JP2864975B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関（エンジン）
のリーン燃焼限界等を含む燃焼状態を評価してエンジン
を制御する内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エンジンへ供給される混合気の
空燃比をリーン化（希薄化）して、希薄燃焼させると、
このリーン燃焼領域でのＮＯｘ発生量は、図１９に示す
ように、上記のリーン化によって大幅に低下することが
知られている。従って、ＮＯｘ低減という観点からは、
設定空燃比を更にリーン限界側にしてエンジンを運転す
ることが効果的である。

【０００３】そこで、上記のように空燃比をよりリーン
化して希薄燃焼させるリーンバーンエンジンが、燃費向
上とＮＯｘ低減の両立を狙って種々提案されている。ま
た、このようなリーンバーンエンジンでは、一般的にリ
ニア空燃比センサ（ＬＡＦＳ）を用いて、空燃比フィー
ドバック制御を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
リーンバーンエンジンでは、エンジンやセンサのバラツ
キあるいは環境要因などを考慮して、目標空燃比を、リ
ーン限界よりも空燃比で１．５〜２程度リッチ側に設定
しており、これにより燃費低減とＮＯｘ低減という観点
からは更に改善の余地がある。

【０００５】ところで、リーン限界に近づける手法が従
来提案されており、その一手法として、次のような技術
が提案されている。すなわち、筒内圧力（燃焼室内圧
力）を検出し、これらの筒内圧力からエンジンの出力ト
ルクを算出し、この算出値を用いて、燃焼の変動を検出
するもの（特開平２−１５３２４３号公報参照）や、燃
焼変動検出結果に基づいて空燃比補正を行なうもの（特
公平３−３７０２１号公報、特公平３−５０１００号公
報参照）などがある。

【０００６】しかしながら、これらの手段では、悪化状
態の検出時ごとにリッチ化およびその後のリーン化を行
なうこととなる。これは、検出された単一の燃焼悪化デ
ータに基づき制御動作を行なうもので、このような手段
では、空燃比のリミットサイクルを生じる可能性があ
り、そのような状態が出現する場合には、ドライバビリ
ティ、燃費、排ガスの限界性能を実現することができな
い。

【０００７】このような課題については、制御に際し、
燃焼の変動が確率的なものであるという観点が必要とな
る。本発明は、このような課題に鑑み創案されたもの
で、燃焼変動に相関した２種の制御情報を用いて、エン
ジンを制御できるようにすることにより、ドライバビリ
ティ、燃費、排ガスの限界性能を実現できるようにし
た、内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関の制御装置（請求項１）は、内燃機関の出力状態を
表すパラメータを検出するパラメータ検出手段と、内燃
機関の各燃焼ごとに上記パラメータ値に基づき燃焼変動
に相関した燃焼指標データを演算する燃焼指標データ演
算手段と、該燃焼指標データと燃焼悪化判定用閾値とを
比較し各燃焼ごとに内燃機関の燃焼変動調整要素を制御
するための第１の制御情報を算出する第１の制御情報算
出手段と、設定されたサンプリング期間における上記燃
焼指標データを統計処理して上記燃焼変動調整要素を制
御するための第２の制御情報を算出する第２の制御情報
算出手段と、上記の第１の制御情報および第２の制御情
報を用いて上記燃焼変動要素を制御する制御手段とが設
けられたことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の内燃機関の制御装置（請求
項２）は、上記第１の制御情報による上記燃焼変動要素
の制御幅より上記第２の制御情報による上記燃焼変動要
素の制御幅が広くなるように上記の第１の制御情報およ
び第２の制御情報のそれぞれに制限値が設けられている
ことを特徴としている。さらに、本発明の内燃機関の制
御装置（請求項３）は、内燃機関の運転状態があらかじ
め設定された第１の運転状態になったことを検出して上
記第１の制御情報算出手段が上記第１の制御情報を算出
するとともに、上記第１の運転状態において更に他の状
況が成立したときに上記第２の制御情報算出手段による
上記第２の制御情報算出が行なわれるように構成された
ことを特徴としている。

【００１０】また、本発明の内燃機関の制御装置（請求
項４）は、上記燃焼指標データが燃焼悪化判定用閾値を
燃焼悪化側に超えた場合に制御データを積算しこの積算
データを燃焼悪化指標として求める積算手段が上記第２
の制御情報算出手段に設けられたことを特徴としてい
る。さらに、本発明の内燃機関の制御装置（請求項５）
は、上記パラメータ検出手段が燃焼室内圧力情報を検出
する手段として構成され、且つ、内燃機関の圧縮行程で
の異なった２点における燃焼室内圧力情報を第１燃焼室
内圧力情報および第２燃焼室内圧力情報とし、内燃機関
膨張行程における燃焼室内圧力情報を第３燃焼室内圧力
情報とした場合に、上記燃焼指標データ演算手段が、上
記の第３燃焼室内圧力情報と第１，第２燃焼室内圧力情
報の一方の燃焼室内圧力情報との差および上記の第１，
第２燃焼室内圧力情報の差との比を演算することにより
該燃焼指標データを算出する手段として構成されたこと
を特徴としている。

【００１１】また、本発明の内燃機関の制御装置（請求
項６）は、上記パラメータ検出手段が、内燃機関の燃焼
により駆動される回転軸の回転状態を示すデータを検出
する手段として構成されたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】上述の本発明の内燃機関の制御装置（請求項
１）では、内燃機関の出力状態を表すパラメータがパラ
メータ検出手段により検出され、燃焼指標データ演算手
段により内燃機関の各燃焼ごとに上記パラメータ値に基
づき、燃焼変動に相関した燃焼指標データが演算され
る。そして、燃焼指標データと燃焼悪化判定用閾値とを
比較し各燃焼ごとに内燃機関の燃焼変動調整要素を制御
するための第１の制御情報が第１の制御情報算出手段に
より算出されるとともに、設定されたサンプリング期間
における燃焼指標データを統計処理して、燃焼変動調整
要素を制御するための第２の制御情報が第２の制御情報
算出手段により算出される。さらに、第１および第２の
制御情報を用いて燃焼変動要素が制御手段により制御さ
れる。

【００１３】そして、本発明の内燃機関の制御装置（請
求項２）では、第１および第２の制御情報のそれぞれに
設けられた制限値により、第１の制御情報による燃焼変
動要素の制御幅より上記第２の制御情報による燃焼変動
要素の制御幅が広い状態での制御を行なわれる。また、
本発明の内燃機関の制御装置（請求項３）では、内燃機
関の運転状態があらかじめ設定された第１の運転状態に
なったことを検出して第１の制御情報算出手段が上記第
１の制御情報を算出し、第１の運転状態においてさらに
他の状況が成立したときに第２の制御情報算出手段によ
る第２の制御情報算出が行なわれる。

【００１４】そして、本発明の内燃機関の制御装置（請
求項４）では、燃焼指標データが燃焼悪化判定用閾値を
燃焼悪化側に超えた場合における制御データを、第２の
制御情報算出手段に設けられた積算手段により積算さ
れ、燃焼悪化指標が求められる。さらに、本発明の内燃
機関の制御装置（請求項５）では、上記パラメータ検出
手段で、燃焼室内圧力情報が検出され、且つ、内燃機関
の圧縮行程での異なった２点における燃焼室内圧力情報
を第１燃焼室内圧力情報および第２燃焼室内圧力情報と
し、内燃機関膨張行程における燃焼室内圧力情報を第３
燃焼室内圧力情報とした場合に、上記燃焼指標データ演
算手段で、上記の第３燃焼室内圧力情報と第１，第２燃
焼室内圧力情報の一方の燃焼室内圧力情報との差および
上記の第１，第２燃焼室内圧力情報の差との比が演算さ
れる。

【００１５】また、本発明の内燃機関の制御装置（請求
項６）では、上記パラメータ検出手段で、内燃機関の燃
焼により駆動される回転軸の回転状態を示すデータが検
出される。

