JP3131895B2 - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

多気筒内燃機関の制御装置

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JP3131895B2
JP3131895B2 JP06177943A JP17794394A JP3131895B2 JP 3131895 B2 JP3131895 B2 JP 3131895B2 JP 06177943 A JP06177943 A JP 06177943A JP 17794394 A JP17794394 A JP 17794394A JP 3131895 B2 JP3131895 B2 JP 3131895B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,目標空燃比のリッチか
らリーンへの切換時に各気筒毎に設けられた燃料噴射
弁からの燃料噴射量を所定の時間差をもって少するこ
とにより,各気筒の空燃比を順次切り換える多気筒内燃
機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる多気筒内燃機関として,特開平4
−295151号公報に記載されたものが公知である。
【0003】図3に破線で示すように,目標空燃比をリ
ッチ(A/F=14.7)からリーン(A/F=22.
0)に連続的に切り換えると,エンジンの出力トルクは
滑らかに変化するものの,中間空燃比において排気ガス
浄化触媒からのNOX の排出量が急激に増加する問題が
ある。これを回避するために,目標空燃比をリッチから
リーンに瞬間的に切り換えるとNOX の排出量の急激な
増加を回避することができるが,エンジントルクが急変
してショックが発生し,ドライバビリティを悪化させる
問題が発生する。
【0004】そこで,上記従来の多気筒内燃機関は,目
標空燃比をリッチからリーンに切り換える際に,各気筒
に設けられた燃料噴射弁の燃料噴射量をエミションが悪
化する中間の空燃比を飛び越えるように所定のインター
バルで順次減少させている。これにより,全ての気筒の
燃料噴射量を一斉に減少させた場合に生じるトルクショ
ックを回避し,エミッションの悪化を防止しながらドラ
イバビリティの向上を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来の多気筒内燃機関は,空燃比がリッチの気筒とリーン
の気筒とが同じ燃料噴射時期及び点火時期を持つため,
燃費及びエミッションを更に改善する余地を残してい
た。
【0006】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で,上記多気筒内燃機関において燃費及びエミッション
を更に改善することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に,請求項1に記載された発明は,目標空燃比のリッチ
からリーンへの切換時に,各気筒の空燃比を1気筒ずつ
順次切り換えるようにし,その順次切り換えは,気筒毎
に設けられた燃料噴射弁からの燃料噴射量を,切換開始
からの時間経過に応じて順次長くなる所定の時間差をも
って少することにより行われる,多気筒内燃機関の制
御装置であって,各気筒の空燃比が順次切り換えられる
とき,各気筒の空燃比を変化させると同時にその燃料噴
射時期及び点火時期を制御し,空燃比がリッチである気
筒の燃料噴射時期を排気行程中に設定するとともに,空
燃比がリーンである気筒の燃料噴射時期を吸気行程中に
設定し,また空燃比がリッチである気筒の点火時期を遅
角するとともに,空燃比がリーンである気筒の点火時期
を進角することを特徴とする。
【0008】
【実施例】以下,図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0009】図1〜図6は本発明の一実施例を示すもの
で,図1は多気筒内燃機関の制御装置の全体構成図,図
2は各気筒の空燃比の切換順序を説明する図,図3は目
標空燃比の切換に伴うNOX 排出量及び出力トルクの変
化を示すグラフ,図4はリーン時における燃料噴射時期
に対するPmi変動率の関係を示すグラフ,図5はリッ
チ時における燃料噴射時期に対するHC排出量の関係を
示すグラフ,図6は,空燃比に対するMBTの関係を示
すグラフである。
【0010】図1に示すように,4気筒内燃機関E(以
下,単にエンジンEという)の吸気通路1は吸気マニホ
ールド2を介して#1〜#4の4個の気筒31 〜34
それぞれ接続される。吸気通路1には図示せぬアクセル
ペダルに接続されて開閉するスロットルバルブ4が設け
られており,このスロットルバルブ4に接続されてスロ
ットル開度を検出するスロットル開度センサ5からの信
号が電子制御ユニットUに入力される。スロットルバル
ブ4の上流の吸気通路1には吸入空気量を検出するエア
フロメータよりなる吸入空気量センサ6が設けられてお
