JPS61229936A - 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し、特
に各気筒毎の燃焼状態に基づき各気筒毎に空燃比をリー
ン側のラフネス許容限界値に制御するようにしたものに
おける加速時の失火防止対策に関する。

（従来の技術） 従来、多気筒エンジンの空燃比制御装置として、特開昭
５９−４６３５２号公報に開示されるように、各気筒毎
に燃焼状態（各気筒毎の図示平均有効圧のサイクル間変
動及び図示平均有効圧の気筒間較差など）を検出する燃
焼状態検出手段を設け、該各燃焼状態検出手段の出力つ
まりサイクル間変動及び気筒間較差などに基づき各気筒
毎に各気筒に供給される混合気の空燃比を制御すること
により、空燃比を可及的にリーン側のラフネス許容限界
値にして燃費率を低く維持しながら、エンジンラフネス
の発生を精緻に抑制するようにしたものが提案されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このような空燃比制御において、各気筒の製
作誤差等のバラツキにより各気筒毎にリーン側空燃比の
ラフネス許容限界値（エンジンラフネスが生じない範囲
での空燃比のリーン側の値）が異なっていて、燃焼安定
性に劣る気筒ではリーン側ラフネス許容限界値が小さい
ものとなっている。それ故、エンジンの加速を行う際、
その加速時（加速時ｍ＞には、アクセルペダルの踏込み
に伴うスロットル弁の開作動により各気筒への吸入空気
量は直ちに増加するものの、この増加した吸入空気量に
対して燃料供給量を増量する空燃比制御は直ちにはなさ
れないため、そのときの各気筒の空燃比のリーン側ラフ
ネス許容限界値が急激に悪くなってこの限界値を越えて
しまい、そのため特にリーン側ラフネス許容限界値の小
さい気筒では失火を生じることになる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、加速時、各気筒毎に空燃比をリッチ
化すべく燃料供給量を増量制御するとともに、この燃料
供給量の増量ｔｌｌＪ御を、各気筒毎のリーン側空燃比
のラフネス許容限界値に応じて変えることにより、燃費
の低減を図りつつ、加速時の失火を確実に防止すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解決手段は、第１
図に示すように、各気筒毎に燃焼状態を検出する燃焼状
態検出手段８８〜８ｄを設け、該各燃焼状態検出手段８
ａ〜８ｄの出力に基づいて金気ａｍに各気筒に供給され
る混合気の空燃比をリーン側のラフネス許容限界値に制
御するようにした多気筒エンジンの空燃比制御装置にお
いて、エンジン１の加速時を検出する加速時検出手段１
４と、該加速時検出手段１４の出力を受け、加速時、各
気筒毎にリーン側空燃比のラフネス許容限界値に応じて
リーン側ラフネス許容限界値が小さい種燃料供給量を増
量するように１ｉ１１御する制御手段１５とを設ける構
成としたものである。

（作用） 上記の構成により、本発明では、各気筒毎に空燃比をリ
ーン側ラフネス許容限界値に制御するにおいて、加速時
には、制御手段１５により、各気筒毎にリーン側空燃比
のラフネス許容限界値に応じてリーン側ラフネス許容限
界値が小さい種燃料供給量を増量するように制御される
ので、加速時での各気筒のリーン側ラフネス許容限界値
の急激な悪化が燃料供給量の増量制御による空燃比のリ
ッチ化により補償防止され、かつその悪化の程度に応じ
た燃料供給量の増量制御により補償されることになり、
エンジンラフネス抑制のもとて燃費率を低く維持しなが
ら、加速時の失火が有効にかつ確実に防止されることに
なる。

（＊施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて説
明する。

第２図は本発明を燃焼噴射式４気筒エンジンに適用した
実施例を示す。同図において、１は直列に配列された４
つの気筒を有するエンジン、２は上流端がエアクリーナ
３を介して大気に開口してエンジン１に吸気を供給する
ための吸気通路であって、該吸気通路２には吸入空気量
を制御するスロットル弁７が配設されているとともに、
吸気通路２の下流側には吸気拡大室４が設けられ、該吸
気拡大室４からは各気筒に対応して４つの独立した独立
吸気通路２８〜２ｄに分岐されて各々対応する各気筒に
連通されている。上記各独立吸気通路２ａ〜２ｄにはそ
れぞれ燃焼噴射弁５ａ〜５ｄが配設されており、各燃料
噴射弁５ａ〜５ｄは燃料供給通路６に接続されていて、
該燃料供給通路６から供給される燃料を各燃料噴射弁５
８〜５ｄから所定のタイミングで各独立吸気通路２８〜
２ｄに噴射供給して、各気筒に所定空燃比の混合気を供
給するようになされている。

