JP3972532B2

JP3972532B2 - Exhaust gas purification device for multi-cylinder engine

Info

Publication number: JP3972532B2
Application number: JP25971699A
Authority: JP
Inventors: 幸大 ▲吉▼沢
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2019-09-14
Also published as: JP2001082221A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多気筒エンジン（内燃機関）の排気浄化装置に関し、特に酸素センサによる空燃比フィードバック制御を行って、排気低減を図る排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用エンジンにおいては、環境問題への対応から、エンジンのエミッション低減を図るための排気浄化システムが構築されている。
【０００３】
従来、かかるシステムでは排気系に触媒を配置し、更に触媒を有効活用するために、空燃比を理論空燃比（ストイキ）付近に制御すべく、触媒上流に配置した酸素センサを用い、その信号に基づいて燃料噴射量を制御して、空燃比フィードバック制御を行っている。
【０００４】
しかしながら、多気筒エンジンの場合、各気筒の吸気マニホールドの形状差や吸気バルブの動作バラツキ等により吸気効率がばらつく。また、通常用いられているＭＰＩ方式（吸気系に各気筒毎にインジェクタを設ける方式）あるいは筒内直接噴射方式では、インジェクタの個体差が生じる。従って、各気筒で空燃比がばらつく。このため、酸素センサに対する排気ガスの当たりが一様でなく、特定気筒の排気ガスに偏って酸素濃度を検出すると、エンジン全体として見た時の酸素濃度と大きく異なり、結果としてエンジントータルの空燃比が理論空燃比からずれるおそれがある。
【０００５】
このため、特開平６−２６３７５号公報（従来例１）では、酸素センサを取付ける位置にボリューム（排気チャンバー）を設け、排気ガスを拡散させることによって、各気筒の排気ガスが均等に当たるように工夫している。
【０００６】
しかしながら、この従来例１においては、前記ボリュームに対する各気筒の排気導入口から酸素センサまでの距離を等しくすることが困難であるため、各気筒の排気ガスが均等に当たる位置に酸素センサを設置することは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、各気筒の排気ガスを検出して、気筒毎に空燃比を制御することが試みられている。
【０００８】
特開平８−３３８２８５号公報（従来例２）においては、各気筒の排気ガスを検出するために、排気ガスが排気ポートから排出されてから酸素センサに到達するまでの遅れを考慮して１２ストローク後に各気筒の排気ガスが検出できるような位置に酸素センサを設置するようにしている。
【０００９】
しかしながら、この従来例２においては、運転条件によって排気ガスの流速が変化した場合には、各気筒の排気ガスを検出することは困難であり、常に各気筒の排気ガスを検出することは困難である。
【００１０】
また、特開平５−１８００４０号公報（従来例３）においては、オブザーバ制御理論を用いて、各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する割合を実験的に把握しておき、その割合から各気筒の空燃比をストイキに制御する手法が開示されている。
【００１１】
しかしながら、この従来例３においては、排気マニホールドのブランチ長さが等しい等長排気マニホールドを基本に考えており、各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する割合が運転条件に応じて変化する非等長排気マニホールドでは、精度良く各気筒の排気ガスを検出することは困難であった。
【００１２】
また、特開平８−６８３５４号公報（従来例４）においては、非等長排気マニホールドにおいて各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する割合が運転条件に応じて変化することを考慮して、制御に用いる酸素センサ出力のサンプリング値を運転条件に応じて変えてから、オブザーバ制御理論を適用する手法が開示されている。
【００１３】
しかしながら、この従来例４においても、オブザーバ制御理論を使って、各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する割合に基づいて各気筒の空燃比を算出しているため、運転条件に応じて排気ガスが酸素センサに存在する割合が大きく変化する場合においては、精度良く各気筒の空燃比をストイキに制御することは困難であった。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、各気筒の排気ガスが酸素センサ位置に存在する期間に着目して、酸素センサ出力信号から特定クランク角期間の出力を取出して燃料噴射量の制御に用いることにより、上記課題を解決した多気筒エンジンの排気浄化装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、排気系における各気筒からの排気ガスの合流部より下流で排気浄化用触媒の上流に、排気空燃比を検出する酸素センサを有し、この酸素センサからの信号に基づいてエンジンへの燃料噴射量を制御して空燃比フィードバック制御を行う多気筒エンジンの排気浄化装置において、
各気筒の排気バルブ開時期から前記酸素センサにて当該気筒の排気ガスの支配が開始するまでの遅れ角度ＳＬＡＧ、及び、各気筒の排気バルブ開時期から前記酸素センサにて当該気筒の排気ガスの支配が終了するまでの遅れ角度ＥＬＡＧを、運転条件に応じて、求め、
前記酸素センサが常時出力している信号のうち、気筒別に前記ＳＬＡＧから前記ＥＬＡＧまでの特定クランク角期間の信号のみを抽出する気筒別信号抽出手段を設け、気筒別に抽出された信号のみを用いて、気筒別に燃料噴射量を制御することを特徴とする（図１参照）。
【００１６】
請求項２に係る発明では、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧをエンジン回転数に応じて高回転側ほど大きくすることを特徴とする。
請求項３に係る発明では、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧをエンジン負荷に応じて低負荷側ほど大きくし、かつ、前記ＳＬＡＧから前記ＥＬＡＧまでの特定クランク角期間をエンジン負荷に応じて低負荷側ほど短くすることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明では、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧを、更に気筒別に設定することを特徴とする。
請求項５に係る発明では、前記酸素センサに対する排気ガスの当たりが強い気筒は、前記ＳＬＡＧを小さくし、排気ガスの当たりが弱い気筒は、前記ＳＬＡＧを大きくすることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に係る発明では、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧを、エンジン回転数、負荷、排気バルブ開時期及び排気ポート入口から酸素センサまでの距離から算出することを特徴とする。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、燃料噴射量のフィードバック制御は、酸素センサが常時出力している信号のうちで、特定クランク角期間の信号のみを用いている。この結果、各気筒の排気ガスの酸素濃度をそれぞれ別々に検出することができる。
【００２０】
