JPS593129A - 内燃機関の気筒別空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多気筒内燃機関の空燃比を各気筒に対応Ｊる空
燃比情報にもとづいて気筒別に制ｔｉｌｌ　する内燃機
関の気筒別空燃比制御装置に関づるものである。

最近、マイクロコンピュータなど演算処理手段を含む電
子制御回路（以下制御ユニットという。）を備えた多気
筒内燃機関システムにおいて、機関をより良好に運転さ
せるべ（気筒別に燃料噴射量を制御する方式のものが提
案されつつある。

本発明は上記の如き気筒別に燃料噴ｔＡ間を制御するシ
ステムの改良に係るものであり、空燃比情報を気筒別燃
料噴射量の咋出に当ってのパラメータとすることにより
、気筒全体としての空燃比をより一層均−化させること
を目的とＪる。このため本発明の内燃機関の気筒別空燃
比制御装置は多気筒内燃機関により駆動されるクランク
の回転角度位置を検出するクランク位置センサーと、該
クランク位置センサによるクランク角度情報を含む機関
運転情報を受は付は気筒別の燃料噴射量を演篩する制御
ユニツ１−と、該制御ユニツ１〜からの制御信号により
駆動される燃料噴射弁とを備えた内燃機関システムにお
いて、機関の排気系統に空燃比センサを設番ノると共に
、上記クランク角度情報にもとづいて上記空燃比センサ
による各気筒に対応づる空燃比情報の取り込み時期を定
めかつ該取り込まれた空燃比情報にもとづいて気筒別の
燃料噴射量を補正するよう上記制御ユニットを構成し、
気筒別に空燃比を制御するようにしたことを特徴とする
。

以下本発明を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明による気筒別空燃比制御装置の一実施例
全体概略構成図を示づ′。

第１図にＪ３い℃、１ｔよ多気筒エンジン例えば６気筒
エンジンの本体を表わす。

２は給気系統を表わし、該給気系統２は空気清浄器３、
空気流量に応じてその開度が変化Ｊる堰止板４、アクセ
ルペダル５の踏み込みｅに応じてその開度が変化づるス
ロツｉ〜ルバルブ６、インデークマニホルド７などから
なる。

８は燃料系統を表わし、該燃料系統８は、燃料タンク９
、該燃料タンク９内の燃料を手記分配器１１に加圧供給
するだめの燃料ポンプ１０．該加圧供給されてきた燃料
をエンジン本体１の各気筒に対応して分配する分配器１
１、エンジン本体１の各気筒に対応する吸気管に配設さ
れかつ分配器１１により分配されてきた燃料を噴射づる
燃料噴射弁１２−１．１２−２．１２−３．１２−４．
１２−５．１２−６、燃料ポンプ１０により加圧された
燃料の圧力を一定に保つ圧力調整器１３などからなる。

ここで燃料噴射弁１２−１ないし１２−６のそれぞれは
下記制御ユニット２７から各燃料噴射弁１２−１．１２
−２．１２−３．１２−４．１２−５．１２−６に別個
独立して送られてくる電気信号により駆動されるソレノ
イド１４と該ソレノイド１４の励磁によりリフトされる
ニードル弁１５とを備えている。

１６は排気系統を表わし、該排気系統１６はエキゾース
トマニホルド１７、該工１シーストマニホルド１７の集
合部に配設された空燃比センサ１８などからなる。

１９はクランク位置センサ即ち回転センサを表わし、該
回転センサ１９はエンジンのクランク軸の１／２の速度
で回転覆るつまりクランク軸２回転で１回転する磁性体
２０，２１．２２を内！ｉｉづると共に、各磁性体２０
．２１．２２に対向して配置された電磁ピックアップ２
３．２４．２５を備え、磁性体２０．２１．２２の歯が
電磁ピックアップ２３．２４．２５の位置を通過すると
きに生ずる誘導起電力を検出して下記制御ユニツ１−２
７に信号即ちクランク角度情報を送る。なお上記磁性体
２０，２１．２２の歯数は例えば１．１．１２とされる
。

