JPH0219634A - 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） 本発明は内燃機関の制御装置の改良に閃する。

（従来の技術） ８！関の制御装置には、ノッキングを検出するセンサを
設けておき、ノッキングが生じると点火時期を遅角側に
制御しあるいは空燃比をノッキングが生じない側（リッ
チ側）に変更するものがある（点火時期制御については
、特開昭６０−２６１７２号公報参照）。ここに、軽い
ノッキング状態を生じるようなレベルを所定レベルとし
て設定し、この所定レベルをｎ標値として点火時期や空
燃比の制御（このような制御を以下「ノック制御」と称
す。

）が行なわれる。これは、機関に悪影響を与える強いノ
ッキングは避けなければならないものの、軽いノッキン
グはそれ自体機関に悪影響を与えるものでなく、燃焼効
率の向上により却って燃費が良好となるからである。

一方、同じ燃料量なら最大のトルクが得られるように点
火時期を制御することが出力向上の点より望ましい。そ
こで、点火時期がＭ　Ｂ　Ｔ　（最大トルクを与える最
小進角値）となるように制ｆｉ１（この制御を以下「Ｍ
　Ｂ　Ｔ　ｌｉｌ制御」と称す。）を行うものがある（
特開昭６１　１６２６８号公報参照）。たとえば、機関
の筒内圧が最大となるクランク角（このクランク角を以
下単に［筒内圧最大クランク角」と称す、）θｐｍａｘ
または図示平均有効圧Ｐｉの検出値が予め４えた目標値
と一致するように、検出値と目標値との偏差に基づくフ
ィードバック量にて点火時期が修正制御される。

また、ノンキング制御とＭ　＋３　Ｔ制御とが組み合わ
されることも多い、ここに、両者の関係ではノック制御
が優先される。以下には両者の組み今わせの制御を［ノ
ック−Ｍ　Ｂ　’ｒ制御」と称す。

さらに、個体差や経時変化に伴う誤差の解消を目的とし
て、点火時期制御や空燃比制御に学習機能を備えさせた
ものも提案されている（空燃比制御について特開昭５５
−９６３３９す公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、機関の高負荷時はノッキングが生じやｒくか
つ大きな出力が要求される運転域であるから、ノック制
御を行いつつ混合気を濃くして出力を高める必要がある
が、高負荷域でも定常時になると、過渡状態はどには出
力が要求されるわけではないので、走行性能を落とさな
い範囲で空燃比をできるだけリーン化することができれ
ば無駄な燃料消費を抑えることができる。

ここに、このような制御を行おうとすれば、７ツク−Ｍ
　Ｂ　Ｔ　！ＩＩ　ａｌｌと空燃比制御とをともに、す
なわち要求に応じて点火時期と空燃比とをともに制御す
ることが必要となる。しかしながら、従来例ではノック
制御の内容は点火時期あるいは空燃比の一方のみの制御
であるため、両方をともに制御するもので１土ない。こ
れは、７ンキングを回避する点にだけ主眼が置かれてい
るためで、高負荷定常時においてはなるたけ空燃比をリ
ーン化して燃費向上をも図るということまでは考慮され
ていないからである。

一方、高負荷定常時にはノッキング以外にも熱負荷に対
する措置、すなわち排気温度が所定値を越えないように
制御を行うことが必要となる。たとえば、高回転時に排
気弁後流の温度が所定値を越えたり低回転時に触媒後流
の温度が所定値を越えたりすると、機関本体や触媒を傷
めζしようがらである。

さらに、圧縮比、空気量センサの検出精度あるいは燃焼
室の冷却効率の相違にて空燃比や、α火時期にばらつき
を生じ、これにて最大トルク点や最低燃費点から外れて
くることを考慮すると、学習機能を付与することも必要
である。

