JPS61229937A - 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
おける排気ガス３！Ｉ流開始時（ＥＧＲ開始時）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
５９−６００５３号公報に開示されるように、各気筒毎
に燃焼状態（各気筒の筒内圧力等）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値を基準
値と比較し、その差に応じて点火時期、ＥＧＲ量等のυ
Ｊｌｌｌ要素の目標値を修正して、この修正目標値に基
づいて上記制御要素を制御することにより、各気筒毎に
燃焼状態を最適状態に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、上記提案技術の考え方を用いて、各気筒毎の
燃焼状態に基づき各気１ｍ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（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（ＩＮ
）に制御して、エンジンラフネスの発生を抑制しながら
、空燃比を可及的にリーンにして燃費の低減を図ること
が考えられる。

その場合、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、このような各
気筒にＥＧＲを行う際、そのＥＧＲ開始時には、各気筒
に吸入されたＥＧＲガスに対して直ちに空燃比制御され
ないため、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
ため特に上述の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、ＥＧＲ開始時、各気筒毎に空燃比を
リッチ制御するとともに、このリッチ制御を、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、ＥＧＲ開始時の失
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、各気筒への排気ガス遠＊　（ＥＧＲ）
を制御する排気還流制御装置１２を備えるとともに、各
気筒毎に燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段１４ａ〜
１４ｄを設け、該各燃焼状態検出手段１４ａ〜１４ｄ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、上記
排気還流制御装置１２による排気ガス還流の開始時を検
出する排気還流開始時検出手段２２を設け、さらに、該
排気還流開始時検出手段２２の出力を受け、排気ガス還
流開始時、各気筒毎にリーン側空燃比のラフネス許容限
界値に応じてり一ン側ラフネス許容限界値が小さい程空
燃比をリッチにするように制御する制御手段２３を設番
ブ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、ＥＧＲ
ｒＭ始時には、制御手段２３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程空燃比をリッチにするように制
御されるので、ＥＧＲ開始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その空燃比のリッチ制御
により補償防止され、かつその悪化の程度に応じたリッ
チ制御により補償されることになり、エンジンラフネス
抑制のもとで燃費率を低く維持しながら、ＥＧＲ開始時
の失火が有効にかつ確実に防止されることになる。

（実施例） 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
３４：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４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５が設けられ、該
吸気拡大室５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２８〜２ｄには
それぞれ燃焼噴射弁６ａ〜６ｄが配設されており、各燃
料噴射弁６ａ〜６ｄは燃料供給通路７に接続されていて
、該燃料供給通路７から供給される燃料を各燃料噴射弁
６ａ〜６ｄ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。

また、８は一端がエンジン１の排気通路（図示せず）に
開口し他端が吸気通路２に開口して排気通路の排気ガス
の一部を吸気通路２に還流するためのＥＧＲ通路であっ
て、該ＥＧＲ通路８の途中にはＥＧＲ通路８を開閉する
ダイヤフラム式のＥＧＲ弁９が配設されており、該ＥＧ
Ｒ弁９の負圧室９ａに負圧導入通路１０を介して吸気通
路２の吸気負圧が導入されるとＥＧＲ通路８を開くよう
になされている。さらに、上記負圧導入通路１０の途中
には、上記ＥＧＲ弁９の負圧室９ａへの負圧の導入と該
負圧室９ａの大気の開放とを切換制御してＥＧＲ弁９を
作動制御する三方弁１１が介設されており、後述のＥ　
Ｇ　ＲＩＩＩ御信号を受けて三方弁１１が負圧導入状態
と大気開放状態とに切換ってＥＧＲ弁９を開閉制御する
ことにより、ＥＧＲ通路８を開閉して各気筒へのＥＧＲ
を制御するようにした排気還流制御装置１２が構成され
ている。また、上記負圧導入通路１１の途中には、排気
圧力等の吸入空気量に比例した量で応動するダイヤフラ
ム式のＥＧＲモジュレータ弁１３が介設されていて、吸
入空気量に応じてＥＧＲ弁９を開閉制御してＥＧＲＭを
制御するようにしている。

