JP2735457B2 - エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
エンジンの空燃比制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの空燃比制御装
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車分野においては、燃費の省
約化，排気公害の防止を図るために、エンジンの空燃比
（Ａ／Ｆ）を許容の目標リーン空燃比に設定して、でき
るだけリーン燃焼限界に近い状態（但し、目標リーン空
燃比は、燃焼の安定性を保つため、リーン燃焼限界点よ
り空燃比が小さい点に設定してある）でエンジンを運転
する、リーンバーンシステムが実用化されつつある。 【０００３】このようなリーンバーンシステムとして
は、例えば排気通路に空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）を
設けて実際の空燃比を検出し、この検出信号をマイクロ
コンピユータに入力して目標のリーン空燃比になるよう
閉ループ制御（フィードバック制御）するものがある。 【０００４】また、従来の空燃比制御技術には、その他
に、例えば、特開昭５２−１７１２７号公報には、エン
ジンの排気ガス中の失火限界付近のリーン空燃比領域で
運転を行う場合に、空燃比の変動，分配，微粒化の変
化，外気温度等外的条件によって、燃焼状態が悪化し、
失火が発生するのを考慮して、エンジンの排気ガス中の
炭化水素（ＨＣ）濃度を検知し、この検知された電気信
号の振幅があらかじめ設定された基準値より大きいとき
に失火の兆候をとらえて、混合気の実質的な空燃比をリ
ッチ側に補正する技術が開示されている。 【０００５】その他、例えば、特開昭６０−２７７４８
号、特開昭６０−１３９３８号公報等に開示されるよう
に、エンジンの燃焼変動状態(例えばトルク変動，筒内
圧変動，回転数変動等）をラフネスセンサで検出して、
燃焼変動量が許容設定値となるよう空燃比を制御するリ
ーン限界フィードバック制御や、特開昭６０−１３５６
３４号公報に開示されるように、エンジンの運転中に空
燃比を故意的に短期間のみ運転性を損なわない程度に空
燃比をリーン側に変化させて、この時の燃焼変動量から
エンジンのリーン燃焼限界点（失火限界点）の変化をと
らえて、この変化に応じて制御空燃比を補正する制御技
術等が提案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記のように従来より
種々の空燃比制御技術が提案されているが、エンジンの
気筒別に空燃比を制御し、しかも制御の目標空燃比（以
下、制御空燃比とする）を気筒別に失火限界点の変化に
応じて補正する配慮はなされておらず、ある気筒に失火
が生じると、全ての気筒、すなわち補正を必要としない
気筒を含めて制御空燃比を共通に補正してしまい、その
改善が望まれる。 【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、エンジンの気筒別に空燃比を制御し、しかもエン
ジンに燃焼不良（失火）が生じた場合には、燃焼不良の
生じた該当気筒の空燃比制御（フィードバック制御）に
用いる目標空燃比をその燃焼不良の程度に応じて個々に
補正できるようにして、空燃比制御の精度を向上させる
ことにある。さらに、上記の燃焼不良の程度を検出する
センサとして、空燃比フィードバック制御に用いる一つ
の空燃比センサを兼用できる空燃比制御装置を提供する
ことにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のように構成される。 すなわち、（ａ）複数気筒のエンジンの空燃比を気筒ご
とにフィードバック制御する空燃比制御装置であって、 （ｂ）前記フィードバック制御の空燃比検出に使用さ
れ、排気ガス中の酸素濃度が大きくなるほど出力信号が
大きくなる各気筒共用の空燃比センサと、 （ｃ）前記空燃比センサの出力信号に燃焼不良に起因す
る出力変動成分が含まれると、その出力変動の程度を検
出するセンサ出力変動検出手段と、 （ｄ）前記空燃比センサの出力変動の発生時期をエンジ
ンの気筒判別に関する信号と関係させてとらえて、燃焼
不良の生じている気筒を判別する気筒判別手段と、 （ｅ）前記空燃比センサの出力変動の程度に応じて、前
記気筒判別手段により判別された気筒のフィードバック
制御用の目標空燃比を修正して、気筒別に目標空燃比を
書き換え可能にした空燃比補正手段と、 を備えて成る。 【０００９】上記構成によれば、気筒ごとに実空燃比が
検出されて目標空燃比となるようにフィードバック制御
されるが、この空燃比制御において、ある気筒に燃焼不
良（失火）が生じた場合、空燃比センサを用いて次のよ
うにして目標空燃比の修正がなされる。ある気筒に燃焼
不良が生じた場合、その気筒の排気ガス中の酸素濃度が
増大する。このような現象が生じると、本発明装置に用
いる空燃比センサは、排気ガス中の酸素濃度が大きくな
るほど出力信号が大きくなる空燃比センサであり、ま
た、空燃比センサが各気筒共用であるので、空燃比セン
サの出力信号の中の燃焼不良気筒に対応する部分に局部
的に著しく大きくなる出力変動成分が周期的に生じる。
このセンサ出力変動の発生時期を、気筒判別手段がエン
ジンの気筒判別に関する信号と関係させてとらえるの
で、燃焼不良の生じる気筒を空燃比センサの出力変動か
ら判別可能になる。また、空燃比センサは、排気ガス中
の酸素濃度が大きくなるほど出力信号が大きくなる特性
を有するものを使用しているので、その出力変動の程度
（度合い）、換言すれば燃焼状態（燃焼不良）の程度も
検出することが可能になる。 空燃比補正手段は、燃焼不
良の生じている気筒のフィードバック制御用の目標空燃
比を空燃比センサの出力変動の程度に応じて燃焼限界空
燃比以下になるよう修正することで、気筒別に目標空燃
比を書き換えるので、各気筒とも各自に最適な目標空燃
比を成立させて空燃比制御がなされる。 【００１０】 【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。 【００１１】図１は本発明の適用対象となる自動車エン
ジンの制御システムを示す構成図であり、図中、１はス
ロツトルチヤンバ、２は絞り弁，３は燃料噴射弁、４は
点火プラグ、５は気筒内の燃焼室、６はエンジンの冷却
水温を検出する水温センサ、７はクランク角センサ、８
は排気管、９は空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサと略
する）、１０はＡ／Ｆセンサ９の制御回路、１１はヒー
タ駆動回路、１２は感応コイル、１３は空燃比制御（Ａ
／Ｆ制御）を行うマイクロコンピユータであり、このマ
イクロコンピュータ１３によって以下に述べる本実施例
のリーンＡ／Ｆフィードバック制御を行うための閉ルー
プ制御系と、上記リーンＡ／Ｆフィードバックを一次中
断して目標リーンＡ／Ｆの修正（ただし修正が必要な場
合）を行うための開ループ制御系が構成される。この閉
ループ制御系は、気筒別にそれぞれの制御Ａ／Ｆマップ
により制御する機能を有し、また、前記開ループ制御系
は、Ａ／Ｆセンサに出力変動（換言すれば燃焼不良或い
は燃焼変動の程度）が生じている場合、その出力変動の