この発明はこのような従来の問題点を解決することを目
的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、第１図に示すように、筒内圧を検出する手
段１と、筒内圧がらノッキングを検出する手９９．２と
、筒内圧からＭＩＮＴ相関量（図示平均有効圧または筒
内圧最大クランク角）を検出する手段３と、ノッキング
検出値並びにＭＢＴ相関量の検出値に応じて点火時期を
補正する手段４と、この補正量を′：′ｒ−習する手段
５とを備えると共に、目標空燃比を演算する手段６と、
実空燃比を検出する手段７と、実空燃比とｌ″Ｉ楳空燃
比の差異に応じて燃料供給量を補正する手段８と、この
補正量を学習する手段９とを備えた内燃機関の制御装置
において、高負荷定常状態を判定する手Ｐｉｉ　Ｏと、
排気温度を検出する手ｆｉｌｌと、高負荷定常時に排気
温度が所定値以内の条件で筒内圧と排気温度に応じて筒
内圧が最大値をとるように目標空燃比を補正する手段１
２と、この補正量を学習する手段１３と、この補正学習
中に点火時期を所定のベース点火時期に固定する手段１
４とを設ける。

（作用） したがって、高負荷定常時に筒内圧と排気温度に応じて
筒内圧が最大値をとるように目標空燃比を補正学習する
ことにより、最大トルクを確保しつつかつ排気温度を所
定の範囲に収めつつ、空燃比をリーン化することがでさ
、高負荷時の燃費を軽減することができる。

虫だ、目標空燃比の補正学習中に点火時期が補正される
と、筒内圧がつまり最大トルク点が変化することになる
が、この補正学習中に点火時期をベース点火時期に固定
することにより、最大トルクを得る空燃比に精度良く制
御することができ、かつノッキングを起こすこともない
。

なお、学習機能の付与により制御性が向上することは言
うまでもない。

（実施例） 本発明をＶ型６気筒機関に適用した実施例を第２図に示
すと、２３Ａと２３Ｂは機関２１の点火プラグの座金部
に装着する座金型部内圧センサで、センサ２３Ａと２３
Ｂの出力する電荷量はチャーノアンプ２４Ａと２４Ｂに
て電圧値に変換され、このチャージアンプ出力は筒内圧
信号としてマルチプレクサ４０に入力される。この筒内
圧信号を用いて図示平均有効圧Ｐｉまたは筒内圧最大ク
ランク角センサａｘの検出値が計算される。

一方、チャージアンプ出力はノッキング信号検出回路２
５Ａと２５Ｂに入力されて、ノッキングに固有の高周波
の信号だけが分離され、このノッキング４８号もマルチ
プレクサ４０に入力される。

２９はクランク角の単位角度（たとえば１°）毎の４３
号と所定角度（１２０°）毎の信号（基準信号）を発生
するクランク角センサで、入出カポ−）（Ｉｌｏ）３９
に入力される。単位角度信号からは機関回転数Ｎが求め
られ、基準位置信号からは気筒判別がなされる。

３１は吸入空気、ｌＱａを検出するセンサ（たとえばフ
ラップ式やホットワイヤ式のエア７ａ−メータ）、３２
は理論空燃比だけなくそれ以外の空燃比をも検出するこ
とのできるセンサ、３３と３４はそれぞれ排気弁後流と
触媒後流の排気温度を検出するセンサで、各センサがら
の信号はマルチプレクサ４０に入力される。

３５はセンサ類がらの各種の信号が入力されるコントロ
ールユニットで、ＣＰＵ　３６．ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３
８及びｌ１０３９のはがマルチブレク？４０．Ａ／Ｌ’
）変換器４１及びデジタルボート４２を備える。コント
ロールユニット３５は、運転条件信号と空燃比及び点火
時期の各フィードバック信号に基づいて出力すべき燃料
噴射パルス幅′ｒｉと、出力すべき点火時期５ＥＴＡＤ
Ｖとをそれぞれ演算し、これを噴射パルスと点火パルス
に変換して図示しない燃料噴射弁と点火装置に向は出力
する。

次にコン）ｃｙ−ルユニット３５にて実行される制御内
容を第３図（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する６なお、
燃料噴射パルス幅′「ｉは次式（１）にて演算される。

