JPS60249642A - 多気筒エンジンの空燃比制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、多気筒エンジンの空燃比制御装置に関するも
のである。

（産業上の利用分野） 従来より、エンジンの排気系に０２センザ等の排気セン
サを配設して、排気成分濃度から吸気系の空燃比を検出
し、これに応じて吸気系に供給する空燃比の閉ループ（
フィードバック）制御を行うようにしたエンジンの空燃
比制御技術がよく知られている。

しかして、上記空燃比の閉ループ制御では、吸気系に供
給された空燃比を排気系で検出する間に時間遅れがある
と共に、空燃比の急激な変動を回避するために、排気セ
ンサ出力に基づく積分信号に応じて空燃比調整手段を制
御するものである。

そのため、実際の空燃比の変動は設定値例えば理論空燃
比に対して一定値とならずに、この設定値を中心として
上下に周期的に変動するハンチング現象を生起し、アイ
ドル運転時等においてはこの空燃比のハンチング変動に
よってトルク変動すなわち回転変動が生じる問題がある
とともに、排気系に三元触媒を介設したものでは三元雰
囲気を外れて排気浄化性能が低下する恐れがあるもので
ある。

そこで、上記閉ループ制御のハンチング現象を改善する
ものとして、例えば特開昭５７−１１９１４０号公報に
見られるように、多気筒エンジンを第１気筒群と第２気
筒群とに区分し、第１気筒群の排気系に排気センサを配
設し、第１気筒群はこの排気センサの出力に基づく積分
信号によって閉ループ制御する一方、第２気筒群は上記
第１気筒群に対する積分信号を反転させて逆位相状態で
空燃比制御を行うようにした技術が提案されている。こ
の技術では、第１気筒群と第２気筒群との空燃比の変動
が逆向きになって両者が互いに相殺作用して、ハンチン
グ現象の発生が抑制できるものである。

しかるに、上記先行技術では、第２気筒群は実質的には
その吸気系に供給される空燃比の検出に基づく閉ループ
制御は行われておらず、単に第１気筒群と同様の空燃比
変動をするであろうという推定の元に第１気筒群と逆位
相状態で空燃比制御を行っているに過ぎず、第１気筒群
と第２気筒群との燃料系の精度誤差、吸気系の充填効率
の誤差等に起因して、すなわち、例えば、複数の燃料噴
射弁に同一燃料噴射信号を出力しても、実際に噴射され
る燃料量には差が生じるものであり、これらにより第２
気筒群における空燃比制御が目標値から離れた空燃比に
制御されて制御精度が大ぎく低下する恐れがあり、空燃
比の閉ループ制御を行う本来の目的が充分に達成できず
、燃焼性、燃費性、エミッション性の低下を招くことに
なるものである。

（発明の目的） 本発明は上記事情に鑑み、多気筒エンジンの空燃比制御
を行うについて、制御精度の向上を図るとともに、閉ル
ープ制御に伴うハンチング現象を改善するようにした多
気筒エンジンの空燃比制御装置を提供することを目的と
するものである。

（発明の構成） 本発明の空燃比制御装置は、第１気筒群と第２気筒群と
の排気系にそれぞれ排気センサを配設し、両気筒群がそ
れぞれの排気センサ出力に基づく積分信号によって閉ル
ープ制御を行うように設けるとともに、第１積分信号と
第２積分信号の反転時期に関連する信号に基づいて第１
気筒群に対する第１積分信号と第２気筒群に対する第２
積分信号とが逆位相となるように補正して空燃比の制御
を行うようにしたことを特徴とするものである。

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。

多気筒エンジンＥは第１気筒群１と第２気筒群２の２つ
の気筒群に区分され、第１気筒′群１および第２気筒群
２に対応してその排気ガスを導出づる第１排気系３およ
び第２排気系４がそれぞれ接続され、再排気系３．４は
下流側で合流して触媒装置５が介設されている。

上記第１排気系３および第２排気系４には、それぞれの
気筒群１，２から排出される排気ガスの成分濃度を検知
する。２センサ等の第１排気センサ６および第２排気セ
ンサ７がそれぞれ配設されている。