程度を検出する手段と、その出力変動の生じている気筒
を検出する手段を有し、さらにマイクロコンピュータ１
３は、前記センサ出力変動（燃焼状態）の程度に応じて
各気筒の制御Ａ／Ｆを個別に補正する手段となる。 【００１２】本実施例における自動車エンジン制御シス
テムでは、エンジンの回転数，負荷，水温等により制御
したいＡ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ）がマイクロコンピユータ１
３で決定され、この決定値に基づき噴射弁３が出力され
る。そして、スロツトルチヤンバ１において形成された
混合気は燃焼室５に入り、点火プラグ４により点火さ
れ、その後、排気ガスが排気管８に流れる。このとき、
Ａ／Ｆセンサ９が排気ガス中の酸素濃度に比例した出力
信号Voutを出力して実Ａ／Ｆを検出し、その信号をマイ
クロコンピユータ１３に入力して、マイクロコンピユー
タ１３が目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの偏差を求め、この偏
差に基づき閉ループ制御（Ｐ・Ｉ制御）系を用いて目標
Ａ／Ｆとなるよう気筒別のＡ／Ｆフィードバック制御を
行う。 【００１３】ここでリーンＡ／Ｆフィードバック制御
は、リーン燃焼限界（失火限界）点近くでリーン燃焼限
界点よりもＡ／Ｆが小さい所にある程度余裕を持たせて
設定される。その理由を図４に基づき説明する。図４
は、エンジンのＡ／Ｆと、排気ガス中のＨＣガス，燃費
Ｆ及びＡ／Ｆセンサ９の出力特性Ｖｏｕｔを示すもので
ある。図示するように排気ガス中の有害成分であるＨＣ
及び燃費Ｆは、Ａ／Ｆがリーンとなつて失火領域（斜線
部分）に近づくと最も減少するが、失火領域に入ると急
激に増加する。従つて、排気公害対策及び燃費の省約化
を図るためには、目標リーンＡ／Ｆをリーン燃焼限界点
近くである程度余裕を持たせた手前のところに設定する
ことが好ましく、以上の見地から目標リーンＡ／Ｆが定
められる。 【００１４】また、本実施例のＡ／Ｆセンサ９は、酸化
ジルコニウム等の固体電解質よりなり、排気ガス中の酸
素濃度量に比例した出力信号を取り出せるもので、図４
に示すようにＡ／Ｆが大きくなると、排気ガス中の酸素
濃度が増加するため、これに比例してＡ／Ｆセンサ９の
出力Ｖoutも大きくなる。 このＡ／Ｆセンサの出力特
性により前述した如く排気ガス中の実Ａ／Ｆを検出する
ものである。 なお、Ａ／Ｆセンサ９は、使用している
固体電解質の特性上、高温に加熱しなければならないの
で、ヒータ駆動回路１１を設けてある。 【００１５】リーンＡ／Ｆフィードバック制御は、一般
に暖機後の部分負荷運転時に行われるが、目標リーンＡ
／Ｆは、常に一定に保てば安定した運転が保障されるわ
けではなく、リーンＡ／Ｆを一定にしてもエンジン等の
経時変化に伴い失火領域の限界（リーン燃焼限界）点が
変化するので、このようなリーン燃焼限界点の変化に対
応して目標リーンＡ／Ｆを修正する必要がある。 【００１６】図２（ａ）は、エンジンの経時変化に伴う
リーン燃焼限界点の変化を示すもので、斜線の部分が失
火領域である。同図の特性線は空気過剰率λ＝実空燃比
／理論空燃比(１４.７)に対するセンサ出力Ｖoutの変化
を表わし、当初のリーン燃焼限界点Ａは、空気過剰率で
いえばλAの所にあり、初めはこのλA手前の空気過剰率
λ0（λ0＜λA)をリーンＡ／Ｆフィードバック制御の目
標リーンＡ／Ｆとすると、λ0に対応するＡ／Ｆセンサ
９の出力値Ｖout，０をセンサ出力目標値として実際の
Ａ／Ｆセンサ出力がＶout，０になるように燃料噴射量
（換言すれば供給Ａ／Ｆ）がフィードバック制御され
る。 【００１７】ここで、エンジンの経時変化によりリーン
燃焼限界点が今までよりリツチ寄りのＢ点（λB）に変
わると、空気過剰率がλ0＞λBとなるので、閉ループ制
御の目標出力値Ｖout，０をそのままにしておけば失火
が生じる。一方、リーン燃焼限界が今までよりリーン寄
りのＣ点(λC）に変わると、空気過剰率がλ0＜λCとな
るので、現在のλ0よりもリーンＡ／Ｆを大きくした運
転が可能となる。 【００１８】本実施例では以上のリーン燃焼限界の変化
を配慮して、次のようにしてリーンＡ／Ｆフィードバッ
ク制御の基準となるセンサ出力目標値すなわち目標リー
ンＡ／Ｆ（空気過剰率）を修正する。ここで、このよう
な目標値修正を説明するに先立ち、Ａ／Ｆセンサ９の出
力変動特性について説明する。図５はＡ／Ｆの変化とＡ
／Ｆセンサ９の出力変動幅ΔＶoutの関係及びＨＣの変
動幅ΔＨＣの関係を表わし、またグラフの上部には、実
際のＡ／Ｆセンサ９の出力信号の様子を表わしている。
同図に示すように、排気されるＨＣガスの排出量の変動
量ΔＨＣは、失火領域限界ぎりぎりのＡ／Ｆ（本例では
Ａ／Ｆが１８.８の位置）に至るまではほぼ一定である
が、機関の気筒のうち少なくとも１つに失火が発生する
と、ＨＣの排出量が時間的に変動する。このような現象
は、失火した気筒から排気されるＨＣ排出量が脈動的に
増加するためであり、その変動量ΔＨＣは、グラフから
も明らかなように失火領域のＡ／Ｆの大きさ、すなわち
失火（燃焼変動量）の程度に比例する。また、このＨＣ
排出量の変動幅ΔＨＣが大きくなるにつれて、Ａ／Ｆセ
ンサ９の出力変動幅ΔＶoutも、図５のセンサ信号の波
形及びこの波形（出力変動幅）グラフに示すように大き
くなる。これは、失火によりＨＣガスの排出量が時間的
に変動すると、この変動ΔHCに対応して排気ガス中の酸
素濃度もＡ／Ｆに比例して時間的に変動し、ひいてはＡ
／Ｆセンサ９の出力信号の変動量ΔＶoutが大きくなる
ためである。 【００１９】以上のようにＡ／Ｆセンサ９は、その出力
特性からして失火が始まると、その出力レベルＶoutは
勿論のこと、更には出力レベルの時間的な変動度合ΔＶ
outも失火の程度に比例して大きくなる。 【００２０】本実施例では、このようなＡ／Ｆセンサ９
の出力信号Ｖoutから変動成分ΔＶo utをとり出し、この
変動量ΔＶout換言すれば燃焼変動量が顕著にあらわれ
る現象をとらえてリーン燃焼限界点の変化を検出し、こ
のリーン燃焼限界がエンジンの経時変化により変化した
場合には、これに対応できるように目標リーンＡ／Ｆを
修正しようとするものであり、特に図１０のようにし
て、燃焼変動（リーン燃焼限界）を対象気筒と共にとら
えて、気筒別に目標空燃比を補正し書き換える。 【００２１】図１０の実施例に説明に先立ち上記目標リ
ーンＡ／Ｆを補正する具体的手段について説明する。 【００２２】図６（ａ）はＡ／Ｆセンサ９の信号Ｖout
から変動成分ΔＶoutを取出すための回路例を示すもの
で、この回路は変動する信号ΔＶoutを全波整流するも
のである。ここで、図６（ｂ）に示すような変動成分Δ
Ｖoutを含むセンサ信号Ｖoutを入力すると、コンデンサ
１４により直流分をカツトして交流成分（変動成分）Δ
Ｖout が取り出される。次いで、アンプ１５，１６によ
り構成された回路により図６（ｂ）の点線より上部の半
波が抽出され、また、アンプ１７よりなる回路で点線よ
り下部の半波が抽出される。更にアンプ１８よりなる回
路で夫ぞれ抽出された半波を合せて整流し、ΔＶoutに
比例したアナログ値を出力することができる（図６
（ｃ））。このようにして取出された検出信号ΔＶout
