JP2916804B2

JP2916804B2 - 内燃機関の空燃比制御装置

Info

Publication number: JP2916804B2
Application number: JP23249690A
Authority: JP
Inventors: 純一古屋; 精一大谷
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH04116237A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は内燃機関の空燃比制御装置に関し、詳しく
は、気筒毎の空燃比段差を修正して、実際の空燃比を目
標空燃比に近づけるように燃料噴射量を補正制御するも
のに関する。

〈従来の技術〉この種の空燃比制御装置を備えた内燃機関としては、
従来、特開昭60−240840号公報等に示されるようなもの
がある。

これについて説明すると、エアフローメータにより検
出される機関の吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ等
の機関回転速度センサにより検出される機関回転速度Ｎ
とから基本燃料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N;Kは定数）を演算
し、更に、機関温度等の機関運転状態に応じた各種補正
係数COEFと、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAと、
バッテリ電圧による電磁式燃料噴射弁の有効開弁時間の
変化を補正するための補正分Tsとをそれぞれ演算し、こ
れらにより前記基本燃料噴射量Tpを補正演算して最終的
な燃料噴射量Ti（＝Tp×COEF×LAMBDA＋Ts）を設定す
る。

尚、前記各種補正係数COEFは、例えばCOEF＝１＋K_MR
＋K_Tw＋K_AS＋K_AI＋・・・なる式で演算されるものであ
り、ここで、K_MRは空燃比補正係数、K_Twは水温増量補正
係数、K_ASは始動及び始動後増量補正係数、K_AIはアイド
ル後増量補正係数である。

そして、このようにして設定された燃料噴射量Tiに相
当するパルス幅の駆動パルス信号を各気筒毎に設けた電
磁式燃料噴射弁に所定タイミングで出力することによ
り、機関に所定の量の燃料を噴射供給するようにしてい
た。

前記空燃比フィードバック補正係数LAMBDAは、機関の
吸入混合気の空燃比を目標空燃比（例えば理論空燃比）
に制御するためのものであり、この空燃比フィードバッ
ク補正係数LAMBDAの値は、比例・積分制御により変化さ
せて安定した制御となるようにしている。

即ち、第９図に示すように、混合気を理論空燃比で燃
焼させたときの排気中の酸素濃度比により起電力が急変
し、リッチ混合気側で起電力が高く、リーン混合気側で
は起電力が低くなる酸素センサ（実開昭61−182846号公
報等参照）71を、機関72の各気筒の排気通路が集合され
た部分（排気マニホールド73の集合部）に設け、かかる
酸素センサ71からの出力電圧と理論空燃比相当の基準電
圧（スライスレベル）とを比較して、機関吸入混合気の
空燃比（全気筒の空燃比）が理論空燃比に対してリッチ
かリーンかを判定し、例えば空燃比がリーン（リッチ）
の場合には、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを所
定の積分分（Ｉ分）ずつ徐々に上げて（下げて）いき、
燃料噴射量Tiを増量（減量）補正することで空燃比を理
論空燃比に制御する。尚、空燃比のリッチ・リーンの反
転時には、空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを前記
積分分（Ｉ分）よりも大きな比例分（Ｐ分）だけ変化さ
せて、制御応答性を高めるようにしている。

第９図において、74はエアクリーナ、75はスロットル
弁、76は吸気マニホールド、77は三元触媒、78はマフラ
ーである。

また、排気脈動緩衝を避けて、排気効率を高めるべ
く、排気行程の重ならない複数の気筒からなる気筒グル
ープ毎に分割して排気マニホールドを接続したものがあ
り、このものでは、各排気マニホールド集合部にそれぞ
れ酸素センサを介装し、各酸素センサの信号に基づいて
対応する気筒グループ毎に空燃比フィードバック制御を
行っている。

