JPH06100132B2

JPH06100132B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH06100132B2
Application number: JP1225935A
Authority: JP
Inventors: 隆早岐
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH0388943A; US5048491A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、吸気系に設けられたエアフローメータ出力に
基いてエンジン出力が制御されるエンジンの制御装置に
関する。

（従来の技術）近年、自動車用等のエンジンにおいては、燃費性能や排
気性能等を損なわずに出力性能の向上を図るために、エ
アフローメータ等によって計測したエンジンの吸入空気
量に基いて例えば最適な燃料噴射量を設定し、その値と
なるように燃料噴射信号を燃料噴射弁に出力することに
より、エンジン出力を制御することが行われるようにな
っている。この場合、一般には、例えば特開昭63−4544
9号公報に示されているように、１個のエアフローメー
タが設けられるのが通例である。

（発明が解決しようとする課題）ところで、エンジンの大出力化に伴って気筒数が増える
と、高出力時にはそれに対応して多量の空気が要求され
る。その場合に、上記したように１個のエアフローメー
タで対応しようとすれば、高吸入空気量領域から低吸入
空気量領域に至る広範囲の検出バンドが要求され、この
ため検出精度が低下して緻密な制御が行えないという問
題がある。

このような問題に対しては、例えばエンジンにおける複
数気筒毎に互いに独立した吸気系を備えるとともに、各
吸気系にそれぞれエアフローメータを設けて、これらの
エアフローメータの出力に基いてその吸気系に対応する
気筒グループのエンジン出力の制御を行う一方、いずれ
かのエアフローメータが故障したときには対応する気筒
グループの運転を停止させて、他の正常なエアフローメ
ータの出力に基いて対応する気筒グループのエンジン出
力を制御させようという考え方がある。これによれば、
それぞれのエアフローメータが受け持つ気筒数が少ない
ことから検出精度が確保されて緻密な制御を行うことが
期待される反面、いずれかのエアフローメータが故障し
たときには対応気筒グループの運転が完全に停止するの
で、ポンピングロス等によってエンジン出力が大幅に低
下することになる。

本発明は、複数気筒毎に互いに独立した複数の吸気系を
備えるとともに、各吸気系にそれぞれエアフローメータ
を設けて、これらのエアフローメータの出力に基いてそ
の吸気系に対応する気筒グループのエンジン出力を制御
するようにしたエンジンにおける上記の問題に鑑みて、
いずれかのエアフローメータが故障してもエンジン出力
を大幅に低下させることのないエンジンの制御装置を実
現することを課題する。

（課題を解決するための手段）本発明に係るエンジンの制御装置は、複数気筒毎に互い
に独立した複数の吸気系を備えるとともに、各吸気系に
それぞれエアフローメータを設けて、これらのエアフロ
ーメータの出力に基いてその吸気系に対応する気筒グル
ープのエンジン出力を制御するようにしたエンジンにお
いて、上記各エアフローメータの故障を検出する故障検
出手段と、この故障検出手段によっていずれかのエアフ
ローメータの故障が検出されたときに、他の正常なエア
フローメータの出力に基いて上記故障したエアフローメ
ータに対応する気筒グループのエンジン出力を制御する
制御手段とを有することを特徴とする。

（作用）上記の構成によれば、通常時においては、複数気筒毎に
互いに独立した複数の吸気系に対応する気筒グループの
エンジン出力が、各吸気系に設けられたエアフローメー
タの出力に基いてそれぞれ制御されるので、エアフロー
メータの検出バンドが狭くて済み、これにより緻密な制
御が行われることになる。そして、いずれかのエアフロ
ーメータが故障したときには、上記制御手段が、そのエ
アフローメータに対応する気筒グループのエンジン出力
を、他の正常なエアフローメータの出力に基いて制御す
る。これにより、故障したエアフローメータが設けられ
た吸気系に対応する気筒グループもほぼ正常に運転され
て、エンジンの大幅な出力低下が防止されることにな
る。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように、エンジン１の本体部分を構成する
シリンダブロック２の上面には、２つのシリンダヘッド
3a,3bが互いに反対方向へ傾斜した状態で取り付けられ
て、これらにより第１、第２バンク1₁,1₂が構成されて
いる。そして、これらの第１、第２バンク1₁,1₂にはそ
れぞれの複数のシリンダ４…４（各１個のみ図示）が列
状に設けられている。

