JPH048616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関の空燃比を各気筒に対
応する空燃比情報にもとづいて気筒別に制御する
内燃機関の気筒別空燃比制御装置に関するもので
ある。

最近、マイクロコンピユータなど演算処理手段
を含む電子制御回路（以下制御ユニツトという。）
を備えた多気筒内燃機関システムにおいて、機関
をより良好に運転させるべく気筒別に燃料噴射量
を制御する方式のものが提案されつつある。

本発明は上記の如き気筒別に燃料噴射量を制御
するシステムの改良に係るものであり、空燃比情
報を気筒別燃料噴射量の算出に当つてのパラメー
タとすることにより、気筒全体としての空燃比を
より一層均一化させることを目的とする。このた
め本発明の内燃機関の気筒別空燃比制御装置は、
多気筒内燃機関の吸入空気量、機関回転数等の機
関運転情報を検出する運転情報検出手段と、この
機関運転情報の検出値に応じて前記内燃機関への
燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、前記内
燃機関の排気ガスに応動して前記内燃機関への混
合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記
内燃機関のアイドル状態を検出するアイドル検出
手段と、前記空燃比検出手段により検出される空
燃比検出値の取込み時期を、前記機関運転情報の
程度に応じて補正して設定する時期設定手段と、
前記アイドル状態検出時に、かつ前記時期設定手
段により設定された取込み時期に空燃比検出値を
前記内燃機関の気筒毎に取り込んで気筒毎に空燃
比補正値を演算する補正値演算手段と、前記アイ
ドル状態検出時以外にも、前記内燃機関の気筒毎
に前記燃料噴射量の演算値を対応する気筒の前記
空燃比補正値によつて補正する補正手段とを備
え、気筒別に空燃比を制御するようにしたことを
特徴とする。

以下本発明を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明による気筒別空燃比制御装置の
一実施例全体概略構成図を示す。

第１図において、１は多気筒エンジン例えば６
気筒エンジンの本体を表わす。

２は給気系統を表わし、該給気系統２は空気清
浄器３、空気流量に応じてその開度が変化する堰
止板４、アクセルペダル５の踏み込み量に応じて
その開度が変化するスロツトルバルブ６、インテ
ークマニホルド７などからなる。

８は燃料系統を表わし、該燃料系統８は、燃料
タンク９、該燃料タンク９内の燃料を下記分配器
１１に加圧供給するための燃料ポンプ１０、該加
圧供給されてきた燃料をエンジン本体１の各気筒
に対応して分配する分配器１１、エンジン本体１
の各気筒に対応する吸気管に配設されかつ分配器
１１により分配されてきた燃料を噴射する燃料噴
射弁１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，
１２−５，１２−６、燃料ポンプ１０により加圧
された燃料の圧力を一定に保つ圧力調整器１３な
どからなる。ここで燃料噴射弁１２−１ないし１
２−６のそれぞれは下記制御ユニツト２７から各
燃料噴射弁１２−１，１２−２，１２−３，１２
−４，１２−５，１２−６に別個独立して送られ
てくる電気信号により駆動されるソレノイド１４
と該ソレノイド１４の励磁によりリフトされるニ
ードル弁１５とを備えている。

１６は排気系統を表わし、該排気系統１６はエ
キゾーストマニホルド１７、該エキゾーストマニ
ホルド１７の集合部に配設された空燃比センサ１
８などからなる。

１９はクランク位置センサ即ち回転センサを表
わし、該回転センサ１９はエンジンのクランク軸
の1/2の速度で回転するつまりクランク軸２回転
で１回転する磁性体２０，２１，２２を内蔵する
と共に、各磁性体２０，２１，２２に対向して配
置された電磁ピツクアツプ２３，２４，２５を備
え、磁性体２０，２１，２２の歯が電磁ピツクア
ツプ２３，２４，２５の位置を通過するときに生
ずる誘導起電力を検出して下記制御ユニツト２７
に信号即ちクランク角度情報を送る。なお上記磁
性体２０，２１，２２の歯数は例えば１、１、12
とされる。