Ｔｉ＝ＴｐＸＴｒｂａＸＫＬｃｄＸＬｉａｄ＋Ｔｓ＝ｌ
ｌ）ただし、′ｌ″ｐ　：基本パルス幅（Ｋ　ｃｔｏ＋
ａＬ　Ｘ　Ｑ　ａ／　Ｎより算出） Ｔｆｂａ；目標空燃比（次式（２）より算出）ＫＬｃｄ
；空燃比学習係数（通常制御に用いられる学習値） Ｌａｄ；空燃比センサ３２からの信号に基づくフィード
バック係数 Ｔｓ　；バッテリ補正量の無効パルス幅また目標空燃比
ＴｆｌＪａは次式（２）にて演算される。

’ｒ’ｆｂａ＝Ｍ口＋ａ＋　Ｄ　ｆｂａｓ＋（Ｋ　ｔｗ
＋　Ｋ　ａｓ＋　−）・・・（２） ただし、Ｍｆｂａ；ベース空燃比（ＮとＱａをパラメー
タとして設定される） Ｌ’）ｒｂｕｓ；空燃比センサ１（空燃比補正学習値Ｄ
Ｈ＋ｕｌｏｒ空燃比補正ｆｉＤｆｂａ＋＋）Ｋｔｍ＋Ｋ
ａｓ＋・・・；水温増量等の補正量で、空燃比補正量Ｄ
ｆｂａｐ＝空燃比補正学習値ＤＩｌ＋ａ１−排気温度セ
ンサ３３．３４がらの信号に基づ（空燃比補正値Ｄｆｌ
＋ａである。

また点火時期５ＥＴＡＤＶは次式（３）にて演算される
。

Ｓ　Ｅ　Ｔ　Ａ　Ｄ　Ｖ　＝　ＴａｄｖｌＩｌ＋　５ｅ
Ｌｃｓ＋　Ａｄｖｌｄ　−（３）ただし、Ｔ　ａｄｖｎ
：ベース点火時期（ＮとＱａをパラメータとして設定さ
れる） Ｓｅｔｃ３；＋！／火時期補正ｉｉ（Ｍ１３Ｔ補正１ｉ
Ｍｂｔｃｓまたはノック補正１１Ａｄｖｃｓの小さいは
う） Ａ　ｄｖｌｄ；、α火時期学習値 ＰｊＳｓ図（Ａ）、（Ｂ）において、ステップ１０１で
は燃料の基本パルス幅１゛ｐと回転数Ｎとから高負荷載
かどうかがｔ＋定される。ステップ１０２では基本パル
ス幅Ｔｐと回転数Ｎの変化率ΔＴρとΔＮが所定値以内
および機関冷却水温が所定値以上の定常状想かどうかが
、つまり最大トルクを与えるリーン側の空燃比（ＬＢＴ
と称す）に学習制御するための条件が成立しでいるかど
うかが判定される。

ステップ１０３ではＬ　Ｂ　Ｔの学習が終了かどうかが
ｔ’ｑ定される。

高負荷定常状態以外あるいはＬ　Ｂ　′ｒの学習が終了
していれば、ステップ１２３以下に進みノックＭ　Ｂ　
Ｔ　ｉ制御（点火時期制御）および通常の空燃比制御（
燃料噴射量制御）を行うが、高負荷定常状態でＬＢＴの
学習が終了していなければ、ＬＢＴ学習制御条件と判定
してステップ１０４以下に進む。

ステップ１０４では点火時期５ＥＴＡＤＶがベースツユ
火時期’［”ａｄｖｍに設定、制御される。即ち、ＬＢ
Ｔ学習制御中はノック−ＭＢＴ制御が中止される。

ステップ１０５，１０６ではこの運転領域（Ｔｐ＋Ｎ）
での空燃比補正学習値１）ｆｌ＋ａｌの学習が最初であ
れば、Ｄｆｂｕｌに初期値（所定のリッチ分）がセット
される。ステップ１０７，１０８では運転領域（１゛ｐ
＊Ｎ）に対応する学習格子からＤｆｌ＋ａｌが読出され
、目標空燃比Ｔ「ｂａの空燃比補正係数Ｄ　ｆｂａｓに
セットされる。そして、Ｉ）ｆｂａｓをもと１こ算出し
た目標空燃比Ｔｆｂａにしたがってステップ１２８にて
空燃比（燃料噴射ｊｌ　Ｔ　ｉ　）が制御され、タイマ
による所定期間Ａ（ステップ１０７）が経過すると１０
９以下に進む。期間Ａは空燃比の変更後、排気温度セン
サ３３，３４の出力が安定するまでの時間に相当する。