【００１６】

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明すると、図１〜図１８は本発明の一実施例としての
内燃機関の制御装置を示すもので、図１，図２はいずれ
もその制御ブロック図、図３は本装置を装備するエンジ
ンシステムの概略構成図、図４〜図１０はいずれもその
制御要領を説明するフローチャート、図１１は燃焼指標
の算出に用いる圧力計測点を説明する図、図１２はリー
ン限界近傍での燃焼変動とクランク角度との関係を説明
する図、図１３はリーン限界近傍での燃焼指標とエンジ
ン出力との相関を説明する図、図１４は燃焼指標，エン
ジン出力およびエンジン回転数の関係を説明する図、図
１５〜１８はエンジンの燃焼変動特性を説明する図であ
る。

【００１７】さて、本装置を有するエンジンシステム
は、図３のようになるが、この図３において、エンジン
（内燃機関）ＥＧはその燃焼室１に通じる吸気通路２お
よび排気通路３を有しており、吸気通路２と燃焼室１と
は吸気弁４によって連通制御されるとともに、排気通路
３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御されるよう
になっている。

【００１８】さらに、吸気通路２には、上流側から順に
エアクリーナ，スロットル弁（いずれも図示せず）およ
び電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）６が設けられてお
り、排気通路３には、その上流側から順に排ガス浄化用
の触媒コンバータおよびマフラ (消音器）（いずれも図
示せず）が設けられている。なお、吸気通路２には、サ
ージタンク２ａが設けられており、更にインジェクタ６
は各気筒に対応して吸気ポート部分に設けられている。

【００１９】また、吸気通路２と排気通路３との間に
は、排気再循環通路（ＥＧＲ通路）７が介装されてお
り、このＥＧＲ通路７には、電磁式のＥＧＲ弁８が介装
されている。なお、１８は点火プラグである。さらに、
このエンジンＥＧを制御するために、種々のセンサが設
けられている。まず、燃焼室１内の圧力（筒内圧力：燃
焼室圧力）を検出する筒内圧センサ１７が設けられてお
り、更にクランク角度を検出するクランク角センサ１５
（このクランク角センサ１５はエンジン回転数を検出す
る回転数センサも兼ねている）が設けられている。

【００２０】また、吸気通路２側には、そのエアクリー
ナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から検出す
るエアフローセンサ（吸気量センサ）９，吸入空気温度
を検出する吸気温センサ１０および大気圧を検出する大
気圧センサ１１が設けられており、そのスロットル弁配
設部分に、スロットル弁の開度を検出するポテンショメ
ータ式のスロットルセンサ１２が設けられている。

【００２１】さらに、排気通路３側には、触媒コンバー
タの上流側部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ₂ 濃度）を
検出する空燃比センサ（又はリニア空燃比センサ）１３
（以下、単に「Ｏ₂ センサ１３」ということがある）が
設けられている。なお、その他のセンサとして、エンジ
ン冷却水温を検出する水温センサ１４や第１気筒（基準
気筒）の上死点を検出するＴＤＣセンサ（気筒判別セン
サ）１６も設けられている。

【００２２】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０へ入力されるよう
になっているが、このＥＣＵ２０はＣＰＵ，ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭ，適宜の入出力インタフェースをそなえており、こ
のＥＣＵ２０のＣＰＵに、上記の各センサからの検出信
号が入力されると、ＣＰＵで所要の演算が施され、この
演算結果に基づく燃料噴射量制御信号（燃料量制御信
号），点火時期制御信号，ＥＧＲ制御信号が、それぞれ
インジェクタ６，点火プラグ１８，ＥＧＲ弁８へ出力さ
れるようになっている。

【００２３】今、燃料噴射制御（空燃比制御）に着目す
ると、ＥＣＵ２０からは後述の手法で演算された燃料噴
射量制御信号がインジェクタ６へ出力されて、この燃料
噴射量制御信号により、インジェクタ６が、燃料噴射時
間Ｔ_inj （＝Ｔb ×Ｋafl ×Ｋ×（１＋Ｋfb＋Ｋc ）±
Ｔacc ＋Ｔｄ）の間、駆動されるようになっている。こ
こで、Ｔb は基本駆動時間で、この基本駆動時間Ｔb
は、エアフローセンサ９およびクランク角センサ１５か
ら得られるエンジン１回転あたりの吸入空気量情報に応
じて決定されるものである。

【００２４】Ｋafl はリーン化補正係数で、このリーン
化補正係数Ｋafl は、エアフローセンサ９等から得られ
るエンジン負荷情報に応じてマップ（記憶手段）から求
められるもので、リーン運転時は「１」よりも小さい値
が設定され、理論空燃比（ストンキオ）時は「１」に設
定される。Ｋfbはフィードバック補正係数で、このフィ
ードバック補正係数Ｋfbは後述する燃焼指標Ｃi に基づ
いて設定される。

【００２５】Ｋc は筒内圧補正係数で、この筒内圧補正
係数Ｋc は後述する燃焼悪化指標Ｖc に基づいて設定さ
れる。Ｋはその他の補正係数で、この補正係数Ｋとして
は、大気圧センサ１１で得られる大気圧に応じて設定さ
れる大気圧補正係数，吸気温センサ１０で得られる吸気
温度に応じて設定される吸気温補正係数，水温センサ１
４で得られるエンジン冷却水温に応じて設定されるエン
ジン冷態時補正係数等が考えられる。

【００２６】Ｔacc は加減速補正時間で、この加減速補
正時間Ｔacc はスロットルセンサ１２から得られるエン
ジンの加減速状態に応じて設定される時間である。Ｔｄ
は無駄時間である。つぎに、本発明で新たに定義した燃
焼指標Ｃi に基づいて、フィードバック補正係数Ｋfbを
求める手法について説明する。

【００２７】まず、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ１７，
クランク角センサ１５からの信号より、圧縮行程２点、
膨張行程１点の合計３点の筒内圧力を計測する。すなわ
ち、ＥＣＵ２０は、図１に示すように、圧縮行程２点と
膨張行程１点の合計３点の筒内圧力を計測する筒内圧検
出手段２１の機能を有しているが、この筒内圧検出手段
２１で、具体的には、吸排気弁閉後の内燃機関圧縮行程
中の上死点前１２０°での筒内圧力Ｐ１２０Ｂ（第１燃
焼室内圧力）およびこの筒内圧力Ｐ１２０Ｂよりも後の
時期ではあるが点火時期よりも前の時期（上死点前６０
°）における内燃機関圧縮行程中の筒内圧力Ｐ６０Ｂ
（第２燃焼室内圧力）と、燃焼がほぼ完了した時点の内
燃機関膨張行程中の上死点後６０°での筒内圧力Ｐ６０
Ａ（第３燃焼室内圧力）との３点の筒内圧力を検出する
のである。なお、上記の圧縮行程２点と膨張行程１点の
合計３点の筒内圧力Ｐ１２０Ｂ，Ｐ６０Ｂ，Ｐ６０Ａの
計測点を示すと、図１または図１１のようになる。

【００２８】また、ＥＣＵ２０は、筒内圧検出手段２１
で検出された３つの筒内圧力Ｐ１２０Ｂ，Ｐ６０Ｂ，Ｐ
６０Ａから次式で定義される燃焼指標Ｃi を演算する燃
焼指標演算手段２２の機能を有している。 Ｃi ＝（Ｐ６０Ａ−Ｐ６０Ｂ）／（Ｐ６０Ｂ−Ｐ１２０
Ｂ）・・（１） すなわち、燃焼指標Ｃi は、Ｐ６０ＡとＰ６０Ｂとの差
と、Ｐ６０ＢとＰ１２０Ｂとの差との比で定義されるこ
とになる。

