JP3510132B2 - Engine control device - Google Patents
Engine control deviceInfo
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- JP3510132B2 JP3510132B2 JP01862399A JP1862399A JP3510132B2 JP 3510132 B2 JP3510132 B2 JP 3510132B2 JP 01862399 A JP01862399 A JP 01862399A JP 1862399 A JP1862399 A JP 1862399A JP 3510132 B2 JP3510132 B2 JP 3510132B2
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの制御装
置に関し、特に、エンジンの排気管に取り付けられた空
燃比センサの出力から気筒毎の空燃比を推定し、気筒毎
に空燃比（燃料噴射量等の運転パラメータ）等を制御す
るエンジンの制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control device, and more particularly to estimating the air-fuel ratio of each cylinder from the output of an air-fuel ratio sensor attached to the exhaust pipe of the engine, and determining the air-fuel ratio (fuel injection) for each cylinder. The present invention relates to a control device for an engine that controls operating parameters such as quantity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のエンジンにおいては、一般的に、
排気管途中に、該エンジンから排出される排気ガスを浄
化するために三元触媒が設けられている。このようなエ
ンジンでは、前記三元触媒を高い効率で作動させて、排
気ガスを効率よく浄化するために、エンジンから排出さ
れる排気ガスの成分を規制して、前記三元触媒の反応を
高効率浄化範囲に収めるための制御が必要とされてい
る。具体的には、エンジンに供給される空気と燃料の比
率を一定にすること、即ち、空燃比を理論空燃比（１
４．７）に制御することが必要である。従来の酸素濃度
センサは、理論空燃比に対して濃淡のみを検出するＯ2
センサを用い、該Ｏ2センサをエンジンの排気管に取り
付け、該センサの出力に基づいてエンジンの空燃比を理
論空燃比になるよう制御することで、触媒を通る排気ガ
スの成分を、排気浄化の観点から最適に保っていた。2. Description of the Related Art Generally, in a conventional engine,
A three-way catalyst for purifying exhaust gas discharged from the engine is provided in the middle of the exhaust pipe. In such an engine, in order to operate the three-way catalyst with high efficiency and efficiently purify the exhaust gas, the components of the exhaust gas discharged from the engine are regulated to enhance the reaction of the three-way catalyst. Control is required to keep the efficiency within the purification range. Specifically, the ratio of air to fuel supplied to the engine is kept constant, that is, the air-fuel ratio is set to the theoretical air-fuel ratio (1
It is necessary to control to 4.7). The conventional oxygen concentration sensor uses O 2 which detects only the light and shade with respect to the theoretical air-fuel ratio.
By using a sensor, the O 2 sensor is attached to the exhaust pipe of the engine, and the air-fuel ratio of the engine is controlled to become the stoichiometric air-fuel ratio based on the output of the sensor, so that the components of the exhaust gas passing through the catalyst are purified by the exhaust gas. Was kept optimal from the perspective of.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の多気
筒のエンジンにおいては、前記Ｏ2センサを、エンジン
の排気集合部に取り付ける方式が一般的であるが、該方
式では、排気集合部の排気ガスの成分が最適となるよう
に、燃料噴射量もしくは空気量を全気筒一律に補正する
ために、各気筒毎の空燃比は、必ずしも理論空燃比に制
御されているとは限らなかった。By the way, in the conventional multi-cylinder engine, it is general to attach the O 2 sensor to the exhaust gas collecting portion of the engine. In this method, the exhaust gas from the exhaust gas collecting portion is exhausted. In order to uniformly correct the fuel injection amount or the air amount so that the gas component becomes optimum, the air-fuel ratio of each cylinder is not always controlled to the theoretical air-fuel ratio.
【０００４】そして、従来システムのエンジンは、燃料
噴射弁の経時変化、気筒間の空気分配偏差、燃料配管内
の圧力偏差等の要因によって、各気筒間の空燃比のばら
つきが拡大すると、排気管集合部での排気ガス成分のサ
イクル内変動が発生して、前記Ｏ2センサの振幅が大き
くなり、該振幅が三元触媒の高効率浄化範囲を逸脱する
場合には、排気ガス浄化の悪化の原因となっていた。こ
こでの１サイクルは、４ストロークのエンジンの場合に
は、吸気→圧縮→膨張→排気を１回ずつ行う期間、即ち
エンジンが２回転する期間を指している。エンジンの各
気筒毎にＯ2センサを取り付けて、個別に空燃比制御を
行うことで、本問題は解決するが、コストの面から現実
的な解決とは云えず、排気管集合部に単一のＯ2センサ
を取り付ける構成では、サイクル内変動が拡大した場合
の排気ガスの悪化は、避けられなかった。In the engine of the conventional system, when the variation of the air-fuel ratio among the cylinders is increased due to factors such as the time-dependent change of the fuel injection valve, the air distribution deviation between the cylinders, the pressure deviation in the fuel piping, etc. When the exhaust gas component fluctuates within a cycle at the collecting portion and the amplitude of the O 2 sensor increases, and the amplitude deviates from the high efficiency purification range of the three-way catalyst, deterioration of the exhaust gas purification is deteriorated. It was the cause. In the case of a 4-stroke engine, one cycle here means a period in which intake->compression->expansion-> exhaust is performed once, that is, a period in which the engine makes two revolutions. This problem can be solved by installing an O 2 sensor for each cylinder of the engine and individually controlling the air-fuel ratio, but this is not a practical solution from the viewpoint of cost, and it is not possible to use a single unit in the exhaust pipe collecting section. in the structure for mounting the O 2 sensor, deterioration of the exhaust gas when the cycle fluctuation is expanded is inevitable.
【０００５】また、本出願人は、先に、空燃比に対して
線形に出力するセンサ（以下、A/Fセンサと云う）を用
いて、該センサから得られる信号を周波数分析すること
で、エンジンの安定性の悪化や排気ガスの悪化の原因と
なる周期的ノイズを検出し、該ノイズと逆位相の補正を
かけることで、空燃比の変動を抑制し、エンジンの安定
性の確保や排気ガスの悪化を防ぐ手段を提案している
（特開平９−２０３３３９号公報参照）。しかし、該提
案の技術は、多気筒エンジンの各気筒の個別の空燃比に
対処できるものではなかった。Further, the present applicant has previously used a sensor (hereinafter referred to as an A / F sensor) that linearly outputs with respect to the air-fuel ratio, and frequency-analyzes the signal obtained from the sensor, Detects periodic noise that causes deterioration of engine stability and exhaust gas, and corrects the phase opposite to the noise to suppress fluctuations in the air-fuel ratio to ensure engine stability and exhaust gas. A means for preventing deterioration of gas has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-203339). However, the proposed technique cannot deal with the individual air-fuel ratio of each cylinder of a multi-cylinder engine.
【０００６】本発明は、前記の如き問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、エンジンの
排気管集合部に単一のA/Fセンサを配設した多気筒エン
ジンにおいて、各気筒毎の個別空燃比を算出（推定）す
ることで、気筒毎に空燃比（燃料噴射量等の運転パラメ
ータ）等を制御するエンジンの制御装置を提供すること
にある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a multi-cylinder engine in which a single A / F sensor is arranged in an exhaust pipe collecting portion of the engine. An object of the present invention is to provide an engine control device for controlling the air-fuel ratio (operating parameters such as the fuel injection amount) for each cylinder by calculating (estimating) the individual air-fuel ratio for each cylinder.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のエンジンの制御装置は、基本的には、単一
の空燃比センサを排気管集合部に備えた多気筒エンジン
に適用するものであって、前記制御装置が、前記空燃比
センサの出力信号に基づいて空燃比を算出する手段と、
該空燃比算出手段で算出した値を所定範囲の周波数成分
に分析する手段と、該分析された周波数成分に基づいて
気筒別の空燃比を推定する手段と、前記推定された気筒
別空燃比に基づいてエンジンの運転パラメータを制御す
る手段とを備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, the engine control apparatus of the present invention is basically applied to a multi-cylinder engine having a single air-fuel ratio sensor in an exhaust pipe collecting section. And a means for calculating the air-fuel ratio based on the output signal of the air-fuel ratio sensor,
Means for analyzing the value calculated by the air-fuel ratio calculating means into frequency components in a predetermined range, means for estimating the air-fuel ratio for each cylinder based on the analyzed frequency components, and the estimated cylinder
Control engine operating parameters based on separate air-fuel ratio
It is characterized in that a means that.
