JP2000110654A - 車載内燃エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

車載内燃エンジンの燃焼制御装置

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JP2000110654A
JP2000110654A JP10279676A JP27967698A JP2000110654A JP 2000110654 A JP2000110654 A JP 2000110654A JP 10279676 A JP10279676 A JP 10279676A JP 27967698 A JP27967698 A JP 27967698A JP 2000110654 A JP2000110654 A JP 2000110654A
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temperature
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intake
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Eitetsu Akiyama
英哲 秋山
Yuichi Shimazaki
勇一 島崎
Yoshitaka Kuroda
恵隆 黒田
Kenji Abe
賢二 安部
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気温度に基づく燃焼因子の制御を応答性よ
く的確に行なうことができる車載内燃エンジンの燃焼制
御装置を提供する。 【解決手段】 車載内燃エンジンの吸気行程における気
筒の筒内圧を検出し、筒内圧の検出時の気筒内のシリン
ダ容積を演算し、筒内圧の検出値及びシリンダ容積の演
算結果値に基づいて温度を算出し、その算出した温度を
吸気温度とし、内燃エンジンが所定運転状態であるとき
吸気温度に応じて内燃エンジンの燃焼因子を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車載内燃エンジン
の燃焼状態を制御する燃焼制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車載内燃エンジンの燃焼制御装置の1つ
である点火時期制御装置においては、点火プラグにて火
花放電させる点火時期をエンジン運転状態に対応した適
切な時点に設定することが行なわれる。その点火時期の
設定では、先ず、エンジン回転数と吸気管内圧力等のエ
ンジン負荷とに応じて基本点火時期が算出され、その他
のエンジン運転パラメータに応じてその基本点火時期を
補正して点火時期が設定されている(例えば、特開平7
−145771号公報参照)。
【0003】エンジン運転パラメータとして吸気温度が
あり、吸気温度は吸気管内に設けられた吸気温センサに
よって検出され、その吸気温センサによる検出温度に応
じて高吸気温時のリタード補正量を算出し、リタード補
正量だけ基本点火時期を補正することが行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに吸気温センサによる検出温度を用いて点火時期の補
正制御を行なう場合においては、吸気温センサの応答性
が悪いため高精度の補正を行なうことができないという
問題点があった。すなわち、吸気温度が高いほどリター
ド補正量は大きくなるので、車両の発進時やエンジンの
スロットル弁全開加速時にはスロットル弁の大なる開弁
により実際の吸気温度が低下してしまうが、吸気温セン
サの検出温度が直ちに低下しないことから算出されたリ
タード補正量が小さくならない故、基本点火時期を適切
に補正することができない。
【0005】このことは、点火時期のリタード補正量の
算出だけでなく、内燃エンジンの他の燃焼因子である燃
料噴射量や空気量を制御する燃焼制御装置においても同
様であった。そこで、本発明の目的は、吸気温度に基づ
く燃焼因子の制御を応答性よく的確に行なうことができ
る車載内燃エンジンの燃焼制御装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の車載内燃エンジ
ンの燃焼制御装置は、車載内燃エンジンの吸気行程にお
ける気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、筒内圧
の検出時のクランク角度における気筒内のシリンダ容積
を演算する容積演算手段と、筒内圧の検出値及びシリン
ダ容積の演算結果値に基づいて温度を算出し、その算出
した温度を吸気温度として設定する温度算出手段と、内
燃エンジンが所定運転状態であるとき吸気温度に基づい
て内燃エンジンの燃焼因子を制御する制御手段と、を備
えたことを特徴としている。
【0007】すなわち、本発明によれば、気筒の筒内圧
の検出値及びシリンダ内の容積の演算結果値に基づいて
算出された温度はシリンダ内温度であり、そのシリンダ
内温度は吸気温度に応じて変化する。よって、車両の発
進時やエンジンの加速時等の所定運転時に、その算出さ
れた温度を吸気温度として内燃エンジンの燃焼因子を制
御するので、実際の吸気温度の変化に即応して燃焼制御
を行なうことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しつつ詳細に説明する。図1は本発明が適用された車
載エンジン制御装置を示している。このエンジン制御装
置においては、4サイクルの内燃エンジンの吸気管1の
スロットル弁2下流には吸気管内圧センサ3が設けられ
ている。吸気管内圧センサ3は吸気管内の絶対圧PBA
検出する。
【0009】エンジン本体7の吸気ポート近傍にはイン
ジェクタ4が設けられている。インジェクタ4はECU
