JPH0586914A - 多気筒内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気弁の開弁期間を変更することにより吸入
空気量を制御するようにした多気筒内燃機関の各気筒毎
の空燃比を適切に制御する。 【構成】 多気筒内燃機関の各気筒に対応して酸素濃度
センサが設けられている。また、機関回転数、機関負荷
及び機関温度が検出される（Ｓ１１）。機関回転数及び
機関負荷に応じて吸気弁閉弁タイミングθＯＦＦのマッ
プ値θＯＦＦＭＡＰが決定され（Ｓ１２）、各気筒毎の
酸素濃度センサ出力に基づいてθＯＦＦ値の補正量θＯ
２(n)が算出される。補正量θＯ２(n)は、検出された機
関温度が所定の温度以上でかつ機関回転数及び機関負荷
により求められる機関運転状態が少なくとも過渡状態を
除く所定運転状態において（Ｓ１４の答がＹＥＳ）、算
出される（図９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多気筒内燃機関の制御
装置に関し、特に吸気弁の開弁期間を変更可能な動弁機
構を有する多気筒内燃機関の、各気筒毎の空燃比制御を
行う制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸気弁の閉弁タイミングを変化させてそ
の開弁期間を変更し、吸入空気量を制御するようにした
内燃機関の制御装置において、吸気弁の閉弁タイミング
及びエンジンに供給する燃料量の基準値をアクセル開度
（アクセルペダルの踏込量）と機関回転数とに応じて決
定するようにしたものが既に提案されている（特開平２
−２６４１０５号公報）。また、排気濃度センサによっ
て空燃比を検出し、検出空燃比が目標空燃比に一致する
ように、吸気弁の開弁期間を制御するようにした制御装
置も従来より知られている（特開昭６０−５６１１３号
公報）。

【０００３】また、吸気弁の開弁期間は固定とし、吸気
管の途中に配設されたスロットル弁により吸入空気量を
制御する通常の多気筒内燃機関において、各気筒毎に燃
料噴射弁及び排気濃度センサを設け、各気筒毎の空燃比
制御を可能とした空燃比制御装置が、既に提案されてい
る（特開平２−１８１０４３号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】多気筒内燃機関におい
ては、同一のタイミングで各気筒の動弁機構に閉弁指令
信号を出力しても、実際の閉弁タイミングは各気筒のわ
ずかな構造上のばらつき、フリクションの差等により、
気筒間で差が生じる。従って、上記特開昭６０−５６１
１３号公報に記載の制御装置では、気筒間で吸入空気量
の差が生じ、空燃比も各気筒間でばらつくことになる。
その結果、機関の運転性や排ガス特性の面で改善の余地
が残されていた。

【０００５】また、上記特開平２−１８１０４３号公報
に記載の技術を適用する場合には、閉弁タイミングのば
らつきによる吸入空気量の差に起因する空燃比のばらつ
きを、供給燃料量で補正することにより、各気筒間の空
燃比の差は補正できるものの各気筒の吸入空気量の差は
補正できず、吸入空気量の差によるトルク変動の発生を
防ぐことができない。。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みなされたものであ
り、吸気弁の開弁期間を変更することにより吸入空気量
を制御するようにした多気筒内燃機関の各気筒毎の空燃
比を適切に制御することができる制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本考案は、油圧を介して吸気弁を開閉駆動し、前記油圧
の状態を制御することにより吸気弁の開弁期間を変更
し、該吸気弁開弁期間の変更により気筒毎の吸入空気量
を制御する吸入空気量制御手段を有する多気筒内燃機関
の制御装置において、少なくとも機関回転数、機関負荷
及び機関温度を含む機関運転状態を検出する運転状態検
出手段と、各気筒毎に独立に設けられた排気濃度センサ
を含み、気筒毎の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記検出された気筒毎の空燃比を所望の空燃比と比較し
て空燃比状態を判別する空燃比状態判別手段と、前記検
出された機関温度が所定の温度以上でかつ機関回転数及
び機関負荷により求められる機関運転状態が少なくとも
過渡状態を除く所定の運転状態であると判定されたとき
に、前記空燃比状態判別手段により判別された空燃比状
態に基づいて、各気筒の空燃比が所望の空燃比となるよ
うに、前記吸入空気量制御手段の制御量を補正する空燃
比補正手段とを設けるようにしたものである。

【０００８】また、前記制御量の補正量を各気筒毎に記
憶する記憶手段を設け、前記空燃比補正手段は、前記検
出された機関運転状態が前記所定の運転状態以外である
ときには、前記記憶された補正量に基づいて前記吸入空
気量制御手段の制御量を補正することが望ましい。

【０００９】また、前記空燃比状態判別手段は、検出さ
れた気筒毎の空燃比と所望の空燃比との大小関係を判別
するものでもよい。

【００１０】また、前記空燃比補正手段は、前記空燃比
状態判別手段により判別された今回の判別結果と前回の
判別結果とに基づいて補正量を決定し、前記空燃比状態
判別手段により判別された今回の判別結果が前回の判別
結果と異なるまで、前記補正量の決定方法を変更しない
ことが望ましい。

【００１１】更に、前記空燃比補正手段は、前記空燃比
状態判別手段により判別された今回の判別結果が前回の
判別結果と異なるまで、前記補正量の修正値が所定値に
達する毎に前記補正量を更新し、前記空燃比状態判別手
段により判別された今回の判別結果が前回の判別結果と
異なるとき若しくは前記補正量の修正値が所定値に達す
るまでの間は、前回の補正量を保持することが望まし
い。

【００１２】

【作用】機関回転数、機関負荷、機関温度及び各気筒毎
の空燃比が検出され、機関が機関回転数、機関負荷及び
機関温度によって決定される所定運転状態にあるとき、
各気筒毎の空燃比が所望の空燃比となるように吸気弁の
開弁期間が補正される。

