JPH01219339A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野Ｊ この発明は内燃機関の燃焼状態を制御する内燃機関の制
御装置に関するものである。

【従来の技ｉＪ 内燃機関の燃焼状態を制御する装置として、例えば筒内
圧センサによりてノック発生を検出し、点火時期や空燃
比や過給圧等の燃焼制御パラメータをノックが発生しな
い方向へ制御するものがある。例えば公開特許公報（昭
６１−２１５９４２号）には複数気筒のニンジンにおい
て気筒海に筒内圧センサを設置し、これらの筒内圧セン
サの出力信号から各気筒のノック発生を検出し、その検
出信号に応じて点火時期をノックが発生する限界点に制
御することが示されている。このような制御装置におい
てはエンジンの金気筒のノック振ａｔエンジンブロック
等に設置されたｌりの振動センサによりて検出する方法
に比べて、直接筒内圧からノック振動を検出するため高
感度の検出が可能になる。

ｃ発明が解決しようとする課題Ｊ しかし、一方ではエンジンの気筒数分の筒内圧センサが
必要でコストアップを招き、また、七ンーサの信号処理
も複雑になるという欠点がろりた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり
、複数気筒のエンジンにおいて、最小限の個数のセンサ
によって燃焼状態を高感度に検出し、燃焼１１Ｊｍパラ
メータの制御を効率よく行うことを目的とする。

〔課題を解決するための手段」、〔作用」上記目的を達
成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、複
数気筒の内燃機関において、少くともｌりの特定気筒の
燃焼状ａｔ−検出し、特定気筒の燃焼に関する燃焼制御
パラメータの設定を徐々に変更し、この変更による特屋
気筒の燃焼状態の変化に伴う燃焼状ａ検出の出力変化に
応じて特定気筒の燃焼制御パラメータをＩＩＪ＃すると
ともに、燃焼状頗検出の出力変化あるいは特定気筒のｌ
１ｊａ　１１　Ｋ応じて特定気筒以外の気筒の燃焼刺ｆ
ｍ／＜フメータを１ｌＪａｌｌするものである。

〔実施例」 第１図に本発明の一実施例のブロック構成図を示す。第
１図において、（１）は直列に第１気筒から第４気筒ま
での４気筒を配置したエンジンであり、それぞれの気筒
には吸気管に燃料を噴射するインジェクタ（２１）〜（
２４）が装置され、また、それぞれの気筒の点火ブラダ
には点火コイ１ｖ（３１）〜（３４）が接続されている
。（４）は筒内圧センサであり、特に第１気筒のみに設
置されている。（５）はエンジンのカム軸に取り付けら
ｎたクランク角センサであり、クランク角度信号と気筒
識別信号とを出力する。（６）は吸入圧力センサであり
、ニンジンの吸気マニホールド内の気圧を測定する。（
７）はエアーフローセンサであり、エンジンの吸入空気
量を測定する。（８）は制御回路であり、破線内にその
構成をなすブロック図を示す。（８１）は筒内圧センサ
（４）の出力信号を電圧値に変換するチャージアンプ、
（８２）はチャージアンプの出力信号の最大電圧１直を
点火毎に更析未持するピークホールド回路、（８３）は
チャージアンプ（８１）を経た筒内圧センサ（４）の出
力信号からノック発生の有無を判別し、ノック発生量に
応じた信号を出力するノック噴出回路、（８４”）はＡ
ろ変換器であり、ノック検出回路（８３）と吸入圧力セ
ンナ（６）とエアーフローセンサ（７）から出力される
アナログ信号をタイプタル信号に変換する。（８５）ハ
マイクロコンピュータであり、内部にＣＰ　Ｕ　Ｃ８５
１）、ＲＯＭ　（８ｓ２）、ＲＡ　Ｍ　Ｃ８５３）、入
出カポ−）　（８５４）、出カポ−）　（８５５）を有
する。入出カポ−）　（８５４）はＡ／Ｄ変換器（８４
）とクランク角センサ（５）に接続され、出力ボート（
８５５）はインジェクタ駆動回路（８６）及び点火装ｂ
！１ｉｃ（８７）に接続される。インジェクタ駆動回路
（４５）はエアーフローセンサ（７）の吸入空気量の惜
＠を基にマイクロコンピュータ（８５）の演算指令に従
りてインジェクタ（２１）〜（２４）を駆動し、点火装
置（８７）は点火コイ／Ｉ／　（３１）〜（３４）に接
続され、クランク角センサ（５）のクランク角度信号と
気筒識別信号を基にマイクロコンピュータ（８５）の演
算指令によって各気筒の点火を行う。