(エンジンコントロールユニット)5によって駆動さ
れ、駆動された時間だけ燃料を噴射する。エンジン本体
7には気筒内の圧力、なすわち筒内圧Pを大気圧に対す
る相対圧として検出する筒内圧センサ6が筒内圧検出手
段として設けられている。筒内圧センサ6は、圧電素子
からなり、エンジン本体7のシリンダヘッド13と点火
プラグ11との間に圧着固定されている。
【0010】ECU5は、図2に示すようにCPU3
1、ROM32、RAM33、A/D変換器34、アク
チュエータ駆動回路35及びカウンタ36,37を少な
くとも備えており、それらは共通バスで互いに接続され
ている。A/D変換器34には複数のセンサが接続さ
れ、駆動回路35には上記のインジェクタ4の他に、点
火装置41等のアクチュエータが接続される。A/D変
換器34に接続される運転状態検出手段としてのセンサ
としては、上記の吸気管内圧センサ3及び筒内圧センサ
6の他に、内燃エンジンの冷却水の温度TWを検出する
冷却水温センサ42、吸気管1に設けられて吸気管1内
の吸気温度TAを検出する吸気温センサ43、スロット
ル弁2の開度を検出するスロットル開度センサ(図示せ
ず)等のエンジンパラメータセンサがある。A/D変換
器34はクランクシャフト8が1度回転する毎に各セン
サのアナログ出力電圧を所定の順番にディジタル値に変
換してセンサ毎に出力し、そのディジタル値を繰り返し
更新する。カウンタ36,37にはクランク角センサ3
8からクランクシャフト8の所定角度(例えば、1度)
毎の回転に同期したクランクパルスが供給される。カウ
ンタ36はクランク角センサ38から出力されるクラン
クパルスの発生間隔をクロックパルスの発生数の計数に
より測定してエンジン回転数Neを示す信号を生成す
る。また、クランク角センサ38はクランクシャフト8
の回転角度が所定角度位置にある時点を示す基準位置信
号と各気筒のピストンの上死点時点を示すTDC信号と
を更に発生し、それらの信号はクランクパルスと共にC
PU31に供給される。基準位置信号はカウンタ37に
供給され、カウンタ37は基準位置信号に応じてリセッ
トされてクランク角センサ38から出力されるパルスを
計数し、その計数値はクランク角度θを示す。
【0011】ECU5のCPU31は、ROM32に予
め記憶されたプログラムに従って動作し、その複数のセ
ンサの出力値をA/D変換器34を介して読み取ってR
AM33に記憶すると共にそれらセンサの出力値に応じ
てインジェクタ4及び点火装置41等のアクチュエータ
を駆動する信号を生成して駆動回路35に供給する。次
に、点火時期制御の際のCPU31の動作について説明
する。
【0012】CPU31は、車両の発進が検出されたと
き、又はエンジンの加速状態が検出されたときには点火
時期遅角補正量算出動作を開始する。この点火時期遅角
補正量算出動作においてCPU31は、図3のフローチ
ャートに示すように、先ず、筒内圧センサ6が設けられ
た気筒の動作行程が吸入行程であるか否かを判別する
(ステップS1)。例えば、カウンタ37の計数値であ
るクランク角度θが予め定められた範囲の値であるとき
に吸入行程であることが判別される。吸入行程である場
合には、筒内圧PをA/D変換器34から読み取り(ス
テップS2)、更に、カウンタ37の計数値から得られ
たクランク角度θに対応するシリンダ内の容量Vを算出
する(ステップS3)。クランク角度θに対応するシリ
ンダ内の容量VはROM32にVデータテーブルとして
予め記憶されているので、クランク角度θに対応するシ
リンダ内の容量VをROM32内のVデータテーブルか
ら検索して読み出すことが行なわれる。
【0013】ステップS3の実行後、CPU31は、吸
気温度TAを算出する(ステップS4)。吸気温度TA
算出のためには PV=n・RT ……(1) なる公知の状態方程式が用いられる。ここで、Pは筒内
圧、Vはシリンダ内の容量であり、これらはステップS
2及びS3で得られている。nはモル数(例えば、1.
3)、Rはガス定数である。ガス定数Rは実験的に予め
求められる。Tはシリンダ内温度であり、吸気温度TA
に追従して変化するので、シリンダ内温度Tを近似的に
吸気温度TAとすることができる。よって、吸気温度TA
は上記の式(1)から、 TA=PV/n・R ……(2) となる。
【0014】この式(2)を用いて吸気温度TAを算出する
と、次に、吸気温度TAに対応する点火時期遅角補正量
IGRTDを算出する(ステップS5)。吸気温度TA
に対応する点火時期遅角補正量IGRTDはROM32
にIGRTDデータテーブルとして予め記憶されている
ので、吸気温度TAに対応する点火時期遅角補正量IG
RTDをROM32内のIGRTDデータテーブルから
検索して読み出すことが行なわれる。
【0015】CPU31はカウンタ37の計数値から得
られたクランク角度θが所定のクランク角度を示すとき
に点火制御動作を実行し、その点火制御動作においては
図4に示すように、点火時期TIGを設定する(ステップ
S11)。点火時期TIGはTIG=TIG0+IGRTDから
算出される。TIG0はエンジン回転数Ne及び吸気管内
圧力PBAに応じてROM32からデータマップ検索され
る基本点火時期であり、例えば、エンジン回転数Neの
上昇及び吸気管内圧力PBAの大気圧側への変化に応じて
基本点火時期TIG0が短くなるように設定されている。
ステップS11の実行後、図示しない点火タイマに点火
時期TIGをセットさせてダウン計時を開始させる(ステ
ップS12)。点火タイマの計時値は0になったか否か
を判別し(ステップS13)、点火タイマの計時値=0
の場合には点火指令を駆動回路35に対して発生する
(ステップS14)。CPU31からの点火指令に応じ
て点火装置41の点火コイルへの通電を停止され、点火
