JPH06280634A - エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸素濃度センサの活性化までの時間短縮が可
能であり、また排気ガス温度降下量等の気筒運転条件の
異なる排気管を合流させた場合にも、各気筒に応じた空
燃比制御が可能なエンジンの燃焼制御装置を提供する。 【構成】 Ｖ型エンジン１をＶバンクの一方，他方の気
筒７ａ，１０ａが車両前後方向前側，後側に位置するよ
うに車体に搭載し、検出空気量に基づいて基本燃料量を
求めるとともに、該基本燃料量を酸素濃度センサ２３ａ
からの検出酸素濃度に応じて補正するようにしたエンジ
ンの燃焼制御装置を構成する。この場合に、上記前側気
筒７ａに接続された第１排気管１８に上記後側気筒１０
ａに接続された第２排気管１９を上記後側気筒近傍で合
流させ、該合流部に共通の酸素濃度センサ２３ａを配設
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの燃焼制御装
置に関し、詳細には複数の気筒に対して共通の酸素濃度
センサを備えている場合において、酸素濃度センサの活
性化までの時間短縮，各気筒の空燃比の制御精度向上を
図ることができるようにした酸素濃度センサの配置位
置，フィードバック制御方法の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンにおいては、空燃比を所定空燃
比に制御することにより、出力特性，排気ガス特性を改
善できるようにした燃焼制御装置が採用されている。例
えばＶ型エンジンを搭載し、各気筒からの独立排気管を
合流させた共通排気管を車両後方に延長した車両におい
て、上記各気筒の空燃比制御を行うエンジンの燃焼制御
装置として、従来例えば、特開平４−１３４１４９号公
報に記載されているものがある。これは、各気筒に接続
された各独立排気管にそれぞれ酸素濃度検出センサを配
設し、該各検出センサからの各酸素濃度に応じて各気筒
毎に燃料噴射量を制御するように構成されている。

【０００３】また他の従来の燃焼制御装置として、気筒
運転条件（例えば排気ガス温度降下量）の気筒毎の差が
生じないように各気筒からの排気管の長さ，合流点等を
設計し、該合流部に酸素濃度センサを配設し、該センサ
による検出酸素濃度によって基本燃料噴射量を補正した
各気筒共通の補正燃料噴射量を求めるようにしたものも
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報記載
の燃焼制御装置では、各気筒毎に酸素濃度検出センサが
必要であるからそれだけコスト高になる問題がある。一
方、上記合流部に酸素濃度センサを配設した場合は、酸
素濃度センサが共通である点でコスト高の問題を回避で
きる。しかし、この従来装置では、各気筒毎に排気ガス
条件等に差が生じないように排気系等を設計する必要が
ある点で、設計上の自由度が低く、適用範囲が限定され
る問題がある。例えば、Ｖ型エンジンを横置きに搭載す
る場合は、排気管長，走行風の当たり易さ等において差
が生じ易い。

【０００５】また一般に、空燃比制御においては、特に
エンジン始動時に酸素濃度センサが活性化するまでの間
は事実上フィードバック制御が不可能である。従って、
この活性化までの時間を短縮することが必要である。一
方、自動二輪車にＶ型エンジンをクランク軸が車幅方向
を向くように搭載した場合、酸素濃度センサの配置可能
位置がクランクケースの後端付近より後方に限定される
のが通例であることから、特にＶバンクの前側に位置す
る気筒に接続された排気管においては、排気ポートから
酸素濃度センサ位置までが長くなり、排気ガスの温度降
下量が大きく、上記活性化までの時間短縮が困難という
問題がある。

【０００６】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たもので、酸素濃度センサの活性化までの時間短縮が可
能であり、また排気ガス温度降下量等の気筒運転条件の
異なる排気管を合流させた場合にも、各気筒に応じた空
燃比制御が可能なエンジンの燃焼制御装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｖ型
エンジンをＶバンクの一方，他方の気筒が車両前後方向
前側，後側に位置するように車体に搭載し、検出空気量
に基づいて基本燃料量を求めるとともに、該基本燃料量
を酸素濃度センサからの検出酸素濃度に応じて補正する
ようにしたエンジンの燃焼制御装置において、上記前側
気筒に接続された第１排気管に上記後側気筒に接続され
た第２排気管を上記後側気筒近傍で合流させ、該合流部
に共通の酸素濃度センサを配設したことを特徴としてい
る。

