JP3498498B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JP3498498B2
JP3498498B2 JP28070196A JP28070196A JP3498498B2 JP 3498498 B2 JP3498498 B2 JP 3498498B2 JP 28070196 A JP28070196 A JP 28070196A JP 28070196 A JP28070196 A JP 28070196A JP 3498498 B2 JP3498498 B2 JP 3498498B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】機関が振動すると騒音を発生し、この振
動騒音は車両運転室内に伝わって車両運転室内における
騒音を悪化させる。一方、車両運転室内に伝わる振動騒
音の大きさは各気筒の最大振動の気筒間格差に起因して
おり、各気筒の最大振動の気筒間格差が大きくなるほど
車両運転室内に伝わる振動騒音が大きくなることが知ら
れている。そこで、複数の気筒を備えた内燃機関の制御
装置であって、機関の振動を検出する振動検出手段と、
振動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃焼毎に発
生する最大振動を検出する最大振動検出手段と、各気筒
の最大振動の気筒間格差が小さくなるように各気筒の燃
焼状態を制御する燃焼状態制御手段とを備えた制御装置
が公知である(特開昭63−215877号公報参
照)。この制御装置では各気筒の点火時期を制御するこ
とにより各気筒の燃焼状態を制御するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
制御装置におけるように各気筒の最大振動の気筒間格差
が小さくなるように各気筒の燃焼状態を制御すると各気
筒の燃焼状態は必ずしも均一ではなくなる。その結果、
各気筒の出力トルクの気筒間格差が大きくなって各気筒
の最大回転変動の気筒間格差が大きくなる場合があり、
この場合ドライバビリティが悪化するという問題点があ
る。また、各気筒の最大回転変動の大きな気筒間格差に
よって機関振動が増大され、かえって車両運転室内に伝
わる振動騒音を増大させる恐れがある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に1番目の発明によれば、複数の気筒を備えた内燃機関
の制御装置であって、機関の振動を検出する振動検出手
段と、振動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃焼
毎に発生する最大振動を検出する最大振動検出手段と、
各気筒の最大振動の気筒間格差が小さくなるように各気
筒の燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段とを備えた制
御装置において、機関の回転変動を検出する回転変動検
出手段と、回転変動検出手段の出力信号に基づいて各気
筒の燃焼毎に発生する最大回転変動を検出する最大回転
変動検出手段と、各気筒の最大回転変動の気筒間格差が
小さくなるように上記燃焼状態制御手段の燃焼状態制御
作用を補正する補正手段とを具備し、上記補正手段が、
すべての気筒の最大回転変動が機関運転状態に応じて定
まる許容最大回転変動よりも小さいときに補正作用を停
止し機関回転数に応じて変化する最大回転変動が最小と
なる機関回転数である最大回転変動最小時回転数に対す
る機関回転数の偏差が大きいときには小さいときに比べ
て上記許容最大回転変動が小さく定められる。すなわち
1番目の発明では、各気筒の最大振動の気筒間格差が小
さく維持されつつ各気筒の最大回転変動の気筒間格差も
小さく維持される。
【0005】また、最大回転変動自体が小さければドラ
イバビリティの悪化は小さく、したがって補正手段によ
る補正作用を行う必要がない。そこで番目の発明で
は、すべての気筒の最大回転変動が許容最大回転変動よ
りも小さいときに補正手段による補正作用を停止するこ
とにより各気筒の最大振動の気筒間格差が極めて小さく
維持されるようにし、同時に制御を簡素化している。
【0006】さらに、最大回転変動最小時回転数に対す
る機関回転数の偏差が大きいときには小さいときに比べ
て最大回転変動が大きくなることが判明している。そこ
番目の発明では、最大回転変動最小時回転数に対す
る機関回転数の偏差が大きいときには小さいときに比べ
て許容最大回転変動を小さく定め、それによって上記偏
差が大きいときには小さいときに比べて補正手段による
補正作用が行われる頻度が多くなるようにしている。
【0007】さらに、上記課題を解決するために番目
の発明によれば番目の発明において、機関回転数が上
記最大回転変動最小時回転数よりも小さいときの上記許
容最大回転変動が、機関回転数が上記設定回転数よりも
大きいときの上記許容最大回転変動よりも小さく定めら
れる。回転変動がドライバビリティに与える影響は機関
回転数が低くなるほど大きくなる。そこで番目の発明
では、機関低回転運転時の上記許容最大回転変動を高回
転運転時よりも小さく定め、それによって機関低回転運
