JPH0828325A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】気筒別に燃料系部品の自己診断を行う。 【構成】Ｖ型機関等の２つの気筒群について夫々空燃比
学習を行い、各気筒群について等燃料噴射量領域の学習
値ＫＢＬＲＣ１₁ ，ＫＢＬＲＣ１₂ とＫＢＬＲＣ２₁ ，
ＫＢＬＲＣ２₂ とを読み込んで平均値ＫＢＬＲＣ１_AVと
ＫＢＬＲＣ２ _AVとを算出し、それらが所定値以上である
ときに、各気筒群の燃料系部品に異常があると診断す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空燃比フィードバック
制御によって空燃比を目標空燃比に維持しつつ排気浄化
触媒によって排気中の汚染物質を浄化する内燃機関に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両用内燃機関においては、空燃比セン
サによって排気中の所定成分例えば酸素の濃度を検出し
て空燃比を検出し、該空燃比検出信号に基づいて空燃比
を目標空燃比 (一般的には理論空燃比) にフィードバッ
ク制御する一方、該目標空燃比近傍に空燃比制御したと
きに最も浄化効率の高い触媒を担持した排気浄化触媒に
よって排気中のＣＯ，ＨＣ (未燃燃料成分) ，ＮＯ_X 等
の汚染物質を浄化することが一般化している。

【０００３】ところで、前記排気浄化触媒は排気熱等に
より長時間の使用で劣化し、触媒作用が低下してくるの
で、該劣化を診断するようにしたものがある。該劣化診
断が行われるものでは、排気浄化触媒の下流側にも空燃
比センサが設けられ、排気浄化触媒の酸素ストレージ量
が新品時に比較して劣化が進むと減少することを利用し
ている。即ち、上流側の空燃比センサからの検出値に基
づいて空燃比フィードバック制御を行いつつ、下流側の
空燃比センサの検出値に基づいて例えば前記空燃比フィ
ードバック制御における比例分を増減補正させるような
制御 (以下ＤＯＳ制御という) を行った時に、排気浄化
触媒下流側に装着される下流側の空燃比センサの反転周
期は排気浄化触媒の酸素ストレージ量に略比例するた
め、劣化が進むと上流側の空燃比センサの周波数に対す
る下流側の空燃比センサの周波数の比率が増大し、この
比率を基準値と比較することによって劣化診断するもの
である。

【０００４】尚、前記ＤＯＳ制御は、劣化診断のためだ
けでなく、上流側空燃比センサの出力特性のばらつきを
下流側の空燃比センサによって補償して高精度な空燃比
フィードバック制御を行うことを目的としても行われる
ものである。一方、Ｖ型機関や水平対向型機関或いはデ
ュアル排気マニホールドを備えた機関のように気筒群毎
に上流側の排気通路が接続された機関では、これら排気
通路毎に空燃比センサを備え、各空燃比センサからの検
出値に基づいて気筒群毎に独立して空燃比フィードバッ
ク制御を行うようにしたものがある。即ち、気筒群毎に
固有のバラツキ (燃料噴射弁の噴霧特性等) による空燃
比のズレを気筒群毎に独立してフィードバック補正して
空燃比制御精度を良好に維持できるようにするためであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記Ｖ型
機関等のように気筒群毎に対応する上流側空燃比センサ
の信号を用いて独立した空燃比フィードバック制御を行
うものにおいて、前記ＤＯＳ制御を行いつつ排気浄化触
媒の劣化診断を行おうとすると、前記気筒群毎の空燃比
センサ間で劣化の進行度や製品のバラツキ等の原因で空
燃比フィードバック制御の位相のずれを発生することが
ある。その場合、下流側で合流後の排気は一方の気筒群
からの排気のリッチ・リーン成分が他方の気筒群からの
排気のリーン・リッチ成分と相殺され、排気浄化触媒に
導入される排気が理論空燃比近傍で安定すると、排気浄
化触媒の下流側の空燃比センサが長時間反転せず、位相
差が小さくともそのことを原因として反転周期が長引く
ため、劣化による周期増大と区別することができず、正
確な劣化診断を行えないという難点があった。

【０００６】そこで、本願出願人は気筒群間の制御の位
相差を検出し、位相遅れ側の気筒群の空燃比フィードバ
ック制御における積分定数等の制御定数を補正して制御
周期を調整しつつ制御位相差を無くすようにしたものを
提案した。このものにおいて、制御位相差を無くすだけ
であれば、位相の進み側となる基準の気筒群側で空燃比
の基本制御量を目標値 (理論空燃比相当値) に近づける
ように修正するための学習値を空燃比フィードバック補
正係数に基づいて更新設定する所謂空燃比学習を行い、
この学習値を位相遅れ側の気筒群にも用いつつ制御定数
を補正して行えばよいのであるが、このようにすると、
位相遅れ側の気筒群については、エアフローメータやプ
レッシャレギュレータ等全気筒共通の部品の劣化やバラ
ツキに対しては共通の学習値を用いても問題ないが、気
筒群毎に独立している燃料噴射弁等の燃料系部品につい
ては、それらの平均的な特性バラツキが位相進み側の気
筒群のものとは異なっている場合には、当該気筒群に対
応した空燃比学習値とはならないため、学習による空燃
比制御精度 (応答性) が位相進み側に比較して劣ること
があった。