【０００８】請求項２の発明は、空気量センサと、気筒
運転条件の異なる第１，第２気筒からの第１，第２排気
管の合流部に配設された酸素濃度センサと、検出空気量
に基づいて所定空燃比となるよう基本燃料量を演算する
基本燃料量演算手段と、上記基本燃料量から検出酸素濃
度，及び気筒運転条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を
演算する補正燃料量演算手段とを備えたことを特徴とす
るエンジンの燃焼制御装置である。

【０００９】請求項３の発明は、空気量センサと、気筒
運転条件の異なる第１，第２気筒からの第１，第２排気
管の合流部に配設された酸素濃度センサと、気筒運転条
件に応じた各気筒毎の空燃比を設定する空燃比設定手段
と、該各気筒毎の空燃比と検出空気量に基づいて各気筒
毎の基本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、該基
本燃料量から検出酸素濃度に応じた各気筒毎の補正燃料
量を演算する補正燃料量演算手段とを備えたことを特徴
とするエンジンの燃焼制御装置である。

【００１０】請求項４の発明は、請求項２，３の発明に
おけるエンジン形式，排気管接続条件を特定したもので
あり、上記第１，第２気筒がＶバンクをなすように配設
してなるＶ型エンジンを第１，第２気筒がそれぞれ車両
前後方向前側，後側に位置するように車体に搭載し、該
第１，第２気筒に上記第１，第２排気管を接続したこと
を特徴としている。

【００１１】ここで本発明における気筒運転条件の異な
る気筒とは、各気筒の吸気管，排気管の長さ，形状、走
行風の当たり易さ等のように吸入空気量，排気ガス量，
排気ガス温度降下量等、空燃比制御に影響を与える各種
条件の異なる気筒を意味している。例えばクランク軸を
車幅方向に向けて搭載された自動二輪車用横置Ｖ型エン
ジンのバンクの前側，後側に位置する気筒においては、
走行風による冷却性、吸気管長に起因する慣性過給を利
用した吸気効率、排気管長に起因する排気脈動を利用し
た排気効率，及び排気温度の降下量が、前側気筒と後側
気筒とで大きく異なる。

【００１２】

【作用】請求項１の発明に係るエンジンの燃焼制御装置
によれば、Ｖバンクの前側気筒に接続された第１排気管
にこれよりも温度降下量の少ない後側気筒用第２排気管
を合流させた合流点に酸素濃度センサを配設したので、
特にエンジン始動時において、第１気筒からの排気ガス
温度の降下量が第２気筒からの温度降下量の少ない排気
ガスによって緩和され、それだけ酸素濃度センサの活性
化までの時間が短縮される。

【００１３】請求項２の発明によれば、酸素濃度及び気
筒運転条件に応じて基本燃料量を各気筒毎に補正した各
気筒毎の補正燃料量を求めるようにしたので、また請求
項３の発明によれば、気筒運転条件に応じて設定された
各気筒毎の空燃比となるように基本燃料量を求めるよう
にしたので、気筒運転条件が同一になるように吸気系，
排気系等を設計する必要がない。例えば請求項４の発明
から判るように自動二輪車用横置Ｖ型エンジンの前側気
筒用排気管と後側気筒用排気管との合流点に酸素濃度セ
ンサを配設する場合にも高い空燃比制御精度を確保で
き、適用範囲を拡大できる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に沿って説明
する。図１〜図７は本発明の一実施例によるエンジンの
燃焼制御装置を説明するための図であり、図１は全体構
成図、図２，図３，図４，図５はそれぞれ該エンジンの
車体搭載状態を示す側面図，底面図，正面図，背面図、
図６は該実施例制御装置のブロック構成図、図７はフロ
ーチャートである。