転時に補正手段による補正作用が行われる頻度が多くな
るようにしている。
【0008】さらに、上記課題を解決するために番目
の発明によれば、複数の気筒を備えた内燃機関の制御装
置であって、機関の振動を検出する振動検出手段と、振
動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃焼毎に発生
する最大振動を検出する最大振動検出手段と、各気筒の
最大振動の気筒間格差が小さくなるように各気筒の燃焼
状態を制御する燃焼状態制御手段とを備えた制御装置に
おいて、機関の回転変動を検出する回転変動検出手段
と、回転変動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃
焼毎に発生する最大回転変動を検出する最大回転変動検
出手段と、各気筒の最大回転変動の気筒間格差が小さく
なるように上記燃焼状態制御手段の燃焼状態制御作用を
補正する補正手段とを具備し、上記補正手段が、すべて
の気筒の最大回転変動が機関運転状態に応じて定まる許
容最大回転変動よりも小さいときに補正作用を停止し、
機関負荷に応じて変化する最大回転変動が最小となる機
関負荷である最大回転変動最小時負荷に対する機関負荷
の偏差が大きいときには小さいときに比べて上記許容最
大回転変動が小さく定められる。すなわち3番目の発明
では、各気筒の最大振動の気筒間格差が小さく維持され
つつ各気筒の最大回転変動の気筒間格差も小さく維持さ
れる。 また、最大回転変動自体が小さければドライバビ
リティの悪化は小さく、したがって補正手段による補正
作用を行う必要がない。そこで3番目の発明では、すべ
ての気筒の最大回転変動が許容最大回転変動よりも小さ
いときに補正手段による補正作用を停止することにより
各気筒の最大振動の気筒間格差が極めて小さく維持され
るようにし、同時に制御を簡素化している。 さらに、
大回転変動最小時負荷に対する機関負荷の偏差が大きい
ときには小さいときに比べて最大回転変動が大きくなる
ことが判明している。そこで番目の発明では、最大回
転変動最小時負荷に対する機関負荷の偏差が大きいとき
には小さいときに比べて許容最大回転変動を小さく定
め、それによって上記偏差が大きいときには小さいとき
に比べて補正手段による補正作用が行われる頻度が多く
なるようにしている。
【0009】さらに、上記課題を解決するために番目
の発明によれば1番目又は3番目の発明において、上記
補正手段が、機関回転数に対する最大回転変動の比であ
る変動比がすべての気筒について、機関運転状態に応じ
て定まる許容変動比よりも小さいときに補正作用を停止
している。すなわち番目の発明では、最大回転変動が
大きいときほどかつ機関回転数が低いときほど補正手段
による補正作用が行われる頻度が多くされる。
【0010】さらに、上記課題を解決するために番目
の発明によれば番目の発明において、上記許容変動比
が一定に定められる。すなわち番目の発明では制御が
簡素化される。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明を4気筒エンジンに
適用した場合を示している。しかしながら、気筒数が異
なるエンジンに本発明を適用することもできる。図1を
参照すると、1は4気筒エンジン本体、2は各気筒に対
して夫々設けられた点火栓、3は各点火栓2に順次点火
電流を分配するディストリビュータ、4はエンジン本体
1を支持するエンジンマウントを夫々示す。エンジンマ
ウントは複数個設けられており、図1において4で示さ
れるエンジンマウントは複数個のエンジンマウントのう
ちで最も分担荷重の大きなエンジンマウントを示してい
る。各点火栓2の点火時期は電子制御ユニット10の出
力信号に基いて制御される。
【0012】電子制御ユニット10はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス11によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)12、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)13、CPU(マイクロプロセ
ッサ)14、入力ポート15および出力ポート16を具
備する。ディストリビュータ3にはクランクシャフトが
例えば30度回転する毎に出力パルスを発生するクラン
ク角センサ5と、いづれかの気筒が吸気上死点にあるこ
とを示す出力パルスを発生する上死点検出センサ6とが
取付けられ、これらセンサ5,6の出力パルスは入力ポ
ート15に入力される。これらセンサ5,6の出力パル
スからいづれの気筒が吸気上死点にあるかを示す気筒判
別信号がCPU14内で形成される。また、CPU14
内ではセンサ5,6の出力パルスに基づいて機関の回転
速度が算出され、この回転速度は出力ポート16を介し
てDA変換器22に出力される。さらに、入力ポート1
5には吸気管負圧に比例した出力電圧を発生する負圧セ
ンサ7がAD変換器8を介して接続される。CPU14
内では吸気管負圧に基づいて吸入空気量が算出される。
一方、エンジンマウント4にはエンジン本体1の振動を
検出する振動センサ9が取付けられる。この振動センサ
