が択一的に、またカウンタ45から回転パル
スの発生周期内における計数値を表わす情報がCPU47に
入出力バス50を介して各々供給される。 一方、第１酸素濃度センサにおいては、酸素ポンプ素
子18へのポンプ電流の供給が開始されると、そのときエ
ンジン１に供給された混合気の空燃比がリーン領域であ
れば、電池素子19の電極17a,17b間に発生する電圧が基
準電圧源22の出力電圧より低くなるので差動増幅回路21
の出力レベルが正レベルになり、この正レベル電圧が抵
抗23及び酸素ポンプ素子18の直列回路に供給される。酸
素ポンプ素子18には電極16aから電極16bに向ってポンプ
電流が流れるので気体滞留室13内の酸素が転極16bにて
イオン化して酸素ポンプ素子18内を移動して電極16aか
ら酸素ガスとして放出され、気体滞留室13内の酸素が汲
み出される。 気体滞留室13内の酸素の汲み出しにより気体滞留室13
内の排気ガスと大気基準室15内の大気の間に酸素濃度差
が生ずる。この酸素濃度差に応じた電圧Vsが電池素子19
の電極17a,17b間に発生し、この電圧Vsは差動増幅回路2
1の反転入力端に供給される。差動増幅回路21の出力電
圧は電圧Vsと基準電圧源22の出力電圧との差電圧に比例
した電圧となるのでポンプ電流値は排気ガス中の酸素濃
度に比例し、ポンプ電流値は抵抗23の両端電圧として出
力される。 リッチ領域の空燃比のときには電圧Vsが基準電圧源22
の出力電圧を越える。よって、差動増幅回路21の出力レ
ベルが正レベルから負レベルに反転する。この負レベル
により酸素ポンプ素子18の電極16a,16b間に流れるポン
プ電流が減少し、電流方向が反転する。すなわち、ポン
プ電流は電極16bから電極16a方向に流れるので外部の酸
素が電極16aにてイオン化して酸素ポンプ素子18内を移
動して電極16bから酸素ガスとして気体滞留室13内に放
出され、酸素が気体滞留室13内に汲み込まれる。従っ
て、気体滞留室13内の酸素濃度が常に一定になるように
ポンプ電流を供給することにより酸素を汲み込んだり、
汲み出したりするのでポンプ電流値IPはリーン及びリッ
チ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各々比例するのであ
る。第２酸素濃度センサにおいても第１酸素濃度センサ
と同様に動作し、第２酸素濃度センサのポンプ電流値IP
もリーン及びリッチ領域にて排気ガス中の酸素濃度に各
々比例するのである。 次に、本発明の空燃比制御方法の手順を第４図ないし
第６図に示したCPU47の動作フロー図に従って説明す
る。 CPU47はTDC信号発生毎に内部割込信号を発生するよう
にされており、割込信号に応じて燃料供給ルーチンを実
行する。この燃料供給ルーチンにおいては、第４図
（ａ），（ｂ）に示すように先ず、第１及び第２酸素濃
度センサの活性化が完了したか否かを判別する（ステッ
プ61）。この判別は例えば、各ヒータ素子へのヒータ電
流供給開始からの経過時間、又は冷却水温Twによって決
定される。酸素濃度センサの活性化が完了したならば、
各情報に応じて目標空燃比AFTARを設定する（ステップ6
2）。目標空燃比AFTARは例えば、ROM48内に予め記憶さ
れたAFデータマップとは別のデータからマップエンジン
回転数Ne及ひ吸気管内絶対圧PBAに応じて検索され設定
される。そして、燃料供給すべき気筒のｊ気筒として設
定し（ステップ63）、ｊ気筒に対応する共通管部（2e又
は2f）に設けられた酸素濃度センサのポンプ電流値IPを
読み込む（ステップ64）。燃料供給は第１気筒、第３気
筒、第４気筒、そして第２気筒の順序で行なわれ、基準
気筒信号発生直後に発生したTDC信号を第１気筒に対応
させてｊ気筒を設定する。第１又は第４気筒の場合には
第１酸素濃度センサのポンプ電流値IPを読み込み、第２
又は第３気筒の場合には第２酸素濃度センサのポンプ電
流値IPを読み込む。読み込んだポンプ電流値IPが表わす
今回の検出空燃比AFACTをROM48内に予め記憶されたAFデ
ータマップから求めて記憶する（ステップ65）。検出空
燃比AFACTの記憶は少なくとも今回のTDC信号の発生から