上記第１バンク1₁におけるシリンダ４には、連接棒５を
介してクランク軸６に連結されたピストンが往復動自在
に挿入されているとともに、エンジン回転数を検出する
エンジン回転数センサ８が上記クランク軸６に臨んで設
置されている。また、この第１バンク1₁に設けられたウ
ォータージャケット9aには冷却水温を検出する第１水温
センサ10aが設置されている。そして、この第１バンク1
₁におけるシリンダヘッド3aの下面が上記ピストン７に
臨んで凹陥されて燃焼室11aが形成されている。

上記シリンダヘッド3aには、その一方の側面から上記燃
焼室11aに通じる吸気ポート12aと、他方の側面から燃焼
室に通じる排気ポート13aと、これら各ポート12a、13a
の燃焼室11aへの開口部をそれぞれ開閉する吸、排気弁1
4,15とが設けられている。また、シリンダヘッド3aには
点火プラグ16が燃焼室11aに臨んで装着されている。

そして、エンジン１には上記第１バンク1₁における吸気
ポート12aに通じる第１吸気通路17が備えられ、この第
１吸気通路17の上流側から第１エアクリーナ18a、第１
吸気温センサ19a、第１エアフローメータ20a、第１スロ
ットルバルブ21aが配設されている。この第１スロット
ルバルブ21aと第１バンク1₁における吸気ポート12aとの
間にはサージタンク22aが設けられているとともに、こ
のサージタンク22aのさらに下流には上記吸気ポート12a
に対応して燃料噴射弁23が配設されている。また、上記
第１吸気通路17における第１スロットルバルブ21aをバ
イパスして設けられた第１バイパス通路24aには、始動
時ないしアイドル時におけるバイパスエア量を調節する
第1ISC（Ｉdle Ｓpeed Ｃontrol）バルブ25aが配設され
ている。

また、もう一方の第２バンク1₂もほぼ同様な構成とされ
ており、この第２バンク1₂におけるシリンダ４に挿入さ
れたピストン７が連接棒５を介して上記クランク軸６に
連結されているとともに、この第２バンク1₂に設けられ
たウォータージャケット9bにも冷却水温を検出する第２
水温センサ10bが設置されている。

そして、上記ピストン７との間に形成された燃焼室11b
を有するシリンダヘッド3bには、その一方の側面から燃
焼室11bに通じる吸気ポート12bと、他方の側面から燃焼
室11bへ通じる吸気ポート13bと、これら各ポート12b,13
bの燃焼室11bへの開口部をそれぞれ開閉する吸、排気弁
14,15と点火プラグ16とを有する。

また、エンジン１には上記第２バンク1₂における吸気ポ
ート12bに通じる第２吸気通路26が備えられ、この第２
吸気通路26の上流側から第２エアクリーナ18b、第２吸
気温センサ19b、第２エアフローメータ20b、第２スロッ
トルバルブ21bが配設されている。この第２スロットル
バルブ21bと第２バング1₂における吸気ポート12bとの間
にはサージタンク22bが設けられているとともに、この
サージタンク22bのさらに下流には第２バンク1₂におけ
る吸気ポート12bに対応して燃料噴射弁23が配設されて
いる。なお、上記第２吸気通路26における第２スロット
ルバルブ21bをバイパスして設けられた第２バイパス通
路24bにも、バイパスエア量を調節する第2ISCバルブ25b
が配設されている。

そして、このエンジン１には、上記燃料噴射弁23,23か
らの燃料噴射量と上記第１、第２バイパスバルブ25a,25
bの作動とを制御するコントロールユニット27が備えら
れている。このコントロールユニット27は、上記第１、
第２スロットルバルブ21a,21bの開度をそれぞれ検出す
るスロットル開度センサ28a,28bからのスロットル開度
信号と、第１、第２エアフローメータ20a,20bからの吸
入空気量信号と、第１、第２吸気温センサ19a,19bから
の吸気温信号と、第１、第２水温センサ10a,10bからの
水温信号と、エンジン回転数センサ８からのエンジン回
転数信号とをそれぞれ入力する。一方、コントロールユ
ニット27からは、上記燃料噴射弁23.23への燃料噴射量
信号と、第１、第2ISCバルブ25a,25bへのバイパスエア
制御信号とが出力されるようになっている。

