JP3937712B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は複数の気筒群を有するたとえばＶ型、水平対向型等の多気筒エンジンの空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路に設けられる触媒が劣化すると、空燃比フィードバック制御中の触媒下流側のＯ2センサ出力の反転周期が短くなり、また出力振幅が大きくなるので、この特性を利用し、触媒上流側と触媒下流側のＯ2センサ出力の反転周期や振幅に基づいて触媒の劣化を診断するものがある（特開昭６１−２８６５５０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｖ型、水平対向型等のように複数のバンク（気筒群）を有するエンジンにダブルＯ2センサシステムを適用し、空燃比フィードバック制御の安定性を図った、いわゆる３Ｏ2センサシステムが考案されている（特許第２６２１７４６号参照）。この装置はバンク毎の排気通路にそれぞれ上流側Ｏ2センサを設け、各バンクの排気通路が合流する集合部下流の排気通路に触媒を配置するとともに、この触媒下流の排気通路に単一の下流側Ｏ2センサを配置した構成として、各々のバンクの空燃比を各々のバンクの上流側Ｏ2センサ出力に基づいて独立にフィードバック制御し、また、下流側Ｏ2センサ出力に基づいて複数のバンクの空燃比制御を補正する。
【０００４】
こうした３Ｏ2センサシステムの装置においては上流側Ｏ2センサ出力と下流側Ｏ2センサ出力の反転周期や振幅に基づいて触媒の劣化を診断しようとした場合に診断が困難になる。それは、３Ｏ2センサシステムの装置における各バンクの空燃比が各々の上流側Ｏ2センサ出力に基づいて独立にフィードバック制御されているため、各バンクの空燃比制御の周期や位相が殆どの場合一致しておらず、これらバンクからの排気空燃比の変化も同期していないためである。このため、各バンクからの排気は排気通路集合部で相互に干渉して混じり合うことになり、触媒に流入する排気の空燃比変化の位相や周期、振幅等がいずれのバンクの上流側Ｏ2センサ出力とも同期しない。したがって、触媒が劣化しているにも拘わらず下流側Ｏ2センサ出力が振れない可能性もでてくる。
【０００５】
そこで、このような状況を回避するため、お互いのフィードバック制御の位相を監視し、位相のズレが所定値以内にある場合にのみ診断を行なうように構成することもできるが、この場合には触媒診断の頻度が減少するため診断終了までの時間が長引く。
【０００６】
かといって１のバンクに対して残りのバンクの空燃比変化の位相を強制的に同期させる制御を行ったのでは、残りのバンクでこの強制的同期制御への切換時に過渡的に空燃比フィードバック制御周期が長くなり、これに伴って一時的に残りのバンクの排気エミッション特性や制御特性が悪化するような場合が生じる。
【０００７】
これについてさらに図２を用いて説明すると、同図はＶ型エンジンの左右の各バンク１、２で独立に空燃比フィードバック制御を行っている場合の空燃比フィードバック補正係数α１、α２の波形である。前提として両バンク１、２で位相がずれているとして記載している。ｔ１のタイミングで触媒診断条件が成立したとき、バンク２で強制的同期制御を開始するには、ｔ１の後の初めてのバンク１での比例分の付加タイミング（付加は加算と減算の総称である）であるｔ２においてバンク２に対しても同じ方向に比例分を強制的に付加することである。すなわち、図２においてｔ２はバンク１に対して比例分ＰＬ１を加算するタイミングであるから、バンク２に対しても同じｔ２のタイミングで比例分ＰＬ２を強制的に加算しなければならない。しかしながら、バンク２では触媒診断条件の成立直前のｔ０のタイミングでも比例分ＰＬ２がすでに加算されているので、ｔ０、ｔ２といった短時間のあいだに２回続けて同じ方向に比例分ＰＬ２が加算されたのでは、この２回続けての同じ方向への比例分ＰＬ２の加算でバンク２の空燃比がリッチ側へとオーバーシュートする。このリッチ側へのオーバーシュートが生じると、バンク２の空燃比が理論空燃比へと収束する時間が長引き、その間で触媒の転化効率が低下して排気エミッションが悪くなる。
【０００８】
図示しないが、触媒診断条件が成立したとき、バンク２で強制的同期制御を開始させようとして、２回続けて同じ方向に比例分ＰＲ２が減算されることがあり、この場合には２回続けての同じ方向への比例分ＰＲ２の減算でバンク２の空燃比が図２とは逆にリーン側へとアンダーシュートする。
【０００９】
したがって、バンク２でのこうした空燃比のリーチ側へのオーバーシュートやリーン側へのアンダーシュートなどの理論空燃比からのずれを避けるためには、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加により、バンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることがないようにすることである。
【００１０】
そこで本発明は、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加によりバンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる場合には強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加を禁止することにより、強制的同期制御への切換時におけるバンク２の空燃比のリッチ側やリーン側へのずれを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図９に示すように、複数の気筒群（図は２つの気筒群３２、３３の場合である）と、各気筒群３２、３３毎に設けられた排気通路３４、３５と、これら排気通路３４、３５が合流する集合部下流の排気通路３６またはこれより上流側の排気通路に配置される少なくとも１つの触媒（図は集合部下流の排気通路３６に配置される触媒３７）と、各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比に基づいて各々の気筒群３２、３３の空燃比を独立にフィードバック制御する手段３８と、所定の条件の成立時に前記複数の気筒群３２、３３の空燃比変動の位相を強制的に同期させる制御を行う強制的同期制御手段３９とを備えるエンジン空燃比制御装置において、前記フィードバック制御手段３８が、前記各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比に基づいて各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比が反転したとき比例分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段４０、４１と、各々の空燃比補正量に基づいて各々の気筒群３２、３３への燃料供給量を制御する手段４２、４３とを備えるとともに、前記強制的同期制御手段３９が、いずれか１の気筒群を特定気筒群、それ以外を残りの気筒群として（図は気筒群３２を特定気筒群、気筒群３３を残りの気筒群としている）、特定気筒群３２での前記比例分の付加タイミングで残りの気筒群３３に対して同じ方向に比例分を強制的に付加する手段４４と、前記強制的同期制御の開始後初めての残りの気筒群３３での比例分の強制的付加により、残りの気筒群のうちで２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる気筒群について強制的同期制御の開始後初めての比例分の強制的付加を禁止する手段４５とを備える。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において前記フィードバック制御手段３８が、さらに各々の気筒群の排気通路の空燃比が反転しない状態では積分分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段を備える。
【００１３】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記所定の条件の成立時が触媒診断条件の成立時であり、前記強制的同期制御中に各気筒群毎に設けられた排気通路３４、３５が合流する集合部下流であってかつ前記触媒下流の排気通路３６の空燃比を検出する空燃比センサに少なくとも基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する。
【００１４】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において前記強制的同期制御手段３９が、さらに前記比例分の強制的付加タイミング以外のとき前記残りの気筒群に対して前記残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段を備える。
【００１５】
【発明の効果】
第１、第２の発明では所定の条件の成立に伴い残りの気筒群で強制的同期制御を開始するに際して、強制的同期制御の開始直前に付加した比例分の付加方向と強制的同期制御の開始後始めて強制的に付加する比例分の付加方向とが同一となる気筒群について強制的同期制御開始後始めての比例分の強制的付加を禁止するようにしたので、その強制的付加の禁止された気筒群では空燃比補正量が強制的同期制御開始直後にリッチ側やリーン側に大きくはずれることがなく、これによって強制的同期制御開始直後の残りの気筒群での排気エミッションや運転性の悪化を防止できる。