【０００７】また、燃料系部品の異常、例えば燃料噴射
弁に詰まりを生じると単位時間当りの噴射量が減少する
ため、空燃比フィードバック制御時はこれを噴射時間
(パルス巾) の増大によって補おうしてフィードバック
補正係数が増大し、それによって学習値が異常に大きな
値となる。そこで、このことを利用して学習値の大きさ
に基づいてかかる自己診断を行うものが知られている
が、前記のように位相遅れ側の気筒群では、位相進み側
の気筒群の学習値を共通に用いる構成では、該学習値に
基づく燃料噴射弁等の燃料系部品の自己診断を行えない
こととなる。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、排気浄化触媒上流側に気筒群毎に空燃
比検出手段を備えると共に排気浄化触媒の下流側にも空
燃比検出手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
て、気筒群毎の空燃比フィードバック制御における制御
値の位相差を無くして排気浄化触媒の劣化診断精度を高
めつつ、気筒群毎にバラツキなく空燃比制御精度を可及
的に向上できるようにすることを目的とする。

【０００９】また、気筒群毎に独立した燃料系部品の異
常を気筒群毎に精度良く自己診断できるようにすること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため本発明は図１に
実線で示すように、複数に区分された気筒群毎に接続さ
れた上流側の各排気通路とこれら各排気通路の下流側に
合流して接続された排気通路とに夫々排気中の所定成分
の検出により機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比
検出手段を備えると共に、該上流側空燃比検出手段と下
流側空燃比検出手段との間に排気浄化触媒を備え、所定
の運転条件で前記上流側空燃比検出手段と下流側空燃比
検出手段との検出値に基づいて空燃比を目標空燃比に近
づけるようにフィードバック制御する空燃比フィードバ
ック制御手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
て、前記所定の運転条件で基準となる気筒群の空燃比検
出手段の検出値に基づいて各気筒群の空燃比フィードバ
ック制御を行いつつ、前記基準気筒群と非基準気筒群と
の制御値の位相差を検出する制御位相差検出手段と、前
記検出された制御値の位相差に基づいて該位相差を無く
す方向に非基準気筒群の空燃比フィードバック制御にお
ける制御周期調整可能な制御定数を補正する制御定数補
正手段と、前記所定の運転条件で行われる気筒群毎の空
燃比フィードバック制御を行いつつ、空燃比の基本制御
量に対するフィードバック補正量に基づいて基本制御量
を目標値に近づけるように修正する学習値を気筒群毎に
独立して更新設定する気筒別空燃比学習手段と、を含ん
で構成としたことを特徴とする。

【００１１】また、同図に点線で示すように、前記気筒
群別空燃比学習手段により気筒群別に得られた学習値に
基づいて気筒群別に独立した燃料系部品の異常を自己診
断する気筒群別診断手段を含んで構成することもでき
る。また、前記制御位相差検出手段は、例えば、気筒群
毎の空燃比検出手段の出力値が基準値を通過するときの
時間差と、出力値の増減方向とに基づいて制御値の位相
差を検出する構成とすることができる。

【００１２】また、前記制御定数補正手段により補正さ
れる制御定数は、例えば積分定数を含んでいる構成とす
ることができる。また、前記制御定数補正手段により補
正される制御定数は、例えば比例定数を含んでいる構成
とすることができる。また、前記基準気筒群は、非基準
気筒群に対して制御位相差が進み側にある気筒群である
ように選択される構成とすることができる。

【００１３】また、同図に鎖線で示すように前記空燃比
フィードバック制御を行いつつ、単位時間内における上
流側空燃比検出手段の出力値の反転回数と下流側空燃比
検出手段の出力値の反転回数との比に基づいて前記排気
浄化触媒の劣化診断を行う触媒劣化診断手段を含んで構
成することができる。

【００１４】

【作用】上流側の空燃比検出手段の検出値に基づいて気
筒群毎の空燃比フィードバック制御を行うと、気筒群毎
の空燃比検出手段の劣化の程度や製品バラツキ等の原因
で気筒群毎の制御値の位相差を生じる。前記制御値の位
相差を生じると基準気筒群と非基準気筒群との間に上流
側空燃比検出手段の検出値に位相差を生じるから、制御
位相差検出手段はこれら検出値の位相差に基づいて制御
値の位相差を検出する。

【００１５】制御定数補正手段は、前記検出された制御
値の位相差に基づいて非基準気筒群の空燃比フィードバ
ック制御における制御周期調整可能な制御定数を補正す
ることにより制御周期の補正を介して前記位相差を無く
す方向の補正を行い、それによって位相差が無くなると
同時に制御周期も一致するように補正される。同時に、
空燃比学習手段が前記基準気筒群の空燃比検出値を基本
とし、位相差に基づいて非基準気筒群の制御定数を補正
しつつ空燃比フィードバック制御を行い、基本制御量を
目標値に近づけるように修正する学習値を気筒群別に更
新設定する。これにより、気筒群毎に独立して得られる
学習値に基づいて気筒群毎に可及的に空燃比制御精度を
向上できる。

【００１６】また、気筒群別自己診断手段を含んで構成
したものでは、気筒群別に得られた学習値に基づいて気
筒群別に燃料系部品の異常を自己診断することができ
る。の燃料系等の診断を行うことが可能となる。ここ
で、前記制御位相差検出手段が、気筒群毎の空燃比検出
手段の出力値が基準値を通過するときの時間差と、出力
値の増減方向とに基づいて制御値の位相差を検出する構
成とすれば、各出力値の増減方向によって基準の気筒群
に対する他の気筒群の位相が進み位相であるか、遅れ位
相であるかを判別でき、前記時間差によって位相差の大
きさを求めることができる。

