JPH0713494B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は内燃機関の空燃比制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の排気系に設けられる三元触媒の転化効率は理
論空燃比の混合気である場合に最も高くなるので、実空
燃比を検出するセンサからの信号に基づくフィードバッ
ク制御が行なわれる。これを第７図，第８図に示すと
（たとえば特開昭56−143325号参照。）、同図は吸気絞
り弁１の上流の吸気通路２に１個の燃料噴射弁３を設け
た機関であり、コントロールユニット15には各種の運転
変数を検出するセンサ類（たとえばクランク角センサ５
やエアフローメータ６等）からの信号と実際の空燃比を
検出するセンサ11からの信号とが入力される。コントロ
ールユニット15ではこれら信号に基づいて理論空燃比の
混合気が得られるように燃料噴射量を演算し、この噴射
量に応じた制御信号にて噴射弁３を駆動する。なお、空
燃比センサ11は分岐排気通路9A,9Bの合流部の下流で三
元触媒10の上流に設けられている。

しかし、アイドル状態ではフィードバック制御の応答時
間が長くなるので、フィードバック制御を継続すると却
ってハンチングを招く等の問題が生じ、アイドル回転が
安定しない。そこで、アイドル状態を判別し、アイドル
状態になった直後の所定時間だけフィードバック制御を
継続してその間のフィードバック制御量の平均値を演算
し、その後はフィードバック制御量をこの平均値または
この平均値に一定量を加算した値に固定することにより
アイドル回転の安定化を図っている。

なお、アイドル回転の具体的な駆動手段は、吸気絞り弁
１をバイパスする通路の補助空気量を制御するアイドル
制御弁と、この制御弁への制御負圧をデューティ制御す
る負圧制御弁である。したがって、アイドル状態におけ
る制御量は負圧制御弁に付与するデューティ値（所定周
期の開弁時間割合）であり、このデューティ値が所定値
に固定される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、Ｖ型機関では、左右のバンク毎に独立してフ
ィードバック制御を行うことが可能であり、フィードバ
ック制御系を各バンクに対して独立に設けることができ
る。すなわち複数のフィードバック制御系を設けるとす
れば、第２図に示すように、各バンク（左バンク30Aと
右バンク30B）用に吸気通路と排気通路とが分岐され、
各分岐吸気通路2A,2Bには噴射弁3A,3Bが、各分岐排気通
路9A,9Bには空燃比センサ11A,11Bが設けられ、コントロ
ールユニット35では対応するセンサ信号に基づいて各バ
ンク30A,30Bを独立して制御することになる。

しかしながら、複数のフィードバック制御系をアイドル
状態において独立に制御するとなると、互いに干渉しあ
って却ってアイドル安定性を損なうことが考えられる。
これは、アイドル状態においてはもともと応答速度が遅
く、単独のフィードバック制御を行った場合であって
も、ハンチング等を招きやすい運転域であるのに、この
ような運転域において複数のフィードバック制御が同時
に行なわれるとすれば、片方のバンクの機関回転の不安
定がもう片方のバンクに影響して燃焼状態を不良にする
等同じ制御系が複数あるために、制御の干渉を生じてし
まうのである。

この発明はこのような従来例の問題点に着目してなされ
たもので、いずれか一方の制御系のフィードバック制御
量を固定した状態で他方の制御系にてそれぞれ所定時間
フィードバック制御を行ってフィードバック制御量の平
均値を求め、その後に求めた各平均値に対応して複数の
制御系のフィードバック制御量を固定するようにした空
燃比制御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明では、第１図に示すように、排気系に設けた空
燃比センサにて検出される実空燃比に基づき目標空燃比
となるように吸気系に設けた燃料供給装置からの燃料供
給量を制御するフィードバック制御系を備える内燃機関
の空燃比制御装置を前提として、このフィードバック制
御系を複数独立して設ける。すなわち、複数の燃料供給
量演算手段22A,22Bでは対応する空燃比センサ21A,21Bか
らの信号に基づいて燃料供給量を演算し、この供給量に
応じた制御信号が対応する燃料供給装置24A,24Bに出力
される。