【００１３】吸気弁開弁期間の補正量が記憶され、機関
が前記所定運転状態以外の運転状態にあるときには、記
憶された補正量が使用される。

【００１４】検出された空燃比と所望の空燃比との大小
関係が判別され、今回の判別結果と前回の判別結果とに
基づいて吸気弁開弁期間の補正量が決定され、その決定
方法は今回と前回の判別結果が異なるまで変更されな
い。

【００１５】吸気弁開弁期間の補正量は、前記大小関係
の今回の判別結果と前回の判別結果とが異なるまで、該
補正量の修正値が所定値に達する毎に更新される一方、
該補正量の修正値が所定値に達するまでの間若しくは前
記大小関係の今回の判別結果が前回の判別結果と異なる
ときには、前回値に保持される。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る多気筒内
燃機関とその制御装置の全体構成を示す構成図である。
同図中１は例えば４気筒の内燃機関であり、各気筒の吸
気弁及び排気弁を油圧駆動するための油圧駆動弁ユニッ
ト２０を有する。機関１の吸気管１ａの途中には燃料噴
射弁１４が配設されており、該噴射弁１４は電子コント
ロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）２に電気的に
接続されている。ＥＣＵ２は、前記油圧駆動弁ユニット
２０内のソレノイド（後述する図５の２０２）及び点火
プラグ（図示せず）にも電気的に接続されており、これ
らの制御信号（θＯＦＦ、θＯＮ及びθＩＧ）が内燃機
関１に供給される。

【００１８】ＥＣＵ２には、機関１の特定の気筒の所定
クランク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パル
ス」という）を出力する気筒判別センサ（以下「ＣＹＬ
センサ」という）３、各気筒の吸入行程開始時の上死点
（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位
置で（４気筒機関ではクランク角１８０°毎に）ＴＤＣ
信号パルスを発生するＴＤＣセンサ４、及び前記ＴＤＣ
信号パルスの周期より短い一定クランク角（例えば３０
°）周期で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」と云
う）を発生するクランク角センサ（以下「ＣＲＫセン
サ」と云う）５が電気的に接続されており、ＣＹＬ信号
パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣ
Ｕ２に送られる。これら３つのセンサ３，４，５の出力
信号パルスは、吸気弁の閉弁タイミング、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及び機関回転数の
検出に使用される。

【００１９】更にＥＣＵ２には、機関冷却水温（ＴＷ）
を検出する水温センサ（ＴＷセンサ）６、吸気温センサ
（ＴＡセンサ）７、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸
素濃度センサ（Ｏ₂センサ）（排気濃度センサ）８、機
関１の吸気弁のリフト量（Ｌｆｔ）を検出するリフトセ
ンサ９、機関１の油圧駆動弁ユニット２０の作動油の油
圧（Ｐoil）及び油温（Ｔoil）を夫々検出する油圧セン
サ（Ｐoilセンサ）１０及び油温センサ（Ｔoilセンサ）
１１、運転者の機関に対する要求を表わすパラメータと
してのアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度
センサ（θＡＣＣセンサ）１２、及び大気圧（ＰＡ）を
検出する大気圧センサ（ＰＡセンサ）１３、並びにバッ
テリ電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサ１５が電気
的に接続されており、これらのセンサ６〜１５の検出信
号がＥＣＵ２に供給される。なお、Ｏ₂センサ８は機関
１の各気筒毎に独立に設けられており、それぞれの気筒
から排出される排気ガス中の酸素濃度を検出する。

【００２０】ＥＣＵ２は中央演算装置、メモリ、制御信
号出力回路等（図示せず）から成り、上述の各種センサ
からの検出信号に基づいて油圧駆動弁ユニット２０の作
動制御及び点火時期制御を行うと共に、燃料噴射弁１４
の開弁タイミング及び閉弁タイミングの制御、従って開
弁時間の制御を行う。

【００２１】図２は、油圧駆動弁ユニット２０の断面図
であり、該ユニット２０は、機関１の各気筒のシリンダ
ヘッド２１に装着されている。シリンダヘッド２１には
機関１の燃焼室（図示せず）の頂部に開口し、他方が吸
気ポート２４に連通する吸気弁口２３が設けられてい
る。吸気弁２２は吸気弁口２３を開閉すべくシリンダヘ
ッド２１内を図中上下方向に移動自在に案内されるよう
に配される。吸気弁２２の鍔部２５とシリンダヘッド２
１との間には弁ばね２６が縮設されており、この弁ばね
２６により吸気弁２２は図中上方（閉弁方向）に向けて
ばね付勢される。

【００２２】一方、吸気弁２２の図中左側には、カム２
７を有するカム軸２８が回転自在に配設されている。こ
のカム軸２８は、タイミングベルト（図示せず）を介し
てクランク軸（図示せず）に連結されている。カム軸２
８と一体に形成されるカム２７と吸気弁２２との間に
は、油圧駆動弁ユニット２０が介装されている。

【００２３】油圧駆動弁ユニット２０は、カム２７のプ
ロフィールに応じて吸気弁２２を弁ばね２６に抗して下
方に押圧して開閉駆動する油圧駆動機構３０と、該油圧
駆動機構３０の押圧力を開弁作動途中で無効にし、もっ
てカムプロフィールに拘らず吸気弁２２を閉弁する油圧
解放機構３１とから成る。