【００１７】また、制御位相差補正用の制御定数として
積分定数を含んで構成した場合には、積分定数を増大又
は減少補正することで制御周期を減少又は増大させつつ
制御位相差を無くす方向の補正を行える。同様に、制御
位相差補正用の制御定数として比例定数を含んで構成し
た場合には、比例定数を増大又は減少補正することで制
御周期を減少又は増大させつつ制御位相差を無くす方向
の補正を行える。

【００１８】また、前記基準気筒群は、非基準気筒群に
対して制御位相差が進み側にある気筒群であるように選
択される構成とすれば、位相を進める方向のみの補正が
行われることになり、空燃比フィードバック制御の応答
遅れを改善する方向の補正を行える。また、前記触媒劣
化診断手段によれば、劣化の進行と共に減少する排気浄
化触媒の酸素ストレージ量によって単位時間内において
上流側空燃比検出手段の出力値の反転回数に対する下流
側空燃比検出手段の出力値の反転回数の比が増大するの
で、該反転回数の比に基づいて行うことができる。そし
て、該劣化診断性能を前記制御位相差を無くす方向の補
正を行うことで気筒群間で空燃比のリッチ・リーンが相
殺されることが無くなるので、良好に維持することがで
きる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例の構成を示す図２において、Ｖ型内燃
機関１の吸気通路２には吸入空気流量Ｑを検出するエア
フローメータ３及びアクセルペダルと連動して吸入空気
流量Ｑを制御する絞り弁４が設けられ、下流のマニホー
ルド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁５が設けられ
る。

【００２０】燃料噴射弁15は、マイクロコンピュータを
内蔵したコントロールユニット６からの噴射パルス信号
によって開弁駆動し、図示しない燃料ポンプから圧送さ
れてプレッシャレギュレータにより所定圧力に制御され
た燃料を噴射供給する。更に、機関１の冷却ジャケット
内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ７が設けられ
る。

【００２１】一方、排気通路は、Ｖ型をなす両バンクの
中の一方のバンクの気筒群を第１気筒群とし、他方のバ
ンクの気筒群を第２気筒群として、夫々上流側の排気通
路８，９が接続され、これら上流側排気通路８，９の下
流側は合流して一本の排気通路10となっている。そし
て、前記各上流側の排気通路８，９に夫々予備排気浄化
触媒11，12が装着されると共に、下流側の排気通路20に
主排気浄化触媒13が装着されている。また、上流側排気
通路８，９の予備排気浄化触媒11，12より上流側に夫々
排気中酸素濃度を検出することによって空燃比を検出す
る空燃比検出手段としての第１の空燃比センサ14, 第２
の空燃比センサ15が装着され、下流側排気通路10の主排
気浄化触媒13より下流側に同じく空燃比検出手段として
の第３の空燃比センサ16が装着されている。尚、排気浄
化触媒11〜13としては排気中のＣＯ，ＨＣの酸化とＮＯ
_X の還元を行って浄化する三元触媒が使用される。

【００２２】また、図示しないディストリビュータに
は、クランク角センサ17が内蔵されており、該クランク
角センサ17から機関回転と同期して出力されるクランク
単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基
準角信号の周期を計測して機関回転数Ｎを検出する。そ
して、前記コントロールユニット６は、前記各種センサ
類からの検出信号に基づいて運転状態に応じた燃料噴射
量を制御して空燃比制御を行う一方、後述するようにし
て排気浄化触媒11〜13の劣化診断を行い、排気浄化触媒
が劣化していると判定された場合には、警告灯18を点灯
するようになっている。

【００２３】次に、コントロールユニット６による各種
制御ルーチンを図示のフローチャートに従って説明す
る。図３は燃料噴射量設定ルーチンを示し、このルーチ
ンは所定周期（例えば10ms）毎に行われる。ステップ
（図ではＳと記す）１では、エアフローメータ３によっ
て検出された吸入空気流量Ｑとクランク角センサ17から
の信号に基づいて算出した機関回転数Ｎとに基づき、単
位回転当たりの吸入空気量に相当する基本燃料噴射量Ｔ
_P を次式によって演算する。

【００２４】Ｔ_P ＝Ｋ×Ｑ／Ｎ （Ｋは定数） ステップ２では、水温センサ17によって検出された冷却
水温度Ｔｗ等に基づいて各種補正係数ＣＯＥＦ、加速時
の空燃比を濃化するための加速増量補正係数ＫＡＣＣ、
所定の減速時に燃料供給を停止するため０に設定される
燃料カット係数ＫＦＣ、吸気マニホールド壁への付着燃
料の影響を補正するための燃料付着補正係数ＫＸ、バッ
テリ電圧変動による燃料噴射弁15の噴射流量変化を補正
するための電圧補正分Ｔ_S を設定する。

【００２５】ステップ３では、最新に燃料噴射される気
筒が属している気筒群を判別する。そして、第１気筒群
と判別された場合はステップ４へ、また、第２気筒群と
判別された場合はステップ５へ進み、後述する空燃比フ
ィードバック補正係数設定ルーチンにより設定された空
燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ１ (第１気筒群
用) 又はＡＬＰＨＡ２ (第２気筒群用) と、後述する気
筒群別学習ルーチンにより変動する空燃比フィードバッ
ク補正係数の中心値を基準値に近づけるように気筒群毎
に独立して学習された学習補正係数ＫＢＬＲＣ１ (第１
気筒群用) 又はＫＢＬＲＣ２ (第２気筒群用) を入力す
る。