従って、前記各気筒の排気ガスの酸素濃度に基づいて燃料噴射量をフィードバック制御することにより、各気筒の空燃比をストイキに制御することができる。その結果、排気系に設置した排気浄化用触媒を有効活用することによって、エミッションを低減することができる。
【００２１】
また、前記ＳＬＡＧ、ＥＬＡＧを、運転条件に応じて変えることにより、運転条件が変化しても、精度良く各気筒の排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、エンジン回転数の変化に対し的確に対応することで、エンジン回転数の変化により、各気筒の排気ガスが酸素センサ位置に到達する時期が変化した場合においても、精度良く各気筒の排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
請求項３に係る発明によれば、エンジン負荷の変化に対し的確に対応することで、エンジン負荷の変化により、各気筒の排気ガス流速が変化して、各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する期間が変化した場合においても、精度良く各気筒の排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
【００２３】
請求項４に係る発明によれば、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧを、気筒別に設定することで、更に請求項５に係る発明によれば、各気筒の排気ガスの酸素センサに対する当たり方（当たりの強弱）により変えることで、より精度良く各気筒の排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、前記ＳＬＡＧ及び前記ＥＬＡＧを、エンジン回転数、負荷、排気バルブ開時期及び排気ポート入口から酸素センサまでの距離から算出することとしている。これにより、非等長排気マニホールドの場合あるいは点火タイミングが不規則なエンジンにおいても、各気筒の排気ガスが酸素センサに存在する期間を精度良く予測することができ、精度良く各気筒の排気ガスの酸素濃度を検出することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施形態では、エンジンを主に３気筒として示しているが、これは多気筒エンジンを簡便に示すために３気筒（あるいはＶ型６気筒エンジンの片バンク）としたものであり、多気筒エンジンとして一般的な４気筒、６気筒エンジンなどに適用できるものであることは言うまでもない。
【００２６】
図２は本発明の第１実施形態の構成図である。
エンジン（内燃機関）１は、吸気マニホールド２に各気筒毎にインジェクタ（燃料噴射弁）３を有する。尚、本実施形態ではＭＰＩ方式としたが、インジェクタ３を各燃焼室内に臨ませて配置して筒内直接噴射式としてもよい。
【００２７】
排気マニホールド４には、各気筒からの排気ガスの合流部より下流に排気空燃比（排気ガス中の酸素濃度）を検出する酸素センサ５を有し、更に酸素センサ５の下流に排気浄化用触媒６を有する。尚、酸素センサ５は排気空燃比のリッチ・リーンに応じて出力がオンオフ的に変化するものでもよいし、排気空燃比に応じて出力が広範囲に変化する広域型のものでもよい。
【００２８】
エンジンコントロールユニット７は、酸素センサ５からの信号に基づいて、エンジン１の各気筒の空燃比がストイキになるように、各インジェクタ３の燃料噴射量を制御する。
【００２９】
図３には排気マニホールド４の構成を斜視図により示す。ここで、各気筒（＃１〜＃３）の排気ポート入口から酸素センサ５までの距離は互いに略等しくなっている。また、酸素センサ５は各気筒の排気ガスが均等に当る位置に設置されている。
【００３０】
図４にはセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示す。
センサ部のガス濃度はガスの主流が通過した後にはその気筒の排気ガス濃度が支配的となる。従って、各気筒の排気ガス濃度が支配的となっているクランク角期間のセンサ出力を取出すことによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を検出することができる。そして、前記各気筒の排気ガス中の酸素濃度に基づいた燃料噴射量の制御を行うことによって、各気筒の空燃比をストイキにフィードバック制御することができる。
【００３１】
図５には制御の流れをフローチャートにより示す。本フローが気筒別信号抽出手段に相当する。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、酸素センサ出力信号ＶＯ２を検出する。
【００３２】
ステップ２では、クランク角度ＣＲＡＮＫを検出する。
ステップ３では、各気筒の排気バルブ開時期ＥＶＯ＃１，ＥＶＯ＃２，ＥＶＯ＃３を読込む。
【００３３】
ステップ４では、各気筒の排気バルブ開時期からの遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを読込む。ここで、ＳＬＡＧは各気筒の排気バルブ開時期から当該気筒の排気ガスの支配が開始するまでの遅れ角度、ＥＬＡＧは各気筒の排気バルブ開時期から当該気筒の排気ガスの支配が終了するまでの遅れ角度であり（図４参照）、別途算出される。算出方法については後述する。
【００３４】
ステップ５〜７では、フィードバック気筒を判断する。
すなわち、ステップ５〜７のそれぞれにおいて、現在のクランク角度ＣＲＡＮＫが、各気筒についての特定クランク角期間（酸素濃度検出期間）である、
ＥＶＯ＃１＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃１＋ＥＬＡＧ
ＥＶＯ＃２＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃２＋ＥＬＡＧ
ＥＶＯ＃３＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃３＋ＥＬＡＧ
のいずれかであるか否かを判定する。
【００３５】
ＥＶＯ＃１＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃１＋ＥＬＡＧ（＃１気筒の排気バルブ開時期ＥＶＯ＃１より、遅れ角度ＳＬＡＧ後、遅れ角度ＥＬＡＧまで）の場合には、酸素センサにて＃１気筒の排気ガスを検出していることになるので、ステップ８へ進み、酸素センサ出力信号ＶＯ２を＃１気筒フィードバック制御用信号ＶＯ２＃１に入力することにより、＃１気筒の燃料噴射量の制御を行う。
【００３６】
ＥＶＯ＃２＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃２＋ＥＬＡＧ（＃２気筒の排気バルブ開時期ＥＶＯ＃２より、遅れ角度ＳＬＡＧ後、遅れ角度ＥＬＡＧまで）の場合には、酸素センサにて＃２気筒の排気ガスを検出していることになるので、ステップ９へ進み、酸素センサ出力信号ＶＯ２を＃２気筒フィードバック制御用信号ＶＯ２＃２に入力することにより、＃２気筒の燃料噴射量の制御を行う。
【００３７】
ＥＶＯ＃３＋ＳＬＡＧ＜ＣＲＡＮＫ＜ＥＶＯ＃３＋ＥＬＡＧ（＃３気筒の排気バルブ開時期ＥＶＯ＃３より、遅れ角度ＳＬＡＧ後、遅れ角度ＥＬＡＧまで）の場合には、酸素センサにて＃３気筒の排気ガスを検出していることになるので、ステップ１０へ進み、酸素センサ出力信号ＶＯ２を＃３気筒フィードバック制御用信号ＶＯ２＃３に入力することにより、＃３気筒の燃料噴射量の制御を行う。
【００３８】
このように制御することによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を的確に検出することができ、各気筒の空燃比をストイキにフィードバック制御することができる。
【００３９】
次に前記遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの算出方法について図６及び図７により説明する。第１実施形態ではエンジン回転の影響を考慮している。
