JPH0833132B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車用多気筒内燃機関、特に排気ガス
の悪化を防止する空燃比制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車用ガソリンエンジンにおいては、排出ガスの浄
化のため従来から種々の方法が用いられている。そのう
ち燃料系の有力な手段の一つとしてマルチポイント式燃
料噴射装置が多用されている。この装置は多気筒エンジ
ンの各気筒への燃料分配特性が気化器やシングルポイン
トインジェクションに較べて優れており、構造上吸気管
内の壁面付着燃料が少ないため、良好な排出ガス性能や
応答性が得られる。これらの満足しうる性能はエンジン
の燃料供給系、点火系、エンジン本体が全て正常な時に
は発揮されるが、何らかの異常により半数または複数の
気筒が失火状態になると、いわゆる生ガスが放出され排
出ガスは著しく悪化し、かつ触媒装置が過熱する。特に
１気筒のみ失火している場合には車輌としては他の正常
気筒から得られる出力によって走行には大きな支障がな
いため、運転者が気が付きにくく排出ガスが悪化しその
まま放置されるばかりか、触媒が過熱し損傷に至ること
がある。

上記のような問題点を解決するために失火を検出して
当該気筒の燃料供給を停止する方法が例えば特開昭61-2
3876号公報に提案されている。このような従来の動作を
第２図の構成図および第３図のフローチャートを用いて
説明する。

第２図はマルチポイント式燃料噴射装置の構成を示す
もので、１はエンジン、２は吸気管、３はスロットル
弁、４は吸入空気量を検出するためのエアフローセン
サ、5a〜5dは各気筒の吸気管2a〜2dに設置され、電気パ
ルスによって駆動される燃料噴射弁、6a〜6dはエンジン
１の筒内圧力を検出する筒内圧センサ、７はエンジン１
のクランク角パルスを発生する回転センサ、８は排気
管、９は排気ガス中の成分から空燃比を検出する酸素セ
ンサ、10はエアフローセンサ４及び回転センサ7,酸素セ
ンサ９などの運転パラメータから所要燃料量を演算しエ
ンジンの回転に同期して付勢される燃料噴射弁5a〜5dの
駆動パルス幅を制御するとともに筒内圧センサ6a〜6dの
信号波形を処理し各気筒の失火の有無を判別する制御装
置、11は排気ガスを浄化する触媒装置である。以上の構
成による燃料噴射制御の動作については既に公知例が多
く存在するのでここでは省略し、又制御装置10について
も、従来から広く用いられているメモリや演算部などか
らなるマイクロコンピュータと入出力回路とで構成され
ているのでその機構の説明は省略し、動作のみ第３図の
フローチャートについて説明する。

スタートしてからまずステップ100でエアフローセン
サや回転センサ７の信号を読込み、ステップ101でこれ
らの情報に基づき燃料噴射弁5a〜5dの駆動パルス幅を演
算する。このパルス幅は基本的には吸入空気量をエンジ
ン回転数で除した値にほぼ比例し、かつフィールドバッ
ク補正量の中央値からの偏差をもってエアフローセンサ
４や燃料噴射弁5a〜5dの誤差を求める学習補正を行な
う。燃料噴射弁5a〜5dからはその駆動パルス幅に比例し
た燃料がそれぞれの気筒の吸気管2a〜2dに対して所定サ
イクル毎に噴射され、各気筒内で混合気が燃焼される。

次にステップ102で各気筒に設置された筒内圧センサ6
a〜6dの信号波形を回転センサ７から得られる回転パル
スに同期して逐次読込む。この信号波形は第４図に示す
如く、通常クランク角がTDCの近傍において燃焼による
圧力上昇が図の実線のように大きくなるが、何らかの支
障により当該気筒が失火即ち燃焼が行なわれない時には
破線で示すように低い値を示す。従って公知例（特開昭
61-23876号公報）に示されているようにTDCを中心とし
て以前，以後の２点の筒内圧力の比較又は筒内圧のピー
ク値を比較することにより夫々の気筒が失火しているか
否かを検知することが可能であり、ステップ103にてこ
の判別が行なわれる。

