JPH0792010B2

JPH0792010B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH0792010B2
Application number: JP16229386A
Authority: JP
Inventors: 健悟杉浦; 彰司泉
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS6318154A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、例えばＶ型８気筒エンジンのように気筒が
複数グループに分割設定され、その各気筒単位で排気系
統が設定されるようなエンジンにおいて、その各グルー
プ単位で空燃比制御されるようにした内燃機関の空燃比
制御装置に関する。

［従来の技術］エンジンにあっては、例えば特開昭59−126047号公報に
示されるように、このエンジンの排気系統に設定した酸
素濃度センサによって、排気ガスに含まれる酸素量、す
なわちこのエンジンの空燃比を検出し、この空燃比の状
態に対応して燃料噴射量制御が実行されるようにしてい
る。

ここで、エンジン気筒数の多いエンジンにあっては、上
記複数の気筒を複数グループに分割設定されているもの
であり、例えば８気筒のエンジンにあっては、この８個
の気筒を２つのグループに分割し、この２つのグループ
をＶ型に配置設定するようにしたＶ型８気筒エンジンが
知られている。この場合、Ｖ型に設定された各気筒グル
ープそれぞれに排気系統が形成されるようになってい
る。

そして、このようなＶ型８気筒エンジンの場合、全気筒
で共通に空燃比制御を実行してもよいものであるが、上
記各気筒グールプ単位それぞれで独自に空燃比制御する
ことが考えられている。

このように各気筒グループ単位で空燃比の制御を実行さ
せるようにする場合には、上記各気筒グループそれぞれ
に設定される排気系統に、それぞれ空燃比センサを設定
する必要がある。

すなわち、１つのエンジンに空燃比センサが２個以上使
用されるようになるものであり、もしこの複数の空燃比
センサの中の１個が異常状態となった場合には、このエ
ンジンの空燃比制御が正常に実行されない状態となる。

具体的には、上記Ｖ型８気筒エンジンにおいて、右およ
び左それぞれのバンクにおいて空燃比センサが設定され
るもので、この空燃比センサからの検出信号に基づいて
それぞれ独立的に空燃比フィードバック制御を実行して
いる。そして、その一方の空燃比センサが故障して、エ
ンジン制御を実行するコンピュータ等で異常と判定され
た場合には、この故障の検出された空燃比センサの系統
では、空燃比フィードバック制御を中止するように制御
する。そして、この系統ではオープン制御するか、ある
いは成行きのままで上限値あるいは下限値で制御が実行
されるようにしている。したがって、故障した空燃比セ
ンサの存在するバックでは、正常な空燃比制御は実行さ
れないものであり、このため排出ガスの悪化はもちろん
のこと、空燃比の濃い状態が継続されたような場合に
は、排気ガス浄化のためのシステムの触媒が溶損に至る
ようになることもある。

［発明が解決しようとする問題点］この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、複数
の空燃比制御系統を構成する複数の空燃比センサの例え
ば１つに障害が発生したような場合でも、この障害の発
生した系統の空燃比制御が効果的に実行され、排気ガス
の状態等が正常に保たれるようにするものであり、エン
ジン全体でバランスの取れた空燃比制御が実行されるよ
うにする内燃機関の空燃比制御装置が提供しようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］すなわち、この発明に係る内燃機関の空燃比制御装置に
あっては、例えば第１および第２の２個の空燃比センサ
が使用されるような場合、この空燃比センサそれぞれの
検出値に対応した空燃比制御量の中心値の相対的に偏差
値を、例えば運転条件別に学習記憶させるようにし、空
燃比センサが故障したような場合には、正常な空燃比セ
ンサからの検出値と上記学習記憶されている偏差値とに
よって、上記故障した空燃比センサ側の空燃比制御量を
予測設定させるようにするものである。

［作用］上記のような空燃比制御装置にあっては、複数の空燃比
センサの１つが故障したような場合でも、他の空燃比セ
ンサによる他の系統との空燃比制御量に偏差量が常時学
習記憶されているものであるため、まだ正常に作動して
いる他の空燃比センサの検出値に基づく制御量と上記学
習記憶された偏差値によって、上記故障した空燃比セン
サによって空燃比制御の実行される系統の空燃比制御量
が予測されるものである。そして、この予測値にしたが
って、上記故障した空燃比センサの系統の空燃比制御が
実行されるものであるため、そのときのエンジンの作動
制御状態に対応した燃料噴射量制御等が、充分に精度の
高い状態で実行されるようになるものである。