【００４０】
図６には図４に対してエンジン回転が高回転になった場合のセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示している。
エンジン回転が高回転になっているため、単位クランク角当たりの時間が短くなる。従って、図からわかるように、各気筒の排気ガスがセンサ部に到達するまでに、より長いクランク角度を必要とする。そこで、各気筒の排気ガスが存在している期間を算出するための遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧをエンジン回転数で補正する。
【００４１】
図７にエンジン回転数に対するＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性を示す。このようにエンジン回転数によってＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを補正することによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
【００４２】
従って、図５のフローのステップ４での遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの読込みに際し、エンジン回転数から図７のテーブルを参照する。
【００４３】
次に本発明の第２実施形態について図８及び図９により説明する。
第２実施形態の構成は第１実施形態（図２）と同じである。第２実施形態では前記遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの算出に際しエンジン負荷の影響を考慮している。
【００４４】
図８は図４に対してエンジン負荷が低負荷になった場合のセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示している。
エンジン負荷が低いため、排気ガスの流速が低くなっている。このため、図からわかるように、センサ部にガスが到達して、センサ部の排気ガスが入れ替わるまでに、より長いクランク角度を必要とする。そこで、各気筒の排気ガスが存在している期間を算出するための遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧをエンジン負荷で補正する。
【００４５】
図９にエンジン負荷に対するＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性を示す。図４と図８の比較からわかるようにエンジン負荷が低くなる程、各気筒の排気ガスを検出できるクランク角期間（ＥＬＡＧ−ＳＬＡＧ）が短くなる。
【００４６】
このようにエンジン負荷によってＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを補正することによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
制御のフローは第１実施形態と同じく、図５を用い、ステップ４での遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの読込みに際し、エンジン負荷から図９のテーブルを参照する。
【００４７】
尚、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、各気筒の排気ガスが存在している期間を算出するための遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧをエンジン回転数及び負荷で補正するようにすると更に良い。
【００４８】
次に本発明の第３実施形態について図１０〜図１２により説明する。
第３実施形態の排気マニホールド４の構成を図１０に示す。第３実施形態は排気ポート入口から酸素センサ５までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が、各気筒で異なる場合の例である。ここで、排気ポート入口から酸素センサ５までの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、＃１＞＃２＞＃３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）の順で長くなっている。
【００４９】
図１１にこの場合のセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示す。
排気ポート入口から酸素センサまでの距離の違いから予想されるように、各気筒の排気バルブ開時期から当該気筒の排気ガスが到達するまでの遅れ角度ＳＬＡＧは、＃１＞＃２＞＃３の順で長くなっている。このため、酸素センサに排気ガスが存在する期間は気筒毎に異なる。そこで、図１１に示すように遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを気筒毎に変える。
【００５０】
図１２に各気筒のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性を示す。排気ポート入口から酸素センサまでの距離が異なるため、酸素センサに排気ガスが存在する期間（ＥＬＡＧ−ＳＬＡＧ）は気筒毎に異なる。このように各気筒の排気ポート入口から酸素センサまでの距離の差を考慮することによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
【００５１】
制御のフローは第１実施形態と同じく、図５を用いるが、遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧは各気筒それぞれ別の値（ＳＬＡＧ１〜ＳＬＡＧ３，ＥＬＡＧ１〜ＥＬＡＧ３）を用いる。そして、これらの値をエンジン回転数及び／又は負荷で補正する。
【００５２】
次に本発明の第４実施形態について図１３及び図１４により説明する。
第４実施形態の構成は第１実施形態（図２）と同じである。第４実施形態は各気筒の排気ガスの酸素センサに対する当たり方が異なる場合の例である。排気マニホールドの形状が複雑化した場合あるいはレイアウトの制約等から酸素センサを各気筒の排気ガスが均等に当る位置に設置できない場合があるからである。
【００５３】
図１３にこの場合のセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示す。
センサ部の流速からわかるようにセンサ部への排気ガスの当たり方は、＃１＞＃２＞＃３の順で強くなっている。
【００５４】
排気ガスの当たりが強い気筒は、排気ガスが到達するまでの遅れ角度ＳＬＡＧが小さくなり、排気ガスが酸素センサに存在する期間（ＥＬＡＧ−ＳＬＡＧ）も長い。これに対して、排気ガスの当たりが弱い気筒は、遅れ角度ＳＬＡＧが長くなり、排気ガスが酸素センサに存在する期間（ＥＬＡＧ−ＳＬＡＧ）も短い。従って、酸素濃度を検出する期間（ＥＬＡＧ−ＳＬＡＧ）を気筒毎に最適化する必要がある。
【００５５】
図１４に各気筒のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性を示す。このように各気筒の酸素センサに対する排気ガスの当たりの差を考慮し、酸素濃度検出期間及び位置を変えることによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
【００５６】
制御のフローは第１実施形態と同じく、図５を用いるが、遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧは各気筒それぞれ別の値（ＳＬＡＧ１〜ＳＬＡＧ３，ＥＬＡＧ１〜ＥＬＡＧ３）を用いる。そして、これらの値をエンジン回転数及び／又は負荷で補正する。
【００５７】
次に本発明の第５実施形態について図１５及び図１６により説明する。