【００１６】
第３の発明によれば、強制的同期制御開始直後の残りの気筒群での排気エミッションや運転性の悪化を防止した状態で触媒診断を行うので、Ｖ型、水平対向型等のように複数の気筒群を有するエンジンにおいても、短時間のうちに精度よく触媒診断を行うことができる。
【００１７】
第４の発明によれば、強制的同期制御中、残りの気筒群について、比例分で特定気筒群の空燃比変動の位相との同期をとりつつ、積分分で自らの空燃比をフィードバック制御するので、強制的同期制御中の排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において、１、２はＶ型エンジンの左右のバンク、３は吸気通路で、各気筒毎に燃料噴射弁４を備える。この噴射弁４は燃料供給系５からの加圧燃料を吸気ポートに供給するためものである。
【００１９】
左右の各バンク１、２毎に独立に排気通路６、７が形成され、各排気通路６、７にウォームアップ用の三元触媒９、１０が設けられる。また、２つの排気通路６、７は合流され、その集合部下流の排気通路８にも三元触媒１１が設けられている。
【００２０】
三元触媒９、１０、１１は理論空燃比の運転時に最大の転換効率をもって排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、ＣＯの酸化を行う。このため、各触媒９、１０の上流側に設けたＯ2センサ１３、１４の出力が、エアフローメータ１６からの吸入空気流量信号、クランク角センサ１７からの単位クランク角信号や気筒判別のための基準位置信号、水温センサ１８からの水温信号とともに、ＥＣＭ（エレクトロニックコントロールモジュール）１２に入力され、主にマイコンからなるＥＣＭ１２では、触媒９、１０に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように、各バンク１、２毎に独立に空燃比のフィードバック制御を行う。
【００２１】
この各バンク毎の空燃比制御については両バンク１、２で同様である。バンク１で具体的に述べると、１気筒について１燃焼サイクル（クランク角で７２０°）に必要となる基本噴射パルス幅Ｔｐ（この基本噴射パルス幅に対応する燃料量によりほぼ理論空燃比の混合気が得られる）をエンジンの回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａから、また上流側Ｏ2センサ１３出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数α１をそれぞれ演算し、この空燃比フィードバック補正係数α１で基本噴射パルス幅Ｔｐを補正して燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を演算し、所定の噴射タイミングでこの燃料噴射パルス幅Ｔｉ１のあいだ燃料噴射弁４を開くものである。
【００２２】
また、三元触媒９、１０、１１が劣化すると触媒の転換効率が落ちるので、ＥＣＭ１２では、三元触媒１１の下流側に設けられたＯ2センサ１５と、上流側Ｏ2センサ１３または１４の出力に基づいて触媒の劣化診断を行う。
【００２３】
この場合に、バンク１とバンク２の空燃比変動の位相を同期させる必要が生じる。このため、本実施形態では触媒診断条件（所定の条件）の成立時になると、バンク１（特定の気筒群）での比例分の付加タイミングにおいてバンク２（残りの気筒群）に対しても比例分を強制的に付加することにより強制的同期制御（位相を強制的に同期させる制御）を開始する。
【００２４】
その際、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加によりバンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることがないようにする。すなわち、バンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる場合とは、強制的同期制御の開始直前にバンク２で付加されている比例分の付加方向と、強制的同期制御の開始後初めてバンク２に強制的に付加する比例分の付加方向とが同一の場合であるから、この場合に強制的同期制御開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加を禁止する。
【００２５】
ＥＣＭ１１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００２６】
図４はバンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力に基づいてバンク１の空燃比フィードバック補正係数α１を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００２７】
ステップ１ではバンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力ＯＳＦ１をＡ／Ｄ変換して取り込む。
【００２８】
ステップ２では空燃比のフィードバック条件（図では「Ｆ／Ｂ条件」で略記）が成立しているかどうかみる。空燃比のフィードバック条件は下記▲１▼、▲２▼の条件がともに成立しているときである。
【００２９】
▲１▼上流側Ｏ2センサ１３、１４の活性がともに完了している。
【００３０】
▲２▼各種燃料増量補正係数ＣＯＥＦ＝１（エンジン始動直後の各種燃料増量制御が終了している）。
【００３１】
▲１▼、▲２▼のいずれかが成立していないとき（空燃比フィードバック条件の非成立時）は、ステップ１６に進んで、α１を１．０にクランプして今回の処理を終了する。
【００３２】
▲１▼、▲２▼の条件がすべて成立しているとき（空燃比フィードバック条件の成立時）にはステップ３以降に進む。
【００３３】
ステップ３〜５は、バンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力ＯＳＦ１とスライスレベルＳＬＦを比較し、その比較結果に基づいてバンク１の三元触媒９に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるかリッチ側であるかを判断し、その結果を状態フラグＦ１１にセットする部分である。ここで、Ｆ１１＝０とセットされたときには理論空燃比よりリーン側の空燃比であることを、Ｆ１１＝１とセットされたときには理論空燃比よりリッチ側の空燃比であることを表す。
【００３４】
ステップ６〜８はこの状態フラグＦ１１に基づいて次のいずれの場合であるかをみる部分である。
【００３５】
〈１〉フラグＦ１１が“１”から“０”へと反転した直後（つまり空燃比がリッチからリーンへ反転した直後）である場合、
〈２〉フラグＦ１１が“０”から“１”へと反転した直後（つまり空燃比がリーンからリッチへ反転した直後）である場合、
〈３〉フラグＦ１１が前回、今回とも同じ“０”である（つまり空燃比がリーンを継続している）場合、
〈４〉フラグＦ１１が前回、今回とも同じ“１”である（つまり空燃比がリッチを継続している）場合、
これらの判定結果、たとえば空燃比がリッチからリーンへ反転した直後であればα１を比例分ＰＬ１だけステップ的に大きくし（ステップ６、７、９）、その後空燃比がリーンを継続しているあいだα１を積分分ＩＬずつ徐々に大きくする（ステップ６、８、１１）。やがて、空燃比が今度はリーンからリッチへ反転するので、その直後にα１を比例分ＰＲ１だけステップ的に小さくし（ステップ６、７、１０）、その後空燃比がリッチを継続しているあいだα１を積分分ＩＲずつ徐々に小さくする（ステップ６、８、１２）。後は以上を繰り返す。
【００３６】
なお、ステップ９〜１２でα１に添えた「ｚ」により前回算出した値であることを意味させている。この添え字は適宜用いる。
【００３７】
また、上記〈１〉〜〈４〉の判定結果に合わせてフラグＦ２を設定する。すなわち、〈１〉の場合にＦ２＝１（ステップ６、７、１３）、〈２〉の場合にＦ２＝２（ステップ６、７、１４）、〈３〉、〈４〉の場合にＦ２＝０とする（ステップ６、８、１５）。このフラグＦ２は後述する強制的同期制御に必要となるものである（図３の第２段目参照）。
【００３８】
図５はバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００３９】
ステップ２１で触媒診断中かどうかみる。触媒診断中でなければステップ２１よりステップ２２のサブルーチン１で触媒診断時でないとき（つまりバンク毎に独立に空燃比フィードバック制御を行うとき）の空燃比フィードバック補正係数α２を演算する。これを図６により説明すると、図６のステップ３１〜４２、４５を図４のステップ１〜１２、１６と比較すればわかるように、バンク毎に独立に空燃比フィードバックを制御するときのバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２の演算方法はバンク１と同様である。異なるのは各バンク１、２を区別するため、バンク１では上流側Ｏ2センサ１３出力がＯＳＦ１、フラグがＦ１１、比例分がＰＬ１、ＰＲ１であったものが、バンク２では上流側Ｏ2センサ１４出力がＯＳＦ２、フラグがＦ１２、比例分がＰＬ２、ＰＲ２となるだけである。したがって、これらについての詳細な説明は省略する。