【０００８】そして、本発明のエンジンの制御装置の具
体的な態様は、前記周波数成分分析手段が、所定の周波
数成分のパワースペクトルと位相スペクトルとを抽出
し、前記気筒別空燃比推定手段が、前記抽出されたパワ
ースペクトル及び／又は位相スペクトルに基づいて気筒
別の空燃比を推定し、前記運転パラメータ制御手段が、
吸入空気量制御手段、燃料供給量制御手段、もしくは点
火時期制御手段であり、前記気筒別空燃比推定手段が、
前記所定の周波数成分の位相スペクトルに基づいてばら
ついている気筒を推定すると共に、前記所定の周波数成
分のパワースペクトルに基づいて気筒別の空燃比のばら
つきの度合いを推定することを特徴としている。[0008] Then, a specific embodiment of the engine control system of the present invention, prior Symbol frequency component analysis unit extracts a power spectrum and phase spectrum of a given frequency <br/> frequency components, wherein the cylinder The air-fuel ratio estimating means estimates the air-fuel ratio of each cylinder based on the extracted power spectrum and / or phase spectrum, and the operating parameter control means,
Intake air amount control means, fuel supply amount control means, or ignition timing control means, wherein the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimation means is
Based on the phase spectrum of the predetermined frequency component,
Estimate which cylinder is on
The air-fuel ratio Novara each cylinder on the basis of the minutes of the power spectrum
It is characterized by estimating the degree of contact.
【０００９】前述の如く構成された、本発明のエンジン
の制御装置は、多気筒エンジンの排気集合部、もしくは
少なくとも各気筒の排気ガスを検出可能な場所に取り付
けられた空燃比センサ（A/Fセンサ）の出力信号から各
気筒毎の空燃比を推定し、該気筒毎に空燃比を補正する
ことで、前記排気集合部におけるサイクル内の変動を抑
制して、排気ガスの悪化を防ぐことができる。The engine control device of the present invention configured as described above is an air-fuel ratio sensor (A / F) mounted at the exhaust collecting portion of a multi-cylinder engine, or at a place where exhaust gas of at least each cylinder can be detected. The air-fuel ratio of each cylinder is estimated from the output signal of the sensor) and the air-fuel ratio is corrected for each cylinder, thereby suppressing the fluctuation within the cycle at the exhaust collecting portion and preventing deterioration of the exhaust gas. it can.
【００１０】ここで、前記した本発明のエンジンの制御
装置の基本的な構成を、図１に基づいて説明する。空燃
比算出手段Ａは、A/Fセンサの出力信号を入力してエン
ジン全体の空燃比を算出する。スペクトル検出手段（周
波数分析手段）Ｂでは、前記エンジン全体の空燃比の値
から所定範囲のスペクトルを分析してスペクトルの位相
とパワーとを算出する。気筒別空燃比算出手段Ｃでは、
前記得られた所定のスペクトルの位相とパワーとから気
筒毎の空燃比を推定する。空燃比補正手段Ｄと点火時期
補正手段Ｆでは、前記推定された各気筒毎の空燃比に基
づいて、各気筒毎の空燃比あるいは点火時期を、補正す
る制御を行い、排気ガスの悪化の低減、燃費向上、エン
ジンの安定性向上等を図る。Here, the basic construction of the above-described engine control device of the present invention will be described with reference to FIG. The air-fuel ratio calculating means A inputs the output signal of the A / F sensor and calculates the air-fuel ratio of the entire engine. The spectrum detection means (frequency analysis means) B analyzes the spectrum of a predetermined range from the value of the air-fuel ratio of the entire engine to calculate the phase and power of the spectrum. In the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio calculation means C,
The air-fuel ratio for each cylinder is estimated from the obtained phase and power of the predetermined spectrum. The air-fuel ratio correction means D and the ignition timing correction means F perform control to correct the air-fuel ratio or the ignition timing of each cylinder based on the estimated air-fuel ratio of each cylinder to reduce the deterioration of exhaust gas. To improve fuel efficiency and engine stability.
【００１１】本発明は、空燃比に対してリニアな出力特
性を有するA/Fセンサを用い、該A/Fセンサをエンジンの
排気集合部に取り付けたことで、気筒間の空燃比ばらつ
きによって発生するサイクル内変動を検出することが可
能となった。図２は、気筒間に空燃比ばらつきがある場
合の排気集合部のA/Fセンサの出力信号であり、A/Fセン
サによってサイクル内変動が検出されていることが解
る。The present invention uses an A / F sensor having a linear output characteristic with respect to the air-fuel ratio, and the A / F sensor is attached to the exhaust gas collecting portion of the engine. It has become possible to detect fluctuations within the cycle. FIG. 2 shows the output signal of the A / F sensor in the exhaust gas collecting portion when there is a variation in the air-fuel ratio between the cylinders, and it can be seen that the intra-cycle fluctuation is detected by the A / F sensor.
【００１２】また、本発明は、前記サイクル内変動を、
エンジン２回転を１周期としており、気筒間の空燃比ば
らつきが、集合部の排気ガスに与える変動に、再現性が
あることがわかる。図３は、前記A/Fセンサの出力信号
に対して、周波数分析（フーリエ変換）を行った結果の
パワースペクトルを示しているが、サイクル相当周波数
のパワーが際だって大きくなっていることがわかる。The present invention also eliminates the fluctuation within the cycle by
It can be seen that there are reproducible variations in the air-fuel ratio variation among the cylinders to the exhaust gas in the collecting portion, since the engine is rotated twice per cycle. FIG. 3 shows a power spectrum as a result of frequency analysis (Fourier transform) performed on the output signal of the A / F sensor. It can be seen that the power of the cycle-equivalent frequency is remarkably large. .
【００１３】図４は、気筒間に空燃比ばらつきがない場
合の排気集合部のA/Fセンサの出力信号を示したもので
ある。排気ガスにサイクル内変動が発生しておらず、該
出力信号が、触媒の高効率浄化範囲内に収まっているこ
とが解る。図５は、前記A/Fセンサの出力信号の周波数
分析の結果を示している。図３の如く気筒間の空燃比ば
らつきがある場合のスペクトルでは、サイクル相当周波
数のパワースペクトルが顕著であったのに対して、図５
では、該周波数のパワースペクトルがほとんど現れてい
ないことが解る。このように排気集合部でのサイクル変
動の有無が、特定の周波数のパワースペクトルで検出で
きる。FIG. 4 shows the output signal of the A / F sensor in the exhaust collecting portion when there is no air-fuel ratio variation among the cylinders. It can be seen that the exhaust gas does not fluctuate within the cycle and the output signal is within the high-efficiency purification range of the catalyst. FIG. 5 shows the result of frequency analysis of the output signal of the A / F sensor. In the spectrum in the case where there is a variation in the air-fuel ratio among the cylinders as shown in FIG. 3, the power spectrum of the cycle-equivalent frequency is remarkable, whereas in FIG.
Then, it can be seen that the power spectrum of the frequency hardly appears. In this way, the presence or absence of cycle fluctuations in the exhaust collecting portion can be detected by the power spectrum of a specific frequency.