ここで、筒内圧センサ（４）は例えばリング状の圧電タ
イプの筒内圧センナを用いることができる。

この筒内圧センナ（４）は第２図に示すようにニンジン
（１）の燃焼気筒の上壁をなすＶリンダヘッド（９）と
点火プラグ（ｌＯ）とＯ間ＶＣ装着される。筒内圧セン
サ（４ンの出力信号は第３図に示すように燃焼室内の圧
力を示し、そこからは燃焼状態にかかわる圧力の絶対値
やその変動、そしてノック発生による圧力振動等を検知
することができ、燃焼状顔検出器として用いられている
。

圧電タイプの筒内圧センナからは筒内圧信ちが１１１荷
量として出力されるため、チャージアンプ（８１）で電
圧値に変換される。そして、ピークホールド回路（８２
）は筒内圧力信号における燃焼最大圧力点（第３図のＡ
点）におけるチャージアンプ（８１）の出力電圧をホー
ルドする。このホールド電圧はマイクロコンピュータ（
８５）で演算される所定クフンク角度信＠によって点火
サイクル毎にリセットされる。

また、ノック検出回路（羽）は第４図に示すように、パ
ンドパスフィｐり（８３１）、ノイズレペｌｖ検出器（
８３２）、比較器（８３３）、積分器（８３４）で構成
される。

まず筒内圧センサ（４）の出力信らはチャージ７ンプ（
８１）　Ｋよって電圧値に変換され、バンドパスフィル
タ（８３１）によりてノックによる圧力振動成分を抽出
し、さらにバンドパスフィルタ（８３１）の出力信号に
含まれるノック以外のノイズ成分を除去するためのスレ
ッショルド電圧をノイズレベ／Ｉ／検出器（８３２）で
発生させ、比較器（８３３）Ｋよりてバンドパスフィル
タ（８３１）の出力信号とノイズＶぺＩｖ検出器（８３
２）のスレッシＢ〜ド電圧とを比較し、ノックによる圧
力振ｌＩｂ成分のみを検出する。そして、積分器（８３
４）　Ｋよりて比較器（８３３）の出力信号を積分する
。

それ故、ノック検出回路（８３）はノックの発生量に応
じた電圧を出力する。

次に上記実施例の制御動作を説明する。第５図はマイク
ロコンピュータ（８５）のＲＯＭ　（８５２）に記憶さ
れた制御プログラムを表わすフローチャートである。ま
ず、キースイッチによって１ｌｉｌＪ御回路（８）Ｋ電
源が投入されるとステップ（１０１）よりスタートし、
ステップ（１０２）が実行される。このステップ（１０
２）では入出力ボートを入力モードあるｈは出力モード
に設定し、さらにＲＡ　Ｍ　（４３３）のデータをクリ
アした後、必要なデータを初期設定する。ＲＡＭ　（８
５３）は第５図の制御プログツムにおける計算デ゛−タ
を一時的に記憶するためのものである。ステップ（ｌυ
３）ではクランク角センナ（５）のクランク角度信うか
らエンジン（１）の回転数Ｎを計算し、吸気圧力センナ
（６）の出力値からエンジン（１）の負荷りをまたエア
ーフローセンサ（７）の出力値から吸入空気量Ａを計算
する。そして、ステップ（１０４）はＲＯＭ（ｓｓ２）
に記憶されている回転数と負荷による基本点火時期のマ
ツプからステップ（１０３）で計算された回ｇ数Ｎと負
荷りに対応する基本点火時期データθＢをまた、基本燃
料噴射量のマツプから吸入空気ＩＡＫ対応する基本燃料
噴射量ＱＢを読み出す。ステップ（１０５）では負荷り
から燃焼制御パラメータの制御を行う運転頭載か否かを
判定し、負荷りが所定値Ｌ１とＬ２の間にある場合には
非制御＠域と判定しステップ（１０６）に進み、燃料噴
射ｆｆ１ＱをＱＢとして、また点火時期θをＱＢとして
ステップ（１０７）で燃料噴射量及び点火時期を設定し
、インジェクタ駆動回路（８６）及び点火装置（８７）
にそれぞれ燃料噴射時開及び点火時期の指令を送る。そ
の後、ステップ（１０３）に戻り、ルーチンの実行を繰
り返す。