【００２９】ここで、この燃焼指標Ｃi の分母（Ｐ６０
Ｂ−Ｐ１２０Ｂ）は、圧縮圧力情報をもつことから、燃
焼室１内への空気量（ＥＧＲ量も含む）の情報を有する
ことになり、燃焼指標Ｃi の分子（Ｐ６０Ａ−Ｐ６０
Ｂ）は膨張圧力変動情報をもつことから、エンジン出力
の情報を有することになり、従って、燃焼指標Ｃi は、
単位空気量当たりのエンジン出力の情報を有することに
なる。なお、Ｐ１２０Ｂの代わりに、Ｐ１５０Ｂを用い
て演算を行なってもよい。

【００３０】なお、燃焼指標Ｃi としては、後述の燃焼
指標データ演算手段１０１により算出される燃焼指標Ｃ
i を用いてもよい。また、ＥＣＵ２０は、燃焼指標演算
手段２２で求められた燃焼指標Ｃi と基準燃焼指標（設
定値：しきい値）Ｃio との偏差ΔＣｉを求める比較手
段２３の機能を有している。

【００３１】さらに、ＥＣＵ２０は、比較手段２３で得
られた偏差ΔＣｉに対して図１に特性Ｆで示すような不
感帯，重みを付与する変換手段２４の機能を有してお
り、更にこの変換手段２４の出力Ｆ（ΔＣｉ）を累積す
る累積手段２５の機能を有しており、更に累積手段２５
の出力にリミッタ処理を施すリミッタ手段２６の機能も
有しており、このリミッタ手段２６の出力に基づいて、
第１の制御係数（第１の制御情報）としてのフィードバ
ック補正係数Ｋfbが決定されるようになっている。すな
わち、空燃比フィードバック運転中においては、累積手
段２５の出力が上限値または下限値を超えない間は、累
積手段２５からの累積出力に応じ、累積手段２５の出力
が上限値または下限値を超えると、上限値または下限値
に応じて、空燃比が調整されるように、フィードバック
補正係数Ｋfbが更新されるのである。

【００３２】そして、第１の制御係数としてのフィード
バック補正係数Ｋfbは、リミッタ手段２６の制限値によ
り、後述の第２の制御係数（第２の制御情報）としての
統計的学習補正係数Ｋc に比べ、その制御幅が小さくな
るように構成されており、現在の燃焼状態を表さないノ
イズ等による突発的な燃焼指標Ｃi の悪化に対し、フィ
ードバック制御の行き過ぎを防止できるようになってい
る。

【００３３】また、ＥＣＵ２０は、空燃比フィードバッ
ク運転域（定常運転域）でないとき、フィードバック補
正係数Ｋfbの更新を停止させるとともに、あらかじめ設
定された第１の運転状態となったことを検出して第１の
制御係数としてのフィードバック制御係数Ｋfbを算出さ
せるフィードバック判定スイッチ手段２７を有してい
る。なお、このフィードバック判定スイッチ手段２７
は、フィードバック判定ロジック部２７Ａとスイッチ部
２７Ｂとを有している。

【００３４】ここで、上記の第１の運転状態は次のよう
な運転条件を満たす場合である。 リーンバーン運転状態であること。 エンジン加速度が所定（１００ｒｐｍ／ｓ程度）以下
であること。 アクセル操作速度が所定量（５°／ｓ程度）以下であ
ること。 センサが正常であること。

【００３５】このような条件を判定基準として、条件を
満たす場合は、定常運転中であって、リーンフィードバ
ック制御を行なうべき状況にあるため、フィードバック
制御係数Ｋfbが算出され、この制御係数Ｋfbにより補正
された燃料噴射が行なわれるようになっている。なお、
上記の条件判定は、フィードバック制御開始時もしくは
所定サイクルごとにリセットされるように構成される。

【００３６】ところで、本発明者は、燃焼指標Ｃi が単
位空気量当たりのエンジン出力の情報を有することを確
かめるために、リーン燃焼限界付近でエンジンを運転し
たときにエンジン出力（あるいはエンジン失火状態）と
上記燃焼指標Ｃi との関係を調べてみた。図１２（ａ）
は燃焼が安定している場合のクランク角度・燃焼変動特
性、図１３（ａ）は燃焼が安定している場合の燃焼指標
・エンジン出力特性であり、図１２（ｂ）はリーン燃焼
限界の場合のクランク角度・燃焼変動特性、図１３
（ｂ）はリーン燃焼限界の場合の燃焼指標・エンジン出
力特性であり、図１２（ｃ）はリーン燃焼限界を超えた
場合のクランク角度・燃焼変動特性、図１３（ｃ）はリ
ーン燃焼限界を超えた場合の燃焼指標・エンジン出力特
性であるが、これらの特性図から次のようなことがわか
る。なお、図１２（ａ）〜（ｃ）には、パラメータ変動
の最大値，最小値特性が示されており、即ち全パラメー
タ変動の包絡特性が示されており、この包絡特性で囲ま
れる面積の小さい方が燃焼が安定している状況を示して
いることになる。

【００３７】まず、燃焼が安定している場合は、ほぼ一
定のエンジン出力のところに、ある値Ｃio（この値Ｃio
は上記の「しきい値」に相当する）より大きい値の燃焼
指標Ｃi が集中している。そして、リーン燃焼限界にな
ると、燃焼指標Ｃi が少し分散しはじめ、リーン燃焼限
界を超えると、エンジン出力が低い部分にまで燃焼指標
Ｃi が分散し、しかもエンジン出力が低い部分の燃焼指
標Ｃi はしきい値Ｃioを下回っていることがわかる。

【００３８】これから、燃焼指標Ｃi がエンジン出力と
強い相関をもっていることがわかり、しかも、燃焼指標
Ｃi がしきい値Ｃio を下回るようになると、エンジン
出力が低下して、リーン燃焼限界を超えたという評価を
行なえることがわかる。また、図１４は、種々の運転条
件下で、エンジンを運転した場合に、エンジン回転数と
エンジン出力と燃焼指標との関係を示したグラフである
が、このグラフからは、燃焼指標はエンジン負荷状態に
よらずほぼ一定値を示すことがわかるほか、減速時に燃
料をカットして、エンジン出力が低下した場合に、これ
に連動して燃焼指標も低下していることかわかる。

【００３９】すなわち、燃焼指標Ｃi とエンジン出力と
は非常に強い相関があることが実証されたのである。し
たがって、リーン燃焼限界付近では、燃焼指標Ｃi が小
さいサイクルが現れ始め、リーン限界に近づくと、累積
手段２５の出力（偏差の積分情報）が増大してくるが、
これに応じて、空燃比をリッチ化するように、フィード
バック補正係数Ｋfbを更新すると、失火率が減り、燃焼
指標Ｃi が再度大きくなって、偏差積分情報の大きさが
減少する。

【００４０】このようにして、このＥＣＵ２０は、比較
手段２３で得られた偏差ΔＣｉの累積情報に基づき、こ
の累積情報の大きさが減少する方向に、エンジンの燃焼
変動調整要素としての空燃比調整要素を制御する制御手
段の機能も有することになる。また、上記のような制御
を行なうためには、上記の燃焼指標Ｃi に基づいて、エ
ンジンの燃焼状態も評価するので、このＥＣＵ２０は、
上記の燃焼指標Ｃi にに基づいてエンジンの燃焼状態を
評価する評価手段の機能も有していることになる。

【００４１】つぎに、本発明で新たに定義した燃焼悪化
指標Ｖc に基づいて、第２の制御係数としての学習制御
補正係数Ｋc を求める手法について説明する。ここで、
学習制御補正係数Ｋc は、燃料噴射時間Ｔinj の算出に
用いられるが、統計的な燃焼変動を検出して設定するも
のであり、所定のサンプリング期間ごとに更新されるよ
うに構成されている。また、学習制御補正係数Ｋc の算
出を、前述の第 1の運転状態にあるための判定条件に加
えて、さらに所定の状況が成立したときに行なわせるべ
く、学習制御判定スイッチ手段２０１が設けられてい
る。なお、この学習制御判定スイッチ手段２０１は、学
習制御判定ロジック部２０１Ａとスイッチ部２０１Ｂと
をそなえている。