nAVE（例えば、１）サイクル終了まで行なう。なお、TD
C信号の発生からクランク角度で720゜経過するまでを１
サイクルとする。今回の検出空燃比AFACTを得ると、n
AVEサイクル間の検出空燃比AFACTを全て加算しその算出
値を検出回数、すなわち4nAVEで割算することにより平
均空燃比AFAVEを算出し（ステップ66）、平均空燃比AF
AVEと目標空燃比AFTARとの偏差DAFAVEを算出する（ステ
ップ67）。その後、前回の空燃比フィードバック補正係
数KO2n-1を読み出して偏差DAFAVEにKO2フィードバック
積分係数KIを乗算しかつ読み出した補正係数KO2n-1を加
算することにより今回の空燃比フィードバック補正係数
KO2を算出する（ステップ68）。また偏差DAFAVEの絶対
値が所定値DAF1より小であるか否かを判別する（ステッ
プ69）。|DAFAVE|≧DAF1ならば、偏差DAFAVEの絶対値が
所定値DAF2（ただし、DAF1＞DAF2）より小であるか否か
を判別する（ステップ72）。一方、|DAFAVE|＜DAF1なら
ば、偏差DAFAVEが小さいのでｊ気筒の空燃比フィードバ
ック制御自動補正係数KREFjを次式によって算出してK
REFjデータマップの記憶位置（a,b）に記憶させる（ス
テップ70）。 KREFj＝KREFjn-1＋CREF（AFAVE・KO2−AFTAR） ……（１） ここで、KREFjn-1は前回算出された補正係数であり、
RAM49から読み出される。CREFは全気筒一律学習制御用
収束係数である。なお、記憶位置（a,b）のａはエンジ
ン回転数Neの大きさに対して1,2……ｘまで分類され、
ｂは吸気管内絶対圧PBAの大きさに対応して1,2……ｙま
で分類される。 補正係数KREFjを算出して更新した場合にはステップ6
8において算出した空燃比フィードバック補正係数KO2が
大なると値となるので次式によって再度補正係数KO2を
算出し（ステップ71）、そしてステップ72を実行する。 KO2＝KO2−CREF（AFAVE・KO2−AFTAR） ……（２） ステップ72において|DAFAVE|＜DAF2ならば、絞り弁開
度θthを今回検出値として読み込み前回検出値θthn-1
から今回検出値θthまでの変化量Δθthを算出しその変
化量Δθthが所定値Δθ１より小であるか否かを判別し
（ステップ73）、Δθth＜Δθ１ならば、吸気管内絶対
圧PBAを今回検出値として読み込み前回検出値PBAn-1か
ら今回検出値PBAまでの変化量ΔPBAを算出しその変化量
ΔPBAが所定値ΔPBA1より小であるか否かを判別する
（ステップ74）。ΔPBA＜ΔPBA1ならば、更に今回の目
標空燃比AFTARと前回の目標空燃比AFTARn-1との差の絶
対値が所定値DAF3より小であるか否かを判別し（ステッ
プ75）、|AFTAR−AFTARn-1|＜DAF3ならば、空燃比フィ
ードバック制御自動補正係数KREFjをKREFjデータマップ
から検索するためにエンジン回転数Ne及び吸気管内絶対
圧PBAに応じて定まる運転領域、すなわちKREFjデータマ
ップの記憶位置（a,b）が前回の記憶位置（a,b）n-1と
同一であるか否かを判別する（ステップ76）。 |DAFAVE|＜DAF2、Δθth＜Δθ１、ΔPBA＜ΔPBA1、|
AFTAR−AFTARn-1|＜DAF2、及び（a,b）＝（a,b）n-1の
全ての条件を充足するときには気筒別学習フラグFccが
１に等しいか否かを判別し（ステップ77）、Fcc＝０な
らば、気筒別学習フラグFccに１をセットし（ステップ7
8）、CPU47内のタイマT1（図示せず）をリセットして時
間計測を開始させる（ステップ79）。そして今回ステッ
プ68又は71において算出した補正係数KO2を以後の算出
結果に拘らず保持解除まで保持し（ステップ80）、今回
選択した酸素濃度センサに応じてセンサフラグFsを０又
は１に等しくする（ステップ81）。すなわちｊ＝１又は
４ならばFs＝０、ｊ＝２又は３ならばFs＝１とするので
ある。一方、|DAFAVE|≧DAF2、Δθth≧Δθ１、ΔPBA
≧ΔPBA1、|AFTAR−AFTARn-1|≧DAF3、及び（a,b）≠