【００２４】油圧駆動機構３０は、シリンダヘッド２１
と一体に構成されたブロック３２に固設される第１のシ
リンダ体３３と、下端（前端）を吸気弁２２の上端（後
端）に当接して第１のシリンダ体３３のシリンダ孔３３
ａに摺動可能に嵌合される弁側ピストン（弁駆動ピスト
ン）３４と、第１のシリンダ体３３及び弁側ピストン３
４により画成される作動油圧室３８と、ブロック３２に
固設される第２のシリンダ体３６と、カム２７に摺接す
るリフタ３５と、該リフタ３５に下端を当接させて第２
のシリンダ体３６の下部に摺動可能に嵌合されるカム側
ピストン３７と、第２のシリンダ体３６及びカム側ピス
トン３７によって画成される油圧発生室３９と、油圧発
生室３９と作動油圧室３８とを接続する油路４０とを主
な構成要素とし、カム側ピストン３７の摺動により油圧
発生室３９内に油圧を発生させ作動油圧室３８内を高圧
にすることによりカム２７のプロフィールに従って、吸
気弁２２を開閉作動させる。

【００２５】ブロック３２には、吸気弁２２の鍔部２５
に対向する位置にリフトセンサ９が配設されている。リ
フトセンサ９は例えば磁界変化を検出する渦電流式のも
のから成りＥＣＵ２に電気的に接続されており、吸気弁
２２のリフト量を検出し、その検出信号をＥＣＵ２に供
給する。リフトセンサ９は吸気弁２２の開弁タイミング
を検出して吸気弁２２の閉弁タイミングをフィードバッ
ク制御するのに用いられる。

【００２６】図３は、第１のシリンダ体３３と弁側ピス
トン３４とによって画成される作動油圧室３８付近を拡
大して示す図であり、図示した状態は吸気弁２２が閉弁
完了位置（図２の弁座２１ａに着座した位置）にあると
きの状態、即ち弁側ピストン３４が最上部まで移動した
状態を示している。

【００２７】第１のシリンダ体３３には、油路４０の一
部をなす油路４０ａと、油路４０ａと作動油圧室３８の
頂部とを連通する固定オリフィス３３ｃと、弁側ピスト
ン３４との間に環状油路３３ｄを形成する環状凹部３３
ｅとが設けられている。

【００２８】弁側ピストン３４には、弁孔３４１ａと、
該弁孔３４１ａを作動油圧室側から閉塞可能な球状弁体
３４１ｂと、複数の連通孔３４１ｄを有し、弁体３４１
ｂを保持するリテーナ３４１ｃとから成るチェック弁３
４１が設けられ、このチェック弁３４１は油路４０ａか
ら作動油圧室３８への作動油の流通のみを許容する。ま
た弁側ピストン３４には、図４に示すように第１及び第
２の可変オリフィス３４ａ，３４ｂが設けられている。
これらのオリフィス３４ａ，３４ｂは前記固定オリフィ
ス３３ｃとともに、弁側ピストン３４の閉弁位置作動時
（上昇作動時）に、シリンダ孔３３ａの途中に設定され
る油圧緩衝開始位置Ｐ（環状凹部３３ｅの上端）を弁側
ピストン３４の上端（後端）が通過するのに応じて油路
４０ａへの作動油の戻り量制限機能を発揮する作動油戻
り量制御機構を構成する。

【００２９】上記作動油戻り量制限機構によれば、吸気
弁２２が閉弁作動を開始し、弁側ピストン３４の上端が
油圧緩衝開始位置Ｐを通過するまでは、第１及び第２の
可変オリフィス３４ａ，３４ｂが環状油路３３ｄに対し
て全開状態となるため、比較的急速に吸気弁２２のリフ
ト量が減少する（比較的高速で閉弁作動する）。その後
弁側ピストン３４の上昇とともに、先ず第１の可変オリ
フィス３４ａ、次いで第２の可変オリフィス３４ｂの環
状油路３３ｄに対する開口面積が減少し、それによって
作動油のリーク量も減少するので、吸気弁２２の閉弁作
動速度は徐々に低下する。更に、第２の可変オリフィス
３４ｂの下端が油圧緩衝開始位置Ｐを通過した後は、固
定オリフィス３３ｃのみによって作動油が油路４０ａに
戻される状態となって、吸気弁２２は緩やかに弁座２１
ａに着座する。なお、チェック弁３４１は、弁側ピスト
ン３４の上端が油圧緩衝開始位置Ｐを通過した後は閉弁
状態となる。

【００３０】一方、油圧解放機構３１は、前記油路４０
と給油ギャラリ４２とを接続する油路４１と、該油路４
１の途中に介装されるスピル弁４５と、油路４１内に配
されるフィード弁４３及びチェック弁４４と、これらの
弁４３，４４及びスピル弁４５によって画成されるアキ
ュム回路４１ａ内の油圧を所定の値に維持するためのア
キュムレータ４６とを主構成要素とする。給油ギャラリ
４２は、各気筒毎に設けられた油圧駆動弁ユニットに油
圧を供給するために設けられており、オイルポンプ４７
に接続されている。オイルポンプ４７は、シリンダヘッ
ド２１に設けられた補助オイルパン４８内の作動油を所
定範囲内の油圧として給油ギャラリ４２に供給する。な
お、給油ギャラリ４２に供給する作動油は、クランクケ
ース（図示せず）下部に設けられるオイルパンからオイ
ルポンプによって供給するようにしてもよい。

【００３１】前記スピル弁４５は、図５に示すように、
制御弁部１００と、該制御弁部１００を駆動する電磁駆
動部２００とから成るものであり、制御弁部１００は、
弁ハウジング１０１に、油路４１とアキュム回路４１ａ
間の連通、遮断を切換可能な主弁体１０２が摺動可能に
嵌合されるとともに該主弁体の開閉移動を司るパイロッ
ト弁１０３が設けられて成り、電磁駆動部２００はパイ
ロット弁１０３を開閉駆動すべく制御弁部１００に連設
されている。すなわち電磁駆動部２００のケーシング２
０１に制御弁部１００の弁ハウジング１０１が結合され
ている。