さらに、アイドル状態を判別する手段25と、アイドル状
態を判別したときに、一方の制御系のフィードバック制
御量を所定値に固定する手段26と、同じく他方の制御系
のフィードバック制御を所定時間継続して他方の制御系
のフィードバック制御量を演算する手段27と、この他方
の制御系のフィードバック制御量の平均値を演算する手
段28と、この所定時間経過後に他方の制御系のフィード
バック制御量を所定値に固定する手段29と、同じく前記
一方の制御系のフィードバック制御を所定時間継続して
この一方の制御系のフィードバック制御量を演算する手
段30と、この一方の制御系のフィードバック制御量の平
均値を演算する手段31と、その後に前記各制御系のフィ
ードバック制御量を前記各平均値に対応させて固定する
手段32,33とを設けた。

なお、23は運転状態を検出する手段である。

（作用） このように構成すると、平均値を求めるためにいずれか
一方の制御系にてフィードバック制御が行なわれるとき
は、必ず他方の制御系のフィードバック制御量は固定さ
れているので、複数のフィードバック制御系が同時に作
動されることがなく、これにより制御の干渉を防いでア
イドル安定性を高めることができる。

以下実施例を用いて説明する。

（実施例） 第２図はＶ型機関に適用したこの発明の一実施例の機械
的な構成を表している。この発明は空燃比のフィードバ
ック制御系が複数設けられる装置を前提とするものであ
り、このため左右の各バンク30A,30Bに対してそれぞれ
吸気通路及び排気通路が分岐され、吸気絞り弁１の上流
の分岐吸気通路2A,2Bには噴射弁9A,9Bが、また分岐排気
通路9A,9Bには空燃比センサ11A,11Bがそれぞれ独立に設
けられている。そして、複数の空燃比センサ11A,11Bか
らの信号はマイクロコンピュータから構成されるコント
ロールユニット35に入力される。

また、基本的な運転状態を検出するセンサとしてたとえ
ばディストリビュータ内蔵型のクランク角センサ５、吸
入空気量Qaを検出するエアフローメータ6,冷却水温を検
出する水温センサ７が、さらにアイドル状態を判別する
ためのセンサとして、絞り弁が全閉時にONとなるスイッ
チ８が設けられ、これらの信号もコントロールユニット
35に入力されている。

コントロールユニット35においては、これらの信号に基
づいてアイドル時にはアイドル安定性のためフィードバ
ック制御量を固定する（フィードバック補正係数をクラ
ンプする）のであるが、この発明ではいずれか一方の制
御系でフィードバック制御を行う場合には、他方の制御
系のフィードバック制御量を固定してその間の制御量の
平均値を求め、その後に求めた各平均値に対応して複数
の制御系のフィードバック制御量を固定するようにした
点に特徴がある。

これを実現するのが空燃比のフィードバック補正係数α
を演算するサブルーチンを示す第５図のステップ50〜64
である。なお、第４図は第５図で演算されるαを用いて
燃料噴射量Teを演算するメインルーチンであり、これら
第４図，第５図は所定時間毎（たとえば10ms毎）あるい
は機関回転に同期して実行される。同図の番号は処理番
号である。

ここでは、左バンク30Aのフィードバック補正係数α_Ｌ
の平均値 を先に求め、その後に右バンク30Bのフィードバック補
正係数α_Ｒの平均値 求める場合を示している。このため、まず左右のバンク
30A,30Bを識別する必要があり、これはフラグF1,F2の値
にて行う。すなわち、F1＝１とすることにより左バン
ク、F2＝１とすることにより右バンクであると設定し、
設定時以降はこのフラグの値にていずれのバンクである
かを判別する。なお、アイドル状態に入る前はいずれも
“0"にリセットされている。したがって、アイドル状態
（絞り弁が全閉で、かつ機関回転数ＮがＮ＜1000rpmで
ある場合）を判別すると（ステップ51,52）、まずF1の
値を“1"にセットし（ステップ53〜55）、次から右バン
クの補正係数α_Ｒを所定値（クランプ値）に固定した状
態で、左バンクの補正係数α_Ｌを演算させる（ステップ
54,56）。