り,この吸入空気量センサ6からの信号が電子制御ユニ
ットUに入力される。エンジンEの内部には図示せぬク
ランクシャフトの回転に基づいてエンジン回転数を検出
するエンジン回転数センサ7が設けられており,このエ
ンジン回転数センサ7からの信号が電子制御ユニットU
に入力される。
【0011】吸気マニホールド2には4個の気筒31
4 にそれぞれ対応して4個の燃料噴射弁81 〜84
設けられる。各燃料噴射弁81 〜84 は電子制御ユニッ
トUに接続され,その燃料噴射量及び燃料噴射時期が制
御される。4個の気筒31 〜34 にそれぞれ対応して4
個の点火プラグ91 〜94 が設けられる。各点火プラグ
1 〜94 は電子制御ユニットUに接続され,その点火
時期が制御される。
【0012】次に,本発明の実施例の作用について説明
する。
【0013】電子制御ユニットUはエンジンEの運転状
態に基づいて目標空燃比の切り換えを判断する。即ち,
電子制御ユニットUはスロットル開度センサ5で検出し
たスロットル開度及びエンジン回転数センサ7で検出し
たエンジン回転数に基づいて目標空燃比をマップ検索す
る。この目標空燃比は2種類であり,エンジンEの通常
の運転領域では目標空燃比はストイキ,即ち理論空燃比
(A/F=14.7)に設定され,またエンジンEの減
速時等の特定の運転領域では燃費の向上を図るべく目標
空燃比はリーン(例えば,A/F=22.0)に設定さ
れる。
【0014】目標空燃比の切り換えは,燃料噴射弁81
〜84 からの燃料噴射量を制御することにより行われ
る。目標空燃比が理論空燃比であるときには,その理論
空燃比が得られるように吸入空気量センサ6で検出した
空気吸入量及びエンジン回転数センサ7で検出したエン
ジン回転数に応じた燃料噴射時間が設定される。一方,
目標空燃比が理論空燃比よりもリーン化された場合に
は,そのリーン化された目標空燃比が得られるように燃
料噴射時間が設定される。
【0015】図2に示すように,各気筒31 〜34 の空
燃比は同時に切り換えられるのではなく,ストイキ→リ
ーンの切り換え時及びリーン→ストイキの切り換え時の
両方について,所定の時間差をもって一定の順序(例え
ば,#1気筒31 →#3気筒33 →#4気筒34 →#2
気筒32 の順序)で行われる。
【0016】上述したように,目標空燃比が切り換えら
れたとき,4個の気筒31 〜34 の空燃比を所定の時間
差をもって順次切り換えることにより,図3に実線で示
すように,NOX の排出量の急増を避けながら,エンジ
ンEのトルクショックを最小限に抑えることができる。
尚,この図3の実線からも明らかなように4個の気筒3
1 〜3 4 の空燃比は,切換開始からの時間経過に応じて
順次長くなる所定の時間差をもって順次切り換えられ
る。
【0017】さて,本実施例では各気筒31 〜34 の空
燃比を変化させると同時に,その燃料噴射時期及び点火
時期を同時に制御している。以下,燃料噴射時期及び点
火時期の制御について具体的に説明する。 燃料噴射時期 図4に示すように,空燃比がリーン状態での燃料噴射の
終了時期(以下,燃料噴射時期という)に対するエンジ
ンの図示平均有効圧力Pmiの変動率は,吸気行程中
(TDC後のクランク角100°付近)に最小になり,
その前後で増加する特性を有している。従って,空燃比
がリーン状態にあるとき,燃料噴射時期をTDC後のク
ランク角100°付近に設定することにより,燃費を改
善することができる。
【0018】一方,図5に示すように,空燃比がストイ
キ状態での燃料噴射時期に対するHC排出量は,吸気行
程中に最大になり,排気行程中(TDC前のクランク角
120°付近)に最小になる特性を有している。従っ
て,空燃比がストイキ状態にあるとき,燃料噴射時期を
TDC前のクランク角120°付近に設定することによ
り,エミッションを改善することができる。
【0019】而して,空燃比がリーン状態にあるときに
燃料噴射時期を吸気行程中に設定し,空燃比がストイキ
状態にあるときに燃料噴射時期を排気行程中に設定する
ことにより,燃費の向上とエミッションの改善とを両立
させることができる。点火時期図6に示すように,空
燃比に対するMBT(エンジンの最大出力トルクを得る
ための最小点火進角)は,空燃比がリーン状態にあると
きにはTDC前のクランク角50°付近にあり,また空
燃比がストイキ状態にあるときにはTDC前のクランク
角28°付近にある。従って,各気筒31 〜34 の点火
時期を空燃比の切り換えに応じて前述のMBTに設定す
ることにより,即ちリーン時に点火時期を相対的に進角
するとともにリッチ時に点火時期を相対的に遅角するこ
とにより,燃費を向上を図ることができる。
【0020】上述したように,目標空燃比を切り換える
際に各気筒の空燃比を所定のインターバルで順次切り換
えてエミッションの悪化を防止しながらトルクショック
の発生を防止するだけでなく,各気筒の空燃比の切り換
えに応じて燃料噴射時期及び点火時期を併せて制御して