第５実施形態の構成を図１５に示す。図１５はＶ型８気筒エンジンの排気マニホールドを模式的に示したものである。空燃比制御はバンク別に行っており、酸素センサ５は各バンク毎に設置している。
【００５８】
第５実施形態はバンク別に見た場合に点火タイミングが不規則な場合の例である。図１５には括弧付き数字で各気筒の点火順序を示してある。Ｖ型８気筒エンジンでは点火タイミングが不規則なため、バンク毎に考えた場合には、点火と点火の間の期間が各気筒で異なる。
【００５９】
図１９にこの場合の右バンクでのセンサ部（酸素センサ位置）の流速とセンサ部のガス濃度を模式的に示す。
例えば＃８気筒は次の点火気筒である＃６気筒までの間が長いため、酸素センサ位置に排気ガスが存在するクランク角期間が長い。一方、＃２気筒は排気ポート入口から酸素センサまでの距離が長いこともあって、排気ガスが酸素センサ位置に存在する期間が短い。
【００６０】
従って、点火タイミングを考慮して、酸素濃度検出期間及び位置を気筒毎に変える必要がある。具体的には、排気バルブ開時期からの遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを気筒毎に設定すればよい。
【００６１】
制御のフローは第１実施形態（図５）と同様であるが、遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧは各気筒それぞれ別の値を用いる。そして、これらの値をエンジン回転数及び／又は負荷で補正する。
このようにバンク別に見た点火と点火の間の気筒間差を考慮し、酸素濃度検出期間及び位置を変えることによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
【００６２】
次に本発明の第６実施形態について図１７及び図１８により説明する。
第６実施形態の構成は第１実施形態（図２）あるいは第３実施形態（図１０）と同じある。
【００６３】
第６実施形態では、酸素センサに各気筒の排気ガスが到達する時期を予測して、特定クランク角期間（酸素濃度検出期間）を設定するための遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧを算出する。
【００６４】
制御のフローは第１実施形態と同じく、図５を用いるが、遅れ角度ＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの算出を図１７のフローで行う。
【００６５】
ステップ３１では、エンジン回転数Ｎ、負荷Ｔを検出する。
ステップ３２では、エンジン回転数Ｎ[rpm] より、１°ＣＡ当たりの時間ＣＡＴＩＭＥ[sec] ＝（６０／Ｎ）×（１／３６０）を計算する。
【００６６】
ステップ３３では、各気筒の排気ポート入口から酸素センサまでの距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を読込む。
ステップ３４では、エンジン回転数Ｎ及び負荷Ｔから、図１８のマップを参照して、排気ガス流速Ｖを読込む。ここで、図１８のマップを気筒別に設けることにより、各気筒の排気ガス流速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を読込む。
【００６７】
ステップ３５では、次式により、各気筒の排気バルブ開時期から各気筒の排気ガスが酸素センサに到達するまでの遅れ角度ＬＡＧ１，ＬＡＧ２，ＬＡＧ３を算出する。
【００６８】
ＬＡＧ１＝（Ｌ１／Ｖ１）×（１／ＣＡＴＩＭＥ）
ＬＡＧ２＝（Ｌ２／Ｖ２）×（１／ＣＡＴＩＭＥ）
ＬＡＧ３＝（Ｌ３／Ｖ３）×（１／ＣＡＴＩＭＥ）
ここで、例えば上記ＬＡＧ１を求める式において、Ｌ１／Ｖ１は、排気ガスが排気ポート入口から酸素センサに到達するまでの遅れ時間であり、これを１°ＣＡ当たりの時間ＣＡＴＩＭＥで割ることにより、遅れ角度ＬＡＧ１を求めることができる。
【００６９】
ステップ３６では、各気筒の排気バルブ開時期ＥＶＯ＃１，ＥＶＯ＃２，ＥＶＯ＃３を読込む。
ステップ３７では、前記遅れ角度ＬＡＧ１，ＬＡＧ２，ＬＡＧ３を、そのまま、制御上の各気筒の酸素濃度検出期間の開始時期を設定するための各気筒の遅れ角度ＳＬＡＧ１＝ＬＡＧ１，ＳＬＡＧ２＝ＬＡＧ２，ＳＬＡＧ３＝ＬＡＧ３とする。
【００７０】
ステップ３８では、次式により、制御上の各気筒の酸素濃度検出期間の終了時期を設定するための各気筒の遅れ角度ＥＬＡＧ１，ＥＬＡＧ２，ＥＬＡＧ３を算出する。
【００７１】
ＥＬＡＧ１＝ＬＡＧ１＋２４０−α×（ＬＡＧ１／ＬＡＧ２）×ＬＡＧ１
ＥＬＡＧ２＝ＬＡＧ２＋２４０−α×（ＬＡＧ２／ＬＡＧ３）×ＬＡＧ２
ＥＬＡＧ３＝ＬＡＧ３＋２４０−α×（ＬＡＧ３／ＬＡＧ１）×ＬＡＧ３
ここで、αは補正係数であり、例えば１．１とする。尚、αをエンジン回転数及び負荷に応じて変えてもよい。
【００７２】
このように酸素センサに各気筒の排気ガスが到達する時期を予測し、その結果から、酸素濃度検出期間及び位置を算出することによって、各気筒の排気ガス中の酸素濃度を精度良く検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】第１実施形態の構成図
【図３】第１実施形態の排気マニホールドの斜視図
【図４】第１実施形態のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図５】第１実施形態の制御の流れを示すフローチャート
【図６】第１実施形態の高回転時のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図７】第１実施形態のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性図
【図８】第２実施形態のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図９】第２実施形態のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性図
【図１０】第３実施形態の排気マニホールドの構成図
【図１１】第３実施形態のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図１２】第３実施形態のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性図
【図１３】第４実施形態のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図１４】第４実施形態のＳＬＡＧ，ＥＬＡＧの特性図
【図１５】第５実施形態の排気マニホールドの構成図
【図１６】第５実施形態のセンサ部流速、ガス濃度の特性図
【図１７】第６実施形態の制御の流れを示すフローチャート
【図１８】第６実施形態のガス流速Ｖの特性図
【符号の説明】
１エンジン
２吸気マニホールド
３インジェクタ
４排気マニホールド
５酸素センサ
６排気浄化用触媒
７エンジンコントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust purification device for a multi-cylinder engine (internal combustion engine), and more particularly to an exhaust purification device that performs air-fuel ratio feedback control using an oxygen sensor to reduce exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In the engine for automobiles, an exhaust gas purification system for reducing engine emissions has been constructed in order to cope with environmental problems.