これは、α_Ｌの平均値 を演算するためであり、制御周期毎に所定時間フィード
バック制御を行いその間演算されたα_Ｌをデータとして
記憶しておき、所定時間経過後にその平均値 を演算し、この値 に所定値（一定値）Δαを加算した値 を左バンクのフィードバック補正係数α_Ｌとして求める
（ステップ58）。ここに、平均値の求めかたとしてはデ
ータ中のα_Ｌの最大値と最小値を単純平均することが考
えられる。

なお、フィードバック制御を行う所定時間については、
空燃比変化は理論空燃比を境にして濃くなったり薄くな
ったりと波をうつので、センサ出力が濃い側から薄い側
へまたは薄い側から濃い側へと状態が反転したときに１
ずつカウンタ値を増加するカウンタをアイドル状態にな
ったと同時に起動し（ステップ51〜55）、このカウンタ
値NCが所定の回数（８回）をカウントする期間を所定時
間としている（ステップ56,57）。

次に、この所定時間経過後に今度は左バンクのフィード
バック制御量を固定した状態で右バンクのフィードバッ
ク補正係数α_Ｒの平均値 を演算させるため、F2＝1,F1＝０にセットし（ステップ
58）、これにより次にはステップ59以降に移る。

ステップ59〜63にて実行されるところはステップ54〜58
にて実行されるところと同様であり、右バンクのフィー
ドバック補正係数α_Ｒが にて求められる（ステップ59,60、59,61〜63）。ただ
し、左バンクの固定値には、ステップ58で演算された値 を用いている（ステップ61）。

こうして一方のフィードバック補正係数を固定しての他
方のフィードバック補正係数の平均値_L,_Ｒがそれぞ
れ求められたので、次にはこれら平均値_L,_Ｒを各バ
ンクのアイドル状態における固定値とすることである。
これを指示するのがF1＝２であり、F1の値が“2"にセッ
トされた以降_Ｌ＋Δα，_Ｒ＋Δαがそれぞれ固定値
として採用され、フィードバック制御が停止される（ス
テップ63,59,64）。

次に、フィードバック補正係数α_L,α_Ｒを用いて各噴射
弁3A,3Bから供給される燃料噴射量（実効パルス幅）Te
が演算されるが、このTeの演算自体は公知であり、フィ
ードバック補正係数αと、吸入空気量Qaと機関回転数Ｎ
とに基づく基本的な燃料噴射量Tp（＝Ｋ・Qa/N、ただし
Ｋは定数。）とを用いてTeが演算される。

Te＝Tp×COEF×α …（１） ただし、COEFは他の運転変数に基づく各種補正係数の総
和である。

したがって、これを実施例に適用すると、第４図に示す
ように、左右バンクの各燃料噴射量Te_L,Te_Rは前記フィ
ードバック補正係数をα_L,α_Ｒを用いて次式にて演算さ
れる（ステップ40〜47）。

Te_L＝Tp×COEF×α_Ｌ …（1A） Te_R＝Tp×COEF×α_Ｒ …（1B） 次に、この実施例の作用をアイドル状態に入った運転変
化を示す第６図の波形図を参照しながら説明すると、
の点にてアイドル状態が判別されるので、まず右バンク
のフィードバック補正係数α_Ｒを固定した状態で、左バ
ンクについてのみフィードバック制御が所定時間継続さ
れその補正係数の平均値_Ｌが求められる（〜
間）。次には求めた平均値_ＬにΔαを加算した値を左
バンクのフィードバック補正係数の固定値として固定し
た状態で、今度は右バンクについてのみフィードバック
制御が所定時間行われその平均値_Ｒが求められる（
〜間）。その後それぞれ求めた平均値_L,_ＲにΔα
を加算した値_Ｌ＋Δα，_Ｒ＋Δαを固定値としてフ
ィードバック制御が停止される（〜間）。