【００２６】更に、第１気筒群と判別された場合はステ
ップ６へ進み、最終的な燃料噴射量（燃料供給量）Ｔ_i
１を次式に従って演算する。即ち、第１気筒群の燃料噴
射量Ｔ_i １は、 Ｔ_i １＝Ｔ_P ×ＡＬＰＨＡ１×ＫＢＬＲＣ１× (ＣＯＥ
Ｆ＋ＫＡＣＣ)×ＫＦＣ×ＫＸ また、第２気筒群と判別された場合はステップ７へ進
み、同じく最終的な燃料噴射量Ｔ_I ２を次式に従って演
算する。

【００２７】Ｔ_i ２＝Ｔ_P ×ＡＬＰＨＡ２×ＫＢＬＲＣ
２× (ＣＯＥＦ＋ＫＡＣＣ)×ＫＦＣ×ＫＸ ステップ８では、演算された燃料噴射量Ｔ_i １又はＴ_i
２を出力用レジスタにセットする。これにより、予め定
められた機関回転同期の燃料噴射タイミングになると、
演算した燃料噴射量Ｔ_i １又はＴ_i ２のパルス巾をもつ
駆動パルス信号が対応する燃料噴射弁５に与えられて燃
料噴射が行われる。

【００２８】次に、空燃比フィードバック補正係数設定
ルーチンを図４及び図５に従って説明する。このルーチ
ンは機関回転に同期して実行される。尚、この機能が空
燃比フィードバック制御手段に相当する。ステップ101
では、空燃比フィードバック制御条件か否かを判定す
る。ＮＯの場合はステップ102 へ進んでフィードバック
補正係数ＡＬＰＨＡ１, ２を１に固定してフィードバッ
ク制御を停止する。

【００２９】ステップ103 では、第１気筒群側の空燃比
センサ14の出力値ＯＳＲ１及び排気浄化触媒下流側の空
燃比センサ16の出力値ＯＳＲ３を入力する。ステップ10
4 では、ＯＳＲ１を基準値ＳＬＦと比較し、ＯＳＲ１≦
ＳＬＦの場合は空燃比がリーンと判定してステップ105
へ進んでリッチ，リーン識別用のフラグＦ１を０にリセ
ットし、ＯＳＲ１＞ＳＬＦの場合は空燃比がリッチと判
定してステップ106 へ進んでフラグＦ１を１にセットし
てからステップ107 へ進む。

【００３０】ステップ107 では、フラグＦ１が反転した
か否かを判定する。ＹＥＳの場合はステップ108 で前記
フラグＦ１の値を判別し、Ｆ１が１であるリッチ判定時
にはステップ109 で第１気筒群のフィードバック補正係
数ＡＬＰＨＡ１を、リーン補正方向の比例分Ｐ_L を減算
すると共に後述する下流側空燃比センサ16の検出結果に
基づいて得られる比例分補正量ＰＨＯＳ (正負の値を採
る) を加算した値で更新する。次に、ステップ110 へ進
み、第２気筒群の後述する第１気筒群との位相差補正用
の空燃比補正量ＡＬＰＨＡ２’を前回値から後述するよ
うに位相差に基づいて設定された調整用の比例分Ｐ₂ を
減算した値で更新する。

【００３１】またステップ107 でＦ１が０であるリーン
判定時にはステップ111 でフィードバック補正係数ＡＬ
ＰＨＡ１を、リッチ補正方向の比例分Ｐ_R と前記比例分
補正量ＰＨＯＳとを加算した値で更新した後、ステップ
112 で第２気筒群の位相差補正用の空燃比補正量ＡＬＰ
ＨＡ２’を前回値に比例分Ｐ₂ を加算した値で更新す
る。

【００３２】一方、ステップ107 でフラグＦ１が反転し
ていないと判定された場合は、ステップ113 へ進み、Ｆ
１が１のリッチ判定時はステップ114 にてフィードバッ
ク補正係数ＡＬＰＨＡ１をリーン補正方向の積分分Ｉ_L
を減算した値で更新し、次いで、ステップ115 へ進み第
２気筒群の位相差補正用の空燃比補正量ＡＬＰＨＡ２’
を前回値から後述するように位相差に基づいて設定され
た調整用の積分分Ｉ₂を減算した値で更新する。

【００３３】また、ステップ113 でＦ１が０のリーン判
定時はステップ116 にてフィードバック補正係数ＡＬＰ
ＨＡ１をリッチ補正方向の積分分Ｉ_R を加算した値で更
新した後、ステップ117 へ進み第２気筒群の位相差補正
用の空燃比補正量ＡＬＰＨＡ２’を前回値から位相差調
整用の積分分Ｉ₂ を加算した値で更新する。このように
して各ステップ110,112,115,117 で第２気筒群の位相差
補正用の空燃比補正量ＡＬＰＨＡ２’を設定した後、ス
テップ118 へ進んで第２気筒群の最終的なフィードバッ
ク補正量ＡＬＰＨＡ２を前記第１気筒群のフィードバッ
ク補正量ＡＬＰＨＡ１に前記位相差補正用のフィードバ
ック補正量ＡＬＰＨＡ２’を加算した値に設定する。