9は例えば圧電素子からなり、振動の大きさに比例した
出力電圧を発生する。振動センサ9は出力電圧の最大値
を検出するピークホールド回路17aに接続され、この
ピークホールド回路17aの出力信号はAD変換器18
aを介して入力ポート15に入力される。また、DA変
換器22はDA変換器22の出力の最大値を検出するピ
ークホールド回路17bに接続され、このピークホール
ド回路17bの出力信号はAD変換器18bを介して入
力ポート15に入力される。ピークホールド回路17
a,17bおよびAD変換器18a,18bは出力ポー
ト16の出力信号によって制御される。出力ポート16
に出力された点火信号は駆動回路19およびイグナイタ
20を介してディストリビュータ3に入力される。
【0013】図1のエンジンでは次式に基づいて点火時
期θが算出される。 θ=θB+θKa+θKb ここで各係数は次のものを表している。 θB:基本点火時期 θKa:最大振動補正係数 θKb:回転変動補正係数 基本点火時期θBは各気筒の実際の点火時期をMBTと
するのに最適な点火時期であって、機関回転数Nと機関
負荷Q/N(吸入空気量Q/機関回転数N)との関数と
して予めROM12内に記憶されている。最大振動補正
係数θKaは各気筒の最大振動の気筒間格差が小さくな
るようにするためのものである。一方、回転変動補正係
数θKbは各気筒の最大回転変動の気筒間格差が小さく
なるようにするためのものである。
【0014】冒頭で述べたように、車両運転室内に伝わ
る振動騒音を低減するために各気筒の最大振動の気筒間
格差を小さくすればよいことが判明している。そこで本
発明では、各気筒の燃焼毎に発生する最大振動を検出
し、これら最大振動の気筒間格差を小さくすべく各気筒
の燃焼状態を制御するようにしている。すなわち図1の
エンジンでは、最も大きな最大振動を発生した気筒の点
火時期を遅角させると共に最も小さな最大振動を発生し
た気筒の点火時期を進角させている。その結果、最も大
きな最大振動を発生した気筒の最大振動が小さくされ、
最も小さな最大振動を発生した気筒の最大振動が大きく
されるので各気筒の最大振動の気筒間格差が小さくさ
れ、斯くして車両運転室内に伝わる振動騒音が低減され
る。この場合、最も大きな最大振動を発生した気筒の最
大振動補正係数θKaは例えば予め定められた一定値−
αとされ、最も小さな最大振動を発生した気筒の最大振
動補正係数θKaは一定値+αとされる。
【0015】ところが、このように気筒の燃焼状態、す
なわち点火時期を制御すると各気筒の最大回転変動の気
筒間格差が大きくなる場合があり、この場合ドライバビ
リティが悪化する。そこで、本発明では各気筒の最大回
転変動を検出し、これら最大回転変動の気筒間格差が小
さくなるように気筒の燃焼状態をさらに制御するように
している。すなわち図1のエンジンでは、最も大きな最
大回転変動を発生した気筒の点火時期を遅角させてい
る。その結果、最も大きな最大回転変動を発生した気筒
の最大回転変動が小さくされるので各気筒の最大回転変
動の気筒間格差が小さくされ、斯くして良好なドライバ
ビリティが確保される。また、気筒の最大回転変動自体
が小さくされることによっても良好なドライバビリティ
が確保される。したがって、車両運転室内に伝わる振動
騒音の低減と、良好なドライバビリティの確保との両方
が同時に達成される。
【0016】次に、図1のエンジンの点火時期制御につ
いて図2から図8を参照して詳細に説明する。まず、図
2から図4を参照して最大振動補正係数θKaの算出方
法について説明する。図3は各気筒の最大振動を検出す
るためのルーチンを示している。このルーチンは予め定
められた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。
【0017】図3を参照するとまず始めにステップ30
において点火信号IGtを(図2)が発生したか否かが
判別される。点火信号が発生している場合にはステップ
31に進んでピークホールド回路(PH)17aをセッ
トする信号(図2)を発生する。ピークホールド回路1
7aがセットされるとピークホールド回路17aの出力
端子には図2に示されるように振動センサ9の出力電圧
のピーク値が表われる。次いでステップ32では気筒判
別信号G(図2)に基いていづれの気筒iaが点火され
たかを記憶する。例えば1番気筒が点火された場合には
iaが1とされる。次いでステップ33においてnaを
クリアし、続くステップ34においてwaを1だけイン
クリメントした後に処理サイクルを完了する。
【0018】次の処理サイクルではステップ30からス
テップ35に進んでnaが1だけインクリメントされ、
次いでステップ36においてnaが予め定められた一定
値na1になったか否か、即ち点火信号IGtが発せら
れてから一定のクランク角度だけ機関が回転したか否か
が判別される。n=na1となったらステップ37に進
んで図2に示すようにAD変換信号が出力ポート16に
出力される。このときエンジン本体1の最大振動v(図
2)を表わすピークホールド回路17aの出力電圧がA
D変換器18aにおいてAD変換されて入力ポート15
に入力される。次いでステップ38では最大振動vがV