【００１４】次に、このサイクル変動を引き起こしてい
る気筒の特定を行う手段について説明する。図６は、３
気筒で構成されるエンジンの排気集合部に取り付けたA/
Fセンサの出力信号である。３つのグラフのそれぞれ
は、３気筒のうち特定の一気筒のみ空燃比がばらついて
いるケースであり、最上部の○は、各気筒の噴射タイミ
ングを示している。横軸の位相は、３つのグラフとも同
じに合わせてある。３つのグラフから明らかなように、
ばらついている気筒によって、サイクル内変動の位相が
１／３サイクルずつシフトしている。即ち、各気筒の噴
射タイミングの位相差でサイクル変動の位相がシフトし
ていることが解る。Next, the means for identifying the cylinder causing the cycle fluctuation will be described. Figure 3
A / attached to the exhaust collecting part of the engine composed of cylinders
This is the output signal of the F sensor. In each of the three graphs, the air-fuel ratio of only one specific cylinder among the three cylinders varies, and the uppermost circle indicates the injection timing of each cylinder. The phase on the horizontal axis is the same for all three graphs. As you can see from the three graphs,
Due to the cylinders that are scattered, the phase of the intra-cycle fluctuation is shifted by 1/3 cycle. That is, it is understood that the phase of the cycle fluctuation is shifted by the phase difference of the injection timing of each cylinder.
【００１５】A/Fセンサの検出には、燃料噴射弁からA/F
センサまでの移送遅れ、センサ自身の遅れがあるため、
噴射タイミングとA/Fセンサの出力までには、遅れ時間
が存在するが、この遅れ時間が予め解っていれば、位相
からどの気筒がばらついているのかを特定することが可
能である。該位相の算出手段は、A/Fセンサの出力信号
を周波数分析し、１サイクル相当周波数成分の位相スペ
クトルを算出することで得ることができる。該算出した
周波数成分の位相スペクトルからばらついている気筒を
推定すると共に、パワースペクトルからばらつきの度合
いを推定することができる。To detect the A / F sensor, the A / F from the fuel injection valve is detected.
Since there is a delay in transportation to the sensor and a delay in the sensor itself,
Although there is a delay time between the injection timing and the output of the A / F sensor, if this delay time is known in advance, it is possible to specify which cylinder varies from the phase. The phase calculating means can be obtained by frequency-analyzing the output signal of the A / F sensor and calculating the phase spectrum of the frequency component corresponding to one cycle. It is possible to estimate the cylinders that vary from the calculated phase spectrum of the frequency components and to estimate the degree of variation from the power spectrum.
【００１６】実際には、複数の気筒が任意にばらつくこ
とが有り得るが、その場合はサイクル内変動もサイクル
相当周波数だけでなく、Ｎ次周波数(Ｎ：整数)にも変動
成分が現れるので、サイクル相当周波数の１次成分だけ
でなく、Ｎ次成分のパワースペクトルおよび位相スペク
トルを検出することで、任意の気筒の空燃比ばらつきを
推定することが可能となる。また、空燃比のサイクル内
変動を抑制するには、サイクル相当周波数の１次成分か
らばらつきがもっとも大きい気筒を推定、補正し、次に
ばらつきの大きい気筒を推定、補正するといった、逐次
的補正手段で、サイクル変動を抑制することも可能であ
る。Actually, a plurality of cylinders may vary arbitrarily, but in that case, the fluctuation component appears not only in the cycle-equivalent frequency but also in the Nth-order frequency (N: integer) in the cycle. By detecting the power spectrum and the phase spectrum of the Nth-order component as well as the first-order component of the corresponding frequency, it becomes possible to estimate the air-fuel ratio variation of any cylinder. Further, in order to suppress the intra-cycle fluctuation of the air-fuel ratio, a sequential correction means is performed such that a cylinder having the largest variation is estimated and corrected from the primary component of the cycle-equivalent frequency, and a cylinder having the next largest variation is estimated and corrected. Thus, it is possible to suppress cycle fluctuation.
【００１７】前記手段で推定された各気筒の空燃比に基
づいて、各気筒毎の空燃比制御が可能となる。即ち、気
筒毎の燃料噴射量を独立に補正し、気筒間の空燃比ばら
つきを吸収する。その結果として三元触媒の高効率浄化
範囲を逸脱するようなサイクル変動が抑制され、排気ガ
スの悪化を防ぐことが可能となる。また、リーン空燃比
で燃焼を行う場合は、特定の気筒のみがリーン限界に達
することがなくなるため、リーン領域の拡大が図れ、燃
費も改善される。さらには気筒間の空燃比ばらつきがな
くなることで、ノック限界が拡大され、点火時期をより
進角側にして燃焼を行うことが可能となり、同様に燃費
の改善が期待できる。The air-fuel ratio of each cylinder can be controlled based on the air-fuel ratio of each cylinder estimated by the above means. That is, the fuel injection amount for each cylinder is independently corrected to absorb the air-fuel ratio variation between the cylinders. As a result, cycle fluctuations that deviate from the high-efficiency purification range of the three-way catalyst are suppressed, and deterioration of exhaust gas can be prevented. Further, when the combustion is performed at the lean air-fuel ratio, only the specific cylinder does not reach the lean limit, so that the lean region can be expanded and the fuel consumption can be improved. Further, since the air-fuel ratio variation among the cylinders is eliminated, the knock limit is expanded, and it becomes possible to perform the combustion with the ignition timing more advanced, and similarly, it is expected that the fuel efficiency is improved.
【００１８】[0018]
【発明の実施形態】以下、図面により本発明のエンジン
の制御装置の一実施形態について説明する。図７は、本
実施形態のエンジンの制御システムの全体構成を示した
ものであり、多気筒エンジンとして４気筒エンジンを例
として説明する。図７において、４気筒で構成されるエ
ンジン１は、外部からの空気を、エアクリーナ９を通過
させ、吸気マニホールド６ａと吸気管６を経てシリンダ
１ａ内の燃焼室１ｂ内に流入させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an engine control device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 shows the overall configuration of the engine control system of the present embodiment, and a multi-cylinder engine will be described by taking a four-cylinder engine as an example. In FIG. 7, the engine 1 including four cylinders allows air from the outside to pass through the air cleaner 9 and flow into the combustion chamber 1b in the cylinder 1a through the intake manifold 6a and the intake pipe 6.
【００１９】一方、ガソリン等の燃料は、前記吸気管６
に配設した燃料噴射弁７を介して噴射される。噴射され
た燃料は、吸気マニホールド６ａからの空気と混合され
エンジン１の燃焼室１ｂ内に流入して混合気を形成す
る。混合気は、点火プラグ８で発生される火花により爆
発し、その際発生するエネルギーがエンジンの動力源と
なり、爆発後の排気ガスは、排気マニホールド１０を経
て三元触媒１１に送り込まれ、該三元触媒１１で、排気
ガスは、浄化され、外部へと排出される。On the other hand, fuel such as gasoline is used for the intake pipe 6
Is injected through the fuel injection valve 7 disposed in the. The injected fuel is mixed with air from the intake manifold 6a and flows into the combustion chamber 1b of the engine 1 to form a mixture. The air-fuel mixture explodes due to sparks generated by the spark plug 8, the energy generated at that time serves as a power source for the engine, and the exhaust gas after the explosion is sent to the three-way catalyst 11 via the exhaust manifold 10, The exhaust gas is purified by the source catalyst 11 and is discharged to the outside.
