(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１気筒に接続された第１排気管と、第２気筒に接続された第２排気管と、該第１，第２排気管の各気筒からの長さの異なる位置に配設された第１，第２酸素濃度センサと、気筒から酸素濃度センサまでの長さの長い側の気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ定数，及び時定数の少なくともいずれか一方を他の気筒に対するスキップ定数，及び時定数より大きく設定したことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動二輪車用Ｖ型エンジンに好適の燃焼制御装置に関し、詳細には複数の気筒のそれぞれに酸素濃度センサを備えている場合において、各気筒の空燃比の制御精度を向上できるようにしたフィードバック制御方法の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空燃比を所定値に制御することにより、出力特性，排気ガス特性を改善できるようにした燃焼制御装置として、従来例えば、Ｖ型エンジンの各気筒に接続された各独立の排気管にそれぞれ酸素濃度センサ（Ｏ2 センサ）を配設し、該各酸素濃度センサからの出力に応じて各気筒毎に燃料噴射量を制御するように構成されたものがある（例えば特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１３４１４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところでエンジンの型式，あるいはエンジンを搭載する車両の構造の如何によっては、上記酸素濃度センサの配置位置上の制約により気筒からセンサまでの排気管長さが各気筒毎に大きく異なる場合がある。例えば自動二輪車の場合、酸素濃度センサの配置可能位置がクランクケースの後端付近より後方に限定されるのが通例であることから、特にＶ型エンジンを横置きに搭載した場合、Ｖバンクの前側に位置する気筒に接続された排気管においては、排気ポートから酸素濃度センサまでの排気管長が後側の気筒の排気管長に比べて長くなる。
【０００５】
上記排気ポートから酸素濃度センサまでの排気管長の長い前側気筒については、空燃比制御において、排気管長が物理的に長いことに起因する応答遅れが生じる問題がある。また排気管長が長い分温度降下量が大きく、そのため前側気筒用酸素濃度センサの活性度が低くなり易く、この点からも空燃比制御における応答遅れが生じるといった懸念がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、排気ポートから酸素濃度センサまでの排気管長の物理的長さが長いことや、酸素濃度センサの活性度が低いことやに起因する応答遅れを抑制でき、空燃比の振れ幅を縮小することのできるエンジンの燃焼制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１気筒に接続された第１排気管と、第２気筒に接続された第２排気管と、該第１，第２排気管の各気筒からの長さの異なる位置に配設された第１，第２酸素濃度センサと、気筒から酸素濃度センサまでの長さの長い側の気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ定数，及び時定数の少なくともいずれか一方を他の気筒に対するスキップ定数，及び時定数より大きく設定したことを特徴としている。
【０００８】
ここで本発明におけるスキップ定数とは、図５に示すように、設定空燃比カーブＡにおいて設定空燃比が右下がり傾向から右上がり傾向に、又はその逆方向に転じる際の変化値ｋ１，ｋ２を意味している。また時定数とは一般には、一次おくれ系のステップ応答において、初期の速度をそのまま持続するとしたときの定常最終値に達するまでの時間に関する定数であり、実際には図５の上記カーブＡの傾きＴｃを意味している。なお図中、Ｂは実際の検出空燃比カーブを示す。