(ia)とされる。1番気筒が点火された場合にはV
(ia)はV(1)であり、2番気筒が点火された場合
にはV(ia)はV(2)である。次いでステップ39
ではピークホールド回路17aのリセット信号(図2)
が発せられ、従ってピークホールド回路17aは再び振
動センサ9の出力電圧のピーク値をホールドする準備を
する。
【0019】次いでステップ40ではmaが4であるか
否かが判別される。即ち、1番気筒から4番気筒の全て
の気筒について最大振動V(ia)を計測したか否かが
判別される。ma=4であれば、即ち全気筒について最
大振動V(ia)を計測した場合にはステップ41に進
んでmaをクリアした後にステップ42に進んで各気筒
iaの最大振動V(ia)の和を気筒数で割算して最大
振動平均値VAVEを計算し、次いで処理サイクルを終
了する。
【0020】図4は最大振動補正係数θKaを算出する
ためのルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。図4を参照すると、まずステップ50ではgaが1
だけインクリメントされる。続くステップ51ではθK
a(ga)が零とされる。θKa(ga)は気筒gaの
最大振動補正係数を表しており、例えばθKa(1)は
1番気筒の最大振動補正係数を表している。次いでステ
ップ52に進んでgaが4であるか否か、すなわちすべ
ての気筒の最大振動補正係数θKa(ga)が零とされ
たか否かが判別される。ga=4のとき、すなわちすべ
ての気筒の最大振動補正係数θKa(ga)が零とされ
たときには次いでステップ53に進んでgaがクリアさ
れる。
【0021】ステップ54からステップ65ではいづれ
の気筒iaの最大振動V(ia)が最大であるか最小で
あるかが判別される。そのためにまず始めにステップ5
4において最大振動V(ia)が最大である気筒MAX
aを1番気筒とし、次いでステップ55において最大振
動の最大値VMAXをV(1)とし、次いでステップ5
6では最大振動V(ia)が最小である気筒MINaを
1番気筒とし、次いでステップ57において最大振動V
(ia)の最小値VMINをV(1)とする。
【0022】ステップ58ではhaが1だけインクリメ
ントされる。このhaは予め1とされており、従ってス
テップ58においてhaは2とされる。続くステップ5
9ではV(ha)がVMAXよりも大きいか、即ちha
=2の場合にはV(2)がVMAXよりも大きいか否か
が判別される。V(2)>VMAXであればステップ6
0に進んで最大振動V(ia)が最大である気筒MAX
aが2とされ、次いでステップ61においてVMAXが
V(2)とされる。次いでステップ62ではV(ha)
がVMINよりも小さいか、即ちha=2であればV
(2)がVMINよりも小さいか否かが判別される。V
(2)<VMINであればステップ63に進んで最大振
動V(ia)が最小である気筒MINaが2とされ、次
いでステップ64においてVMINがV(2)とされ
る。次いでステップ65ではhaが4になったか否かが
判別され、haが4になっていない場合にはステップ5
8に戻る。次いでV(3),V(4)について最大であ
るか最小であるかが順次判別され、斯くして最大振動V
(ia)が最大である気筒MAXaと最小である気筒M
INaが定められる。次いでステップ66においてha
を1にした後にステップ67に進む。
【0023】ステップ67では最大振動V(ia)が最
大である気筒MAXaのV(MAXa)、すなわちVM
AXを最大振動平均値VAVEで割算し、VMAX/V
AVEが予め定められた基準値Aよりも大きいか否かが
判別される。VMAX/VAVE>Aであればステップ
68に進んで最大振動補正係数θKa(MAXa)が−
αとされる。即ち、最大振動V(ia)が最大である気
筒MAXaの点火時期がαだけ遅角される。次いでステ
ップ69ではVMIN/VAVEが予め定められた基準
値B(B<A)よりも小さいか否かが判別される。VM
IN/VAVE<Bであればステップ70に進んで最大
振動補正係数θKa(MINa)がαとされる。即ち、
最大振動V(ia)が最小である気筒MINaの点火時
期がαだけ進角される。次いで処理サイクルを終了す
る。すなわち、VMAX/VAVE≦AまたはVMIN
/VAVE≧Bのときには各気筒の最大振動の気筒間格
差は十分小さいと判断して最大振動補正係数θKaによ
る点火時期の補正を行わない。
【0024】次に、図2および図5から図7を参照して
最大回転変動補正係数θKbの算出方法について説明す
る。図5は各気筒の最大回転変動を検出するためのルー
チンを示している。このルーチンは予め定められた設定
クランク角毎の割り込みによって実行される。図5を参
照するとまず始めにステップ80において点火信号IG
tを(図2)が発生したか否かが判別される。点火信号
が発生している場合にはステップ81に進んでピークホ
ールド回路17bをセットする信号(図2)を発生す
る。図2の回転速度はDA変換器22の出力信号を示し
ており、ピークホールド回路17bがセットされるとピ
ークホールド回路17bの出力端子には図2に示される
ように回転速度のピーク値が表われる。次いでステップ
82では気筒判別信号G(図2)に基いていづれの気筒