ステップ１０９，１１０では排気弁後流での排気限界温
度ＬｅｘＬｅ峠と排気温度１巳ｘＬｅｍｐの差および触
媒後流での＃気限界温度Ｌｃａｔｔｅｕｐと排気温度Ｃ
ｕｔｔｅＢの差が求められ、その小さいほうの差に応じ
で空燃比？１Ｉｌｆ値ＤｆＬ＋ａが演算される。ステッ
プ１１１ではステップ１０８でセットされた空燃比補正
係数Ｄｆｂａｓとベース空燃比ＭｆｂａとＤｆｂａの加
算値かり−ン限界値Ｘと比較され、等しくなければステ
ップ１１４にて空燃比補正学習値ＤｆｂａからＩ）ｆｂ
ａを引いた空燃比補正１ｉＤｆｂａｐが空燃比補正係数
ＤＩ’ｂａｓにセットされる。そして、Ｄｆｂａａをも
とに算出した目標空燃比Ｔｆｂａにしたがってステップ
１２８にて空燃比が制御され、タイマによる所定期間Ｂ
（ステップ１０９）が経過するとステップ１１５以下に
進む。

卯も、期間Ｂにおける空燃比は期間Ａにおける空燃比よ
りも排気温度に基づく空燃比補正値Ｄ「ｂａ分リーン化
される。なお、ステップ１１１にて前記加算値がリーン
限界値Ｘと一致した場合には、ステップ１１２．１１３
にてＤｆｌＪａを０とし、その時点でＬＢＴ学習制御を
終了とする。

ステップ１１５．１１６では筒内圧から図示平均有効圧
Ｐｉが次式（４）にて演算される。この演算はタイマに
よる所定期間Ｃの間行なわれ、この間の平均値がＰｉと
して求められる。

Ｐ　ｉ＝　１　／Ｖ工、’ｐｖｄθ ただし、■；所定クりンク角間でのシリング容積ｐ；所
定クランク角での筒内圧 Ｖ：所定クランク角でのシリング容積 なお、この場合点火時期Ｓ　Ｅ　Ｔ　Ａ　Ｄ　Ｖをベー
ス点火時期Ｔ　ａｄｖｔａとしているため（ステップ１
０４）、Ｐｉの誤差は小さいものとなる。

ステップ１１７ではこの図示平均有効圧Ｐｉが前回の学
習値Ｐｉ−１と比較され、Ｐｉ≧Ｐ１−１の場合にはス
テップ１１８にてステップ１１４で求めた空燃比補正量
Ｄｆｂａｐが運転領域（’ｒｐ、Ｎ）に対応した学習格
子に空燃比補正学習値ＤｆｂａｌとしてメモリつまりＤ
ｆｂｕｌが更新され、このＤｆｂｕｌが空燃比補正係数
Ｄ　ｆｂｕｓにセットされる。ステップ１１９では前回
の学習値Ｐｉ−Ｈが今回のＰｉに更新される。

そして、ＤＩ’ｂａｓをもとに算出した目標空燃比′ｒ
ｆｂａにしたがってステップ１２８にて空燃比が制御さ
れると共に、所定期間Ｃが経過すると、ステップ１２２
にてタイマがクリアされ、再びステップ１０１〜１１９
までの制御が繰返される。

即ち、排気温度および空燃比が限界温度およびリーン限
界を越えない範囲で、排気温度と図示平均有効圧Ｐｉに
応じて空燃比をリーン化すると共に、Ｐ　ｉが最大とな
るつまり最大トルクを与えるリーン側の空燃比をサーチ
する。

