JP3492721B2 - エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

エンジンの燃焼制御装置

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JP3492721B2 JP08656093A JP8656093A JP3492721B2 JP 3492721 B2 JP3492721 B2 JP 3492721B2 JP 08656093 A JP08656093 A JP 08656093A JP 8656093 A JP8656093 A JP 8656093A JP 3492721 B2 JP3492721 B2 JP 3492721B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動二輪車用V
型エンジンに好適の燃焼制御装置に関し、詳細には複数
の気筒のそれぞれに酸素濃度センサを備えている場合に
おいて、酸素濃度センサの活性化までの時間短縮,各気
筒の空燃比の制御精度向上を図ることができるようにし
た排気管の構造,フィードバック制御方法の改善に関す
る。
【0002】
【従来の技術】空燃比を所定値に制御することにより、
出力特性,排気ガス特性を改善できるようにした燃焼制
御装置として、従来例えば、V型エンジンの各気筒に接
続された各独立の排気管にそれぞれ酸素濃度センサ(O
2 センサ)を配設し、該各酸素濃度センサからの出力に
応じて各気筒毎に燃料噴射量を制御するように構成され
たものがある(例えば特開平4−134149号公報参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでエンジンの型
式,あるいはエンジンを搭載する車両の構造の如何によ
っては、上記酸素濃度センサの配置位置上の制約により
気筒から該センサまでの排気管長さが各気筒毎に大きく
異なり、その結果排気ガスの温度降下量が異なる場合が
ある。例えば自動二輪車の場合、酸素濃度センサの配置
可能位置がクランクケースの後端付近より後方に限定さ
れるのが通例であることから、特にV型エンジンを横置
きに搭載した場合、Vバンクの前側に位置する気筒に接
続された排気管においては、排気ポートから酸素濃度セ
ンサ位置までの長さが後側の気筒に比べて長くなり、そ
れだけ排気ガスの温度降下量が大きくなる。
【0004】一方、空燃比制御においては、特にエンジ
ン始動時に酸素濃度センサが活性化するまでの間は事実
上フィードバック制御が不可能である。従ってこの活性
化までの時間短縮が要請されるが、上述の温度降下量が
大きい場合は前側気筒用酸素濃度センサの活性化までの
時間が長く、排気ガス浄化率を向上させる場合のネック
となっている。
【0005】また空燃比制御においては、上述のように
排気ガスの温度降下量が異なる場合に同様のフィードバ
ック制御を行うと、温度降下量の大きい側については酸
素濃度センサの活性度が低いことから応答遅れが大きい
場合があり、その結果空燃比の振れ幅が大きくなる問題
がある。
【0006】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、酸素濃度センサの活性化までの時間短縮が可
能であり、また空燃比の振れ幅を縮小することのできる
エンジンの燃焼制御装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、第1
気筒に接続された第1排気管と、第2気筒に接続された
第2排気管と、該第1,第2排気管の各気筒からの排気
ガス温度降下量の異なる位置に配設された第1,第2酸
素濃度センサと、上記温度降下量の大きい側の排気管の
気筒,酸素濃度センサ間部分に排気ガス温度の降下を抑
制する保温手段を設けたことを特徴とするエンジンの燃
焼制御装置である。
【0008】請求項2の発明は、請求項1において、上
記第1,第2酸素濃度センサが、上記第1,第2排気管
の、第1,第2気筒からの排気ガス温度降下量が大,小
の位置で、かつ第1,第2気筒からの長さが長,短の位
置に配設されており、第1気筒に対するフィードバック
制御におけるスキップ定数,及び時定数の少なくともい
ずれか一方を第2気筒に対するスキップ定数,及び時定
数より大きく設定したことを特徴としている。
【0009】ここで本発明における第1,第2排気管に
は、第1,第2酸素濃度センサの配設位置以降において
合流しているものも含む。また本発明の保温手段は、例
えば排気管を二重構造とすることにより、あるいは排気
管を断熱材で覆うことにより実現できる。そして本発明
の保温手段は上記大きい側の温度降下量が小さい側の温
度降下量と同じ程度になるように設定するのが望まし
い。
【0010】また本発明におけるスキップ定数とは、図
5に示すように、設定空燃比カーブAにおいて設定空燃
比が右下がり傾向から右上がり傾向に、又はその逆方向