（a,b）n-1のうちの少なくとも１つの条件を充足すると
きには気筒別学習フラグFccに０をリセットし（ステッ
プ82）、補正係数KO2の保持を解除する（ステップ8
3）。ステップ77においてFcc＝１ならば、又はステップ
81或いはステップ83の実行後、所定の算出式からエンジ
ン１のｊ気筒への燃料供給量に対応する燃料噴射時間T
OUTjを算出する（ステップ84）。そして、その燃料噴射
時間TOUTjを表わす駆動指令をｊ気筒用のインジェクタ
（36aないし36dのうちの１つ）に対応する駆動回路（46
aないし46dのうちの１つ）に供給する（ステップ85）。
これによりインジェクタ36aないし36dを駆動してエンジ
ン１のｊ気筒への燃料を供給せしめるのである。 燃料噴射時間TOUTjは例えば、次式から算出される。 TOUT＝Ti×KO2×KREFj×Kj×KWOT×KTW＋TV ……（３） ここで、Tiはエンジン回転数Neと吸気管内絶対圧PBA
とに応じてROM48からのデータマップ検索により決定さ
れる空燃比制御の基準値である基準噴射時間、Kjはｊは
気筒の空燃比逐次制御係数、KWOTは高負荷時の燃料増量
補正係数、KTW冷却水温係数である。またTVは電子制御
燃料噴射装置の電源電圧レベルによる電圧補正値であ
る。なお、上記したように、基準噴射時間Tiは空燃比制
御の基準値であり、この基準噴射時間Tiの算出サブルー
チンは公知であるのでここでは示さない。また補正係数
KREFjは基準値の誤差を補正するための第２補正値であ
り、上述した第４図に示したルーチンのステップ70にお
いて気筒毎に検出されて更新される。 なお、ステップ61において第１及び第２酸素濃度セン
サの活性化が完了していない場合には補正係数KO2を１
に等しくし（ステップ86）、そして直ちにステップ84を
実行する。 次に、気筒別学習制御ルーチンについて説明する。気
筒別学習制御ルーチンはTDC信号とは別にクロックパル
スに応じて実行される。CPU47は第５図（ａ），（ｂ）
に示すように先ず、気筒別学習フラグFccが１に等しい
か否かを判別する（ステップ91）。Fcc＝０の場合には
気筒別学習制御ルーチンの実行は終了したとする。Fcc
＝１の場合には気筒別学習フラグFccを１にセットして
から時間t1が経過したか否かをタイマT1の計測値から判
別する（ステップ92）。時間t1はエンジン１の吸入系か
ら排気系への伝達遅れ時間に相当する。時間t1が経過し
たならば、時間t1の経過時点から更に時間t2が経過した
か否かをタイマT1の計測値から判別する（ステップ9
3）。時間t2は時間t1の経過後、第１又は第２酸素濃度
センサの出力から検出空燃比の高ピーク値及び低ピーク
値を得ることが可能な時間に相当する。時間t2が経過し
ていないならば、高ピーク平均値AFHAV及び低ピーク平
均値AFLAVを算出するためにピーク平均値サブルーチン
を実行する（ステップ94）。 ピーク平均値サブルーチンにおいては、第６図に示す
ようにセンサフラグFsが０に等しいか否かを判別する
（ステップ131）。Fs＝０のときには第１酸素濃度セン
サのポンプ電流値IPを所定のサンプリングタイミングで
読み込み（ステップ132）、Fs＝１のときには第２酸素
濃度センサのポンプ電流値IPを所定のサンプリングタイ
ミングで読み込み（ステップ133）、読み込んだポンプ
電流値IPが表わす今回の検出空燃比AFACTをROM48内に予
め記憶されたAFデータマップから求めて記憶し（ステッ
プ134）、記憶した検出空燃比から第１及び第２酸素濃
度センサに対応する複数の気筒毎の高ピーク値AFH又は
低ピーク値AFLが検出できるか否かを判別する（ステッ
プ135）。例えば、今回の検出空燃比をAFACTn、前回の
検出空燃比をAFACTn-1、前前回の検出空燃比をAFACTn-2
とすると、AFACTn-2＜AFACTn-1かつAFACTn-1＞AFACTnの
ときAFACTn-1を高ピーク値AFHとする。またAFACTn-2＞A
FACTn-1かつAFACTn-1＜AFACTnのときAFACTn-1を低ピー
ク値AFLとする。高ピーク値AFH又は低ピーク値AFLを検