そして、８ａ〜８ｄは各気筒毎に設けられ、各気筒の最
大燃焼圧力ｐ　ｗａｘにより各気筒の燃焼状態を検出す
る燃焼状態検出手段としての筒内圧力センサ、９は吸入
空気量を検出するエアフローセンサ、１ｏはクランク角
によりエンジン回転数を検出する回転数センサであって
、これら各センサ８ａ〜８ｄ、９．１０の出力は上記各
燃料噴射弁５８〜５ｄを駆動制御するＣＰＵよりなるコ
ントロールユニット１１に入力されている。また、該コ
ントロール１１には、スロットル弁７の開度を検出した
スロットル開度信号（エンジン負荷信号）θＴＶおよび
排気ガス還流を制御するＥＧＲ弁の開弁信号ＶＥＧＲ等
が入力されている。

上記コントロールユニット１１は、上記各筒内圧力セン
サ８ａ〜８ｄの出力に基づいて各気筒毎に各気筒に供給
される混合気の空燃比がリーン側のラフネス許容限界値
（エンジンラフネスが生じない範囲での空燃比のリーン
側の値）になるように各気筒毎の目標燃料噴射量を判定
するとともに、スロットル関度信号に基づいて加速時（
加速瞬間）を判定し、かつこの加速時には上記各気筒毎
の目標燃料噴ｌ１４Ｉｌを補正する判定回路１２と、該
判定回路１２の出力を受け、各燃料噴射弁５８〜５ｄか
らの燃料噴射量を制御する制御回路１３とを備えている
。

次に、上記コントロールユニット１１の判定回路１２の
作動を第３図に示すフローチャートにより説明する。先
ず、ステップＳ１で空燃比のり一ン限界移行に適した運
転状態を判断するべく定常運転状態であるか否かを判別
し、定常運転状態であるＹＥＳの場合には、ステップ＄
２において各気筒毎の最大燃焼圧力Ｐｍａｘのサイクル
間変動σ１を下記式 ％式％） （ここでｎ：サイクル数（例えば１００サイクル）、ｐ
ｍａｘ：ロサイクルでの最大燃焼圧力の平均値） より計算したのち、ステップＳ８てこのサイクル間変動
σＩが許容値σ０以下であるか否かを判別する。この判
別がσｉ≦σ０のときには、サイクル間変動σｉが小さ
くて空燃比のリーン化がざらに可能であると判断して、
ステップＳ４でその気筒に対する燃料の補正噴射ＩＱｏ
ｉをΔＱだけ減量したｊａ（Ｑｏｌ−ΔＱ）に更新する
一方、上記判別がσ１〉σ０のときには、サイクル間変
動σｉが大きくて空燃比がリーン限界に達していると判
断して、ステップＳｓでその気筒に対する補正噴射量Ｑ
ｏｉをΔＱだけ増量したＩｔ（Ｑｏｉ＋ΔＱ）に更新す
る。

次いで、各気筒の最大燃焼圧力ｐｍａｘｉの気筒間較差
を求めるべく、ステップＳ６で各気筒の最大燃焼圧力の
平均値Ｐを下記の４気筒の場合の式％式％ より計算したのち、ステップＳｙで気筒間較差（ｐ−ｐ
ｍａｘｔ）が許容値ΔＰ以下であるか否かを判別する。

この判別が（ｐ−ｐｍａｘｉ）≦ΔＰのときには気筒間
較差が小さいと判断してそのままステップＳ　＋＋に進
む一方、（Ｐ−Ｐｍａｘ　ｉ　）　＞ΔＰのときには気
筒間較差が大き、いと判断して燃料を増量すべく、ステ
ップＳ８で補正噴射１ｉ１ＱｏｉをΔＱ′だけ増量した
値（Ｑｏｉ＋ΔＱ’　）に更新したのちステップＳ　＋
＋に移る。尚、上記ステップＳ＋の判別が定常運転状態
でないＮｏのときには、直ちにステップＳ９に移って非
定常判定回路により加速時か減速時、あるいは冷間時等
を判定し、ステップＳ　１ａでそのときの基本噴射ｆｉ
Ｑｏを決定してステップＳｏに進む。そして、ステップ
ＳＩＩで各気筒毎に基本噴射量Ｑｏに上記の補正噴射量
Ｑｏｉを加算して各気筒毎の燃料噴射ｆｆ１Ｑｉを求め
る。