ここで、コントロールユニット27によるバイパスエア制
御の概略について説明する。コントロールユニット27は
スロットル開度信号とエンジン回転数信号とに基いてエ
ンジン１の運転状態が所定のアイドルゾーンに属すると
判定したときに所定の基準制御量を設定するとともに、
この値を現実のエンジン回転数の目標回転数に対する回
転偏差をパラメータとするフィードバック補正係数を用
いて補正し、さらに必要な補正を行った上で最終制御量
を設定する。そして、この最終制御量に対応する開度と
なるように、上記第１、第2ISCバルブ25a,25bにバイパ
スエア制御信号をそれぞれ出力する。

また、コントロールユニット27は正常時における第１エ
アフローメータ20aによる第１吸入空気量Q₁と第２エア
フローメータ20bによる第２吸入空気量Q₂との空気量差
△Ｑを算出するとともに、その際のエンジン回転数Ｎと
エンジン負荷を代表する基本噴射時間Ｔ_ｐとに応じて上
記空気量差△Ｑをそれぞれ記憶し、上記エアフローメー
タ20a,20bのいずれかの故障時にその空気量差△Ｑに基
いて正常なエアフローメータの出力を補正して代替する
ようになっている。そこで、本実施例においては、コン
トロールユニット27には、上記空気量差△Ｑをエンジン
回転数Ｎと基本噴射時間Ｔ_ｐとに応じて蓄積する計算用
の第１マップメモリと、このマップメモリにエンジン回
転数Ｎと基本噴射時間Ｔ_ｐとに応じて所定回数（例えば
５回）蓄積された空気量差△Ｑに基いて算出した学習空
気量差△Ｑ_Ｌを同じくエンジン回転数Ｎと基本噴射時間
Ｔ_ｐとに対応させて記憶する第２マップメモリとが設け
られている。

以下、第２図のフローチャートを参照して本実施例の作
用を説明する。

すなわち、コントロールユニット27は、まずステップＳ
でシステムイニシャライズを行う。この際、第３図
（ａ）（ｂ）に示すように、上記第１、第２マップメモ
リにおける各エリア_ij,B_ij（ｉ＝１〜m;j＝１〜４）の
値はそれぞれ０にクリアされる。

次いで、コントロールユニット27は、ステップS₂で第１
エアフローメータ20aが故障しているか否かを判定し、
故障していないと判定したときには、今度はステップS₃
で第２エアフローメータ20bが故障しているか否かを判
定し、故障のないときにはステップS₄に進んで第１、第
２エアフローメータ20a,20bによる第１、第２吸入空気
量Q₁,Q₂とエンジン回転数センサ８によるエンジン回転
数Ｎとをそれぞれ読み込む。ここで、第１、第２エアフ
ローメータ20a,20bの故障の有無はコントロールユニッ
ト27へ入力される吸入空気量信号に基いて判定され、こ
れらのエアフローメータ20a,20bから異常な信号が入力
されたときに故障と判定される。

次いで、コントロールユニット27は、ステップS₅,S₆で
エンジン回転数Ｎの回変動量△Ｎ（△Ｎ＝Ｎ−Ｎ′）を
算出した上で、その回転変動量△Ｎが所定値（＝α）よ
り小さいか否かを判定する。つまり、エンジン回転が安
定しているか否かを判定するのである。そして、回転変
動が少ないときには、ステップS₇,S₈で第１エアフロー
メータ20aによる第１吸入空気量Q₁から第２エアフロー
メータ20bによる第２吸入空気量Q₂を減算して空気量差
△Ｑを求め、そのときのエンジン回転数Ｎ及び基本噴射
時間Ｔ_ｐに最も近い第１マップメモリの該当エリアＡ_ij
に加算する。この場合、上記空気量差△Ｑはエンジン回
転数Ｎと基本噴射時間Ｔ_ｐとに対応して上記エリアＡ_ij
へランダムに書き込まれる。