とζろで、前述し九ステップ（１０５）で制御須坂（負
荷りか１１以上またはＬｚ未りと判定された場合にはス
テップ（１０８）に移行する。ステップ（１０８）では
制御＠域が高負荷側か否かを判定する・りまり、前述し
九ステップ（１０５）のｉｉＪ　ｍ　ｆｉｌ域判定にお
いて、所定値Ｌ１以上の高負荷須坂と所定＊Ｘ、Ｓ未満
の軽負荷＠域を制御＠斌としたが、ステップ（１０８）
では制ａａｇｘが高負竹側にあるか軽負荷側にあるかを
判定する。負荷りが所定値Ｌ２未満の軽負荷＠域と判定
さｎた場合には後述するステップ（１２１）Ｋ移行する
。また、負荷りが所定値１１以上の高負荷Ｘ域と判定さ
れた場合にはステップ（１０９）に進む。

ステップ（１０９）ではクランク角センサ（５）の気筒
識別信号から現在点火時期演算の対象となる気筒を識別
する。そして、ステップ（１１０）ではステップ（１０
９）で識別され九気筒が第１気筒か否かを判定し、第１
気筒でなｈ場合には後述するステップ（副）に移行する
。また、第１気筒の場合にはステップ（ｉｌｌ）に進み
、第１気筒の所定クランク角度毎にサンプリングし、Ｒ
Ａ　Ｍ　（８５３）にストアしたノック検出回路（４１
）の出力デ゛−夕からノックが発生したか否かを判定す
る。そして、ノック有りと判定された場合にはステップ
（１１２）Ｋ進む。ステップ（１１２）では、後述する
２りのタイマカウンタの計ｗｃｍｘ　トＭ　ラフリアし
、さらに、第１気筒の点火時期の制＃祉０ムを所定角度
Δθｌだけ減算更新する。また、第１気筒以外の気筒の
点火時期！ＩＪ＃量Ｏｃを更新された第１気筒の点火時
期制御量０人の値に設定する。次にステップ（１１３）
ではステップ（１１２）で更新された０Ａ及びθＣのデ
°−タ錬の絶対値が所定値００以下か否かを判定する・
それらの絶対値がθＯ以下の場合にはステップ（ｕｓ）
Ｋ進み１．θ０を越える場合にはステップ（１１４）ｉ
ｃ移行し、θムとθＣの絶対直を００に固定する。

すなわち、第１気筒とそｎ以外の気筒の制＃量θＡ及び
θｃＩ７）ｊ＆大制−範囲を進角側及び遅角側に対して
００以内に制限する。そして、ステップ（１１５）では
、基本点火時期θｆｌＫ！ｌｊ重量θムを加えた最終的
な点火時期の計算が行われ、ステップ（１０７）で点火
時期が設定される。その結果、第１気筒の点火時期の制
御量θムがｌθ１だけ遅角側に補正されるため、ノック
の発生が抑制される。一方、ステラ７”　（ｉｌｌ）　
において、ノック無しと判定された場合をζはステップ
（１１６）に移行する。ステップ（１１６）では、第１
のタイマカウンタの計数値Ｋが所定の計数値Ｋ１以上か
否かを判定する。ここで、タイマカウンタはＣＰＵ　（
８５１）を動乍させるクロックパルスをＣＰＵが計畝し
、その計数テ°−夕をＲＡ　Ｍ　（８５３）にストアし
、そのデータを遂時更新してなるものである。また、後
述する第２のタイマカウンタについてモ同様であり、た
７？″ＲＡ　Ｍ　（８５３）の記憶番地のみが異なる。

いま、第１のタイマカウンタの計数値ＫかＫ１未満の場
合、ステップ（１１９）に進み、第２のタイマカウンタ
の計政−Ｍ’７クリアし、ステップ（１１５）　Ｋ進む
。

また、ステップ（１１６）において、計数値Ｋかに１以
上の場合にはステップ（ｌ１７）に進み、ここで第２タ
イマカウンタの計数値Ｍが所定値Ｍ１以上か否かを判定
する。計′ＩＩＫ嘘ＭがＭｌ禾満の場合、ステップ（ｌ
１３）に移行する。また、計数値ＭがＭ１以上の場合、
ステップ（１１８）Ｋ進み、計数［ＩＭをクリアし、！
８１気筒の１ｌｊａｌ濾０ムを所定角度Δθ２だけ加算
更新した後、ステップ（１１３）Ｋ進む。すなわち、ノ
ック発生によりて制御量θムをΔθ１だけ遅角側に補正
した後、第１のタイマカウンタかに１だけ計数する期間
後にもノックが発生しない場合には第２のタイマカウン
タがｌｄｌだけ計数する期間毎にＩＩＩ　（ｌｉｓｔ　
Ｉｔ　ｆ）ムをｌ０２だけ進角側に更新設定する。とこ
ろで、前述したステップ（ｉｉｏ）において、第１気筒
ではないと判定された場合には、ステップ（１２０）に
進み、ここでステップ（１１２）で設定された制御量θ
Ｃを基本点火時期θＢに加算して最終的な点火時期を決
定する。すなわち、第１気筒以外の気筒の点火時期は第
１気筒のノック発生時における遅角補正後の制＃慮θム
に基づいた１ｌＪＮ量θＣにて制御される。