【００４０】
また、新たにフラグＦ４を導入しており、バンク２の空燃比がリッチからリーンへと反転した直後にフラグＦ４＝１とし（ステップ３６、３７、４３）、この逆に空燃比がリーンからリッチへと反転した直後にフラグＦ４＝０としている（ステップ３６、３７、４４）。この結果、フラグＦ４はバンク２の空燃比がリーンにある間Ｆ４＝１となり、空燃比がリッチにある間Ｆ４＝０となる（図３の第４段目参照）。
【００４１】
図５に戻り、触媒診断中であればステップ２１よりステップ２３へ進み、触媒診断条件が非成立から成立へと切り替わった直後であるかどうかみる。触媒診断条件の成立に切り替わった直後であるときだけステップ２４に進んでフラグＦ３（イグニッションスイッチＯＮ直後に０に初期設定）＝１とし、ステップ２５のサブルーチン２で強制的同期制御時のバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２を演算する。なお、バンク毎に独立に空燃比フィードバック制御を行うときと強制的同期制御時とを区別せずにバンク２の空燃比フィードバック補正係数としてα２を用いている。
【００４２】
また、触媒診断条件が非成立から成立へと切り替わった直後でないときにはステップ２３よりステップ２４を飛ばしてステップ２５のサブルーチン２を実行する。このサブルーチン２を図７により説明する。
【００４３】
図７においてステップ５１〜５５では図６のステップ３１〜３５と同様にしてフラグＦ１２を設定する。
【００４４】
続くステップ５６ではバンク１の比例分の付加タイミングであるかどうかをみる。ここで、バンク１の比例分の付加タイミングとは図４において比例分ＰＬ１を加算するタイミングまたは比例分ＰＲ１を減算するタイミングのことである。これらのタイミングでだけフラグＦ２＝１または２としているので、フラグＦ２によりバンク１の比例分の付加タイミングであるかどうかがわかる。すなわち、Ｆ２＝１またはＦ２＝２であればバンク１の比例分の付加タイミングであるとしてステップ５７に進み、今度はその付加タイミングが加算タイミングであるのか減算タイミングがあるのかをみる。
【００４５】
Ｆ２＝１（加算タイミング）であればステップ５８に進み、またＦ２＝２（減算タイミング）であればステップ６２に進みフラグＦ３をみる。フラグＦ３＝１（診断許可条件が非成立から成立に切り替わったタイミング）であるときにはバンク２で強制的同期制御を開始するため、バンク１での比例分ＰＬ１またはＰＲ１の付加タイミングに合わせてバンク２に対しても比例分ＰＬ２またはＰＲ２を同方向に強制的に付加しなければならならない。
【００４６】
ただし、強制的同期制御の開始後初めての比例分ＰＬ２またはＰＲ２の強制的付加により、比例分ＰＬ２またはＰＲ２が同じ方向に２回続けて付加されることになったのでは、バンク２の空燃比が、それまで理論空燃比維持されていたとしてもリッチ側やリーン側へと大きくずれ、この空燃比のずれでバンク２の空燃比が理論空燃比へと収束するのが長引いてしまうので、ステップ５９、６３でフラグＦ４をみる。ステップ５９でＦ４＝１のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＬ２が既に加算されているので、続けて２回目の比例分ＰＬ２が加算されないように、またステップ６３でＦ４＝０のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＲ２が既に減算されているので、続けて２回目の比例分ＰＲ２の減算が行われないようにそのままステップ６１に進む。
【００４７】
一方、ステップ５９でＦ４＝０のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＬ２が加算されておらず、したがって今回比例分ＰＬ２を加算しても空燃比のリッチ側へのずれが生じることはないので、ステップ５９よりステップ６０に進み、比例分ＰＬ２を前回の算出値であるα２ｚに加算した値を今回の空燃比フィードバック補正係数α２とする。同様にして、ステップ６３でＦ４＝１のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＲ２が減算されておらず、したがって今回比例分ＰＲ２を減算しても空燃比のリーン側へのずれが生じることはないので、ステップ６３よりステップ６４に進み、前回の算出値であるα２ｚから比例分ＰＲ２を減算した値を今回の空燃比フィードバック補正係数α２とする。すなわち、バンク１で比例分を加算するときにはバンク２でも比例分を強制的に加算し、バンク１で比例分を減算するときにはバンク２でも比例分を強制的に減算する。
【００４８】
このようにして強制的同期制御の開始後初めての比例分の強制的付加時の処理を終了したら、ステップ６１でフラグＦ３＝０とする。
【００４９】
フラグＦ３＝０により強制的同期制御の開始後２回目以降の比例分の強制的付加時にはステップ５８よりステップ６０へ、またはステップ６２よりステップ６４へ進むことになり、バンク１の比例分付加タイミングでバンク１の比例分の付加方向に合わせバンク２に対しても同じ方向に比例分を強制的に付加することになる。
【００５０】
一方、Ｆ２＝０（バンク１の比例分付加タイミングでない）のときはステップ５６よりステップ６４〜６６に進み、フラグＦ１２の値に応じて積分分を付加する。
【００５１】
このようにしてサブルーチン２を演算したら図５に戻り、ステップ２６で少なくとも下流側Ｏ2センサ１５出力に基づいて触媒診断を実行する。この触媒診断については公知のものでよいため、詳述しない。
【００５２】
図８は各バンク１、２の燃料噴射弁４に与える燃料噴射パルス幅を算出するためのものである。ステップ７１ではエアフローメータ１６の出力をＡ／Ｄ変換し、リニアライズした値を吸入空気流量Ｑａとする。ステップ７２では吸入空気流量Ｑａをエンジン回転速度Ｎｅと気筒数の積の２倍で割って１気筒１行程当たりの吸入空気量を算出し、これに定数Ｋを乗じた値を基本噴射パルス幅Ｔｐとして演算する。すなわち、Ｔｐは１気筒１行程当たりに必要となる燃料噴射量を与える燃料噴射パルス幅である。
【００５３】
ステップ７３、７４では
【００５４】
【数１】
Ｔｉ１＝Ｔｐ×（１＋ＣＯＥＦ）×α１＋Ｔｓ、
Ｔｉ２＝Ｔｐ×（１＋ＣＯＥＦ）×α２＋Ｔｓ、
ただし、ＣＯＥＦ：各種燃料増量補正係数、
Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
の式によりシーケンシャル噴射時のバンク１、２の各燃料噴射パルス幅Ｔｉ１、Ｔｉ２を算出する。ここで、数１式のＣＯＥＦは１と水温補正係数ＫＴＷや始動後増量補正係数ＫＡＳなどとの和であり、エンジン暖機完了後になればＣＯＥＦ＝１となる。また、燃料噴射弁４に噴射信号を与えてから噴射弁４が実際に開弁するまでに作動遅れ時間があり、Ｔｓはこの作動遅れ時間を補償するためのものである。
【００５５】
このようにして算出されたバンク毎の燃料噴射パルス幅Ｔｉ１、Ｔｉ２はＥＣＭ１２内のメモリにストアされ、図示しない燃料噴射実行ルーチンで読み出されて使用される。たとえば、Ｖ６エンジンで点火順序が１−２−３−４−５−６であれば、クランク角センサ１７の信号が、バンク１にある＃１気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ１を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃１気筒の燃料噴射弁４に、またクランク角センサ１７の信号が、バンク２にある＃２気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ２を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃２気筒の燃料噴射弁３に送られる。
【００５６】
ここで、本実施形態の作用を図３を参照しながら説明する。図３はエンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときのものである。ｔ２は強制的同期制御の開始後初めて比例分ＰＬ２を強制的に加算するタイミングであるが、このときには強制的同期制御開始直前のｔ０のタイミングで比例分ＰＬ２を加算しているので、ｔ２のタイミングでも比例分ＰＬ２を強制的に加算したとき、バンク２の空燃比がリッチ側にオーバーシュートが生じることを図２で前述した。なお、図２は図３に対する比較例である。
【００５７】
これに対して、本実施形態によれば次のようにバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２が変化する。
【００５８】
ｔ２：ｔ２は強制的同期制御開始後初めての比例分の強制的付加タイミングである。しかしながら、ｔ０のタイミングで比例分ＰＬ２が加算されたときフラグＦ４＝１となることから（図３の最下段参照）、ｔ２のタイミングでは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→５７→５８→５９→６１と流れるため、ｔ２のタイミングで比例分ＰＬ２が強制的に加算されることがない。
