JP3516989B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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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、特定の条件下で希薄燃
焼を実行するエンジンの空燃比制御装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来、エンジンの燃費を向上させる手段
として、燃焼室内の成層化や燃料噴射時期の調整による
燃料の気化・霧化の促進を行って燃焼性を高めながら、
特定運転領域において理論空燃比よりもリーン側の空燃
比で希薄燃焼を行うものが知られている。 【０００３】さらに近年は、上記空燃比を酸素センサの
検出結果に基づきフィードバック制御する装置におい
て、上記酸素センサの故障を検出した場合に希薄燃焼を
禁止し、理論空燃比での通常燃焼に切換えることによ
り、誤った空燃比制御の続行によるエンジンの運転性や
エミッション悪化を防止するようにしたものが提案され
ている（特公平５−４１８２２号公報）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記のような希薄燃焼
が行われるエンジンにおいて、燃焼室内を成層化するた
めの手段や燃料噴射時期を制御するための手段に故障が
生じた場合、そのまま上記希薄燃焼が続けられると、上
記成層化や適当な燃料噴射時期制御により燃焼性が高め
られないにもかかわらずリーン側の空燃比で運転が続け
られることにより失火が生じるおそれがある。例えば、
気筒判別センサを用いて気筒判別を行い、このセンサの
出力に基づいて各気筒での燃料噴射時期を個別に制御し
て燃焼性向上を図るような場合、上記気筒判別センサに
故障が生じると各気筒毎での燃料噴射時期制御ができく
なくなり、このような状態のままリーン側の空燃比によ
る希薄燃焼が続けられると失火が生じて走行が困難とな
るおそれがある。 【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、希薄燃
焼が行われるエンジンにおいて、燃焼室内を成層化する
ための手段や燃料噴射時期を制御するための手段に故障
が生じても、良好な運転を続行することができるエンジ
ンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、複数の気筒を有するエンジン
と、上記各気筒の吸気上死点より一定クランク角だけ前
から吸気上死点付近のクランク角までの範囲でオンとな
る信号を出力するように構成されたクランク角センサ
と、上記各気筒のうち吸気上死点を迎える順番が隣り合
う一組の気筒に対して、最初に吸気上死点を迎える気筒
の上記吸気上死点より一定クランク角だけ前のクランク
角と略同じクランク角から、次に吸気上死点を迎える気
筒の上記吸気上死点付近と略同じクランク角までの範囲
で信号を出力可能に構成された気筒判別センサと、上記
クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号を監
視することにより、各気筒において吸気行程が実行中で
あるか否かを識別する識別手段と、エンジンの運転状態
を検出可能な運転状態検出手段と、この運転状態検出手
段によりエンジン回転数及びエンジン負荷が一定以下と
検出された場合に、燃焼室内の成層化を促進して希薄な
空燃比に設定された燃料を燃焼させるために、上記識別
手段の出力信号に基づいて、クランク角が吸気上死点で
あると特定された気筒毎に、それぞれ理論空燃比よりも
希薄な空燃比に設定された燃料を噴射する燃料噴射制御
手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、上
記クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号を
監視することにより、当該当該気筒判別センサの故障を
検出する故障検出手段をさらに備え、上記燃料噴射制御
手段による燃料噴射制御の実行条件下において、上記故
障検出手段により気筒判別センサが故障していると判定
された場合に、上記燃料噴射制御手段は、理論空燃比と
なるような燃料噴射量で各気筒に対して同時に燃料を噴
射するように制御することを特徴とするものである（請
求項１）。 【０００７】 【作用】請求項１記載の装置によれば、運転状態検出手
段によりエンジンの回転数及びエンジン負荷が一定以下
と検出された場合に、上記識別手段の出力信号に基づい
て、クランク角が吸気上死点であると特定された気筒毎
に、それぞれ理論空燃比よりも希薄な空燃比に設定され
た燃料を噴射するように、燃料噴射制御手段が気筒毎に
燃料噴射時期を制御することにより希薄燃焼が可能とさ
れるとともに、この燃料噴射制御手段による燃料噴射制
御の実行条件下において、故障検出手段によって上記気
筒判別センサとクランク角センサとの出力信号が監視さ
れることにより当該気筒判別センサの故障が検出された
場合に理論空燃比による燃焼が行われるため、希薄燃焼
用の燃料噴射時期制御が行われていないにもかかわらず
希薄燃焼が続行されることが未然に防がれる。 【０００８】 【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図９に基づいて
説明する。 【０００９】図２及び図３に示すエンジンは、その本体
１に複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室２には、左右一
対の吸気ポート４Ａ，４Ｂおよび左右一対の排気ポート
５Ａ，５Ｂが開口している。各吸気ポート４Ａ，４Ｂ及
び排気ポート５Ａ，５Ｂにはこれを開閉する吸気弁６お
よび排気弁７が設けられ、上記燃焼室２の頂部には点火
プラグ８が設けられている。 【００１０】このエンジンの吸気通路は、上記吸気ポー
ト４Ａ，４Ｂにそれぞれ通ずる左右一対の分岐通路９
Ａ，９Ｂと、両分岐通路９Ａ，９Ｂが通ずるサージタン
ク９Ｃと、このサージタンク９Ｃに通ずる共通通路９Ｄ
とからなり、この共通通路９Ｄには吸入空気量を検出す
るエアフローメータ１１およびアクセル操作に応じて作
動するスロットル弁１２が設けられている。一方の分岐
通路９Ａには燃料噴射弁１３が設けられ、他方の分岐通
路９Ｂにはこれを開閉するスワールコントロール弁（ス
ワール制御手段）３２が設けられており、このスワール
コントロール弁３２はアクチュエータ３４の作動により
開閉駆動されるようになっている。そして、上記スワー
ルコントロール弁３２が閉じて一方の吸気ポート４Ａの
みから吸気が行われることにより燃焼室２内でのスワー
ル生成が促進されるとともに、この状態で分岐通路９Ａ
において吸気行程中に燃料噴射弁１３から燃料が噴射さ
れることにより、燃焼室２内の成層化が行われて希薄燃
焼（理論空燃比よりもリーン側の空燃比での燃焼）が実
現されるようになっている。 【００１１】一方、各排気ポート５Ａ，５Ｂには排気通
路１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ通じている。これら排気通
路１０Ａ，１０Ｂが合流する共通排気通路には排気浄化
用の触媒装置１５が設けられており、その上流に、空燃
比を検出する手段としてリニアＯ2 センサ１４が設けら
れている。このリニアＯ2 センサ１４は、空燃比に対応
する排気ガス中の酸素濃度に応じて出力が略リニアに変
化するものである。 【００１２】上記点火プラグ８には、ディストリビュー
タ１６および点火コイル１７が接続され、上記ディスト
リビュータ１６には、クランク角センサ（以下、ＳＧＴ
センサと称する。）１８、エンジン回転数センサ１９、
及び気筒判別センサ（以下、ＳＧＣセンサと称する。）