[0003]
Conventionally, in such a system, a catalyst is disposed in the exhaust system, and in order to effectively utilize the catalyst, an oxygen sensor disposed upstream of the catalyst is used to control the air-fuel ratio in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometry), and the signal is used as the signal. Based on this, the fuel injection amount is controlled to perform air-fuel ratio feedback control.
[0004]
However, in the case of a multi-cylinder engine, the intake efficiency varies due to the difference in the shape of the intake manifold of each cylinder, the operation variation of the intake valves, and the like. In addition, the MPI method (a method in which an injector is provided for each cylinder in the intake system) or the direct injection method in a cylinder causes individual differences among injectors. Therefore, the air-fuel ratio varies in each cylinder. For this reason, when the exhaust gas hits the oxygen sensor is not uniform, and the oxygen concentration is detected biased to the exhaust gas of a specific cylinder, it differs greatly from the oxygen concentration seen from the engine as a whole, resulting in the total air / fuel ratio of the engine. May deviate from the stoichiometric air-fuel ratio.
[0005]
For this reason, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-26375 (conventional example 1), a volume (exhaust chamber) is provided at a position where an oxygen sensor is attached, and the exhaust gas is diffused so that the exhaust gas of each cylinder strikes evenly. is doing.
[0006]
However, in this conventional example 1, it is difficult to equalize the distance from the exhaust inlet of each cylinder to the oxygen sensor with respect to the volume, so that the oxygen sensor is installed at a position where the exhaust gas of each cylinder hits equally. Was difficult.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, attempts have been made to detect the exhaust gas of each cylinder and control the air-fuel ratio for each cylinder.
[0008]
In Japanese Patent Laid-Open No. 8-338285 (conventional example 2), in order to detect the exhaust gas of each cylinder, 12 strokes are taken into consideration after the exhaust gas is discharged from the exhaust port until it reaches the oxygen sensor. An oxygen sensor is installed at a position where the exhaust gas of each cylinder can be detected later.
[0009]
However, in the conventional example 2, it is difficult to detect the exhaust gas of each cylinder when the flow rate of the exhaust gas changes depending on the operating conditions, and it is difficult to always detect the exhaust gas of each cylinder. is there.
[0010]
In Japanese Patent Laid-Open No. 5-180040 (conventional example 3), the observer control theory is used to experimentally grasp the ratio of exhaust gas in each cylinder to the oxygen sensor, and from that ratio to each cylinder. A method for controlling the air-fuel ratio of the engine to stoichiometric is disclosed.
[0011]
However, this conventional example 3 is based on an isometric exhaust manifold having the same branch length of the exhaust manifold, and the ratio of the exhaust gas in each cylinder present in the oxygen sensor varies depending on the operating conditions. With the long exhaust manifold, it has been difficult to accurately detect the exhaust gas of each cylinder.
[0012]
In Japanese Patent Laid-Open No. 8-68354 (conventional example 4), control is performed in consideration of the fact that the ratio of the exhaust gas in each cylinder in the oxygen sensor in the non-equal length exhaust manifold varies depending on the operating conditions. A method of applying the observer control theory after changing the sampling value of the oxygen sensor output used for the above in accordance with the operating conditions is disclosed.
[0013]
However, even in the conventional example 4, the air-fuel ratio of each cylinder is calculated based on the ratio of the exhaust gas of each cylinder existing in the oxygen sensor using the observer control theory, so that the exhaust gas according to the operating conditions. In the case where the proportion of oxygen present in the oxygen sensor changes greatly, it is difficult to accurately control the air-fuel ratio of each cylinder in a stoichiometric manner.
[0014]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and pays attention to the period in which the exhaust gas of each cylinder exists at the oxygen sensor position, and extracts the output of the specific crank angle period from the oxygen sensor output signal. An object of the present invention is to provide an exhaust emission control device for a multi-cylinder engine that solves the above-described problems by being used for controlling the fuel injection amount.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the invention according to claim 1 has an oxygen sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust gas merging portion from each cylinder in the exhaust system and upstream of the exhaust purification catalyst. In the exhaust purification device of a multi-cylinder engine that performs air-fuel ratio feedback control by controlling the fuel injection amount to the engine based on the signal of
The delay angle SLAG from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder to the start of control of the exhaust gas of the cylinder by the oxygen sensor, and the exhaust gas of the cylinder by the oxygen sensor from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder The delay angle ELAG until the end of control is determined according to the operating conditions,
Of the signals that the oxygen sensor is constantly outputting, there is provided a signal extracting means for each cylinder for extracting only signals for a specific crank angle period from the SLAG to the ELAG for each cylinder, and only using the signals extracted for each cylinder. The fuel injection amount is controlled for each cylinder (see FIG. 1) .
[0016]
The invention according to claim 2 is characterized in that the SLAG and the ELAG are made larger toward the higher speed side according to the engine speed.
In the invention according to claim 3, the SLAG and the ELAG are increased as the load decreases according to the engine load, and the specific crank angle period from the SLAG to the ELAG is decreased as the load decreases according to the engine load. It is characterized by doing.
[0017]
The invention according to claim 4 is characterized in that the SLAG and the ELAG are further set for each cylinder.
The invention according to claim 5 is characterized in that the cylinder having a strong exhaust gas contact with the oxygen sensor reduces the SLAG, and the cylinder having a weak exhaust gas contact increases the SLAG.
[0018]
The invention according to claim 6 is characterized in that the SLAG and the ELAG are calculated from the engine speed, the load, the exhaust valve opening timing, and the distance from the exhaust port inlet to the oxygen sensor.
[0019]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, the feedback control of the fuel injection amount uses only the signal of the specific crank angle period among the signals that the oxygen sensor always outputs. As a result, the oxygen concentration of the exhaust gas of each cylinder can be detected separately.
[0020]
Therefore, the air-fuel ratio of each cylinder can be stoichiometrically controlled by feedback control of the fuel injection amount based on the oxygen concentration of the exhaust gas of each cylinder. As a result, emissions can be reduced by effectively utilizing the exhaust purification catalyst installed in the exhaust system.
[0021]
Further, by changing SLAG and ELAG according to the operating conditions, the oxygen concentration of the exhaust gas in each cylinder can be detected with high accuracy even if the operating conditions change .