【００２０】前記エンジン１に流入する空気の流入空気
量は、スロットル３の開度によって主に調節されるが、
エンジンのアイドル時には、バイパス用空気通路４に設
けられたISCバルブ５によって調節され、該調節によっ
てアイドル時のエンジン回転数が制御される。前記エア
クリーナ９の下流に配置されたエアフロセンサ２では、
流入空気量が検出され、クランク角センサ１４では、ク
ランク軸の回転角１度毎に信号が出力され、水温センサ
１３では、エンジン１の冷却水温度を検出する。The amount of air flowing into the engine 1 is mainly adjusted by the opening of the throttle 3,
When the engine is idle, the ISC valve 5 provided in the bypass air passage 4 adjusts the engine speed by the adjustment. In the air flow sensor 2 arranged downstream of the air cleaner 9,
The amount of inflowing air is detected, the crank angle sensor 14 outputs a signal every 1 degree of rotation of the crankshaft, and the water temperature sensor 13 detects the cooling water temperature of the engine 1.
【００２１】エアフロセンサ２、スロットル３に取り付
けられた開度センサ１６、クランク角センサ１４、水温
センサ１３のそれぞれの信号は、コントロールユニット
１５に送られると共に、前記排気マニホールド１０の装
着されているA/Fセンサ１２の出力信号もコントロール
ユニット１５に入力されている。前記A/Fセンサ１２
は、前記排気マニホールド１０の排気管集合部に取り付
けられており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形
の出力特性を持っている。排気中の酸素濃度と空燃比の
関係は、ほぼ線形になっているので、酸素濃度を検出す
るA/Fセンサ１２により空燃比を求めることが可能とな
る。Signals from the air flow sensor 2, the opening sensor 16 attached to the throttle 3, the crank angle sensor 14, and the water temperature sensor 13 are sent to the control unit 15 and the exhaust manifold 10 mounted on the A The output signal of the / F sensor 12 is also input to the control unit 15. The A / F sensor 12
Is attached to the exhaust pipe collecting portion of the exhaust manifold 10 and has a linear output characteristic with respect to the oxygen concentration contained in the exhaust. Since the relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas and the air-fuel ratio is almost linear, it is possible to obtain the air-fuel ratio by the A / F sensor 12 that detects the oxygen concentration.
【００２２】前記コントロールユニット１５は、前記各
種のセンサからの信号を入力して、該各信号に基づいて
エンジンの運転状態を算出し、燃料の基本噴射量、点火
時期の主要な操作量等を演算する。コントロールユニッ
ト１５内で演算された燃料噴射量は、前記燃料噴射弁７
の開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁７に送られる
と共に、前記コントロールユニット１５で演算された点
火時期も、出力信号として点火プラグ８に送られる。The control unit 15 receives signals from the various sensors, calculates the operating state of the engine based on the signals, and calculates the basic fuel injection amount, the main operation amount of ignition timing, and the like. Calculate The fuel injection amount calculated in the control unit 15 is the fuel injection valve 7
Is transmitted to the fuel injection valve 7 and the ignition timing calculated by the control unit 15 is also transmitted to the spark plug 8 as an output signal.
【００２３】また、前記コントロールユニット１５で
は、前記A/Fセンサ１２の信号から空燃比を算出し、空
燃比に従いエンジン１の燃焼室１ｂ内の混合気の空燃比
が目標空燃比となるよう前述の基本噴射量に逐次補正す
るF/B制御を行う。図８は、４気筒エンジンのエンジン
システムとコントロールユニット内での空燃比制御の制
御ブロック図である。図８に基づいてエンジン制御装置
における気筒別の空燃比推定とその空燃比補正について
説明する。Further, the control unit 15 calculates the air-fuel ratio from the signal from the A / F sensor 12 and adjusts the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 1b of the engine 1 to the target air-fuel ratio according to the air-fuel ratio. F / B control is performed to sequentially correct the basic injection amount. FIG. 8 is a control block diagram of air-fuel ratio control in the engine system and the control unit of the 4-cylinder engine. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimation and its air-fuel ratio correction in the engine control device will be described with reference to FIG.
【００２４】図８において、エアフロセンサ２は、空気
量を検出し、スロットル３は、空気量を調節し、クラン
ク角センサ１４は、クランク角の回転角度１度毎の信号
を出力し、流入空気は、吸気マニホールド６ａを経てコ
レクタ６ｂに滞留し、その後、各気筒の各燃料噴射弁
７、７・・・から噴射される燃料と混合され、各気筒の各
エンジンシリンダ１ａの燃焼室内１ｂで燃焼することで
トルクを発生する。燃焼後の排気ガスは、各気筒毎に排
気マニホールド１０に排出され、排気集合部を経て、触
媒１１で浄化された後、外部へと放出される。排気集合
部には、前述のA/Fセンサ１２が取り付けられており、
排気ガス中の酸素濃度を検出する。In FIG. 8, the air flow sensor 2 detects the amount of air, the throttle 3 adjusts the amount of air, and the crank angle sensor 14 outputs a signal for every 1 degree of rotation of the crank angle. Stays in the collector 6b through the intake manifold 6a, is then mixed with fuel injected from the fuel injection valves 7, 7, ... Of each cylinder, and is burned in the combustion chamber 1b of each engine cylinder 1a of each cylinder. To generate torque. The exhaust gas after combustion is discharged to the exhaust manifold 10 for each cylinder, passes through the exhaust collecting portion, is purified by the catalyst 11, and is then discharged to the outside. The above-mentioned A / F sensor 12 is attached to the exhaust collecting portion,
Detects oxygen concentration in exhaust gas.
【００２５】コントロールユニット（制御装置）１５の
内部では、エアフロセンサ２の出力値をA/D変換し、そ
の値から空気量演算手段５７で空気量が演算され、クラ
ンク角センサ１４の信号も同様にA/D変換され、回転数
演算手段５６で回転数が演算される。該空気量と回転数
とから基本燃料噴射量演算手段５８で基本燃料噴射量が
演算される。また、A/Fセンサ１２の出力も適宜A/D変換
されて空燃比算出手段５１で空燃比RABFが演算されると
共に、Ｆ／Ｂ制御手段５５で、目標空燃比との対比に基
づいてF/B制御補正項が演算され、前記基本燃料噴射量
演算手段５８で求めた基本燃料噴射量に反映される。Inside the control unit (control device) 15, the output value of the air flow sensor 2 is A / D converted, and the air amount calculation means 57 calculates the air amount from the value, and the signal of the crank angle sensor 14 is also the same. A / D conversion is performed to the rotation speed calculation means 56 to calculate the rotation speed. The basic fuel injection amount calculation means 58 calculates the basic fuel injection amount from the air amount and the rotation speed. Further, the output of the A / F sensor 12 is also A / D converted as appropriate, the air-fuel ratio calculation means 51 calculates the air-fuel ratio RABF, and the F / B control means 55 calculates the air-fuel ratio RABF based on the comparison with the target air-fuel ratio. The / B control correction term is calculated and reflected in the basic fuel injection amount calculated by the basic fuel injection amount calculation means 58.
【００２６】本実施形態においては、エンジンの気筒別
の空燃比推定値は、前記演算した空燃比RABFに対して周
波数分析（FFT）処理を行うことで、２回転相当周波数
およびそのN（整数）次成分のパワースペクトルおよび
位相スペクトルから気筒毎のばらつきを推定するもので
あって、前記空燃比演算手段５１で演算した空燃比ＲＡ
ＢＦを、周波数分析手段５２で分析し、気筒別空燃比推
定手段５３で前記分析に基づいて各気筒別の空燃比を推
定し、補正項演算手段５４で、前記推定した各気筒別の
空燃比に基づいて目標空燃比との対比で補正項を演算す
る、即ち、気筒毎のばらつきから前記周波数のパワース
ペクトルが小さくなるように、つまり排気集合部のサイ
クル内変動を抑制するように各気筒毎に補正項を演算
し、前記別途演算された基本燃料噴射量演算手段５８で
演算した基本燃料噴射量に反映する。In the present embodiment, the air-fuel ratio estimated value for each cylinder of the engine is subjected to a frequency analysis (FFT) process on the calculated air-fuel ratio RABF to obtain the frequency corresponding to two revolutions and its N (integer). The air-fuel ratio RA calculated by the air-fuel ratio calculation means 51 is estimated from the power spectrum and phase spectrum of the next component for each cylinder.