【００３４】尚、以上のように位相差補正用のフィード
バック補正量ＡＬＰＨＡ２’を別途設定して第１気筒群
のフィードバック補正量ＡＬＰＨＡ１に加算すること
は、第２気筒群のフィードバック補正量ＡＬＰＨＡ２に
設定において、第１気筒群のフィードバック補正量ＡＬ
ＰＨＡ１の設定に使用される比例分Ｐ, 積分分Ｉを夫々
位相差補正用の比例分Ｐ₂ , 積分分Ｉ₂ で補正した比例
分, 積分分を使用して設定することと同等である。

【００３５】つまり、このようにして第２気筒群のフィ
ードバック補正量設定用の比例分,積分分を制御位相差
補正用の比例分Ｐ₂ , 積分分Ｉ₂ で補正することによ
り、制御速度が早められ、応答遅れが補正されることと
なる。但し、後述するように第２気筒群の方が第１気筒
群に対して位相が進んでいる若しくは同相である場合
は、比例分Ｐ₂ , 積分分Ｉ₂ は０とされて実質的に補正
は行われない。

【００３６】次に、ステップ119 では、前記フラグＦ１
の値が反転しているか否かを判定し、反転している場合
は、ステップ120 へ進み下流側の第３の空燃比センサ16
のＡＤ変換値ＯＳＲ３を基準値ＳＬＲと比較する。そし
て、ＯＳＲ３≦ＳＬＲと判定された場合は排気浄化触媒
13下流側の排気成分から検出される空燃比はリーンであ
ると判定してステップ121 へ進み、ＰＨＯＳを所定量Δ
ＰＨＯＳ（＞０) を加算した値で更新し、ステップ120
でＯＳＲ２＞ＳＬＲと判定された場合はステップ122 へ
進み、ＰＨＯＳを所定量ΔＰＨＯＳ減算した値で更新す
る。

【００３７】図６は、第１気筒群と第２気筒群との制御
位相差を検出して該位相差補正用の比例分, 積分分を設
定するルーチンを示す。このルーチンは、前記図４, 図
５に示したルーチンを実行中に実行される。ステップ20
1 では、第１の空燃比センサ14の出力値ＯＳＲ１が所定
の基準値を通過したか、つまり基準値よりリッチ側から
リーン側へ又はリーン側からリッチ側へ変化したか否か
を判定する。この場合、基準値としては通常の空燃比フ
ィードバック制御におけるリッチ・リーン判定用の基準
値ＳＬＦと同一としてよく、その場合、前記空燃比フィ
ードバック制御時と同様にして出力値ＯＳＲ１と前記基
準値ＳＬＦとを比較しつつ大小に応じてフラグＦ１の値
を振り分けて設定し、該フラグＦ１の値が反転したか否
かによって判定すればよい。

【００３８】そして、フラグＦ１の値が反転したときに
基準値ＳＬＦを通過したと判断し、ステップ202 で基準
値通過後の経過時間を測定するタイマＴＩＭを起動す
る。次に、ステップ203 で第２の空燃比センサ15の出力
値ＯＳＲ２が前記と同一の基準値ＳＬＦを通過したか否
かを同様にして判定する。更にステップ204 で前記第１
の空燃比センサ14が基準値を通過する方向 (リッチから
リーンか、リーンからリッチか) と第２の空燃比センサ
15が基準値を通過する方向が同一か否かを判定する。こ
れは、第１の空燃比センサ14の反転前又は判定後のフラ
グＦ１の値と、同様に設定される第２の空燃比センサ15
の反転前又は反転後のフラグＦ２の値が同一であるか否
かで判定できる。

【００３９】そして、各空燃比センサの基準値通過方向
が同一と判定されたときは、前記タイマＴＩＭの値、つ
まり、前記第１の空燃比センサ14が基準値を通過してか
ら第２の空燃比センサ15が同一方向に基準値を通過する
までの経過時間を読み込む。この経過時間が第１気筒群
と第２気筒群との制御位相差に相当する。この制御位相
差は各空燃比センサの応答速度差によって発生すると考
えられるが、該制御位相差を無くすために応答速度が遅
い側の空燃比センサに制御周期を合わせて調整すること
は、応答性の点で好ましくない。そこで、ステップ205
では、前記制御位相差を所定値と比較し、該所定値より
大きいときは第２の空燃比センサ15の方が第１の空燃比
センサ14より応答速度が速く位相が進んでいると判断
し、ステップ206 で第２の気筒群の制御位相差補正用の
比例分Ｐ₂ 及び積分分Ｉ₂ の値を０として制御位相差補
正を禁止する。この判定用の所定値は、当該空燃比フィ
ードバック制御を実行する運転条件に応じた制御周期に
よって予め設定してもよいが、当該空燃比フィードバッ
ク制御中の空燃比センサ14の制御周期の平均値を算出
し、該周期平均値の例えば３／４程度に設定し、前記経
過時間がそれより大であるような場合は、第２の空燃比
センサ15の方が位相が進んでいるというように判定して
もよい。