即ち、例えば４気筒内燃機関の場合、＃１気筒と＃４
気筒及び＃２気筒と＃３気筒との２つの気筒グループ毎
に排気を集合し、それぞれ前記２つの気筒グループの排
気集合部にそれぞれ酸素センサを設け、排気中の酸素濃
度を介して内燃機関に吸入される混合気の空燃比を検出
するようにしているものがある。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、このように気筒数よりも少ない数の酸
素センサを用いて混合気の空燃比を検出し、該空燃比に
基づいて空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの値を変
化させ、空燃比を理論空燃比に制御するようにしたもの
においては、機関各気筒間の吸気分配の不均一，燃料噴
射弁の特性バラツキ等が存在すると、特に機関回転数が
少ない例えばアイドル時には、第10図に示すように、前
記バラツキがそのまま検出され、センサ出力において空
燃比のバラツキ（リッチ・リーン）として出力される。

特に、気筒グループ別に排気マニホールドを接続した
タイプのものでは、排気行程が重ならないため、酸素セ
ンサは気筒間の空燃比のばらつきを忠実に検出し易い。

即ち、４気筒内燃機関において、＃１気筒と＃４気筒
及び＃２気筒と＃３気筒との２つの気筒グループ毎に排
気を集合し、それぞれ前記２つの気筒グループの排気集
合部にそれぞれ酸素センサを設けた場合における＃１気
筒と＃４気筒との集合部に設けた酸素センサを例にとる
と、第10図（ｂ），（ｃ）のように＃１気筒の排気を検
出した時は酸素センサからの出力電圧がスライスレベル
より高く、もって機関吸入混合気の空燃比がリッチであ
ると判断し、第10図（ａ）のように空燃比フィードバッ
ク補正係数LAMBDAを所定の比例分（Ｐ分）だけ下げる。
つぎの検出タイミングにおいては、機関回転数が少ない
ため、＃４気筒の排気が検出されるが、ここで前述の空
燃比のバラツキが存在すると＃４気筒の排気を検出した
時は酸素センサ20からの出力電圧がスライスレベルより
低い場合がある。この場合は機関吸入混合気の空燃比が
リーンであると判断し、空燃比フィードバック補正係数
LAMBDAを所定の比例分（Ｐ分）だけ上げることとなる。

通常空燃比フィードバック補正係数LAMBDAの値は、比
例・積分制御により変化させて安定した制御となるよう
にしているが、前述の如く例えばアイドル時には、所定
の比例分だけの上下変化のみとなる。

従って、所定の期間（第10図（ａ）におけるＴ期間）
は空燃比フィードバック補正係数LAMBDAが異常反転を繰
り返すこととなり、各気筒の空燃比を個々に目標空燃比
に制御することができず、空燃比の変動を充分に抑止す
ることができないため、排気性状が一定せず、排気を浄
化するための三元触媒の能力を超えて排気エミッション
特性が悪化するという問題がある。

勿論、気筒毎に酸素センサを設けて、各センサからの
信号に応じて気筒毎に独立した空燃比フィードバック制
御を行えば、上記問題点は解消されるが、コストアップ
が著しく、制御も多系統となりすぎる等の問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、気筒毎の
空燃比段差を修正して、実際の空燃比を目標空燃比に近
づけるように燃料噴射量をフィードバック制御可能なよ
うにすることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供
することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため本発明は、上記目的を達成するために、第１
図に示すように、下記のＡ〜Ｋの手段を含んで内燃機関
の空燃比制御装置を構成する。