【００４２】学習制御判定スイッチ手段２０１により判
定される所定の状況は、次のとうりである。 リーンバーン運転における前述のフィードバック制御
中であること。 前項の制御が開始されてから２５６サイクル以上が
経過していること。 ところで、学習制御補正係数Ｋc を算出すべく、ＥＣＵ
２０は、内燃機関の出力状態を表すパラメータを検出す
るセンサとしての筒内圧センサ１７，クランク角センサ
１５からの信号より、圧縮行程２点、膨張行程１点の合
計３点の筒内圧力を計測し、パラメータとして用いる。

【００４３】すなわち、ＥＣＵ２０は、図２に示すよう
に、圧縮行程２点と膨張行程１点の合計３点の筒内圧力
を計測する筒内圧検出手段２１の機能を有しているが、
この筒内圧検出手段２１で、行程ｉにおける、吸排気弁
閉後の内燃機関圧縮行程中の上死点前１２０°での筒内
圧力Ｐ120B(i) （第１燃焼室内圧力）およびこの筒内圧
力Ｐ120B(i) よりも後の時期ではあるが点火時期よりも
前の時期（上死点前６０°）における内燃機関圧縮行程
中の筒内圧力Ｐ60B(i)（第２燃焼室内圧力）と、燃焼が
ほぼ完了した時点の内燃機関膨張行程中の上死点後６０
°での筒内圧力Ｐ60A(i)（第３燃焼室内圧力）との３点
の筒内圧力を検出するのである。なお、上記の圧縮行程
２点と膨張行程１点の合計３点としては、前述のフィー
ドバック制御に用いる燃焼指標Ｃi を算出すべく演算手
段２２において用いられる、筒内圧力Ｐ１２０Ｂ，Ｐ６
０Ｂ，Ｐ６０Ａの計測点における値を用いてもよい。

【００４４】ＥＣＵ２０は、上記の燃焼室内圧力情報Ｐ
120B(i) ，Ｐ60B(i)と、筒内圧力Ｐ60A(i)（第３燃焼室
内圧力）とにより、燃焼変動に相関した燃焼指標データ
Ｃiを次式（３）により演算する燃焼指標データ演算手
段１０１をそなえている。 Ｃi ＝（Ｐ60A(i)−Ｐ60B(i)）／（Ｐ60B(i)−Ｐ120B(i) ）・・・（１） すなわち、燃焼指標Ｃi は、Ｐ60A(i)とＰ60B(i)との差
の、Ｐ60B(i)とＰ120B(i) との差に対する比で定義され
ることになる。

【００４５】ここで、この燃焼指標Ｃi の分母（Ｐ60B
(i)−Ｐ120B(i) ）は、圧縮圧力情報をもつことから、
燃焼室１内への空気量（ＥＧＲ量も含む）の情報を有す
ることになり、燃焼指標Ｃi の分子（Ｐ60A(i)−Ｐ60B
(i)）は膨張圧力変動情報をもつことから、エンジン出
力の情報を有することになり、従って、燃焼指標Ｃi
は、単位空気量当たりのエンジン出力の情報を有するこ
とになる。

【００４６】ところで、ＥＣＵ２０は、燃焼指標Ｃi が
燃焼悪化判定用閾値Ｃthを燃焼悪化側に超えた場合にお
ける制御データを積算して燃焼悪化指標Ｖc を求める積
算手段１０２をそなえている。積算手段１０２で積算さ
れる制御データは、燃焼指標Ｃi が燃焼悪化判定用閾
値Ｃthから燃焼悪化側に超える度数で構成されており、
後述の確率的観点からの考察に従った補正すべき燃焼変
動量を反映する燃焼悪化指標Ｖc が算出されるようにな
っている。

【００４７】ここで、燃焼悪化判定用閾値Ｃthは、体積
効率ηv とエンジン回転数Ｎｅとで設定されるマップで
与えられるように構成されている。そして、積算手段１
０２で積算される制御データは、燃焼指標Ｃi が平均
燃焼指標Ｃavから燃焼悪化側に超える超過量（Ｃav−Ｃ
i ）で構成されており、後述の確率的観点からの考察に
従った補正すべき燃焼変動量を反映する燃焼悪化指標Ｖ
c が算出されるようになっている。

【００４８】すなわち、燃焼の悪化量が重みをつけて積
算させることにより、閾値付近の数値の影響を小さくす
るように構成されている。ここで、平均燃焼指標Ｃav
は、次の２つの手段のいずれかで設定されるように構成
されている。 （１）過去のデータの平均を予め求めておき、定数とし
て与える。 （２）実時間処理で、１００サイクル程度の移動平均を
求める。 （３）時定数の大きい一次フィルタを用いた実時間処理
で求める。

【００４９】 Ｃav(i)=α・Ｃav(i-1)+(1- α) ・Ｃi α=0.95 ・・・（２） そして、これらの制御データ，は、制御装置で求め
られる特性によりいずれかが採用されるようになってい
る。さらに、ＥＣＵ２０には、設定されたサンプリング
期間内における燃焼悪化指標Ｖc に基づき燃焼の良否を
判定する判定手段１０４が設けられている。

【００５０】すなわち、判定手段１０４は、予め設定さ
れた２５６サイクル内において蓄積される燃焼悪化指標
Ｖc に対し、補正係数Ｋc を決定することで、燃焼悪化
状態を判定するように構成されている。ここで、補正係
数Ｋc は、つぎのように決定されるようになっている。 〔１〕Ｖc ＞Ｖc₀＋ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)＋Ｋr ・( Ｖc −Ｖc₀−ΔＶc) ・・・（３−１） 〔２〕Ｖc₀＋ΔＶc ＞Ｖc ＞Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1) ・・・（３−２） 〔３〕Ｖc ＜Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)−Ｋｌ・( Ｖc −Ｖc₀＋ΔＶc) ・・・（３−３） なお、学習制御用補正係数Ｋc を0.15＞Ｋc ＞-0.15 の
範囲に制限すべく、リミッタ手段２０２が設けられてい
る。なお、Ｋr はリッチ化係数、Ｋｌはリーン化係数で
ある。

【００５１】これは、第２の制御係数としての学習制御
用補正係数Ｋc による制御幅が、フィードバック制御係
数Ｋfbによる燃料噴射量の制御幅より広く設定されるよ
うに構成されるもので、各制御相互の重みを調整してい
る。これにより、比較的長い時間を対象として算出され
た学習制御補正係数Ｋc に、所要の重みを与え、安定し
た確実な燃料噴射制御を行なうとともに、比較的軽い重
みのフィードバック制御により、応答性の良いタイムリ
ーな燃料噴射制御も確保するようになっている。

【００５２】なお、内燃機関の出力状態を表すパラメー
タとしては、内燃機関の燃焼により駆動される回転軸の
回転状態（例えば回転加速度）を示すデータで構成する
ことができる。ところで、上述の燃焼悪化指標Ｖc は、
燃焼の変動が確率的なものであるという観点から、次の
ような意義により設定されている。

【００５３】すなわち、燃焼変動は実験結果から図１５
に示すような変動特性をもっていることを仮定すること
ができ、次式（４），（５）により指数分布に従った確
率で発生する乱数を基準に変動の状況を記述することが
できる。ここで、図１５中の横軸はエンジンの平均有効
圧avＰi に対する筒内圧Ｐi の比率Ｋpt（比率ｘ）をと
り、これに対する燃焼変動の確率密度Ｐrbをとって、燃
焼変動の可能性を示している。