【００５９】
ｔ２直後〜ｔ４直前まで：ｔ２の直後からは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→６４→６５→６１と流れるため、積分分ＩＬの加算が続き、上流側Ｏ2センサ１４出力ＯＳＦ２がリーンよりリッチへと反転するｔ３のタイミングからは今度は図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→６４→６６→６１と流れるため、積分分ＩＲの減算が続く。
【００６０】
ｔ４：ｔ４は強制的同期制御開始後２回目の比例分の強制的付加タイミングであり、このときには図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→５７→６２→６４→６１と流れる。すなわち、バンク１で比例分ＰＲ１が減算されるので、これに合わせてバンク２でも比例分ＰＲ２が強制的に減算される。
【００６１】
ｔ４直後〜ｔ６の直前まで：ｔ４の直後は図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→６４→６６→６１と流れるため、積分分ＩＲの減算が続き、上流側Ｏ2センサ１４出力ＯＳＦ２がリッチよりリーンへと反転するｔ５のタイミングからは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→６４→６５→６１と流れるため、積分分ＩＬの加算が続く。
【００６２】
ｔ６：ｔ６は強制的同期制御開始後３回目の比例分の強制的付加タイミングであり、このときには図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→５７→５８→６０→６１と流れる。すなわち、バンク１で比例分ＰＬ１が加算されるので、これに合わせてバンク２でも比例分ＰＬ２が強制的に加算される。
【００６３】
ｔ６直後〜ｔ８直前まで：ｔ２直後〜ｔ４直前までと同様である。
【００６４】
このように、本実施形態では触媒診断条件の成立に伴いバンク２で強制的同期制御を開始するに際して、強制的同期制御の開始直前に付加した比例分の付加方向と、強制的同期制御の開始後始めて強制的に付加する比例分の付加方向とが同一となる場合に、強制的同期制御開始後始めてのこの比例分の強制的付加を禁止するようにしたので（ｔ２のタイミングで比例分が付加されていない）、強制的同期制御開始直後にバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２が大きくリッチ側にずれることがなく（図３の第３段目参照）、これによって強制的同期制御開始直後のバンク２での空燃比の理論空燃比からのずれを回避することが可能となり、排気エミッションや運転性の悪化を防止できる。
【００６５】
また、強制的同期制御開始直後のバンク２での排気エミッションや運転性の悪化を防止した状態で触媒診断を行うので、Ｖ型エンジンのように複数のバンクを有するエンジンにおいても、短時間のうちに精度よく触媒診断を行うことができる。
【００６６】
また、強制的同期制御中バンク２については、比例分はバンク１の比例分付加タイミングにあわせて強制的に付加する一方、積分分はバンク２の上流側Ｏ2センサ１４出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行っている（バンク２の上流側Ｏ２センサ１４出力より得られるバンク２の空燃比が反転しない状態で積分分を付加する）。すなわち、バンク２では比例分の強制的付加でバンク１の空燃比変動の位相との同期をとりつつ、積分分の付加で自らの空燃比をフィードバック制御するので、強制的同期制御中の排気エミッションの悪化を防止できる。
【００６７】
実施形態では各々のバンク１、２の空燃比を独立にフィードバック制御する手段が、各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比に基づいて各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転したとき比例分を付加するとともに、各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転しない状態では積分分を付加することにより各々のバンク１、２の空燃比フィードバック補正係数α１、α２（空燃比補正量）を算出する手段と、各々の空燃比フィードバック補正係数α１、α２に基づいて各々のバンク１、２への燃料供給量を制御する手段とを備える場合で説明したが、簡単には各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転しない状態では積分分を付加しなくてもかまわない。
【００６８】
実施形態では強制的同期制御手段が、バンク１を特定気筒群、バンク２を残りの気筒群として、特定気筒群での比例分の付加タイミングで残りの気筒群に対して同じ方向に比例分を強制的に付加する手段と、強制的同期制御の開始後初めての特定気筒群での比例分の強制的付加により、２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる残りの気筒群について強制的同期制御の開始後初めての比例分のその強制的付加を禁止する手段と、特定気筒群での比例分の付加タイミング以外のとき残りの気筒群に対して残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段とを備える場合で説明したが、特定気筒群での比例分の付加タイミング以外のとき残りの気筒群に対して残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段がなくてもかまわない。
【００６９】
実施形態では、Ｖ型エンジンの場合で述べたが、これに限られるものでなく、水平対向型エンジンだけでなく直列型エンジンに対しても適用できる。
【００７０】
実施形態では気筒群が２つの場合で述べたが、２つに限られるものでない。たとえば３つの気筒群に分割してもかまわない。このときには、いずれか１の気筒群を特定気筒群、それ以外の２つの気筒群を残りの気筒群とすればよい。
【００７１】
実施形態では、所定の条件の成立時として触媒診断条件の成立時で述べたが、これに限られるものでなく、複数の気筒群の空燃比変動の位相を同期させる要求があるときには本発明の適用がある。
【００７２】
実施形態では、上流側Ｏ2センサ出力と比較するスライスレベルにヒステリシスを設けない場合で説明したが、スライスレベルにヒステリシスを設けた場合でもかまわない。たとえば、ＳＬＬＦをリーン側スライスレベル、ＳＬＨＦをリッチ側スライスレベル（ＳＬＨＦ＞ＳＬＬＦ）として、これらと上流側Ｏ2センサ１３、１４出力との比較結果に基づいてバンク１、２の三元触媒９、１０に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるかリッチ側であるかを判断し、フラグＦ１１、Ｆ１２をセットする。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】エンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときの本実施形態に対する比較例の作用を説明するための波形図。
【図３】エンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときの本実施形態の作用を説明するための波形図。
【図４】バンク１の空燃比フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図５】バンク２の空燃比フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図６】サブルーチン１の内容を説明するためのフローチャート。
【図７】サブルーチン２の内容を説明するためのフローチャート。
【図８】各バンクの燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。
【図９】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
６、７、８ 排気通路
９、１０、１１ 触媒
１２ ＥＣＭ
１３ 上流側Ｏ2センサ
１４ 上流側Ｏ2センサ
１５ 下流側Ｏ2センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は複数の気筒群を有するたとえばＶ型、水平対向型等の多気筒エンジンの空燃比制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気通路に設けられる触媒が劣化すると、空燃比フィードバック制御中の触媒下流側のＯ2センサ出力の反転周期が短くなり、また出力振幅が大きくなるので、この特性を利用し、触媒上流側と触媒下流側のＯ2センサ出力の反転周期や振幅に基づいて触媒の劣化を診断するものがある（特開昭６１−２８６５５０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｖ型、水平対向型等のように複数のバンク（気筒群）を有するエンジンにダブルＯ2センサシステムを適用し、空燃比フィードバック制御の安定性を図った、いわゆる３Ｏ2センサシステムが考案されている（特許第２６２１７４６号参照）。この装置はバンク毎の排気通路にそれぞれ上流側Ｏ2センサを設け、各バンクの排気通路が合流する集合部下流の排気通路に触媒を配置するとともに、この触媒下流の排気通路に単一の下流側Ｏ2センサを配置した構成として、各々のバンクの空燃比を各々のバンクの上流側Ｏ2センサ出力に基づいて独立にフィードバック制御し、また、下流側Ｏ2センサ出力に基づいて複数のバンクの空燃比制御を補正する。