（Ａ）機関に吸入される空気量に関与するパラメータを
少なくとも含む機関運転状態を検出する機関運転状態検
出手段（Ｂ）機関の排気通路に介装されて機関排気成分を検出
すると共にその数が気筒数より少ない排気成分検出手段（Ｃ）前記機関運転状態検出手段により検出された前記
機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量を設定する基本
燃料噴射量設定手段（Ｄ）気筒別に設けられ、機関運転状態のエリア毎に前
記基本燃料噴射量を補正するための学習補正量を記憶し
た書換え可能な学習補正量記憶手段（Ｅ）前記排気成分検出手段で検出した排気成分を所定
気筒の排気成分に特定する気筒特定手段（Ｆ）排気成分検出手段と気筒特定手段とより排気成分
に基づいて気筒毎の空燃比を検出する気筒別空燃比検出
手段（Ｇ）前記気筒別空燃比検出手段で検出した気筒毎の空
燃比のばらつきが所定レベル未満である場合は、前記気
筒毎の検出空燃比を目標空燃比に近づけるように前記基
本燃料噴射量を補正するフィードバック第１補正値を設
定するフィードバック第１補正値設定手段（Ｈ）前記気筒別空燃比検出手段で検出した気筒毎の空
燃比のばらつきが所定レベル以上である場合は、前記気
筒毎の検出空燃比の平均レベルに基づいて、前記基本燃
料噴射量を補正するフィードバック第２補正値を設定す
るフィードバック第２補正値設定手段（Ｉ）フィードバック第２補正値の平均化された値の基
準値に対するリッチ・リーンずれ方向を検出する空燃比
ずれ方向検出手段（Ｊ）前記空燃比ずれ方向検出手段により検出された空
燃比のずれ方向と同一方向に空燃比がずれている気筒の
学習補正量を、該空燃比のずれを無くす方向に修正して
書き換える学習補正量修正手段（Ｋ）前記フィードバック第１補正値設定手段又はフィ
ードバック第２補正値設定手段により設定されたフィー
ドバック第１補正値又はフィードバック第２補正値と、
前記学習補正量記憶手段から検索された学習補正量とに
基づいて、前記基本燃料噴射量を補正して気筒毎の燃料
噴射量を設定する燃料噴射量設定手段〈作用〉かかる構成の空燃比制御装置によると、機関運転状態
検出手段Ａにより機関に吸入される空気量に関与するパ
ラメータを少なくとも含む機関運転状態が検出される
と、この機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量設定手
段Ｃが基本燃料噴射量を設定する。

気筒別空燃比検出手段Ｆは気筒特定手段Ｅにより特定
した所定気筒の排気成分を排気成分検出手段Ｂにより検
出する。

そして、気筒別空燃比検出手段Ｆにより検出される空
燃比のばらつきが所定レベル未満である場合は、フィー
ドバック第１補正値設定手段Ｇが前記気筒毎の検出空燃
比を目標空燃比に近づけるように前記基本燃料噴射量を
補正するフィードバック第１補正値に設定し、また前記
空燃比のばらつきが所定レベル以上である場合は、フィ
ードバック第２補正値設定手段Ｈが前記気筒毎の検出空
燃比の平均レベルに基づいて、フィードバック第２補正
値を設定する。

そして、空燃比ずれ方向検出手段Ｉにより検出された
フィードバック第２補正値の平均化された値のずれ方向
と同一方向に空燃比がずれている気筒の学習補正量を、
学習補正量修正手段Ｊが修正して書き換える。

そして、燃料噴射量設定手段Ｋが、前記フィードバッ
ク第１または第２補正値及び学習補正値とに基づいて気
筒毎の燃料噴射量を設定する。

〈実施例〉以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図において、４気筒内燃機関１には、エアクリー
ナ２から吸気ダクト3,スロットル弁４及び吸気マニホー
ルド５を介して空気が吸入される。吸気マニホールド５
のブランチ部には各気筒毎に燃料噴射弁６が設けられて
いる。燃料噴射弁６はソレノイドに通電されて開弁し通
電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、後述
するコントロールユニット12からの駆動パルス信号によ
り通電されて開弁し、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の圧力に調整さ
れた燃料を噴射供給する。

機関１の燃焼室には点火栓７が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。

そして、機関１からは、排気マニホールド8,排気ダク
ト9,三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排出され
る。三元触媒10は、排気成分中のCO,HCを酸化し、ま
た、NO_Xを還元して、他の無害な物質に転換する排気浄
化装置であり、混合気を理論空燃比で燃焼させたときに
両転換効率が最も良好なものとなる。

コントロールユニット12は、CPU,ROM,RAM,A/D変換器
及び入出力インタフェイスを含んで構成されるマイクロ
コンピュータを備え、各種のセンサからの入力信号を受
け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制
御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式
あるいはフラップ式のエアフローメータ13が設けられて
いて、吸入空気流量Ｑに応じた電圧信号を出力する。