プラグ11が火花放電する。よって、ステップS5にお
いて遅延量IGRTDが設定される車両発進時又は加速
時には、その遅延量IGRTDだけ点火プラグ11の火
花放電が遅れるリタード点火となる。
【0016】なお、ステップS3のCPU31による実
行が容積演算手段に相当し、ステップS4のCPU31
による実行が温度算出手段に相当する。また、ステップ
S5及びステップS11〜S14のCPU31による実
行が制御手段に相当する。図5はエンジン回転数が10
00rpmにある時に吸気温度が100℃から30℃に低
下した場合、75℃から30℃に低下した場合、及び5
0℃から30℃に低下した場合に吸気温センサによって
検出された温度A1〜A3と、上記したステップS4で
算出された温度B1〜B3との時間経過における変化を
比較した特性である。この特性から分かるように、吸気
温センサによる検出温度A1〜A3は徐々に低下してい
るが、筒内圧Pに基づいて算出された温度B1〜B3は
直ちにほぼ30℃に到達している。よって、車両発進時
又は加速時に低い温度の吸気がシリンダ内に流れ込んで
来た場合に、上記の式(2)を用いて吸気温度TAを算出
し、その吸気温度TAに対応する点火時期遅角補正量I
GRTDを算出すると、その点火時期遅角補正量IGR
TDは吸気温センサによる検出温度を用いた場合に比し
て小さくなり、実際の運転状態に対応した適切な補正量
となる。すなわち、点火時期遅角補正量IGRTDが小
さくなる分だけ点火時期は早くなり、車両発進時又は加
速時に良好な応答性でエンジントルクを向上させること
ができる。
【0017】上記の実施例において、車両発進時及び加
速時以外の運転状態においては、吸気温センサ43によ
る検出吸気温度に対応する点火時期遅角補正量IGRT
Dが算出され、その点火時期遅角補正量IGRTDに応
じてステップS11にて点火時期TIGが設定される。な
お、上記した車両の発進時は図示しない車速センサの出
力から判断される。すなわち、車速が所定速度(例え
ば、5km/h)以上に達したことがその車速センサか
ら検出されたとき車両が発進したと判断される。また、
エンジンの加速時はスロットル開度センサの出力から判
断され、スロットル弁2の開度の変化率が所定値より大
となったことが検出されたときがエンジンの加速時であ
る。
【0018】また、上記した実施例においては、本発明
を点火時期制御装置に適用した場合について説明した
が、制御因子として燃料噴射量を制御する燃料噴射制御
装置や2次空気量を制御する2次空気量制御装置等の他
の燃焼制御装置にも同様に適用させることができる。更
に、上記した実施例においては、単気筒の内燃エンジン
に本発明を適用した場合について説明したが、複数気筒
の内燃エンジンに本発明を適用した場合についても同様
である。
【0019】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、車両の発
進時やエンジンの加速時等の所定運転時に、気筒の筒内
圧の検出値及びシリンダ内の容積の演算結果値に基づい
て算出された温度を吸気温度として内燃エンジンの点火
時期等の燃焼因子を制御するので、実際の吸気温度の変
化に即応した燃焼制御を行なうことができる。これによ
り、内燃エンジンの加速性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の装置の制御回路の構成を示すブロック図
である。
【図3】CPUによる点火時期遅角補正量算出動作を示
すフローチャートである。
【図4】CPUによる点火制御動作を示すフローチャー
トである。
【図5】吸気温度低下時に吸気温センサによって検出さ
れた温度と、算出温度との時間経過における変化を比較
した特性である。
【主要部分の符号の説明】
1 吸気管 2 スロットル弁 3 吸気管内圧センサ 6 筒内圧センサ 7 エンジン本体 8 クランクシャフト 11 点火プラグ 31 CPU 34 A/D変換器 38 クランク角センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒田 恵隆 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 安部 賢二 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 Fターム(参考) 3G022 CA00 CA04 DA02 DA07 EA06 FA06 GA00 GA01 GA02 GA07 GA09 GA15 GA19 3G084 BA17 CA00 CA04 DA05 EA07 EB08 FA00 FA05 FA11 FA20 FA21 FA38 3G301 HA01 JA13 KA12 KB01 LA00 NC02 NE12 NE23 PA07Z PA10Z PC01Z PE03Z PE08Z PF01Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車載内燃エンジンの吸気行程における気
    筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、 前記筒内圧の検出時のクランク角度における前記気筒内
    のシリンダ容積を演算する容積演算手段と、 前記筒内圧の検出値及び前記シリンダ容積の演算結果値
    に基づいて温度を算出し、その算出した温度を吸気温度
    として設定する温度算出手段と、 前記内燃エンジンが所定運転状態であるとき前記吸気温
    度に基づいて前記内燃エンジンの燃焼因子を制御する制
    御手段と、を備えたことを特徴とする内燃エンジンの燃
    焼制御装置。
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