３０が設けられている。上記ＳＧＴセンサ１８は、一定
クランク角毎にクランク角信号を出力するものであり、
詳しくは、各気筒の吸気上死点よりも一定クランク角分
だけ前の時点でオフからオンに切換えられ、各気筒の吸
気上死点付近でオンからオフに切換えられるようなパル
ス信号を出力するように構成されており、この実施例で
は、図８に示すように第１気筒→第３気筒→第４気筒→
第２気筒の順に吸気上死点を向かえるようにエンジン本
体１が構成されている。これに対してＳＧＣセンサ３０
は、上記ＳＧＴセンサ１８の出力信号において第１気筒
の吸気上死点にオフからオンに切換えられるタイミング
とほぼ同じタイミングでオフからオンに切換えられ、上
記ＳＧＴセンサ１８の出力信号において第３気筒の吸気
上死点後オンからオフに切換えられるタイミングとほぼ
同じタイミングでオンからオフに切換えられるように構
成されている。 【００１３】上記エアフローメータ１１をはじめとする
各センサ類の出力信号は、マイクロコンピュータ等から
なるＥＣＵ（エンジン制御用のコントロールユニット）
２０に入力されるようになっている。このＥＣＵ２０
は、各気筒の燃料噴射弁１３に噴射パルス信号を出力
し、そのパルス幅に相当する時間だけ燃料噴射弁１３を
開弁させるように構成されており、従ってこの噴射パル
スのパルス幅が燃料噴射量に対応し、噴射パルス出力の
タイミングが噴射タイミングとなっている。 【００１４】より具体的に、上記ＥＣＵ２０は、図１に
示すような要求噴射量演算手段２１、トレーリング噴射
可能量演算手段２２、判別手段２３、燃料噴射制御手段
２４、及び故障判定手段２５を備えている。 【００１５】上記要求噴射量演算手段２１は、運転状態
に応じた要求燃料噴射量、例えばエアフローメータ１１
および回転数センサ１９等からの信号に基づいて所定空
燃比が得られるような噴射量を演算する。この実施例で
は、オフアイドル状態で、エンジン水温が一定以下であ
り、しかもエンジン回転数及びエンジン負荷が一定以下
の運転領域でのみ、理論空燃比よりもリーンな空燃比が
得られる要求燃料噴射量を演算するように構成されてい
る。より具体的には、運転状態に応じて目標空燃比を設
定し、エアフローメータ１１により検出される吸入空気
量と回転数センサ１９により検出されるエンジン回転数
とに応じて基本噴射量を演算するとともに、上記リニア
Ｏ2 センサ１４により検出される空燃比と上記目標空燃
比との比較に基づいてフィードバック補正することによ
り要求燃料噴射量を求めるように構成されている。 【００１６】トレーリング噴射可能量演算手段２２は、
後に詳述するようにトレーリング側噴射タイミングによ
る噴射可能な量を演算するものである。両演算手段２
１，２２による演算は、リーディング側噴射タイミング
での噴射量を演算するリーディング側噴射量演算時に行
われ、上記要求燃料噴射量とトレーリング噴射可能量と
の大小が判別手段２３により判別されるようになってい
る。 【００１７】故障判定手段２５は、上記ＳＧＴセンサ１
８及びＳＧＣセンサ３０の出力信号を監視することによ
り、ＳＧＣセンサ３０の故障の有無を検出するものであ
る。この故障の判断要領については後に詳述する。 【００１８】燃料噴射制御手段２４は、概して次のよう
な制御を行うように構成されている。 【００１９】故障判定手段２５により故障が検出されて
いない場合：リーディング側およびトレーリング側の２
回の噴射タイミングを設定するとともに、各噴射タイミ
ングでの燃料噴射量を制御する。特に、上記要求燃料噴
射量が上記噴射可能量以下のときにはトレーリング側噴
射タイミングによる燃料噴射のみ行い、上記要求燃料噴
射量が上記噴射可能量より大きいときにはリーディング
側噴射タイミングとトレーリング側噴射タイミングとに
分割して燃料噴射を行う。従って、一回の噴射であるか
分割噴射であるかの違いこそあれ、総合的には要求噴射
量演算手段２１で演算された量だけ燃料噴射を行わせ、
その噴射量は特定の運転状態では空燃比が理論空燃比よ
りもリーン側となる量とする。また、燃料噴射時期は各
気筒における吸気行程中に設定する。 【００２０】故障判定手段２５により故障が検出されて
いる場合：エンジンの運転状態にかかわらず、常に理論
空燃比が得られるような量だけ燃料噴射を行わせる。ま
た、燃料噴射時期は各気筒別に設定するのではなく、予
め設定された時期に同時噴射させる。 【００２１】次に、このＥＣＵ２０により実行される燃
料制御を図４〜図９を参照しながら説明する。 【００２２】１）基本燃料噴射量の設定（図４のフロー
チャート） まず各種信号を取込み（ステップＳ１）、吸入空気量等
に応じて要求噴射量Ｔａを演算する（ステップＳ２）。
この要求噴射量Ｔａは、オフアイドル状態でエンジン水
温Ｔｗが一定温度Ｔｏ以下であり、かつ充填効率Ｃｅ及
びエンジン回転数Ｎｅがそれぞれ一定値Ｃｏ，Ｎｏ以下
の運転領域にある場合に理論空燃比よりもリーン側の空
燃比を与える（すなわち希薄燃焼を実行する）ように演
算する。 【００２３】次に、トレーリング噴射可能量Ｔapを演算
する（ステップＳ３）。このトレーリング噴射可能量Ｔ
apは、予め設定されているトレーリング側噴射の噴射開
始角Ｃ１および許容最大噴射終了角Ｃ２と、クランク角
１８０°毎のクランク角信号の周期Ｔsgとから、クラン
ク角によるトレーリング噴射可能な期間(Ｃ２−Ｃ１)を
パルス幅（時間）に換算し、かつバッテリー電圧に応じ
た無効噴射時間Ｔｖを減じることにより求める。すなわ
ち、このトレーリング噴射可能量Ｔapは次式で与えられ
る。 【００２４】 【数１】Ｔap＝Ｔsg×(Ｃ２−Ｃ１)／１８０−Ｔｖ 次に、リーディング要求噴射量Ｔalを演算する（ステッ
プＳ４）。このリーディング要求噴射量Ｔalは、上記要
求噴射量Ｔａからトレーリング噴射可能量Ｔapを差し引
いた量(Ｔａ−Ｔap)と０とのうちの大きい方を選択す
る。つまり、上記要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射可
能量Ｔapより大きい場合はその差をリーディング要求噴
射量Ｔalとし、上記要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射
可能量Ｔapより小さい場合はリーディング要求噴射量Ｔ
alを０とする。 【００２５】このリーディング要求噴射量Ｔalが０より
大きい場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、リーディング要
求噴射量Ｔalに無効時間Ｔｖを加えた値をリーディング
噴射のパルス幅Ｔilとし(ステップＳ６)、リーディング
側噴射タイミングを燃料噴射時期に設定する。上記リー
ディング要求噴射量Ｔalが０の場合（ステップＳ５でＮ
Ｏ）は、リーディング噴射のパルス幅Ｔilを０とする
（ステップＳ７）。 【００２６】次に、トレーリング要求噴射量Ｔatを求め
る（ステップＳ８）。このトレーリング要求噴射量Ｔat
は、要求噴射量Ｔａからリーディング要求噴射量Ｔalを
減じた値である。従って、要求噴射量Ｔａがトレーリン
グ噴射可能量Ｔapより小さいとき（Ｔil＝０とすると
き)には要求噴射量Ｔａをトレーリング要求噴射量Ｔat
とし、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射可能量Ｔapよ
り大きいときはトレーリング噴射可能量Ｔapをトレーリ
ング要求噴射量Ｔatとする。 【００２７】このトレーリング要求噴射量Ｔatが前記ト
レーリング噴射可能量Ｔapより小さい場合（ステップＳ
９でＹＥＳ）には、トレーリング要求噴射量Ｔatに無効
時間Ｔｖを加えた値をトレーリング側噴射のパルス幅Ｔ
itとし(ステップＳ１０)、トレーリング要求噴射量Ｔat
が前記トレーリング噴射可能量Ｔap以上の場合（ステッ
プＳ９でＮＯ）には、トレーリング噴射可能量Ｔapに無
効時間Ｔｖを加えた値をトレーリング側噴射のパルス幅