出できる場合には高ピーク値AFHを検出する毎に高ピー
ク値AFHを加算して高ピーク検出回数にて割算して平均
値AFHAVを算出し、又は低ピーク値AFLを検出する毎に低
ピーク値AFLを加算して低ピーク検出回数にて割算して
平均値AFLAVを算出する（ステップ136）。 高ピーク平均値AFHAV及び低ピーク平均値AFLAVを算出
すると、ステップ93を再度実行して時間t1の経過時点か
ら時間t2が経過したか否かを判別する。時間t2が経過し
たならば、高ピーク平均値AFHAVと低ピーク平均値AFLAV
との差ΔAF1を算出し（ステップ95）、差ΔAF1の絶対値
が所定値DAF4より小であるか否かを判別する（ステップ
96）。｜ΔAF1|＜DAF4のときにはタイマT1、T2をリセッ
トしてこの気筒別学習制御ルーチンの処理を終了する
（ステップ97）。一方、｜ΔAF1|≧DAF4のときには差Δ
AF1に気筒別補正係数CPKを乗算することによりΔKoを算
出し（ステップ98）、センサフラグFsが０に等しいか否
かを判別する（ステップ99）。Fs＝０ならば、ｊ＝４、
ｊ＋１＝１とし（ステップ100）、Fs＝１ならば、ｊ＝
２、ｊ＋１＝３とする（ステップ101）。次いで、エン
ジン回転数Ne及び吸気管内絶対圧PBAに応じて定まるK
REFjデータマップの記憶位置（a,b）及びKREFj+1データ
マップの記憶位置（a,b）補正係数KREFj、KREFj+1を検
索して補正係数KREFjが補正係数KREFj+1より大であるか
否かを判別する（ステップ102）。KREFj＞KREFj+1なら
ば、ｊ気筒の空燃比がｊ＋１気筒よりもリーン側にある
として気筒判別フラグFppを０にリセットし（ステップ1
03）、１にΔKoを加算しその算出値を空燃比逐次制御係
数Kjとすると共に１からΔKoを減算しその算出値を制御
係数Kj+1とすると（ステップ104）。KREFj≦KREFj+1な
らば、ｊ気筒の空燃比がｊ＋１気筒よりもリッチ側にあ
るとして気筒判別フラグFppを１にセットし（ステップ1
05）、１からΔKoを減算しその算出値を空燃比逐次制御
係数Kjとすると共に１にΔKoを加算しその算出値を制御
係数Kj+1とする（ステップ106）。TDC信号の発生毎に燃
料供給ルーチンにおいて式（３）に従って燃料噴射時間
TOUTjが算出され燃料が噴射供給され、また補正係数KO2
が一定に保持されているのでここで設定した制御係数
Kj、Kj+1による影響が空燃比の変動となって出るのであ
る。制御係数Kj、Kj+1の設定後、CPU47内のタイマT
2（図示せず）をリセットして時間計測を開始させ（ス
テップ107）、それから時間t3が経過したか否かをタイ
マT2の計測値から判別する（ステップ108）。時間t3は
エンジン１の吸入系から排気系への伝達遅れ時間に相当
する。時間t3が経過したならば、時間t3の経過時点から
更に時間t4が経過したか否かをタイマT2の計測値から判
別する（ステップ109）。時間t4は時間t3の経過後、第
１又は第２酸素濃度センサの出力から検出空燃比の高ピ
ーク値及び低ピーク値を得ることが可能な時間に相当す
る。時間t4が経過していないならば、高ピーク平均値AF
HAV及び低ピーク平均値AFLAVを算出するためにピーク平
均値サブルーチンを実行する（ステップ110）。 高ピーク平均値AFHAV及び低ピーク平均値AFLAVを算出
すると、ステップ109を再度実行して時間t3の経過時点
から時間t4が経過したか否かを判別する。時間t4が経過
したならば、高ピーク平均値AFHAVと低ピーク平均値AF
LAVとの差ΔAF2を算出し（ステップ111）、差ΔAF2が差
ΔAF1以下であるか否かを判別する（ステップ112）。Δ
AF2＞ΔAF1のときにはステップ102におけるｊ気筒とｊ
＋１気筒との空燃比の大小判別結果が実際と異なるとし
て気筒判別フラグFppが０に等しいか否かを判別し（ス
テップ113）、Fpp＝０ならば、気筒判別フラグFppに１
をセットしてステップ106を再度実行する（ステップ11
4）。Fpp＝１ならば、気筒判別フラグFppに０をリセッ
トしてステップ104を再度実行する（ステップ115）。Δ