ibが点火されたかを記憶する。次いでステップ83に
おいてnbをクリアし、続くステップ84においてwb
を1だけインクリメントした後に処理サイクルを完了す
る。
【0025】次の処理サイクルではステップ80からス
テップ85に進んでnbが1だけインクリメントされ、
次いでステップ86においてnbが予め定められた一定
値nb1になったか否か、即ち点火信号IGtが発せら
れてから一定のクランク角度だけ機関が回転したか否か
が判別される。n=nb1となったらステップ87に進
んで図2に示すようにAD変換信号が出力ポート16に
出力される。このときクランクシャフトの最大回転速度
r(図2)を表わすピークホールド回路17bの出力電
圧がAD変換器18bにおいてAD変換されて入力ポー
ト15に入力される。次いでステップ88では最大回転
速度rがR(ib)とされる。次いでステップ89では
ピークホールド回路17bのリセット信号(図2)が発
せられ、従ってピークホールド回路17bは再びDA変
換器22の出力信号のピーク値をホールドする準備をす
る。
【0026】次いでステップ90ではmbが4であるか
否かが判別される。即ち、1番気筒から4番気筒の全て
の気筒について最大回転速度R(ib)を計測したか否
かが判別される。mb=4であれば、即ち全気筒につい
て最大回転速度R(ib)を計測した場合にはステップ
91に進んでmbをクリアした後にステップ92に進ん
で平均回転速度RAVEを算出する。平均回転速度RA
VEはエンジンの1サイクルに要する時間、すなわちク
ランクシャフトが720°回転するのに要する時間の逆
数として求められる。続くステップ93ではjが1だけ
インクリメントされる。続くステップ94では各気筒j
の最大回転速度R(j)から平均回転速度RAVEが減
算されることにより各気筒jの最大回転変動RD(j)
が算出される。続くステップ95ではjが4になったか
否か、すなわちすべての気筒について最大回転変動RD
(ib)を算出したか否かが判別される。j=4となっ
たら、すなわちすべての気筒について最大回転変動RD
(ib)を算出したら処理サイクルを終了する。
【0027】図6および図7は最大回転変動補正係数θ
Kbを算出するためのルーチンを示している。このルー
チンは予め定められた設定クランク角毎の割り込みによ
って実行される。図6を参照すると、まずステップ10
0ではgbが1だけインクリメントされる。続くステッ
プ101ではθKb(gb)が零とされる。θKb(g
b)は気筒gbの最大回転変動補正係数を表している。
次いでステップ102に進んでgbが4であるか否か、
すなわちすべての気筒の最大振動補正係数θKb(g
b)が零とされたか否かが判別される。gb=4のと
き、すなわちすべての気筒の最大振動補正係数θKb
(gb)が零とされたときには次いでステップ103に
進んでgbがクリアされる。続くステップ104では許
容最大回転変動RDTORが算出される。この許容最大
回転変動RDTORについては後述する。
【0028】続くステップ105ではkが1だけインク
リメントされる。続くステップ106では気筒kの最大
回転変動RD(k)が許容最大回転変動RDTORより
も小さいか否かが判別される。RD(k)≧RDTOR
のときには次いで図7のステップ109に進む。一方、
RD(k)<RDTORのときには次いでステップ10
7に進んでkが4であるか否か、すなわちすべての気筒
の最大回転変動RD(k)が許容最大回転変動RDTO
Rよりも小さいか否かが判別される。kが4のとき、す
なわちすべての気筒の最大回転変動RD(k)が許容最
大回転変動RDTORよりも小さいときには次いでステ
ップ108に進んでkをクリアした後処理サイクルを終
了する。すなわち、すべての気筒の最大回転変動RD
(k)が許容最大回転変動RDTORよりも小さいとき
には良好なドライバビリティが確保されていると判断し
てすべての気筒の最大振動補正係数θKbを零に維持
し、すなわち最大振動補正係数θKbによる点火時期の
補正制御を停止する。
【0029】図7のステップ109からステップ120
ではいづれの気筒ibの最大回転変動RD(ib)が最
大であるか最小であるかが判別される。そのためにまず
始めにステップ109において最大回転変動RD(i
b)が最大である気筒MAXbを1番気筒とし、次いで
ステップ110において最大回転変動RD(ib)の最
大値RDMAXをRD(1)とし、次いでステップ11
1では最大回転変動RD(ib)が最小である気筒MI
Nbを1番気筒とし、次いでステップ112において最
大回転変動RD(ib)の最小値RDMINをRD
(1)とする。
【0030】ステップ113ではhbが1だけインクリ
メントされる。次いでステップ114ではRD(hb)
がRDMAXよりも大きいか否かが判別される。RD
(hb)>RDMAXであればステップ115に進んで
最大回転変動RD(ib)が最大である気筒MAXbが
hbとされ、次いでステップ116においてRDMAX
がRD(hb)とされる。次いでステップ117ではR
D(hb)がRDMINよりも小さいか否かが判別され
る。RD(hb)<RDMINであればステップ118
に進んで最大回転変動RD(ib)が最小である気筒M