Ｔitとする(ステップＳ１１)。 【００２８】以上の内容をタイムチャートに示すと図５
のようになる。同図において、ｔ０はリーディング側噴
射の噴射開始時期であって、吸気行程以前の適当な時期
に設定されている。ｔ１はトレーリング側噴射の噴射開
始時期（噴射開始角Ｃ１）であって、成層燃焼に適当な
時期、例えば吸気上死点に設定されている。また、ｔ２
はトレーリング側噴射の終了時期の許容限界の時期（許
容最大噴射終了角Ｃ２）であって、これ以上遅れると燃
焼室への燃料供給に支障が生じる程度の時期である。 【００２９】上記リーディング側噴射開始時期ｔ０もし
くはその直前に、前記ステップＳ３，Ｓ４での演算に基
づくステップＳ５〜Ｓ７での処理により、要求噴射量Ｔ
ａとトレーリング噴射可能量Ｔapとが比較される。 【００３０】そして、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴
射可能量Ｔapより小さい低負荷時には、リーディング噴
射量が０とされ、トレーリング噴射のパルス幅がＴit＝
Ｔａ＋Ｔｖとされて、トレーリング噴射のみで要求噴射
量Ｔａが賄われる（図５上段）。要求噴射量Ｔａがトレ
ーリング噴射可能量Ｔapと一致する程度の中負荷域まで
は、トレーリング噴射のみ行われる状態が保たれる（図
５中段）。従って、低，中負荷域では、燃料の分散を抑
制して成層化を図るのに有利なトレーリング噴射が行わ
れる。さらに、このような領域では空燃比がリーンとな
るように要求噴射量Ｔａが演算される。これらの作用に
より、成層化状態のリーンバーンが達成されて、燃費が
改善される。 【００３１】一方、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射
可能量Ｔapより大きくなる高負荷時には、要求噴射量Ｔ
ａのうちでトレーリング噴射可能量Ｔapを上回った分だ
けがリーディング側噴射により噴射され、トレーリング
側噴射量はトレーリング噴射可能量Ｔapに保たれる（図
５下段）。従って、分割噴射が行われる高負荷時でも、
複雑な分割比の演算は不必要となり、制御が非常に簡単
なものとなる。 【００３２】２）故障判定及び燃料噴射時期の設定（図
６及び図７のフローチャート） まず、エンスト判定タイマｔ、ＳＧＣセンサ故障判定用
カウンタＣ、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇ、気筒
判別フラグｘｇ、及びＳＧＣセンサ故障フラグｘｓを０
に初期化する（ステップ♯１）。 【００３３】この状態で、ＳＧＴセンサ出力が０から１
に切換えられると（ステップ♯２でＹＥＳ）、ＳＧＣセ
ンサ故障判定用カウンタＣ及び燃料噴射タイミング用カ
ウンタｃｇに１を加算し、エンスト判定タイマｔを改め
て０にリセットする（ステップ♯３）。 【００３４】そして、今回のＳＧＣセンサ出力SGC(i)が
１でかつ前回のＳＧＣセンサ出力（すなわち前回にＳＧ
Ｔセンサ出力がオンからオフに切換えられた時のＳＧＣ
センサ出力）SGC(i-1)が０であった場合（ステップ♯４
でＹＥＳ）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の出力信号が
０から１に切換わった場合には、ＳＧＣセンサ故障判定
用カウンタＣを改めて０にリセットし、かつ、気筒判別
フラグｘｇを１に、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇ
を３にそれぞれ設定する（ステップ♯５）。逆に、今回
のＳＧＣセンサ出力SGC(i)が０で前回のＳＧＣセンサ出
力SGC(i-1)が１であった場合（ステップ♯６でＹＥ
Ｓ）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の出力信号が１から
０に切換わった場合には、ＳＧＣセンサ故障判定用カウ
ンタＣを改めて０にリセットし、かつ、気筒判別フラグ
ｘｇを１に、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇを７に
それぞれ設定する（ステップ♯７）。それ以外の場合
（ステップ♯４，♯６でＮＯ）には、各値はそのまま維
持する。 【００３５】このように、ＳＧＣセンサ３０の出力がオ
ンオフ切換する度にＳＧＣセンサ故障判定用カウンタＣ
を０にリセットするので、このカウンタＣが３以上にな
った場合には（ステップ♯８でＮＯ）、クランク角信号
が３回発生しているにもかかわらずＳＧＣセンサ３０の
出力が変化していないということになり、この場合には
ＳＧＣセンサ３０が故障していると判定してＳＧＣセン
サ故障フラグｘｓを１にし（ステップ♯９）、それ以外
の場合（ステップ♯８でＹＥＳ）の場合にはＳＧＣセン
サ故障フラグｘｓを０にしたままで、上記ステップ♯２
へ戻る。 【００３６】上記とは逆に、ＳＧＴセンサ１８の出力が
１から０に切換えられると（ステップ♯２でＮＯかつ図
７のステップ♯１０でＹＥＳ）、燃料噴射タイミング用
カウンタｃｇに１を加算するとともにエンスト判定タイ
マｔを０にリセットし（ステップ♯１１）、上記燃料噴
射タイミング用カウンタｃｇが８になっている場合には
（ステップ♯１２でＹＥＳ）これを０にリセットする
（ステップ♯１３）。すなわち、この燃料噴射タイミン
グ用カウンタｃｇは０〜７の間で循環する。 【００３７】そして、ＳＧＣセンサ故障フラグｘｓが０
でかつ気筒判別フラグｘｇが１の場合（ステップ♯１
４）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の故障が検出されて
おらず、かつ、気筒判別が行われている場合には、各気
筒毎に燃料噴射タイミングを制御するシーケンシャル噴
射を実行する（ステップ♯１５）。このシーケンシャル
噴射では、図８のタイムチャートにも示すように、燃料
噴射タイミング用カウンタｃｇが０の時点では第２気筒
の吸気行程中にあるとしてこの第２気筒における燃料噴
射弁１３に燃料を噴射させ、同様に、上記燃料噴射タイ
ミング用カウンタｃｇが２，４，６の時点では、それぞ
れ第１気筒、第３気筒、第４気筒の吸気行程中にあると
して各々の気筒における燃料噴射弁１３に燃料を噴射さ
せる。また、この燃料噴射のための噴射パルス幅は、前
記図４で求められたパルス幅Ｔil，Ｔitに設定する。 【００３８】これに対し、ＳＧＣセンサ故障フラグｘｓ
が１の場合、すなわちＳＧＣセンサ３０の故障が検出さ
れた場合や、気筒判別フラグｘｇが０の場合、すなわち
まだＳＧＣセンサ３０の出力信号による気筒判別がなさ
れていないごく初期の段階では（ステップ♯１４でＮ
Ｏ）、気筒毎の燃料噴射タイミング制御が不可能である
ので、各気筒における燃料噴射弁１３から同時に燃料を
噴射させる。この場合、エンジンの運転状態にかかわら
ず希薄燃焼は実行せず、理論空燃比を得るための要求噴
射量Ｔａに基づいて次式により噴射パルス幅Ｔｉを設定
する。 【００３９】 【数２】Ｔｉ＝Ｔａ／４＋Ｔｖ すなわち、この場合には常に理論空燃比による燃焼が実
行されることになる。 【００４０】なお、図６，図７においてＳＧＴセンサ１
８の出力がオンオフ切換されていない期間では（ステッ
プ♯２でＮＯかつステップ♯１０でＮＯ）、エンスト判
定タイマｔに１を加算する（ステップ♯１７）。そし
て、このエンスト判定タイマｔが予め設定された判定時
間αを超えた場合には（ステップ♯１８でＮＯ）、ＳＧ
Ｔセンサ１８の信号が変化しておらずエンジンストップ
が発生していると判定して、燃料をカットする（ステッ
プ♯１９）。 【００４１】従って、このＥＣＵ２０の行う制御を要約
すると、図９のフローチャートに示すようになる。すな
わち、ＳＧＣセンサ３０に故障が発生していない場合に
は（ステップ♯２１でＮＯ）、エンジン水温Ｔｗが一定
温度Ｔｏ以上で（ステップ♯２２でＹＥＳ）、充填効率
Ｃｅ及びエンジン回転数Ｎｅがそれぞれ一定値Ｃｏ，Ｎ