AF2≦ΔAF1のときにはステップ102におけるｊ気筒とｊ
＋１気筒との空燃比の大小判別結果が正しいとして実際
の空燃比の偏差を予測し高ピークの偏差DAFACTH、低ピ
ークの偏差DAFACTLを次式によって算出する（ステップ1
16）。 DAFACTH＝｛Ｇ（AFHAV−AFAVE）＋AFAVE｝KO2−AFTAR ……（４） DAFACTL＝｛Ｇ（AFLAV−AFAVE）＋AFAVE｝KO2−AFTAR ……（５） ここで、Ｇは空燃比ピーク補正係数であり、第７図に
示すような特性でエンジン回転数Neに対応する補正係数
ＧがＧデータマップとしてROM48に記憶されており、読
み込んだエンジン回転数Neに対応する補正係数ＧをＧデ
ータマップから検索する。これは、酸素濃度センサに気
筒別の酸素濃度検出能力が第８図に示すように高回転で
はセンサの応答速度の限界により低下し、また低回転で
は気筒別の排気ガスが拡散して混合することにより低下
するためである。 高ピークの偏差DAFACTH、低ピーク値の偏差DAFACTLを
算出すると、気筒判別フラグFppが０に等しいか否かを
判別する（ステップ117）。Fpp＝０ならば、補正係数K
REFj、KREFj+1を次式によって算出してKREFj、KREFj+1
データマップの記憶位置（a,b）に各記憶させる（ステ
ップ118）。 KREFj＝KREFjn-1＋CPREF・DAFACTH ……（６） KREFj+1＝KREFj+1n-1＋CPREF・DAFACTL ……（７） ここで、CPREFは気筒学習制御収束係数である。 またFpp＝１ならば、補正係数KREFj、KREFj+1を次式
によって算出してKREFj、KREFj+1データマップの記憶位
置（a,b）に各記憶させる（ステップ119）。 KREFj＝KREFjn-1＋CPREF・DAFACTL ……（８） KREFj+1＝KREFj+1n-1＋CPREF・DAFACTH ……（９） ステップ118又は119において補正係数KREFj、KREFj+1
の更新を行なったので、空燃比フィードバック補正係数
KO2を偏差DAFACTH、DAFACTLによって次式の如く修正し
（ステップ120）、制御係数Kj、Kj+1を共に１に等しく
する（ステップ121）。 KO2＝KO2−｛CPREF（DAFACTH＋DAFACTL）｝/2 ……（10） なお、上記した本発明の実施例においては、４気筒内
燃エンジンの場合について説明したが、これらに限ら
ず、他の多気筒内燃エンジンの場合にも本発明の空燃比
制御方法を適用することができる。例えば、５気筒内燃
エンジンの場合に１→２→４→５→３の気筒順に点火が
行なわれるならば、第９図に示すように排気分枝管53を
形成して第１及び第４気筒に対して、第２及び第３気筒
に対して、また第５気筒に対して１つずつ酸素濃度セン
サ54aないし54cを設けて第１ないし第４気筒については
上記した４気筒内燃エンジンと同様にして補正係数K
REFj、KREFj+1を算出し、第５気筒については１気筒内
燃エンジンとして補正係数KREFを算出することが可能で
ある。６気筒内燃エンジンの場合に１→５→３→６→２
→４の気筒順に点火が行なわれるならば、第10図に示す
ように排気分枝管56を形成して第１ないし第３気筒に対
して、第４ないし第６気筒に対して１つずつ酸素濃度セ
ンサ57a、57bを設けて酸素濃度センサ57aの出力から
（ｊ＝1,j＋１＝２）又は（ｊ＝2,j＋１＝３）により、
また酸素濃度センサ57bの出力から（ｊ＝4,j＋１＝５）
又は（ｊ＝5,j＋１＝６）により補正係数KREFj、K
REFj+1を算出することができる。また８気筒内燃エンジ
ンの場合に１→５→７→３→８→４→２→６の気筒順に
点火が行なわれるならば、第11図に示すように排気分枝
管58を形成して第１及び第８気筒に対して、第２及び第
７気筒に対して、第３及び第６気筒に対して、第４及び
第５気筒に対して１つずつ酸素濃度センサ59aないし59d
を設け酸素濃度センサ59aの出力から（ｊ＝1,j＋１＝
８）により、酸素濃度センサ59bの出力から（ｊ＝2,j＋
１＝７）により、酸素濃度センサ59cの出力から（ｊ＝