INbがhbとされ、次いでステップ119においてR
DMINがRD(2)とされる。次いでステップ120
ではhbが4になったか否かが判別され、hbが4にな
っていない場合にはステップ113に戻る。斯くして最
大回転変動RD(ib)が最大である気筒MAXbと最
小である気筒MINbが定められる。次いでステップ1
21においてhbを1にした後にステップ122に進
む。
【0031】ステップ122では最大回転変動RD(i
b)が最大であるRDMAXと最小であるRDMINと
の差RDMAX−RDMINが予め定められた一定の基
準値DLTAよりも大きいか否かが判別される。RDM
AX−RDMIN>DLTAのときには次いでステップ
123に進んで最大回転変動RD(ib)が最大である
気筒MAXbの最大回転変動補正係数θKb(MAX
b)が−βとされる。これに対してRDMAX−RDM
IN≦DLTAのときにはすべての気筒ibの最大回転
変動補正係数θKb(ib)を零に維持して処理サイク
ルを終了する。
【0032】すなわち、少なくとも1つの気筒ibの最
大回転変動RD(ib)が許容最大回転変動RDTOR
よりも大きく、かつRDMAX−RDMINが基準値D
LTAよりも大きいときに気筒MAXbの点火時期がβ
だけ遅角される。その結果、各気筒ibの最大回転変動
RD(ib)の気筒間格差が低減される。一方、すべて
の気筒ibの最大回転変動RD(ib)が許容最大回転
変動RDTORよりも小さく、またはRDMAX−RD
MINが基準値DLTAよりも小さいときには最大回転
変動の気筒間格差がドライバビリティに与える影響は小
さいと判断して最大回転変動補正係数θKb(ib)に
よる点火時期の補正を停止する。なお基準値DLTAを
例えば機関運転状態に応じて変更するようにしてもよ
い。
【0033】図8は点火時期を算出するためのフローチ
ャートを示しており、この点火時期算出ルーチンは各気
筒において点火が行なわれる前の予め定められたクラン
ク角において実行される。図8を参照するとまず始めに
ステップ130において気筒判別信号G(図2)から次
に点火すべき気筒pが判別される。例えば次に点火すべ
き気筒が1番気筒であればpが1とされる。次いでステ
ップ131では機関負荷Q/Nおよび機関回転数Nに基
づいて基本点火時期θBが算出される。続くステップ1
32では次式に基づいて点火時期θが算出される。
【0034】θ=θB+θKa(p)+θKb(p) 続くステップ133では点火時期θがイグナイタ20に
出力され、この点火時期に従って点火が行われる。次
に、図9から図11を参照して許容最大回転変動RDT
ORについて説明する。
【0035】上述の説明からわかるように、最大回転変
動補正係数θKbによる点火時期補正制御は最大振動補
正係数θKaによる点火時期補正制御を補正しうるもの
であるため、最大回転変動補正係数θKbによる点火時
期補正制御によって各気筒の最大振動の気筒間格差が大
きくされる恐れがある。そこで、各気筒ibの最大回転
変動RD(ib)の気筒間格差が小さく、良好なドライ
バビリティが十分に確保されているときには最大回転変
動補正係数θKbによる点火時期補正制御を停止し、そ
れによって最大振動補正係数θKaによる良好な点火時
期補正制御が維持されるようにしている。すなわち、す
べての気筒ibの最大回転変動RD(ib)が許容最大
回転変動RDTORよりも小さいときには最大回転変動
補正係数θKb(ib)による点火時期補正制御が停止
される。
【0036】ところで、図9は気筒の最大回転変動RD
と、機関回転数Nおよび機関負荷Q/Nとの関係を示す
実験結果であり、各実線は同一最大回転変動を示してい
る。また、図9においてRDMは最大回転変動RDの最
小値を示している。図9からわかるように、同一の機関
負荷Q/Nに対し、最大回転変動RDがその最小値RD
Mとなる機関回転数、すなわち最大回転変動最小時回転
数に対する機関回転数Nの偏差が大きいときには小さい
ときに比べて最大回転変動RDが大きくなる。また、同
一の機関回転数Nに対し、最大回転変動RDがその最小
値RDMとなる機関負荷Q/N、すなわち最大回転変動
最小時負荷に対する機関負荷Q/Nの偏差が大きいとき
には小さいときに比べて最大回転変動RDが大きくな
る。図1に示すようなレシプロエンジンでは、ピストン
の慣性力と、燃焼圧による回転力との差に基づいて回転
変動が生じている。したがって、例えば機関低回転運転
時には燃焼圧による回転力がピストンの慣性力よりも大
きくなって最大回転変動RDが大きくなり、機関高回転
運転時にはピストンの慣性力が燃焼圧による回転力より
も大きくなって最大回転変動が大きくなる。
【0037】したがって、例えば最大回転変動RDが大
きい機関低回転運転時において最適であるように許容最
大回転変動RDTORを大きな一定値に定めると、最大
回転変動RDが小さい機関中回転運転時には最大回転変
動補正係数θKbによる点火時期補正制御がほとんど行
われなくなり、許容最大回転変動RDTORを小さな一
定値に定めると機関低回転運転時および高回転運転時に
最大回転変動補正係数θKbによる点火時期補正制御が
過度に頻繁に行われるので好ましくない。