一方、第１　Ｊ５よび第２気筒群１．２に燃料を供給す
る燃料供給装置８が設けられ、この燃料供給装置８に対
し第１気筒群１に供給される空燃比を調整する第１空燃
比調整手段９と、第２気筒群２に供給される空燃比を調
整する第２空燃比調整手段１０とがそれぞれ設けられて
いる。

上記第１空燃比調整手段９および第２空燃比調整手段１
０が、前記第１排気センサ６および第２排気センサ７の
検出出力を受けた制御手段によって制御されるものであ
って、この制御手段は閉ループ制御手段１１と、反転検
知手段１２と、積分信号補正手段１３とを備えている。

上記閉ループ制御手段１１は、第１排気センサ６に基づ
く第１積分信号に応じて第１空燃比調整手段９を制御す
るとともに、第２排気センサ７に基づく第２積分信号に
応じて第２空燃比調整手段１０を制御するものである。

また、反転検知手段１２は、上記閉ループ制御手段１１
による第１積分信号および第２積分信号の反転に関連す
る信号を、この第１および第２積分信号からもしくは第
１および第２排気ゼンサ６゜７の検出出力等から検知す
るものである。

さらに、積分信号補正手段１３は、この反転検知手段１
２の信号に基づいて、第１積分信号と第２積分信号の増
減方向が逆位相になるように第１積分信号および第２積
分信号の少なくとも一方を補正するものである。

上記の如き制御手段により、例えば、第２図のＡおよび
Ｂに示すような第１排気センサ６および第２排気センサ
７の出力変動（比較出力）すなわち空燃比変動があった
場合に、両者はリッチ検知時とリーン検知時との反転時
期およびその周期が異なり、これに対応して第２図のＣ
およびＤに示すような第１空燃比調整手段９に対する第
１積分信号および第２空燃比調整手段１０に対する第２
積分信号が作成されるものであるが、このままではハン
チング現象が発生するので、例えば、第２空燃比調整手
段１０に対する第２積分信号は、第２図のＥに示すよう
に、その増減変動は基本的には第２排気センサ７の出力
に対応し、その増減変動の位相が第１ｆｉ分信号とは逆
位相となるように補正されて逆位相の閉ループ制御が行
われるものである。

これにより、第１および第２気筒群１．２ではそれぞれ
第１および第２排気センサ６．７の出力に応じた閉ルー
プ制御を行うとともに、第１気筒群１と第２気筒群２と
では増減方向が逆位相の積分信号となるように位相を調
整し、閉ループ制御による制御精度の向上と、逆位相補
正によるハンチング現象とを得るようにしたものである
。

なお、前記多気筒エンジンＥとしては、６気筒もしくは
８気筒のＶ型エンジンにおいて、一方のバンクを第１気
筒鮮１とし、他方のバンクを第２気筒群２としたもの、
もしくは直列４〜８気筒エンジンを２区分して第１気筒
群１および第２気筒群２としたものなど、各種の多気筒
エンジンに対して適用可能である。

また、上記燃料供給装置８および第１、第２空燃比調整
手段９，１０としては、燃料噴射量の演算部分を備え燃
料噴射弁からの燃料噴射量の調整によって空燃比を調整
する燃料噴射方式のもの、もしくは、気化器におけるブ
リードエア最の調整等によって供給空燃比を調整する気
化器方式のものなどが適用される。

さらに、第１積分信号と第２積分信号との増減方向を逆
位相にする補正は、両者が同位相である時間ｔをみて、
これに対応して第１もしくは第２積分信号の積分定数（
利得）を増減し、一時的に空燃比変動を第１もしくは第
２排気センサ６．７出力に関係なく変えて位相をずらせ
るもの、もしくは、第１または第２排気センサ出力すな
わち第１または第２積分信号の一方が反転したときに他
方がそれと逆方向に反転するまで、一方の制御状態を保
持することにより位相をずらせるもの、上記時間差ｔに
対応して一方の制御を保持づるもの等が適宜採用される
。

（実施例） 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第３図に具体的構成を示す。Ｖ型６気筒エンジンによる
多気筒エンジンＥは、一方のバンクＢ１が第１気筒群１
に他方のバンクＢ２が第２気筒群２に区分され、第１気
筒群１の各気筒Ｃ１の排気ポート１６には第１排気系３
が接続され、第２気筒群２の各気筒Ｃ２の排気ポート１
６には第２排気系４がそれぞれ接続され、合流部より下
流側に触媒装置５（三元触媒）が介設されている。また
、上記第１排気系３および第２排気系４にはそれぞれ０
２センサ等による第１排気センサ６および第２排気セン
サ７が配設されている。