２６は上記堰止板４の開度変化を電気量に変換
し下記制御ユニツト２７にその信号を送るポテン
シヨメータを表わす。

２７は制御ユニツトを表わし、該制御ユニツト
２７は上記空燃比センサ１８からの空燃比情報、
上記回転センサ１９からのクランク角度情報、上
記ポテンシヨメータ２６による吸入空気量情報な
どの機関運転情報を受け、これらの信号にもとづ
いて演算処理を行なつて各燃料噴射弁１２−１，
１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２
−６に対する燃料噴射時間を算出し、対応する信
号を燃料噴射弁１２−１，１２−２，１２−３，
１２−４，１２−５，１２−６に送出する。

第２図は上記制御ユニツト２７のブロツク図を
示す。

第２図において、２８は空燃比センサ１８から
の空燃比信号、ポテンシヨメータ２６からの吸入
空気量信号などのアナログ信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換回路などからなる入力回路、
２９は回転センサ１９などからのパルス信号を波
形整形などする入力回路、３０は１チツプLSIか
らなるマイクロコンピユータであり入力回路２
８，２９からの信号を受け付け予め設けた制御プ
ログラムにしたがつて演算処理を行ない噴射パル
ス信号（図示ａ）および各気筒に対応する噴射気
筒指令信号（図示ｂ）を切換回路３１に出力する
もの、３１は切換回路でありアンドゲート３１−
１ないし３１−６をそなえ噴射パルス信号ａを噴
射気筒指令信号ｂにしたがつて各気筒毎に分割し
て送るもの、３２−１ないし３２−６はそれぞれ
出力回路であり切換回路３１からの信号を電力増
幅して燃料噴射弁１２−１ないし１２−６の各ソ
レノイド１４に供給するものを夫々表わす。

次に制御ユニツト２７の主要な処理動作を第３
ａ図および第３ｂ図からなる一連のフローチヤー
トを参照しつつ説明する。なお該フローチヤート
はマイクロコンピユータ３０のROM内に予め格
納されたエンジン制御プログラムのうち本発明に
係る主要部即ち気筒別学習制御ルーチンを概略的
に表わしたものである。

図示しないイグニツシヨンキーがオン操作さ
れ、車載バツテリにイグニツシヨンキーを介して
接続された安定化電源回路からの定電圧が制御ユ
ニツト２７に印加されると、マイクコンピユータ
３０は作動状態となり、数ＭHzの水晶振動子のク
ロツク信号に同期しつつエンジン制御プログラム
を実行開始する。

該プログラム開始当初において各種のイニシヤ
ライズ処理を行なう。

その後気筒別学習制御ルーチンに処理が移行し
てくると、まずステツプ100にてエンジン回転数
が所定値例えば1000rpm以下であるか否かを判断
する。

エンジン回転数が1000rpm以下である旨判断す
ると、次にステツプ101にてスロツトルバルブ６
が全閉状態であるか否かを判断する。

スロツトルバルブ６が全閉状態である旨判断す
ると、次にステツプ102にて空燃比センサ１８か
ら空燃比情報を入力回路２８を介してマイクロコ
ンピユータ３０に取り込む時期であるか否かを判
断する。この取り込み時期判断処理は例えば、各
気筒点火後、排気ガスが空燃比センサ１８に反応
するまでのクランク角度Δθとエンジン回転数Ne
とを対応づけた第４図に図示する如きテーブルを
索引してクランク角度Δθを求め、現在のクラン
ク角度が予め定めた気筒毎の点火時期に対応する
基準クランク角度と上記クランク角度Δθとを加
算した合計クランク角度と一致しているか否かを
判断することにより行なう。

具体的に述べると、第５図に図示する如く、第
１気筒、第５気筒、第３気筒、第６気筒、第２気
筒、第４気筒の各点火時期に対応する基準クラン
ク角度θ₁、θ₅、θ₃、θ₆、θ₂、θ₄にそれぞれ上記ク
ランク角度Δθを加算して空燃比情報取り込み時
期に対応するクランク角度θ_io1、θ_io5、θ_io3、θ_io6
、
θ_io2、θ_io4を定め、現在のクランク角度が上記クラ
ンク角度θ_io1、θ_io5、θ_io3、θ_io6、θ_io2、θ_io4に
一致し
たとき、空燃比情報の取り込みを行なうようにす
る。