コントロールユニット27は、引き続いてステップS₉で上
記各エリアＡ_ijに対する書込回数をカウントするカウン
タのカウント数ｎ_ij（ｉ＝１〜m;j＝１〜４）のいずれ
かが５を超えたか否かを判定し、超えていればステップ
S₁₀で当該カウンタに対応エリアＡ_ijに蓄積された空気
量差△Ｑ_ijを蓄積回数（５）で割って平均空気量差△Ｑ
_Ａを求めるとともに、ステップS₁₁でこの平均空気量差
△Ｑ_Ａと第２マップメモリにおける該当エリアＢ_ijから
読み出した前回の学習空気量差△Ｑ_Ｌ′との平均を計算
して今回の学習空気量差△Ｑ_Ｌを求め、ステップS₁₂で
この学習空気量差△Ｑ_Ｌを上記第２マップメモリの該当
エリアＢ_ijに書き込んで更新する。同時に、コントロー
ルユニット27はステップS₁₃,S₁₄で第１マップメモリに
おける該当エリアＡ_ijのデータをクリアし、また対応す
るカウンタのカウント数ｎ_ijをリセットし、その後ステ
ップS₁₅に進んでエンジン１の運転状態が所定のアイド
ルゾーンに属するか否かを判定する。なお、上記ステッ
プS₉においてカウント数ｎ_ijが５を超えていなければス
テップS₁₆へ移りカウント数ｎ_ijを１だけカウントアッ
プする。

コントロールユニット27は、上記ステップS₁₅において
エンジン１の運転状態がアイドルゾーンに属すると判定
したときには、ステップS₁₇で第１、第２バンク11,1₂に
おけるアイドル吸入空気量Q₀₁,Q₀₂を、今回の第１、第
２吸入空気量Q₁,Q₂と前回アイドル吸入空気量Q₀₁,′
Q₀₂′との算術平均から求め、その後ステップS₁₈で燃料
噴射制御の学習条件が成立したか否かを判定し、成立し
ていると判定したときにはステップS₁₉で所定の更新時
期に達しているか否かを判定する。なお、上記ステップ
S₁₈において第１、第２水温センサ10a,10bに基づく冷却
水温が80゜Ｃ以上で、エンジンの運転状態が所定のアイ
ドルゾーン及びフィードバックゾーンに属するときに学
習条件が成立したと判定される。

コントロールユニット27は、上記ステップS₁₉において
更新時期に達したと判定したときには、ステップS₂₀,S
₂₁でアイドル学習補正係数Ｃ_L01,C_L02を、前回アイドル
学習補正係数Ｃ_L01′,C_L02′に平均フィードバック補正
係数＜Ｃ_FB1＞＜Ｃ_FB2＞の半値を加算して求め、この値
に上記第１、第２吸入空気量Q₁,Q₂に対するアイドル吸
入空気量Q₀₁,Q₀₂の比をそれぞれ積算することにより、
学習補正係数Ｃ_L1,C_L2を最終的に設定する。

なお、上記ステップS₁₅においてエンジン１の運転状態
がアイドルゾーンに属していないと判定されたときに
は、ステップS₁₇の代わりにステップS₂₂が実行され、前
回アイドル吸入空気量Q₀₁′,Q₀₂′が今回のアイドル吸
入空気量Q₀₁,Q₀₂の値として用いられる。また、上記ス
テップS₁₈において学習条件が成立してないとき、また
ステップS₁₉において更新時期に達していないときには
ステップS₂₀の代わりにステップS₂₃が実行されて、前回
アイドル学習補正係数C₀₁′,C₀₂′が今回のアイドル学
習補正係数C₀₁,C₀₂の値として用いられる。

そして、コントロールユニット27は、ステップS₂₄で第
１、第２バンク1₁,1₂における燃料噴射弁23,23に対する
基本噴射時間Ｔ_p1,T_p2をそれぞれ演算するとともに、ス
テップS₂₅で各種信号を読み込んだ後、ステップS₂₆で上
記学習補正係数Ｃ_L1,C_L2以外の総補正係数Ｃ_Ｔを設定
し、その後ステップS₂₇でこれらに基いて最終噴射時間T
₁,T₂をそれぞれ決定し、ステップS₂₈でこれらの最終噴
射時間T₁,T₂で噴射されるように第１、第２バンク1₁,1₂
における燃料噴射弁23,23に対して燃料噴射信号をそれ
ぞれ出力する。

このようなループ処理が上記ステップS₂,S₃において第
１、第２エアフローメータ20a,20bのいずれかの故障が
判定されまで実行されることになる。その時点において
は、第４図に示すように、エンジン回転数Ｎと基本噴射
時間Ｔ_ｐとに対応する学習空気量差△Ｑ_Ｌが第２マップ
メモリにおける各エリアＢ_ijにそれぞれ記憶されている
ことになる。