[0022]
According to the second aspect of the present invention, even when the timing at which the exhaust gas of each cylinder reaches the oxygen sensor position is changed due to the change in the engine speed by appropriately responding to the change in the engine speed. The oxygen concentration of the exhaust gas in each cylinder can be detected with high accuracy.
According to the third aspect of the present invention, the exhaust gas flow velocity of each cylinder changes due to the change of the engine load by accurately responding to the change of the engine load, and the exhaust gas of each cylinder exists in the oxygen sensor. Even when the period during which the engine is operated changes, the oxygen concentration of the exhaust gas in each cylinder can be accurately detected.
[0023]
According to the invention of claim 4, the SLAG and the ELAG are set for each cylinder. Further, according to the invention of claim 5, how the exhaust gas of each cylinder hits the oxygen sensor (the strength of the hit) ), It is possible to detect the oxygen concentration of the exhaust gas of each cylinder with higher accuracy.
[0024]
According to the invention of claim 6 , the SLAG and the ELAG are calculated from the engine speed, the load, the exhaust valve opening timing, and the distance from the exhaust port inlet to the oxygen sensor. This makes it possible to accurately predict the period during which the exhaust gas of each cylinder exists in the oxygen sensor even in the case of an unequal-length exhaust manifold or an engine with irregular ignition timing. The oxygen concentration can be detected.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. In the following embodiment, the engine is mainly shown as three cylinders, but this is a three-cylinder (or one bank of a V-type six-cylinder engine) in order to simply show a multi-cylinder engine. Needless to say, the present invention can be applied to general four-cylinder and six-cylinder engines as a multi-cylinder engine.
[0026]
FIG. 2 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.
An engine (internal combustion engine) 1 has an injector (fuel injection valve) 3 for each cylinder in an intake manifold 2. Although the MPI system is used in the present embodiment, the direct injection system may be used by placing the injectors 3 facing each combustion chamber.
[0027]
The exhaust manifold 4 has an oxygen sensor 5 for detecting the exhaust air-fuel ratio (oxygen concentration in the exhaust gas) downstream from the exhaust gas merging portion from each cylinder, and further, an exhaust purification catalyst downstream of the oxygen sensor 5. 6. The oxygen sensor 5 may be an output whose output changes on and off according to the rich / lean of the exhaust air / fuel ratio, or may be a wide range type whose output changes over a wide range according to the exhaust air / fuel ratio.
[0028]
The engine control unit 7 controls the fuel injection amount of each injector 3 based on the signal from the oxygen sensor 5 so that the air-fuel ratio of each cylinder of the engine 1 becomes stoichiometric.
[0029]
FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the exhaust manifold 4. Here, the distance from the exhaust port inlet of each cylinder (# 1 to # 3) to the oxygen sensor 5 is substantially equal to each other. Further, the oxygen sensor 5 is installed at a position where the exhaust gas of each cylinder hits equally.
[0030]
FIG. 4 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit.
The gas concentration in the sensor portion becomes dominant after the main flow of gas passes through the cylinder. Therefore, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be detected by taking out the sensor output during the crank angle period in which the exhaust gas concentration of each cylinder is dominant. Then, by controlling the fuel injection amount based on the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder, it is possible to feedback control the air-fuel ratio of each cylinder.
[0031]
FIG. 5 is a flowchart showing the control flow. This flow corresponds to cylinder-specific signal extraction means.
In step 1 (denoted as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the oxygen sensor output signal VO2 is detected.
[0032]
In step 2, the crank angle CRANK is detected.
In step 3, the exhaust valve opening timing EVO # 1, EVO # 2, EVO # 3 of each cylinder is read.
[0033]
In step 4, the delay angles SLAG and ELAG from the exhaust valve opening timing of each cylinder are read. Here, SLAG is a delay angle from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder to the start of the control of the exhaust gas of the cylinder, and ELAG is the time from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder to the end of the control of the exhaust gas of the cylinder. This is the delay angle (see FIG. 4) and is calculated separately. The calculation method will be described later.
[0034]
In steps 5 to 7, a feedback cylinder is determined.
That is, in each of Steps 5 to 7, the current crank angle CRANK is a specific crank angle period (oxygen concentration detection period) for each cylinder.
EVO # 1 + SLAG <CRANK <EVO # 1 + ELAG
EVO # 2 + SLAG <CRANK <EVO # 2 + ELAG
EVO # 3 + SLAG <CRANK <EVO # 3 + ELAG
It is determined whether it is either of these.
[0035]
In the case of EVO # 1 + SLAG <CRANK <EVO # 1 + ELAG (from the exhaust valve opening timing EVO # 1 of the # 1 cylinder to the delay angle ELAG after the delay angle SLAG), the exhaust gas of the # 1 cylinder is detected by the oxygen sensor Thus, the process proceeds to step 8 where the oxygen sensor output signal VO2 is input to the # 1 cylinder feedback control signal VO2 # 1, thereby controlling the fuel injection amount of the # 1 cylinder.
[0036]
In the case of EVO # 2 + SLAG <CRANK <EVO # 2 + ELAG (after the delay angle SLAG to the delay angle ELAG after the exhaust valve opening timing EVO # 2 of the # 2 cylinder), the exhaust gas of the # 2 cylinder is detected by the oxygen sensor Therefore, the process proceeds to step 9 where the oxygen sensor output signal VO2 is input to the # 2 cylinder feedback control signal VO2 # 2, thereby controlling the fuel injection amount of the # 2 cylinder.
[0037]
In the case of EVO # 3 + SLAG <CRANK <EVO # 3 + ELAG (from the exhaust valve opening timing EVO # 3 of the # 3 cylinder to the delay angle ELAG after the delay angle SLAG), the oxygen sensor detects the exhaust gas of the # 3 cylinder Therefore, the process proceeds to Step 10 where the oxygen sensor output signal VO2 is input to the # 3 cylinder feedback control signal VO2 # 3 to control the fuel injection amount of the # 3 cylinder.
[0038]
By controlling in this way, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be accurately detected, and the air-fuel ratio of each cylinder can be feedback controlled in a stoichiometric manner.
[0039]
Next , a method of calculating the delay angles SLAG and ELAG will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the influence of engine rotation is considered.
[0040]
FIG. 6 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit when the engine speed is high compared to FIG.