［発明の実施例］以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図は例えばＶ型８気筒のエンジン10の制御系統の構
成を示すもので、右バンクおよび左バンクに分割される
状態で８個の気筒11a〜11d、および11e〜11hが配置設定
されている。すなわち、８個の気筒11a〜11hは、右およ
び左の各バンクに対応して第１および第２のグループに
分割設定されるようになるもので、このエンジンにあっ
ては、この各バンクそれぞれで独立的に空燃比フィード
バック制御が実行されるようにしている。

上記各気筒11a〜11hには、吸気管12を介してエアクリー
ナ13から吸気される吸入空気が供給されているものであ
り、上記吸気管12には吸入空気量を測定するエアフロー
メータ14、およびアクセル操作によって駆動されるスロ
ットルバルブ15が設けられ、アクセルペダル操作に対応
して吸入空気量が制御されるようになっている。

また、上記気筒11a〜11hの右および左バンクそれぞれに
対応して排気管16aおよび16bがそれぞれ独立的に設定さ
れているもので、この排気管16aおよび16bそれぞれに、
排気ガス中に含まれる酸素の量を測定する第１およ第２
の空燃比センサ17aおよび17bが設けられている。そし
て、これら空燃比センサ17aおよび17b、さらにエアフロ
ーメータ14らの空燃比検出信号、吸入空気量測定信号
は、例えばマイクロコンピュータによって構成される電
子的なエンジン制御ユニット18に供給する。また、この
制御ユニット18には、上記スロットルバルブ15の開度状
態を検出するスロットル開度センサ19からの検出信号も
供給されている。

上記エンジン10には、さらにエンジン冷却水の温度を測
定する水温センサ20、およびエンジン10のクランク角度
を検出するクランク角センサ21が設けられており、これ
らセンサ20および21からの検出信号もエンジン制御ユニ
ット18に供給されている。

すなわち、エンジン制御ユニット18にあっては、上記エ
アフローメータ14で測定される吸入空気量に基づいて、
燃料噴射量の基本量を演算するものであり、さらに冷却
水温、クランク角度センサ21で検出される信号に基づき
得られるエンジン回転速度等の、このエンジンの運転状
態に対応した検出信号に基づいて、上記基本噴射量を補
正し、実際の燃料噴射量を演算するものである。そし
て、この演算結果に基づいて、エンジン10の各気筒11a
〜11hそれぞれに設定されるインジェクタ22a〜22hを制
御し、上記演算結果に対応した量の燃料が各気筒11a〜1
1hに噴射されるようにしている。

また、空燃比センサ17aおよび17bで、右バンクおよび左
バンクそれぞれの空燃比状態、すなわち右バンクおよび
左バンクそれぞれの気筒群の燃料の濃さの状態が、リッ
チ状態あるいはリーン状態のいずれにあるか検出され、
この検出結果に対応して右バンクおよび左バンクそれぞ
れの気筒群に供給される燃料の量をそれぞれ理論空燃比
となるようにフィードバック制御するようにしている。
すなわち、このＶ型８気筒エンジン10の右バンクおよび
左バンクは、上記各バンクにそれぞれ対応する第１およ
び第２の空燃比センサ17aおよび17bからの検出信号に基
づいて、それぞれ独立的に空燃比フィードバック制御が
実行されるようになるものである。

第２図は上記のようなエンジン制御ユニット18における
制御状態、特に空燃比制御の状態を説明するためのもの
で、この図では右バンクの制御状態を示しているもの
で、左バンクも同様の制御が実行される。

すなわち、適宜クロックパルスに対応してこのルーチン
の割込みが実行されるもので、まずステップ101でこの
エンジンが空燃比フィードバック（A/F）制御を実行す
る条件が整っているか否かを判断する。

ここで、エンジンが暖機され排気ガス温度が上昇して空
燃比センサが活性化するまでの間、減速運転時で燃料カ
ットしているような状態、さらに高負荷運転状態で燃料
を増量する必要が生じている間等は、スロットル開度セ
ンサ19および水温センサ20からの検出信号に基づき検出
されるもので、このような状態の間は、空燃比フィード
バック制御の実行条件が整っていないものと判定する。
そして、空燃比フィードバックの実行条件が成立してい
ない場合には、そのままこのルーチンは終了される。