一方、上記第１および第２気筒群１，２の各気筒Ｃ＋　
、Ｃ２の吸気ポート１７には、吸気を供給する吸気系１
８が接続されている。この吸気系１８は上流端にエアク
リーナ１９を備え、このエアクリーナ１９の下流側には
吸入空気♀を目測するエアフローセンサ２０が介設され
、エアフローセンサ２０の下流側部分で第１気筒群１用
の第１吸気通路１８ａと第２気筒群２用の第２吸気通路
１８ｂとに分岐されている。第１および第２吸気通路１
８ａ、１８ｂはそれぞれスロットル弁２１゜２２の下流
側部分がサージタンクに構成され、このサージタンクか
ら各々の気筒Ｃ１、Ｃ２に独立した吸気通路によって連
通されている。なお、２つのスロットル弁２１．２２は
同期して同−開度に開閉作動される。

上記第１吸気通路１８ａには第１気筒群１の各気筒ＣＩ
に対して燃料を供給する第１燃料噴射弁２３が配設され
、第２吸気通路１８ｂには第２気筒群２の各気筒Ｃ２に
対して燃料を供給する第２燃料噴射弁２４がそれぞれ配
設されている。この第１および第２燃料噴射弁２３．２
４には、運転状態に応じてコントロールユニット２５（
マイクロコンピュータ）からの制御信号が出力され、こ
の第１燃料噴射弁２３から第１気筒群１に、および第２
燃料噴射弁２４から第２気筒群２にそれぞれ供給する燃
料噴射口すなわち空燃比が制御される。

このコントロールユニット２５には、前記第１排気セン
サ６および第２排気センサ７からの排気ガス成分８１度
付号すなわら検出空燃比信号が入力されるとともに、エ
ンジンの運転状態を検出する信号として、エアノロ−セ
ンサ２０からの吸気是信号、回転数センサ２６からのエ
ンジン回転数信号、および水温センサ２７からの冷却水
温度信号がそれぞれ入力される。

上記コン１−ロールユニット２５は前記第１、第２燃料
＠朗弁２３，２４とによって、第１図における第１およ
び第２気筒群１，２に燃料を供給する燃料供給装置８と
、第１および第２気筒群１゜２に供給される空燃比を調
整する第１および第２空燃比調整手段９．１０とを構成
するとともに、このコントロールユニット２５は、第１
図における閉ループ制御手段１１、反転検知手段１２お
よび積分信号補正手段１３の各機能を備え、第１および
第２気筒群１．２の閉ループ制御を行うと同時に、両者
が逆位相となるように位相補正制御を行うものである。

次に、上記コントロールユニット２５の動作を第４図の
フローチャートを用いて説明する。

まず、スタート（第４図において示すステップＳ１）し
、タイ？−１およびフラグＦをリセットするイニシャラ
イズを行った後に、吸入空気ＩＱおよびエンジン回転数
Ｎを読込み（８２，８３）、これらにより要求燃料量に
対応して第１および第２燃料噴射弁２３．２４に出力す
る基本噴射パルスＴｏを演算する（Ｓ４）。また、ステ
ップＳ５゜Ｓ６で水温センサ２７の検出に基づく温度補
正もしくはその他の始動、加速補正等の補正係数Ｇ。

をめ、補正噴射パルスＴ１を演算する。

続いて、第１排気センサ６および第２排気センサ７の比
較出力Ｅｌ、Ｆ２を読み込む（Ｓ７．Ｓ８）。この比較
出力Ｅｒ　、Ｅ２は検出空燃比が設定空燃比よりリッチ
の時に１信号を、リーンの時に０信号を出力するもので
ある。

上記第１排気センサ６の比較出力Ｅ１と第２排気センサ
７の比較出力Ｅ２とをステップＳ９で比較し、両者が１
もしくはＯで一致している同位相か否か判定し、同位相
（ＹＥＳ）の場合には、ステップＳ１０で後述するフラ
グＦを１にセットしてから、タイマｔのカウントを行う
。このタイマｔは両者が同位相にある時間をカウントす
るためのものである。