気筒の失火を招く要因としてはここでは図示していな
いイグニッションコイル，イグナイタ，高圧コード，点
火プラグなどの点火系デバイスの故障や、これらを接続
するコネクタ部分の接触不良、更に点火プラグの汚損、
燃料噴射弁を駆動する回路部101a〜101dの故障、気筒内
への水漏れなどによる燃焼不全などがある。

筒内圧センサの方式としては圧電タイプや圧力センサ
を実用に供することが可能であり、更に他の方法（振
動，燃焼光など）を用いることによっても失火の検出は
可能である。

失火が検出されるとステップ104で当該気筒の燃料噴
射弁の駆動が停止され、他の気筒は酸素センサ９の信号
に基づき第５図に示すように空燃比のフィードバック制
御が行なわれる。この時、失火気筒への燃料供給は停止
されるので生ガスの排出は防止されるが、酸素センサは
当該気筒からの新気即ち大量の酸素にさらされるので、
他の気筒の空燃比を正確に検知することができず、トー
タルとしてリーンと判別する。従って、正常気筒の燃料
噴射弁の駆動パルス幅はリッチ側にシフトして動作す
る。上記の結果、フィードバック補正量によって求めら
れる学習補正量もリッチ側に動作することとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、一つの気筒が失火して該気筒への燃料
供給を停止し他の気筒へのフィードバック補正を行なう
と、他の正常な気筒の空燃比がリッチ側に移行してHc,C
oが増加し、しかも失火気筒から大量に酸素が供給され
るため三元触媒での反応熱が増大し、もともと排気温の
高い運転領域では触媒の劣化をきたすこととなる。また
アイドル領域等のように排気温が低い領域では触媒が活
性化しにくく、かつ失火気筒から低温空気が排出される
と活性化温度に到達しないため、トータルでの空燃比が
理論空燃比となっても触媒での反応なく大気へHc,Coが
排出されることとなる。さらにフィードバック中にリッ
チ側へ学習が移行すると、例えばエンジン冷態時の暖機
運転中等にフィードバック補正を停止し空燃比のリッチ
化を行なうが、学習のリッチ化と重畳してオーバーリッ
チとなり、正常気筒さえ失火に至るという課題があっ
た。

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、気筒が失火したとき触媒での浄化が可能な領
域ではフィードバック制御を行なって排気ガスを浄化す
ると共に、エンジンや触媒に損傷を与えることのない内
燃機関の空燃比制御装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る空燃比制御装置は、各気筒の吸気管に
各々燃料噴射弁を備えた多気筒内燃機関において、各気
筒の失火の有無を検出する失火検出手段と、排気管に設
けた空燃比検出手段と、この空燃比検出手段の出力によ
り空燃比を帰還制御する帰還補正手段と、この帰還補正
手段の出力の少なくとも一部を記憶する記憶手段とを備
え、上記失火検出手段の出力により失火を検出すると失
火気筒への燃料噴射弁の作動を停止させ、非失火気筒に
よる帰還補正を行なうと共に記憶手段の作動を停止させ
るようにしたものである。

又、この発明に係る空燃比制御装置は、失火検出手段
の出力に応答して、触媒浄化可能領域であるか否かを判
定する触媒浄化可能領域検出手段を備え、触媒浄化可能
領域が検出されたときに帰還補正を行なうようにしたも
のである。

〔作用〕

この発明においては、失火を検出した気筒への燃料を
停止した上で吸入空気量または吸入空気量に対応したエ
ンジンのパラメータにより触媒が損傷を受けることな
く、排気ガスの浄化が可能な運転領域では他の気筒によ
るフィードバック制御を継続することによりHc,Co,Nox
の大気への排出を防止すると共に、フィードバック中に
おける偏差によるエアフローセンサ、燃料噴射弁の誤差
を過大に学習することを禁止し、エンジンの暖機運転等
空燃比フィードバック制御停止中における未失火気筒へ
の燃料供給がオーバーリッチによる失火を防止すること
ができる。