また、クランク角センサ14が設けられていて、４気筒
の場合、クランク角180゜毎のリファレンス信号REF（基
準信号）とクランク角１゜又は２゜毎のポジション信号
POS（単位信号）とを出力する。ここで、リファレンス
信号REFの周期、あるいは所定時間内におけるポジショ
ン信号POSの発生数を計測することにより、機関回転速
度Ｎを算出可能であると共に、前記リファレンス信号RE
Fのうちの１つは他とそのパルス幅によって識別可能で
＃１気筒の気筒判別信号となっている。また、機関１の
ウォータジャケットの冷却水温Twを検出する水温センサ
15等が設けられている。

ここで、上記エアフローメータ13,クランク角センサ1
4等が機関運転状態検出手段に相当する。

さらに、排気マニホールド８は、第３図に示すよう
に、＃１気筒と＃４気筒及び＃２気筒と＃３気筒との２
つの気筒グループ（排気行程が近接しない気筒同士をグ
ループにしてある）毎に排気を集合し、それぞれ排気ダ
クト９を介して排気を三元触媒10及びマフラー11に導く
ようになっており、排気マニホールド８における前記２
つの気筒グループの排気集合部にそれぞれ排気成分検出
手段としての酸素センサ16が設けられ、排気中の酸素濃
度を介して機関１に吸入される混合気の空燃比を検出し
ている。

ここにおいて、コントロールユニット12に内蔵された
マイクロコンピュータのCPUは、第４図〜第７図にフロ
ーチャートとして示すROM上のプログラム（燃料噴射量
演算ルーチン,LAMBDA設定ルーチン，学習ルーチン，酸
素センサ出力サンプリングルーチン）に従って演算処理
を行い、燃料噴射を制御する。

尚、本実施例では説明を簡略化するために＃１及び＃
４気筒に対する燃料噴射制御を第４図〜第７図に基づい
て説明し、他の＃２気筒及び＃３気筒に関しては同様に
行われるものとして説明を省略する。

第４図は燃料噴射量演算ルーチン、即ち各気筒に噴射
供給する燃料噴射量を演算するルーチンで、所定時間
（例えば10ms）毎に実行される。

ステップ１（図中ではS1と記してある。以下同様）で
は、エアフローメータ13からの信号に基づいて検出され
る吸入空気流量Q,クランク角センサ14からの信号に基づ
いて算出される機関回転速度N,水温センサ15からの信号
に基づいて検出される水温Tw等を入力する。

ステップ２では吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとか
ら単位回転当たりの吸入空気流量に対応する基本燃料噴
射量Tp＝Ｋ×Q/N（Ｋは定数）を演算する。

即ち、ステップ２が基本燃料噴射量設定手段の機能を
奏する。

ステップ３では、各種補正係数COEF（＝１＋K_MR＋K_Tw
＋K_AS＋K_AI＋・・・）を水温Tw等に基づいて設定する。

次のステップ４ではバッテリ電圧に基づいて電圧補正
分Tsを設定する。これは、バッテリ電圧の変動による燃
料噴射弁６の噴射流量変化を補正するためのものであ
る。

ステップ５では、後述するLAMBDA設定ルーチンで設定
される空燃比フィードバック補正係数LAMBDAを読み込
む。

ステップ６では、後述の酸素センサ出力サンプリング
ルーチンと同様な別ルーチンにより、最新に燃料噴射を
行う気筒が判定される。

ステップ７では、当該燃料噴射が行われる気筒に対応
した基本燃料噴射量の学習値であって、後述する学習ル
ーチンで設定される学習値LRN_＃を読み込む。

ステップ８では、前記ステップ２で演算した基本燃料
噴射量Tpに学習値LRN_＃を加算することにより得られる
値を、新たな基本燃料噴射量Tpとする。

ステップ９では、燃料噴射量Tiを次式に従って演算す
る。

Ti＝Tp・COEF・LAMBDA＋Ts ステップ10ではステップ９で設定された燃料噴射量Ti
を当該演算気筒用の出力用レジスタにセットする。これ
により、予め定めた機関回転同期（例えば１回転毎）の
燃料噴射タイミングになると、最新にセットされた燃料
噴射量Tiに相当するパルス幅をもつ駆動パルス信号が当
該演算気筒に設けられた燃料噴射弁６に与えられて、燃
料噴射が行われる。