ｏ以下であり、かつオフアイドル状態の場合（ステップ
♯２４でＹＥＳ）にのみ、各気筒別に燃料噴射タイミン
グ制御を行うシーケンシャル噴射による希薄燃焼が実行
され（ステップ♯２５）、それ以外の運転状態では理論
空燃比による燃焼が実行される（ステップ♯２６）。一
方、ＳＧＣセンサ３０に故障が発生している場合には
（ステップ♯２１でＹＥＳ）、エンジンの運転状態に関
係なく常に理論空燃比での燃焼が行われる（ステップ♯
２６）。このため、ＳＧＣセンサ３０の故障に起因して
気筒別燃料噴射タイミング制御による成層化がうまく行
われない場合には必ず希薄燃焼が制限されることにな
り、このような場合に希薄燃焼が行われることによるエ
ンジンの失火等の不都合を未然に防ぐことができる。 【００４２】次に、第２実施例を図１０及び図１１に基
づいて説明する。 【００４３】この実施例では、前記第１実施例で示した
エンジンにおける成層化手段であるスワールコントロー
ル弁（ＳＣＶ）３２の作動不良が生じた場合に（図１１
のステップ♯２１´でＹＥＳ）、前記第１実施例と同様
にエンジンの運転状態にかかわらず希薄燃焼を禁止して
理論空燃比による燃焼を行うようにしている（ステップ
♯２６）。具体的に、故障検出手段としては、上記スワ
ールコントロール弁３２の作動位置を検出するポジショ
ンセンサ３６を導入し、上記スワールコントロール弁３
２のアクチュエータ３４に作動信号を出力したにも関わ
らずポジションセンサ３６によりスワールコントロール
弁３２の作動が検出されなかった場合に故障と判定する
ように故障判定手段２５が構成されている。 【００４４】このような実施例においても、スワールコ
ントロール弁３２の故障が検出された場合に希薄燃焼が
制限されることにより、上記故障に起因して成層化制御
がうまく行われないにもかかわらず希薄燃焼が続行され
てエンジン失火等の不都合が発生することが、未然に防
がれる。 【００４５】なお、前記第１実施例では、燃焼室２内の
成層化を図るべく各気筒の吸気行程中に燃料を噴射する
ものを示したが、本発明はこのように成層化によって希
薄燃焼を実現するものに限らず、例えば各気筒において
上記吸気行程よりも前の時点で燃料を噴射することによ
りその気化及び霧化を促進して希薄燃焼を実現する場合
にも適用が可能である。この場合にも、各気筒での燃料
噴射タイミングを制御するための気筒判別センサ等に故
障が発生した時に希薄燃焼を制限するようにすればよ
い。 【００４６】また、上記各実施例では、故障検出があっ
た場合にすべての運転領域において理論空燃比による燃
焼を強制実行するものを示しているが、本発明では必ず
しも空燃比を理論空燃比まで下げなくても良く、理論空
燃比よりもリーン側の範囲であってもエンジンの失火等
を防げる程度まで空燃比のリーン化を制限するようにす
ればよい。 【００４７】また、本発明では、故障が検出されない場
合に適用される基本燃料噴射量については自由に設定す
れば良く、例えばエンジン水温やエンジン負荷に関係な
く低速運転時には希薄燃焼を行い、高速運転時には理論
空燃比での燃焼を行うようにしてもよい。 【００４８】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。 【００４９】請求項１記載の装置では、運転状態検出手
段によりエンジンの回転数及びエンジン負荷が一定以下
と検出された場合に、上記識別手段の出力信号に基づい
て、クランク角が吸気上死点であると特定された気筒毎
に、それぞれ理論空燃比よりも希薄な空燃比に設定され
た燃料を噴射するように、燃料噴射制御手段が気筒毎に
燃料噴射時期を制御することにより希薄燃焼が可能とさ
れるとともに、この燃料噴射制御手段による燃料噴射制
御の実行条件下において、故障検出手段によって上記気
筒判別センサとクランク角センサとの出力信号が監視さ
れることにより当該気筒判別センサの故障が検出された
場合に理論空燃比による燃焼が行われるため、希薄燃焼
用の燃料噴射時期制御が行われていないにもかかわらず
希薄燃焼が続行されてエンジンの失火等が発生するのを
未然に防ぐことができる効果がある。
焼を実行するエンジンの空燃比制御装置に関するもので
ある。 【０００２】 【従来の技術】従来、エンジンの燃費を向上させる手段
として、燃焼室内の成層化や燃料噴射時期の調整による
燃料の気化・霧化の促進を行って燃焼性を高めながら、
特定運転領域において理論空燃比よりもリーン側の空燃
比で希薄燃焼を行うものが知られている。 【０００３】さらに近年は、上記空燃比を酸素センサの
検出結果に基づきフィードバック制御する装置におい
て、上記酸素センサの故障を検出した場合に希薄燃焼を
禁止し、理論空燃比での通常燃焼に切換えることによ
り、誤った空燃比制御の続行によるエンジンの運転性や
エミッション悪化を防止するようにしたものが提案され
ている（特公平５−４１８２２号公報）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記のような希薄燃焼
が行われるエンジンにおいて、燃焼室内を成層化するた
めの手段や燃料噴射時期を制御するための手段に故障が
生じた場合、そのまま上記希薄燃焼が続けられると、上
記成層化や適当な燃料噴射時期制御により燃焼性が高め
られないにもかかわらずリーン側の空燃比で運転が続け
られることにより失火が生じるおそれがある。例えば、
気筒判別センサを用いて気筒判別を行い、このセンサの
出力に基づいて各気筒での燃料噴射時期を個別に制御し
て燃焼性向上を図るような場合、上記気筒判別センサに
故障が生じると各気筒毎での燃料噴射時期制御ができく
なくなり、このような状態のままリーン側の空燃比によ
る希薄燃焼が続けられると失火が生じて走行が困難とな
るおそれがある。 【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、希薄燃
焼が行われるエンジンにおいて、燃焼室内を成層化する
ための手段や燃料噴射時期を制御するための手段に故障
が生じても、良好な運転を続行することができるエンジ
ンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、複数の気筒を有するエンジン
と、上記各気筒の吸気上死点より一定クランク角だけ前
から吸気上死点付近のクランク角までの範囲でオンとな
る信号を出力するように構成されたクランク角センサ
と、上記各気筒のうち吸気上死点を迎える順番が隣り合
う一組の気筒に対して、最初に吸気上死点を迎える気筒
の上記吸気上死点より一定クランク角だけ前のクランク
角と略同じクランク角から、次に吸気上死点を迎える気
筒の上記吸気上死点付近と略同じクランク角までの範囲
で信号を出力可能に構成された気筒判別センサと、上記
クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号を監
視することにより、各気筒において吸気行程が実行中で
あるか否かを識別する識別手段と、エンジンの運転状態
を検出可能な運転状態検出手段と、この運転状態検出手
段によりエンジン回転数及びエンジン負荷が一定以下と
検出された場合に、燃焼室内の成層化を促進して希薄な
空燃比に設定された燃料を燃焼させるために、上記識別
手段の出力信号に基づいて、クランク角が吸気上死点で
あると特定された気筒毎に、それぞれ理論空燃比よりも
希薄な空燃比に設定された燃料を噴射する燃料噴射制御
手段とを備えたエンジンの空燃比制御装置において、上
記クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号を
監視することにより、当該当該気筒判別センサの故障を
検出する故障検出手段をさらに備え、上記燃料噴射制御
手段による燃料噴射制御の実行条件下において、上記故
障検出手段により気筒判別センサが故障していると判定
された場合に、上記燃料噴射制御手段は、理論空燃比と