【００３２】主弁体１０２は有底円筒状に形成されてい
る。而して該主弁体１０２は、その前面に通路４１の油
圧を開弁方向に作用させながら弁ハウジング１０１内に
摺動可能に嵌合されており、この主弁体１０２の背部に
はパイロット室１０４が形成されている。しかもパイロ
ット室１０４には通路４１とアキュム回路４１ａ間を遮
断する方向に主弁体１０２を付勢するばね１０５が収納
されている。したがって主弁体１０２には、通路４１の
油圧が開弁方向に作用し、パイロット室１０４の油圧お
よびばね１０５のばね力が閉弁方向に作用することにな
る。さらに主弁体１０２には通路４１をパイロット室１
０４に通じさせるオリフィス１０６が設けられている。

【００３３】パイロット弁１０３は、前記パイロット室
１０４と補助オイルパン４８との間に介設されるもので
あり、パイロット室１０４およびオイルパン４８間を遮
断する方向にばね１０７で付勢されている。また電磁駆
動部２００は、ソレノイド２０２と、該ソレノイド２０
２により駆動される可動コア２０３とを備え、可動コア
２０３は、前記ばね１０７よりもばね荷重の小さなばね
２０４でパイロット弁１０３の上端に同軸に当接する方
向に付勢される。而してソレノイド２０２が励磁されて
いるときには可動コア２０３は前記ばね１０７のばね力
に抗してパイロット弁１０３を下降方向に押圧してパイ
ロット弁１０３を閉弁位置とし、ソレノイド２０２が消
磁されるとパイロット弁１０３はばね１０７のばね力に
より可動コア２０３を押しながら上昇方向に移動して開
弁する。

【００３４】このようなスピル弁４５において、電磁駆
動部２００のソレノイド２０２が消磁されると、パイロ
ット弁１０３が開弁し、パイロット室１０４の作動油が
補助オイルパン４８に導出される。したがって主弁体１
０２の両面に作用する油圧のバランスがくずれ、その前
面に作用している通路４１の油圧による開弁力が、パイ
ロット室１０４の油圧およびばね１０５による閉弁力に
打勝ってスピル弁４５が開弁作動する。

【００３５】ソレノイド２０２の励磁によるパイロット
弁１０３の閉弁時には、オリフィス１０６を介してパイ
ロット室１０４に通路４１の油圧が作用し、主弁体１０
２が閉弁方向に作動し、スピル弁４５が閉弁状態とな
る。

【００３６】ソレノイド２０２はＥＣＵ２に電気的に接
続されており、ＥＣＵ２からの制御信号によって消磁／
励磁が制御される。

【００３７】図２にもどり、アキュムレータ４６は、ア
キュム回路４１ａ内の油圧を所定の圧力に維持すべく、
アキュム回路４１ａの途中に設けられ、ブロック３２に
穿設されたシリンダ孔４６１と、空気孔４６２を有する
キャップ４６３と、シリンダ孔４６１に摺動自在に嵌合
されたピストン４６４と、キャップ４６３とピストン４
６４との間に縮設されたばね４６５とから成る。

【００３８】以上のように構成される油圧駆動機構３０
及び油圧解放機構３１の作用について以下に説明する。

【００３９】ＥＣＵ２からの制御信号によってスピル弁
４５のソレノイド２０２が励磁されているときには、ス
ピル弁４５は閉弁状態となり、油圧駆動機構３０の油圧
発生室３９、油路４０及び作動油圧室３８内の油圧が所
定値以上の高圧に保持され、カム２７のプロフィールに
応じて吸気弁２２の開閉駆動が行われる。従ってこの場
合の弁作動特性（クランク角と弁リフト量との関係）
は、図６に実線で示すようになる。

【００４０】一方、吸気弁２２の開弁時にＥＣＵ２から
の制御信号によってがスピル弁４５のソレノイド２０２
が消磁されると、スピル弁４５は開弁状態となり、油圧
駆動機構３０の油圧発生室３９、油路４０及び作動油圧
室３８内の油圧が低下し、カム２７のプロフィールに拘
らず、吸気弁２２が閉弁作動を開始する。このとき、前
記作動油戻り量制限機構によって、吸気弁２２の閉弁速
度が閉弁作動途中から緩められ、吸気弁２２は弁座２１
ａに緩やかに着座する。この場合の弁作動特性は図６に
破線で示すようになる。即ち、同図においてクランク角
θＯＦＦでソレノイド２０２を消磁すると、θＯＦＦか
ら若干遅れて（θ＝θＳＴ）吸気弁２２が閉弁作動を開
始し、θ＝θＩＣにおいて閉弁完了状態となる。

【００４１】以上のように、ＥＣＵ２からの制御信号に
よってスピル弁４５を開閉作動させ、その開弁時におい
て油圧駆動機構３０の作用を無効とすることにより、吸
気弁２２の閉弁開始タイミングを任意に設定することが
できる。その結果、各気筒の吸入空気量をＥＣＵ２の制
御信号によって制御することが可能となる。

【００４２】次に本実施例における吸気弁２２の閉弁タ
イミング（ソレノイド２０２を消磁するタイミング）θ
ＯＦＦの制御について図７〜図９を参照して説明する。

【００４３】図７はイグニッションスイッチ（図示せ
ず）がオンされたときに実行する初期値設定プログラム
のフローチャートである。

【００４４】ステップＳ１では、バックアップＲＡＭに
記憶されている空燃比補正変数の記憶値θＯ２ＲＡＭを
読み込み、次いで空燃比補正変数θＯ２の初期化を行う
（ステップＳ２）。