【0038】そこで図1のエンジンでは、最大回転変動
最小時回転数に対する機関回転数Nの偏差が大きいとき
には小さいときに比べて許容最大回転変動RDTORを
小さく定め、最大回転変動最小時負荷に対する機関負荷
Q/Nの偏差が大きいときには小さいときに比べて許容
最大回転変動RDTORを小さく定めている。このよう
にすると、広い機関運転領域にわたって、各気筒の最大
振動の気筒間格差を小さく維持しつつ各気筒の最大回転
変動の気筒間格差も小さく維持することができる。
【0039】図10は許容最大回転変動RDTORの一
例を示している。図10に示す例では機関回転数Nおよ
び機関負荷Q/Nにより定まる機関運転領域が3分割さ
れており、各領域毎に許容最大回転変動RDTORが定
められている。すなわち許容最大回転変動RDTOR
は、最大回転変動最小時回転数および最大回転変動最小
時負荷を含む領域ではTOR1とされ、機関回転数Nが
最大回転変動最小時回転数よりも大きく機関負荷Q/N
が最大回転変動最小時負荷よりも低い領域ではTOR1
よりも小さいTOR2とされ、機関回転数Nが最大回転
変動最小時回転数よりも小さく機関負荷Q/Nが最大回
転変動最小時負荷よりも高い領域ではTOR1よりも小
さいTOR3とされている。
【0040】また、図10に示す例において、機関回転
数Nが最大回転変動最小時回転数よりも小さい領域の許
容最大回転変動TOR3は、機関回転数Nが最大回転変
動最小時回転数よりも大きい領域の許容最大回転変動T
OR2よりも小さく定められている。機関回転数Nが小
さいときほど最大回転変動が車両運転者に与える影響は
大きくなり、ドライバビリティが悪化することが知られ
ている。そこで、図10に示す例ではTOR3<TOR
2とすることによって機関低回転運転時におけるドライ
バビリティが悪化するのを低減するようにしている。し
たがって、3つの許容最大回転変動RDTORに対し、
TOR1>TOR2>TOR3となる。なお、この許容
最大回転変動RDTORは図10に示すマップの形で予
めROM12内に記憶されている。図6のステップ10
4ではこのマップを用いて許容最大回転変動RDTOR
が算出される。
【0041】次に、最大回転変動補正係数θKbによる
点火時期補正制御の別の実施態様を説明する。上述の実
施態様では、すべての気筒ibの最大回転変動RD(i
b)が許容最大回転変動RDTORよりも小さいときに
最大回転変動補正係数θKbによる点火時期補正制御を
停止するようにしている。これに対して本実施態様で
は、すべての気筒ibについて、機関回転数Nに対する
各気筒ibの最大回転変動RD(ib)の比である変動
比RD(ib)/Nが許容変動比RRTORよりも小さ
いときに最大回転変動補正係数θKbによる点火時期補
正制御を停止するようにしている。この許容変動比RR
TORをどのように定めてもよいが本実施態様では機関
運転状態によらず一定に定められる。このようにすると
制御を簡素化することができる。上述したように、最大
回転変動RD(ib)自体が大きくなると、或いは機関
回転数Nが低くなるとドライバビリティが悪化する。し
たがって、変動比RD(ib)/Nが大きいときほどド
ライバビリティの悪化が大きく、変動比RD(ib)/
Nが小さいときほどドライバビリティの悪化が小さいこ
とがわかる。そこで、変動比RD(ib)/Nが許容変
動比RRTORよりも小さいときには最大回転変動補正
係数θKbによる点火時期補正制御を行わなくても良好
なドライバビリティが確保されていると判断して最大回
転変動補正係数θKb(ib)による点火時期補正制御
を停止するようにしている。
【0042】図11は本実施態様による最大回転変動補
正係数θKbの算出ルーチンの一部を示す図である。こ
のルーチン部分は、図6および図7に示す最大回転変動
補正係数θKbの算出ルーチンのステップ104からス
テップ108に相当する。図11を参照すると、図6の
ステップ103からステップ105aに進み、kを1だ
けインクリメントする。続くステップ106aでは、気
筒kについて、変動比RD(k)/Nが許容変動比RR
TORよりも小さいか否かが判別される。RD(k)/
N<RRTORであれば次いでステップ107aに進
み、kが4になったか否か、すなわちすべての気筒kに
ついてRD(k)/N<RRTORであるか否かが判別
される。k=4となったら、すなわちすべての気筒kに
ついてRD(k)/N<RRTORのときには次いでス
テップ108aに進んでkをクリアした後に処理サイク
ルを終了する。すなわちすべての気筒kについてRD
(k)/N<RRTORのときには各気筒kの最大回転
変動補正係数θKb(k)を零に維持し、すなわち最大
回転変動補正係数θKb(k)による点火時期補正制御
が停止される。これに対し、いずれかの気筒kにおいて
RD(k)/N≧RRTORであれば次いで図7のステ
ップ109に進む。この場合、RDMAX−RDMIN
≦DLTAでない限り、気筒MAXbの最大回転変動補
正係数θKb(MAXb)が−βとされる。
【0043】これまで述べてきた実施態様では、各気筒
の最大振動または最大回転変動の気筒間格差を小さくす
べく各気筒の燃焼状態を制御するために、点火時期を制