【００５４】 Ｐrb（ｘ）＝λ・ｅｘｐ（−λ・ｘ） ・・・・（４） Ｋpt ＝（１−ｘ・Ｋprb ）／｛１−１／（λ・Ｋprb ）｝・・・・（５） この燃焼変動特性は、母数λ＝５の指数分布で近似する
ことができ、この近似特性は、図１６に示すものとな
る。すなわち、燃焼変動の確率密度Ｐ（ｘ）は、 Ｐ（ｘ）＝λ・ｅｘｐ（−λ・ｘ） ・・・・（６） 一方、横軸のＰi ／avＰi は、確率的な変動の大きさを
表す係数εを用いて、筒内圧を正規化したものに相当し
ており、次式（７）で表される。

【００５５】 Ｐi ／avＰi ＝（１−ε・ｘ）／（１−ε／ｘ） ・・・・（７） ここで、ａ＝λ／（λ−ε），ｂ＝λ・ε／（λ−ε）
とすると、 Ｐi ／avＰi ＝ａ−ｂ・ｘ ・・・・（８） と表すことができる。図１６における特性で示されるよ
うに、右方に位置する特性ほど確率密度が低く、燃焼状
態が悪化する状況にある。

【００５６】ここで、図１６の境界Ａより右方に至った
場合を、燃焼が悪化する場合であると判定するものとし
て、燃焼悪化判定用閾値Ｐi ／avＰi ＝０．９とする。
一方、燃焼変動ｃｏｖを確率を用いて表現すると、次の
ように表される。まず、Ｐi ／avＰi の分散Ｖ（Ｐi ／
avＰi ）は、 Ｖ（Ｐi ／avＰi ）＝ｂ² ／λ ² ・・・・（９） Ｐi ／avＰi の標準偏差σ（Ｐi ／avＰi ）は、 σ（Ｐi ／avＰi ）＝｛Ｖ（Ｐi ／avＰi ）｝^1/2 ＝ｂ／λ ・・・・（１０） したがって、 ｃｏｖ＝σ（Ｐi ／avＰi ）＝ｂ／λ ＝ε／（λ−ε）・・・・（１１） そして、筒内圧と燃焼指標との間には良い相関があるこ
とがわかっているので、Ｐi ／avＰi を、燃焼指標を正
規化したものに相当するＣi ／avＣi でおきかえて考え
る。燃焼悪化指標Ｖc を確率を用いて表現すると、制御
テータの燃焼悪化指標Ｖc は、Ｃi ／avＣi ≦Ｃth／
avＣi が成立する確率である。

【００５７】ここで、Ｃth／avＣi は燃焼指標の閾値
で、０．９の値がとられる。また、ｘの閾値をｘ₀ とす
ると、燃焼悪化指標Ｖc は燃焼変動の確率密度Ｐ（ｘ）
を閾値ｘ₀ から１／εまで積分したものとなる。ここ
で、１／εは、Ｃi ／avＣi ＝ａ−ｂ・ｘ＝０のときの
ｘの値で、前に置き換えたａ＝λ／（λ−ε），ｂ＝λ
・ε／（λ−ε）を代入して求められる。

【００５８】したがって、制御データについては、

【００５９】

【数１】

【００６０】ここで、ｘ₀ ＝（ａ−Ｃth／avＣi ）／ｂ ＝｛λ−（λ−ε）・Ｃth／avＣi ｝／λ・ε を代入すると、Ｖc は次のようになる。 Ｖc ＝-exp（−λ／ε）+exp〔｛（λ−ε）・Ｃth／av
Ｃi −λ｝／ε〕・・・・（１２−２） この燃焼悪化指標Ｖc を、燃焼変動ＣＯＶに対し、εを
変化させることによりプロットすると、図１７に示すよ
うになる。

【００６１】すなわち、図１７は、横軸に燃焼変動ＣＯ
Ｖをとり、燃焼悪化指標Ｖc を縦軸にとって、相互の関
係を示すもので、同図に表されるように、良好な線型関
係を持っているということができる。したがって、燃焼
悪化指標Ｖc と燃焼変動ＣＯＶとの間には、良好な相関
関係があり、燃焼悪化指標Ｖc を燃焼変動に対する制御
要素として採用し、フィードバック制御を行なうことに
より、確率的に安定した的確な制御が行なわれる。

【００６２】一方、制御データについて燃焼悪化指標
Ｖc はＣi ＜Ｃthとなる確率にＣａｖ−Ｃｉをかけたも
のであり、これを考慮して算出するとつぎのようにな
る。平均燃焼指標を正規化したものをＣav／avＣi とす
ると、

【００６３】

【数２】

【００６４】ここで、Ｃav／avＣi ＝１，Ｃi ／avＣi
＝ａ−ｂ・ｘであるから、Ｖc は次のようになる。

【００６５】

【数３】

【００６６】この燃焼悪化指標Ｖc についても、燃焼変
動ＣＯＶに対し、εを変化させることによりプロットす
ると、図１８に示すようになる。すなわち、図１８は、
横軸に燃焼変動ＣＯＶをとり、燃焼悪化指標Ｖc を縦軸
にとって、相互の関係を示すもので、同図に表されるよ
うに、良好な線型関係を持っているということができ
る。

【００６７】したがって、燃焼悪化指標Ｖc と燃焼変動
ＣＯＶとの間には、良好な相関関係があり、燃焼悪化指
標Ｖc を燃焼変動に対する制御要素として採用し、フィ
ードバック制御を行なうことにより、確率的に安定した
的確な制御が行なわれる。次に、上記のフィードバック
補正係数Ｋfbの演算を中心にした燃料噴射制御につい
て、更に図４〜図７のフローチャートを用いて説明す
る。

【００６８】まず、図４のステップＡ１において、図５
〜図７のようにして読み込んだ３つの筒内圧力Ｐ１２０
Ｂ，Ｐ６０Ｂ，Ｐ６０Ａをロードする。即ち、筒内圧力
Ｐ１２０Ｂは上死点前１２０°のクランク割込み毎に読
み込まれ（図５のステップＢ１）、筒内圧力Ｐ６０Ｂは
上死点前６０°のクランク割込み毎に読み込まれ（図６
のステップＣ１）、筒内圧力Ｐ６０Ａは上死点後６０°
のクランク割込み毎に読み込まれる（図７のステップＤ
１）。

【００６９】その後は、図４のステップＡ２で、上記
（１）式に基づき、燃焼指標Ｃi を演算し、ステップＡ
３で、偏差ΔＣi を求め、空燃比フィードバック許容運
転状態であれば、ステップＡ４のＹＥＳルートをとっ
て、ステップＡ５で、偏差ΔＣiの累積情報に基づいて
フィードバック補正係数Ｋfbを求め、その後は基本駆動
時間Ｔ_B やその他の補正係数を演算して、燃料噴射時間
Ｔ_inj を求めて（ステップＡ７）、この燃料噴射時間Ｔ
_inj でインジェクタ６を駆動するのである（ステップＡ
８）。

【００７０】なお、インジェクタ６の駆動に当たって
は、後述のごとく、図９，１０のフローチャートに沿っ
た統計的学習制御との調整が行なわれる。そして、この
場合、燃焼指標Ｃi が所定のしきい値Ｃioを下回ったと
きに、その差を積分し、積分値に応じてフィードバック
補正係数Ｋfbを増やして、空燃比をリッチ化するので、
リーン燃焼限界に近い状態でエンジンを運転することが
できる。これにより、燃費の向上およびＮＯｘの低減に
大いに寄与するものである。

【００７１】また、上記の燃焼指標Ｃi を利用すること
による利点は次のとおりである。 （１）筒内圧力の計測点が３点と少ないため、燃焼指標
Ｃi を求めるための演算量が少なくて済む。 （２）燃焼指標Ｃi を求める際に使用する式（（１）
式）の分母および分子の両方に圧力差分を用いているの
で、筒内圧力のゼロ点較正用の演算が不要になる。