が図１に示すマイクロコンピユータ１３に入力される。
ΔＶoutに比例したアナログ値を得るのに、マイクロコ
ンピユータによるデジタル処理も可能であるが、処理時
間，コンピユータの容量を考慮すれば、前述の如く予め
アナログ処理した方が好ましい。マイクロコンピユータ
１３は、上記検出信号ΔＶoutをリーンＡ／Ｆ設定（補
正）モード時に求め、この検出信号ΔＶoutを基にして
目標リーンＡ／Ｆを次のように修正する。 【００２３】図２（ａ），（ｂ）は、この修正を行うた
めの説明図で、同図（ａ）は空気過剰率（Ａ／Ｆを空気
過剰率で表わす）に対するエンジン経時変化の失火領域
の変動を表わし、同図（ｂ）は空気過剰率に対するエン
ジン経時変化のセンサ出力変動量ΔVout特性線の変化を
表わす。ここで、当初のエンジン状態における失火限界
領域がＡ点(空気過剰率λA)にあるものとし、当初はこ
のλAの手前の空気過剰率λ0が初期の目標リーンＡ／Ｆ
として、このλ0に対応するセンサ出力Ｖout，０を目標
閉ループ制御値として、Ａ／Ｆセンサの出力がＶout，
０になるように、マイクロコンピユータ１３が燃料噴射
量を制御しているものとする。 【００２４】また、エンジンの経時変化に伴う目標リー
ンＡ／Ｆの修正を行うための基準値をリーン燃焼限界点
のセンサ出力変動ΔVout＝ε(図２（ｂ）参照）に設定
する。このような条件の下でエンジンの経時変化によ
り、リーン燃焼限界点Ａが図２（ａ）のリツチ側のＢ点
に移行すると、図２（ｂ）の１点鎖線Ｂ′に示す如くセ
ンサ出力変動の立上りが早まる。従つて、初期のリーン
燃焼限界点Ａのセンサ出力値Ｖout，Ａを基準にして、
その時の初期の失火基準センサ出力変動値εとエンジン
の経時変化後のセンサ出力変化量ΔＶout1とを比較し
て、エンジン経時変化後の失火の程度が判断できる。そ
して、本例では、ΔＶout1は基準のセンサ出力変動値ε
より大きいので、ΔＶout1−εに相当するα分だけ目標
リーンＡ／Ｆに対応のセンサ出力目標値を修正すればよ
い。この場合の修正後の空気過剰率（目標リーンＡ／Ｆ
値）λmは(1)式で表わされる。 【００２５】 【数１】λm＝λ0−Ｋ1α ………(1) ここで、Ｋ1は修正係数、λ0はもとの空気過剰率であ
る。このような修正を行うことにより、図２（ａ）に示
す如く新たな目標リーンＡ／Ｆすなわちλmがエンジン
経時変化後の失火限界点Ｂの手前に設定できる。そし
て、この場合には、センサ出力特性に基づきλmに対応
するＶout，ｍを求め、修正後はこのＶout ，ｍを目標
センサ出力として、リーンＡ／Ｆフィードバック制御が
行われる。 【００２６】逆に、失火限界領域Ａが図２（ａ）のリー
ン側のＣ点に移行した場合には、図２（ｂ）の破線Ｃ′
に示す如く、センサ出力変動の立上りが遅まる。この場
合には初期の失火限界Ａ点における、基準センサ出力変
動値εとエンジン経時変化のセンサ出力変動量ΔＶout2
とを比較して、エンジン経時変化後の失火の程度が判断
できる。そして、本例では、ΔＶout2はεより小さいの
で、もつとリーン側での運転が可能であると判断して、
制御目標とする修正後の空気過剰率λnをε−ΔVout2に
相当するβ分だけ大きくなるように修正すればよい。こ
の場合の修正後の空気過剰率λnは（2)式で表わされ
る。 【００２７】 【数２】λn＝λ0＋Ｋ2β ………(2) Ｋ2は修正係数である。そして、この修正により新たな
目標Ａ／Ｆ，λnがエンジン経時変化後のリーン燃焼限
界点Ｃの手前に設定される。また予め定めたセンサ出力
特性に基づきλnに対応するＶout，ｎを求め、補正後は
このＶout，ｎをセンサ出力目標値として、リーンＡ／
Ｆフィードバック制御が行われる。 【００２８】このような目標リーンＡ／Ｆ（センサ出力
目標値）修正後に再度エンジンの経時変化により失火限
界領域が変動した場合には、上記同様の修正がなされる
が、この場合には、Ｂ或いはＣ点がリーン燃焼限界点と
みなして、この時のεとエンジン経時変化後のＢ点，Ｃ
点におけるΔＶout の差に相当するα分、或いはβ分に
基づき目標空気過剰率を修正すればよい。 【００２９】以上のような制御を行うフローチヤートを
図３に示す。同図に示すように、目標リーンＡ／Ｆの修
正を行う場合には、始めに、部分負荷運転時のようなリ
ーンＡ／Ｆ運転域であるか否かを、エンジン回転数とア
クセル開度（負荷）を基に判断する。次にリーン燃焼限
界の変化を検出するモード（リーン限界モード）になる
と、リーンＡ／Ｆの閉ループ制御を一時中断し、開ルー
プ制御とする。その理由は、目標リーン空燃比に保とう
とする閉ループ制御のままでは、センサ信号にフィード
バック制御動作の影響が出てしまい、出力Ｖout，Ａ点
の失火によるΔＶoutの成分を抽出できないためであ
る。 【００３０】すなわち、リーン限界検出モードになる
と、開ループとした後に空燃比λA点のセンサ出力値Δ
Ｖout（本例ではΔＶout1或いはΔＶout2）を検出し、
既述の如くΔＶoutとεの差を求め、ΔＶout＞εの場合
はα（＝ΔＶout−ε）分だけλ0を修正し、ΔＶout＜
εの場合はβ（＝ε−ΔＶout）の分だけλ0を修正す
る。そして、この修正後の空気過剰率λm，λnに対応す
るＡ／Ｆセンサ出力に基づき、Ａ／Ｆを再び閉ループ制
御することにより、エンジンが経時変化してリーン燃焼
限界点が変動してもこれに対応したリーン燃焼限界点手
前の所でのリーン燃焼運転が可能となる。 【００３１】以上の動作をＡ／Ｆ制御マツプで示すと図
７のようになる。図７の横軸はエンジンの負荷状態で、
縦軸は制御目標とする空気過剰率λである。このマツプ
に示すようにスロツトル全開でλ＜１.０とリツチ側に
するほかは、ほとんどリーン運転であり、特に燃焼の安
定する部分負荷運転時には、リーン燃焼運転モードとな
る。ここで、リーン燃焼限界点が変化した後の検出セン
サ変動量ΔＶoutがΔＶout＞εと判断された場合には、
現状のＡ／Ｆ制御では失火が生じるものとされるので、
既述の如く空気過剰率λ0をＫ1α分だけリツチ側λmに
変更される。また、逆にΔＶoutがΔＶout＜εと判断さ
れた場合には、失火域に至るまで余裕があるのでλ0が
Ｋ2β分だけリーン側λnに変更される。このような修正
はリーン限界域の全ての負荷領域で行われ、このように
してＡ／Ｆ制御マツプが書き換えられる。 【００３２】図８は、図３に代わるフローチヤートであ
り、本実施例は基本的には前述の第１実施例と同様に検
出すべきセンサ出力変動量ΔＶoutに基づき目標空気過
剰率の補正を行うものであるが、異なる点は、ΔＶout
＞εとΔＶout＜εの両者の場合において補正値をある
一定値α′とする予め定めるものである。すなわち、Δ
Ｖout＞εでは、λm＝λ0−α′として空気過剰率λを
一定値だけ小さくする。また、ΔVout＜εの場合には、
λn＝λ0＋α′として空気過剰率を一定値だけ大きくで
きる。このような制御方式によれば、制御を簡単に行い
得ると共に、更にα′に充分な幅をもたせることによ
り、εを充分小さくしてもリーンＡ／Ｆの補正を行うこ
とができる。 【００３３】図９は、目標リーンＡ／Ｆマツプを書き換
える別の例を示すもので、本例では失火限界領域変化後
のセンサ出力変動ΔＶoutを検出したら、目標リーンＡ