御している。しかしながら、燃料噴射量、燃料噴射時
期、圧縮比、エンジンがEGRガス供給装置を備えてい
る場合にはEGRガス量、またはエンジンがオーバラッ
プ量可変装置を備えている場合はオーバラップ量などを
制御することにより各気筒の燃焼状態を制御するように
してもよい。或いは、これらのうち少なくとも2つを組
み合わせてもよい。
【0044】
【発明の効果】車両運転室内に伝わる振動騒音を小さく
維持しつつ良好なドライバビリティを確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】本発明による振動制御および回転変動制御を示
すタイムチャートである。
【図3】各気筒の最大振動を検出するためのフローチャ
ートである。
【図4】各気筒の最大振動補正係数を算出するためのフ
ローチャートである。
【図5】各気筒の最大回転変動を検出するためのフロー
チャートである。
【図6】各気筒の最大回転変動補正係数を算出するため
のフローチャートである。
【図7】各気筒の最大回転変動補正係数を算出するため
のフローチャートである。
【図8】点火時期を算出するためのフローチャートであ
る。
【図9】最大回転変動を示す線図である。
【図10】許容最大回転変動を示す線図である。
【図11】別の実施態様による、各気筒の最大回転変動
補正係数を算出するためのフローチャートの一部であ
る。
【符号の説明】
1…エンジン本体 2…点火栓 3…ディストリビュータ 4…エンジンマウント 5…クランク角センサ 9…振動センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 45/00 F02D 43/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置
    であって、機関の振動を検出する振動検出手段と、該振
    動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃焼毎に発生
    する最大振動を検出する最大振動検出手段と、各気筒の
    最大振動の気筒間格差が小さくなるように各気筒の燃焼
    状態を制御する燃焼状態制御手段とを備えた制御装置に
    おいて、機関の回転変動を検出する回転変動検出手段
    と、該回転変動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の
    燃焼毎に発生する最大回転変動を検出する最大回転変動
    検出手段と、各気筒の最大回転変動の気筒間格差が小さ
    くなるように上記燃焼状態制御手段の燃焼状態制御作用
    を補正する補正手段とを具備し、上記補正手段は、すべ
    ての気筒の最大回転変動が機関運転状態に応じて定まる
    許容最大回転変動よりも小さいときに補正作用を停止
    し、機関回転数に応じて変化する最大回転変動が最小と
    なる機関回転数である最大回転変動最小時回転数に対す
    る機関回転数の偏差が大きいときには小さいときに比べ
    て上記許容最大回転変動を小さく定めた制御装置。
  2. 【請求項2】 機関回転数が上記最大回転変動最小時回
    転数よりも小さいときの上記許容最大回転変動を、機関
    回転数が上記設定回転数よりも大きいときの上記許容最
    大回転変動よりも小さく定めた請求項に記載の制御装
    置。
  3. 【請求項3】 複数の気筒を備えた内燃機関の制御装置
    であって、機関の振動を検出する振動検出手段と、該振
    動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の燃焼毎に発生
    する最大振動を検出する最大振動検出手段と、各気筒の
    最大振動の気筒間格差が小さくなるように各気筒の燃焼
    状態を制御する燃焼状態制御手段とを備えた制御装置に
    おいて、機関の回転変動を検出する回転変動検出手段
    と、該回転変動検出手段の出力信号に基づいて各気筒の
    燃焼毎に発生する最大回転変動を検出する最大回転変動
    検出手段と、各気筒の最大回転変動の気筒間格差が小さ
    くなるように上記燃焼状態制御手段の燃焼状態制御作用
    を補正する補正手段とを具備し、上記補正手段は、すべ
    ての気筒の最大回転変動が機関運転状態に応じて定まる
    許容最大回転変動よりも小さいときに補正作用を停止
    し、機関負荷に応じて変化する最大回転変動が最小とな
    る機関負荷である最大回転変動最小時負荷に対する機関
    負荷の偏差が大きいときには小さいときに比べて上記許
    容最大回転変動 を小さく定めた制御装置。
  4. 【請求項4】 上記補正手段は、機関回転数に対する最
    大回転変動の比である変動比がすべての気筒について、
    機関運転状態に応じて定まる許容変動比よりも小さいと
    きに補正作用を停止する請求項1又は3に記載の制御装
    置。
  5. 【請求項5】 上記許容変動比を一定に定めた請求項
    に記載の制御装置。
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