Since the engine speed is high, the time per unit crank angle is shortened. Therefore, as can be seen from the figure, a longer crank angle is required before the exhaust gas of each cylinder reaches the sensor section. Therefore, the delay angles SLAG and ELAG for calculating the period in which the exhaust gas of each cylinder exists is corrected by the engine speed.
[0041]
FIG. 7 shows the characteristics of SLAG and ELAG with respect to the engine speed. Thus, by correcting SLAG and ELAG based on the engine speed, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be detected with high accuracy.
[0042]
Therefore, when reading the delay angles SLAG and ELAG in step 4 of the flow of FIG. 5, the table of FIG. 7 is referred to from the engine speed.
[0043]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 2). In the second embodiment , the influence of the engine load is taken into account when calculating the delay angles SLAG and ELAG .
[0044]
FIG. 8 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit when the engine load is low compared to FIG.
Since the engine load is low, the exhaust gas flow rate is low. For this reason, as can be seen from the figure, a longer crank angle is required before the gas reaches the sensor unit and the exhaust gas of the sensor unit is replaced. Therefore, the delay angles SLAG and ELAG for calculating the period in which the exhaust gas of each cylinder exists is corrected by the engine load.
[0045]
FIG. 9 shows the characteristics of SLAG and ELAG with respect to the engine load. As can be seen from the comparison between FIG. 4 and FIG. 8, the lower the engine load, the shorter the crank angle period (ELAG-SLAG) in which the exhaust gas of each cylinder can be detected.
[0046]
Thus, by correcting SLAG and ELAG according to the engine load, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be accurately detected.
As in the first embodiment, the control flow uses FIG. 5 and refers to the table of FIG. 9 from the engine load when reading the delay angles SLAG and ELAG in step 4.
[0047]
Further, when the first embodiment and the second embodiment are combined, the delay angles SLAG and ELAG for calculating the period during which the exhaust gas of each cylinder exists is corrected by the engine speed and load. good.
[0048]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The configuration of the exhaust manifold 4 of the third embodiment is shown in FIG. The third embodiment is an example in which distances L1, L2, and L3 from the exhaust port inlet to the oxygen sensor 5 are different for each cylinder. Here, the distances L1, L2, and L3 from the exhaust port inlet to the oxygen sensor 5 are longer in the order of # 1>#2># 3 (L1>L2> L3).
[0049]
FIG. 11 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit in this case.
As expected from the difference in the distance from the exhaust port inlet to the oxygen sensor, the delay angle SLAG from the exhaust valve opening timing of each cylinder to the arrival of the exhaust gas of the cylinder is # 1>#2># 3. It becomes longer in order. For this reason, the period during which the exhaust gas exists in the oxygen sensor differs for each cylinder. Therefore, as shown in FIG. 11, the delay angles SLAG and ELAG are changed for each cylinder.
[0050]
FIG. 12 shows the SLAG and ELAG characteristics of each cylinder. Since the distance from the exhaust port inlet to the oxygen sensor is different, the period during which exhaust gas exists in the oxygen sensor (ELAG-SLAG) differs for each cylinder. In this way, by considering the difference in distance from the exhaust port inlet of each cylinder to the oxygen sensor, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be detected with high accuracy.
[0051]
As in the first embodiment, FIG. 5 is used for the control flow, but the delay angles SLAG and ELAG use different values (SLAG1 to SLAG3, ELAG1 to ELAG3) for each cylinder. Then, these values are corrected by the engine speed and / or load.
[0052]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 2). The fourth embodiment is an example in which the manner in which the exhaust gas of each cylinder hits the oxygen sensor is different. This is because when the shape of the exhaust manifold is complicated, or due to layout restrictions, the oxygen sensor may not be installed at a position where the exhaust gas of each cylinder hits evenly.
[0053]
FIG. 13 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit in this case.
As can be seen from the flow velocity of the sensor unit, the exhaust gas hits the sensor unit in the order of # 1>#2># 3.
[0054]
In the cylinder where the exhaust gas hits strongly, the delay angle SLAG until the exhaust gas reaches becomes small, and the period during which the exhaust gas exists in the oxygen sensor (ELAG-SLAG) is also long. On the other hand, in the cylinder where the exhaust gas is weak, the delay angle SLAG is long and the period during which the exhaust gas exists in the oxygen sensor (ELAG-SLAG) is also short. Therefore, it is necessary to optimize the period (ELAG-SLAG) for detecting the oxygen concentration for each cylinder.
[0055]
FIG. 14 shows the SLAG and ELAG characteristics of each cylinder. In this way, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be accurately detected by changing the oxygen concentration detection period and position in consideration of the difference in the hit of the exhaust gas with respect to the oxygen sensor of each cylinder.
[0056]
As in the first embodiment, FIG. 5 is used for the control flow, but the delay angles SLAG and ELAG use different values (SLAG1 to SLAG3, ELAG1 to ELAG3) for each cylinder. Then, these values are corrected by the engine speed and / or load.
[0057]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The configuration of the fifth embodiment is shown in FIG. FIG. 15 schematically shows an exhaust manifold of a V-type 8-cylinder engine. Air-fuel ratio control is performed for each bank, and the oxygen sensor 5 is installed for each bank.
[0058]
The fifth embodiment is an example when the ignition timing is irregular when viewed by bank. FIG. 15 shows the firing order of the cylinders in parenthesized numbers. Since the ignition timing is irregular in the V-type 8-cylinder engine, when considering each bank, the period between ignition differs for each cylinder.
[0059]
FIG. 19 schematically shows the flow rate of the sensor unit (oxygen sensor position) and the gas concentration of the sensor unit in the right bank in this case.
For example, the # 8 cylinder is long from the next ignition cylinder # 6 to the next ignition cylinder, so the crank angle period in which exhaust gas exists at the oxygen sensor position is long. On the other hand, in the # 2 cylinder, the distance from the exhaust port inlet to the oxygen sensor is long, and the period during which the exhaust gas exists at the oxygen sensor position is short.
[0060]
Therefore, it is necessary to change the oxygen concentration detection period and position for each cylinder in consideration of the ignition timing. Specifically, the delay angles SLAG, ELAG from the exhaust valve opening timing may be set for each cylinder.