【００４０】前記経過時間が所定値以下の場合はステッ
プ207 へ進み、経過時間即ち第２気筒群の制御遅れに応
じた制御位相差補正用の比例分Ｐ₂ , 積分分Ｉ₂ を図７
に示すような特性マップから検索する。該特性に示すよ
うに、第２気筒群の制御遅れに応じて比例分Ｐ₂ 及び積
分分Ｉ₂ を大きくすることにより、前記図４に示した空
燃比フィードバック制御時にステップ110,112,115,117
で与えられる比例分Ｐ ₂ 及び積分分Ｉ₂ によって図８に
点線で示すように制御速度が増大して制御周期が短縮さ
れる結果、制御位相差が無くなる。これにより、後述す
る排気触媒劣化診断において、排気浄化触媒に流入され
る各気筒群からの排気の空燃比位相ずれが無くなり、リ
ッチ・リーンの相殺により定常的に理論空燃比近傍とな
ることによる診断不能を防止でき、良好な診断性能を確
保できる。

【００４１】尚、本実施例では、第２気筒群側のみを補
正するため、第２気筒群側の制御位相が遅れている場合
のみ補正するようにしたが、第２気筒群側の制御位相の
方が進んでいる場合には、第１気筒群側の空燃比フィー
ドバック制御中に位相差補正用の比例分Ｐ₁,積分分Ｉ₁
を与えるように位相の遅れ側を進み側に合わせるように
補正してもよく、常に位相補正を行うことができる。

【００４２】図９は、排気浄化触媒の劣化診断条件判断
のルーチンを示す。図において、ステップ11では機関冷
却水温度Ｔ_W が所定値以上か、ステップ12〜ステップ15
では夫々車速ＶＳＰ, 基本燃料噴射量Ｔ_P , 機関回転速
度Ｎ, 車速の変化量ΔＶＳＰが、夫々の設定範囲内にあ
るかを判定し、更に、ステップ16では前記図４で示した
前記空燃比センサ16の検出値に基づいて比例分Ｐを補正
する制御 (以下ＤＯＳ制御という) を実行中か、ステッ
プ17ではスロットル開度が所定値以上か、ステップ18で
は排気浄化触媒の劣化診断を現運転中にまだ行っていな
いか、を夫々判定し、全ての条件が満たされたときに
は、診断条件が成立したとしてステップ19で診断実行フ
ラグＦＬＧＣＡＴを１にセットし、いずれかの条件が満
たされていないときには診断条件が不成立であるとして
ステップ20で診断実行フラグＦＬＧＣＡＴ１を０にリセ
ットする。即ち、機関運転, 車両走行状態共に定常状態
であり、排気の流量，温度共に十分安定した状態、つま
り高い診断精度が得られる状態であって、診断の行える
ＤＯＳ制御時に診断を開始するわけである。また、前記
実施例のように第２気筒群側のみ位相補正を行い、第２
気筒群の方が位相が進んでいるときは該位相補正を禁止
するようにした場合は、該位相の進みが所定量以上大き
い場合には、位相ずれによる診断精度の低下を招くので
診断を禁止するようにしてもよい。

【００４３】尚、前記診断実行フラグＦＬＧＣＡＴは、
次の運転時にイグニッションスイッチがＯＮでかつスタ
ータスイッチがＯＮとなった後、０にリセットされる。
次に、排気浄化触媒の劣化診断ルーチンを図10に示した
フローチャートに従って説明する。ステップ21では、前
記診断実行フラグＦＬＧＣＡＴ１が１にセットされてい
るか否かを判定し、そうでないときは、このルーチンを
終了し、１にセットされているときは、ステップ22へ進
む。

【００４４】ステップ22では、前回の診断実行フラグＦ
ＬＧＣＡＴ１の値が０であるか否かを判定する。そし
て、前回値が０で今回値が１の場合は、劣化診断を開始
する。まず、ステップ23では、一方の気筒群、例えば第
１気筒群側の空燃比センサ14の出力値ＯＣＲ１が反転す
る回数をカウントする反転カウンタＣＮＴＦのカウント
を開始すると共に、下流側の第３の空燃比センサ16の出
力値ＯＣＲ３が反転する回数をカウントする反転カウン
タＣＮＴＲのカウントを開始する。

【００４５】ステップ24では、前記反転回数のモニター
時期を計測するためのタイマＣＮＴＴＩＮのカウントを
開始する。このようにして反転回数のカウントが開始さ
れると、２回目以降はステップ22からステップ25へ進
み、タイマＣＮＴＴＩＮのカウント値が前記反転回数モ
ニター時期に相当する所定値に達したか否かを判定し、
達したときにステップ26へ進みタイマＣＮＴＴＩＮのカ
ウント値をクリアした後、ステップ27へ進み上流側の第
１気筒群の空燃比センサ14の反転回数と下流側空燃比セ
ンサ16の反転回数との比ＲＢＫ＝ (ＣＮＴＦ／ＣＮＴ
Ｒ) を算出する。

【００４６】ステップ28では、前記反転回数比ＲＢＫが
劣化診断の基準となる所定値以上であるか否かを判定
し、所定値以上と判定されたときはステップ29へ進み、
排気浄化触媒13が劣化していると診断し、故障診断フラ
グＣＡＴＮＧＦＬＧを１にセットする。一方、ステップ
28で前記反転回数比ＲＢＫが所定値未満と判定されたと
きは、ステップ30へ進み排気浄化触媒13は劣化していな
いと診断し、ＣＡＴＮＧＦＬＧを０にセットする。