いるので,エミッションの更なる改善と燃費の向上とを
達成することができる。
【0021】以上,本発明の実施例を詳述したが,本発
明は前記実施例に限定されるものではなく,種々の設計
変更を行うことができる。
【0022】例えば,実施例において示した具体的な燃
料噴射時期及び点火時期は一例にすぎず,エンジンの特
性に応じて適宜変更されるものである。
【0023】
【発明の効果】以上のように,請求項1に記載された発
明によれば,目標空燃比のリッチからリーンへの切換時
,各気筒の空燃比を1気筒ずつ順次切り換えるように
し,その順次切り換えは,気筒毎に設けられた燃料噴射
弁からの燃料噴射量を,切換開始からの時間経過に応じ
て順次長くなる所定の時間差をもって少することによ
行われるので,目標空燃比をリッチからリーンへ切り
換える際に各気筒の空燃比を,切換開始からの時間経過
に応じて順次長くなる所定のインターバルで順次切り換
えてエミッションの悪化(NO X 排出量の急増)を防止
しながらトルクショックの発生を防止することができ
る。
【0024】また各気筒の空燃比が順次切り換えられる
とき,各気筒の空燃比を変化させると同時にその燃料噴
射時期及び点火時期を制御して,その順次切り換えられ
る各気筒の空燃比に応じて最適の燃料噴射時期及び点火
時期を設定したので,エミッションの更なる改善及び燃
費の向上を図ることができる。特に空燃比がリッチであ
る気筒の燃料噴射時期を排気行程中に設定するととも
に,空燃比がリーンである気筒の燃料噴射時期を吸気行
程中に設定することにより,空燃比のリッチ時における
エミッション(HC排出量)の改善と空燃比のリーン時
における燃費の向上とを両立させることが可能となり,
さらに空燃比がリッチである気筒の点火時期を遅角する
とともに,空燃比がリーンである気筒の点火時期を進角
することにより,空燃比のリッチ時及びリーン時の何れ
の場合にも最適の点火時期を得て燃費の向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多気筒内燃機関の制御装置の全体構成図
【図2】各気筒の空燃比の切換順序を説明する図
【図3】目標空燃比の切換に伴うNOX 排出量及び出力
トルクの変化を示すグラフ
【図4】リーン時における燃料噴射時期に対するPmi
変動率の関係を示すグラフ
【図5】リッチ時における燃料噴射時期に対するHC排
出量の関係を示すグラフ
【図6】空燃比に対するMBTの関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 〜36 気筒 81 〜84 燃料噴射弁 U 電子制御ユニット(制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 43/00 301 F02D 43/00 301J F02P 5/15 F02P 5/15 B (56)参考文献 特開 平4−295151(JP,A) 特開 平6−81694(JP,A) 特開 平5−71381(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 F02P 5/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標空燃比のリッチからリーンへの切換
    時に,各気筒(3 1 〜3 4 )の空燃比を1気筒ずつ順次
    切り換えるようにし,その順次切り換えは,気筒(31
    〜34 )毎に設けられた燃料噴射弁(61 〜64 )から
    の燃料噴射量を,切換開始からの時間経過に応じて順次
    長くなる所定の時間差をもって少することにより行わ
    れる,多気筒内燃機関の制御装置であって, 各気筒(31 〜34 )の空燃比が順次切り換えられると
    き,各気筒(31 〜34 )の空燃比を変化させると同時
    にその燃料噴射時期及び点火時期を制御し,空燃比がリ
    ッチである気筒(3 1 〜3 4 )の燃料噴射時期を排気行
    程中に設定するとともに,空燃比がリーンである気筒
    (3 1 〜3 4 )の燃料噴射時期を吸気行程中に設定し,
    また空燃比がリッチである気筒(3 1 〜3 4 )の点火時
    期を遅角するとともに,空燃比がリーンである気筒(3
    1 〜3 4 )の点火時期を進角することを特徴とする,多
    気筒内燃機関の制御装置。
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JP2923849B2 (ja) * 1996-02-21 1999-07-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JP5726697B2 (ja) 2011-09-29 2015-06-03 本田技研工業株式会社 エンジンの点火時期制御装置
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