【００１５】図において、１は本実施例燃焼制御装置が
採用された水冷式４サイクルＶ型４気筒エンジンであ
る。該エンジン１は車体フレーム６に、後述する前側，
後側ブロック４，５が車両前後方向前側，後側に位置す
るように、また上記クランク軸２が車幅方向に向くよう
に、横置に搭載されている。上記車体フレーム６は、ヘ
ッドパイプ６ａに左，右一対のメインパイプ６ｂ，左，
右一対のダウンチューブ６ｃの前端を接続するととも
に、これらフレーム部材の後端部同士を互いに接続して
なるダブルクレードル型のものである。なお、２１ａは
車体フレーム２下部とリヤアームとの間に配設された後
輪懸架装置のリンク機構、２１ｂは該リンク機構２１ａ
と車体フレーム２上部とを連結するクッションユニッ
ト、２２は後輪駆動用のリヤアーム兼用ドライブシャフ
トケースである。

【００１６】上記エンジン１は、前後バンク共通のクラ
ンク軸２及び変速装置が収容されたクランクケース３の
前側，後側に前側ブロック４，後側ブロック５を所定の
バンク角をなすように設けた構造のものである。

【００１７】上記前側ブロック４は、上記クランクケー
ス３の前部に一体形成され、左，右一対の前側気筒７
ａ，７ａを有する前側シリンダブロック７と、これの合
面にボルト締め結合された前側シリンダヘッド８と、該
シリンダヘッド８の上側合面に装着された前側ヘッドカ
バー９とを備えている。また上記後側ブロック５は、同
様に左，右一対の後側気筒１０ａ，１０ａを備えた後側
シリンダブロック１０と、後側シリンダヘッド１１と、
後側ヘッドカバー１２とを備えている。なお、前，後気
筒７ａ，１０ａ内に配置されたピストン７ｂ，１０ｂは
左側同士，右側同士が同一のクランクピンに連結されて
いる。

【００１８】上記前側，後側シリンダヘッド８，１１の
バンク内側に開口する吸気通路８ａ，１１ａには吸気マ
ニホールド１３，１４、スロットルボディ１５，１６が
接続されており、該両スロットルボディ１５，１６の吸
込口はエアクリーナ１７内に開口している。

【００１９】上記前側シリンダヘッド８の車両前側に開
口する各前側排気通路８ｂ，８ｂには、前側排気管１
８，１８が接続されている。該各前側排気管１８は、ク
ランクケース３の前壁から底壁を囲むように屈曲して車
両左，右両側を車両後方に延びている。また該前側排気
管１８の、クランクケース後壁より少し後方に位置する
後端部１８ａには合流管２０が接続されており、該合流
管２０はそのまま車両後端付近まで延びている。

【００２０】また上記後側シリンダヘッド１１の車両後
側に開口する各後側排気通路１１ｂ，１１ｂには後側排
気管１９が接続されている。該各後側排気管１９はクラ
ンクケース３の後壁に沿うように下方に延び、上記前側
排気管１８の後端部１８ａ付近に合流している。これに
より車両左側における前側，後側気筒８ｂ，１１ｂから
の排気ガスを合流させた後、車両後端部から排出する左
側排気系、及び同様の構造の右側排気系が構成されてい
る。

【００２１】また、上記左，右各排気系の各合流管２０
には、左，右酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂが配設され
ている。該センサ２３ａ，２３ｂは、上記各合流管２０
の上面で、かつ車幅方向に見て上記クッションユニット
２１と重なる位置に配設されている。また各合流管２０
の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂ直近下流部には触媒２
４が収容配置されている。

【００２２】また図１，図６において、２５は本実施例
の燃焼制御を行うＥＣＵ、２６はクランク軸２の回転速
度を検出するエンジン回転数センサ、２７は気筒判別セ
ンサ、２８はスロットル開度センサ、２９，３０は吸気
温，水温センサ、３１ａ，３１ｂは前側，後側吸気負圧
センサ（空気量センサ）である。