／Ｆ値、λ′を、 【００３４】 【数３】λ′＝λ0・ｆ（ΔＶout） ………(3) の式で補正する。ここで、ｆ（ΔＶout）は、ΔＶoutが
大きくなると(3)式左辺の目標リーンＡ／Ｆ，λ′が小
さくなり、ΔＶoutが小さくなるとλ′が大きくなるよ
うな関係を設定する。例えば、 【００３５】 【数４】 λ′＝λ0（Ｋ1＋Ｋ2／ΔＶout） ………(4) のような関係を用いてλ′を書き換える。この場合は、
Ｋ2 がΔＶoutの大きさを知る基準値的役割をなす。 【００３６】ここで、本発明の実施例の動作を図１０
（ａ），（ｂ）及び図１１により説明する。 【００３７】本実施例は気筒別に燃焼変動（ここでは失
火を一例にあげる）を検出して目標リーンＡ／Ｆを気筒
別に補正するもので、図１０（ａ）にその原理を示す。
同図（ａ）の（イ）はクランクが２回転ごとに出る気筒
判別基準信号，（ロ）は排気の流動遅れ等，Ａ／Ｆセン
サ９に排気が到達するまでの遅れ時間ｔdを配慮した気
筒判別基準信号ｐ1である。パルス間の時間をｔrとす
る。（ハ）はＡ／Ｆセンサ９の出力信号であり、失火し
ている気筒に対応する部分でセンサ出力変動値ΔＶout
は大きくなる。この大きくなる時期をコンパレータ等で
パルス信号ｐ2に変換したのが（ニ）の信号である。し
かして、（ニ）の信号が（ロ）の気筒判別基準信号から
ｔCだけ遅れて発生したとすれば（ｔCは気筒判別信号ｐ
1とセンサ信号ｐ2 との発生周期の時間差として表わさ
れる）、ｔC／ｔrを求めることにより現在どこの気筒が
失火しているかを検出することができる。なお、図１０
（ｂ）に示すように、遅れ時間ｔdはエンジン回転数Ｎ
等により変化するので、予めマイクロコンピユータ内に
エンジン回転数に対する遅れ時間ｔd の関係を記憶して
おく必要がある。 【００３８】図１１は、このような原理に基づき気筒別
に目標Ａ／Ｆを補正する方法を表わすフローチヤートで
ある。図１１の補正方法においては、先ずｎ回分のｔC
の平均値ｍを求める。すなわちｎ回分のｔCをｒ(＝ｔC
＋ｒ′）で表わすと、平均値ｍは、ｍ＝ｒ／ｎとなる。
そして、ｍとパルス間の時間ｔrとの比Ｑ＝ｍ／ｔｒを
求める。また、マイクロコンピユータ等の記憶領域にＱ
と比較して失火気筒を知らせる基準数値ε１，ε2，
ε3，ε4が記録されており、例えば４気筒の場合には、
Ｑ≦ε1の時は第１気筒が失火しているものと判断し、
ε1＜Ｑ≦ε2の時は第２気筒が、ε2＜Ｑ≦ε3の時は第
３気筒が、ε3＜Ｑの時は第４気筒が失火しているもの
と判断する。そして、失火が生じた各気筒別毎に目標リ
ーンＡ／Ｆλ′を補正する。なお、第１１図のフローチ
ヤート中の、λ1，λ2，λ3，λ4は各気筒の補正前の目
標リーンＡ／Ｆ、λ′１，λ′2，λ′3，λ′4 は補正
後の目標リーンＡ／Ｆである。 【００３９】以上のように本発明によれば、エンジンの
気筒別に空燃比を制御し、しかもエンジンに燃焼不良
（失火）が生じた場合には、燃焼不良の生じた該当気筒
の空燃比制御（フィードバック制御）に用いる目標空燃
比をその燃焼不良の程度に応じて個々に補正することが
できるので、各気筒ともに各自に最適な目標空燃比を成
立させることができ、空燃比制御の精度を向上させるこ
とができる。さらに、上記の燃焼不良の程度を検出する
センサとして、空燃比フィードバック制御に用いる一つ
の空燃比センサを兼用できる合理的な空燃比制御装置を
提供することができる。
置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車分野においては、燃費の省
約化，排気公害の防止を図るために、エンジンの空燃比
（Ａ／Ｆ）を許容の目標リーン空燃比に設定して、でき
るだけリーン燃焼限界に近い状態（但し、目標リーン空
燃比は、燃焼の安定性を保つため、リーン燃焼限界点よ
り空燃比が小さい点に設定してある）でエンジンを運転
する、リーンバーンシステムが実用化されつつある。 【０００３】このようなリーンバーンシステムとして
は、例えば排気通路に空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）を
設けて実際の空燃比を検出し、この検出信号をマイクロ
コンピユータに入力して目標のリーン空燃比になるよう
閉ループ制御（フィードバック制御）するものがある。 【０００４】また、従来の空燃比制御技術には、その他
に、例えば、特開昭５２−１７１２７号公報には、エン
ジンの排気ガス中の失火限界付近のリーン空燃比領域で
運転を行う場合に、空燃比の変動，分配，微粒化の変
化，外気温度等外的条件によって、燃焼状態が悪化し、
失火が発生するのを考慮して、エンジンの排気ガス中の
炭化水素（ＨＣ）濃度を検知し、この検知された電気信
号の振幅があらかじめ設定された基準値より大きいとき
に失火の兆候をとらえて、混合気の実質的な空燃比をリ
ッチ側に補正する技術が開示されている。 【０００５】その他、例えば、特開昭６０−２７７４８
号、特開昭６０−１３９３８号公報等に開示されるよう
に、エンジンの燃焼変動状態(例えばトルク変動，筒内
圧変動，回転数変動等）をラフネスセンサで検出して、
燃焼変動量が許容設定値となるよう空燃比を制御するリ
ーン限界フィードバック制御や、特開昭６０−１３５６
３４号公報に開示されるように、エンジンの運転中に空
燃比を故意的に短期間のみ運転性を損なわない程度に空
燃比をリーン側に変化させて、この時の燃焼変動量から
エンジンのリーン燃焼限界点（失火限界点）の変化をと
らえて、この変化に応じて制御空燃比を補正する制御技
術等が提案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記のように従来より
種々の空燃比制御技術が提案されているが、エンジンの
気筒別に空燃比を制御し、しかも制御の目標空燃比（以
下、制御空燃比とする）を気筒別に失火限界点の変化に
応じて補正する配慮はなされておらず、ある気筒に失火
が生じると、全ての気筒、すなわち補正を必要としない
気筒を含めて制御空燃比を共通に補正してしまい、その
改善が望まれる。 【０００７】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、エンジンの気筒別に空燃比を制御し、しかもエン
ジンに燃焼不良（失火）が生じた場合には、燃焼不良の
生じた該当気筒の空燃比制御（フィードバック制御）に
用いる目標空燃比をその燃焼不良の程度に応じて個々に
補正できるようにして、空燃比制御の精度を向上させる
ことにある。さらに、上記の燃焼不良の程度を検出する
センサとして、空燃比フィードバック制御に用いる一つ
の空燃比センサを兼用できる空燃比制御装置を提供する
ことにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のように構成される。 すなわち、（ａ）複数気筒のエンジンの空燃比を気筒ご
とにフィードバック制御する空燃比制御装置であって、 （ｂ）前記フィードバック制御の空燃比検出に使用さ
れ、排気ガス中の酸素濃度が大きくなるほど出力信号が
大きくなる各気筒共用の空燃比センサと、 （ｃ）前記空燃比センサの出力信号に燃焼不良に起因す
る出力変動成分が含まれると、その出力変動の程度を検
出するセンサ出力変動検出手段と、 （ｄ）前記空燃比センサの出力変動の発生時期をエンジ
ンの気筒判別に関する信号と関係させてとらえて、燃焼