【００４５】バックアップＲＡＭはＥＣＵ２に設けられ
ており、イグニッションスイッチがオフされたときで
も、その記憶内容を保持するようにバックアップされた
ＲＡＭである。後述する図８，９のプログラムにより空
燃比補正変数θＯ２が各気筒毎に算出され（例えば４気
筒の場合４つの値が算出される）、それぞれバックアッ
プＲＡＭに記憶値θＯ２ＲＡＭとして格納されているの
で、上記ステップＳ２ではこれらの値を読み込んで、ス
テップＳ３で各気筒に対応する空燃比補正変数θＯ２の
初期値として設定しているのである。なお、バッテリが
一度はずされてからまた取り付けられた場合（又はバッ
テリ電圧が基準電圧以下に低下し、正常電圧に復帰した
場合）には、θＯ２ＲＡＭ値は値０にリセットされるよ
うにしている。

【００４６】次に、後述する図８，９のプログラムで使
用される反転フラグＦＩＮＶ及び演算スタートフラグＦ
ＳＴを値０にリセット（ステップＳ３）し、本プログラ
ムを終了する。なお、反転フラグＦＩＮＶ及び演算スタ
ートフラグＦＳＴも各気筒に対応して設定される。

【００４７】図８，９は閉弁タイミングθＯＦＦを算出
するプログラムのフローチャートであり、本プログラム
はＴＤＣ信号の発生毎にこれと同期して実行される。従
って、本プログラム実行時にその制御対象となる気筒
は、例えば４気筒の場合、＃１気筒→＃３気筒→＃４気
筒→＃２気筒→＃１気筒…というように周期的に変化す
る。

【００４８】ステップＳ１１では機関の運転条件、即ち
前述した各種センサによって検出された機関運転パラメ
ータ等（機関回転数ＮＥ，アクセル開度θＡＣＣ，機関
温度ＴＷ，今回の制御対象となる気筒のＯ₂センサ出力
ＶＯ₂，作動油圧Ｐｏｉｌ，作動油温Ｔｏｉｌ，大気圧
ＰＡ，バッテリ電圧ＶＢ）を読込む。次に機関回転数Ｎ
Ｅ及びアクセル開度θＡＣＣに応じて設定されたθＯＦ
Ｆマップから閉弁タイミングθＯＦＦのマップ値θＯＦ
ＦＭＡＰを検索し（ステップＳ１２）、反転フラグＦＩ
ＮＶが値０にリセットされているか否かを判別する。反
転フラグＦＩＮＶは、ステップＳ２３又はＳ２８におい
て値１にセットされるフラグであり、これが値１（ステ
ップＳ１３の答が否定（ＮＯ））のときには、直ちにス
テップＳ３０（図９）に進み、Ｏ₂センサ出力に基づく
空燃比補正変数θＯ２の算出は行わない。

【００４９】ステップＳ１３の答が肯定（ＹＥＳ）、即
ちＦＩＮＶ＝０のときには、機関運転状態が、空燃比補
正変数θＯ２をＯ₂センサ出力に応じて算出すべき領域
（以下「補正変数算出領域」という）にあるか否かを判
別する（ステップＳ１４）。補正変数算出領域は、例え
ば機関温度が所定温度以上で、かつアクセル開度θＡＣ
Ｃ及び機関回転数ＮＥの変化量が大きい過渡状態ないこ
とを必須の条件として設定される。更にアクセル開度θ
ＡＣＣ、機関回転数ＮＥ及び作動油温Ｔｏｉｌが所定上
下限値の範囲内にあることを条件としてもよく、また他
の運転パラメータが所定上下限値の範囲内にあることを
追加してもよい。

【００５０】ステップＳ１４の答が否定（ＮＯ）、即ち
機関運転状態が補正変数算出領域にないときには、直ち
にステップＳ３０に進み、補正変数θＯ２の算出は行わ
ない。ステップＳ１４の答が肯定（ＹＥＳ）のときに
は、演算スタートフラグＦＳＴが値０にリセットされて
いるか否かを判別する（ステップＳ１５）。その答が否
定（ＮＯ）、即ちＦＳＴ＝１のときには、直ちにステッ
プＳ１８（図９）に進み、肯定（ＹＥＳ）、即ちＦＳＴ
＝０のときには、演算開始後の時間を計測するタイマｔ
ＭＯＤをスタートさせ（ステップＳ１６）、演算スター
トフラグＦＳＴを値１にセットしてステップＳ１８に進
む。

【００５１】ステップＳ１８では、今回の制御対象とな
っている気筒の前回制御時（例えば、４気筒の場合は、
４ＴＤＣ前の本プログラム実行時であり、以下単に「前
回」という）に当該気筒に吸入された混合気の空燃比が
理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）に対してリッチ側にあ
ったかリーン側にあったかを判別し、更に今回検出され
た空燃比がリッチ側にあるかリーン側にあるかを判別す
る（ステップＳ１９，Ｓ２４）。ステップＳ１８及びＳ
１９の答がともにリッチ側のときには、次式（１）によ
り空燃比補正変数の今回値θＯ２(n)を算出し（ステッ
プＳ２１）、ステップＳ２９へ進む。

【００５２】 θＯ２(n)＝θＯ２(n-1)−δ２×ＤＯＦＦ …（１） ここでθＯ２(n-1）は、前回算出された補正変数値、Ｄ
ＯＦＦは、所定単位量（例えばクランク角度換算で１度
程度の値に設定される）、δ２は実験的に決定される重
み定数（＞０）である。

【００５３】式（１）によれば、今回値θＯ２(n)は前
回値より小さな値に修正されるが、このことは最終的に
は閉弁タイミングθＯＦＦを減少させることに相当し、
吸気弁の開弁期間、従って吸入空気量を増加させること
に相当する（即ち本実施例では、θＯＦＦ値が増加する
ほど図６においてθＯＦＦが左方向へ移動し、開弁期間
が減少する）。即ち、検出空燃比がリッチ状態を継続す
るときには、補正変数θＯ２(n)は減少方向に修正さ
れ、吸入空気量は増加する。