【０００４】
こうした３Ｏ2センサシステムの装置においては上流側Ｏ2センサ出力と下流側Ｏ2センサ出力の反転周期や振幅に基づいて触媒の劣化を診断しようとした場合に診断が困難になる。それは、３Ｏ2センサシステムの装置における各バンクの空燃比が各々の上流側Ｏ2センサ出力に基づいて独立にフィードバック制御されているため、各バンクの空燃比制御の周期や位相が殆どの場合一致しておらず、これらバンクからの排気空燃比の変化も同期していないためである。このため、各バンクからの排気は排気通路集合部で相互に干渉して混じり合うことになり、触媒に流入する排気の空燃比変化の位相や周期、振幅等がいずれのバンクの上流側Ｏ2センサ出力とも同期しない。したがって、触媒が劣化しているにも拘わらず下流側Ｏ2センサ出力が振れない可能性もでてくる。
【０００５】
そこで、このような状況を回避するため、お互いのフィードバック制御の位相を監視し、位相のズレが所定値以内にある場合にのみ診断を行なうように構成することもできるが、この場合には触媒診断の頻度が減少するため診断終了までの時間が長引く。
【０００６】
かといって１のバンクに対して残りのバンクの空燃比変化の位相を強制的に同期させる制御を行ったのでは、残りのバンクでこの強制的同期制御への切換時に過渡的に空燃比フィードバック制御周期が長くなり、これに伴って一時的に残りのバンクの排気エミッション特性や制御特性が悪化するような場合が生じる。
【０００７】
これについてさらに図２を用いて説明すると、同図はＶ型エンジンの左右の各バンク１、２で独立に空燃比フィードバック制御を行っている場合の空燃比フィードバック補正係数α１、α２の波形である。前提として両バンク１、２で位相がずれているとして記載している。ｔ１のタイミングで触媒診断条件が成立したとき、バンク２で強制的同期制御を開始するには、ｔ１の後の初めてのバンク１での比例分の付加タイミング（付加は加算と減算の総称である）であるｔ２においてバンク２に対しても同じ方向に比例分を強制的に付加することである。すなわち、図２においてｔ２はバンク１に対して比例分ＰＬ１を加算するタイミングであるから、バンク２に対しても同じｔ２のタイミングで比例分ＰＬ２を強制的に加算しなければならない。しかしながら、バンク２では触媒診断条件の成立直前のｔ０のタイミングでも比例分ＰＬ２がすでに加算されているので、ｔ０、ｔ２といった短時間のあいだに２回続けて同じ方向に比例分ＰＬ２が加算されたのでは、この２回続けての同じ方向への比例分ＰＬ２の加算でバンク２の空燃比がリッチ側へとオーバーシュートする。このリッチ側へのオーバーシュートが生じると、バンク２の空燃比が理論空燃比へと収束する時間が長引き、その間で触媒の転化効率が低下して排気エミッションが悪くなる。
【０００８】
図示しないが、触媒診断条件が成立したとき、バンク２で強制的同期制御を開始させようとして、２回続けて同じ方向に比例分ＰＲ２が減算されることがあり、この場合には２回続けての同じ方向への比例分ＰＲ２の減算でバンク２の空燃比が図２とは逆にリーン側へとアンダーシュートする。
【０００９】
したがって、バンク２でのこうした空燃比のリーチ側へのオーバーシュートやリーン側へのアンダーシュートなどの理論空燃比からのずれを避けるためには、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加により、バンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることがないようにすることである。
【００１０】
そこで本発明は、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加によりバンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる場合には強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加を禁止することにより、強制的同期制御への切換時におけるバンク２の空燃比のリッチ側やリーン側へのずれを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図９に示すように、複数の気筒群（図は２つの気筒群３２、３３の場合である）と、各気筒群３２、３３毎に設けられた排気通路３４、３５と、これら排気通路３４、３５が合流する集合部下流の排気通路３６またはこれより上流側の排気通路に配置される少なくとも１つの触媒（図は集合部下流の排気通路３６に配置される触媒３７）と、各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比に基づいて各々の気筒群３２、３３の空燃比を独立にフィードバック制御する手段３８と、所定の条件の成立時に前記複数の気筒群３２、３３の空燃比変動の位相を強制的に同期させる制御を行う強制的同期制御手段３９とを備えるエンジン空燃比制御装置において、前記フィードバック制御手段３８が、前記各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比に基づいて各々の気筒群の排気通路３４、３５の空燃比が反転したとき比例分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段４０、４１と、各々の空燃比補正量に基づいて各々の気筒群３２、３３への燃料供給量を制御する手段４２、４３とを備えるとともに、前記強制的同期制御手段３９が、いずれか１の気筒群を特定気筒群、それ以外を残りの気筒群として（図は気筒群３２を特定気筒群、気筒群３３を残りの気筒群としている）、特定気筒群３２での前記比例分の付加タイミングで残りの気筒群３３に対して同じ方向に比例分を強制的に付加する手段４４と、前記強制的同期制御の開始後初めての残りの気筒群３３での比例分の強制的付加により、残りの気筒群のうちで２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる気筒群について強制的同期制御の開始後初めての比例分の強制的付加を禁止する手段４５とを備える。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において前記フィードバック制御手段３８が、さらに各々の気筒群の排気通路の空燃比が反転しない状態では積分分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段を備える。
【００１３】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記所定の条件の成立時が触媒診断条件の成立時であり、前記強制的同期制御中に各気筒群毎に設けられた排気通路３４、３５が合流する集合部下流であってかつ前記触媒下流の排気通路３６の空燃比を検出する空燃比センサに少なくとも基づいて前記触媒の劣化の有無を判定する。
【００１４】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において前記強制的同期制御手段３９が、さらに前記比例分の強制的付加タイミング以外のとき前記残りの気筒群に対して前記残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段を備える。
【００１５】
【発明の効果】
第１、第２の発明では所定の条件の成立に伴い残りの気筒群で強制的同期制御を開始するに際して、強制的同期制御の開始直前に付加した比例分の付加方向と強制的同期制御の開始後始めて強制的に付加する比例分の付加方向とが同一となる気筒群について強制的同期制御開始後始めての比例分の強制的付加を禁止するようにしたので、その強制的付加の禁止された気筒群では空燃比補正量が強制的同期制御開始直後にリッチ側やリーン側に大きくはずれることがなく、これによって強制的同期制御開始直後の残りの気筒群での排気エミッションや運転性の悪化を防止できる。
【００１６】
第３の発明によれば、強制的同期制御開始直後の残りの気筒群での排気エミッションや運転性の悪化を防止した状態で触媒診断を行うので、Ｖ型、水平対向型等のように複数の気筒群を有するエンジンにおいても、短時間のうちに精度よく触媒診断を行うことができる。
【００１７】
第４の発明によれば、強制的同期制御中、残りの気筒群について、比例分で特定気筒群の空燃比変動の位相との同期をとりつつ、積分分で自らの空燃比をフィードバック制御するので、強制的同期制御中の排気エミッションの悪化を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１において、１、２はＶ型エンジンの左右のバンク、３は吸気通路で、各気筒毎に燃料噴射弁４を備える。この噴射弁４は燃料供給系５からの加圧燃料を吸気ポートに供給するためものである。