なるような燃料噴射量で各気筒に対して同時に燃料を噴
射するように制御することを特徴とするものである（請
求項１）。 【０００７】 【作用】請求項１記載の装置によれば、運転状態検出手
段によりエンジンの回転数及びエンジン負荷が一定以下
と検出された場合に、上記識別手段の出力信号に基づい
て、クランク角が吸気上死点であると特定された気筒毎
に、それぞれ理論空燃比よりも希薄な空燃比に設定され
た燃料を噴射するように、燃料噴射制御手段が気筒毎に
燃料噴射時期を制御することにより希薄燃焼が可能とさ
れるとともに、この燃料噴射制御手段による燃料噴射制
御の実行条件下において、故障検出手段によって上記気
筒判別センサとクランク角センサとの出力信号が監視さ
れることにより当該気筒判別センサの故障が検出された
場合に理論空燃比による燃焼が行われるため、希薄燃焼
用の燃料噴射時期制御が行われていないにもかかわらず
希薄燃焼が続行されることが未然に防がれる。 【０００８】 【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図９に基づいて
説明する。 【０００９】図２及び図３に示すエンジンは、その本体
１に複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室２には、左右一
対の吸気ポート４Ａ，４Ｂおよび左右一対の排気ポート
５Ａ，５Ｂが開口している。各吸気ポート４Ａ，４Ｂ及
び排気ポート５Ａ，５Ｂにはこれを開閉する吸気弁６お
よび排気弁７が設けられ、上記燃焼室２の頂部には点火
プラグ８が設けられている。 【００１０】このエンジンの吸気通路は、上記吸気ポー
ト４Ａ，４Ｂにそれぞれ通ずる左右一対の分岐通路９
Ａ，９Ｂと、両分岐通路９Ａ，９Ｂが通ずるサージタン
ク９Ｃと、このサージタンク９Ｃに通ずる共通通路９Ｄ
とからなり、この共通通路９Ｄには吸入空気量を検出す
るエアフローメータ１１およびアクセル操作に応じて作
動するスロットル弁１２が設けられている。一方の分岐
通路９Ａには燃料噴射弁１３が設けられ、他方の分岐通
路９Ｂにはこれを開閉するスワールコントロール弁（ス
ワール制御手段）３２が設けられており、このスワール
コントロール弁３２はアクチュエータ３４の作動により
開閉駆動されるようになっている。そして、上記スワー
ルコントロール弁３２が閉じて一方の吸気ポート４Ａの
みから吸気が行われることにより燃焼室２内でのスワー
ル生成が促進されるとともに、この状態で分岐通路９Ａ
において吸気行程中に燃料噴射弁１３から燃料が噴射さ
れることにより、燃焼室２内の成層化が行われて希薄燃
焼（理論空燃比よりもリーン側の空燃比での燃焼）が実
現されるようになっている。 【００１１】一方、各排気ポート５Ａ，５Ｂには排気通
路１０Ａ，１０Ｂがそれぞれ通じている。これら排気通
路１０Ａ，１０Ｂが合流する共通排気通路には排気浄化
用の触媒装置１５が設けられており、その上流に、空燃
比を検出する手段としてリニアＯ2 センサ１４が設けら
れている。このリニアＯ2 センサ１４は、空燃比に対応
する排気ガス中の酸素濃度に応じて出力が略リニアに変
化するものである。 【００１２】上記点火プラグ８には、ディストリビュー
タ１６および点火コイル１７が接続され、上記ディスト
リビュータ１６には、クランク角センサ（以下、ＳＧＴ
センサと称する。）１８、エンジン回転数センサ１９、
及び気筒判別センサ（以下、ＳＧＣセンサと称する。）
３０が設けられている。上記ＳＧＴセンサ１８は、一定
クランク角毎にクランク角信号を出力するものであり、
詳しくは、各気筒の吸気上死点よりも一定クランク角分
だけ前の時点でオフからオンに切換えられ、各気筒の吸
気上死点付近でオンからオフに切換えられるようなパル
ス信号を出力するように構成されており、この実施例で
は、図８に示すように第１気筒→第３気筒→第４気筒→
第２気筒の順に吸気上死点を向かえるようにエンジン本
体１が構成されている。これに対してＳＧＣセンサ３０
は、上記ＳＧＴセンサ１８の出力信号において第１気筒
の吸気上死点にオフからオンに切換えられるタイミング
とほぼ同じタイミングでオフからオンに切換えられ、上
記ＳＧＴセンサ１８の出力信号において第３気筒の吸気
上死点後オンからオフに切換えられるタイミングとほぼ
同じタイミングでオンからオフに切換えられるように構
成されている。 【００１３】上記エアフローメータ１１をはじめとする
各センサ類の出力信号は、マイクロコンピュータ等から
なるＥＣＵ（エンジン制御用のコントロールユニット）
２０に入力されるようになっている。このＥＣＵ２０
は、各気筒の燃料噴射弁１３に噴射パルス信号を出力
し、そのパルス幅に相当する時間だけ燃料噴射弁１３を
開弁させるように構成されており、従ってこの噴射パル
スのパルス幅が燃料噴射量に対応し、噴射パルス出力の
タイミングが噴射タイミングとなっている。 【００１４】より具体的に、上記ＥＣＵ２０は、図１に
示すような要求噴射量演算手段２１、トレーリング噴射
可能量演算手段２２、判別手段２３、燃料噴射制御手段
２４、及び故障判定手段２５を備えている。 【００１５】上記要求噴射量演算手段２１は、運転状態
に応じた要求燃料噴射量、例えばエアフローメータ１１
および回転数センサ１９等からの信号に基づいて所定空
燃比が得られるような噴射量を演算する。この実施例で
は、オフアイドル状態で、エンジン水温が一定以下であ
り、しかもエンジン回転数及びエンジン負荷が一定以下
の運転領域でのみ、理論空燃比よりもリーンな空燃比が
得られる要求燃料噴射量を演算するように構成されてい
る。より具体的には、運転状態に応じて目標空燃比を設
定し、エアフローメータ１１により検出される吸入空気
量と回転数センサ１９により検出されるエンジン回転数
とに応じて基本噴射量を演算するとともに、上記リニア
Ｏ2 センサ１４により検出される空燃比と上記目標空燃
比との比較に基づいてフィードバック補正することによ
り要求燃料噴射量を求めるように構成されている。 【００１６】トレーリング噴射可能量演算手段２２は、
後に詳述するようにトレーリング側噴射タイミングによ
る噴射可能な量を演算するものである。両演算手段２
１，２２による演算は、リーディング側噴射タイミング
での噴射量を演算するリーディング側噴射量演算時に行
われ、上記要求燃料噴射量とトレーリング噴射可能量と
の大小が判別手段２３により判別されるようになってい
る。 【００１７】故障判定手段２５は、上記ＳＧＴセンサ１
８及びＳＧＣセンサ３０の出力信号を監視することによ
り、ＳＧＣセンサ３０の故障の有無を検出するものであ
る。この故障の判断要領については後に詳述する。 【００１８】燃料噴射制御手段２４は、概して次のよう
な制御を行うように構成されている。 【００１９】故障判定手段２５により故障が検出されて
いない場合：リーディング側およびトレーリング側の２
回の噴射タイミングを設定するとともに、各噴射タイミ
ングでの燃料噴射量を制御する。特に、上記要求燃料噴
射量が上記噴射可能量以下のときにはトレーリング側噴
射タイミングによる燃料噴射のみ行い、上記要求燃料噴
射量が上記噴射可能量より大きいときにはリーディング
側噴射タイミングとトレーリング側噴射タイミングとに
分割して燃料噴射を行う。従って、一回の噴射であるか
分割噴射であるかの違いこそあれ、総合的には要求噴射
量演算手段２１で演算された量だけ燃料噴射を行わせ、
その噴射量は特定の運転状態では空燃比が理論空燃比よ
りもリーン側となる量とする。また、燃料噴射時期は各
気筒における吸気行程中に設定する。 【００２０】故障判定手段２５により故障が検出されて
いる場合：エンジンの運転状態にかかわらず、常に理論
空燃比が得られるような量だけ燃料噴射を行わせる。ま
た、燃料噴射時期は各気筒別に設定するのではなく、予
め設定された時期に同時噴射させる。 【００２１】次に、このＥＣＵ２０により実行される燃