不良の生じている気筒を判別する気筒判別手段と、 （ｅ）前記空燃比センサの出力変動の程度に応じて、前
記気筒判別手段により判別された気筒のフィードバック
制御用の目標空燃比を修正して、気筒別に目標空燃比を
書き換え可能にした空燃比補正手段と、 を備えて成る。 【０００９】上記構成によれば、気筒ごとに実空燃比が
検出されて目標空燃比となるようにフィードバック制御
されるが、この空燃比制御において、ある気筒に燃焼不
良（失火）が生じた場合、空燃比センサを用いて次のよ
うにして目標空燃比の修正がなされる。ある気筒に燃焼
不良が生じた場合、その気筒の排気ガス中の酸素濃度が
増大する。このような現象が生じると、本発明装置に用
いる空燃比センサは、排気ガス中の酸素濃度が大きくな
るほど出力信号が大きくなる空燃比センサであり、ま
た、空燃比センサが各気筒共用であるので、空燃比セン
サの出力信号の中の燃焼不良気筒に対応する部分に局部
的に著しく大きくなる出力変動成分が周期的に生じる。
このセンサ出力変動の発生時期を、気筒判別手段がエン
ジンの気筒判別に関する信号と関係させてとらえるの
で、燃焼不良の生じる気筒を空燃比センサの出力変動か
ら判別可能になる。また、空燃比センサは、排気ガス中
の酸素濃度が大きくなるほど出力信号が大きくなる特性
を有するものを使用しているので、その出力変動の程度
（度合い）、換言すれば燃焼状態（燃焼不良）の程度も
検出することが可能になる。 空燃比補正手段は、燃焼不
良の生じている気筒のフィードバック制御用の目標空燃
比を空燃比センサの出力変動の程度に応じて燃焼限界空
燃比以下になるよう修正することで、気筒別に目標空燃
比を書き換えるので、各気筒とも各自に最適な目標空燃
比を成立させて空燃比制御がなされる。 【００１０】 【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。 【００１１】図１は本発明の適用対象となる自動車エン
ジンの制御システムを示す構成図であり、図中、１はス
ロツトルチヤンバ、２は絞り弁，３は燃料噴射弁、４は
点火プラグ、５は気筒内の燃焼室、６はエンジンの冷却
水温を検出する水温センサ、７はクランク角センサ、８
は排気管、９は空燃比センサ（以下、Ａ／Ｆセンサと略
する）、１０はＡ／Ｆセンサ９の制御回路、１１はヒー
タ駆動回路、１２は感応コイル、１３は空燃比制御（Ａ
／Ｆ制御）を行うマイクロコンピユータであり、このマ
イクロコンピュータ１３によって以下に述べる本実施例
のリーンＡ／Ｆフィードバック制御を行うための閉ルー
プ制御系と、上記リーンＡ／Ｆフィードバックを一次中
断して目標リーンＡ／Ｆの修正（ただし修正が必要な場
合）を行うための開ループ制御系が構成される。この閉
ループ制御系は、気筒別にそれぞれの制御Ａ／Ｆマップ
により制御する機能を有し、また、前記開ループ制御系
は、Ａ／Ｆセンサに出力変動（換言すれば燃焼不良或い
は燃焼変動の程度）が生じている場合、その出力変動の
程度を検出する手段と、その出力変動の生じている気筒
を検出する手段を有し、さらにマイクロコンピュータ１
３は、前記センサ出力変動（燃焼状態）の程度に応じて
各気筒の制御Ａ／Ｆを個別に補正する手段となる。 【００１２】本実施例における自動車エンジン制御シス
テムでは、エンジンの回転数，負荷，水温等により制御
したいＡ／Ｆ（目標Ａ／Ｆ）がマイクロコンピユータ１
３で決定され、この決定値に基づき噴射弁３が出力され
る。そして、スロツトルチヤンバ１において形成された
混合気は燃焼室５に入り、点火プラグ４により点火さ
れ、その後、排気ガスが排気管８に流れる。このとき、
Ａ／Ｆセンサ９が排気ガス中の酸素濃度に比例した出力
信号Voutを出力して実Ａ／Ｆを検出し、その信号をマイ
クロコンピユータ１３に入力して、マイクロコンピユー
タ１３が目標Ａ／Ｆと実Ａ／Ｆとの偏差を求め、この偏
差に基づき閉ループ制御（Ｐ・Ｉ制御）系を用いて目標
Ａ／Ｆとなるよう気筒別のＡ／Ｆフィードバック制御を
行う。 【００１３】ここでリーンＡ／Ｆフィードバック制御
は、リーン燃焼限界（失火限界）点近くでリーン燃焼限
界点よりもＡ／Ｆが小さい所にある程度余裕を持たせて
設定される。その理由を図４に基づき説明する。図４
は、エンジンのＡ／Ｆと、排気ガス中のＨＣガス，燃費
Ｆ及びＡ／Ｆセンサ９の出力特性Ｖｏｕｔを示すもので
ある。図示するように排気ガス中の有害成分であるＨＣ
及び燃費Ｆは、Ａ／Ｆがリーンとなつて失火領域（斜線
部分）に近づくと最も減少するが、失火領域に入ると急
激に増加する。従つて、排気公害対策及び燃費の省約化
を図るためには、目標リーンＡ／Ｆをリーン燃焼限界点
近くである程度余裕を持たせた手前のところに設定する
ことが好ましく、以上の見地から目標リーンＡ／Ｆが定
められる。 【００１４】また、本実施例のＡ／Ｆセンサ９は、酸化
ジルコニウム等の固体電解質よりなり、排気ガス中の酸
素濃度量に比例した出力信号を取り出せるもので、図４
に示すようにＡ／Ｆが大きくなると、排気ガス中の酸素
濃度が増加するため、これに比例してＡ／Ｆセンサ９の
出力Ｖoutも大きくなる。 このＡ／Ｆセンサの出力特
性により前述した如く排気ガス中の実Ａ／Ｆを検出する
ものである。 なお、Ａ／Ｆセンサ９は、使用している
固体電解質の特性上、高温に加熱しなければならないの
で、ヒータ駆動回路１１を設けてある。 【００１５】リーンＡ／Ｆフィードバック制御は、一般
に暖機後の部分負荷運転時に行われるが、目標リーンＡ
／Ｆは、常に一定に保てば安定した運転が保障されるわ
けではなく、リーンＡ／Ｆを一定にしてもエンジン等の
経時変化に伴い失火領域の限界（リーン燃焼限界）点が
変化するので、このようなリーン燃焼限界点の変化に対
応して目標リーンＡ／Ｆを修正する必要がある。 【００１６】図２（ａ）は、エンジンの経時変化に伴う
リーン燃焼限界点の変化を示すもので、斜線の部分が失
火領域である。同図の特性線は空気過剰率λ＝実空燃比
／理論空燃比(１４.７)に対するセンサ出力Ｖoutの変化
を表わし、当初のリーン燃焼限界点Ａは、空気過剰率で
いえばλAの所にあり、初めはこのλA手前の空気過剰率
λ0（λ0＜λA)をリーンＡ／Ｆフィードバック制御の目
標リーンＡ／Ｆとすると、λ0に対応するＡ／Ｆセンサ
９の出力値Ｖout，０をセンサ出力目標値として実際の
Ａ／Ｆセンサ出力がＶout，０になるように燃料噴射量
（換言すれば供給Ａ／Ｆ）がフィードバック制御され
る。 【００１７】ここで、エンジンの経時変化によりリーン
燃焼限界点が今までよりリツチ寄りのＢ点（λB）に変
わると、空気過剰率がλ0＞λBとなるので、閉ループ制
御の目標出力値Ｖout，０をそのままにしておけば失火
が生じる。一方、リーン燃焼限界が今までよりリーン寄
りのＣ点(λC）に変わると、空気過剰率がλ0＜λCとな
るので、現在のλ0よりもリーンＡ／Ｆを大きくした運
転が可能となる。 【００１８】本実施例では以上のリーン燃焼限界の変化
を配慮して、次のようにしてリーンＡ／Ｆフィードバッ
ク制御の基準となるセンサ出力目標値すなわち目標リー
ンＡ／Ｆ（空気過剰率）を修正する。ここで、このよう
な目標値修正を説明するに先立ち、Ａ／Ｆセンサ９の出
力変動特性について説明する。図５はＡ／Ｆの変化とＡ
／Ｆセンサ９の出力変動幅ΔＶoutの関係及びＨＣの変