[0061]
The control flow is the same as in the first embodiment (FIG. 5), but the delay angles SLAG and ELAG use different values for each cylinder. These values are corrected by the engine speed and / or load.
In this manner, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be detected with high accuracy by changing the oxygen concentration detection period and position in consideration of the difference between the cylinders between the ignitions as seen by each bank.
[0062]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The configuration of the sixth embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 2) or the third embodiment (FIG. 10).
[0063]
In the sixth embodiment , when the exhaust gas of each cylinder reaches the oxygen sensor, the delay angles SLAG and ELAG for setting a specific crank angle period (oxygen concentration detection period) are calculated.
[0064]
As in the first embodiment, FIG. 5 is used as the control flow, but the delay angles SLAG and ELAG are calculated according to the flow in FIG .
[0065]
In step 31, the engine speed N and the load T are detected.
In step 32, the time CATIME [sec] = (60 / N) × (1/360) per 1 ° CA is calculated from the engine speed N [rpm].
[0066]
In step 33, distances L1, L2, and L3 from the exhaust port inlet of each cylinder to the oxygen sensor are read.
In step 34, the exhaust gas flow velocity V is read from the engine speed N and load T with reference to the map of FIG. Here, by providing the map of FIG. 18 for each cylinder, the exhaust gas flow rates V1, V2, and V3 of each cylinder are read.
[0067]
In step 35, delay angles LAG1, LAG2, and LAG3 from the exhaust valve opening timing of each cylinder until the exhaust gas of each cylinder reaches the oxygen sensor are calculated by the following equation.
[0068]
LAG1 = (L1 / V1) × (1 / CATTIME)
LAG2 = (L2 / V2) × (1 / CATTIME)
LAG3 = (L3 / V3) × (1 / CATTIME)
Here, for example, in the above formula for calculating LAG1, L1 / V1 is a delay time until the exhaust gas reaches the oxygen sensor from the exhaust port inlet, and this is divided by the time CATIME per 1 ° CA. The angle LAG1 can be obtained.
[0069]
In step 36, the exhaust valve opening timing EVO # 1, EVO # 2, EVO # 3 of each cylinder is read.
In step 37, the delay angles SLAG1 = LAG1, SLAG2 = LAG2, SLAG3 = LAG3 for setting the start timing of the oxygen concentration detection period of each cylinder in the control as it is are set to the delay angles LAG1, LAG2, LAG3. And
[0070]
In step 38, the delay angles ELAG1, ELAG2, ELAG3 of each cylinder for setting the end timing of the oxygen concentration detection period of each cylinder for control are calculated by the following equation.
[0071]
ELAG1 = LAG1 + 240−α × (LAG1 / LAG2) × LAG1
ELAG2 = LAG2 + 240−α × (LAG2 / LAG3) × LAG2
ELAG3 = LAG3 + 240−α × (LAG3 / LAG1) × LAG3
Here, α is a correction coefficient, for example, 1.1. Note that α may be changed according to the engine speed and the load.
[0072]
Thus, by predicting the timing when the exhaust gas of each cylinder reaches the oxygen sensor, and calculating the oxygen concentration detection period and position from the result, the oxygen concentration in the exhaust gas of each cylinder can be detected with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of an exhaust manifold of the first embodiment. FIG. 5 is a flow chart showing the control flow of the first embodiment . FIG. 6 is a characteristic diagram of the sensor flow velocity and gas concentration during high rotation in the first embodiment. form of SLAG, characteristic diagram of ELAG 8 sensor unit flow rate of the second embodiment, the second embodiment [9] characteristic diagram of the gas concentration SLAG, characteristic diagram of ELAG Figure 10 of the third embodiment diagram 11 sensor unit flow rate of the third embodiment of the exhaust manifold, the characteristic diagram of the gas concentration [12] of the third embodiment SLAG, characteristic diagram of ELAG 13 sensor unit flow rate of the fourth embodiment , characteristic diagram of the gas concentration [14] SL of the fourth embodiment G, flow of control characteristic diagram [15] Fifth sensor unit flow rate of the diagram 16 shows a fifth embodiment of an exhaust manifold of the embodiment, the characteristic diagram of the gas concentration [17] Sixth Embodiment ELAG FIG. 18 is a characteristic diagram of the gas flow velocity V of the sixth embodiment .
1 engine
2 Intake manifold
3 Injector
4 Exhaust manifold
5 Oxygen sensor
6 Exhaust gas purification catalyst
7 Engine control unit

Claims

There is an oxygen sensor for detecting the exhaust air-fuel ratio downstream of the exhaust gas merging portion from each cylinder in the exhaust system and upstream of the exhaust purification catalyst, and the fuel injection amount to the engine based on the signal from this oxygen sensor In an exhaust purification device for a multi-cylinder engine that performs air-fuel ratio feedback control by controlling
The delay angle SLAG from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder to the start of control of the exhaust gas of the cylinder by the oxygen sensor, and the exhaust gas of the cylinder by the oxygen sensor from the opening timing of the exhaust valve of each cylinder The delay angle ELAG until the end of control is determined according to the operating conditions,
Of the signals that the oxygen sensor is constantly outputting, there is provided a signal extracting means for each cylinder for extracting only signals for a specific crank angle period from the SLAG to the ELAG for each cylinder, and only using the signals extracted for each cylinder. An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine that controls the fuel injection amount for each cylinder.

2. An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to claim 1, wherein the SLAG and the ELAG are made larger as the engine speed increases in accordance with the engine speed .

The SLAG and the ELAG are made larger toward a low load side according to an engine load, and a specific crank angle period from the SLAG to the ELAG is shortened as a low load side according to the engine load. An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to claim 1 or 2 .

The exhaust purification apparatus for a multi-cylinder engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the SLAG and the ELAG are further set for each cylinder.

5. An exhaust emission control device for a multi-cylinder engine according to claim 4, wherein the cylinder having a strong exhaust gas contact with the oxygen sensor reduces the SLAG, and the cylinder having a weak exhaust gas contact increases the SLAG. .

The SLAG and the ELAG, engine speed, load, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that calculated from the distance from the exhaust valve opening timing and the exhaust port inlet to the oxygen sensor Exhaust gas purification device for multi-cylinder engines.