上記ステップＳ９の判定がＮｏで逆位相にある場合には
、フラグＦがセットされているか否かを判定する（Ｓ１
４）。このフラグＦは１にセットされているとぎには、
第２気筒群２に対する第２積分信号をめる際の積分定数
ＩｂＯが未補正の状態を示し、０にリセットされている
時には補正済みの状態を示すものである。上記ステップ
Ｓ１４の判定がＹＥＳで未補正状態（同位相から始めて
逆位相になったとき）では、フラグＦをリセットしくＳ
１５）、ステップＳ１６で前記第２排気センサ７の比較
出力Ｅ２がメモリに登録されている前回の比較出力Ｅ２
ｍと同じか否かを判定し、すなわら検出空燃比が設定空
燃比に対してリーン側からリッヂ側にもしくはリッチ側
からリーン側に反転したかどうかにＪ：って、この逆位
相の状態が第１排気センサ６出力が反転したか第２排気
センサ７出力が反転して生じたのかを判定する。

この判定がＹＥＳのとぎは、第２排気センザ７出力の反
転に対して第１排気センサ６出力の反転が期間ｔだけ遅
れて反転したことから、第２排気センサ７出力に基づく
第２積分信号の反転時期を遅らせて第１排気センザ６出
力の反転時期に合せるべく、ステップ８１７で積分定数
１ｂｏを、基準積分定数ＩｂＣから上記タイマの時間ｔ
に係数Ｃを掛けた補正値を減算して小さい値に補正する
。一方、上記判定がＮｏの時は、第１排気センサ６出力
の反転時期に対して第２排気センサ７出力の反転が期間
ｔだけ遅れて反転したことから、第２排気センサ７出力
に基づく第２積分信号の反転時期を早めて第１排気セン
サ６出力の反転時期に合せるべく、ステップ８１８で積
分定数１ｂｏを、基準積分定数１ｂｃに上記タイマの時
間ｔに係数Ｃを掛けた補正値を加算して大きい値に補正
するものである。

上記積分定数Ｊｂｏの補正を行った後に、ステップＳ１
９でタイマｔをリセットしてから、第２比較出力Ｅ２の
メモリを書き変え（Ｓ２２）、前記第１排気センサ６の
比較出力Ｅ１から第１気筒群１の空燃比がリッチか否か
判定しく５２３）、リッチ（ＹＥＳ）の場合には供給空
燃比がリーン方向に移行するように積分定数Ｉａｏを減
算して補正係数Ｃ１を演算り、（Ｓ２４）、１，１−’
／（Ｎｏ＞（７）場合には供給空燃比がリッチ方向に移
行するように積分定数ｉａｏを加算して補正係数０１を
演算する（Ｓ２５）。これに基づき第１気筒群１の閉ル
ープ制御用の第１積分信号を得るものである。

続いて、ステップＳ２６に進んで上記第２排気センサ７
の比較出力Ｅ２から第２気筒群２の空燃比がリッチか否
か判定し、リッチ（ＹＥＳ）の場合には供給空燃比がリ
ーン方向に移行するように、補正された前記積分定数１
ｂｏを減算して補正係数０２を演算しく５２７）、リー
ン（Ｎｏ＞の場合には供給空燃比がリッチ方向に移行す
るように、補正された前記積分定数（ｂｏを加算して補
正係数０２を演算する（３２Ｆ３）。これに基づき第２
気筒群２の閉ループ制御用の第２積分信号を得るもので
ある。

前記ステップ８２４もしくは８２５でめた補正係数０１
　（第１積分信号）およびステップＳ２７もしくは８２
８でめた補正係数０２（第２積分信号）に基づいて、第
１気筒群１に対する最終噴射パルスＴ１および第２気筒
群２に対づる最終噴射パルスＴ２をめ（８２９，８３０
）、これに応じてステップＳ３１で第１気筒群１の第１
燃利噴射弁２３および第２気筒群２の第２燃料噴射弁２
４に対して燃料噴射パルスを出力し、所定量の燃料噴射
を行って空燃比を閉ループ割部するとともに、第２積分
信号の積分定数ｉｂｏの補正によって両者の位相が逆位
相に合致するように補正する。