しかる後、ステップＳ　Ｌ２においてスロットル開度信
号θＴＶにより加速時（加速瞬間）か否かを判別し、加
速時でないＮＯの場合にはそのままステップＳ　＋ｓに
移って上記ステップＳ　ｕの燃料噴射量Ｑ１の信号を制
御回路１３に出力する。一方、加速時であるＹＥＳの場
合には、燃料を増量補正すべく、ステップＳｕで加速時
の燃料の増量値Ｑｓｐを下記の式 ％式％ より計算したのち、上記ステップＳ　ｕの燃料噴射ｆｆ
１Ｑ＋にこの増量値Ｑｓｐを加えた値（−Ｑｉ＋Ｑｓｐ
）を新たな燃料噴射ＩＱ＋として設定し、ステップＳ　
＋ｓでこの信号を制御回路１３に出力する。ここにおい
て、上記式におけるａおよびｂは予め設定された定数で
あって、第４図に示すように燃料消費率に対する空燃比
のリーン側ラフネス許容限界値特性によって定まるもの
で、リーン側ラフネス許容限界値に応じてリーン側ラフ
ネス許容限界値が小さい程空燃比をリッチする増１ｆａ
Ｑｓｐになるように設定されるものである。

これに対し、運転状態の変化に伴って学習制御する場合
には、上記の各気筒の補正噴射量Ｑｏｉをもとにして、
ステップ８１６で各気筒の補正噴射量の平均値Ｑｏｉを
計算したのちステップＳ　１７に移り、このステップＳ
　＋ｙの判別が定常運転状態でないＮＯのときに、ステ
ップＳ’＋ｅにおいて基本噴射量Ｑえて、それをステッ
プＳ　＋ｓで学習マツプに入力する。また、上記の補正
噴射量の平均（＠Ｑｏｉの計算後、ステップＳａで補正
係数に１を設定すべき運転条件を満たしているか否か、
例えば中負荷域でエンジン回転数が１０００〜３０００
　ｒｐ−でかつ吸気負圧が−４００〜−２００ｍ＋ａｌ
−Ｎｌの運転域にあるか否かを判別し、この判別がＹＥ
Ｓのときにのみステップ８２＋に移って、各気筒の燃料
噴射量＜ＱＯ＋Ｑｏｉ）とその各気筒の平均値（ＱＯ＋
Ｑｏｉ）とを比較して、その比から補正係数に＋−（Ｑ
ｏ　＋Ｑｏｉ）　／　（Ｑｏ　＋Ｑｏｉ）を求め、それ
をステップＳ　１９の学習マツプに入力する。尚、ステ
ップＳ２２で固定マツプ＜ＲＯＭ）により基本噴射量Ｑ
Ｏの初期値が、また補正係数ｋｉの初期値（ｋｉ−１）
がそれぞれセットされており、ステップ８２３のエンジ
ン運転開始のＹＥＳの判別と同時に、これらの初期条件
がステップＳ　＋ｓの学習マツプに入力されている。

そして、ステップＳ　＋ｓの学習マツプに基づいて、ス
テップＳ　２４において各気筒毎の新しい基本噴射量Ｑ
Ｏとして上記ステップＳ　＋ａで学習した基本噴射１１
ＱＯに上記ステップＳ２１で算出した各気筒毎の補正係
数に１を乗算した値（ＱＯ・ｋｉ）に更新して、ステッ
プＳ　ｎに戻ることを繰返す。このことにより、運転状
態の変化に伴う各気筒毎の新しい空燃比制御目標値を設
定する場合、学習した各気筒の空燃比制御目標値の平均
値（各気筒の目標燃料噴射量の平均値）に対する補正係
数に１を求めて、この各補正係数ｋｉにより各気筒毎の
新しい空燃比制御目標値（各気筒毎の新しい目標燃料噴
射量）を算出することにより、各気筒毎の学習ｉ１Ｊ御
を不要とし、各気筒毎の空燃比制御目標値をその算出時
間に遅れなどなく算出して、ＣＰＵのメモリ容１！　（
ＲＡＭ）を能力低下なく有効に少なくするようになされ
ている。