即ち、当該燃料噴射量演算ルーチンが燃料噴射量設定
手段に相当する。

次に、前記燃料噴射量演算ルーチンで読み込んだ空燃
比フィードバック補正係数LAMBDAを設定するLAMBDA設定
ルーチンについて、第５図に示すフローチャートを参照
しつつ説明する。

ステップ21では、後述する酸素センサ出力サンプリン
グルーチンにより実施される＃１気筒の排気に対応した
酸素センサ16の出力電圧Ｖ_O2＃１及び＃４気筒の排気に
対応した酸素センサ16の出力電圧Ｖ_O2＃４を読み込む。

ステップ22では、前記ステップ21で読み込んだ出力電
圧の偏差（Ｖ_O2＃１−Ｖ_O2＃４）を演算し、当該偏差の
絶対値（|V_O2＃１−Ｖ_O2＃４｜）と所定値Ｘとを比較
し、|V_O2＃１−Ｖ_O2＃４｜＜Ｘの場合はステップ23に進
む。

ステップ23では、気筒間の空燃比のばらつきが小さい
ので、最も新しい酸素センサ16の出力電圧（Ｖ_O2＃１又
はＶ_O2＃４）に対応した空燃比フィードバック補正係数
LAMBDA（フィードバック第１補正値に相当する）が設定
される。

そして、ステップ24においては、気筒間の空燃比のば
らつきが小さいとして、気筒バラツキフラグFHをFH＝０
とする。

一方、ステップ22において|V_O2＃１−Ｖ_O2＃４｜≧Ｘ
の場合はステップ25に進む。

ステップ25では、前記出力電圧Ｖ_O2＃１及びＶ_O2＃４
の平均値AveV_O2を演算する。

ステップ26では、平均値AveV_O2に対応した空燃比フィ
ードバック補正係数LAMBDA_AVE（フィードバック第２補
正値に相当する）を設定する。

ステップ27では、各気筒の空燃比がまだばらついてい
るとして、前記気筒バラツキフラグFHをFH＝１とする。

即ち、ステップ23が、フィードバック第１補正値設定
手段の機能を奏し、ステップ26がフィードバック第２補
正値設定手段の機能を奏する。

次に、前述したマイクロコンピュータの１構成要素で
ある図示しないRAMの中に記憶されていて、前記燃料噴
射量演算ルーチンで燃料噴射量Tiの演算に用いた学習値
LRNについて、気筒に対応して該データを書き換える学
習ルーチンについて第６図に示すフローチャートを参照
しつつ説明する。

当該ルーチンはV_O2サンプリング割込にて実施され
る。

ステップ31では、前述のLAMBDA設定ルーチンで設定さ
れる気筒バラツキフラグＦがたっているか否か（１か０
か）を判断し、FH＝１の場合は気筒間の空燃比にばらつ
きがあり、各気筒の空燃比を個々に目標空燃比に制御す
ることができていないので学習を実施する必要があると
して、ステップ32に進む。

ステップ32では、空燃比フィードバック補正係数LAMB
DA_AVEの平均値（例えばリッチ・リーン反転時の値の平
均値）LAMBDA_MEANが基準値である１より大きいか否か、
即ち、＃１気筒と＃４気筒との空燃比の平均値がリッチ
・リーンのいずれの方向にずれているかを判断し、１よ
り大きい，即ち空燃比がリーン方向にずれていると判断
された場合はステップ33に進む。

即ち、当該スップ32が空燃比ずれ方向検出手段の機能
を奏する。

ステップ33では、＃１気筒の排気に対応した酸素セン
サ16の出力電圧Ｖ_O2＃１と前記平均値AveV_O2とを比較す
る。そして、Ｖ_O2＃１＜AveV_O2の場合は＃１気筒のリー
ン傾向が大きいと判断して、ステップ34に進む。

ステップ34では、＃１気筒の空燃比のずれをなくすた
め、例えば負荷である基本燃料噴射量Tpと機関回転速度
Ｎとによって決定される機関運転状態のエリア毎に、前
記基本燃料噴射量Tpを補正するための学習補正量LRN
_＃１を所定量DHR（但しDHR＞０）だけ増加させ、＃１気
筒の空燃比をリッチ化するように当該学習補正量LRN
_＃１を書き換える。