そして、コントロールユニット27は、上記ステップS₃に
おいて第２エアフローメータ20bが故障したと判定した
ときにはステップS₂₉に移り、まず第１エアフローメー
タ20aによる第１吸入空気量Q₁とエンジン回転数センサ
８によるエンジン回転数Ｎとを読み込み、次いでステッ
プS₃₀でこれらに基いて基本噴射時間Ｔ_ｐを算出した
後、ステップS₃₁で第４図に示す第２マップメモリの該
当エリアＢ_ijからこの基本噴射時間Ｔ_ｐとエンジン回転
数Ｎと対応する学習空気量差△Ｑ_Ｌを読み出す。そし
て、ステップS₃₂でその学習空気量差△Ｑ_Ｌを上記第１
吸入空気量Q₁から減算し、その値を第２吸入空気量Q₂と
する。これにより、第２バンク1₂における燃料噴射弁23
に対する基本噴射時間Ｔ_p2は第１エアフローメータ20a
による第１吸入空気量Q₁に基いて設定されることにな
る。

一方、コントロールユニット27は、上記ステップS₂にお
いて第１エアフローメータ20aが故障したと判定したと
きに、ステップS₃₃に移って第２エアフローメータ20bの
故障の有無を判定し、故障してないと判定したときに
は、上記と同様にまずステップS₃₄で第２エアフローメ
ータ20bによる第２吸入空気量Q₂とエンジン回転数Ｎと
を読み込み、次いでステップS₃₅でこれらに基いて基本
噴射時間Ｔ_ｐを算出した後、ステップS₃₆で第４図に示
す第２マップメモリの該当エリアＢ_ijからこの基本噴射
時間Ｔ_ｐとエンジン回転数Ｎとに対応する学習空気量差
△Ｑ_Ｌを読み出す。そして、ステップS₃₇でその学習空
気量差△Ｑ_Ｌを上記第２吸入空気量Q₂に加算し、その値
を第１吸入空気量Q₁とする。これにより、第１バンク1₁
における燃料噴射弁23に対する基本噴射時間Ｔ_p1は第２
エアフローメータ20bによる第１吸入空気量Q₂に基いて
設定されることになる。

そして、上記ステップS₃₃で第２エアフローメータ20bも
故障してと判定されたときには、ステップS₃₈で所定の
バックアップ噴射時間Ｔ_B1,T_B2を用いて最終噴射時間
T₁,T₂がそれぞれ設定される。

なお、エアフローメータの出力に基いて点火時期が制御
されるようなエンジンにおいては、当該エンジンにおけ
る互いに独立した各吸気系に設けたエアフローメータの
いずれかが故障したときに、正常なエアフローメータの
出力に基いて故障したエアフローメータに対応する気筒
グループの点火時期を制御するようにしてもよい。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、複数気筒毎に互いに独立
した複数の吸気系に対応する気筒グループのエンジン出
力が、各吸気系に設けられたエアフローメータの出力に
基いてそれぞれ制御されるので、エアフローメータの検
出バンドが狭くて済み、これにより緻密な制御が行われ
ることになるとともに、いずれかのエアフローメータが
故障したときには、そのエアフローメータに対応する気
筒グループのエンジン出力が、他の正常なエアフローメ
ータの出力に基いて制御されるので、故障したエアフロ
ーメータが設けられた吸気系に対応する気筒グループも
ほぼ正常に運転されて、エンジンの大幅な出力低下が防
止されるという効果が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明に
係るエンジンの吸気系及び制御システムを示すシステム
図、第２図は本実施例における制御を示すフローチャー
ト図、第３図はコントロールユニットの第１、第２マッ
プメモリを初期化した状態を示す説明図、第４図は第２
マップメモリに学習された状態を示す説明図である。１……エンジン、20a,20b……エアフローメータ、27…
…故障検出手段、制御手段（コントロールユニット）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数気筒毎に互いに独立した複数の吸気系
を備え、かつ各吸気系にそれぞれエアフローメータを設
けて、これらのエアフローメータの出力に基いてその吸
気系に対応する気筒グループのエンジン出力をそれぞれ
制御するようにしたエンジンの制御装置であって、上記
各エアフローメータの故障を検出する故障検出手段と、
この故障検出手段によっていずれかのエアフローメータ
の故障が検出されたときに、他の正常なエアフローメー
タの出力に基いて上記故障したエアフローメータに対応
する気筒グループのエンジン出力を制御する制御手段と
が備えられていることを特徴とするエンジンの制御装
置。