以上の作動フローにおいて、ステップ３１２により、エ
ンジンの加速時を検出する加速時検出手段１４を構成し
ている。また、ステップＳ　＋ａ〜Ｓ　１４により、加
速時検出手段１４の出力を受け、加速時、各気筒毎にリ
ーン側空燃比のラフネス許容限界値に応じてリーン側ラ
フネス許容限界値が小さい程空燃比をリッチにすべく燃
料噴射量を増量するように制御する制御手段１５を構成
している。

したがって、このように各気筒毎の燃焼状態（最大燃焼
圧力ＰＩＩｌａ×のサイクル間変動および気筒間較差）
に基づいて各気筒毎にその混合気の空燃比をリーン側ラ
フネス許容限界値に制御する場合、加速時には、制御手
段１５により合気ａｍにリーン側空燃比のラフネス許容
限界値に応じてリーン側ラフネス許容限界値が小さい程
燃料供給量を増量するよう制御されるので、加速時での
り−ン側空燃比のラフネス許容限界値の急激な悪化およ
びそれに伴う燃焼安定性の悪化が上記燃料供給量の増量
制御による空燃比のリッチ化によって補償防止されて、
良好な燃焼安定性が維持されるとともに、この加速時で
の鄭焼安定性の悪化はり一ン側ラフネス許容限界値の小
さい気筒はど著しくなるが、この悪化の程度に応じた燃
料供給量の増量制御によって補償されて、リーン側ラフ
ネス許容限界値の小さい気筒でも、良好な燃焼安定性が
確保され、失火を生じることはない。よって、リーン側
ラフネス許容限界値への空燃比制御によってエンジンラ
フネス抑制の基に燃費の低減を図りながら、加速時の失
火を有効にかつ確実に防止することができ、良好な加速
性の確保を図ることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、そ
の他種々の変形例をも包含するものである。例えば、上
記実施例では燃料噴ｔＩ４量の制御により空燃比制御を
行う場合について述べたが、吸入空気量の制御により空
燃比制御を行う場合についても同様に適用できるもので
ある。

さらに、上記実施例では、各気筒の燃焼状態を最大燃焼
圧力ｐ　ｍａｘにより検出したが、平均有効圧力等によ
り検出するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の多気筒エンジンの空燃比
制御装置によれば、各気筒毎の燃焼状態に基づき各気筒
毎に空燃比をリーン側ラフネス許容限界値に制御する場
合、加速時には各気筒毎にリーン側空燃比のラフネス許
容限界値に応じてリーン側ラフネス許容限界値が小さい
程燃料供給量を増量するように制御したので゛、加速時
のリーン側ラフネス許容限界値の急激な悪化をその悪化
のｐｉｅに応じて補償防止して、エンジンラフネス抑制
のもとての燃費の低減を図りながら、加速時の失火を有
効にかつ確実に防止でき、良好な加速性を維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。 第２図および第３図は本発明の実施例を示し、第２図は
全体概略構成図、第３図はコントロールユニットの判定
回路の作動フローを示すフローチャート図である。第４
図は燃料消費率に対する空燃比のリーン側ラフネス許容
限界値の特性を示す説明図である。 １・・・エンジン、５ａ〜５ｄ・・・燃料噴射弁、８ａ
〜８ｄ・・・筒内圧力センサ、１１・・・コントロール
ユニット、１２・・・判定回路、１３・・・制御回路、
１４・・・加速時検出手段、１５・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各気筒毎に燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段
   を設け、該各燃焼状態検出手段の出力に基づいて各気筒
   毎に各気筒に供給される混合気の空燃比をリーン側のラ
   フネス許容限界値に制御するようにした多気筒エンジン
   の空燃比制御装置において、エンジンの加速時を検出す
   る加速時検出手段と、該加速時検出手段の出力を受け、
   加速時、各気筒毎にリーン側空燃比のラフネス許容限界
   値に応じてリーン側ラフネス許容限界値が小さい程燃料
   供給量を増量するように制御する制御手段とを設けたこ
   とを特徴とする多気筒エンジンの空燃比制御装置。