２６は上記堰止板４の開度変化を電気量に変換し下記制
御ユニット２７にその信号を送るポテンショメータを表
わＴＪ。

２７は制御ユニットを表わし、該制御ユニツ１−２７は
上記空燃比センサ１８からの空燃比情報、上記回転セン
サ１９からのクランク角度情報、上記ポテンショメータ
２６による吸入空気量情報などの機関運転情報を受け、
これらの信号にもとづいて演界処理を行なって各燃わ１
噴躬弁１２−１．１２−２．１２−３．１２−４．１２
−５．１２−６に対Ｊる燃料噴射時間を算出し、対応づ
る信号を燃料噴射弁１２−１．１２−２．１２−３．１
２−４．１２−５．１２−６に送出づる。

第２図は上記制御ユニット２７のブロック図を示づ。

第２図において、２８は空燃比センサ１８からの空燃比
信号、ポテンショメータ２６からの吸入空気量信号など
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回
路などからなる入力回路、２９は回転センサ１９などか
らのパルス信号を波形整形などする入力回路、３ｏは１
チツプＬＳＩからなるマイクロコンピュータであり入力
回路２８．２９からの信号を受は付は予め設けた制御プ
ログラムにしたがって演粋処理を行ない噴射パルス信号
（図示ａ）および各気筒に対応づる噴射気筒指令信号（
図示ｂ）を切換回路３１に出力するもの、３１は切換回
路でありアンドゲート３１−１ないし３１−６をそなえ
噴射パルス信号ａを噴射気筒指令信号すにしたがって各
気筒毎に分割して送るもの、３２−１ないし３２−６は
それぞれ出力回路であり切換回路３１がらの信号を電力
増幅して燃料噴射弁１２−１ないし１２−６の各ソレノ
イド１４に供給するものを夫々表ゎづ。

次に制御ユニツ１へ２７の主要な処理動作を第３ａ図お
よび第３ｂ図からなる一連のフローチャ−トを参照しつ
つ説明づる。なお該フローチャーｉ〜はマイクロコンピ
ュータ３０のＲＯＭ内に予め格納されたエンジン制御プ
ログラムのうち本発明に係る主要部即ち気筒別学習制御
ルーチンを概略的に表わしたものである。

図示しないイグニッションキーがＡン操作され、車載バ
ッテリにイグニッションキーを介して接続された安定化
電源回路からの定電圧が制御ユニット２７に印加される
と、マイクロコンピュータ３０は作動状態となり、数Ｍ
　ｆ−１ｚの水晶振動子のクロック信号に同期しつつエ
ンジン制御プログラムを実行開始覆る。

該プログラム開始当初において各種のイニシャライズ処
理を行なう。

その後気筒別学習制御ルーチンに処理が移行してくると
、まずステップ１００にて］ニンジン回転数が所定値例
えば１１０００ｐｐ以下であるか否かを判断する。

エンジン回転数が１１００Ｏｒｐ以下である目利断する
と、次にステップ１０１にてスロットルバルブ６が全開
状態であるか否かを判断覆る。

スロットルバルブ６が全開状態である目利１ｆＪｉツる
と、次にステップ１０２にて空燃比センザ１８から空燃
比情報を入力回路２８を介してマイクロコンピュータ３
０に取り込む時期であるか否かを判断する。この取り込
み時期判断処理は例えば、各気筒点火後、排気ガスが空
燃比レン（Ｊ１８に反応するまでのクランク角度へ〇と
エンジン回転数Ｎｅとを対応づり）Ｃ第４図に図示りる
如ぎテーブルを索引してクランク角度へ〇を求め、供存
のクランク角度が予め定めた気筒毎の点火時期に対応す
る基準クランク角度と上記クランク角度へ〇とを加算し
た合計クランク角度と一致しているか否かを判断するこ
とにより行なう。