又、この発明においては、触媒での浄化が期待できる
領域のみ帰還補正によりリッチ化を行ない、未反応の有
害ガスを大気中に排出させないようにする。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明による空燃比制御装置において各気筒へ
の燃料制御の手順を示すフローチャートで、暖機運転、
エンジンの過減速運転等の過渡の燃料演算等は第３図に
おける従来例と同様であるので省略する。また、第３図
と同じステップは同一の処理を行なう。この発明ではス
テップ104と105の間に触媒浄化可能領域か否かの判定を
行なうステップ107を設ける。例えば、吸入空気量が少
なすぎて排温が低く、触媒での浄化が期待できない領域
または吸入空気量が多く排温が高いため空燃比フィード
バックにより未失火気筒から排出されるHc,Coを触媒で
反応させると触媒が高温となり劣化又は損傷が生じる可
能性がある領域では空燃比フィードバックを停止してス
テップ100へ戻る。ステップ107の判定において触媒浄化
可能領域であれば第３図と同様ステップ105,106により
未失火気筒をリッチ化させ、Noxの発生を押えると共
に、失火気筒より排出される酸素により過剰のHc,Coを
触媒で反応させることにより大気中への排気ガスを浄化
させることができる。

更にこの発明ではステップ108にて失火気筒を含む空
燃比フィードバック中においてはステップ109の学習値
の演算を禁止する様にしているため、学習値は全ての気
筒が正常に燃焼している時のエアフローセンサ及び燃料
噴射弁等の機差を補償する値を適切に保持することがで
き、第３図及び第１図において図示していない演算の暖
機運転時におけるリッチ補正時、及びエンジンの過渡運
転時における加減速補正時等に過度に空燃比をリッチ化
し失火に至る不具合が生じることがない。

又、この発明の他の実施例として触媒での浄化が可能
か否かを検出する手段として触媒温度センサを設け、該
センサの出力によりステップ107の判定を行なうことに
より本発明の効果が上げられることは明確である。

又、触媒の温度が損傷を受けない臨界温度範囲内で空
燃比フィードバック制御の補正量に制限を加えることに
より、より広い運転領域に渡ってフィードバック補正が
行なえ、排気ガスの浄化が可能となることは明らかであ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、気筒が失火し
たとき、当該気筒への燃料供給を停止し多量のHcを排出
するのを防止し、他の気筒を空燃比フィードバックにて
リッチ化させてNoxを減少させ、かつ触媒でリッチ化に
よるHc,Coを浄化させるようにしているめ、大気への排
ガスの浄化率を大幅に向上させることができる。また、
フィードバック中の学習を禁止していることにより、フ
ィードバック停止状態における空燃比を謝った学習によ
りリッチ化することもなく円滑なエンジンの運転が維持
でき、しかもHcの大幅な排出も防止できる。さらに、こ
の発明においては、触媒での浄化が可能か否かを温度セ
ンサ等で検出しているため、触媒の損傷を与えることな
く触媒での浄化の期待できる領域のみフィードバックの
リッチ化を行なうため触媒での未反応のまま大気へHc,C
oが排出されることがないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による空燃比制御装置にお
いて各気筒への燃料制御の手順を示すフローチャート
図、第２図は燃料噴射装置の構成図、第３図は従来の燃
料制御の手順を示すフローチャート図、第４図は筒内圧
センサの特性図、第５図は空燃比制御の特性図である。 5a〜5d……燃料噴射弁、６……筒内圧センサ、９……酸
素センサ、10……制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒の吸気管に各々燃料噴射弁を備えた
   多気筒内燃機関において、 各気筒の失火の有無を検出する失火検出手段と、 排気管に設けた空燃比検出手段と、 この空燃比検出手段の出力により空燃比を帰還制御する
   帰還補正手段と、 この帰還補正手段の出力の少なくとも一部を記憶する記
   憶手段と を備え、 上記失火検出手段の出力により失火を検出する失火気筒
   への燃料噴射弁の作動を停止させ、非失火気筒による帰
   還補正を行なうと共に記憶手段の作動を停止させること
   を特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 【請求項２】上記失火検出手段の出力に応答して、触媒
   浄化可能領域であるか否かを判定する触媒浄化可能領域
   検出手段を備え、 触媒浄化可能領域が検出されたときに上記帰還補正を行
   なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃
   機関の空燃比制御装置。