一方ステップ33で、Ｖ_O2＃１≧AveV_O2の場合は、＃１
気筒のリッチ傾向に比較して＃４気筒のリーン傾向が大
きく、もって＃１気筒と＃４気筒との空燃比の平均値が
リーン方向にずれていると判断して、ステップ35に進
む。

ステップ35では、＃４気筒の空燃比のずれをなくすた
め、例えば負荷である基本燃料噴射量Tpと機関回転速度
Ｎとによって決定される機関運転状態のエリア毎に、前
記基本燃料噴射量Tpを補正するための学習補正量LRN
_＃４を所定量DHR（但しDHR＞０）だけ増加させ、＃４気
筒の空燃比をリッチ化するように当該学習補正量LRN
_＃４を書き換える。

また、ステップ32において、空燃比フィードバック補
正係数LAMBDA_AVEの平均値LAMBDA_MEANが基準値である１
より小さい、即ち、＃１気筒と＃４気筒との空燃比の平
均値がリッチ方向にずれていると判断された場合はステ
ップ36に進む。

ステップ36では、前記ステップ33と同様に、＃１気筒
の排気に対応した酸素センサ16の出力電圧Ｖ_O2＃１と前
記平均値AveV_O2とを比較する。そして、Ｖ_O2＃１＞AveV
_O2の場合は＃１気筒のリッチ傾向が大きいと判断して、
ステップ37に進む。

ステップ37では、＃１気筒の空燃比のずれをなくすた
め、例えば負荷である基本燃料噴射量Tpと機関回転速度
Ｎとによって決定される機関運転状態のエリア毎に、前
記基本燃料噴射量Tpを補正するための学習補正量LRN
_＃１を所定量DHR（但しDHR＞０）だけ減少させ、＃１気
筒の空燃比をリーン化するように当該学習補正量LRN
_＃１を書き換える。

一方ステップ36で、Ｖ_O2＃１≦AveV_O2の場合は、＃１
気筒のリーン傾向に比較して＃４気筒のリッチ傾向が大
きく、もって＃１気筒と＃４気筒との空燃比の平均値が
リッチ方向にずれていると判断して、ステップ38に進
む。

ステップ38では、＃４気筒の空燃比のずれをなくすた
め、例えば負荷である基本燃料噴射量Tpと機関回転速度
Ｎとによって決定される機関運転状態のエリア毎に、前
記基本燃料噴射量Tpを補正するための学習補正量LRN
_＃４を所定量DHR（但しDHR＞０）だけ減少させ、＃４気
筒の空燃比をリーン化するように当該学習補正量LRN
_＃４を書き換える。

また、ステップ31において、FH＝０の場合は各気筒の
空燃比を個々に目標空燃比に制御することができている
ので学習を実施する必要はないとして、このルーチンを
終了する。

即ち、ステップ34,35及びステップ37,38の機能が学習
補正量修正手段に相当する。

ここで、学習ルーチンにより学習された結果等はマイ
クロコンピュータの１構成要素である図示しないRAMの
中に記憶されることとなるので、該RAMが学習補正量記
憶手段を構成する。

第７図は排気から気筒を特定して空燃比を検出する酸
素センサ出力サンプリングルーチンであり、リファレン
ス信号REFのうちの＃１気筒の判別信号（この＃１気筒
の判別信号は第８図に示すように、＃１気筒の吸入行程
中に出力される。）が入力されると実行される。

まず、ステップ51では、＃１気筒の判別信号が入力さ
れてからリファレンス信号REFが１回入力されたか否か
を判別する。この＃１気筒の判別信号が入力されてから
リファレンス信号REFが１回入力されたときというの
は、＃４気筒が排気行程にあるときであり、本実施例で
は、＃４気筒の排気行程を示すリファレンス信号REFが
入力されてから所定遅延時間TMDLY₄後の酸素センサ出力
電圧V_O2を、＃４気筒の排気中の酸素濃度比を示すもの
としてサンプリングするものである。