料制御を図４〜図９を参照しながら説明する。 【００２２】１）基本燃料噴射量の設定（図４のフロー
チャート） まず各種信号を取込み（ステップＳ１）、吸入空気量等
に応じて要求噴射量Ｔａを演算する（ステップＳ２）。
この要求噴射量Ｔａは、オフアイドル状態でエンジン水
温Ｔｗが一定温度Ｔｏ以下であり、かつ充填効率Ｃｅ及
びエンジン回転数Ｎｅがそれぞれ一定値Ｃｏ，Ｎｏ以下
の運転領域にある場合に理論空燃比よりもリーン側の空
燃比を与える（すなわち希薄燃焼を実行する）ように演
算する。 【００２３】次に、トレーリング噴射可能量Ｔapを演算
する（ステップＳ３）。このトレーリング噴射可能量Ｔ
apは、予め設定されているトレーリング側噴射の噴射開
始角Ｃ１および許容最大噴射終了角Ｃ２と、クランク角
１８０°毎のクランク角信号の周期Ｔsgとから、クラン
ク角によるトレーリング噴射可能な期間(Ｃ２−Ｃ１)を
パルス幅（時間）に換算し、かつバッテリー電圧に応じ
た無効噴射時間Ｔｖを減じることにより求める。すなわ
ち、このトレーリング噴射可能量Ｔapは次式で与えられ
る。 【００２４】 【数１】Ｔap＝Ｔsg×(Ｃ２−Ｃ１)／１８０−Ｔｖ 次に、リーディング要求噴射量Ｔalを演算する（ステッ
プＳ４）。このリーディング要求噴射量Ｔalは、上記要
求噴射量Ｔａからトレーリング噴射可能量Ｔapを差し引
いた量(Ｔａ−Ｔap)と０とのうちの大きい方を選択す
る。つまり、上記要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射可
能量Ｔapより大きい場合はその差をリーディング要求噴
射量Ｔalとし、上記要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射
可能量Ｔapより小さい場合はリーディング要求噴射量Ｔ
alを０とする。 【００２５】このリーディング要求噴射量Ｔalが０より
大きい場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、リーディング要
求噴射量Ｔalに無効時間Ｔｖを加えた値をリーディング
噴射のパルス幅Ｔilとし(ステップＳ６)、リーディング
側噴射タイミングを燃料噴射時期に設定する。上記リー
ディング要求噴射量Ｔalが０の場合（ステップＳ５でＮ
Ｏ）は、リーディング噴射のパルス幅Ｔilを０とする
（ステップＳ７）。 【００２６】次に、トレーリング要求噴射量Ｔatを求め
る（ステップＳ８）。このトレーリング要求噴射量Ｔat
は、要求噴射量Ｔａからリーディング要求噴射量Ｔalを
減じた値である。従って、要求噴射量Ｔａがトレーリン
グ噴射可能量Ｔapより小さいとき（Ｔil＝０とすると
き)には要求噴射量Ｔａをトレーリング要求噴射量Ｔat
とし、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射可能量Ｔapよ
り大きいときはトレーリング噴射可能量Ｔapをトレーリ
ング要求噴射量Ｔatとする。 【００２７】このトレーリング要求噴射量Ｔatが前記ト
レーリング噴射可能量Ｔapより小さい場合（ステップＳ
９でＹＥＳ）には、トレーリング要求噴射量Ｔatに無効
時間Ｔｖを加えた値をトレーリング側噴射のパルス幅Ｔ
itとし(ステップＳ１０)、トレーリング要求噴射量Ｔat
が前記トレーリング噴射可能量Ｔap以上の場合（ステッ
プＳ９でＮＯ）には、トレーリング噴射可能量Ｔapに無
効時間Ｔｖを加えた値をトレーリング側噴射のパルス幅
Ｔitとする(ステップＳ１１)。 【００２８】以上の内容をタイムチャートに示すと図５
のようになる。同図において、ｔ０はリーディング側噴
射の噴射開始時期であって、吸気行程以前の適当な時期
に設定されている。ｔ１はトレーリング側噴射の噴射開
始時期（噴射開始角Ｃ１）であって、成層燃焼に適当な
時期、例えば吸気上死点に設定されている。また、ｔ２
はトレーリング側噴射の終了時期の許容限界の時期（許
容最大噴射終了角Ｃ２）であって、これ以上遅れると燃
焼室への燃料供給に支障が生じる程度の時期である。 【００２９】上記リーディング側噴射開始時期ｔ０もし
くはその直前に、前記ステップＳ３，Ｓ４での演算に基
づくステップＳ５〜Ｓ７での処理により、要求噴射量Ｔ
ａとトレーリング噴射可能量Ｔapとが比較される。 【００３０】そして、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴
射可能量Ｔapより小さい低負荷時には、リーディング噴
射量が０とされ、トレーリング噴射のパルス幅がＴit＝
Ｔａ＋Ｔｖとされて、トレーリング噴射のみで要求噴射
量Ｔａが賄われる（図５上段）。要求噴射量Ｔａがトレ
ーリング噴射可能量Ｔapと一致する程度の中負荷域まで
は、トレーリング噴射のみ行われる状態が保たれる（図
５中段）。従って、低，中負荷域では、燃料の分散を抑
制して成層化を図るのに有利なトレーリング噴射が行わ
れる。さらに、このような領域では空燃比がリーンとな
るように要求噴射量Ｔａが演算される。これらの作用に
より、成層化状態のリーンバーンが達成されて、燃費が
改善される。 【００３１】一方、要求噴射量Ｔａがトレーリング噴射
可能量Ｔapより大きくなる高負荷時には、要求噴射量Ｔ
ａのうちでトレーリング噴射可能量Ｔapを上回った分だ
けがリーディング側噴射により噴射され、トレーリング
側噴射量はトレーリング噴射可能量Ｔapに保たれる（図
５下段）。従って、分割噴射が行われる高負荷時でも、
複雑な分割比の演算は不必要となり、制御が非常に簡単
なものとなる。 【００３２】２）故障判定及び燃料噴射時期の設定（図
６及び図７のフローチャート） まず、エンスト判定タイマｔ、ＳＧＣセンサ故障判定用
カウンタＣ、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇ、気筒
判別フラグｘｇ、及びＳＧＣセンサ故障フラグｘｓを０
に初期化する（ステップ♯１）。 【００３３】この状態で、ＳＧＴセンサ出力が０から１
に切換えられると（ステップ♯２でＹＥＳ）、ＳＧＣセ
ンサ故障判定用カウンタＣ及び燃料噴射タイミング用カ
ウンタｃｇに１を加算し、エンスト判定タイマｔを改め
て０にリセットする（ステップ♯３）。 【００３４】そして、今回のＳＧＣセンサ出力SGC(i)が
１でかつ前回のＳＧＣセンサ出力（すなわち前回にＳＧ
Ｔセンサ出力がオンからオフに切換えられた時のＳＧＣ
センサ出力）SGC(i-1)が０であった場合（ステップ♯４
でＹＥＳ）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の出力信号が
０から１に切換わった場合には、ＳＧＣセンサ故障判定
用カウンタＣを改めて０にリセットし、かつ、気筒判別
フラグｘｇを１に、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇ
を３にそれぞれ設定する（ステップ♯５）。逆に、今回
のＳＧＣセンサ出力SGC(i)が０で前回のＳＧＣセンサ出
力SGC(i-1)が１であった場合（ステップ♯６でＹＥ
Ｓ）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の出力信号が１から
０に切換わった場合には、ＳＧＣセンサ故障判定用カウ
ンタＣを改めて０にリセットし、かつ、気筒判別フラグ
ｘｇを１に、燃料噴射タイミング用カウンタｃｇを７に
それぞれ設定する（ステップ♯７）。それ以外の場合
（ステップ♯４，♯６でＮＯ）には、各値はそのまま維
持する。 【００３５】このように、ＳＧＣセンサ３０の出力がオ
ンオフ切換する度にＳＧＣセンサ故障判定用カウンタＣ
を０にリセットするので、このカウンタＣが３以上にな
った場合には（ステップ♯８でＮＯ）、クランク角信号
が３回発生しているにもかかわらずＳＧＣセンサ３０の
出力が変化していないということになり、この場合には