に転じる際の変化値k1,k2を意味している。また時
定数とは一般には、一次おくれ系のステップ応答におい
て、初期の速度をそのまま持続するとしたときの定常最
終値に達するまでの時間に関する定数であり、実際には
図5の上記カーブAの傾きTcを意味している。なお図
中、Bは実際の検出空燃比カーブを示す。
【0011】
【作用】請求項1の発明に係るエンジンの燃焼制御装置
によれば、温度降下量の大きい側に保温手段を設けたの
で、各気筒からの排気ガスの温度降下量が略均衡し、従
って全体として見て酸素濃度センサの活性化までの時間
が短縮される。
【0012】請求項2の発明によれば、排気管長の長い
第1気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ
定数,時定数を排気管長の短い第2気筒側より大きく設
定したので、排気管の物理的長さが長いことによる応答
遅れ、及び排気ガス温度が低く酸素濃度センサの活性度
が低いことによる応答遅れが減少され、実際の空燃比の
振れ幅が縮小される。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。図1〜図5は本発明の一実施例によるエンジン
の燃焼制御装置を説明するための図であり、図1は全体
構成図、図2はエンジンの搭載状態を示す側面図、図3
は酸素濃度センサの配置状態を示す模式図、図4はブロ
ック構成図、図5はフィードバック制御状態を示す特性
図である。
【0014】図において、1は本実施例燃焼制御装置が
採用された水冷式4サイクルV型4気筒エンジンであ
る。該エンジン1は車体フレーム6に、後述する前側,
後側ブロック4,5が車両前後方向前側,後側に位置す
るように、また上記クランク軸2が車幅方向に向くよう
に、横置に搭載されている。
【0015】上記車体フレーム6は、ヘッドパイプ6a
に左,右一対のメインパイプ6b,左,右一対のダウン
チューブ6cの前端を接続するとともに、これらフレー
ム部材の後端部同士を互いに接続してなるダブルクレー
ドル型のものである。なお、21aは車体フレーム2下
部とリヤアームとの間に配設された後輪懸架装置のリン
ク機構、21bは該リンク機構21aと車体フレーム2
上部とを連結するクッションユニット、22は後輪駆動
用のリヤアーム兼用ドライブシャフトケースである。
【0016】上記エンジン1は、前後バンク共通のクラ
ンク軸2及び変速装置が収容されたクランクケース3の
前側,後側に前側ブロック4,後側ブロック5を所定の
バンク角をなすように設けた構造のものである。
【0017】上記前側ブロック4は、上記クランクケー
ス3の前部に一体形成され、左,右一対の前側気筒7
a,7aを有する前側シリンダブロック7と、これの合
面にボルト締め結合された前側シリンダヘッド8と、該
シリンダヘッド8の上側合面に装着された前側ヘッドカ
バー9とを備えている。また上記後側ブロック5は、同
様に左,右一対の後側気筒10a,10aを備えた後側
シリンダブロック10と、後側シリンダヘッド11と、
後側ヘッドカバー12とを備えている。なお、前,後気
筒7a,10a内に配置されたピストン7b,10bは
左側同士,右側同士が同一のクランクピンに連結されて
いる。
【0018】上記前側,後側シリンダヘッド8,11の
バンク内側に開口する吸気通路8a,11aには吸気マ
ニホールド13,14、スロットルボディ15,16が
接続されており、該両スロットルボディ15,16の吸
込口はエアクリーナ17内に開口している。
【0019】上記前側シリンダヘッド8の車両前側に開
口する各前側排気通路8b,8bには、前側排気管1
8,18が接続されている。該各前側排気管18は、ク
ランクケース3の前壁から底壁を囲むように屈曲して車
両左,右両側を車両後方に延びている。また該前側排気
管18の、クランクケース後壁付近に位置する後端部1
8aには合流管20が接続されており、該合流管20は
そのまま車両後端付近まで延びている。ここで、上記各
前側排気管18は二重管構造になっており、その空間層
18aが断熱層として機能し、これが保温手段となって
いる。
【0020】また上記後側シリンダヘッド11の車両後
側に開口する各後側排気通路11b,11bには後側排
気管19が接続されている。該各後側排気管19はクラ
ンクケース3の後壁に沿うように下方に延び、上記前側
排気管18の後端部18a付近に合流している。これに
より車両左側における前側,後側気筒8b,11bから
の排気ガスを合流させた後、車両後端部から排出する左
側排気系、及び同様の構造の右側排気系が構成されてい
る。
【0021】また、上記左,右各排気系の前側排気管1
8の後端部18aには前側酸素濃度センサ23aが、後
側排気管19の後端部19aには後側酸素濃度センサ2
3bがそれぞれ配設されている。この両酸素濃度センサ
23a,23bは車両前後方向でみて略同じ位置に位置
しており、その結果前側気筒8aから前側酸素濃度セン
サ23aまでの排気管長さは後側気筒11aから後側酸