次にステツプ104にて、上記ステツプ103実行に
より取り込まれた空燃比情報即ち空燃比値V_i（ｉ
は気筒番号である。）を対応するメモリに格納す
る。

次にステツプ105にて、空燃比情報取り込みが
６回即ち６気筒全てについて行なわれたか否か、
即ち１サイクル終了したか否かを判断する。

１サイクル終了した旨判断すると、次にステツ
プ106にて、全気筒についての上記空燃比値V_iの
うち最大値V_naxを対応するメモリに格納する。

次にステツプ107にて、上記空燃比値V_iの平均
値即ち平均空燃比値V_avをV_av＝ΣV_i／６となる式
より求める。

次にステツプ108にて、上記最大値V_naxと上記
平均空燃比値V_avとの差即ち空燃比偏差値ΔVを
求める。

次にステツプ109にて上記空燃比偏差値ΔVが
所定の設定値Vrより大きいか否かを判断する。

上記空燃比偏差値ΔVが設定値Vrより大きい旨
判断すると、次にステツプ110にて、最大気筒、
即ち全気筒のうち最大の値Viをもつ気筒、に対
する燃料噴射量（即ち燃料噴射時間）の補正項
GA_naxを単位補正量ΔGAだけ減算し新たな補正
項GA_naxとする。一方空燃比偏差値ΔVが設定値
Vr以下である旨判断すると、上記の如き補正を
することなく直接次のステツプ111に処理を移行
する。

次にステツプ111にて、第１気筒に対する燃料
噴射時間TAU1を全気筒共通の燃料噴射時間即ち
基本噴射時間TAUBに補正項GA１を加算して算
出する。ここで基本噴射時間TAUBは図示しな
い基本噴射時間演算ルーチン、即ち、ポテンシヨ
メータ２６からの信号による吸入空気量データと
回転センサ１９からの信号によるエンジン回転数
データとを少なくとも含む基本噴射時間演算用デ
ータにもとづいて基本噴射時間を算出するルーチ
ン、を実行して求められたものである。また補正
項GA１は図示しない気筒別噴射補正時間演算ル
ーチン、即ち、気筒別の燃料噴射弁１２−１ない
し１２−６における口径のバラツキ等にもとづく
燃料噴射量の不均一を考慮して、回転センサ１９
からの回転数データにもとづき気筒別に燃料噴射
時間を微調整するためのルーチン、を実行して求
められた補正項GAのうち第１気筒に係るもので
ある。

この第１気筒の燃料噴射時間TAU1を求める
際、当該第１気筒が上述した最大気筒である場合
には、直前の気筒別噴射補正時間演算ルーチンに
て求められた補正項GA１が上記ステツプ110に
て補正されることから、当該補正値が補正項GA
１として使用される。

次にステツプ112、ステツプ113、ステツプ114、
ステツプ115、ステツプ116を順次実行し、第２気
筒、第３気筒、第４気筒、第５気筒、第６気筒の
各燃料噴射時間TAU2、TAU3、TAU4、
TAU5、TAU6を求める。ここでこれら燃料噴射
時間TAU2、TAU3、TAU4、TAU5、TAU6は
上述した第１気筒の燃料噴射時間TAU1の算出処
理と同様に行なわれ、これらの気筒のうちいずれ
かが最大気筒である場合には、当該気筒の燃料噴
射時間算出に当つて、上記ステツプ110にて補正
された補正項が使用される。こうして気筒別学習
制御ルーチンの処理を終了する。

一方、上述したステツプ100実行によりエンジ
ン回転数が1000rpmを超えているとき、上記ステ
ツプ101実行によりスロツトルバルブ６が全閉状
態でないとき、上記ステツプ102実行により空燃
比情報の取り込み時期でないとき、あるいは上記
ステツプ105実行により１サイクル終了していな
い時は、上記ステツプ106ないし110により少なく
とも最大気筒の補正項GAの補正処理を含む処理
を行なうことなくステツプ111に移行し、該ステ
ツプ111以降の処理を実行して気筒別学習制御ル
ーチンの処理を終了する。