ステップ52では、＃４気筒の排気行程を示すリファレ
ンス信号REFからサンプリングのタイミングまでの時間
を計測するためのタイマーをスタートさせる。

そして、ステップ53では、タイマーによる計測時間TM
と所定遅延時間TMDLY₄とを比較して、所定遅延時間TMDL
Y₄だけ経過したか否かを判別する。

前記所定遅延時間TMDLY₄は、排気分を介して排出され
た排気が酸素センサ16に到達するまでのトラベルタイム
と、酸素センサ16の応答遅れ時間とを見込んで設定して
ある。従って、＃４気筒の排気行程を示すリファレンス
信号REFが入力されてからこの所定遅延時間TMDLY₄が経
過したときには、＃１気筒と＃４気筒との排気集合部に
設けた酸素センサ16によって、基準気筒ではない＃４気
筒の排気中の酸素濃度比が検出されているものと特定で
きるものである。

ステップ53で所定遅延時間TMDLY₄の経過が判定される
と、ステップ54に進み、現在の酸素センサ16の出力電圧
V_O2をサンプリングして、この値を基準気筒である＃４
気筒の排気に対応した出力値Ｖ_O2＃４であるとする。

また、ステップ51で気筒判別信号後のリファレンス信
号REFの入力数が１回より多いときにはステップ55に進
む。

ステップ55では、＃１気筒の判別信号が入力されてか
らリファレンス信号REFが３回入力されたか否かを判別
する。この＃１気筒の判別信号が入力されてからリファ
レンス信号REFが３回入力されたときというのは、第８
図に示すように、＃１気筒が排気行程にあるときであ
り、本実施例では、＃１気筒の排気行程を示すリファレ
ンス信号REFが入力されてから所定遅延時間TMDLY₁後の
酸素センサ出力電圧V_O2を、＃１気筒の排気中の酸素濃
度比を示すものとしてサンプリングするものである。

ステップ56では、＃１気筒の排気行程を示すリファレ
ンス信号REFからサンプリングのタイミングまでの時間
を計測するためのタイマーをスタートさせる。

そして、ステップ57では、タイマーによる計測時間TM
と所定遅延時間TMDLY₁とを比較して、所定遅延時間TMDL
Y₁だけ経過したか否かを判別する。

前記所定遅延時間TMDLY₁は、排気分を介して排出され
た排気が酸素センサ16に到達するまでのトラベルタイム
と、酸素センサ16の応答遅れ時間とを見込んで設定して
ある。従って、＃１気筒の排気行程を示すリファレンス
信号REFが入力されてからこの所定遅延時間TMDLY₁が経
過したときには、＃１気筒と＃４気筒との排気集合部に
設けた酸素センサ16によって、基準気筒である＃１気筒
の排気中の酸素濃度比が検出されているものと特定でき
るものである。従って、このようにして、２つの気筒の
排気に曝される酸素センサ16において基準気筒の酸素濃
度比を分離して検出できるものである。

即ち、ステップ51〜53及びステップ55〜57の機能が気
筒特定手段に相当する。

ステップ57で所定遅延時間TMDLY₁の経過が判定される
と、ステップ58に進み、現在の酸素センサ16の出力電圧
V_O2をサンプリングして、この値を基準気筒である＃１
気筒の排気に対応した出力値Ｖ_O2＃１であるとする。

即ち、ステップ54及び58が気筒別空燃比検出手段に相
当する。

従って、本実施例によれば、機関各気筒間の吸気分配
の不均一，燃料噴射弁の特性バラツキ等が存在し、機関
回転数が少ない例えばアイドル時に酸素センサ出力にお
いて空燃比のバラツキ（リッチ・リーン）として出力さ
れた場合は以下のような学習が実施される。

例えば、空燃比フィードバック補正係数LAMBDA_AVEの
平均値LAMBDA_MEANが基準値である１より大きい場合（空
燃比がリーン方向にずれている場合）に、＃１気筒のリ
ーン傾向が大きいと判断されると、＃１気筒の空燃比の
ずれをなくすため、例えば負荷である基本燃料噴射量Tp
と機関回転速度Ｎとによって決定される機関運転状態の
エリア毎に、前記基本燃料噴射量Tpを補正するための学
習が実施される。また、空燃比フィードバック補正係数
LAMBDA_AVEの平均値LAMBDA_MEANが基準値である１より小
さい場合（空燃比がリッチ方向にずれている場合）に、
＃１気筒のリッチ傾向が大きいと判断されると、＃１気
筒の空燃比のずれをなくすための学習が実施される。