素濃度センサ23bまでの排気管長さの略2倍になって
いる。
【0022】また図1,図4において、25は本実施例
の燃焼制御を行うECU、26はクランク軸2の回転速
度を検出するエンジン回転数センサ、27は気筒判別セ
ンサ、28はスロットル開度センサ、29,30は吸気
温,水温センサ、31a,31bは前側,後側吸気負圧
センサ(空気量センサ)である。
【0023】上記ECU25は、各入力インターフェー
ス25a,メモリ25b,CPU25c,各出力インタ
ーフェース25dを備え、上記各センサからの回転数信
号a、気筒判別信号b、スロットル開度信号c、吸気
温,水温信号d,e、前,後空気量信号f,g、前,後
酸素濃度信号h,iが入力インタフェース25aを介し
て入力される。
【0024】そして上記CPU25cは、空気量信号
f,gに基づいて設定空燃比(図5参照)となるよう基
本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃
料から酸素濃度信号h,i,及び各気筒毎の排気ガス温
度等の気筒運転条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を演
算する補正燃料量演算手段とを備えており、補正燃料量
信号A1〜A4を出力インタフェイス25dを介して各
気筒の燃料噴射弁32a〜32dに出力し、また点火時
期制御信号B1〜B4をイグニッションコイル33a〜
33dに出力する。
【0025】次に本実施例の作用効果を説明する。本実
施例エンジンでは、前側気筒7aからの排気ガスの酸素
濃度は、前側排気管18の後端部18a部分に配設され
た前側酸素濃度センサ23aによって検出され、また後
側気筒10aからの排気ガスの酸素濃度は、後側排気管
19の後端部19a部分に配設された後側酸素濃度セン
サ23bによって検出される。
【0026】この場合、前側気筒7aから酸素濃度セン
サ23aまでの距離が長いことから、特にエンジン始動
時には排気ガス温度が降下し易く、酸素濃度センサ23
aの活性化までの時間が酸素濃度センサ23bの活性化
までの時間より長くなり、結果的にフィードバック制御
の開始までの時間が長くなる。そこで本実施例では、前
側排気管18を二重解管構造にして排気ガス温度の降下
を抑制したので、前側酸素濃度センサ23aの活性化ま
での時間が後側酸素濃度センサ23bの活性化までの時
間と同程度に短縮され、全体としてフィードバック制御
開始までの時間を短縮できる。
【0027】また本実施例エンジンの空燃比制御を図5
に沿って説明する。図中、Aは設定空燃比、Bは検出さ
れた空燃比を示し、この検出空燃比は検出された酸素濃
度から演算により求められる。なお、目標空燃比は通常
理論空燃比に設定される。目標空燃比に対して検出空燃
比Bがリッチ側にある場合は設定空燃比Aはリーン側
に、かつ勾配(時定数)Tcで徐々にリーン度が大きく
なるように設定され、これにより検出空燃比は目標空燃
比に近づいていく。そして検出空燃比Bが目標空燃比を
越えてリーン側に所定値だけ振れた時点t1,又はt2
で設定空燃比Aはスキップ定数k1,又はk2だけリー
ン度を低下させた後、勾配(時定数)Tcでリッチ側に
変化するように設定され、これにより検出空燃比は目標
空燃比に近づいていく。
【0028】このような燃料比制御において、本実施例
では、上記スキップ定数を前側気筒用と後側気筒用とで
異なる値に設定している。即ち、後側気筒用スキップ定
数がk2であるのに対し、前側気筒用スキップ定数はk
2より大きいk1に設定している。これは前側気筒から
の排気ガスの温度降下量が後側気筒からの排気ガスの温
度降下量よりも大きく、従って前側排気ガス温度が後側
排気ガスより低くなり、それだけ応答性が低い点を補正
するためである。
【0029】例えば、前側気筒用スキップ定数を後側気
筒用スキップ定数k2と同低度に設定すると、図5
(a)に破線で示すように、空燃比がリーン側からリッ
チ側に向けてに反転開始するポイントa1が後側気筒に
おける反転ポイントa2より遅れ、その結果検出空燃比
の振れ幅が大きくなり、結果的に空燃比の制御精度が低
下し、排気ガス特性が悪化する。これに対して、本実施
例ではスキップ定数をk2より大きいk1に設定したの
で、上記反転ポイントは後側気筒と同程度のa3とな
り、検出空燃比の振れ幅も後側気筒と同程度と小さくな
る。
【0030】このように空燃比の振れ幅が小さくなるこ
とから、前側気筒と後側気筒とで燃焼状態が変化したり
不安定になったりすることはなく、従って燃焼状態の不
安定性による振動の発生を抑制できる。
【0031】なお、上記実施例では、スキップ定数のみ
を変えたが、これの代わりに時定数Tcを変え、あるい
は両方を変えても良い。また上記実施例では、前側排気
管18,18と後側排気管19,19とを左側同士,右
側同士で合流させるとともに、該合流部より少し上流の
各排気管に個別の酸素濃度センサを設けた場合を説明し