動幅ΔＨＣの関係を表わし、またグラフの上部には、実
際のＡ／Ｆセンサ９の出力信号の様子を表わしている。
同図に示すように、排気されるＨＣガスの排出量の変動
量ΔＨＣは、失火領域限界ぎりぎりのＡ／Ｆ（本例では
Ａ／Ｆが１８.８の位置）に至るまではほぼ一定である
が、機関の気筒のうち少なくとも１つに失火が発生する
と、ＨＣの排出量が時間的に変動する。このような現象
は、失火した気筒から排気されるＨＣ排出量が脈動的に
増加するためであり、その変動量ΔＨＣは、グラフから
も明らかなように失火領域のＡ／Ｆの大きさ、すなわち
失火（燃焼変動量）の程度に比例する。また、このＨＣ
排出量の変動幅ΔＨＣが大きくなるにつれて、Ａ／Ｆセ
ンサ９の出力変動幅ΔＶoutも、図５のセンサ信号の波
形及びこの波形（出力変動幅）グラフに示すように大き
くなる。これは、失火によりＨＣガスの排出量が時間的
に変動すると、この変動ΔHCに対応して排気ガス中の酸
素濃度もＡ／Ｆに比例して時間的に変動し、ひいてはＡ
／Ｆセンサ９の出力信号の変動量ΔＶoutが大きくなる
ためである。 【００１９】以上のようにＡ／Ｆセンサ９は、その出力
特性からして失火が始まると、その出力レベルＶoutは
勿論のこと、更には出力レベルの時間的な変動度合ΔＶ
outも失火の程度に比例して大きくなる。 【００２０】本実施例では、このようなＡ／Ｆセンサ９
の出力信号Ｖoutから変動成分ΔＶo utをとり出し、この
変動量ΔＶout換言すれば燃焼変動量が顕著にあらわれ
る現象をとらえてリーン燃焼限界点の変化を検出し、こ
のリーン燃焼限界がエンジンの経時変化により変化した
場合には、これに対応できるように目標リーンＡ／Ｆを
修正しようとするものであり、特に図１０のようにし
て、燃焼変動（リーン燃焼限界）を対象気筒と共にとら
えて、気筒別に目標空燃比を補正し書き換える。 【００２１】図１０の実施例に説明に先立ち上記目標リ
ーンＡ／Ｆを補正する具体的手段について説明する。 【００２２】図６（ａ）はＡ／Ｆセンサ９の信号Ｖout
から変動成分ΔＶoutを取出すための回路例を示すもの
で、この回路は変動する信号ΔＶoutを全波整流するも
のである。ここで、図６（ｂ）に示すような変動成分Δ
Ｖoutを含むセンサ信号Ｖoutを入力すると、コンデンサ
１４により直流分をカツトして交流成分（変動成分）Δ
Ｖout が取り出される。次いで、アンプ１５，１６によ
り構成された回路により図６（ｂ）の点線より上部の半
波が抽出され、また、アンプ１７よりなる回路で点線よ
り下部の半波が抽出される。更にアンプ１８よりなる回
路で夫ぞれ抽出された半波を合せて整流し、ΔＶoutに
比例したアナログ値を出力することができる（図６
（ｃ））。このようにして取出された検出信号ΔＶout
が図１に示すマイクロコンピユータ１３に入力される。
ΔＶoutに比例したアナログ値を得るのに、マイクロコ
ンピユータによるデジタル処理も可能であるが、処理時
間，コンピユータの容量を考慮すれば、前述の如く予め
アナログ処理した方が好ましい。マイクロコンピユータ
１３は、上記検出信号ΔＶoutをリーンＡ／Ｆ設定（補
正）モード時に求め、この検出信号ΔＶoutを基にして
目標リーンＡ／Ｆを次のように修正する。 【００２３】図２（ａ），（ｂ）は、この修正を行うた
めの説明図で、同図（ａ）は空気過剰率（Ａ／Ｆを空気
過剰率で表わす）に対するエンジン経時変化の失火領域
の変動を表わし、同図（ｂ）は空気過剰率に対するエン
ジン経時変化のセンサ出力変動量ΔVout特性線の変化を
表わす。ここで、当初のエンジン状態における失火限界
領域がＡ点(空気過剰率λA)にあるものとし、当初はこ
のλAの手前の空気過剰率λ0が初期の目標リーンＡ／Ｆ
として、このλ0に対応するセンサ出力Ｖout，０を目標
閉ループ制御値として、Ａ／Ｆセンサの出力がＶout，
０になるように、マイクロコンピユータ１３が燃料噴射
量を制御しているものとする。 【００２４】また、エンジンの経時変化に伴う目標リー
ンＡ／Ｆの修正を行うための基準値をリーン燃焼限界点
のセンサ出力変動ΔVout＝ε(図２（ｂ）参照）に設定
する。このような条件の下でエンジンの経時変化によ
り、リーン燃焼限界点Ａが図２（ａ）のリツチ側のＢ点
に移行すると、図２（ｂ）の１点鎖線Ｂ′に示す如くセ
ンサ出力変動の立上りが早まる。従つて、初期のリーン
燃焼限界点Ａのセンサ出力値Ｖout，Ａを基準にして、
その時の初期の失火基準センサ出力変動値εとエンジン
の経時変化後のセンサ出力変化量ΔＶout1とを比較し
て、エンジン経時変化後の失火の程度が判断できる。そ
して、本例では、ΔＶout1は基準のセンサ出力変動値ε
より大きいので、ΔＶout1−εに相当するα分だけ目標
リーンＡ／Ｆに対応のセンサ出力目標値を修正すればよ
い。この場合の修正後の空気過剰率（目標リーンＡ／Ｆ
値）λmは(1)式で表わされる。 【００２５】 【数１】λm＝λ0−Ｋ1α ………(1) ここで、Ｋ1は修正係数、λ0はもとの空気過剰率であ
る。このような修正を行うことにより、図２（ａ）に示
す如く新たな目標リーンＡ／Ｆすなわちλmがエンジン
経時変化後の失火限界点Ｂの手前に設定できる。そし
て、この場合には、センサ出力特性に基づきλmに対応
するＶout，ｍを求め、修正後はこのＶout ，ｍを目標
センサ出力として、リーンＡ／Ｆフィードバック制御が
行われる。 【００２６】逆に、失火限界領域Ａが図２（ａ）のリー
ン側のＣ点に移行した場合には、図２（ｂ）の破線Ｃ′
に示す如く、センサ出力変動の立上りが遅まる。この場
合には初期の失火限界Ａ点における、基準センサ出力変
動値εとエンジン経時変化のセンサ出力変動量ΔＶout2
とを比較して、エンジン経時変化後の失火の程度が判断
できる。そして、本例では、ΔＶout2はεより小さいの
で、もつとリーン側での運転が可能であると判断して、
制御目標とする修正後の空気過剰率λnをε−ΔVout2に
相当するβ分だけ大きくなるように修正すればよい。こ
の場合の修正後の空気過剰率λnは（2)式で表わされ
る。 【００２７】 【数２】λn＝λ0＋Ｋ2β ………(2) Ｋ2は修正係数である。そして、この修正により新たな
目標Ａ／Ｆ，λnがエンジン経時変化後のリーン燃焼限
界点Ｃの手前に設定される。また予め定めたセンサ出力
特性に基づきλnに対応するＶout，ｎを求め、補正後は
このＶout，ｎをセンサ出力目標値として、リーンＡ／
Ｆフィードバック制御が行われる。 【００２８】このような目標リーンＡ／Ｆ（センサ出力
目標値）修正後に再度エンジンの経時変化により失火限
界領域が変動した場合には、上記同様の修正がなされる
が、この場合には、Ｂ或いはＣ点がリーン燃焼限界点と
みなして、この時のεとエンジン経時変化後のＢ点，Ｃ
点におけるΔＶout の差に相当するα分、或いはβ分に
基づき目標空気過剰率を修正すればよい。 【００２９】以上のような制御を行うフローチヤートを
図３に示す。同図に示すように、目標リーンＡ／Ｆの修
正を行う場合には、始めに、部分負荷運転時のようなリ
ーンＡ／Ｆ運転域であるか否かを、エンジン回転数とア
クセル開度（負荷）を基に判断する。次にリーン燃焼限
界の変化を検出するモード（リーン限界モード）になる
と、リーンＡ／Ｆの閉ループ制御を一時中断し、開ルー
プ制御とする。その理由は、目標リーン空燃比に保とう