【０００９】
【作用】
請求項１の発明に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、排気管長の長い側の気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ定数，時定数の少なくとも何れか一方を排気管長の短い側より大きく設定したので、排気管の物理的長さが長いことによる応答遅れ、及び排気ガス温度が低いためにセンサの活性度が低いことによる応答遅れが減少され、実際の空燃比の振れ幅が縮小される。
【００１０】
【実施の形態】
以下本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明の一実施形態によるエンジンの燃焼制御装置を説明するための図であり、図１は全体構成図、図２はエンジンの搭載状態を示す側面図、図３は酸素濃度センサの配置状態を示す模式図、図４はブロック構成図、図５はフィードバック制御状態を示す特性図である。
【００１１】
図において、１は本実施例燃焼制御装置が採用された水冷式４サイクルＶ型４気筒エンジンである。該エンジン１は車体フレーム６に、後述する前側，後側ブロック４，５が車両前後方向前側，後側に位置するように、またクランク軸２が車幅方向に向くように、横置に搭載されている。
【００１２】
上記車体フレーム６は、ヘッドパイプ６ａに左，右一対のメインパイプ６ｂ，左，右一対のダウンチューブ６ｃの前端を接続するとともに、これらフレーム部材の後端部同士を互いに接続してなるダブルクレードル型のものである。なお、２１ａは車体フレーム２下部とリヤアームとの間に配設された後輪懸架装置のリンク機構、２１ｂは該リンク機構２１ａと車体フレーム２上部とを連結するクッションユニット、２２は後輪駆動用のリヤアーム兼用ドライブシャフトケースである。
【００１３】
上記エンジン１は、前後バンク共通のクランク軸２及び変速装置が収容されたクランクケース３の前側，後側に前側ブロック４，後側ブロック５を所定のバンク角をなすように設けた構造のものである。
【００１４】
上記前側ブロック４は、上記クランクケース３の前部に一体形成され、左，右一対の前側気筒７ａ，７ａを有する前側シリンダブロック７と、これの合面にボルト締め結合された前側シリンダヘッド８と、該シリンダヘッド８の上側合面に装着された前側ヘッドカバー９とを備えている。また上記後側ブロック５は、同様に左，右一対の後側気筒１０ａ，１０ａを備えた後側シリンダブロック１０と、後側シリンダヘッド１１と、後側ヘッドカバー１２とを備えている。なお、前，後気筒７ａ，１０ａ内に配置されたピストン７ｂ，１０ｂは左側同士，右側同士が同一のクランクピンに連結されている。
【００１５】
上記前側，後側シリンダヘッド８，１１のバンク内側に開口する吸気通路８ａ，１１ａには吸気マニホールド１３，１４、スロットルボディ１５，１６が接続されており、該両スロットルボディ１５，１６の吸込口はエアクリーナ１７内に開口している。
【００１６】
上記前側シリンダヘッド８の車両前側に開口する各前側排気通路８ｂ，８ｂには、前側排気管１８，１８が接続されている。該各前側排気管１８は、クランクケース３の前壁から底壁を囲むように屈曲して車両左，右両側を車両後方に延びている。また該前側排気管１８の、クランクケース後壁付近に位置する後端部１８ａには合流管２０が接続されており、該合流管２０はそのまま車両後端付近まで延びている。ここで、上記各前側排気管１８は二重管構造になっており、その空間層１８ａは、断熱層として機能し、排気ガス温度の降下を抑制する保温手段となっている。
【００１７】
また上記後側シリンダヘッド１１の車両後側に開口する各後側排気通路１１ｂ，１１ｂには後側排気管１９が接続されている。該各後側排気管１９はクランクケース３の後壁に沿うように下方に延び、上記前側排気管１８の後端部１８ａ付近に合流している。これにより車両左側における前側，後側気筒８ｂ，１１ｂからの排気ガスを合流させた後、車両後端部から排出する左側排気系、及び同様の構造の右側排気系が構成されている。