3,j＋１＝６）により、また酸素濃度センサ59dの出力か
ら（ｊ＝4,j＋１＝５）により補正係数KREFj、KREFj+1
を算出することができる。また上記のように複数の酸素
濃度センサを設けることにより気筒間の排気ガスの干渉
を防止して気筒毎に酸素濃度を良好に検出することがで
きるが、単一の酸素濃度センサでも各気筒からの排気ガ
スの集合部に酸素濃度センサを設けて置けば、（j,j＋
１）の組み合わせを種々とることにより気筒毎に補正係
数KREFを算出することが可能である。 発明の効果 以上の如く、本発明の空燃比制御方法においては、酸
素濃度センサの出力から検出した空燃比と目標空燃比と
の偏差が所定値以下の運転時に検出空燃比の変動の大き
さに応じて気筒別に補正値を算出して更新記憶するの
で、実際の検出空燃比と目標空燃比との偏差が大きい状
態の時に第２補正値の更新値が所望値から大きく変化す
ることを防止することができ、この結果、気筒間におけ
る供給混合気の空燃比のばらつきを補正することができ
る。よって、空燃比を高精度で制御することができ、運
転性の向上と共に排気浄化性能の向上を図ることができ
るのである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の空燃比制御方法を適用した電子制御燃
料噴射装置を示す図、第２図は酸素濃度センサ検出部内
を示す図、第３図はECU内の回路を示す回路図、第４
図、第５図、第６図はCPUの動作を示すフロー図、第７
図はエンジン回転数Ne−補正係数Ｇ特性を示す図、第８
図はエンジン回転数Ne−酸素濃度センサによる気筒別酸
素濃度検出能力特性を示す図、第９図ないし第11図は各
種の多気筒内燃エンジンの場合の排気分枝管の形状及び
酸素濃度センサの配設位置を示す図である。 主要部分の符号の説明 ２……排気分枝管 ３……排気管 4,5……酸素濃度センサ検出部 ６……ECU ８……吸気管 ９……吸気分枝管 12……酸素イオン伝導性固体電解質部材 13……気体滞留室 14……導入孔 15……大気基準室 18,52……酸素ポンプ素子 19……電池素子 25……制御回路 36aないし36d……インジェクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三重野 敏幸 和光市中央１丁目４番１号 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 大野 信之 和光市中央１丁目４番１号 株式会社本 田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−122144（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−59321（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−192955（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．排気系に設けられた排気ガス中の酸素濃度に比例し
    た出力を発生する酸素濃度センサを備えた多気筒内燃エ
    ンジンの負荷に関する複数のエンジン運転パラメータに
    応じて空燃比制御の基準値を設定し、エンジンに供給さ
    れる混合気の空燃比を前記酸素濃度センサの出力から検
    出し、少なくとも前記酸素濃度センサの出力から検出し
    た空燃比と目標空燃比との偏差に応じた前記第１補正値
    及び該第１補正値に基づいてエンジン運転状態に対応さ
    せた第２補正値に応じて前記基準値を補正して目標空燃
    比に対する出力値を決定し、該出力値に応じて供給混合
    気の空燃比を制御する空燃比制御方法であって、前記酸
    素濃度センサの出力から検出した空燃比と目標空燃比と
    の偏差が所定値以下の運転時に前記検出空燃比の変動の
    大きさに応じて気筒別に前記第２補正値を算出して更新
    記憶することを特徴とする空燃比制御方法。
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