とする閉ループ制御のままでは、センサ信号にフィード
バック制御動作の影響が出てしまい、出力Ｖout，Ａ点
の失火によるΔＶoutの成分を抽出できないためであ
る。 【００３０】すなわち、リーン限界検出モードになる
と、開ループとした後に空燃比λA点のセンサ出力値Δ
Ｖout（本例ではΔＶout1或いはΔＶout2）を検出し、
既述の如くΔＶoutとεの差を求め、ΔＶout＞εの場合
はα（＝ΔＶout−ε）分だけλ0を修正し、ΔＶout＜
εの場合はβ（＝ε−ΔＶout）の分だけλ0を修正す
る。そして、この修正後の空気過剰率λm，λnに対応す
るＡ／Ｆセンサ出力に基づき、Ａ／Ｆを再び閉ループ制
御することにより、エンジンが経時変化してリーン燃焼
限界点が変動してもこれに対応したリーン燃焼限界点手
前の所でのリーン燃焼運転が可能となる。 【００３１】以上の動作をＡ／Ｆ制御マツプで示すと図
７のようになる。図７の横軸はエンジンの負荷状態で、
縦軸は制御目標とする空気過剰率λである。このマツプ
に示すようにスロツトル全開でλ＜１.０とリツチ側に
するほかは、ほとんどリーン運転であり、特に燃焼の安
定する部分負荷運転時には、リーン燃焼運転モードとな
る。ここで、リーン燃焼限界点が変化した後の検出セン
サ変動量ΔＶoutがΔＶout＞εと判断された場合には、
現状のＡ／Ｆ制御では失火が生じるものとされるので、
既述の如く空気過剰率λ0をＫ1α分だけリツチ側λmに
変更される。また、逆にΔＶoutがΔＶout＜εと判断さ
れた場合には、失火域に至るまで余裕があるのでλ0が
Ｋ2β分だけリーン側λnに変更される。このような修正
はリーン限界域の全ての負荷領域で行われ、このように
してＡ／Ｆ制御マツプが書き換えられる。 【００３２】図８は、図３に代わるフローチヤートであ
り、本実施例は基本的には前述の第１実施例と同様に検
出すべきセンサ出力変動量ΔＶoutに基づき目標空気過
剰率の補正を行うものであるが、異なる点は、ΔＶout
＞εとΔＶout＜εの両者の場合において補正値をある
一定値α′とする予め定めるものである。すなわち、Δ
Ｖout＞εでは、λm＝λ0−α′として空気過剰率λを
一定値だけ小さくする。また、ΔVout＜εの場合には、
λn＝λ0＋α′として空気過剰率を一定値だけ大きくで
きる。このような制御方式によれば、制御を簡単に行い
得ると共に、更にα′に充分な幅をもたせることによ
り、εを充分小さくしてもリーンＡ／Ｆの補正を行うこ
とができる。 【００３３】図９は、目標リーンＡ／Ｆマツプを書き換
える別の例を示すもので、本例では失火限界領域変化後
のセンサ出力変動ΔＶoutを検出したら、目標リーンＡ
／Ｆ値、λ′を、 【００３４】 【数３】λ′＝λ0・ｆ（ΔＶout） ………(3) の式で補正する。ここで、ｆ（ΔＶout）は、ΔＶoutが
大きくなると(3)式左辺の目標リーンＡ／Ｆ，λ′が小
さくなり、ΔＶoutが小さくなるとλ′が大きくなるよ
うな関係を設定する。例えば、 【００３５】 【数４】 λ′＝λ0（Ｋ1＋Ｋ2／ΔＶout） ………(4) のような関係を用いてλ′を書き換える。この場合は、
Ｋ2 がΔＶoutの大きさを知る基準値的役割をなす。 【００３６】ここで、本発明の実施例の動作を図１０
（ａ），（ｂ）及び図１１により説明する。 【００３７】本実施例は気筒別に燃焼変動（ここでは失
火を一例にあげる）を検出して目標リーンＡ／Ｆを気筒
別に補正するもので、図１０（ａ）にその原理を示す。
同図（ａ）の（イ）はクランクが２回転ごとに出る気筒
判別基準信号，（ロ）は排気の流動遅れ等，Ａ／Ｆセン
サ９に排気が到達するまでの遅れ時間ｔdを配慮した気
筒判別基準信号ｐ1である。パルス間の時間をｔrとす
る。（ハ）はＡ／Ｆセンサ９の出力信号であり、失火し
ている気筒に対応する部分でセンサ出力変動値ΔＶout
は大きくなる。この大きくなる時期をコンパレータ等で
パルス信号ｐ2に変換したのが（ニ）の信号である。し
かして、（ニ）の信号が（ロ）の気筒判別基準信号から
ｔCだけ遅れて発生したとすれば（ｔCは気筒判別信号ｐ
1とセンサ信号ｐ2 との発生周期の時間差として表わさ
れる）、ｔC／ｔrを求めることにより現在どこの気筒が
失火しているかを検出することができる。なお、図１０
（ｂ）に示すように、遅れ時間ｔdはエンジン回転数Ｎ
等により変化するので、予めマイクロコンピユータ内に
エンジン回転数に対する遅れ時間ｔd の関係を記憶して
おく必要がある。 【００３８】図１１は、このような原理に基づき気筒別
に目標Ａ／Ｆを補正する方法を表わすフローチヤートで
ある。図１１の補正方法においては、先ずｎ回分のｔC
の平均値ｍを求める。すなわちｎ回分のｔCをｒ(＝ｔC
＋ｒ′）で表わすと、平均値ｍは、ｍ＝ｒ／ｎとなる。
そして、ｍとパルス間の時間ｔrとの比Ｑ＝ｍ／ｔｒを
求める。また、マイクロコンピユータ等の記憶領域にＱ
と比較して失火気筒を知らせる基準数値ε１，ε2，
ε3，ε4が記録されており、例えば４気筒の場合には、
Ｑ≦ε1の時は第１気筒が失火しているものと判断し、
ε1＜Ｑ≦ε2の時は第２気筒が、ε2＜Ｑ≦ε3の時は第
３気筒が、ε3＜Ｑの時は第４気筒が失火しているもの
と判断する。そして、失火が生じた各気筒別毎に目標リ
ーンＡ／Ｆλ′を補正する。なお、第１１図のフローチ
ヤート中の、λ1，λ2，λ3，λ4は各気筒の補正前の目
標リーンＡ／Ｆ、λ′１，λ′2，λ′3，λ′4 は補正
後の目標リーンＡ／Ｆである。 【００３９】以上のように本発明によれば、エンジンの
気筒別に空燃比を制御し、しかもエンジンに燃焼不良
（失火）が生じた場合には、燃焼不良の生じた該当気筒
の空燃比制御（フィードバック制御）に用いる目標空燃
比をその燃焼不良の程度に応じて個々に補正することが
できるので、各気筒ともに各自に最適な目標空燃比を成
立させることができ、空燃比制御の精度を向上させるこ
とができる。さらに、上記の燃焼不良の程度を検出する
センサとして、空燃比フィードバック制御に用いる一つ
の空燃比センサを兼用できる合理的な空燃比制御装置を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用対象となる自動車エンジン制御シ
ステム図 【図２】本発明のＡ／Ｆ制御における実施例に係る空気
過剰率−センサ出力特性線図 【図３】上記実施例のＡ／Ｆ制御を表わすフローチヤー
ト 【図４】上記実施例に使用するＡ／Ｆセンサの出力と燃
費、ＨＣガスの関係を表わす特性線図 【図５】上記Ａ／Ｆセンサのセンサ出力変動成分とＡ／
Ｆとの関係を表わす特性線図 【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記Ａ／Ｆセンサの
出力変動成分を取出す回路及び波形説明図 【図７】上記実施例のＡ／Ｆ制御マツプの補正前と補正
後の状態を表わす線図 【図８】図３に代わるＡ／Ｆ制御のフローチヤート 【図９】図３に代わるＡ／Ｆ制御のフローチヤート 【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の実施例を示す動作
波形図及び特性線図 【図１１】上記実施例のフローチヤート 【符号の説明】 １…スロツトルチヤンバ、２…絞り弁、３…燃料噴射
弁、５…エンジン（燃焼室）、８…排気通路、９…Ａ／