具体的に述べると、第５図に図示する如く、第１気筒、
第５気筒、第３気筒、第６気筒、第２気筒、第４気筒の
各点火時期に対応する基準クランク角度θｔ　　、Ｏｇ
　　、θ３．０６　、θ２、θ仝にそれぞれ上記クラン
ク角度Δθを加算して空燃比情報取り込み時期に対応す
るクランク角度θ／／ｌｌ、θ妃・θ１ｎ３ｓθｒｎｂ
、θｉ６２、θ、ｎ乎を定め、坦在のクランク角度が上
記クランク角度θｌｎＬ　、θｉｎｉ、θ用３、θ、。

６、θ、。２、θ、叫に一致したとき、空燃比情報の取
り込みを行なうようにする。

次にステップ１０４にて、上記ステップ１０３実行によ
り取り込まれた空燃比情報部ら空燃比値Ｖ１（ｉは気筒
番号である。）を対応づるメモリに格納する。

次にステップ１０５にて、空燃比情報取り込みが６旧印
ら６気筒全てについて行なわれたが否が、即ち１ザイク
ル終了したか否かを判断する。

１サイクル終了した目利所ツると、次にステップ１０６
にて、金気筒についての上記空燃比値ｖ１のうち最大空
燃比値Ｖ２を対応づるメモリに格納する。

次にステップ１０７にて、上記空燃比値ｖ１の平均値即
ち平均空燃比値Ｖ、Ｌ１ｒをｖｏう−ΣＶ、／６なる式
より求める。

・次にステップ１０８にて、上記最大空燃比Ｉｆｉｖあ
と上記平均空燃比値ＶＱｖとの差部ら空燃比偏差値ΔＶ
を求める。

次にステップ１０９にて上記空燃比偏差値ΔＶが所定の
設定値Ｖｒより大きいか否かを判断する。

上記空燃比偏差値ΔＶが設定値Ｖｒより大きい目利断Ｊ
ると、次にステップ１１０にて、最大気筒、即ち金気筒
のうち最大の空燃比値■１をもっ気筒、に対づ゛る燃料
噴釦聞（即ち燃料噴射時間）の補止項ＧＡ悔を単位補正
量△ＧΔだけ減筒し新たな補正項Ｇ　Ａｎｎｘとする。

−力学燃比偏差値ΔＶが設定値Ｖ　ｒ以下である目利断
づると、上記の如き補正を覆ることなく直接法のステッ
プ１１１に処理を移行する。

次にステップ１１１にて、第１気筒に対Ｊる燃料噴射時
間ＴＡＵ１を仝気筒共通の燃料噴射時間即ち基本噴射時
間ＴＡＵＢに補正項Ｇ△１を加棹ｌノで算出する。ここ
で基本噴射時間ＴΔＵＢは図示しない基本噴射時間演算
ルーチン、即ち、ポテンショメータ２６からの信号によ
る吸入空気量データと回転センサ１９からの信号による
エンジン回転数データとを少なくとも含む基本噴射時間
演算用データにもとづいて基本噴射時間を算出するルー
チン、を実行して求められたものである。また補正項Ｇ
Ａ１は図示しない気筒別噴射補正時間演算ルーチン、即
ち、気筒別の燃料噴射弁１２−１ないし１２−６におけ
る口径のハラッ：１等に−６とづく燃料噴射量の不均一
を考慮して、回転センサ１９からの回転数データにもと
づき気筒別に燃料噴射時間を微調整づるためのルーチン
、を実行して求められた補正項ＧΔのうち第１気筒に係
るものである。

この第１気筒の燃料噴射時間ＴＡＵ１を求める際、当該
第１気筒が上述した最大気筒である場合には、直前の気
筒別噴射補正時間演算ルーチンにて求められた補正項Ｇ
Δ１が上記ステップ１１０にて補正されることから、当
該補正値が補正項Ｇ△１として使用される。

次にステップ１１２、ステップ１１３、ステップ１１４
、ステップ１１５、ステップ１１６を順次実行し、第２
気筒、第３気筒、第４気筒、第５気筒、第６気筒の各燃
料噴射時間ＴＡＵ２、ＴＡＵ３、Ｔ　Ａ　Ｕ　４、ＴＡ
Ｕ５、ＴＡＵ６を求める。