【００１９】
左右の各バンク１、２毎に独立に排気通路６、７が形成され、各排気通路６、７にウォームアップ用の三元触媒９、１０が設けられる。また、２つの排気通路６、７は合流され、その集合部下流の排気通路８にも三元触媒１１が設けられている。
【００２０】
三元触媒９、１０、１１は理論空燃比の運転時に最大の転換効率をもって排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、ＣＯの酸化を行う。このため、各触媒９、１０の上流側に設けたＯ2センサ１３、１４の出力が、エアフローメータ１６からの吸入空気流量信号、クランク角センサ１７からの単位クランク角信号や気筒判別のための基準位置信号、水温センサ１８からの水温信号とともに、ＥＣＭ（エレクトロニックコントロールモジュール）１２に入力され、主にマイコンからなるＥＣＭ１２では、触媒９、１０に流入する排気の空燃比が理論空燃比となるように、各バンク１、２毎に独立に空燃比のフィードバック制御を行う。
【００２１】
この各バンク毎の空燃比制御については両バンク１、２で同様である。バンク１で具体的に述べると、１気筒について１燃焼サイクル（クランク角で７２０°）に必要となる基本噴射パルス幅Ｔｐ（この基本噴射パルス幅に対応する燃料量によりほぼ理論空燃比の混合気が得られる）をエンジンの回転速度Ｎｅと吸入空気流量Ｑａから、また上流側Ｏ2センサ１３出力に基づいて空燃比フィードバック補正係数α１をそれぞれ演算し、この空燃比フィードバック補正係数α１で基本噴射パルス幅Ｔｐを補正して燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を演算し、所定の噴射タイミングでこの燃料噴射パルス幅Ｔｉ１のあいだ燃料噴射弁４を開くものである。
【００２２】
また、三元触媒９、１０、１１が劣化すると触媒の転換効率が落ちるので、ＥＣＭ１２では、三元触媒１１の下流側に設けられたＯ2センサ１５と、上流側Ｏ2センサ１３または１４の出力に基づいて触媒の劣化診断を行う。
【００２３】
この場合に、バンク１とバンク２の空燃比変動の位相を同期させる必要が生じる。このため、本実施形態では触媒診断条件（所定の条件）の成立時になると、バンク１（特定の気筒群）での比例分の付加タイミングにおいてバンク２（残りの気筒群）に対しても比例分を強制的に付加することにより強制的同期制御（位相を強制的に同期させる制御）を開始する。
【００２４】
その際、強制的同期制御の開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加によりバンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることがないようにする。すなわち、バンク２で２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる場合とは、強制的同期制御の開始直前にバンク２で付加されている比例分の付加方向と、強制的同期制御の開始後初めてバンク２に強制的に付加する比例分の付加方向とが同一の場合であるから、この場合に強制的同期制御開始後初めてのバンク２での比例分の強制的付加を禁止する。
【００２５】
ＥＣＭ１１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００２６】
図４はバンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力に基づいてバンク１の空燃比フィードバック補正係数α１を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００２７】
ステップ１ではバンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力ＯＳＦ１をＡ／Ｄ変換して取り込む。
【００２８】
ステップ２では空燃比のフィードバック条件（図では「Ｆ／Ｂ条件」で略記）が成立しているかどうかみる。空燃比のフィードバック条件は下記▲１▼、▲２▼の条件がともに成立しているときである。
【００２９】
▲１▼上流側Ｏ2センサ１３、１４の活性がともに完了している。
【００３０】
▲２▼各種燃料増量補正係数ＣＯＥＦ＝１（エンジン始動直後の各種燃料増量制御が終了している）。
【００３１】
▲１▼、▲２▼のいずれかが成立していないとき（空燃比フィードバック条件の非成立時）は、ステップ１６に進んで、α１を１．０にクランプして今回の処理を終了する。
【００３２】
▲１▼、▲２▼の条件がすべて成立しているとき（空燃比フィードバック条件の成立時）にはステップ３以降に進む。
【００３３】
ステップ３〜５は、バンク１の上流側Ｏ2センサ１３出力ＯＳＦ１とスライスレベルＳＬＦを比較し、その比較結果に基づいてバンク１の三元触媒９に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるかリッチ側であるかを判断し、その結果を状態フラグＦ１１にセットする部分である。ここで、Ｆ１１＝０とセットされたときには理論空燃比よりリーン側の空燃比であることを、Ｆ１１＝１とセットされたときには理論空燃比よりリッチ側の空燃比であることを表す。
【００３４】
ステップ６〜８はこの状態フラグＦ１１に基づいて次のいずれの場合であるかをみる部分である。
【００３５】
〈１〉フラグＦ１１が“１”から“０”へと反転した直後（つまり空燃比がリッチからリーンへ反転した直後）である場合、
〈２〉フラグＦ１１が“０”から“１”へと反転した直後（つまり空燃比がリーンからリッチへ反転した直後）である場合、
〈３〉フラグＦ１１が前回、今回とも同じ“０”である（つまり空燃比がリーンを継続している）場合、
〈４〉フラグＦ１１が前回、今回とも同じ“１”である（つまり空燃比がリッチを継続している）場合、
これらの判定結果、たとえば空燃比がリッチからリーンへ反転した直後であればα１を比例分ＰＬ１だけステップ的に大きくし（ステップ６、７、９）、その後空燃比がリーンを継続しているあいだα１を積分分ＩＬずつ徐々に大きくする（ステップ６、８、１１）。やがて、空燃比が今度はリーンからリッチへ反転するので、その直後にα１を比例分ＰＲ１だけステップ的に小さくし（ステップ６、７、１０）、その後空燃比がリッチを継続しているあいだα１を積分分ＩＲずつ徐々に小さくする（ステップ６、８、１２）。後は以上を繰り返す。
【００３６】
なお、ステップ９〜１２でα１に添えた「ｚ」により前回算出した値であることを意味させている。この添え字は適宜用いる。
【００３７】
また、上記〈１〉〜〈４〉の判定結果に合わせてフラグＦ２を設定する。すなわち、〈１〉の場合にＦ２＝１（ステップ６、７、１３）、〈２〉の場合にＦ２＝２（ステップ６、７、１４）、〈３〉、〈４〉の場合にＦ２＝０とする（ステップ６、８、１５）。このフラグＦ２は後述する強制的同期制御に必要となるものである（図３の第２段目参照）。
【００３８】
図５はバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００３９】
ステップ２１で触媒診断中かどうかみる。触媒診断中でなければステップ２１よりステップ２２のサブルーチン１で触媒診断時でないとき（つまりバンク毎に独立に空燃比フィードバック制御を行うとき）の空燃比フィードバック補正係数α２を演算する。これを図６により説明すると、図６のステップ３１〜４２、４５を図４のステップ１〜１２、１６と比較すればわかるように、バンク毎に独立に空燃比フィードバックを制御するときのバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２の演算方法はバンク１と同様である。異なるのは各バンク１、２を区別するため、バンク１では上流側Ｏ2センサ１３出力がＯＳＦ１、フラグがＦ１１、比例分がＰＬ１、ＰＲ１であったものが、バンク２では上流側Ｏ2センサ１４出力がＯＳＦ２、フラグがＦ１２、比例分がＰＬ２、ＰＲ２となるだけである。したがって、これらについての詳細な説明は省略する。
【００４０】
また、新たにフラグＦ４を導入しており、バンク２の空燃比がリッチからリーンへと反転した直後にフラグＦ４＝１とし（ステップ３６、３７、４３）、この逆に空燃比がリーンからリッチへと反転した直後にフラグＦ４＝０としている（ステップ３６、３７、４４）。この結果、フラグＦ４はバンク２の空燃比がリーンにある間Ｆ４＝１となり、空燃比がリッチにある間Ｆ４＝０となる（図３の第４段目参照）。
【００４１】
図５に戻り、触媒診断中であればステップ２１よりステップ２３へ進み、触媒診断条件が非成立から成立へと切り替わった直後であるかどうかみる。触媒診断条件の成立に切り替わった直後であるときだけステップ２４に進んでフラグＦ３（イグニッションスイッチＯＮ直後に０に初期設定）＝１とし、ステップ２５のサブルーチン２で強制的同期制御時のバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２を演算する。なお、バンク毎に独立に空燃比フィードバック制御を行うときと強制的同期制御時とを区別せずにバンク２の空燃比フィードバック補正係数としてα２を用いている。