【００７２】（３）燃焼指標Ｃi を求めるのに、分母お
よび分子の比を用いているので、筒内圧力のゲイン管理
が不要になる。 （４）燃焼指標Ｃi は単位空気量当たりエンジン出力情
報を有しているので、燃焼指標Ｃi をエンジン負荷によ
らずほぼ一定の値にすることができる。なお、空燃比フ
ィードバック許容運転状態でない場合は、ステップＡ４
のＮＯルートをとって、ステップＡ６で、フィードバッ
ク補正係数Ｋfbを「１」にし、その後は基本駆動時間Ｔ
_B やその他の補正係数を演算して、燃料噴射時間Ｔ_inj
を求めて（ステップＡ７）、この燃料噴射時間Ｔ_inj で
インジェクタ６を駆動する（ステップＡ８）。

【００７３】なお、燃料噴射時間Ｔ_inj の演算は各気筒
毎に行なわれるので、上記の燃料噴射制御は各気筒毎に
行なわれる。このように本実施例では、少ない検出筒内
圧力情報を用いて定義される燃焼指標Ｃi を創設して、
この燃焼指標Ｃi を用いて、エンジンの燃焼状態を簡便
に評価できることに着目して、上記の燃焼状態評価手法
を利用することにより、エンジンの燃焼変動調整要素と
しての空燃比調整要素を制御して、エンジンの燃焼状態
を制御できるので、簡便にリーン燃焼限界制御を実現す
ることができ、これにより燃費の向上およびＮＯｘ低減
におおいに寄与するものである。

【００７４】なお、上記燃焼指標Ｃi を用いて、リッチ
燃焼限界を評価して、リッチ燃焼限界制御を行なうこと
も理論的には可能である。また、燃焼指標Ｃi と設定値
Ｃioとの偏差ΔＣi の累積情報の代わりに、偏差ΔＣi
そのものを用いて、この偏差ΔＣi の大きさが減少する
方向に、エンジンを制御するようにしてもよい。

【００７５】さらに、筒内圧力計測点として、上死点前
１２０°，上死点前６０°，上死点後６０°のほか、エ
ンジンの圧縮行程での異なった２点における第１筒内圧
力および第２筒内圧力と、内燃機関膨張行程における第
３筒内圧力との３点を計測してもよく、又、燃焼指標
を、上記の第３筒内圧力と第１，第２筒内圧力の一方の
筒内圧力との差および上記の第１，第２筒内圧力の差と
の比で定義してもよい。このようにして定義した燃焼指
標を用いても、前記の場合と同様にして、エンジンの燃
焼状態を評価して、エンジンの燃焼状態の制御が可能で
ある。

【００７６】また、燃焼指標としきい値との比較結果に
基づき、燃焼変動調整要素としての空燃比に代えて、又
は空燃比に加えて、燃焼変動調整要素としてのＥＧＲ量
を制御してもよい。ついで、燃焼悪化指標Ｖc および補
正係数Ｋc の演算を中心にした統計的学習による燃料噴
射制御について、図８のフローチャートを用いて説明す
る。

【００７７】まず、ステップＳ１において、エンジンの
行程に同期した割り込みが実行され、ステップＳ２以下
の処理が実行される。ステップＳ２においては、計測さ
れた３つの筒内圧力Ｐ120B(i) ，Ｐ60B(i)，Ｐ60A(i)を
ロードする。即ち、筒内圧力Ｐ120B(i) は上死点前１２
０°のクランク割込み毎に読み込まれ、筒内圧力Ｐ60B
(i)は上死点前６０°のクランク割込み毎に読み込ま
れ、筒内圧力Ｐ60A(i)は上死点後６０°のクランク割込
み毎に読み込まれる。

【００７８】なお、本ステップにおける筒内圧力の読み
込みは、前述のフィードバック制御におけるＰ１２０
Ｂ，Ｐ６０Ｂ，Ｐ６０Ａについて行なうように構成する
こともできる。ついで、ステップＳ４において、燃焼指
標データ演算手段１０１による燃焼指標Ｃi の算出が次
式により行なわれる。 Ｃi ＝（Ｐ60A(i)−Ｐ60B(i)）／（Ｐ60B(i)−Ｐ120B(i) ）・・・（１） さらに、ステップＳ５において、燃焼指標Ｃi が燃焼悪
化判定用閾値Ｃthよりも小さいかどうかが判断され、小
さくない場合には、燃焼状態が悪化した状態にないた
め、「ＮＯ」ルートを通じステップＳ６のリターン動作
が行なわれて、次の演算サイクルに待機する状態とな
る。

【００７９】一方、燃焼指標Ｃi が燃焼悪化判定用閾値
Ｃthよりも小さくなっている場合には、燃焼状態が悪化
した状態にあるため、「ＹＥＳ」ルートを通じステップ
Ｓ７の動作が実行される。ステップＳ７では、積算手段
１０２の積算により燃焼悪化指標Ｖc の演算が行なわれ
るが、この演算は、制御データ，のいずれかの、当
該装置で採用されているものについて行なわれる。

【００８０】まず制御データが採用されている場合に
は、前回のステップＳ７の実行により算出された燃焼悪
化指標Ｖc に、度数を１加える次式の演算が行なわれ
る。 Ｖc ＝ Ｖc ＋ １ これにより、燃焼指標Ｃi が所定の燃焼悪化判定用閾値
Ｃthから燃焼悪化側に超えた度数が積算されることにな
る。

【００８１】また、制御データが採用されている場合
には、前回のステップＳ７の実行により算出された燃焼
悪化指標Ｖc に対し、燃焼指標Ｃ(i) が平均燃焼指標Ｃ
avから燃焼悪化側に超える超過量（Ｃav−Ｃi ）を加算
される。 Ｖc ＝ Ｖc ＋ （Ｃav−Ｃi ） これにより、燃焼の悪化量が重みをつけて積算され、閾
値付近の数値の影響を小さくする状態での燃焼悪化指標
Ｖc が算出される。

【００８２】なお、この燃焼悪化指標Ｖc は、前述の確
率的観点からの考察に従った補正すべき燃焼変動量を反
映するものであって、燃焼悪化の確率を考慮した状態で
算出されることとなる。したがって、この燃焼悪化指標
Ｖc に基づき燃料噴射量の補正を行なうことにより、燃
焼悪化の確率に対応した燃料噴射制御が安定して行なわ
れる。

【００８３】そして、ステップＳ８において演算サイク
ルが２５６サイクルを超えたかどうかが判断され、超え
ていない場合は、「ＮＯ」ルートを通じステップＳ９の
リターン動作が行なわれて、次の演算サイクルを待機す
る状態となる。また、演算サイクルが２５６サイクルを
超えた場合は、所定のサンプリング期間を経過した状態
にあるため、「ＹＥＳ」ルートを通じステップＳ１０以
下の補正動作が実行される。

【００８４】まず、ステップＳ１０において、補正係数
Ｋc(j)が次のように設定される。 （１）Ｖc ＞Ｖc₀＋ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)＋Ｋr ・( Ｖc −Ｖc₀−ΔＶc) （２）Ｖc₀＋ΔＶc ＞Ｖc ＞Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1) （３）Ｖc ＜Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)−Ｋｌ・( Ｖc −Ｖc₀＋ΔＶc) そして、設定された補正係数Ｋc(j)による噴射燃料の補
正が行なわれる（ステップＳ１１）。

【００８５】燃料噴射制御は、ＥＣＵ２０からの燃料噴
射量制御信号によるインジェクタ６の燃料噴射時間Ｔ
_inj を制御することにより行なわれるが、この燃料噴射
時間Ｔ _inj は次式により算出される。 Ｔ_inj ＝Ｔb ×Ｋ×（Ｋfb＋Ｋc ＋１）×Ｋafl ±Ｔac
c ＋Ｔd この式におけるＫc が上述の補正係数Ｋc(j)であり、-
0.1から0.1 の間で設定されるＫc(j)により、燃料噴射
時間Ｔ_inj が所望の状態に調整され、的確な燃料噴射制
御が行なわれる。