【００２３】上記ＥＣＵ２５には、各入力インタフェー
ス２５ａ，メモリ２５ｂ，ＣＰＵ２５ｃ，各出力インタ
フェース２５ｄを備え、上記各センサからの回転数信号
ａ、気筒判別信号ｂ、スロットル開度信号ｃ、吸気温，
水温信号ｄ，ｅ、前，後空気量信号ｆ，ｇ、左，右酸素
濃度信号ｈ，ｉが上記入力インタフェース２５ａを介し
て入力される。

【００２４】そして上記ＣＰＵ２５ｃは、空気量信号
ｆ，ｇに基づいて設定空燃比となるよう基本燃料量を演
算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃料から酸素濃
度信号ｈ，ｉ，及び各気筒毎の排気ガス温度等の気筒運
転条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を演算する補正燃
料量演算手段とを備えており、補正燃料量信号Ａ１〜Ａ
４を上記出力インタフェイス２５ｄを介して各気筒の燃
料噴射弁３２ａ〜３２ｄに出力し、また点火時期制御信
号Ｂ１〜Ｂ４をイグニッションコイル３３ａ〜３３ｄに
出力する。

【００２５】次に本実施例の作用効果を説明する。本実
施例エンジンでは、前側排気管１８を流れる前側気筒７
ａからの排気ガスに、後側排気管１９を流れる後側気筒
１０ａからの排気ガスが合流し、合流管２０を通って車
両後方に排出される。そして上記合流部に配設された
左，右の酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂにより左，右気
筒からの排気ガスの酸素濃度が検出される。

【００２６】この場合、前側気筒７ａから酸素濃度セン
サ２３ａ，又は２３ｂまでの距離が長いことから、特に
エンジン始動時には排気ガス温度が降下し易く、酸素濃
度センサの活性化までの時間が長くなり易い。本実施例
では、前側気筒からの排気ガスに後側気筒からの管長の
短い後側排気管１９を介して排気ガスを合流させるよう
にしたので、後側気筒からの排気ガス温度が比較的高い
ことから、上記前側気筒からの排気ガスの温度降下を緩
和でき、それだけ酸素濃度センサの活性化までの時間を
短縮できる。

【００２７】本実施例エンジンの燃焼制御動作を図７に
示すフローチャートに従って詳述する。ＥＣＵ２５はプ
ログラムがスタートすると、エンジン運転状態を表す信
号ａ〜ｇを読み込み（ステップＳ１）、エンジン回転数
信号ａ、スロットル開度信号ｃ、前側，後側気筒吸気負
圧（吸気量）信号ｆ，ｇ等から前側左，右気筒用基本燃
料量、及び後側左，右気筒用基本燃料量をマップ演算し
（ステップＳ２）、吸気温，水温信号ｄ，ｅに基づいて
上記各基本燃料量に対する温度補正量をマップ演算する
（ステップＳ３）。なお、この温度補正量は、前側気筒
と後側気筒とでは温度条件が異なるので、前側左，右気
筒用補正量と、後側左，右気筒用補正量との２種類設定
するのが望ましい。

【００２８】続いて左，右の酸素濃度センサ２３ａ，２
３ｂからの左，右酸素濃度信号ｈ，ｉを読み込み、該信
号値を基準値と比較することにより、左，右の酸素濃度
センサ２３ａ，２３ｂの両方共が活性化しているか否か
を判断する（ステップＳ４，５）。そして活性化してい
る場合は、上記読み込んだ左，右の酸素濃度信号ｈ，ｉ
に基づいて、上記各基本燃料量に対する酸素濃度補正量
をマップ演算する（ステップＳ６）。この酸素濃度補正
量は、左，右の酸素濃度検出値のそれぞれに対して前側
気筒用と後側気筒用とでは異なる値に設定する。例え
ば、前側気筒より後側気筒の方が冷却性が悪く、温度が
上昇し易い場合は、前側気筒より後側気筒の方が空燃比
が濃くなるように設定する。これにより後側気筒につい
ては、燃料による冷却効果がえられる。