【００４７】最後に、ステップ31で次回の診断に備える
ため各反転回数カウンタＣＮＴＦ及びＣＮＴＲの値をク
リアする。このようにすれば、２つの気筒群間の制御位
相差を無くした上で、劣化診断を行うため、下流側の合
流した排気のリッチ・リーンの位相ずれによる診断の不
能又は診断精度の低下を防止できる。

【００４８】また、上記のような劣化診断を行わないも
のにおいても、気筒群毎に設けた空燃比センサと下流側
の空燃比センサとを用いて気筒群毎に独立に空燃比フィ
ードバック制御を行うＤＯＳ制御においても、気筒群間
の制御位相差が無くなることにより、制御精度が向上
し、排気浄化性能を可及的に向上させることができる。
また、以上の実施例では、制御位相差補正用の制御周期
調整可能な制御定数として比例分と積分分とを用いた
が、簡易的に一方のみを位相差に基づいて補正する構成
としてもよい。

【００４９】次に、気筒群別に行われる空燃比学習ルー
チンを図11のフローチャートに従って説明する。ステッ
プ151 では、現在の運転状態が機関回転速度Ｎ，負荷
(基本燃料噴射量Ｔ_P 等) で区分される運転領域の１つ
に所定時間留まっていること等を条件として含む所定の
定常状態か否かを判定する。

【００５０】前記所定の定常状態であると判定されたと
きはステップ152 へ進み、第１気筒群側の空燃比センサ
14の出力値が前記定常状態において２回以上反転したか
否かを判定する。２回以上反転したと判定されたときは
ステップ153 へ進み、該２回の反転時における第１気筒
群のフィードバック補正係数ＡＬＰＨＡ１の極大値ａ₁
及び極小値ｂ₁ を読み込むと同時に前記位相差補正用の
フィードバック補正量ＡＬＰＨＡ２’の極大値ａ₂ 及び
極小値ｂ₂ を読み込む。

【００５１】ステップ154 では、前記極大値ａ₁ 及び極
小値ｂ₁ の平均値と基準値 (例えば1.0)との偏差ΔＡＬ
ＰＨＡ１｛＝ (ａ₁ ＋ｂ₁ ) ／２−１｝を演算する。ス
テップ155 では、ＲＡＭに記憶された現在の運転状態に
おける第１気筒群の学習値ＫＢＬＲＣ１を読み出し、次
式のように、この値に前記偏差ΔＡＬＰＨＡ１を所定割
合ＰＲＥＳＸ乗じた値を加算した値で学習値ＫＢＬＲＣ
１を更新設定する。

【００５２】ＫＢＬＲＣ１＝ＫＢＬＲＣ１＋ＰＲＥＳＸ
・ΔＡＬＰＨＡ１ 次に、第２気筒群の位相差補正用フィードバック補正量
ＡＬＰＨＡ２’の学習を行う。まず、ステップ156 で
は、前記極大値ａ₂ 及び極小値ｂ₂ の平均値と基準値
(例えば０) との偏差ΔＡＬＰＨＡ２’｛＝ (ａ₂ ＋ｂ
₂ ) ／２｝を演算する。

【００５３】ステップ157 では、ＲＡＭに記憶された現
在の運転状態における位相差補正用フィードバック補正
量の学習値ＫＢＬＲＣ２’を読み出し、次式のように、
この値に前記偏差ΔＡＬＰＨＡ２’を所定割合ＰＲＥＳ
Ｘ２乗じた値を加算した値で学習値ＫＢＬＲＣ２’を更
新設定する。そして、ステップ158 で第２気筒群のフィ
ードバック補正量ＡＬＰＨＡ２の学習値ＫＢＬＲＣ２
を、次式のように第１気筒群のフィードバック補正量Ａ
ＬＰＨＡ１の学習値ＫＢＬＲＣ１に前記学習値ＫＢＬＲ
Ｃ２’を加算した値で更新する。

【００５４】 ＫＢＬＲＣ２＝ＫＢＬＲＣ１＋ＫＢＬＲＣ２’ このようにすれば、第１気筒群では第１気筒群の空燃比
フィードバック制御に基づく通常通りの学習が行われ、
また、第２気筒群では第２気筒群の第１気筒群に対して
燃料噴射弁の特性ズレ等によって生じる位相差の学習を
行って第１気筒群の学習値ＫＢＬＲＣ１に加算すること
としたから、結局、第２気筒群の固有のバラツキに対し
て学習がなされたことになり、気筒群毎に独立した学習
が行われる。このように気筒群別に独立した燃料噴射弁
等の燃料系部品の劣化や特性バラツキに応じた学習値を
得て、気筒群毎に可及的に空燃比制御精度を向上させる
ことができる。尚、第２気筒群のフィードバック補正量
ＡＬＰＨＡ２に対して第１気筒群のフィードバック補正
量ＡＬＰＨＡ１に対して行われる学習と同様の学習を行
うことで直接第２気筒群の学習値ＫＢＬＲＣ２を求める
こともできる。

【００５５】また、かかる気筒群別の学習値を用いて、
気筒群別の燃料系部品の異常を気筒群別に夫々自己診断
することができる。図12は、かかる気筒群別に燃料系部
品の自己診断を行うルーチンのフローチャートを示す。
図において、ステップ161 では、第１気筒群の基本燃料
噴射量Ｔ_P が等しい複数の所定領域の学習値ＫＢＬＲＣ
１_{1 ,} ＫＢＬＲＣ１₂ を読み込む。