【００１８】
また、上記左，右各排気系の前側排気管１８の後端部１８ａには前側酸素濃度センサ２３ａが、後側排気管１９の後端部１９ａには後側酸素濃度センサ２３ｂがそれぞれ配設されている。この両酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂは車両前後方向位置でみて略同じ位置に位置しており、その結果前側気筒８ａから前側酸素濃度センサ２３ａまでの排気管長さは後側気筒１１ａから後側酸素濃度センサ２３ｂまでの排気管長さの略２倍になっている。
【００１９】
また図１，図４において、２５は本実施例の燃焼制御を行うＥＣＵ、２６はクランク軸２の回転速度を検出するエンジン回転数センサ、２７は気筒判別センサ、２８はスロットル開度センサ、２９，３０は吸気温，水温センサ、３１ａ，３１ｂは前側，後側吸気負圧センサ（空気量センサ）である。
【００２０】
上記ＥＣＵ２５は、各入力インターフェース２５ａ，メモリ２５ｂ，ＣＰＵ２５ｃ，各出力インターフェース２５ｄを備え、上記各センサからの回転数信号ａ、気筒判別信号ｂ、スロットル開度信号ｃ、吸気温，水温信号ｄ，ｅ、前，後空気量信号ｆ，ｇ、前，後酸素濃度信号ｈ，ｉが入力インタフェース２５ａを介して入力される。
【００２１】
そして上記ＣＰＵ２５ｃは、空気量信号ｆ，ｇに基づいて設定空燃比（図５参照）となるよう基本燃料量を演算する基本燃料量演算手段と、上記基本燃料から酸素濃度信号ｈ，ｉ，及び各気筒毎の排気ガス温度等の気筒運転条件に応じた各気筒毎の補正燃料量を演算する補正燃料量演算手段とを備えており、補正燃料量信号Ａ１〜Ａ４を出力インタフェイス２５ｄを介して各気筒の燃料噴射弁３２ａ〜３２ｄに出力し、また点火時期制御信号Ｂ１〜Ｂ４をイグニッションコイル３３ａ〜３３ｄに出力する。
【００２２】
次に本実施例の作用効果を説明する。本実施例エンジンでは、前側気筒７ａからの排気ガスの酸素濃度は、前側排気管１８の後端部１８ａ部分に配設された前側酸素濃度センサ２３ａによって検出され、また後側気筒１０ａからの排気ガスの酸素濃度は、後側排気管１９の後端部１９ａ部分に配設された後側酸素濃度センサ２３ｂによって検出される。
【００２３】
この場合、前側気筒７ａから酸素濃度センサ２３ａまでの距離が長いことから、特にエンジン始動時には排気ガス温度が降下し易く、酸素濃度センサ２３ａの活性化までの時間が酸素濃度センサ２３ｂの活性化までの時間より長くなり、結果的にフィードバック制御の開始までの時間が長くなる。そこで本実施例では、前側排気管１８を二重解管構造にして排気ガス温度の降下を抑制したので、前側酸素濃度センサ２３ａの活性化までの時間が後側酸素濃度センサ２３ｂの活性化までの時間と同程度に短縮され、全体としてフィードバック制御開始までの時間を短縮できる。
【００２４】
また本実施例エンジンの空燃比制御を図５に沿って説明する。図中、Ａは設定空燃比、Ｂは検出された空燃比を示し、この検出空燃比は検出された酸素濃度から演算により求められる。なお、目標空燃比は通常理論空燃比に設定される。目標空燃比に対して検出空燃比Ｂがリッチ側にある場合は設定空燃比Ａはリーン側に、かつ勾配（時定数）Ｔｃで徐々にリーン度が大きくなるように設定され、これにより検出空燃比は目標空燃比に近づいていく。そして検出空燃比Ｂが目標空燃比を越えてリーン側に所定値だけ振れた時点ｔ１，又はｔ２で設定空燃比Ａはスキップ定数ｋ１，又はｋ２だけリーン度を低下させた後、勾配（時定数）Ｔｃでリッチ側に変化するように設定され、これにより検出空燃比は目標空燃比に近づいていく。
【００２５】
このような燃料比制御において、本実施例では、上記スキップ定数を前側気筒用と後側気筒用とで異なる値に設定している。即ち、後側気筒用スキップ定数がｋ２であるのに対し、前側気筒用スキップ定数はｋ２より大きいｋ１に設定している。これは前側気筒からの排気ガスの温度降下量が後側気筒からの排気ガスの温度降下量よりも大きく、従って前側排気ガス温度が後側排気ガスより低くなり、それだけ応答性が低い点を補正するためである。