ここでこれら燃料噴射時間ＴＡＵ２、ＴΔＵ３、ＴＡＵ
４、ＴＡＵ５、ＴＡＵ６は上述した第１気筒の燃料噴射
時間ＴＡＵＩの算出処理と同様に行なわれ、これらの気
筒のうちいずれかが最大気筒である場合には、当該気筒
の燃料噴射時間算出に当って、上記スーアップ１１０に
て補正された補正項が使用される。こうして気筒別学円
制御ルーチンの処理を終了する。

一方、上述したステップ１００実行によりエンジン回転
数が１ＱＱＱｒｐｍを超えているとき、上記ステップ１
０１実行によりスロットルバルブ６が全開状態でないと
き、上記ステップ１０２実行により空燃比情報の取り込
み時期でないとき、あるいは上記ステップ１０５実行に
より１ザイクル終了していない時は、上記ステップ１０
６ないし１１０により少なくとも最大気筒の補正項ＧＡ
の補正処理を含む処理を行なうことなくステップ１１１
に移行し、該ステップ１１１以降の処理を実行して気筒
別学習制御ルーヂンの処理を終了づる。

このように気筒別学習制御ルーヂンにおいては、主に次
の（１）ないしく６）の処理、即ち（１）機関アイドル
運転状態以外の機関運転状態においては、各気筒の運転
と空燃比センサ１８による空燃比情報との対応づけが困
難であることを考慮して空燃比情報の取り込みを禁止し
、（２）各気筒の運転と空燃比情報との対応づけがより
確実なアイドル運転状態において空燃比情報の取り込み
を可能とし、（３）空燃比情報を取り込む時期について
は、気筒の点火時期から排ガスが空燃比センサ１８位置
に到達するまでのクランク移動回転角度Δθをエンジン
回転数にもとづいて予め設定しておき、気筒別の点火時
期に対応する基本クランク角度と上記回転角度へ〇との
合耐値である合ｔ１クランク角度位置に現在のクランク
角度位置が一致するたびに空燃比情報を取り込むように
し、（４）１サイクル分の空燃比情報の取り込みが終了
でるたびに、各サイクルにおける平均空燃比（ｎＶユ、
と最大空燃比値Ｖいいとの差である空燃比偏差値ΔＶを
算出すると共に、当該空燃比偏差（「１ΔＶが設定値Ｖ
「よりも大きい場合には最大空燃比値−をもつ最大気筒
の補正項ＧＡ−を単位補正量ΔＧＡだけ減筒し、（６）
当該補正があった場合には、当該最大気筒については基
本噴射時間ＴΔＵＢと当該補正後の補正項ＧΔユどがら
燃料噴射時間ＴＡＵを粋出覆ると共にその他の気筒につ
いては基本噴射時間ＴＡＵＢと各気筒別の補正項ＧＡと
から燃料噴射時間ＴＡＵを算出し、一方当該補正がなか
った場合には、金気筒について基本噴射時間ＴＡＵＢど
各気筒別の補正項ＧΔとから燃料噴射時間ＴΔＵを算出
する処理が行なわれる。

コノため気筒別の空燃比に比較的大きなバラツキがある
場合には最大気筒の燃料噴射量を所定量だけリーン化す
ることにより空燃比のバラツキの均一化を図ることがで
きる。

上述した実施例は６気筒内燃機関についてのものである
が、他に４気筒内燃Ｉａ関など多気筒の内燃機関であれ
ば同様に実施できることは言うまでもない。

また上述した実施例は空燃比情報の取り込み時期決定に
当って、クランク角度位置を基準としているが、他の実
施例としてクランク角度Δ０に対応する時間を基準とし
て当該時期決定を行なってもよい。