【００５６】ステップ162 では、前記学習値ＫＢＬＲＣ
１_{1 ,} ＫＢＬＲＣ１₂ の平均値ＫＢＬＲＣ１_AVを求め
る。ステップ163 では、前記平均値ＫＢＬＲＣ１_AVを所
定値と比較し、所定値以上であると判定されたときは、
ステップ164 へ進み、燃料噴射弁等の燃料系部品に異常
(詰まり) があると診断する。

【００５７】即ち、燃料噴射弁に詰まりを発生すると、
既述したように燃料噴射パルス幅を増大補正すべくフィ
ードバック補正係数が増大し、それに伴い学習値が増大
する。そこで、燃料噴射量が等しい領域における学習値
を平均化した値が所定以上大きいときには、詰まりを生
じていると診断するのである。同様にして、第２気筒群
についてもステップ165 〜ステップ168 において燃料噴
射弁の自己診断を行う。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、気
筒群毎の制御位相差を無くしてＤＯＳ制御の精度改善、
排気浄化触媒の診断性能を確保しつつ、気筒群毎に空燃
比を学習して夫々可及的に空燃比制御精度を向上するこ
とができる。また、気筒群毎に燃料系部品の自己診断を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成，機能を示すブロック図。

【図２】 本発明の一実施例のシステム構成図。

【図３】 同上実施例の燃料噴射量制御ルーチンを示す
フローチャート。

【図４】 同じく空燃比フィードバック補正係数設定ル
ーチンの前段部分を示すフローチャート。

【図５】 同じく空燃比フィードバック補正係数設定ル
ーチンの後段部分を示すフローチャート。

【図６】 同じく制御位相差検出ルーチンを示すフロー
チャート。

【図７】 同じく制御位相差補正用の積分分の特性マッ
プ。

【図８】 同上実施例による制御位相差補正制御の様子
を示すタイムチャート。

【図９】 同じく及び劣化診断条件判断ルーチンを示す
フローチャート。

【図10】 同じく劣化診断ルーチンの実施例を示すフロ
ーチャート。

【図11】 同じく気筒別空燃比学習ルーチンの実施例を
示すフローチャート。

【図12】 同じく気筒別自己診断ルーチンの実施例を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１ Ｖ型内燃機関 ５ 燃料噴射弁 ６ コントロールユニット ８，９ 上流側排気通路 10 下流側排気通路 11，12 予備排気浄化触媒 13 主排気浄化触媒 14 第１の空燃比センサ 15 第２の空燃比センサ 16 第３の空燃比センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/24 ＺＡＢ Ｇ Ｆ０２Ｂ 77/08 Ｍ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数に区分された気筒群毎に接続された上
   流側の各排気通路とこれら各排気通路の下流側に合流し
   て接続された排気通路とに夫々排気中の所定成分の検出
   により機関吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手
   段を備えると共に、該上流側空燃比検出手段と下流側空
   燃比検出手段との間に排気浄化触媒を備え、 所定の運転条件で前記上流側空燃比検出手段と下流側空
   燃比検出手段との検出値に基づいて空燃比を目標空燃比
   に近づけるようにフィードバック制御する空燃比フィー
   ドバック制御手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置に
   おいて、 前記所定の運転条件で基準となる気筒群の空燃比検出手
   段の検出値に基づいて各気筒群の空燃比フィードバック
   制御を行いつつ、前記基準気筒群と非基準気筒群との制
   御値の位相差を検出する制御位相差検出手段と、 前記検出された制御値の位相差に基づいて該位相差を無
   くす方向に非基準気筒群の空燃比フィードバック制御に
   おける制御周期調整可能な制御定数を補正する制御定数
   補正手段と、 前記所定の運転条件で行われる気筒群毎の空燃比フィー
   ドバック制御を行いつつ、空燃比の基本制御量に対する
   フィードバック補正量に基づいて基本制御量を目標値に
   近づけるように修正する学習値を気筒群毎に独立して更
   新設定する気筒別空燃比学習手段と、 を含んで構成としたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御装置。
2. 【請求項２】前記気筒群別空燃比学習手段により気筒群
   別に得られた学習値に基づいて気筒群別に独立した燃料
   系部品の異常を自己診断する気筒群別診断手段を含んで
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
   空燃比制御装置。
3. 【請求項３】前記制御位相差検出手段は、気筒群毎の空
   燃比検出手段の出力値が基準値を通過するときの時間差
   と、出力値の増減方向とに基づいて制御値の位相差を検
   出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   内燃機関の空燃比制御装置。
4. 【請求項４】前記制御定数補正手段により補正される制
   御定数は、積分定数を含んでいることを特徴とする請求
   項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。
5. 【請求項５】前記制御定数補正手段により補正される制
   御定数は、比例定数を含んでいることを特徴とする請求
   項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。
6. 【請求項６】前記基準気筒群は、非基準気筒群に対して
   制御位相差が進み側にある気筒群であるように選択され
   ることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つ
   に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
7. 【請求項７】前記空燃比フィードバック制御を行いつ
   つ、単位時間内における上流側空燃比検出手段の出力値
   の反転回数と下流側空燃比検出手段の出力値の反転回数
   との比に基づいて前記排気浄化触媒の劣化診断を行う触
   媒劣化診断手段を含んで構成したことを特徴とする請求
   項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃
   比制御装置。