そして、１４ａ〜１４ｄは各気筒毎に設けられ、各気筒
の最大燃焼圧力ＰＩｌａｘ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、１５
は吸入空気量を検出するエアフローセンサ、１６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１４ａ　〜１４ｄ、１５．１６
の出力は上記各燃料噴射弁６ａ〜６ｄを駆動制御するＣ
ＰＬＩよりなるコントロールユニット１７に入力されて
いる。

また、該コントロール１７には、スロットル弁４の開度
を検出するスロットルポジションセンサ１８のスロット
ル開度信号（エンジン負荷信号）とエンジン冷却水の温
度を検出する水温スイッチ１９のエンジン温度信号とか
らなるＥＧＲ制御信号が入力されている。

上記コントロールユニット１７は、上記各筒内圧力セン
サ１４ａ〜１４ｄ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り一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、ＥＧＲ制御信号（スロットル開度信
号とエンジン温度信号）に基づいてＥＧＲ開始時を判定
し、かつこのＥＧＲ開始時には上記各気筒毎の目標燃料
噴射量を補正する判定回路２０と、該判定回路２０の出
力を受け、各燃料噴射弁６ａ〜６ｄからの燃料噴射量を
制御するとともに三方弁１１を切換制御する制御回路２
１とを備えている。

次に、上記コントロールユニット１７の判定回路２０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Ｓ
２において各気筒毎の最大燃焼圧力ｐ　ｍａｘのサイク
ル間変動σｉを下記式 ％式％） （ここでｎ：サイクル数（例えば１００サイクル）、ｐ
ｍａｘ：ｎサイクルでの最大燃焼圧力の平均１ｍ） より計算したのち、ステップＳ３で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≦σＯ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ｆｆｉ
　Ｑ　ｏ　ｉをΔＱだけ減量した値（Ｑｏｌ−ΔＱ）に
更新する一方、上記判別がσｉ〉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Ｓ５でその気筒に対する補正
噴射ＪＩＱＯｉをΔＱだけ増ＩＬりｆａ　（Ｑｏｉ＋Δ
Ｑ）　ｌｃ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気筒の場合の弐Ｐ　−（１／４）　
−写ＰＩＩａｘ　ｉより計算したのち、ステップＳ７で
気筒間較差（百−ｐｅ＋ａｘ　＋　）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のとぎ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　ｎに進む一方、（ｐ−ｐｍａｘ　ｉ　
）　＞ΔＰのとぎ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［ＩＱｏｉを
ΔＱ′だけ増量した１１［（Ｑｏｉ＋ΔＱ’　）に更新
したのちステップＳ　ｎに移る。尚、上記ステップＳ１
の判別が定常運転状態でないＮｏのときには、直らにス
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Ｓ１ｏでその
ときの基本噴射量ＱＯを決定してステップＳ　ｕに進む
。そして、ステップＳ　ｕ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
射量Ｑ１を求める。

しかる後、ステップＳｔ２においてＥＧＲ開始時か否か
を判別し、ＥＧＲ開始時でない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＋＋の燃料噴
ＩＨＩＱｉの信号を制御回路２１に出力する。一方、Ｅ
ＧＲ開始時であるＹＥＳの場合には、燃料を増量補正す
べく、ステップＳＩ３でＥＧＲｒ＃始時の燃料の増量値
ＱＥＧＲを下記の式０式％ より計算したのち、上記ステップＳ　＋＋の燃料噴射量
Ｑｉにこの増量値ＱＥＧＲを加えた値（−□＋＋ＱＥＧ
Ｒ）を新たな燃料噴ｔｉ４ｆｊｊｋＱ　ｉとして設定し
、ステップＳ　＋ｓでこの信号を制御回路２１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ＥＧＲ串に
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
する増量値Ｑｆ−ＧＲになるように設定されるものであ
る。