【００２９】そして上記各酸素濃度補正量，及び上記各
温度補正量に基づいて上記各基本燃料量を補正した前側
左，右、後側左，右気筒用補正燃料量を演算し（ステッ
プＳ７）、該各補正燃料量信号Ａ１〜Ａ４を出力インン
タフェース２５ｄを介して各燃料噴射弁３２ａ〜３２ｄ
に出力し（ステップＳ８）、これにより前側左，右気
筒、後側左，右気筒に最適量の燃料が噴射供給される。
なお、ステップＳ５において酸素濃度センサ２３ａ，２
３ｂの何れか、又は何れもが活性化していない場合は、
ステップＳ７に移行して基本燃料量の温度補正のみを行
う。

【００３０】このように本実施例では、構造上酸素濃度
センサまでの距離が長いことから温度降下が避けられな
い前側気筒からの排気ガスに、上記距離が短いことから
温度降下を小さくできる後側気筒からの排気ガスを合流
させ、該合流部に酸素濃度センサを配設したので、特に
エンジン始動時において酸素濃度センサの活性化までの
時間を短縮できる。

【００３１】また上記前側気筒用排気ガスと後側気筒用
排気ガスとの合流点に酸素濃度センサを配設するととも
に、該酸素濃度による基本燃料の補正を行うに当たっ
て、前側気筒用補正量と後側気筒用補正量とを独立に設
定したので、１つの酸素濃度センサによって前側気筒と
後側気筒との両方のフィードバック補正を行うことがで
きる。

【００３２】上記第１実施例では、前側気筒と後側気筒
とで異なるフィードバック補正量を設定するようにした
が、前側気筒と後側気筒のように気筒運転条件の異なる
２つの気筒に共通の酸素濃度センサを設ける場合は、前
側気筒と後側気筒とで基本となる空燃比を別個に設定す
ることも考えられ、このようにしたのが本願の請求項
３，４の発明である。

【００３３】図８は請求項３，４の発明に係る第２実施
例のフローチャートであり、図７と同一ステップは同一
又は相当動作を示す。本第２実施例では、上記第１実施
例におけるステップＳ１とＳ２との間に、前側，後側気
筒の運転条件に応じた別個の前側，後側空燃比を設定す
るステップＳ２′を設ける。続いてステップＳ２におい
て上記別個に設定された空燃比になるように前側気筒用
基本燃料量、及び後側気筒用基本燃料量をマップ演算
し、この前，後気筒用基本燃料量を左の酸素濃度センサ
２３ａからの酸素濃度に応じた同一の補正係数でもって
補正した前，後左側気筒用補正燃料量と、前，後気筒用
基本燃料量を右側酸素濃度に応じた同一の補正係数でも
って補正した前，後右側気筒用補正燃料量を出力する。

【００３４】上記前側，後側気筒用空燃比の設定につい
ては、各気筒の運転条件に応じて設定するわけである
が、例えば以下の例が考えられる。後側気筒は冷却性が
前側気筒に比べて低く温度が上がり気味であるというよ
うな場合は、例えば前側気筒用空燃比を14.7に、後側気
筒用空燃比を14.4に設定し、平均空燃比が理論空燃比
（14.55 ）になるように設定する。このように後側気筒
の空燃比を小さくして比較的燃料量を多くし、燃料冷却
によって上記を冷却性を改善する。

【００３５】また爆発間隔を不等間隔に設定したことか
ら、例えば前側気筒の吸気行程は他の気筒の直前の吸気
行程終了後、一定のクランク角回転後開始するのに対
し、後側気筒の吸気行程は他の気筒の直前の吸気行程終
了前に開始することにより、前側気筒への空気量が後側
気筒への空気量より大きくなることが考えられる。この
ような場合は、前側気筒用空燃比を後側気筒用より小さ
く設定することにより実質的な空燃比を理論空燃比側に
補正できる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係るエン
ジンの燃焼制御装置によれば、Ｖバンクの前側気筒用第
１排気管にこれよりも排気ガス温度降下量の少ない後側
気筒用第２排気管を合流させた合流点に酸素濃度センサ
を配設したので、特にエンジン始動時において、第１気
筒からの排気ガス温度の降下を第２気筒からの温度降下
量の少ない排気ガスによって補うことができ、その結
果、酸素濃度センサの活性化までの時間を短縮できる効
果がある。