【００４２】
また、触媒診断条件が非成立から成立へと切り替わった直後でないときにはステップ２３よりステップ２４を飛ばしてステップ２５のサブルーチン２を実行する。このサブルーチン２を図７により説明する。
【００４３】
図７においてステップ５１〜５５では図６のステップ３１〜３５と同様にしてフラグＦ１２を設定する。
【００４４】
続くステップ５６ではバンク１の比例分の付加タイミングであるかどうかをみる。ここで、バンク１の比例分の付加タイミングとは図４において比例分ＰＬ１を加算するタイミングまたは比例分ＰＲ１を減算するタイミングのことである。これらのタイミングでだけフラグＦ２＝１または２としているので、フラグＦ２によりバンク１の比例分の付加タイミングであるかどうかがわかる。すなわち、Ｆ２＝１またはＦ２＝２であればバンク１の比例分の付加タイミングであるとしてステップ５７に進み、今度はその付加タイミングが加算タイミングであるのか減算タイミングがあるのかをみる。
【００４５】
Ｆ２＝１（加算タイミング）であればステップ５８に進み、またＦ２＝２（減算タイミング）であればステップ６２に進みフラグＦ３をみる。フラグＦ３＝１（診断許可条件が非成立から成立に切り替わったタイミング）であるときにはバンク２で強制的同期制御を開始するため、バンク１での比例分ＰＬ１またはＰＲ１の付加タイミングに合わせてバンク２に対しても比例分ＰＬ２またはＰＲ２を同方向に強制的に付加しなければならならない。
【００４６】
ただし、強制的同期制御の開始後初めての比例分ＰＬ２またはＰＲ２の強制的付加により、比例分ＰＬ２またはＰＲ２が同じ方向に２回続けて付加されることになったのでは、バンク２の空燃比が、それまで理論空燃比維持されていたとしてもリッチ側やリーン側へと大きくずれ、この空燃比のずれでバンク２の空燃比が理論空燃比へと収束するのが長引いてしまうので、ステップ５９、６３でフラグＦ４をみる。ステップ５９でＦ４＝１のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＬ２が既に加算されているので、続けて２回目の比例分ＰＬ２が加算されないように、またステップ６３でＦ４＝０のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＲ２が既に減算されているので、続けて２回目の比例分ＰＲ２の減算が行われないようにそのままステップ６１に進む。
【００４７】
一方、ステップ５９でＦ４＝０のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＬ２が加算されておらず、したがって今回比例分ＰＬ２を加算しても空燃比のリッチ側へのずれが生じることはないので、ステップ５９よりステップ６０に進み、比例分ＰＬ２を前回の算出値であるα２ｚに加算した値を今回の空燃比フィードバック補正係数α２とする。同様にして、ステップ６３でＦ４＝１のときには強制的同期制御の開始直前に比例分ＰＲ２が減算されておらず、したがって今回比例分ＰＲ２を減算しても空燃比のリーン側へのずれが生じることはないので、ステップ６３よりステップ６４に進み、前回の算出値であるα２ｚから比例分ＰＲ２を減算した値を今回の空燃比フィードバック補正係数α２とする。すなわち、バンク１で比例分を加算するときにはバンク２でも比例分を強制的に加算し、バンク１で比例分を減算するときにはバンク２でも比例分を強制的に減算する。
【００４８】
このようにして強制的同期制御の開始後初めての比例分の強制的付加時の処理を終了したら、ステップ６１でフラグＦ３＝０とする。
【００４９】
フラグＦ３＝０により強制的同期制御の開始後２回目以降の比例分の強制的付加時にはステップ５８よりステップ６０へ、またはステップ６２よりステップ６４へ進むことになり、バンク１の比例分付加タイミングでバンク１の比例分の付加方向に合わせバンク２に対しても同じ方向に比例分を強制的に付加することになる。
【００５０】
一方、Ｆ２＝０（バンク１の比例分付加タイミングでない）のときはステップ５６よりステップ６４〜６６に進み、フラグＦ１２の値に応じて積分分を付加する。
【００５１】
このようにしてサブルーチン２を演算したら図５に戻り、ステップ２６で少なくとも下流側Ｏ2センサ１５出力に基づいて触媒診断を実行する。この触媒診断については公知のものでよいため、詳述しない。
【００５２】
図８は各バンク１、２の燃料噴射弁４に与える燃料噴射パルス幅を算出するためのものである。ステップ７１ではエアフローメータ１６の出力をＡ／Ｄ変換し、リニアライズした値を吸入空気流量Ｑａとする。ステップ７２では吸入空気流量Ｑａをエンジン回転速度Ｎｅと気筒数の積の２倍で割って１気筒１行程当たりの吸入空気量を算出し、これに定数Ｋを乗じた値を基本噴射パルス幅Ｔｐとして演算する。すなわち、Ｔｐは１気筒１行程当たりに必要となる燃料噴射量を与える燃料噴射パルス幅である。
【００５３】
ステップ７３、７４では
【００５４】
【数１】
Ｔｉ１＝Ｔｐ×（１＋ＣＯＥＦ）×α１＋Ｔｓ、
Ｔｉ２＝Ｔｐ×（１＋ＣＯＥＦ）×α２＋Ｔｓ、
ただし、ＣＯＥＦ：各種燃料増量補正係数、
Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
の式によりシーケンシャル噴射時のバンク１、２の各燃料噴射パルス幅Ｔｉ１、Ｔｉ２を算出する。ここで、数１式のＣＯＥＦは１と水温補正係数ＫＴＷや始動後増量補正係数ＫＡＳなどとの和であり、エンジン暖機完了後になればＣＯＥＦ＝１となる。また、燃料噴射弁４に噴射信号を与えてから噴射弁４が実際に開弁するまでに作動遅れ時間があり、Ｔｓはこの作動遅れ時間を補償するためのものである。
【００５５】
このようにして算出されたバンク毎の燃料噴射パルス幅Ｔｉ１、Ｔｉ２はＥＣＭ１２内のメモリにストアされ、図示しない燃料噴射実行ルーチンで読み出されて使用される。たとえば、Ｖ６エンジンで点火順序が１−２−３−４−５−６であれば、クランク角センサ１７の信号が、バンク１にある＃１気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ１を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃１気筒の燃料噴射弁４に、またクランク角センサ１７の信号が、バンク２にある＃２気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ｔｉ２を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が＃２気筒の燃料噴射弁３に送られる。
【００５６】
ここで、本実施形態の作用を図３を参照しながら説明する。図３はエンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときのものである。ｔ２は強制的同期制御の開始後初めて比例分ＰＬ２を強制的に加算するタイミングであるが、このときには強制的同期制御開始直前のｔ０のタイミングで比例分ＰＬ２を加算しているので、ｔ２のタイミングでも比例分ＰＬ２を強制的に加算したとき、バンク２の空燃比がリッチ側にオーバーシュートが生じることを図２で前述した。なお、図２は図３に対する比較例である。
【００５７】
これに対して、本実施形態によれば次のようにバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２が変化する。
【００５８】
ｔ２：ｔ２は強制的同期制御開始後初めての比例分の強制的付加タイミングである。しかしながら、ｔ０のタイミングで比例分ＰＬ２が加算されたときフラグＦ４＝１となることから（図３の最下段参照）、ｔ２のタイミングでは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→５７→５８→５９→６１と流れるため、ｔ２のタイミングで比例分ＰＬ２が強制的に加算されることがない。
【００５９】
ｔ２直後〜ｔ４直前まで：ｔ２の直後からは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→６４→６５→６１と流れるため、積分分ＩＬの加算が続き、上流側Ｏ2センサ１４出力ＯＳＦ２がリーンよりリッチへと反転するｔ３のタイミングからは今度は図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→６４→６６→６１と流れるため、積分分ＩＲの減算が続く。
【００６０】
ｔ４：ｔ４は強制的同期制御開始後２回目の比例分の強制的付加タイミングであり、このときには図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→５７→６２→６４→６１と流れる。すなわち、バンク１で比例分ＰＲ１が減算されるので、これに合わせてバンク２でも比例分ＰＲ２が強制的に減算される。
【００６１】
ｔ４直後〜ｔ６の直前まで：ｔ４の直後は図７においてステップ５１→５２→５３→５５→５６→６４→６６→６１と流れるため、積分分ＩＲの減算が続き、上流側Ｏ2センサ１４出力ＯＳＦ２がリッチよりリーンへと反転するｔ５のタイミングからは図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→６４→６５→６１と流れるため、積分分ＩＬの加算が続く。