また＃４気筒の空燃比のずれをなくすための学習も前
述と同様に実施される。

もって、各気筒の空燃比を目標空燃比に制御すること
が可能となり、空燃比の変動を充分に抑止することがで
きるため、排気性状が一定し、排気が三元触媒により充
分されることとなり、排気エミッション特性が向上す
る。

尚、他の＃２気筒及び＃３気筒に関しても、前述と同
様に学習が行われる。

さらに、３以上の気筒で１つの酸素センサのみを備え
るものにおいても、ばらつきを有する時に全ての気筒の
空燃比の平均値に基づいて空燃比フィードバック制御を
行いつつ、ばらつき大の気筒の空燃比を順次学習補正し
てゆき、学習によりばらつきを解消された気筒について
は該気筒の空燃比を使用する構成とすればよい。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明によれば、フィードバッ
ク補正値の大小と気筒毎に検出した空燃比とにより学習
すべき気筒を決定し、ばらつき大の気筒の空燃比を順次
学習補正して、気筒毎の空燃比段差を修正するので、実
際の空燃比を目標空燃比に近づけるように燃料噴射量を
フィードバック制御することが可能となり、排気エミッ
ション特性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示すシステム図、第３図は第２図に
おける酸素センサの取付け位置を説明するための平面
図、第４図〜第７図は同上実施例における空燃比制御を
説明するためのフローチャート、第８図は同上実施例に
おける酸素センサ出力サンプリングタイムのタイミング
を説明するためのタイムチャート、第９図は従来の酸素
センサ取付け位置を説明するための平面図、第10図は従
来の問題点を説明するためのタイムチャートである。１……機関、６……燃料噴射弁、８……排気マニホール
ド、10……三元触媒、12……コントロールユニット、13
……エアフローメータ、14……クランク角センサ、16…
…酸素センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/14 F02D 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関に吸入される空気量に関与するパラメ
ータを少なくとも含む機関運転状態を検出する機関運転
状態検出手段と、機関の排気通路に介装されて機関排気成分を検出すると
共にその数が気筒数より少ない排気成分検出手段と、前記機関運転状態検出手段により検出された前記機関運
転状態に基づいて基本燃料噴射量を設定する基本燃料噴
射量設定手段と、気筒別に設けられ、機関運転状態のエリア毎に前記基本
燃料噴射量を補正するための学習補正量を記憶した書換
え可能な学習補正量記憶手段と、前記排気成分検出手段で検出した排気成分を所定気筒の
排気成分に特定する気筒特定手段と、排気成分検出手段と気筒特定手段とより排気成分に基づ
いて気筒毎の空燃比を検出する気筒別空燃比検出手段
と、前記気筒別空燃比検出手段で検出した気筒毎の空燃比の
ばらつきが所定レベル未満である場合は、前記気筒毎の
検出空燃比を目標空燃比に近づけるように前記基本燃料
噴射量を補正するフィードバック第１補正値を設定する
フィードバック第１補正値設定手段と、前記気筒別空燃比検出手段で検出した気筒毎の空燃比の
ばらつきが所定レベル以上である場合は、前記気筒毎の
検出空燃比の平均レベルに基づいて、前記基本燃料噴射
量を補正するフィードバック第２補正値を設定するフィ
ードバック第２補正値設定手段と、フィードバック第２補正値の平均化された値の基準値に
対するリッチ・リーンずれ方向を検出する空燃比ずれ方
向検出手段と、前記空燃比ずれ方向検出手段により検出された空燃比の
ずれ方向と同一方向に空燃比がずれている気筒の学習補
正量を、該空燃比のずれを無くす方向に修正して書き換
える学習補正量修正手段と、前記フィードバック第１補正値設定手段又はフィードバ
ック第２補正値設定手段により設定されたフィードバッ
ク第１補正値又はフィードバック第２補正値と、前記学
習補正量記憶手段から検索された学習補正量とに基づい
て、前記基本燃料噴射量を補正して気筒毎の燃料噴射量
を設定する燃料噴射量設定手段と、を含んで構成されることを特徴とする内燃機関の空燃比
制御装置。