このように、第１気筒の基本点火時期かｌθ２ずり徐々
に進角側に変更されることによって、ｗＩｌ気筒にノッ
クが発生しやすくなる。そして第１気筒に設置された筒
内圧センサによりてノックが噴出され、第１気筒の点火
時期かｌｄｌだけ遅角側に補正され、ノックの発生しな
い点火時期に制御され゛る。一方、第１気筒以外の気筒
の点火時期は第１！Ａ筒のノック発生時の補正された点
火時期に基づいて制御されるため常にノックの発生しな
い状態となる。

一方、前述したステップ（１０８）において、制＃唄域
が軽負＃＠域と判定された場合にはステップ（１２１）
Ｋ進む。ステップ（１２１）ではステップ（１０９）と
同様にクランク角センサ（５）の気筒識別信号から現在
燃料噴射量演算の対象となる気筒を識別する。そして、
ステップ（１２２）でステップ（１２１）で識別された
気筒が第１気筒か否かを判定し、第１気筒でない場合に
は後述するステップ（１３３）　Ｋ　移行する。また第
１気筒の場合にはステップ（１２３）に進み、ここでは
第１気筒の所定クランク角度毎にサンプリングしＲＡ　
Ｍ　（８５３）Ｋストアしたピークホールド回路（８２
）の出力ｆ−タ、り、ま９筒内圧力最大値Ｐｍａｘを所
定期間毎に集計し、それらのデータの分散値σＰｍａｘ
を計算する。ここで、分散値σＰｍａｘは燃焼安定性の
度合を示す。つまり、空燃比が希薄になり過ぎると燃焼
速度か遅くな抄、筒内圧力最大値Ｐｍａｘは遅れ側に移
行し、その値も小さくなる。そして、サイク／Ｌ’毎の
燃焼変動が大きくなる不整燃焼状態が起こるため筒内圧
力最大値Ｐｒｎａｘの分飲度が安定燃焼時に比べて大き
くなる。そこで、ステップ（１２４）ＫよりてＰｍａｘ
の分散値σＰｍａｘが所定値α以上か否かを見ることに
よって燃焼が不安定か否かを判定する。ａＰｒｎａｘが
α以上と判定された場合、つまり不安定燃焼と判定され
た場合にはステップ（１２５）に進む。ステップ（１２
５）では２つのタイマカウンタの計数値にとＭをクリア
する。この２つのタイマカウンタは前述した第１及び第
２のタイマカウンタを利用することができる。さらに、
ステップ（１２５）では第１気筒の燃料噴射量の制御量
。Ｌを所定量ΔＱ１だけ減算更新する。また、第１気筒
以外の気筒の制御量Ｑａを更新された第１気筒の制御量
ＱＬの値に設定する。次にステップ（１２６）及びステ
ー／７’（１２７）では先に説明したステップ（１１３
）及びステップ（１１４）と同様Ｅｌｌ気筒とそれ以外
のｉ！ＩＩ−量。Ｌ及びＱｃの最大制御範囲をＱＯ以内
に制限する。そして、ステップ（１２ｇ）では基本燃料
噴射量。ＢにＩＩＪ＠量ＱＬを減じた最終的な燃料噴射
量の計算か行われ、ステップ（１０７）でインジェクタ
の燃料噴射時間が設定される。その結果、第１気筒の燃
料噴射量が増産され、空燃比か濃くなる方向へ補正制御
されるため、燃焼が安定する。一方、ステップ（１２４
）において、σＰｍａｘがα未満と判定された場合、つ
まり安定燃焼と判定された場合にはステップ（１２９）
に移行する。ここで、ステップ（１２９）　、（１３０
）　、（１３１）　、（１３２）Ｋりいては先に説明し
たステップ（１１６）　、（１１７）　、（１１ｇ）、
（１１９）と同様であり、すなわち、ステップ（１２４
）によって不安定燃焼と判定され、制御ｊＩ　ＱＬを所
定値ΔＱｌだけ空燃比が濃くなる方向へ補正した後、第
１のタイマカウンタが所定直に１だけ計数する期圃後に
も不安定燃焼と判定されない場合には第２のタイマカウ
ンタがＭ２だけ計数する期間毎に制＃量ＱＬｔ−ＪＱｚ
だけ空燃比が薄くなる方向へ更新設定する。そして、そ
の後ステップ（１２６）さらにステップ（１２８）に進
む。ところで、前述したステップ（１２２ンにおいて、
第１気筒で杜ないと判定された場合には、ステップ（１
３３）に進み、ここでステップ（１２５）で設定された
制御量Ｑａを基本燃料噴射量ＱＢから減算して最終的な
燃料噴射量を決定する。すなわち、第１気筒以外の気筒
の燃料噴射量は第１気筒の不安定燃焼判定時における補
正後の制御量ＱＬに基づいた制御！１Ｑｑにて制御され
る。