たが、本発明の適用範囲はこのような排気管を備えた場
合に限定されるものではなく、図6〜図9に示すものに
も適用できる。
【0032】図6は4本の排気管18,18,19,1
9を合流させることなく下流端まで延長した例である。
図7は前側排気管18,18同士、後側排気管19,1
9同士を合流させ、合流部に前側,後側酸素濃度センサ
23a,23bを配設した例である。図8は前側排気管
同士のみを合流させた例であり、図9は後側排気管同士
のみを合流させた例である。これらの各例においても上
記実施例と同様の効果が得られる。
【0033】また上記実施例,変形例では自動二輪車用
V型4気筒エンジンを説明したが、本発明はこれ以外の
エンジンであっても、要は排気ガス温度降下量の異なる
排気管を備えたエンジンであれば適用でき、上述の効果
が得られる。
【0034】
【発明の効果】以上のように請求項1の発明に係るエン
ジンの燃焼制御装置によれば、気筒から酸素濃度センサ
までの排気ガス温度の降下量の大きい側の排気管に保温
手段を設けたので、各気筒からの排気ガスの温度降下量
が略均衡し、全体として酸素濃度センサの活性化までの
時間を短縮できる効果がある。
【0035】請求項2の発明によれば、排気管長の長い
第1気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ
定数,時定数を排気管長の短い第2気筒側より大きく設
定したので、排気管長が長いこと、及び排気ガス温度が
低く酸素濃度センサの活性度が低いことによる応答遅れ
を抑制して実際の検出空燃比の振れ幅を縮小くでき、そ
れだけ空燃比の制御精度を向上でき、排気ガス浄化率を
向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1,2の発明の一実施例によるエンジン
の燃焼制御装置の全体構成図である。
【図2】上記実施例エンジンの車体搭載状態を示す側面
図である。
【図3】上記実施例エンジンの酸素濃度センサ配置状態
を示す平面模式図である。
【図4】上記実施例装置のブロック構成図である。
【図5】上記実施例装置の空燃比制御状態を示す特性図
である。
【図6】上記酸素濃度センサの配置状態の第1変形例を
示す平面模式図である。
【図7】上記酸素濃度センサの配置状態の第2変形例を
示す平面模式図である。
【図8】上記酸素濃度センサの配置状態の第3変形例を
示す平面模式図である。
【図9】上記酸素濃度センサの配置状態の第4変形例を
示す平面模式図である。
【符号の説明】
7a,10a 前側,後側気筒(第1,第2気筒) 18,19 前側,後側排気管(第1,第2排気管) 18a 空気層(保温手段) 23a,23b 前側,後側酸素濃度センサ(第1,第
2酸素濃度センサ) 1 V型エンジン k1 大きく設定されたスキップ定数 Tc 時定数
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−26032(JP,A) 特開 昭58−15710(JP,A) 特開 平2−49948(JP,A) 特開 昭61−232350(JP,A) 特開 昭60−127442(JP,A) 特開 平4−134149(JP,A) 特開 平4−353215(JP,A) 特開 平6−212966(JP,A) 実開 平1−102422(JP,U) 実開 昭59−177724(JP,U) 実開 昭63−130614(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310 F01N 7/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1気筒に接続された第1排気管と、第
    2気筒に接続された第2排気管と、該第1,第2排気管
    の各気筒からの排気ガス温度降下量の異なる位置に配設
    された第1,第2酸素濃度センサと、気筒から酸素濃度
    センサまでの上記排気ガス温度降下量の大きい側の排気
    管の気筒,酸素濃度センサ間部分に排気ガス温度の降下
    を抑制する保温手段を設けたことを特徴とするエンジン
    の燃焼制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記第1,第2酸素
    濃度センサが、上記第1,第2排気管の、第1,第2気
    筒からの排気ガス温度降下量が大,小の位置で、かつ第
    1,第2気筒からの長さが長,短の位置に配設されてお
    り、第1気筒に対するフィードバック制御におけるスキ
    ップ定数,及び時定数の少なくともいずれか一方を第2
    気筒に対するスキップ定数,及び時定数より大きく設定
    したことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
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