ＳＧＣセンサ３０が故障していると判定してＳＧＣセン
サ故障フラグｘｓを１にし（ステップ♯９）、それ以外
の場合（ステップ♯８でＹＥＳ）の場合にはＳＧＣセン
サ故障フラグｘｓを０にしたままで、上記ステップ♯２
へ戻る。 【００３６】上記とは逆に、ＳＧＴセンサ１８の出力が
１から０に切換えられると（ステップ♯２でＮＯかつ図
７のステップ♯１０でＹＥＳ）、燃料噴射タイミング用
カウンタｃｇに１を加算するとともにエンスト判定タイ
マｔを０にリセットし（ステップ♯１１）、上記燃料噴
射タイミング用カウンタｃｇが８になっている場合には
（ステップ♯１２でＹＥＳ）これを０にリセットする
（ステップ♯１３）。すなわち、この燃料噴射タイミン
グ用カウンタｃｇは０〜７の間で循環する。 【００３７】そして、ＳＧＣセンサ故障フラグｘｓが０
でかつ気筒判別フラグｘｇが１の場合（ステップ♯１
４）、すなわち、ＳＧＣセンサ３０の故障が検出されて
おらず、かつ、気筒判別が行われている場合には、各気
筒毎に燃料噴射タイミングを制御するシーケンシャル噴
射を実行する（ステップ♯１５）。このシーケンシャル
噴射では、図８のタイムチャートにも示すように、燃料
噴射タイミング用カウンタｃｇが０の時点では第２気筒
の吸気行程中にあるとしてこの第２気筒における燃料噴
射弁１３に燃料を噴射させ、同様に、上記燃料噴射タイ
ミング用カウンタｃｇが２，４，６の時点では、それぞ
れ第１気筒、第３気筒、第４気筒の吸気行程中にあると
して各々の気筒における燃料噴射弁１３に燃料を噴射さ
せる。また、この燃料噴射のための噴射パルス幅は、前
記図４で求められたパルス幅Ｔil，Ｔitに設定する。 【００３８】これに対し、ＳＧＣセンサ故障フラグｘｓ
が１の場合、すなわちＳＧＣセンサ３０の故障が検出さ
れた場合や、気筒判別フラグｘｇが０の場合、すなわち
まだＳＧＣセンサ３０の出力信号による気筒判別がなさ
れていないごく初期の段階では（ステップ♯１４でＮ
Ｏ）、気筒毎の燃料噴射タイミング制御が不可能である
ので、各気筒における燃料噴射弁１３から同時に燃料を
噴射させる。この場合、エンジンの運転状態にかかわら
ず希薄燃焼は実行せず、理論空燃比を得るための要求噴
射量Ｔａに基づいて次式により噴射パルス幅Ｔｉを設定
する。 【００３９】 【数２】Ｔｉ＝Ｔａ／４＋Ｔｖ すなわち、この場合には常に理論空燃比による燃焼が実
行されることになる。 【００４０】なお、図６，図７においてＳＧＴセンサ１
８の出力がオンオフ切換されていない期間では（ステッ
プ♯２でＮＯかつステップ♯１０でＮＯ）、エンスト判
定タイマｔに１を加算する（ステップ♯１７）。そし
て、このエンスト判定タイマｔが予め設定された判定時
間αを超えた場合には（ステップ♯１８でＮＯ）、ＳＧ
Ｔセンサ１８の信号が変化しておらずエンジンストップ
が発生していると判定して、燃料をカットする（ステッ
プ♯１９）。 【００４１】従って、このＥＣＵ２０の行う制御を要約
すると、図９のフローチャートに示すようになる。すな
わち、ＳＧＣセンサ３０に故障が発生していない場合に
は（ステップ♯２１でＮＯ）、エンジン水温Ｔｗが一定
温度Ｔｏ以上で（ステップ♯２２でＹＥＳ）、充填効率
Ｃｅ及びエンジン回転数Ｎｅがそれぞれ一定値Ｃｏ，Ｎ
ｏ以下であり、かつオフアイドル状態の場合（ステップ
♯２４でＹＥＳ）にのみ、各気筒別に燃料噴射タイミン
グ制御を行うシーケンシャル噴射による希薄燃焼が実行
され（ステップ♯２５）、それ以外の運転状態では理論
空燃比による燃焼が実行される（ステップ♯２６）。一
方、ＳＧＣセンサ３０に故障が発生している場合には
（ステップ♯２１でＹＥＳ）、エンジンの運転状態に関
係なく常に理論空燃比での燃焼が行われる（ステップ♯
２６）。このため、ＳＧＣセンサ３０の故障に起因して
気筒別燃料噴射タイミング制御による成層化がうまく行
われない場合には必ず希薄燃焼が制限されることにな
り、このような場合に希薄燃焼が行われることによるエ
ンジンの失火等の不都合を未然に防ぐことができる。 【００４２】次に、第２実施例を図１０及び図１１に基
づいて説明する。 【００４３】この実施例では、前記第１実施例で示した
エンジンにおける成層化手段であるスワールコントロー
ル弁（ＳＣＶ）３２の作動不良が生じた場合に（図１１
のステップ♯２１´でＹＥＳ）、前記第１実施例と同様
にエンジンの運転状態にかかわらず希薄燃焼を禁止して
理論空燃比による燃焼を行うようにしている（ステップ
♯２６）。具体的に、故障検出手段としては、上記スワ
ールコントロール弁３２の作動位置を検出するポジショ
ンセンサ３６を導入し、上記スワールコントロール弁３
２のアクチュエータ３４に作動信号を出力したにも関わ
らずポジションセンサ３６によりスワールコントロール
弁３２の作動が検出されなかった場合に故障と判定する
ように故障判定手段２５が構成されている。 【００４４】このような実施例においても、スワールコ
ントロール弁３２の故障が検出された場合に希薄燃焼が
制限されることにより、上記故障に起因して成層化制御
がうまく行われないにもかかわらず希薄燃焼が続行され
てエンジン失火等の不都合が発生することが、未然に防
がれる。 【００４５】なお、前記第１実施例では、燃焼室２内の
成層化を図るべく各気筒の吸気行程中に燃料を噴射する
ものを示したが、本発明はこのように成層化によって希
薄燃焼を実現するものに限らず、例えば各気筒において
上記吸気行程よりも前の時点で燃料を噴射することによ
りその気化及び霧化を促進して希薄燃焼を実現する場合
にも適用が可能である。この場合にも、各気筒での燃料
噴射タイミングを制御するための気筒判別センサ等に故
障が発生した時に希薄燃焼を制限するようにすればよ
い。 【００４６】また、上記各実施例では、故障検出があっ
た場合にすべての運転領域において理論空燃比による燃
焼を強制実行するものを示しているが、本発明では必ず
しも空燃比を理論空燃比まで下げなくても良く、理論空
燃比よりもリーン側の範囲であってもエンジンの失火等
を防げる程度まで空燃比のリーン化を制限するようにす
ればよい。 【００４７】また、本発明では、故障が検出されない場
合に適用される基本燃料噴射量については自由に設定す
れば良く、例えばエンジン水温やエンジン負荷に関係な
く低速運転時には希薄燃焼を行い、高速運転時には理論
空燃比での燃焼を行うようにしてもよい。 【００４８】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば次の効果
を得ることができる。 【００４９】請求項１記載の装置では、運転状態検出手
段によりエンジンの回転数及びエンジン負荷が一定以下
と検出された場合に、上記識別手段の出力信号に基づい
て、クランク角が吸気上死点であると特定された気筒毎
に、それぞれ理論空燃比よりも希薄な空燃比に設定され
た燃料を噴射するように、燃料噴射制御手段が気筒毎に
燃料噴射時期を制御することにより希薄燃焼が可能とさ
れるとともに、この燃料噴射制御手段による燃料噴射制
御の実行条件下において、故障検出手段によって上記気
筒判別センサとクランク角センサとの出力信号が監視さ
れることにより当該気筒判別センサの故障が検出された
場合に理論空燃比による燃焼が行われるため、希薄燃焼
用の燃料噴射時期制御が行われていないにもかかわらず
希薄燃焼が続行されてエンジンの失火等が発生するのを
未然に防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるエンジンに装備さ
れたＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 【図２】上記エンジンの全体構成図である。 【図３】上記エンジンの各気筒周辺の構造を示す概略平
面図である。 【図４】上記ＥＣＵにより行われる要求噴射量演算動作
を示すフローチャートである。 【図５】上記要求噴射量の設定内容を説明するためのタ