また上述した実施例は空燃比センサ１８をエキゾースト
マニホルド１７の集合部に１個配設しｌこ構成をとって
いるが、他の実施例としてＶ型エンジンの如き排気が２
系統であるシステムについては２個の排気管のそれぞれ
集合部に空燃比センサを１個づつ配設した構成をとるこ
とは自由である。

また空燃比センサ１８は酸素濃淡電池として動く公知の
０２センサ、あるいは排ガス中の酸素温度により抵抗値
が変化するセンサなど、空燃比に比例し！ご出力信号が
得られるセンサであればよい。

また上述した実施例は吸気管噴ｑｌの場合を示したが、
他の実施例とじて筒内噴射方式の燃料噴射を行なう内燃
機関であってもよい。

また上述した実施例は各気筒に１対１に対応して燃料噴
射弁が備えられた内燃機関について説明したが、他の実
施例として吸気管集合部に１個の燃料噴射弁を備え、各
気筒の特定の行稈に対応したタイミングで当該燃料噴射
弁により燃料噴射を間欠的に行なう内燃機関であっても
よい。

以上説明した如く、本発明は、多気筒内燃ｖａ関により
駆動されるクランクの回転角度位置を検出づるクランク
位置センサーと、該クランク位置センサによるクランク
角度情報を含む機関運転情報を受は付は気筒別の燃料噴
射量を演棹する制御ユニットと、該制御ユニットからの
制御信号により駆動される燃料噴射弁とを備えた内燃機
関システムにおいて、機関の排気系統に空燃比センサを
設けると共に、上記クランク角度情報にもとづいて上記
空燃比センサによる各気筒に対応する空燃比情報の取り
込み時期を定めかつ該取り込まれた空燃比情報にもとづ
いて気筒別の燃ね噴射量を補正するよう上記制御ユニッ
トを構成し、気筒別に空燃比を制御づるようにした。

このため本発明によれば、気筒全体としての空燃比をよ
り一層均−化づることができるため、内燃機関のより良
好な運転状態を実現Ｊることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例であり、第１図は全体概１８構成
図、第２図は制御ユニットのブロック図、第３ａ図およ
び第３ｂ図は全体として１つのフローチャートを構成し
処理動作を説明覆るためのもの、第４図および第５図は
それぞれ空燃比情報の取り込み時期を説明するための説
明図を夫々示づ。 １・・・多気筒内燃機関本体 ２・・・給気系統　　　　８・・・燃料系統１２−１な
いし１２−６・・・燃料噴射弁１６・・・排気系統　　
１８・・・空燃比センサ１９・・・クランク位置センサ ２７・・・制御ユニツ］〜 代理人　弁理士　足立　勉 第１図 第４図 第３ｏ図 第３ｂ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　多気筒内燃機関により駆動されるクランクの回
   転角度位置を検出するクランク位置センサと、該クラン
   ク位置センサによるクランク角度情報を含む機関運転情
   報を受は付は気筒別の燃料噴射量を演Ｐｉｌする制御ユ
   ニットと、該制御ユニットからの制御信号により駆動さ
   れる燃料噴射弁とを備えた内燃機関システムにおいて、
   機関の排気系統に空燃比センサを設けると共に、上記ク
   ランク角疫情報にもとづいて上記空燃比センザによる各
   気筒に対応する空燃比情報の取り込み時期を定めかつ該
   取り込まれた空燃比情報にもとづいて気筒別の燃料噴ｔ
   ＪＡ量を補正するよう上記制御ユニットを構成し、気筒
   別に空燃比を制御Ｊるようにしたことを特徴とする内燃
   機関の気筒別空燃比制御装置。
2. （２）　前記各気筒に対応する空燃比情報の取り込み時
   Ｉｌｌは、気筒毎にあらかじめ定められたクランク位置
   とする°ことを特徴とする特￥［請求の範囲第１項記載
   の内燃機関の気筒別空燃比制御ｌ装置。
3. （３）　前記気筒別に対応づる空燃比情報の取り込み時
   期は、あらかじめ定められた基準クランク位置から一定
   時間後とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の内燃は関の気筒別空燃比制御ｌ装置。