The BF is analyzed by the frequency analysis means 52, the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimation means 53 estimates the air-fuel ratio for each cylinder based on the analysis, and the correction term calculation means 54 estimates the air-fuel ratio for each cylinder. A correction term is calculated based on the comparison with the target air-fuel ratio, that is, the power spectrum of the frequency becomes smaller due to the variation of each cylinder, that is, each cycle of the exhaust collecting portion is suppressed in each cycle. Then, the correction term is calculated and reflected in the basic fuel injection amount calculated by the separately calculated basic fuel injection amount calculation means 58.
【００２７】次に、本実施形態のエンジンの制御装置の
前記気筒別空燃比の推定、補正項の演算、及び燃料噴射
量の演算の詳細について説明する。図９は、A/Fセンサ
１２のA/D変換周期を示したものである。気筒別空燃比
の推定は、２回転周波数およびそのN次成分を検出する
ので、精度を考慮してA/D変換周期は、エンジン１が２
回転する間に８回（エンジンの１／４回転毎）行うこと
とする。Next, the details of the estimation of the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio, the calculation of the correction term, and the calculation of the fuel injection amount in the engine control system of the present embodiment will be described. FIG. 9 shows the A / D conversion cycle of the A / F sensor 12. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio is estimated by detecting the two rotation frequencies and its Nth-order component.
It shall be performed 8 times (every 1/4 revolution of the engine) while rotating.
【００２８】図１０と図１１は、A/D変換の制御フロー
チャートを示している。ANGCNTは、１／４回転毎にイン
クリメントされるカウンタで２回転毎に１にリセットさ
れる。ステップ１０１〜１０３の処理がそれに該当す
る。ステップ１０４，１０５の処理は、１サイクル間に
８ポイントのサンプリング終了したことを表すフラグFC
MPADの初期化を行っている。10 and 11 show control flowcharts for A / D conversion. ANGCNT is a counter that increments every 1/4 rotation and is reset to 1 every 2 rotations. The processing of steps 101 to 103 corresponds to this. The processing of steps 104 and 105 is a flag FC indicating that the sampling of 8 points is completed in one cycle.
Initializing MPAD.
【００２９】次に、A/D変換を許可する条件としては、
運転状態が比較的安定している領域、２回転成分のS/N
比が良い領域、A/Fセンサ１２の応答性が十分に確保で
きる領域等を条件として選択している。具体的には、ス
テップ１０６で空気量の変化率、ステップ１０７で回転
数の変化率、ステップ１０８で空気量、ステップ１０９
で回転数、ステップ１１０で水温の条件を判定してい
る。図１１のステップ１１１では、前記A/D変換の許可
条件がすべて成立すれば、A/D変換許可フラグFADABF=1
とする。ステップ１１２では、前記許可条件が、ひとつ
でも成立していなければ、A/D変換許可フラグFADABF=0
としてA/D変換処理を行わず、本タスクを終了する。Next, as conditions for permitting A / D conversion,
Region where operating condition is relatively stable, S / N of 2 rotation components
A region having a good ratio, a region where the responsiveness of the A / F sensor 12 can be sufficiently secured, and the like are selected as conditions. Specifically, in step 106, the rate of change of the air amount, in step 107, the rate of change of the rotational speed, in step 108, the amount of air, and in step 109.
In step 110, the water temperature condition is determined. In step 111 of FIG. 11, if all the A / D conversion permission conditions are satisfied, the A / D conversion permission flag FADABF = 1
And In step 112, if any one of the permission conditions is not satisfied, the A / D conversion permission flag FADABF = 0
Then, this task is terminated without performing A / D conversion processing.
【００３０】図１１のステップ１１１で、A/D変換許可
フラグをFADABF=1としたときは、A/Fセンサ１２の出力
のA/D変換を許可するが、８ポイントのサンプリングは
同一のサイクル内で行う必要があるため、ステップ１１
３〜１１８の処理を用意している。具体的には、A/D変
換許可フラグFADABF=1が８回、すなわち１サイクル間連
続して成立したときのみステップ１１３〜１１５で、順
次、A/D変換を行う。１サイクル間にA/D変換された８つ
のA/Fセンサ出力値は、それぞれ時系列順にRABF(1)、RA
BF(2)・・・RABF(8)としてメモリーに記憶する。When the A / D conversion permission flag is set to FADABF = 1 in step 111 of FIG. 11, A / D conversion of the output of the A / F sensor 12 is permitted, but sampling of 8 points is performed in the same cycle. Step 11 because it needs to be done in-house
Processes 3 to 118 are prepared. Specifically, the A / D conversion is sequentially performed in steps 113 to 115 only when the A / D conversion permission flag FADABF = 1 is satisfied eight times, that is, when it is continuously satisfied for one cycle. Eight A / F sensor output values A / D converted during one cycle are RABF (1) and RA
BF (2) ... Store in memory as RABF (8).
【００３１】ステップ１１６で、８つのサンプリングが
終了したかを判定し、ステップ１１７で、次に行うFFT
処理のためのバッファに８つの値を格納し、ステップ１
１８でサンプリング完了を意味するフラグFCMPAD=1とす
る。次に、前記８ポイントでサンプリングされたRABF
(n)に対してサイクル周波数相当成分の抽出、及び燃料
噴射量の補正係数の演算を行う処理について説明する。
図１２と図１３は、前記周波数相当成分を抽出する処理
の制御フローチャートを示している。演算周期は、１サ
イクル毎とする。ただしA/Fセンサ１２の出力の８ポイ
ントのサンプリングが完了している時、即ち、FCMPAD=1
のとき本処理は行うものとし、この処理をステップ１２
１で行う。At step 116, it is determined whether eight samplings have been completed, and at step 117, the next FFT is performed.
Store 8 values in the buffer for processing, step 1
At 18, the flag FCMPAD = 1, which means the completion of sampling, is set. Next, RABF sampled at the 8 points
A process of extracting a component corresponding to the cycle frequency and calculating a correction coefficient of the fuel injection amount for (n) will be described.
12 and 13 show control flowcharts of the processing for extracting the frequency equivalent component. The calculation cycle is one cycle. However, when sampling of 8 points of the output of the A / F sensor 12 is completed, that is, FCMPAD = 1
If this is the case, this processing is performed, and this processing is performed in step 12
Do in 1.
【００３２】ステップ１２２では、サンプリングされた
RABF(1)、RABF(2)・・・RABF(8)からFFT(Fast Fourier
Transform)を用いて、１サイクル周波数相当成分の演算
行う。ステップ１２３では、前記ステップ１２２で得ら
れるパワースペクトル、位相スペクトルを、それぞれPO
WER1、PHASE1とする。次にRABF(1)、RABF(2)・・・RABF
(8)を用いて１サイクル相当周波数２次成分を演算し、
得られるパワースペクトル、位相スペクトルをそれぞれ
POWER2、PHASE2とする。ここで位相スペクトルMPHA1、M
PHA2は-180〜180あるいは0〜360の範囲で値をとる。In step 122, the sampled
RABF (1), RABF (2) ・ ・ ・ RABF (8) to FFT (Fast Fourier
Transform) is used to calculate the component corresponding to the 1-cycle frequency. In step 123, the power spectrum and the phase spectrum obtained in step 122 are respectively converted into PO
WER1 and PHASE1. Next, RABF (1), RABF (2) ... RABF
Using (8), calculate the secondary component of the frequency equivalent to 1 cycle,
Obtain the obtained power spectrum and phase spectrum respectively
POWER2 and PHASE2. Where the phase spectrum MPHA1, M
PHA2 takes a value in the range of -180 to 180 or 0 to 360.