【００２６】
例えば、前側気筒用スキップ定数を後側気筒用スキップ定数ｋ２と同低度に設定すると、図５（ａ）に破線で示すように、空燃比がリーン側からリッチ側に向けてに反転開始するポイントａ１が後側気筒における反転ポイントａ２より遅れ、その結果検出空燃比の振れ幅が大きくなり、結果的に空燃比の制御精度が低下し、排気ガス特性が悪化する。これに対して、本実施例ではスキップ定数をｋ２より大きいｋ１に設定したので、上記反転ポイントは後側気筒と同程度のａ３となり、検出空燃比の振れ幅も後側気筒と同程度と小さくなる。
【００２７】
このように空燃比の振れ幅が小さくなることから、前側気筒と後側気筒とで燃焼状態が変化したり不安定になったりすることはなく、従って燃焼状態の不安定性による振動の発生を抑制できる。
【００２８】
なお、上記実施例では、スキップ定数のみを変えたが、これの代わりに時定数Ｔｃを変え、あるいは両方を変えても良い。また上記実施例では、前側排気管１８，１８と後側排気管１９，１９とを左側同士，右側同士で合流させるとともに、該合流部より少し上流の各排気管に個別の酸素濃度センサを設けた場合を説明したが、本発明の適用範囲はこのような排気管を備えた場合に限定されるものではなく、図６〜図９に示すものにも適用できる。
【００２９】
図６は４本の排気管１８，１８，１９，１９を合流させることなく下流端まで延長した例である。図７は前側排気管１８，１８同士、後側排気管１９，１９同士を合流させ、合流部に前側，後側酸素濃度センサ２３ａ，２３ｂを配設した例である。図８は前側排気管同士のみを合流させた例であり、図９は後側排気管同士のみを合流させた例である。これらの各例においても上記実施例と同様の効果が得られる。
【００３０】
また上記実施例，変形例では自動二輪車用Ｖ型４気筒エンジンを説明したが、本発明はこれ以外のエンジンであっても、要は排気ポートから酸素濃度センサまでの排気ガス温度降下量の異なる排気管、排気管長の異なる排気管を備えたエンジンであれば適用でき、上述の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明に係るエンジンの燃焼制御装置によれば、気筒から酸素濃度センサまでの排気管長の長い側の気筒に対するフィードバック制御におけるスキップ定数，時定数の少なくとも一方を排気管長の短い側より大きく設定したので、排気管長が長いこと、及び排気ガス温度が低く酸素濃度センサの活性度が低いことによる応答遅れを抑制して実際の検出空燃比の振れ幅を縮小くでき、それだけ空燃比の制御精度を向上でき、排気ガス浄化率を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の一実施形態によるエンジンの燃焼制御装置の全体構成図である。
【図２】上記実施形態エンジンの車体搭載状態を示す側面図である。
【図３】上記実施形態エンジンの酸素濃度センサ配置状態を示す平面模式図である。
【図４】上記実施形態装置のブロック構成図である。
【図５】上記実施形態装置の空燃比制御状態を示す特性図である。
【図６】上記酸素濃度センサの配置状態の第１変形例を示す平面模式図である。
【図７】上記酸素濃度センサの配置状態の第２変形例を示す平面模式図である。
【図８】上記酸素濃度センサの配置状態の第３変形例を示す平面模式図である。
【図９】上記酸素濃度センサの配置状態の第４変形例を示す平面模式図である。
【符号の説明】
７ａ，１０ａ    前側，後側気筒（第１，第２気筒）
１８，１９      前側，後側排気管（第１，第２排気管）
２３ａ，２３ｂ  前側，後側酸素濃度センサ（第１，第２酸素濃度センサ）
１              Ｖ型エンジン
ｋ１            大きく設定されたスキップ定数
Ｔｃ            時定数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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