ステップ101で空燃比フィードバック制御の実行条件が
成立していると判定された場合には、次のステップ102
に進んで、この制御ルーチンに対応する右バンクの第１
の空燃比センサ17aが正常に作動しているか否かを判定
する。この判定の手段としては、空燃比フィードバック
条件成立時に、このセンサ17aの出力値が所定の時間経
過しても所定の値（例えば0.45V以上、あるいはリッチ
状態）をとらないことを検出するか、あるいは高負荷運
転時等の燃料増量中にもかかわらず、空燃比センサ17a
の出力がリッチ状態をとらない場合に、異常と判定させ
るようにする。そして、このステップ102で右側の空燃
比センサ17aが異常と判定された場合には、そのままこ
のルーチンは終了させる。

ステップ102で空燃比センサ17aが正常であると判定され
たならば、ステップ103に進んで、この右側の空燃比セ
ンサ17aからの検出出力に基づいて、理論空燃比となる
ように空燃比補正値「F_R（A/F）」を演算し、この補正
値にしたがって右側バンクのインジェクタ22a〜22dから
の燃料噴射量を補正するようになる。そして、上記空燃
比補正値に基づいてその平均値「f_R（A/F）」を求め
る。

次にステップ104で、この制御ルーチンとは他の左側バ
ンクの第２の空燃比センサ17bが正常であるか否かを判
定する。このステップ104で第２の（左側の）空燃比セ
ンサ17bが正常であると判定されたならば、ステップ105
でこの空燃比センサ17bからの出力値に基づいて、その
ときの空燃比補正値を演算し、その平均値「f_L（A/
F）」を求める。そして、次のステップ106で上記右側バ
ンクの空燃比補正値の平均値「f_R（A/F）」と、左側バ
ンクの空燃比補正値の平均値「f_L（A/F）」との差「Δf
_R」を求める。そして、次のステップ107でこのときのエ
ンジンの運転状態を、制御ユニット18に設定されている
メモリM_R（ｎ）に記憶されたマップに基づき検出する。

第３図はこの運転状態を判別するためのマップの状態を
示しているもので、冷却水温の状態に基づき、エンジン
が現在暖機運転状態にあるか否かを分類し、またスロッ
トルバルブ15が全閉（アイドリング）か、さらに吸入空
気量（Ｑ）をエンジン回転数（Ｎ）で除した「Q/N」の
値が設定値以上であるか否かによって、エンジン負荷状
態を軽、中、高の３状態に分類する。すなわち、エンジ
ン運転状態を全部で８状態に分けて、現在のこの各状態
のいずれに属しているかを判断するものである。そし
て、この各検出運転状態に対応したメモリエリアには、
その各運転状態にそれぞれ対応した学習データΔf_R1〜
Δf_R8がそれぞれ記憶設定されている。

そしてステップ108では、上記ステップ106で求めた差の
値Δf_Rと、上記ステップ107で検出した、これまでの学
習値M_R（ｎ）との、重み付け相加平均を演算し、上記学
習値を更新するものである。ここでは、例えば次のよう
な演算が行われる。

M_R（ｎ）← ｛８×M_R（ｎ）＋Δf_R｝/9 上記ステップ104で第２の空燃比センサ17bに異常がある
と判定された場合には、ステップ109に進む。このステ
ップ109では上記ステップ107と同様に運転状態を検出
し、そのきの運転状態に対応した学習値Δf_Rを読み出
す。そして次のステップ110で、ステップ103で求めた現
在の右側バンクの空燃比補正値の平均値「f_R（A/F）」
と、運転状態に対応して学習された学習データΔf_Rか
ら、左側バンクの空燃比補正値「F_L（A/F）」を演算さ
せるようにする。具体的には、左側の第２の空燃比セン
サ17bが正常である場合には、 Δf_R＝f_R（A/F）−F_L（A/F）であるため、 F_L（A/F）＝f_R（A/F）−Δf_R 演算を実行させる。

すなわち、第２の空燃比センサ17bが正常でない場合に
は、この空燃比センサ17bの出力値に基づく空燃比補正
量の演算が実行できないものであるため、これに代わり
上記のようにして右側バンクの第１の空燃比センサ17a
の出力値に基づき求められた空燃比補正値の平均値と、
偏差値Δf_Rの学習値とによって、左側バンクの空燃比補
正値の予測値F_L（A/F）を演算させるようにする。そし
て、この演算値に基づいて左側バンクの空燃比制御が実
行されるようになるものである。