【００３３】ステップ１２４では、POWER1、PHASE1のそ
れぞれの移動平均MPOW1、MPHA1を演算する。これは推定
精度をあげるために複数のサイクルの結果を用いるため
である。同様に、ステップ１２５では、POWER2、PHASE
２のそれぞれの移動平均MPOW2、MPHA2を演算する。ステ
ップ１２６では、移動平均演算を行った回数NCALの演算
行う。ステップ１２７では、NCAL≧NCALMAXの判定を行
い、真であるならば、ステップ１２８へと進み、MPOW1
≧THMP1の判定を行う。これは、排気集合部のサイクル
内変動が、排気悪化の原因となりうる程度であるか否か
を判定しており、THMP1は、エンジン１及び触媒１１の
性能に合わせて、経験的に決定するのが好ましい。In step 124, moving averages MPOW1 and MPHA1 of POWER1 and PHASE1 are calculated. This is because the results of multiple cycles are used to improve the estimation accuracy. Similarly, in step 125, POWER2, PHASE
The moving averages MPOW2 and MPHA2 of 2 are calculated. In step 126, the number of times NCAL has been performed is calculated. In step 127, it is judged whether NCAL ≧ NCALMAX, and if true, the process proceeds to step 128 and MPOW1
≧ THMP1 is judged. This determines whether or not the in-cycle fluctuation of the exhaust collecting portion can cause deterioration of the exhaust gas, and THMP1 is empirically determined according to the performances of the engine 1 and the catalyst 11. Is preferred.
【００３４】ステップ１２８の条件判定が真の場合に
は、図１３のステップ１３１に進み、１サイクル相当周
波数成分の位相スペクトルMPHA1から、１サイクル相当
周波数の変動の要因となっている気筒HOSCYL1の特定を
行う。気筒HOSCYL1の具体的な演算手段については、後
述（図１４等）する。気筒HOSCYL1を演算後、又はステ
ップ１２８の条件判定がNOの場合、ステップ１３２で、
１サイクル相当周波数２次成分の位相スペクトルMPHA2
から、１サイクル相当２次周波数の変動の要因となって
いる気筒HOSCYL2の特定を行う。該気筒HOSCYL2の具体的
な演算手段は後述（図１５等）する。If the condition determination in step 128 is true, the process proceeds to step 131 in FIG. 13 to identify the cylinder HOSCYL1 that is the cause of the variation in the 1-cycle equivalent frequency from the phase spectrum MPHA1 of the 1-cycle equivalent frequency component. I do. Specific calculation means for the cylinder HOSCYL1 will be described later (FIG. 14 and the like). After calculating the cylinder HOSCYL1, or if the condition determination in step 128 is NO, in step 132,
Phase spectrum of second-order component of frequency equivalent to 1 cycle MPHA2
From this, the cylinder HOSCYL2 that causes the fluctuation of the secondary frequency corresponding to one cycle is identified. Specific calculation means for the cylinder HOSCYL2 will be described later (FIG. 15 and the like).
【００３５】ステップ１３３では、１サイクル相当周波
数の変動を抑制するために補正すべき気筒を示すHOSCYL
1と、該周波数のパワースペクトルMPOW1から各気筒の燃
料噴射量の補正係数INJHOSA1、INJHOSA2、INJHOSA3、IN
JHOSA4とを演算する。更に、ステップ１３４では、１サ
イクル相当２次周波数の変動を抑制するために補正すべ
き気筒を示すHOSCYL2と、該周波数のパワースペクトルM
POW2から気筒毎の燃料噴射量補正係数INJHOSB1、INJHOS
B2、INJHOSB3、INJHOSB4とを演算する。In step 133, the HOSCYL indicating the cylinder to be corrected in order to suppress the fluctuation of the frequency corresponding to one cycle is shown.
1 and the correction coefficient INJHOSA1, INJHOSA2, INJHOSA3, IN of the fuel injection amount of each cylinder from the power spectrum MPOW1 of the frequency
Calculate with JHOSA4. Further, in step 134, HOSCYL2 indicating the cylinder to be corrected in order to suppress the fluctuation of the secondary frequency corresponding to one cycle, and the power spectrum M of the frequency.
Fuel injection amount correction coefficient for each cylinder from POW2 INJHOSB1, INJHOS
Calculate B2, INJHOSB3, and INJHOSB4.
【００３６】図１４の制御フローチャートは、１サイク
ル相当周波数の変動の要因となっている気筒HOSCYL1の
具体的な演算手段を示している。位相スペクトルMPHA1
がRPHA1〜RPHA4で区切られる４つの領域のどこに含まれ
るかでHOSCYL1を特定する。位相の範囲から気筒を特定
する原理の詳細は“課題を解決する手段”の項で既述し
ているのでここでは省く。HOSCYL1の値は、補正すべき
気筒番号を示しており、領域を区切るRPHA1〜RPHA4の値
は、排気の移送遅れ、センサの遅れによって決まる値で
経験的に決定される。The control flow chart of FIG. 14 shows a concrete calculating means of the cylinder HOSCYL1 which causes the fluctuation of the frequency corresponding to one cycle. Phase spectrum MPHA1
HOSCYL1 is specified by which of the four regions separated by RPHA1 to RPHA4 is included. The details of the principle of identifying the cylinder from the phase range have already been described in the section “Means for solving the problem”, and therefore will be omitted here. The value of HOSCYL1 indicates the cylinder number to be corrected, and the values of RPHA1 to RPHA4 that delimit the area are empirically determined by the values determined by the delay of exhaust gas transfer and the delay of the sensor.
【００３７】図１５の制御フローチャートは、１サイク
ル相当２次周波数の変動を抑制するために補正すべき気
筒を示すHOSCYL2の具体的な演算手段を示しており、１
サイクル相当周波数の変動の要因となっている気筒HOSC
YL1と同様に、MPHA2の値がRPHB1〜RPHB4で区切られる４
つの領域のどこに含まれるかで、SCYL2の値が決まる。R
PHB1〜RPHB4の値もエンジンの特性から経験的に決定す
るのが好ましい。The control flow chart of FIG. 15 shows the concrete calculation means of HOSCYL2 indicating the cylinder to be corrected in order to suppress the fluctuation of the secondary frequency corresponding to one cycle.
Cylinder HOSC that causes fluctuations in cycle equivalent frequency
As with YL1, MPHA2 values are separated by RPHB1 to RPHB4 4
The value of SCYL2 is determined depending on which of the two areas is included. R
The values of PHB1 to RPHB4 are also preferably determined empirically from the characteristics of the engine.
【００３８】図１６の制御フローチャートは、１サイク
ル相当周波数の変動を抑制するための気筒毎の燃料噴射
量補正係数INJHOSA１〜INJHOSA4の具体的な演算手段を
示している。ステップ１６１では、燃料噴射量補正係数
INJHOSA1〜INJHOSA4と周波数のパワースペクトルMPOW1
との関係を示す係数GHOSA1〜GHOSA4の初期化を行ってい
る。ステップ１６２〜１６８までの処理は、補正すべき
気筒番号を示すHOSCYLの値から前記係数GHOSAnの値を演
算しており、例えばHOSCYL=1のときは、係数GHOSA1=GIN
JA1とし、それ以外のGHOSA2〜GHOSA4の値は０である。
気筒毎に係数GHOSAnの値が異なるのは、排気管の形状、
A/Fセンサ１２の取り付け位置によって該センサ１２で
検出される気筒毎の空燃比の感度が異なるためである。
演算された係数GHOSAnとMPOW1からステップ１６９で
は、気筒毎の燃料噴射量補正係数INJHOSA1〜INJHOSA4を
演算する。The control flow chart of FIG. 16 shows a concrete calculation means of the fuel injection amount correction coefficients INJHOSA1 to INJHOSA4 for each cylinder for suppressing the fluctuation of the frequency corresponding to one cycle. In step 161, the fuel injection amount correction coefficient
INJHOSA1 to INJHOSA4 and frequency power spectrum MPOW1
The coefficients GHOSA1 to GHOSA4 indicating the relationship with are initialized. In the processing from steps 162 to 168, the value of the coefficient GHOSAn is calculated from the value of HOSCYL indicating the cylinder number to be corrected. For example, when HOSCYL = 1, the coefficient GHOSA1 = GIN.