上記積分定数）ｂｏの補正を行った後には、ステップ３
１５でフラグＦがリセットされたことから、ステップＳ
１４の判定がＮｏとなってステップＳ２０に移行して第
２排気センサ７の比較出力Ｅ２が反転したか否かを判定
し、非反転時（ＹＥＳ）にはそのまま補正された積分定
数１ｂＯで閉ループ制御を行う一方、反転時（ＮＯ）に
はこの積分定数ＪｂＯを基準値ｉｂｃに戻して閉ループ
制御を行う、上記逆位相制御において、第１排気センサ
６出力もしくは第２排気センサ７出力のいずれかが先に
反転して何位相状態になると、ステップＳ９の判定がＹ
ＥＳとなって、フラグＦをセットして未補正状態としく
５１０）、ステップ８１１でタイマｔのカウントを開始
するとともに、第２排気センサ７の比較出力がＥ２が反
転したか否かを判定しく５１２）、反転時＜Ｎｏ）には
積分定数１ｂ。

を基準値に戻すものである。

よって上記制御ルーチンにより、同位相になった場合に
は、その同位相の期間をタイマｔでカウントし、その値
によって第２積分信号の積分定数ＩｂＯを補正し、逆位
相状態となるように空燃比変化を早くもしくは遅くして
逆位相化を図り、この逆位相状態の維持において両気筒
群１．２に対する閉ループ制御を行うものである。

なお、前記フローチャートで第１および第２積分信号を
演算する際の積分定数１ａｏ、ｌｂＯは、空燃比をリッ
チ方向とリーン方向に移行させる場合とで値を変えるよ
うにしてもよい。

（発明の効果） 本発明によれば、第１気筒群および第２気筒群のいずれ
もそれぞれの排気系の排気センサ出力に基づく積分信号
による閉ループ制御を行って、第１気筒群および第２気
筒群に供給する空燃比の目標値に対する制御精度を向上
すると同時に、第１気筒群と第２気筒群とは逆位相の閉
ループ制御となるように補正制御を行ってハンチング現
象の抑制を図り、アイドル運転時等のエンジン回転数の
安定化およびエミッション性を向上することができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を明示するための全体構成図、 第２図は積分信号の補正例を排気センサ出力および積分
信号とともに示す特性図、 第３図は本発明の具体的構造例を示す全体構成図、 第４図は第３図におけるコントロールユニットの動作を
説明するフローチャート図である。 Ｅ・・・・・・多気筒エンジン　１・・・・・・第１気
筒群２・・・・・・第２気筒群　３・・・・・・第１排
気系４・・・・・・第２排気系　６・・・・・・第１排
気センサ７・・・・・・第２排気センサ　８・・・・・
・燃料供給装置９・・・・・・第１空燃比調整手段 １０・・・・・・第２空燃比調整手段 １１・・・・・・閉ループ制御手段 １２・・・・・・反転検知手段 １３・・・・・・積分信号補正手段 ２３・・・・・・第１燃料噴射弁 ２４・・・・・・第２燃料噴射弁 ２５・・・・・・コントロールユニットＩ［１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの気筒が第１気筒群と第２気筒群とに区
   分され、上記第１気筒群に対応して第１排気系が設けら
   れ、第２気筒群に対応して第２排気系が設けられるとと
   もに、上記第１および第２気筒群に燃料を供給する燃料
   供給装置を備えた多気筒エンジンにおいて、上記第１排
   気系に配設され第１気筒群から排出される排気ガスの成
   分濃度を検知する第１排気センサと、上記第２排気系に
   配設され第２気筒群から排出される排気ガスの成分濃度
   を検知する第２排気センサと、第１気筒群に供給される
   空燃比を調整する第１空燃比調整手段と、第２気筒群に
   供給される空燃比を調整する第２空燃比調整手ｐｊＡ、
   第１排気センサ出力に基づく第１積分信号に応じて第１
   空燃比調整手段を制御するとともに第２排気センサ出力
   に基づく第２積分信号に応じて第２空燃比調整手段を制
   御する閉ループ制御手段と、第１積分信号および第２積
   分信号の反転に関連する信号を検知する反転検知手段と
   、反転検知手段の信号に基づいて第１積分信号と第２積
   分信号の増減方向が互いに逆位相になるように少なくと
   も一方の積分信号を補正する積分信号補正手段とからな
   ることを特徴とする多気筒エンジンの空燃比制御装置。