【００６２】
ｔ６：ｔ６は強制的同期制御開始後３回目の比例分の強制的付加タイミングであり、このときには図７においてステップ５１→５２→５３→５４→５６→５７→５８→６０→６１と流れる。すなわち、バンク１で比例分ＰＬ１が加算されるので、これに合わせてバンク２でも比例分ＰＬ２が強制的に加算される。
【００６３】
ｔ６直後〜ｔ８直前まで：ｔ２直後〜ｔ４直前までと同様である。
【００６４】
このように、本実施形態では触媒診断条件の成立に伴いバンク２で強制的同期制御を開始するに際して、強制的同期制御の開始直前に付加した比例分の付加方向と、強制的同期制御の開始後始めて強制的に付加する比例分の付加方向とが同一となる場合に、強制的同期制御開始後始めてのこの比例分の強制的付加を禁止するようにしたので（ｔ２のタイミングで比例分が付加されていない）、強制的同期制御開始直後にバンク２の空燃比フィードバック補正係数α２が大きくリッチ側にずれることがなく（図３の第３段目参照）、これによって強制的同期制御開始直後のバンク２での空燃比の理論空燃比からのずれを回避することが可能となり、排気エミッションや運転性の悪化を防止できる。
【００６５】
また、強制的同期制御開始直後のバンク２での排気エミッションや運転性の悪化を防止した状態で触媒診断を行うので、Ｖ型エンジンのように複数のバンクを有するエンジンにおいても、短時間のうちに精度よく触媒診断を行うことができる。
【００６６】
また、強制的同期制御中バンク２については、比例分はバンク１の比例分付加タイミングにあわせて強制的に付加する一方、積分分はバンク２の上流側Ｏ2センサ１４出力に基づいて空燃比フィードバック制御を行っている（バンク２の上流側Ｏ２センサ１４出力より得られるバンク２の空燃比が反転しない状態で積分分を付加する）。すなわち、バンク２では比例分の強制的付加でバンク１の空燃比変動の位相との同期をとりつつ、積分分の付加で自らの空燃比をフィードバック制御するので、強制的同期制御中の排気エミッションの悪化を防止できる。
【００６７】
実施形態では各々のバンク１、２の空燃比を独立にフィードバック制御する手段が、各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比に基づいて各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転したとき比例分を付加するとともに、各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転しない状態では積分分を付加することにより各々のバンク１、２の空燃比フィードバック補正係数α１、α２（空燃比補正量）を算出する手段と、各々の空燃比フィードバック補正係数α１、α２に基づいて各々のバンク１、２への燃料供給量を制御する手段とを備える場合で説明したが、簡単には各々のバンク１、２の排気通路６、７の空燃比が反転しない状態では積分分を付加しなくてもかまわない。
【００６８】
実施形態では強制的同期制御手段が、バンク１を特定気筒群、バンク２を残りの気筒群として、特定気筒群での比例分の付加タイミングで残りの気筒群に対して同じ方向に比例分を強制的に付加する手段と、強制的同期制御の開始後初めての特定気筒群での比例分の強制的付加により、２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる残りの気筒群について強制的同期制御の開始後初めての比例分のその強制的付加を禁止する手段と、特定気筒群での比例分の付加タイミング以外のとき残りの気筒群に対して残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段とを備える場合で説明したが、特定気筒群での比例分の付加タイミング以外のとき残りの気筒群に対して残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段がなくてもかまわない。
【００６９】
実施形態では、Ｖ型エンジンの場合で述べたが、これに限られるものでなく、水平対向型エンジンだけでなく直列型エンジンに対しても適用できる。
【００７０】
実施形態では気筒群が２つの場合で述べたが、２つに限られるものでない。たとえば３つの気筒群に分割してもかまわない。このときには、いずれか１の気筒群を特定気筒群、それ以外の２つの気筒群を残りの気筒群とすればよい。
【００７１】
実施形態では、所定の条件の成立時として触媒診断条件の成立時で述べたが、これに限られるものでなく、複数の気筒群の空燃比変動の位相を同期させる要求があるときには本発明の適用がある。
【００７２】
実施形態では、上流側Ｏ2センサ出力と比較するスライスレベルにヒステリシスを設けない場合で説明したが、スライスレベルにヒステリシスを設けた場合でもかまわない。たとえば、ＳＬＬＦをリーン側スライスレベル、ＳＬＨＦをリッチ側スライスレベル（ＳＬＨＦ＞ＳＬＬＦ）として、これらと上流側Ｏ2センサ１３、１４出力との比較結果に基づいてバンク１、２の三元触媒９、１０に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりリーン側であるかリッチ側であるかを判断し、フラグＦ１１、Ｆ１２をセットする。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】エンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときの本実施形態に対する比較例の作用を説明するための波形図。
【図３】エンジンの暖機完了後の定常状態で触媒診断条件が成立したときの本実施形態の作用を説明するための波形図。
【図４】バンク１の空燃比フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図５】バンク２の空燃比フィードバック補正係数の演算を説明するためのフローチャート。
【図６】サブルーチン１の内容を説明するためのフローチャート。
【図７】サブルーチン２の内容を説明するためのフローチャート。
【図８】各バンクの燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。
【図９】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
６、７、８ 排気通路
９、１０、１１ 触媒
１２ ＥＣＭ
１３ 上流側Ｏ2センサ
１４ 上流側Ｏ2センサ
１５ 下流側Ｏ2センサ
Claims (4)
- 複数の気筒群と、
各気筒群毎に設けられた排気通路と、
これら排気通路が合流する集合部下流の排気通路またはこれより上流側の排気通路に配置される少なくとも１つの触媒と、
各々の気筒群の排気通路の空燃比に基づいて各々の気筒群の空燃比を独立にフィードバック制御する手段と、
所定の条件の成立時に前記複数の気筒群の空燃比変動の位相を強制的に同期させる制御を行う強制的同期制御手段と
を備えるエンジン空燃比制御装置において、
前記フィードバック制御手段は、前記各々の気筒群の排気通路の空燃比に基づいて各々の気筒群の排気通路の空燃比が反転したとき比例分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段と、各々の空燃比補正量に基づいて各々の気筒群への燃料供給量を制御する手段と
を備えるとともに、
前記強制的同期制御手段は、いずれか１の気筒群を特定気筒群、それ以外を残りの気筒群として、特定気筒群での前記比例分の付加タイミングで残りの気筒群に対して同じ方向に比例分を強制的に付加する手段と、前記強制的同期制御の開始後初めての残りの気筒群での比例分の強制的付加により、残りの気筒群のうちで２回続けて同じ方向に比例分が付加されることになる気筒群について強制的同期制御の開始後初めての比例分の強制的付加を禁止する手段と
を備えることを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 - 前記フィードバック制御手段は、さらに各々の気筒群の排気通路の空燃比が反転しない状態では積分分を付加することにより各々の気筒群の空燃比補正量を算出する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの空燃比制御装置。
- 前記所定の条件の成立時が触媒診断条件の成立時であり、前記強制的同期制御中に各気筒群毎に設けられた排気通路が合流する集合部下流であってかつ前記触媒下流の排気通路の空燃比を検出する空燃比センサに少なくとも基づいて前記触媒の劣化の有無を判定することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの空燃比制御装置。
- 前記強制的同期制御手段は、さらに前記比例分の強制的付加タイミング以外のとき前記残りの気筒群に対して前記残りの気筒群の排気通路の空燃比に基づく積分分を付加する手段を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの空燃比制御装置。
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