以上の説明は第１の空燃比センサ17aを備えた右側バン
ク（第１のグループ）関連する処理ルーチンを示したも
のであるが、左側バンク（第２のグループ）でも同様な
処理が行われるもので、第１の空燃比センサ17aが異常
となった場合には、第２の空燃比センサ17bの出力値と
学習値との演算によって、この右側バンクの空燃比制御
か実行されるようになるものである。

尚、上記実施例ではＶ型８気筒エンジンを例にして、８
個の気筒が右側および左側の２つのグループに別れて設
定され、その各グループ単位で空燃比フィードバック制
御を実行する場合を示した。しかし、複数の気筒がさら
に多くのグループに別れて設定され、その各グループ毎
に空燃比センサをそれぞれ設定し、グループ単位で独立
的に空燃比フィードバック制御を実行するような場合に
は、上記同様の処理ができるものである。すなわち、複
数の空燃比センサのいずれかが異常となった場合には、
上記同様にして正常な空燃比センサの出力値に基づく空
燃比補正値を用い、これを学習値の基づいて補正するこ
とによって、上記異常となった空燃比センサのグループ
の空燃比補正量の予測値が得られるようになるもので、
この予測値にしたがって、空燃比制御が実行されるよう
になる。

［発明の効果］以上のようにこの発明に係る空燃比制御装置にあって
は、気筒が複数グループに分割されて、その各グループ
毎に空燃比センサを設定して、その各グループ毎に独立
的に空燃比フィードバック制御を実行するような場合、
上記空燃比センサの例えば１つが異常状態となった場合
でも、この異常を発生した空燃比センサの存在する気筒
グループにあっては、他の正常な空燃比センサの出力値
に基づく空燃比補正量の予測値に基づいた空燃比制御が
実行されるようになる。したがって、一部の空燃比セン
サに異常が発生したような場合でも、正常な空燃比フィ
ードバックが行われたとほぼ同様の状態でエンジン制御
が実行されるようになるもので、排気ガスの悪化、触媒
の溶損等が生ずることを効果的に阻止できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る内燃機関の空燃比制御装置を説
明する構成図、第２図は上記実施例のエンジン制御ユニ
ットにおける制御の流れを説明するフローチャート、第
３図は上記制御の過程で使用される学習データを記憶す
るメモリの内容を説明する図である。 10……エンジン、11a〜11f……気筒、12……吸気管、14
……エアフローメータ、15……スロットルバルブ、16
a、16b……第１および第２の排気管（右側バンクおよび
左側バンクに対応）、17a、17b……第１および第２の空
燃比センサ、18……エンジン制御ユニット、19……スロ
ットル開度センサ、20……水温センサ、21……クランク
角センサ、22a〜22f……インジェクタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の気筒を少なくとも第１および第２の
グループに分割設定し、この各グループにそれぞれ対応
して排気系統が設定されるようにした内燃機関におい
て、上記第１および第２のグループそれぞれに対応する排気
系統にそれぞれ設定される第１および第２の空燃比セン
サと、この第１および第２の空燃比センサそれぞれの正常動作
状態を監視する手段と、上記第１および第２の空燃比センサの正常状態の確認さ
れた状態で、上記それぞれの空燃比センサの検出信号に
基づき上記第１および第２のグループそれぞれに対応す
る第１およひ第２の空燃比制御量の中心値を算出する手
段と、上記第１および第２のグループにそれぞれ対応して、そ
れぞれ他方のグループの空燃比制御量の中心値と自己の
グループの空燃比制御量の中心値との差に対応する第１
および第２の偏差値を求めてそれぞれ学習記憶する手段
と、上記第１あるいは第２の空燃比センサの異常検出で、対
応するグループの上記記憶されている偏差値と上記第２
あるいは第１の空燃比制御量の中心値とに基づいて自己
の空燃比制御量を予測算出する手段とを具備し、上記第１および第２のグループそれぞれの気筒は、上記
第１および第２の空燃比センサの検出信号に基づく空燃
比制御量、あるいは上記予測空燃比制御量に基づいて燃
料噴射量制御されるようにしたことを特徴とする内燃機
関の空燃比制御装置。