【００８６】すなわち、燃焼悪化の確率に対応して算出
される燃焼悪化指標Ｖc に基づき、燃料噴射量の補正が
行なわれ、燃焼悪化の確率に対応した燃料噴射制御が安
定して行なわれる。なお、燃焼悪化指標Ｖc は、ステッ
プＳ１２においてリセットされ、次の演算サイクルを待
機する状態となる。

【００８７】このように本実施例では、燃料噴射制御に
用いられる燃焼悪化指標Ｖc が、内燃機関の燃焼変動に
対し良い線型の相関を持っており、学習制御を行なうに
当たって正確な補正が行なわれ、的確な燃料噴射量の補
正が的確に行なわれる。これにより、従来、単一の燃焼
悪化検出により行なわれていた補正を行なわず、確率的
に確実な燃焼悪化に対応するようになるため、空燃比の
リミットサイクルの発生を防止できるようになり、リー
ンバーンエンジンにおいて、ドライバビリティ、燃費、
排ガスの限界性能を大幅に向上させることができるよう
になる。

【００８８】また、燃焼変動を統計的に処理する場合に
は、一般に著しく多数の計測データを必要とし、エンジ
ンＥＣＵの処理能力では的確な制御を行なえないが、本
実施例によれば、従来のエンジンＥＣＵ能力によっても
十分な実時間処理による制御を行なうことができる。ま
た、簡便にリーン燃焼限界制御を実現することができ、
これにより燃費の向上およびＮＯｘ低減におおいに寄与
するものである。

【００８９】そして、前述のフィードバック制御のため
の制御係数Ｋfb、学習制御のための制御係数Ｋc 、およ
び燃料噴射時間Ｔinj の算出実行について、相互の関係
を図９，１０のフローチャートに沿い説明する。まず、
ステップＳＳ１において燃焼指標Ｃi が算出され、つい
でステップＳＳ２において、前述のリーンフィードバッ
ク制御判定条件〜に対する判断がフィードバック判
定スイッチ手段２７により行なわれる。

【００９０】この判断において、フィードバック制御条
件が成立していない場合は「ＮＯ」ルートをとり、ステ
ップＳＳ３〜ステップＳＳ５が実行されて、ステップＳ
Ｓ２３に至る。ステップＳＳ３からステップＳＳ５は、
タイマ、学習フラグ、フィードバック制御補正係数Ｋfb
をリセットするもので、フィードバック制御補正係数Ｋ
fbを更新しない状態で、ステップＳＳ２３において、従
前通りの補正係数Ｋfbによる燃料噴射量設定が行なわれ
る。

【００９１】一方、リーンフィードバック制御条件が成
立している場合は「ＹＥＳ」ルートをとり、ステップＳ
Ｓ６において学習制御条件が成立しているかどうかが判
断される。判断は、前述の判定条件，により行なわ
れ、成立していない場合は、「ＮＯ」ルートを通じてス
テップＳＳ２４において学習開始フラグがリセットされ
るとともに、ステップＳＳ１９以下のフィードバック制
御ステップが実行される。

【００９２】学習制御条件が成立している場合には、ス
テップＳＳ７において学習開始フラグがセットされてい
るかどうかが判断され、初めてステップＳＳ７に至った
場合は学習開始フラグがセットされていないため、ステ
ップＳＳ８〜ステップＳＳ１０が実行される。ステップ
ＳＳ８〜ステップＳＳ１０において、学習開始フラグが
セットされるとともに、燃焼悪化指標Ｖc が「０」にリ
セットされ、さらにサンプリングの回数をカウントする
変数Ｎが「０」にリセットされる。

【００９３】このリセット動作が行なわれた後、次のサ
イクルには、ステップＳＳ７から「ＹＥＳ」ルートをと
り、ステップＳＳ１１以下の学習制御が行なわれる。ス
テップＳＳ１１では、燃焼指標Ｃi が燃焼悪化判定用閾
値Ｃthから燃焼悪化側に超えているかどうかが判断さ
れ、超えている場合には、燃焼が悪化しているため、ス
テップＳＳ１２で燃焼悪化指標Ｖc の演算が行なわれ
る。

【００９４】ここで、燃焼悪化指標Ｖc の演算は、本実
施例の装置が前述の制御データを採用している場合、
超過度数の積算が積算手段１０２により行なわれる。 Ｖc(j) ＝Ｖc(j) ＋１ また、燃焼悪化指標Ｖc の演算は、本実施例の装置が前
述の制御データを採用している場合、平均燃焼指数Ｃ
avと燃焼指標Ｃi との差、いわゆる燃焼指標Ｃi が平均
燃焼指数Ｃavを超過している量を、従前の燃焼悪化指標
Ｖc に加算する演算が積算手段１０２により行なわれ
る。これは、燃焼指標Ｃi の燃焼悪化指標Ｖc に対する
超過量を積分する演算に相当する。

【００９５】Ｖc(j) ＝Ｖc(j) ＋( Ｃav−Ｃi(j)） なお、この場合は、ステップＳＳ２５において予めＣav
が算出され、この演算の後、ステップＳＳ１２が実行さ
れる。ところで、ステップＳＳ１１において「ＮＯ」ル
ートをとった場合は、燃焼状態が良好であるため、燃焼
悪化指標Ｖc に関する演算を行なわないで、ステップＳ
Ｓ１３に至る。

【００９６】ステップＳＳ１３では、カウンタＮが「２
５６」に達したかどうかが判断される。これは、学習制
御にかかる燃焼指標Ｃi の算出サイクルが、所定の回数
に達したかどうかを判断されるもので、所定の回数に達
するとステップＳＳ１５以下が実行される。所定の回数
に達しない場合は、ステップＳＳ１４においてカウンタ
Ｎを更新し、フィードバック制御を行なうステップＳＳ
１９に至る。

【００９７】ところで、ステップＳＳ１５においては、
判定手段１０４により、燃焼悪化指標Ｖc から学習制御
用補正係数Ｋc が下記のように決定される。 〔１〕Ｖc ＞Ｖc₀＋ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)＋Ｋr ・( Ｖc −Ｖc₀−ΔＶc) 〔２〕Ｖc₀＋ΔＶc ＞Ｖc ＞Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1) 〔３〕Ｖc ＜Ｖc₀−ΔＶc のとき、 Ｋc(j)= Ｋc(j-1)−Ｋｌ・( Ｖc −Ｖc₀＋ΔＶc) そして、ステップＳＳ１６において、リミッタ手段２０
２により上下限クリップ動作が行なわれ、学習制御補正
係数Ｋc が0.15＞Ｋc ＞-0.15 の範囲を超える場合は、
上限もしくは下限の値に丸められる。

【００９８】ついで、ステップＳＳ１７において燃焼悪
化指標Ｖc が「０」にリセットされ、ステップＳＳ１８
において、Ｎ＝１とされて、学習制御に関するステップ
が終了する。このあとステップＳＳ１９からのフィード
バック制御に関するステップが実行され、まず、燃焼指
標Ｃi の基準燃焼指標Ｃi0に対する偏差ΔＣi(j)が算出
される。ついで、偏差ΔＣi(j)の重み付け処理が行なわ
れ、ΔＡＦ(j) が算出される（ステップＳＳ１９，ＳＳ
２０）。

【００９９】そして、ステップＳＳ２１において、フィ
ードバック制御補正係数Ｋfbが次式により算出される。 Ｋfb(j) ＝Ｋfb(j) ＋ΔＡＦ(j) 算出されたフィードバック制御補正係数Ｋfb(j) は、リ
ミッタ手段２６により上下限クリップ動作が行なわれ、
所定の範囲を超える場合は、上限もしくは下限の値に丸
められる（ステップＳＳ２２）。