【００３７】また請求項２の発明によれば、基本燃料量
を気筒運転条件に応じて補正した各気筒毎の補正燃料量
を求めるようにしたので、また請求項３の発明によれ
ば、気筒運転条件に応じて設定された各気筒毎の空燃比
となるように基本燃料量を求めるようにしたので、気筒
運転条件が同一になるように吸気系，排気系等を設計す
ることなく、気筒運転条件の異なる気筒の空燃比制御を
精度よく行うことができる効果がありる。特に、請求項
４の発明のように自動二輪車用横置Ｖ型エンジンの前側
気筒用排気管と後側気筒用排気管との合流点に酸素濃度
センサを配設する場合にも空燃比の高い制御精度を確保
でき、適用範囲を拡大できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２，４の発明に係る第１実施例によ
るエンジンの燃焼制御装置の全体構成図である。

【図２】上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す
側面図である。

【図３】上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す
底面図である。

【図４】上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す
正面図である。

【図５】上記第１実施例エンジンの車体搭載状態を示す
背面図である。

【図６】上記第１実施例装置のブロック構成図である。

【図７】上記第１実施例装置の動作を説明するためのフ
ローチャート図である。

【図８】請求項３，４の発明に係る第２実施例によるエ
ンジンの燃焼制御装置の動作を説明するためのフローチ
ャート図である。

【符号の説明】

１ Ｖ型エンジン ６ 車体フレーム ７ａ，１０ａ 前側，後側気筒（第１，第２気筒） １８，１９ 前側，後側排気管（第１，第２排気管） ２０合流管 ２３ａ，２３ｂ 左，右酸素濃度センサ ２５ ＥＣＵ（基本燃料量演算手段，補正燃料量演算手
段，空燃比設定手段） ３１ａ，３１ｂ 吸気圧センサ（空気量センサ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｖ型エンジンをＶバンクの一方，他方の
   気筒が車両前後方向前側，後側に位置するように車体に
   搭載し、検出空気量に基づいて基本燃料量を求めるとと
   もに、該基本燃料量を酸素濃度センサからの検出酸素濃
   度に応じて補正するようにしたエンジンの燃焼制御装置
   において、上記前側気筒に接続された第１排気管に上記
   後側気筒に接続された第２排気管を上記後側気筒近傍で
   合流させ、該合流部に共通の酸素濃度センサを配設した
   ことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
2. 【請求項２】 空気量センサと、気筒運転条件の異なる
   第１，第２気筒からの第１，第２排気管の合流部に配設
   された酸素濃度センサと、検出空気量に基づいて所定空
   燃比となるよう基本燃料量を演算する基本燃料量演算手
   段と、上記基本燃料量から検出酸素濃度，及び気筒運転
   条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を演算する補正燃料
   量演算手段とを備えたことを特徴とするエンジンの燃焼
   制御装置。
3. 【請求項３】 空気量センサと、気筒運転条件の異なる
   第１，第２気筒からの第１，第２排気管の合流部に配設
   された酸素濃度センサと、気筒運転条件に応じた各気筒
   毎の空燃比を設定する空燃比設定手段と、該各気筒毎の
   空燃比と検出空気量に基づいて各気筒毎の基本燃料量を
   演算する基本燃料量演算手段と、該基本燃料量から検出
   酸素濃度に応じた各気筒毎の補正燃料量を演算する補正
   燃料量演算手段とを備えたことを特徴とするエンジンの
   燃焼制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３において、上記第１，第
   ２気筒がＶバンクをなすように配設してなるＶ型エンジ
   ンを第１，第２気筒がそれぞれ車両前後方向前側，後側
   に位置するように車体に搭載し、該第１，第２気筒に上
   記第１，第２排気管を接続したことを特徴とするエンジ
   ンの燃焼制御装置。