アイドル状態はもともとが応答速度が遅く、フィードバ
ック制御を行うと、ハンチング等を招きやすい運転域で
あり、このような運転域において複数のフィードバック
制御が同時に行なわれるとすれば、たとえば片方のバン
クの機関回転の不安定がもう片方のバンクに影響して燃
焼状態を不良にする等の制御の干渉を生じてしまう。

これに対して、この実施例によればフィードバック制御
自体が不安定となるアイドル状態においては、複数のフ
ィードバック制御が同時に作動されることがないので、
フィードバック制御を行うことにより生じる影響が他方
のバンクに影響することがなく、これにより制御の干渉
を防いでアイドル安定性を高めることができるのであ
る。

なお、アイドル状態でない場合には理論空燃比の混合気
が得られるように、各バンク毎に独立してフィードバッ
ク制御が行なわれることにかわりはない（第５図のステ
ップ51,65）。また、他のクランプ条件（高負荷時，減
速時，暖機中等）が判別される場合にもフィードバック
補正係数がこれらの運転域に応じてクランプされる（同
図のステップ50,66）。

この実施例では絞り弁上流の吸気通路に複数の噴射弁を
設けた装置で説明したが、気筒毎に噴射弁を設けた装置
においても同様に適用できることはいうまでもない。ま
た、フィードバック系が３系統以上ある装置においても
同様に適用できることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明では排気系に設けた空燃
比センサにて検出される実空燃比に基づき目標空燃比と
なるように吸気系に設けた燃料供給装置からの燃料供給
量を制御するフィードバック制御系を複数設ける一方
で、アイドル状態が判別されると、いずれか一方の制御
系のフィードバック制御量を固定した状態で他方の制御
系にてそれぞれ所定時間フィードバック制御を行ってフ
ィードバック制御量の平均値を求め、その後に求めた各
平均値に対応して複数の制御系のフィードバック制御量
を固定するようにしたので、フィードバック制御自体が
不安定となるアイドル状態において、制御の干渉を防い
でアイドル安定性を高めることができる

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概念構成図、第２図はこの発明の一
実施例の機械的な構成を表す概略図、第３図はこの実施
例のブロック構成図、第４図，第５図はこの実施例のコ
ントロールユニット内で実行される動作内容を説明する
流れ図、第６図はこの実施例の作用を説明する波形図で
ある。 第７図は従来例の機械的な概略図、第８図は同じくブロ
ック構成図である。 2A,2B……分岐吸気通路、3A,3B……燃料噴射弁、５……
クランク角センサ、６……エアフローメータ、８……絞
り弁全閉スイッチ、9A,9B……分岐排気通路、10……三
元触媒、11A,11B……空燃比センサ、21A,21B……空燃比
検出手段、22A,22B……燃料供給量演算手段、23……運
転状態検出手段、24A,24B……燃料供給装置、25……ア
イドル状態判別手段、26,29,32,33……固定手段、27,30
……フィードバック制御量演算手段、28,31……平均値
演算手段、30A,30B……バンク、35……コントロールユ
ニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気系に設けた空燃比センサにて検出され
   る実空燃比に基づき目標空燃比となるように吸気系に設
   けた燃料供給装置からの燃料供給量を制御するフィード
   バック制御系を備える内燃機関の空燃比制御装置におい
   て、前記フィードバック制御系を複数独立して設ける一
   方で、アイドル状態を判別する手段と、アイドル状態を
   判別したときに、一方の制御系のフィードバック制御量
   を所定値に固定する手段と、同じく他方の制御系のフィ
   ードバック制御を所定時間継続して他方の制御系のフィ
   ードバック制御量を演算する手段と、この他方の制御系
   のフィードバック制御量の平均値を演算する手段と、こ
   の所定時間経過後に他方の制御系のフィードバック制御
   量を所定値に固定する手段と、同じく前記一方の制御系
   のフィードバック制御を所定時間継続してこの一方の制
   御系のフィードバック制御量を演算する手段と、この一
   方の制御系のフィードバック制御量の平均値を演算する
   手段と、その後に前記各制御系のフィードバック制御量
   を前記各平均値に対応させて固定する手段を設けたこと
   を特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。