【００５４】ステップＳ１８の答がリッチ側でステップ
Ｓ１９の答がリーン側のときには、前記タイマｔＭＯＤ
の計測値が所定時間ｔＭＯＤ０より大きいか否かを判別
する（ステップＳ２０）。その答が否定（ＮＯ）、即ち
ｔＭＯＤ≦ｔＭＯＤ０のときには前記ステップＳ２１に
進み、肯定（ＹＥＳ）、即ちｔＭＯＤ＞ｔＭＯＤ０のと
きには、次式（２）によりθＯ２(n)値を算出し（ステ
ップＳ２２）、反転フラグＦＩＮＶを値１にセットして
（ステップＳ２３）ステップＳ２９へ進む。

【００５５】 θＯ２(n)＝θＯ２(n-1)−δ１×ＤＯＦＦ …（２） ここでδ１は実験的に決定される重み定数（＞０）、又
は機関回転数ＮＥの関数として設定される定数（＞０）
である。

【００５６】ステップＳ２２により、前記ステップＳ２
１と同様に、θＯ２(n)値は減少方向に修正され、ステ
ップＳ２３により反転フラグＦＩＮＶがセットされるの
で、以後は補正変数θＯ２の修正は行われない。従っ
て、検出空燃比がリッチ側からリーン側に変化し、かつ
タイマｔＭＯＤをスタートしてから所定時間ｔＭＯＤ０
経過した後は、式（２）によるθＯ２(n)値の修正を行
い、以後修正は行わない。

【００５７】ステップＳ１８及びＳ２４の答がともにリ
ーン側のときには、次式（３）によりθＯ２(n)値を算
出し、ステップＳ２９に進む。

【００５８】 θＯ２(n)＝θＯ２(n-1)＋δ３×ＤＯＦＦ …（３） ここでδ３は実験的に決定される重み定数（＞０）であ
る。

【００５９】式（３）により、θＯ２(n)値は増加方向
に修正される。即ち、検出空燃比がリーン状態を継続す
るときには、補正変数θＯ２(n)は増加方向に修正さ
れ、吸入空気量は減少する。

【００６０】ステップＳ１８の答がリーン側でステップ
Ｓ２４の答がリッチ側のときには、前記タイマｔＭＯＤ
の計測値が所定時間ｔＭＯＤ０より大きいか否かを判別
する（ステップＳ２５）。その答が否定（ＮＯ）、即ち
ｔＭＯＤ≦ｔＭＯＤ０のときには前記ステップＳ２６に
進み、肯定（ＹＥＳ）、即ちｔＭＯＤ＞ｔＭＯＤ０のと
きには、次式（４）によりθＯ２(n)値を算出し（ステ
ップＳ２７）、反転フラグＦＩＮＶを値１にセットして
（ステップＳ２８）ステップＳ２９へ進む。

【００６１】 θＯ２(n)＝θＯ２(n-1)＋δ４×ＤＯＦＦ …（４） ここでδ４は実験的に決定される重み定数（＞０）、又
は機関回転数ＮＥの関数として設定される定数（＞０）
である。

【００６２】ステップＳ２７により、前記ステップＳ２
６と同様に、θＯ２(n)値は増加方向に修正され、ステ
ップＳ２８により反転フラグＦＩＮＶがセットされるの
で、以後は補正変数θＯ２の修正は行われない。従っ
て、検出空燃比がリーン側からリッチ側に変化し、かつ
タイマｔＭＯＤをスタートしてから所定時間ｔＭＯＤ０
経過した後は、式（４）によるθＯ２(n)値の修正を行
い、以後修正は行わない。

【００６３】ステップＳ２９では、上述のようにして算
出したθＯ２(n)値を記憶値θＯ２ＲＡＭとして、バッ
クアップＲＡＭに格納し、ステップＳ３０では全気筒共
通の補正変数θＡＬＬを算出する。この共通補正変数θ
ＡＬＬは、例えば作動油温Ｔｏｉｌ、大気圧Ｐａ、吸気
温Ｔａ、機関温度Ｔｗ、バッテリ電圧ＶＢ等に応じて決
定される。続く、ステップＳ３１では次式（５）により
閉弁タイミングθＯＦＦを算出し、これを出力して（ス
テップＳ３２）、本プログラムを終了する。

【００６４】 θＯＦＦ＝θＯＦＦＭＡＰ＋θＯ２ＲＡＭ＋θＡＬＬ …（５） 式（５）により、閉弁タイミングのマップ値（基準値）
θＯＦＦＭＡＰが空燃比補正変数の記憶値θＯ２ＲＡＭ
及び共通補正変数θＡＬＬによって補正される。

【００６５】本実施例によれば、機関運転状態が標準的
かつ安定した状態（補正変数算出領域）において、各気
筒に対応した空燃比補正変数θＯ２が、各気筒の検出空
燃比が理論空燃比に一致するように修正され、修正完了
後はその補正変数値（θＯ２ＲＡＭ）を保持して閉弁タ
イミングθＯＦＦが補正されるので、各気筒の吸気弁開
弁期間が適切に記憶され、複数気筒のそれぞれにおいて
所望の空燃比を得ることができる。

【００６６】また、修正完了後のθＯ２値、即ちθＯ２
ＲＡＭ値は、機関運転終了後も記憶され、運転再開時に
θＯ２(n)値の初期値として使用されるので、運転再開
時において迅速に所望の空燃比を得ることができる。

【００６７】図１０〜１２は本発明の第２の実施例に係
る閉弁タイミングθＯＦＦ算出プログラムのフローチャ
ートである。

【００６８】図１０は、図７のプログラムと同様にイグ
ニッションスイッチがオンされたときに実行する初期値
設定プログラムである。

【００６９】ステップＳ４１では、バックアップＲＡＭ
に記憶されている空燃比補正変数の記憶値θＯ２ＲＡＭ
を読み込み、次いで空燃比補正変数θＯ２及び修正変数
Ｄの初期化を行い（ステップＳ４２）、本プログラムを
終了する。ここで、補正変数θＯ２の初期化は第１の実
施例と同様に行う。また、修正値Ｄは図１１，１２のプ
ログラムで補正変数θＯ２を修正するためのパラメータ
であり、検出空燃比に基づいて各気筒毎に算出されるも
のである。修正変数Ｄの初期化は、これを値０に設定す
ることによって行われる。