The value of GHOSA2 to GHOSA4 other than JA1 is 0.
The value of the coefficient GHOSAn is different for each cylinder because of the shape of the exhaust pipe,
This is because the sensitivity of the air-fuel ratio for each cylinder detected by the sensor 12 differs depending on the mounting position of the A / F sensor 12.
In step 169, the fuel injection amount correction coefficients INJHOSA1 to INJHOSA4 for each cylinder are calculated from the calculated coefficients GHOSAn and MPOW1.
【００３９】図１７は、１サイクル相当２次周波数の変
動を抑制するための気筒毎の燃料噴射量補正係数INJHOS
B1〜INJHOSB4の具体的演算手段を示しており、ステップ
１７２〜１７８では、前記気筒毎の燃料噴射量補正係数
INJHOSA1〜INJHOSA4の演算手段と同様に、HOSCYL2からG
HOSBnを演算し、ステップ１７９で、MPOW2に乗じること
でINJHOSB1〜INJHOB4を得る。FIG. 17 shows the fuel injection amount correction coefficient INJHOS for each cylinder for suppressing the fluctuation of the secondary frequency corresponding to one cycle.
The concrete calculation means of B1 to INJHOSB4 is shown, and in steps 172-178, the fuel injection amount correction coefficient for each cylinder is
Similar to the calculation method of INJHOSA1 to INJHOSA4, HOSCYL2 to G
HOSBn is calculated, and in step 179, MPOW2 is multiplied to obtain INJHOSB1 to INJHOB4.
【００４０】図１８は、以上のようにして得られた気筒
毎の燃料噴射量補正係数を基本燃料噴射量に反映処理す
るための制御フローチャートであり、処理周期は、噴射
周期と同じREF（１／２回転）毎とする。ステップ１８
１において、基本噴射パルス幅TIn（nは、気筒番号を示
し、TInは、n番気筒の噴射量を示す）は、エアフロセン
サ１７で検出される空気量に比例し、クランク角センサ
２８の出力信号から演算されるエンジン回転数に反比例
するように演算されるものである。気筒毎の最終噴射パ
ルス幅TIFnは、基本噴射パルス幅TInに、それぞれに気
筒毎の燃料噴射量補正係数INJHOSAn,INJHOSBnを加える
ことで得られる。FIG. 18 is a control flow chart for reflecting the fuel injection amount correction coefficient for each cylinder obtained as described above in the basic fuel injection amount, and the processing cycle is the same as the injection cycle REF (1 Every 2 rotations). Step 18
1, the basic injection pulse width TIn (n indicates the cylinder number and TIn indicates the injection amount of the nth cylinder) is proportional to the air amount detected by the air flow sensor 17, and the output of the crank angle sensor 28. It is calculated so as to be inversely proportional to the engine speed calculated from the signal. The final injection pulse width TIFn for each cylinder is obtained by adding the fuel injection amount correction coefficient INJHOSAn, INJHOSBn for each cylinder to the basic injection pulse width TIn.
【００４１】以上の処理を反復して行うことで、排気集
合部における空燃比のサイクル内変動を抑制することが
可能となる。また、前記MPOW1、MPOW2、HOSCYL1、HOSCY
L2の値から気筒毎の点火時期を制御することで、エンジ
ン１の安定性、あるいは燃費を向上を図ることも可能で
ある。以上、本発明の一実施形態について詳述したが、
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱することな
しに、設計において種々の変更ができるものである。By repeating the above processing, it is possible to suppress the cycle variation of the air-fuel ratio in the exhaust gas collecting portion. In addition, MPOW1, MPOW2, HOSCYL1, HOSCY
By controlling the ignition timing for each cylinder from the value of L2, it is possible to improve the stability of the engine 1 or the fuel consumption. The embodiment of the present invention has been described above in detail,
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made in design without departing from the spirit of the invention described in the claims.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上に記載から理解されるように、本発
明のエンジンの制御装置は、排気集合部でのA/Fセンサ
等の空燃比検出手段の信号を利用して、気筒別の空燃比
を推定し、気筒毎に空燃比を制御するので、気筒間の空
燃比のばらつきにより発生する触媒の高効率浄化範囲を
逸脱する空燃比のサイクル内変動を抑制し、排気ガスの
浄化性能の向上を確実に得ることができる。また、気筒
間の空燃比ばらつきが無くなることで、リーン限界およ
びノック限界の拡大が図れるので、燃費の向上も確実に
得ることができる。As can be understood from the above description, the engine control device of the present invention utilizes the signal of the air-fuel ratio detecting means such as the A / F sensor in the exhaust gas collecting portion to detect the air flow for each cylinder. Since the fuel ratio is estimated and the air-fuel ratio is controlled for each cylinder, in-cycle fluctuations of the air-fuel ratio that deviate from the high-efficiency purification range of the catalyst caused by variations in the air-fuel ratio between the cylinders are suppressed, and the exhaust gas purification performance is reduced. The improvement can be surely obtained. Further, since the air-fuel ratio variation among the cylinders is eliminated, the lean limit and the knock limit can be expanded, so that the fuel consumption can be surely improved.
【図１】本発明の多気筒エンジンの制御装置の基本的な
制御ブロック図。FIG. 1 is a basic control block diagram of a control device for a multi-cylinder engine of the present invention.
【図２】エンジンの排気管集合部に配置されたA/Fセン
サの出力信号の一例を示す図（気筒間の空燃比ばらつき
がある場合）。FIG. 2 is a diagram showing an example of an output signal of an A / F sensor arranged in an exhaust pipe collecting portion of an engine (when there is air-fuel ratio variation among cylinders).
【図３】図２のA/Fセンサの出力信号を周波数分析した
状態を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a state in which an output signal of the A / F sensor of FIG. 2 is frequency-analyzed.
【図４】エンジンの排気管集合部に配置されたA/Fセン
サの出力信号の他の例を示す図（気筒間の空燃比ばらつ
きがない場合）。FIG. 4 is a diagram showing another example of an output signal of an A / F sensor arranged in an exhaust pipe collecting portion of an engine (when there is no air-fuel ratio variation among cylinders).
【図５】図４のA/Fセンサの出力信号を周波数分析した
状態を示す図。5 is a diagram showing a state in which an output signal of the A / F sensor of FIG. 4 is frequency-analyzed.
【図６】三気筒エンジンの排気集合部でのサイクル内変
動の位相とばらついている気筒との関係を示した図。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the in-cycle fluctuation phase and the cylinders that vary in the exhaust collecting portion of a three-cylinder engine.
【図７】本発明のエンジンの制御装置の一実施形態のエ
ンジンシステムの全体構成図。FIG. 7 is an overall configuration diagram of an engine system of an embodiment of an engine control device of the present invention.
【図８】図７のエンジンの制御装置（コントロールユニ
ット）内の処理を示す制御ブロック図。8 is a control block diagram showing a process in a control device (control unit) of the engine of FIG. 7. FIG.