このように気筒別学習制御ルーチンにおいて
は、主に次の(1)ないし(6)の処理、即ち(1)機関アイ
ドル運転状態以外の機関運転状態においては、各
気筒の運転と空燃比センサ１８による空燃比情報
との対応づけが困難であることを考慮して空燃比
情報の取り込みを禁止し、(2)各気筒の運転と空燃
比情報との対応づけがより確実なアイドル運転状
態において空燃比情報の取り込みを可能とし、(3)
空燃比情報を取り込む時期については、気筒の点
火時期から排ガスが空燃比センサ１８位置に到達
するまでのクランク移動回転角度Δθをエンジン
回転数にもとづいて予め設定しておき、気筒別の
点火時期に対応する基本クランク角度と上記回転
角度Δθとの合計値である合計クランク角度位置
に現在のクランク角度位置が一致するたびに空燃
比情報を取り込むようにし、(4)１サイクル分の空
燃比情報の取り込みが終了するたびに、各サイク
ルにおける平均空燃比値V_avと最大値V_naxとの差
である空燃比偏差値ΔVを算出すると共に、当該
空燃比偏差値ΔVが設定値Vrよりも大きい場合に
は最大値V_naxをもつ最大気筒の補正項GA_naxを単
位補正量ΔGAだけ減算し、(6)当該補正があつた
場合には、当該最大気筒については基本噴射時間
TAUBと当該補正後の補正項GA_naxとから燃料
噴射時間TAUを算出すると共にその他の気筒に
ついては基本噴射時間TAUBと各気筒別の補正
項GAとから燃料噴射時間TAUを算出し、一方
当該補正がなかつた場合には、全気筒について基
本噴射時間TAUBと各気筒別の補正項GAとから
燃料噴射時間TAUを算出する処理が行なわれる。

このため気筒別の空燃比に比較的大きなバラツ
キがある場合には最大気筒の燃料噴射量を所定量
だけリーン化することにより空燃比のバラツキの
均一化を図ることができる。

上述した実施例は６気筒内燃機関についてのも
のであるが、他に４気筒内燃機関など多気筒の内
燃機関であれば同様に実施できることは言うまで
もない。

また上述した実施例は空燃比情報の取り込み時
期決定に当つて、クランク角度位置を基準として
いるが、他の実施例としてクランク角度Δθに対
応する時間を基準として当該時期決定を行なつて
もよい。

また上述した実施例は空燃比センサ１８をエキ
ゾーストマニホルド１７の集合部に１個配設した
構成をとつているが、他の実施例としてＶ型エン
ジンの如き排気が２系統であるシステムについて
は２個の排気管のそれぞれ集合部に空燃比センサ
を１個づつ配設した構成をとることは自由であ
る。

また空燃比センサ１８は酸素濃淡電池として働
く公知のO₂センサ、あるいは排ガス中の酸素濃
度により抵抗値が変化するセンサなど、空燃比に
比例した出力信号が得られるセンサであればよ
く、このような空燃比センサは周知のごとく空燃
比がリツチ側にある程、値が大きな出力信号を発
生するものであることは勿論である。

また上述した実施例は吸気管噴射の場合を示し
たが、他の実施例として筒内噴射方式の燃料噴射
を行なう内燃機関であつてもよい。

また上述した実施例は各気筒に１対１に対応し
て燃料噴射弁が備えられた内燃機関について説明
したが、他の実施例として吸気管集合部に１個の
燃料噴射弁を備え、各気筒の特定の行程に対応し
たタイミングで当該燃料噴射弁により燃料噴射を
間欠的に行なう内燃機関であつてもよい。