【００７０】図１１，１２は、第１の実施例の図８、９
に対応する閉弁タイミングθＯＦＦ算出プログラムのフ
ローチャートであり、ＴＤＣ信号の発生毎にこれと同期
して実行される。

【００７１】ステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３は、それ
ぞれ図８のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３に対応し、
これらのステップと同様の処理又は判別を行う。ステッ
プＳ５３の答が否定（ＮＯ）、即ち機関運転状態が補正
変数算出領域にないときには、修正変数の今回値Ｄ(n)
を値０に設定し（ステップＳ５４）、補正変数θＯ２の
算出を行うことなく直ちにステップＳ６９（図１２）に
進む。

【００７２】またステップＳ５５，Ｓ５６，Ｓ６０はそ
れぞれ図９のステップＳ１８，Ｓ１９，Ｓ２４に対応
し、これらのステップと同様の判別を行う。ステップＳ
５５の答がリッチ側でステップＳ５６の答がリーン側の
とき、又はステップＳ５５の答がリーン側でステップＳ
６０の答がリッチ側のときには、修正変数の今回値Ｄ
(n)を値０とし、補正変数の今回値θＯ２(n)を前回値保
持として（ステップＳ６５）、ステップＳ６８に進む。

【００７３】ステップＳ５５及びＳ５６の答がともにリ
ッチ側のときには、増減係数ηを−１に設定する（ステ
ップＳ５７）とともに、次式（６）により修正変数の今
回値Ｄ(n)を算出し（ステップＳ５８）、ステップＳ５
９に進む。

【００７４】 Ｄ(n)＝Ｄ(n-1)＋Ｄoff２ …（６） ここでＤ(n-1)は、前回算出された修正変数値、Ｄoff２
は、所定微少単位量（例えばクランク角度換算で０．０
１〜０．０２度程度に設定される）である。

【００７５】ステップＳ５９ではＤ(n)値が所定基準値
Ｄrefを越えたか否かを判別し、その答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときにはステップＳ６６（図１２）に進み、否定
（ＮＯ）のときには前記ステップＳ６５（図１２）に進
む。

【００７６】一方、ステップＳ５５及びＳ６０の答がと
もにリーン側のときには、増減係数ηを＋１に設定する
（ステップＳ６２）とともに、修正変数の今回値Ｄ(n)
を次式（７）により算出し（ステップＳ６３）、ステッ
プＳ６４に進む。

【００７７】 Ｄ(n)＝Ｄ(n-1)＋Ｄoff１ …（７） ここでＤoff１は、前記Ｄoff２と同様の所定微少単位量
である。

【００７８】ステップＳ６４では、ステップＳ５９と同
様の判別を行い、その答が肯定（ＹＥＳ）のときにはス
テップＳ６６に進み、否定（ＮＯ）のときには前記ステ
ップＳ６５に進む。

【００７９】図１２のステップＳ６６では、次式（８）
により補正変数の今回値θＯ２(n)を算出し、次いで修
正変数Ｄ(n)を値０にリセットして（ステップＳ６
７）、ステップＳ６８に進む。

【００８０】 θＯ２(n)＝θＯ２(n-1)＋η×Ｄref …（８） 上述したステップＳ５５〜Ｓ６６によれば、検出空燃比
がリーン側からリッチ側へ、又はその逆に変化したとき
には、補正変数は前回値が保持される。また、リッチ状
態が継続するときには、修正変数Ｄ(n)が所定微少単位
量Ｄoff２ずつ増加し、所定基準値Ｄrefに達する毎に、
補正変数θＯ２(n)はＤref値だけ減少方向に修正される
一方、リーン状態が継続するときには、修正変数Ｄ(n)
が所定微少単位量Ｄoff１ずつ増加し、所定基準値Ｄref
に達する毎に、θＯ２(n)値がＤref値だけ増加方向に修
正される。なお、所定微少単位量Ｄoff１とＤoff２は、
Ｏ₂センサの応答特性がリッチ側からリーン側への移行
時と、その逆の移行時とで異なることを考慮して異なる
値に設定されている。

【００８１】図１３は、本実施例の制御手法を説明する
ための図であり、同図（ａ）は、初期状態において閉弁
タイミングθＯＦＦ＝θＦＦ０であって、検出空燃比が
リッチ側にある場合のθＯＦＦ値の推移を示している。
同図（ｂ）は、ＴＤＣ信号パルスを示すが、制御対象と
なっている気筒の上死点に対応するもの（例えば４気筒
の場合は、ＴＤＣ信号の４倍の周期のパルス）のみ示し
ている。

【００８２】図１３の例では、時刻ｔ４まで検出空燃比
がリッチ状態を継続するので（同図（ｃ））、その間増
減係数ηは−１に設定され（同図（ｄ））、θＯＦＦ値
は修正変数Ｄ(n)が所定基準値Ｄrefに達する毎に、Ｄre
f値だけ減少方向に補正される（同図（ａ），
（ｅ））。

【００８３】時刻ｔ４以後は、短時間で検出空燃比が変
化する（時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７）ため、Ｄ(n)値がＤref
値に達せず、補正変数θＯ２(n)が前回値に保持され、
θＯＦＦ値は変化しない。即ち、時刻ｔ３以後は補正変
数θＯ２(n)の修正が完了した状態となり、θＯ２ＲＡ
Ｍ＝θＯ２(n)＝θＯＦＦ１−θＯＦＦ０（同図
（ａ））参照）が継続して、前記式（５）に適用され
る。