イムチャートである。 【図６】上記ＥＣＵにより行われる故障判定動作及び燃
料噴射制御の内容を示すフローチャートである。 【図７】上記ＥＣＵにより行われる故障判定動作及び燃
料噴射制御の内容を示すフローチャートである。 【図８】上記エンジンにおけるＳＧＣセンサ及びＳＧＴ
センサの出力信号と燃料噴射制御用のパルス信号との関
係を示すタイムチャートである。 【図９】上記ＥＣＵにより行われる制御動作を要約した
フローチャートである。 【図１０】本発明の第２実施例におけるエンジンに装備
されたＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 【図１１】上記ＥＣＵにより行われる制御動作を要約し
たフローチャートである。 【符号の説明】 １ エンジン本体 ２ 燃焼室 １３ 燃料噴射弁 １８ ＳＧＴセンサ（クランク角センサ） ２０ ＥＣＵ ２４ 燃料噴射制御手段（希薄化制限手段として兼用） ２５ 故障判定手段（故障検出手段） ３０ ＳＧＣセンサ（気筒判別センサ） ３２ スワールコントロール弁（スワール制御手段） ３６ ポジションセンサ（故障検出手段）
れたＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 【図２】上記エンジンの全体構成図である。 【図３】上記エンジンの各気筒周辺の構造を示す概略平
面図である。 【図４】上記ＥＣＵにより行われる要求噴射量演算動作
を示すフローチャートである。 【図５】上記要求噴射量の設定内容を説明するためのタ
イムチャートである。 【図６】上記ＥＣＵにより行われる故障判定動作及び燃
料噴射制御の内容を示すフローチャートである。 【図７】上記ＥＣＵにより行われる故障判定動作及び燃
料噴射制御の内容を示すフローチャートである。 【図８】上記エンジンにおけるＳＧＣセンサ及びＳＧＴ
センサの出力信号と燃料噴射制御用のパルス信号との関
係を示すタイムチャートである。 【図９】上記ＥＣＵにより行われる制御動作を要約した
フローチャートである。 【図１０】本発明の第２実施例におけるエンジンに装備
されたＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。 【図１１】上記ＥＣＵにより行われる制御動作を要約し
たフローチャートである。 【符号の説明】 １ エンジン本体 ２ 燃焼室 １３ 燃料噴射弁 １８ ＳＧＴセンサ（クランク角センサ） ２０ ＥＣＵ ２４ 燃料噴射制御手段（希薄化制限手段として兼用） ２５ 故障判定手段（故障検出手段） ３０ ＳＧＣセンサ（気筒判別センサ） ３２ スワールコントロール弁（スワール制御手段） ３６ ポジションセンサ（故障検出手段）
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６２Ｇ
(72)発明者 茂垣 伸一
兵庫県姫路市千代田町840番地 三菱電
機株式会社 姫路製作所内
(56)参考文献 特開 平７−293301（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−16224（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−78450（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−182540（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−103442（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−22340（ＪＰ，Ａ)
特公 平５−41822（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/00 - 45/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 複数の気筒を有するエンジンと、 上記各気筒の吸気上死点より一定クランク角だけ前から
吸気上死点付近のクランク角までの範囲でオンとなる信
号を出力するように構成されたクランク角センサと、 上記各気筒のうち吸気上死点を迎える順番が隣り合う一
組の気筒に対して、最初に吸気上死点を迎える気筒の上
記吸気上死点より一定クランク角だけ前のクランク角と
略同じクランク角から、次に吸気上死点を迎える気筒の
上記吸気上死点付近と略同じクランク角までの範囲で信
号を出力可能に構成された気筒判別センサと、 上記クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号
を監視することにより、各気筒において吸気行程が実行
中であるか否かを識別する識別手段と、 エンジンの運転状態を検出可能な運転状態検出手段と、 この運転状態検出手段によりエンジン回転数及びエンジ
ン負荷が一定以下と検出された場合に、燃焼室内の成層
化を促進して希薄な空燃比に設定された燃料を燃焼させ
るために、上記識別手段の出力信号に基づいて、クラン
ク角が吸気上死点であると特定された気筒毎に、それぞ
れ理論空燃比よりも希薄な空燃比に設定された燃料を噴
射する燃料噴射制御手段とを備えたエンジンの空燃比制
御装置において、 上記 クランク角センサ及び、気筒判別センサの出力信号
を監視することにより、当該当該気筒判別センサの故障
を検出する故障検出手段をさらに備え、上記燃料噴射制御手段による燃料噴射制御の実行条件下
において、上記故障検出手段により気筒判別センサが故
障していると判定された場合に、上記燃料噴射制御手段
は、理論空燃比となるような燃料噴射量で各気筒に対し
て同時に燃料を噴射するように制御することを特徴とす
るエンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP15874394A JP3516989B2 (ja) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | エンジンの空燃比制御装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JPH0541822A (ja) * | 1991-08-07 | 1993-02-19 | Canon Inc | ビデオカメラ |
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| US5435283A (en) * | 1994-01-07 | 1995-07-25 | Cummins Engine Company, Inc. | Swirl control system for varying in-cylinder swirl |
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| US5558061A (en) * | 1995-12-22 | 1996-09-24 | General Motors Corporation | Engine cylinder intake port |
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1995
- 1995-07-10 US US08/499,994 patent/US5634445A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-11 DE DE19525234A patent/DE19525234B4/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| DE19525234A1 (de) | 1996-01-18 |
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