以上説明した如く、本発明は、多気筒内燃機関
の吸入空気量、機関回転数等の機関運転情報を検
出する運転情報検出手段と、この機関運転情報の
検出値に応じて前記内燃機関への燃料噴射量を演
算する噴射量演算手段と、前記内燃機関の排気ガ
スに応動して前記内燃機関への混合気の空燃比を
検出する空燃比検出手段と、前記内燃機関のアイ
ドル状態を検出するアイドル検出手段と、前記空
燃比検出手段により検出される空燃比検出値の取
込み時期を、前記機関運転情報の程度に応じて補
正して設定する時期設定手段と、前記アイドル状
態検出時に、かつ前記時期設定手段により設定さ
れた取込み時期に空燃比検出値を前記内燃機関の
気筒毎に取り込んで気筒毎に空燃比補正値を演算
する補正値演算手段と、前記アイドル状態検出時
以外にも、前記内燃機関の気筒毎に前記燃料噴射
量の演算値を対応する気筒の前記空燃比補正値に
よつて補正する補正手段とを備え、気筒別に空燃
比を制御するようにした。

このため本発明によれば、機関運転状態が定常
状態に近く、加減速などの負荷の変化等による空
燃比の変化の影響を受けることのないアイドル状
態において空燃比を検出する。また、機関運転情
報の程度に応じて空燃比センサにより検出する空
燃比検出値の取り込み時期を補正して設定するの
で、各気筒毎の空燃比を正確に検出することが可
能となり、気筒間の空燃比のバラツキを確実に検
出した上で空燃比の補正を行う。また、加減速
時・高速時・高負荷時等、各気筒の運転と空燃比
情報との対応づけが困難なアイドル状態以外にお
いても、アイドル状態検出時に得られた検出値を
用いて空燃比を補正し、各種補正制御の実行と共
に、各気筒間のバラツキを減少させ、気筒全体と
しての空燃比をより一層均一化することができる
ため、内燃機関のより良好な運転状態を実現する
ことが可能となる。

しかも、気筒毎に順次空燃比を変化させる必要
がないため、制御が比較的簡単であるのみなら
ず、短時間で制御が可能であり、さらにはエミツ
シヨンの悪化やアイドル安定性の悪化を招くこと
なく、気筒間の空燃比を均一化することができる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例であり、第１図は全体概
略構成図、第２図は制御ユニツトのブロツク図、
第３ａ図および第３ｂ図は全体として１つのフロ
ーチヤートを構成し処理動作を説明するためのも
の、第４図および第５図はそれぞれ空燃比情報の
取り込み時期を説明するための説明図を夫々示
す。 １……多気筒内燃機関本体、２……給気系統、
８……燃料系統、１２−１ないし１２−６……燃
料噴射弁、１６……排気系統、１８……空燃比セ
ンサ、１９……クランク位置センサ、２７……制
御ユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多気筒内燃機関の吸入空気量、機関回転数等
   の機関運転状態を検出する運転情報検出手段と、 この機関運転情報の検出値に応じて前記内燃機
   関への燃料噴射量を演算する噴射量演算手段と、 前記内燃機関の排気ガスに応動して前記内燃機
   関への混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段
   と、 前記空燃比検出手段により検出される空燃比検
   出値の取り込み時期を、前記機関運転情報の程度
   に応じて補正して設定する時期設定手段と、 前記アイドル状態検出時に、かつ前記時期設定
   手段により設定された取り込み時期に空燃比検出
   値を前記内燃機関の気筒毎に取り込んで気筒毎に
   空燃比補正値を演算する補正値演算手段と、 前記アイドル状態検出時以外にも、前記内燃機
   関の気筒毎に前記燃料噴射量の演算値を対応する
   気筒の前記空燃比補正値によつて補正する補正手
   段とを備え、 前記補正値演算手段は、前記空燃比検出値の取
   り込みが全ての気筒について行われたかを判断す
   る全気筒空燃比取り込み判断手段と、この判断手
   段により全ての気筒の空燃比検出値の取り込みが
   行われたと判断すると全気筒の空燃比検出値のう
   ち最大値を記憶する最大値記憶手段と、この最大
   値と平均値との偏差が所定値以上のとき最大値を
   持つ気筒に対する燃料噴射量を減少させるべく該
   当気筒の空燃比補正値を補正する補正値補正手段
   を含む内燃機関の気筒別空燃比制御装置。