【００８４】本実施例によれば、θＯ２(n)値が一度更
新されると、Ｄ(n)値は同一値に保持されるので、閉弁
タイミングθＯＦＦの変更が検出空燃比の変化として表
われるまでの遅れを吸収し、燃焼のサイクル変動に追従
してθＯＦＦ値が変動することを防止することができ
る。

【００８５】また、空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７付近から制
御（θＯ２値の修正）を開始した場合は、検出空燃比が
比較的短時間のうちにリーン側からリッチ側へ又はその
逆に変化するので、Ｄ(n)値がＤref値に達せず、過補正
を防止することができる。

【００８６】なお、所定微少単位量Ｄoff１及びＤoff２
は機関負荷に応じて変更するようにしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の制御装置に
よれば、機関回転数、機関負荷、機関温度及び各気筒の
空燃比が検出され、機関が機関回転数、機関負荷及び機
関温度によって決定される所定運転状態にあるとき、各
気筒毎の空燃比が所望の空燃比となるように吸気弁の開
弁期間が補正されるので、各気筒の吸気弁の実際の開弁
タイミングのばらつきに起因する各気筒毎の空燃比の差
を適切に補正し、機関の運転性や排気ガス特性の改善を
図ることができる。

【００８８】また、吸気弁開弁期間の補正量は、その修
正値が所定値に達するまでの間若しくは検出空燃比と所
望の空燃比との大小関係の今回の判別結果が、前回の判
別結果と異なるときには、前回値に保持されるので、燃
焼のサイクル変動に追従して吸気弁開弁期間が変動する
ことを防止することができる。また、所望の空燃比付近
から制御を開始した場合の過補正を回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関及びその制御
装置の全体構成図を示す構成図である。

【図２】油圧駆動弁ユニットの断面図である。

【図３】図２の一部を拡大して示す拡大図である。

【図４】弁側ピストンの斜視図である。

【図５】スピル弁の断面図である。

【図６】吸気弁の作動特性（リフトカーブ）を示す図で
ある。

【図７】吸気弁閉弁タイミング制御における初期値設定
を行うプログラム（第１実施例）のフローチャートであ
る。

【図８】吸気弁閉弁タイミング制御を行うプログラム
（第１実施例）のフローチャートである。

【図９】吸気弁閉弁タイミング制御を行うプログラム
（第１実施例）のフローチャートである。

【図１０】吸気弁閉弁タイミング制御における初期値設
定を行うプログラム（第２実施例）のフローチャートで
ある。

【図１１】吸気弁閉弁タイミング制御を行うプログラム
（第２実施例）のフローチャートである。

【図１２】吸気弁閉弁タイミング制御を行うプログラム
（第２実施例）のフローチャートである。

【図１３】図１１，１２のプログラムによる制御を説明
するための図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ） ４ ＴＡＣセンサ ６ 機関冷却水温センサ ８ 酸素濃度センサ １２ アクセル開度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 圭 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 大田 信行 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 林 俊雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 窪寺 雅雄 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧を介して吸気弁を開閉駆動し、前記
   油圧の状態を制御することにより吸気弁の開弁期間を変
   更し、該吸気弁開弁期間の変更により気筒毎の吸入空気
   量を制御する吸入空気量制御手段を有する多気筒内燃機
   関の制御装置において、少なくとも機関回転数、機関負
   荷及び機関温度を含む機関運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、各気筒毎に独立に設けられた排気濃度セン
   サを含み、気筒毎の空燃比を検出する空燃比検出手段
   と、前記検出された気筒毎の空燃比を所望の空燃比と比
   較して空燃比状態を判別する空燃比状態判別手段と、前
   記検出された機関温度が所定の温度以上でかつ機関回転
   数及び機関負荷により求められる機関運転状態が少なく
   とも過渡状態を除く所定の運転状態であると判定された
   ときに、前記空燃比状態判別手段により判別された空燃
   比状態に基づいて、各気筒の空燃比が所望の空燃比とな
   るように、前記吸入空気量制御手段の制御量を補正する
   空燃比補正手段とを設けたことを特徴とする多気筒内燃
   機関の制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御量の補正量を各気筒毎に記憶す
   る記憶手段を設け、前記空燃比補正手段は、前記検出さ
   れた機関運転状態が前記所定の運転状態以外であるとき
   には、前記記憶された補正量に基づいて前記吸入空気量
   制御手段の制御量を補正することを特徴とする請求項１
   記載の多気筒内燃機関の制御装置。
3. 【請求項３】 前記空燃比状態判別手段は、検出された
   気筒毎の空燃比と所望の空燃比との大小関係を判別する
   ことを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記空燃比補正手段は、前記空燃比状態
   判別手段により判別された今回の判別結果と前回の判別
   結果とに基づいて補正量を決定することを特徴とする請
   求項３記載の多気筒内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】 前記空燃比補正手段は、前記空燃比状態
   判別手段により判別された今回の判別結果が前回の判別
   結果と異なるまで、前記補正量の決定方法を変更しない
   ことを特徴とする請求項３記載の多気筒内燃機関の制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記空燃比補正手段は、前記空燃比状態
   判別手段により判別された今回の判別結果が前回の判別
   結果と異なるまで、前記補正量の修正値が所定値に達す
   る毎に前記補正量を更新することを特徴とする請求項３
   記載の多気筒内燃機関の制御装置。
7. 【請求項７】 前記空燃比補正手段は、前記空燃比状態
   判別手段により判別された今回の判別結果が前回の判別
   結果と異なるとき若しくは前記補正量の修正値が所定値
   に達するまでの間は、前回の補正量を保持することを特
   徴とする請求項３記載の多気筒内燃機関の制御装置。