【０１００】これにより、フィードバック制御制御用補
正係数Ｋfb(j) の設定が完了し、ステップＳＳ２３にお
ける燃料噴射時間Ｔinj の算出が行なわれる。この際に
おいて、学習制御用補正係数Ｋc としては、ステップＳ
Ｓ１６における値が採用され、算出された燃料噴射時間
Ｔinj は、学習制御用の補正とフィードバック制御用の
補正との双方を行なった状態で値であり、この値による
燃料噴射が行なわれる。

【０１０１】このように、学習制御用の補正とフィード
バック制御用の補正とが所要の重みを持った状態で行な
われることにより、良好な燃料噴射制御が安定して行な
われる。また、燃焼限界制御によるドライバビリティ、
燃費、排ガスの限界運転が実現される。

【０１０２】さらに、統計的な燃焼変動を学習するた
め、リーン運転開始の当初から、限界空燃比での運転が
可能となる。

【０１０３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の制御装置によれば、次のような効果ないし利点が得ら
れる。 （１）統計処理した制御データによる燃焼変動要素制御
により、統計的な燃焼変動を学習することができるよう
になり、リーン運転開始の当初から限界空燃比で運転可
能となる。 （２）燃焼限界制御による、ドライバビリティ、燃費、
排ガスの限界運転が実現可能となる。 （３）統計処理による学習制御と、燃焼変動に即応した
フィードバック制御とを、所要の重みで行なえるように
なり、確実な燃料噴射制御と、反応の早い制御との双方
を行ないうるようになる。 （４）燃焼悪化に対応して算出される燃焼悪化指標に基
づき、燃料噴射量の補正が行ないうるようになり、燃焼
悪化に対応した燃料噴射制御が安定して行なわれる。 （５）燃料噴射制御に用いられる燃焼悪化指標を、内燃
機関の燃焼変動に対し良い線型の相関を持つものにする
ことにより、学習制御を行なうに当たって正確な補正を
行なえるようになり、的確な燃料噴射量の補正を安定し
て行ないうるようになる。 （６）単一の燃焼悪化検出による補正を行なわず、確率
的な燃焼悪化への対応を行なうことにより、学習制御を
確実に行なえるようになって、空燃比Ａ／Ｆのリミット
サイクルの発生を防止できるようになり、リーンバーン
エンジンにおいて、ドライバビリティ、燃費、排ガスの
限界性能を大幅に向上させることができるようになる。 （７）燃焼変動を統計的に処理する場合には、一般に著
しく多数の計測データを必要とし、エンジン制御用コン
ピュータの処理能力では的確な制御を行なえないが、燃
焼悪化指標を導入することにより、従来のエンジン制御
用コンピュータ能力によっても十分な実時間処理による
制御を行なうことができる。 （８）簡便にリーン燃焼限界制御を実現することがで
き、これにより燃費の向上およびＮＯｘ低減におおいに
寄与するものである。 （９）筒内圧力のゼロ点較正用の演算が不要になり、し
かも筒内圧力のゲイン管理も不要にすることができ、こ
れにより簡便にエンジンの燃焼状態を評価できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す制御ブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を示す制御ブロック図であ
る。

【図３】本装置を装備するエンジンシステムの概略構成
図である。

【図４】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図５】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図６】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図７】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図８】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図９】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロー
チャートである。

【図１０】本発明の一実施例の制御要領を説明するフロ
ーチャートである。

【図１１】燃焼指標の算出に用いる圧力計測点を説明す
る図である。

【図１２】リーン限界近傍での燃焼変動とクランク角度
との関係を説明する図である。

【図１３】リーン限界近傍での燃焼指標とエンジン出力
との相関を説明する図である。

【図１４】燃焼指標，エンジン出力およびエンジン回転
数の関係を説明する図である。

【図１５】エンジンの燃焼変動特性を説明する図であ
る。

【図１６】エンジンの燃焼変動特性を説明する図であ
る。

【図１７】エンジンの燃焼変動特性を説明する図であ
る。

【図１８】エンジンの燃焼変動特性を説明する図であ
る。

【図１９】空燃比と燃焼変動，ＮＯｘ量との関係を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ 吸気通路 ２ａ サージタンク ３ 排気通路 ４ 吸気弁 ５ 排気弁 ６ インジェクタ ７ ＥＧＲ通路 ８ ＥＧＲ弁 ９ エアフローセンサ １０ 吸気温センサ １１ 大気圧センサ １２ スロットルセンサ １３ Ｏ₂ センサ １４ 水温センサ １５ クランク角センサ １６ ＴＤＣセンサ １７ 筒内圧センサ １８ 点火プラグ ２０ ＥＣＵ ２１ 筒内圧検出手段 ２２ 燃焼指標演算手段 ２３ 比較手段 ２４ 変換手段 ２５ 累積手段 ２６ リミッタ手段 ２７ フィードバック判定スイッチ手段 ２７Ａ フィードバック判定ロジック部 ２７Ｂ スイッチ部 １０１ 燃焼指標データ演算手段 １０２ 積算手段 １０４ 判定手段 ２０１ 学習制御判定スイッチ手段 ２０１Ａ 学習制御判定ロジック部 ２０１Ｂ スイッチ部 ２０２ リミッタ手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−153243（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−37021（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−50100（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−96150（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−174548（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−49955（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−202660（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 45/00 368 F02D 45/00 301 F02D 45/00 358 F02D 45/00 362 F02D 41/14 330

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力状態を表すパラメータを
   検出するパラメータ検出手段と、 内燃機関の各燃焼ごとに上記パラメータ値に基づき燃焼
   変動に相関した燃焼指標データを演算する燃焼指標デー
   タ演算手段と、 該燃焼指標データと燃焼悪化判定用閾値とを比較し各燃
   焼ごとに内燃機関の燃焼変動調整要素を制御するための
   第１の制御情報を算出する第１の制御情報算出手段と、 設定されたサンプリング期間における上記燃焼指標デー
   タを統計処理して上記燃焼変動調整要素を制御するため
   の第２の制御情報を算出する第２の制御情報算出手段
   と、 上記の第１の制御情報および第２の制御情報を用いて上
   記燃焼変動要素を制御する制御手段とが設けられたこと
   を特徴とする、内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】 上記第１の制御情報による上記燃焼変動
   要素の制御幅より上記第２の制御情報による上記燃焼変
   動要素の制御幅が広くなるように上記の第１の制御情報
   および第２の制御情報のそれぞれに制限値が設けられて
   いることを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御
   装置。
3. 【請求項３】 内燃機関の運転状態があらかじめ設定さ
   れた第１の運転状態になったことを検出して上記第１の
   制御情報算出手段が上記第１の制御情報を算出するとと
   もに、上記第１の運転状態において更に他の状況が成立
   したときに上記第２の制御情報算出手段による上記第２
   の制御情報算出が行なわれるように構成されたことを特
   徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】 上記燃焼指標データが燃焼悪化判定用閾
   値を燃焼悪化側に超えた場合に制御データを積算しこの
   積算データを燃焼悪化指標として求める積算手段が上記
   第２の制御情報算出手段に設けられたことを特徴とす
   る、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】 上記パラメータ検出手段が燃焼室内圧力
   情報を検出する手段として構成され、 且つ、内燃機関の圧縮行程での異なった２点における燃
   焼室内圧力情報を第１燃焼室内圧力情報および第２燃焼
   室内圧力情報とし、内燃機関膨張行程における燃焼室内
   圧力情報を第３燃焼室内圧力情報とした場合に、 上記燃焼指標データ演算手段が、 上記の第３燃焼室内圧力情報と第１，第２燃焼室内圧力
   情報の一方の燃焼室内圧力情報との差および上記の第
   １，第２燃焼室内圧力情報の差との比を演算することに
   より該燃焼指標データを算出する手段として構成された
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関の制御装
   置。
6. 【請求項６】 上記パラメータ検出手段が、内燃機関の
   燃焼により駆動される回転軸の回転状態を示すデータを
   検出する手段として構成されたことを特徴とする、請求
   項１記載の内燃機関の制御装置。