【図９】図８のエンジンの制御装置のA/Fセンサ出力値
をA/D変換するタイミングを示す図。9 is a diagram showing the timing of A / D converting the A / F sensor output value of the engine control device of FIG. 8;
【図１０】図８のエンジンの制御装置のA/Fセンサの出
力信号をA/D変換処理する制御フローチャート（前
半）。10 is a control flowchart (first half) for A / D converting the output signal of the A / F sensor of the engine control device of FIG. 8;
【図１１】図８のエンジンの制御装置のA/Fセンサの出
力信号をA/D変換処理する制御フローチャート（後
半）。11 is a control flowchart (second half) for A / D converting the output signal of the A / F sensor of the engine control device of FIG.
【図１２】図８のエンジンの制御装置のA/Fセンサの出
力信号を周波数分析処理する制御フローチャート（前
半）。FIG. 12 is a control flowchart (first half) for performing frequency analysis processing on the output signal of the A / F sensor of the engine control device of FIG. 8;
【図１３】図８のエンジンの制御装置のA/Fセンサの出
力信号を周波数分析処理する制御フローチャート（後
半）。13 is a control flowchart (second half) for performing frequency analysis processing on the output signal of the A / F sensor of the engine control device of FIG.
【図１４】図８のエンジンの制御装置の１サイクル相当
周波数の位相スペクトルから空燃比の補正を行う気筒を
特定する制御フローチャート。FIG. 14 is a control flowchart for identifying a cylinder for which the air-fuel ratio is corrected from the phase spectrum of the frequency corresponding to one cycle of the engine control device of FIG.
【図１５】図８のエンジンの制御装置の１サイクル相当
周波数の位相スペクトルから空燃比の補正を行う気筒を
特定する制御フローチャート。FIG. 15 is a control flowchart for identifying a cylinder for which the air-fuel ratio is corrected from the phase spectrum of the frequency corresponding to one cycle of the engine control device of FIG.
【図１６】図８のエンジンの制御装置の１サイクル相当
周波数の変動を抑制する気筒毎の燃料噴射量補正係数IN
JHOSAnの演算処理を行う制御フローチャート。16 is a fuel injection amount correction coefficient IN for each cylinder that suppresses fluctuation of the frequency corresponding to one cycle of the engine control device of FIG.
The control flowchart which performs the calculation processing of JHOSAn.
【図１７】図８のエンジンの制御装置の１サイクル相当
の２次周波数の変動を抑制する気筒毎の燃料噴射量補正
係数INJHOSAnの演算処理を行う制御フローチャート。FIG. 17 is a control flowchart for performing a calculation process of a fuel injection amount correction coefficient INJHOSAn for each cylinder that suppresses a variation in secondary frequency corresponding to one cycle of the engine control device of FIG.
【図１８】図８のエンジンの制御装置の気筒毎の最終噴
射パルス幅の演算処理を行う制御フローチャート。FIG. 18 is a control flowchart for performing a calculation process of a final injection pulse width for each cylinder of the engine control device of FIG.
１ エンジン ２ エアフロセンサ ３ スロットル ４ ＩＳＣ用バイパスバルブ ５ ＩＳＣバルブ ６ 吸気マニホールド ７ 燃料噴射弁 ８ 点火プラグ ９ エアクリーナ １０ 吸気バルブ １１ 触媒 １２ A/Fセンサ １３ 水温センサ １４ エンジン回転数 １５ コントロールユニット １６ スロットル開度センサ ５１ 空燃比算出手段 ５２ 周波数分析手段 ５３ 気筒別空燃比推定手段 ５４ 補正項演算手段 ５５ Ｆ／Ｂ制御手段 ５６ 回転数演算手段 ５７ 空気量演算手段 ５８ 基本燃料噴射量演算手段 ５９ 気筒別燃料噴射量演算手段 1 engine 2 Air flow sensor 3 throttle 4 ISC bypass valve 5 ISC valve 6 intake manifold 7 Fuel injection valve 8 spark plugs 9 Air cleaner 10 Intake valve 11 catalyst 12 A / F sensor 13 Water temperature sensor 14 engine speed 15 Control unit 16 Throttle opening sensor 51 Air-fuel ratio calculation means 52 frequency analysis means 53 Cylinder-specific air-fuel ratio estimation means 54 correction term calculation means 55 F / B control means 56 rotation speed calculation means 57 Air amount calculation means 58 Basic Fuel Injection Amount Calculation Means 59 Fuel injection amount calculation means for each cylinder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高久 豊 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所 自動車機器事業 部内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平８−232730（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−47131（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−19344（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58196（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−236515（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−203339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yutaka Takahisa 2520 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture, Hitachi, Ltd., Automotive Equipment Division, Hitachi, Ltd. (72) Minoru Osuka 7-1, 1-1, Mikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (56) Reference JP-A-8-232730 (JP, A) JP-A-10-47131 (JP, A) JP-A-4-19344 (JP, A) JP-A-6- 58196 (JP, A) JP 9-236515 (JP, A) JP 9-203339 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-41 / 40 F02D 43/00-45/00
Claims (6)
センサを備えた多気筒エンジンの制御装置において、 前記制御装置は、前記空燃比センサの出力信号に基づい
て空燃比を算出する手段と、該空燃比算出手段で算出し
た値を所定範囲の周波数成分に分析する手段と、該分析
した周波数成分に基づいて気筒別の空燃比を推定する手
段と、前記推定された気筒別空燃比に基づいてエンジン
の運転パラメータを制御する手段とを備えたことを特徴
とするエンジンの制御装置。1. A control device for a multi-cylinder engine having a single air-fuel ratio sensor in an exhaust pipe collecting portion of the engine, wherein the control device calculates an air-fuel ratio based on an output signal of the air-fuel ratio sensor. When the means for analyzing the value calculated by the air-fuel ratio calculating means into a frequency component of the predetermined range, and means for estimating the air-fuel ratio by cylinder on the basis of the frequency components the analysis, the estimated cylinder air-fuel ratio Based on engine
And a means for controlling the operating parameters of the engine.
数成分のパワースペクトルと位相スペクトルとを抽出
し、前記気筒別空燃比推定手段は、前記抽出されたパワ
ースペクトル及び／又は位相スペクトルに基づいて気筒
別の空燃比を推定することを特徴とする請求項１に記載
のエンジンの制御装置。2. The frequency component analyzing means extracts a power spectrum and a phase spectrum of a predetermined frequency component , and the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimating means extracts the power spectrum and / or the extracted power spectrum. The engine control device according to claim 1, wherein the cylinder-by-cylinder air-fuel ratio is estimated based on the phase spectrum.
気量制御手段、燃料供給量制御手段、もしくは点火時期
制御手段であることを特徴する請求項１又は２に記載の
エンジンの制御装置。3. The engine control device according to claim 1, wherein the operation parameter control means is intake air amount control means, fuel supply amount control means, or ignition timing control means.
の周波数成分の位相スペクトルに基づいてばらついてい
る気筒を推定することを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか一項に記載のエンジンの制御装置。 4. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimating means is the predetermined
Based on the phase spectrum of the frequency component of
4. The cylinder according to claim 1, wherein the cylinder is estimated.
The engine control device according to item 1.
の周波数成分のパワースペクトルに基づいて気筒別の空
燃比のばらつきの度合いを推定することを特徴とする請
求項１乃至４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装
置。5. The cylinder-by-cylinder air-fuel ratio estimating means is configured to provide the predetermined value.
The engine control apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to estimate the degree of variation in the cylinder of the air-fuel ratio based on the power spectrum of the frequency components of the.
載のエンジンの制御装置を備えたことを特徴とする自動
車。6. An automobile comprising the engine control device according to any one of claims 1 to 5.
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