これに対し、運転状態の突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！Ｉｔ　ｉｉ　Ｑ　Ｏｉを
もとにして、ステップＳ＋ｓ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　＋ｒに移り、こ
のステップＳＩ７の判別が定常運転状態でないＮＯのと
きに、ステップＳｍにおいて基本噴射ＩＱＯをζ訂だけ
増量した値ＣＱｏ＋σ訂）に置き換えて、それをステッ
プ５ｔ１１で学習マツプに入力する。また、上記の補正
噴ｌ１１ｆｌの平均＠Ｑｏｉの計算後、ステップ５２１
１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　ｒ９−でかつ吸気負圧が−４００〜−２００
１１８Ｇの運転域にあるか否かを判別し、この判別がＹ
ＥＳのときにのみステップＳ２＋に移りて、各気筒の燃
料噴射量（Ｑｏ　＋Ｑｏｉ）とその各気筒の平均値（Ｑ
Ｏ＋０１−）とを比較して、その比から補正係数に＋−
（Ｑｏ　＋Ｑｏｉ）　／　（Ｑｏ　＋Ｑｏｉ）を求め、
それをステップＳ　＋ｓ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
ＩＱＯ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Ｓｚｙ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８２４において各気筒毎の新しい基本噴射量Ｑｏ
として上記ステップＳ　＋ａで学習した基本噴射量ＱＯ
に上記ステップ８２１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
１１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ｋ
ｌを求めて、この各補正係数ｋｌ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、各気筒毎の学習制御を不要と
し、各気筒毎の空燃比制御目ｅｌ１１［をその算出時間
に遅れなどなく算出して、ＣＰＵのメモリ容ｊｌ　（Ｒ
ＡＭ）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Ｓ　１２により、
ＥＧＲ開始時を検出する排気遠ＰＩｔ開始時検出手段２
２を構成している。また、ステップ８１３〜ＳＨにより
、排気還流開始時検出手段２２の出力を受け、ＥＧＲ開
始時、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
をリッチにするよう燃料噴射量を制御するようにした制
御手段２３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ｐ　ｗａｘのサイクル間変動みよび気筒間較差）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、ＥＧＲＩｍ始時には、
制御手段２３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
さい程空燃比をリッチにするよう制御されるので、ＥＧ
ＲＩ＠始時でのリー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空
燃比のリッチ制御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ＥＧＲｇ始時での燃
焼安定性の悪化はリー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空燃比
のリッチ側への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、ＥＧＲ開始
時の失火を有効にかつ確実に防止することができ、良好
な燃焼安定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射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
。

また、上記実施例では、ＥＧＲＩＦ１１始時に同時に燃
料噴射量を増量補正して空燃比をリッチ制御するように
したが、広い燃料増量ゾーンを設置プておいてＥＧＲ開
始に先立つて空燃比をリッチ制御する方が失火防止の確
実化の点で好ましい。しかし、上記実施例においてもＣ
ＰＵによる燃料増量補正の制御速度の方が機械的なＥＧ
Ｒ制御速度よりも速いことから、空燃比のリッチ＃ｌ４
ＩｌｌがＥＧＲ開始よりも前もって行われることになり
、問題はなく好適である。

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　ｓａｘ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
Ｉ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、ＥＧＲ開始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
が小さい程空燃比をリッチにするように制御したので、
ＥＧＲ開始時のリーン側ラフネス許容限界値の急激な悪
化をその悪化の程度に応じて補償防止して、エンジンラ
フネス抑制のもとでの燃費の低減を図りながら、ＥＧＲ
開始時の失火を有効にかつ確実に防止でき、良好な燃焼
安定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〜第４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、第４図はＥＧＲ
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、６ａ〜６ｄ・・・燃料噴射弁、１２
・・・排気還流制御＠置、１４ａ〜１４ｄ・・・筒内圧
力センサ、１７・・・コントロールユニット、２ｏ・・
・判定回路、２１・・・制御回路、２２・・・排気還流
開始時検出手段、２３・・・制御手段。 二則゛−１・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）各気筒への排気ガス還流を制御する排気還流制御装
   置を備えるとともに、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、上記排気還
   流制御装置による排気ガス還流の開始時を検出する排気
   還流関始時検出手段と、該排気還流開始時検出手段の出
   力を受け、排気ガス運流開始時、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。