Ｆセンサ、１３…マイクロコンピユータ（閉ループ制御
系、開ループ制御系）、１４〜１８…センサ出力変動量
検出回路。
ステム図 【図２】本発明のＡ／Ｆ制御における実施例に係る空気
過剰率−センサ出力特性線図 【図３】上記実施例のＡ／Ｆ制御を表わすフローチヤー
ト 【図４】上記実施例に使用するＡ／Ｆセンサの出力と燃
費、ＨＣガスの関係を表わす特性線図 【図５】上記Ａ／Ｆセンサのセンサ出力変動成分とＡ／
Ｆとの関係を表わす特性線図 【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記Ａ／Ｆセンサの
出力変動成分を取出す回路及び波形説明図 【図７】上記実施例のＡ／Ｆ制御マツプの補正前と補正
後の状態を表わす線図 【図８】図３に代わるＡ／Ｆ制御のフローチヤート 【図９】図３に代わるＡ／Ｆ制御のフローチヤート 【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明の実施例を示す動作
波形図及び特性線図 【図１１】上記実施例のフローチヤート 【符号の説明】 １…スロツトルチヤンバ、２…絞り弁、３…燃料噴射
弁、５…エンジン（燃焼室）、８…排気通路、９…Ａ／
Ｆセンサ、１３…マイクロコンピユータ（閉ループ制御
系、開ループ制御系）、１４〜１８…センサ出力変動量
検出回路。
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 昭60−135634（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−228640（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−229950（ＪＰ，Ａ)
特公 昭62−20365（ＪＰ，Ｂ２)
特公 平６−1236（ＪＰ，Ｂ２)
特公 昭60−30895（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．（ａ）複数気筒のエンジンの空燃比を気筒ごとにフ
ィードバック制御する空燃比制御装置であって、 （ｂ）前記フィードバック制御の空燃比検出に使用さ
れ、排気ガス中の酸素濃度が大きくなるほど出力信号が
大きくなる各気筒共用の空燃比センサと、 （ｃ）前記空燃比センサの出力信号に燃焼不良に起因す
る出力変動成分が含まれると、その出力変動の程度を検
出するセンサ出力変動検出手段と、 （ｄ）前記空燃比センサの出力変動の発生時期をエンジ
ンの気筒判別に関する信号と関係させてとらえて、燃焼
不良の生じている気筒を判別する気筒判別手段と、 （ｅ）前記空燃比センサの出力変動の程度に応じて、前
記気筒判別手段により判別された気筒のフィードバック
制御用の目標空燃比を修正して、気筒別に目標空燃比を
書き換え可能にした空燃比補正手段と、 を備えて成るこ
とを特徴とするエンジンの空燃比制御装置。 ２．（ｆ）前記フィードバック制御は、実空燃比が目標
リーン空燃比となるように制御する閉ループ制御系より
成り、 （ｇ）且つ、空燃比制御手段として、前記閉ループ制御
系のほかに、前記フィードバック制御を一時的に中断し
てリーン燃焼限界空燃比の経時変化を知るための空燃比
を設定して、該設定空燃比を用いた開ループ制御を行う
開ループ制御系を備え、 （ｈ）前記開ループ制御時に、前記センサ出力変動検出
手段、前記気筒判別手段、前記空燃比補正手段が各自の
機能を実行するように設定してある特許請求の範囲第１
項記載の エンジンの空燃比制御装置。 ３．（ｉ）前記気筒判別手段は、エンジンのある一つの
気筒を基準にして発生する基準パルスの周期に要する時
間ｔｒ，前記基準パルスから前記空燃比センサの出力変
動が生じるまでに要した時間をｔｃとした場合、ｔｃ／
ｔｒより燃焼不良の生 じている気筒を判別するよう設定
してあることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項記載のエンジンの空燃比制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099623A JP2735457B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | エンジンの空燃比制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099623A JP2735457B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | エンジンの空燃比制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62059735A Division JPH0718359B2 (ja) | 1987-03-14 | 1987-03-14 | エンジンの空燃比制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610740A JPH0610740A (ja) | 1994-01-18 |
| JP2735457B2 true JP2735457B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=14252219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5099623A Expired - Fee Related JP2735457B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | エンジンの空燃比制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2735457B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57122144A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-29 | Nissan Motor Co Ltd | Air fuel ratio feedback control unit |
| JPS5930895A (ja) * | 1982-08-13 | 1984-02-18 | Hitachi Ltd | 石炭の改質方法 |
| JPS61229950A (ja) * | 1985-04-01 | 1986-10-14 | Mazda Motor Corp | エンジンの空燃比制御装置 |
| JPH0689707B2 (ja) * | 1986-03-29 | 1994-11-09 | 三菱自動車工業株式会社 | 多気筒エンジンにおける特定気筒の失火判別方法 |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP5099623A patent/JP2735457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0610740A (ja) | 1994-01-18 |
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