このように、第１気筒の基本燃料噴射量がΔＱ２ずつ徐
々に空燃比が薄くなる方向へ変更さｎることによって、
第１気筒の燃焼が不安定になりやすくなる。そして、第
１気筒に設置された筒内圧力センナ（４）によって検出
される筒内圧力最大値の分散度から燃焼の安定性が判定
され、第１気筒の燃料噴射量かΔＱｌだけ空燃比が濃く
なる方向へ補正され、燃焼が不安定にならない燃料噴射
量に制御される。一方、第１気筒以外の気筒の燃料噴射
量は第１気筒の燃焼不安定時の補正さｎた燃料噴射量に
基づいて制御さｎるため常に燃焼の安定した状態となる
。

なお、上記実施例においては、燃焼ＩＩＪ御としてノッ
ク制御と燃焼安定化制御を例にめげたが・筒内圧センナ
（４）の出力信号から得られる情報、例えば最大筒内圧
力値、最大筒内圧力点のクランク角度、図示平均有効圧
力等にを用いて、点火時期や燃料噴射量のみならずＥＧ
Ｒ率や過給圧等の燃焼制御パラメータを本発明によるＩ
制御プロセスで制御することもできる・ さらに、上記実施例にお＾ては第１ｇｉ、ｔｉｌにのみ
筒内圧センサを設置したが、必要に応じて他の気筒に複
数の筒内圧センサを設けてもよ−０この場合、複数のチ
ャージアンプ（８１）の後にアナログマｌＶｆプレクサ
を設けることＫよりて複数気筒の筒内圧力信号を入力す
ることができる。そして、第５図の制御プログラムにお
いては、ステップ（１０９）及び（１２２）を筒内圧セ
ンナ設置気筒か否かの判定に置換すればよい。

また、筒内圧センサを設置しない気筒の点火時期制御や
燃料噴射量制御は、筒内圧センサ投置気筒の制御量に従
うことなく、ノック検出回路（８３）やピークホールド
回路（８２）の出力データあるいは上記制御量から独自
に演算した制＠處によって制御してもよい。この場合、
第５図の制御プログラムにりいては、ステップ（１１０
）　又は（１２２）カラ、Ｋ　テップ（１２０）又は（
１３３）への分岐において、＃ｃ　’？’　Ｑｃの制御
量及び点火時期や燃料噴射量の演算を行うステップを設
け、ステップ（１０７）Ｋ進めばよい。

〔発明の効果ｊ 以上説明したように、本発明によれば、複＆気筒のニン
ジンの燃焼を制御する場合に、気筒数分のセンサを用い
ることなく、必要最小限のセンサによりて全気筒の制御
を効率よく行うことができるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は筒内圧センサのエンジン取付図、第３図は筒内圧セ
ンナの出力波形図、第４図はノック検出回路（４１）の
ブロック構成図、第Ｓ図は実施例における制御プログラ
ムを示すフローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の燃焼気筒を有する内燃機関において、少くとも
   １つの特定気筒の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段
   、この特定気筒の燃焼に関する燃焼制御パラメータの設
   定を徐々に変更する制御パラメータ変更手段、この制御
   パラメータ変更手段による上記燃焼状態検出手段の出力
   変化に応じて上記特定気筒の燃焼制御パラメータを制御
   するとともに、上記燃焼状態検出手段の出力変化あるい
   は上記特定気筒の制御量に応じて特定気筒以外の気筒の
   燃焼制御パラメータを制御する制御手段とを備えた内燃
   機関の制御装置。