そして、ステップ１１７にてｐｉ＜ｐｉ−１となると、
Ｐｉ＜Ｐｉ−ｌ　となる直前での空燃比が最大トルクを
与えるリーン側の空燃比（ＬＢＴ）となり、このとき空
燃比補正学習値Ｄｆｂａｌの更新は行なわず、ステップ
１２０にて前回のＤ　ｆｂａ１７＞’　Ｄ　ｆｂａｓニ
セットされ、ステップ１２１にてＬＢＴＢＴ学習制御了
とする。

一方、高負荷定常状態以外あるいはＬ　Ｂ　Ｔ学習制御
の終了後は、ステップ１２３以下に進み、ノック＝ＭＢ
Ｔ制御が行われる。

ノンキングが発生していない場合には、筒内圧最大クラ
ンク角θｌ］ＩＩ　ａ　Ｘまたは図示平均有効圧Ｐと目
標値との偏差に応じてＭＢＴ補正量Ｍｂｔｃｓが演算さ
れ、このＭｂＬｃｓを点火時期５ＥＴＡＤＶの点火時期
補正量Ｓ　ｅＬｃｓにセットして、−ス火時期が進遅角
補正される。ノッキングが発生した場合には、７ンキン
グの検出値に応じてノック補正１１Ａｄｖｃｓが演算さ
れ、このＡ　ｄｖａｓを点火時期補正量Ｓ　ｅｔｃｓに
セットして７１″人火時期が遅角補正される。

そして、ＭＢＴ制御の場合には、ステップ１２４．１２
５にて点火時期学習値ＡｄｖｌｄがＭ　Ｂ　’「補正量
Ｍ　ｂｉａｓにより次式（５）にて更新される。

Ａｄｖｌｄ＝Ａｄｖｌｄ　−Ｈ＋（Ｍｌ＋Ｌｃｓ−Ａｄ
ｖｌｃｌ　−１）Ｘ　Ｇ　ｍｉｎ　　−（５） ただし、　Ａ　ｄｖｌｄ　−１＊　＋１ｆＴ回学習値Ｇ
ａ１ｎ　　　ニゲイン また、ノック制御の場合には、ステップ１２４〜１２６
にて回転数Ｎに応じて設定されたノック余裕代ＭＡＡＤ
Ｖが読込まれると共に、点火時期学習値Ａｄｖ！ｄがノ
ック補正、１ｉＡｄｖｃｓにより次式（６）に゛Ｃ更新
される。

Ａｄｖｌｄ＝　Ａｄｖｌｄ　−＋　十（Ａｄｖｃｓ　−
ＡｄｖｌｄＭ　Ａ　Ａ　Ｄ　Ｖ　）Ｘ　Ｇ　ａｉｎ　　
　　−（６）なお、ステップ１２８以下では目標空燃比
ＴＩ’　ｂａとなるように空燃比センサ３２がらのフィ
ードバック係数１−ｍｄに応じて空燃比がｆｌＮＩ御さ
れると共に、空燃比学習係数ＫＬｃｄを用いて通常の空
燃比学習制御が行われる。この場合、ΔＴ１）１ΔＮか
所定値以内、ｆｉ関冷却水温が所定値以上で、フィード
バック係数Ｌ＋ａｄが少なくとも１回反転したと外にＬ
＋ａｄの偏差に応じて空燃比学習係数ＫＬｃｄが次式（
７）にて更新される。

Ｋ　　Ｌｃｄ＝　　Ｋ　　Ｌｃｄ　−１＋（Ｌｅａｄ　
−１，０）ＸＧａｉｎ・・・（７） ただり、ＫＬｃｄ−１；前回学習値 Ｌｍｄ　　　　；少なくとも１回反転する間のＬａｄの
平均値 次に作用を第４図（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。

所定の高負荷定常状態となると、ＬＢＴＢＴ学習制御始
され１．弘火時期がベース烈火時期に固定されると共に
、空燃比が初期値に設定される。この制御点を例えばａ
点とする。

そして、ａ点から図示平均有効圧Ｐｉを比較しながら、
また排温限界とリーン限界を考慮しながら空燃比がリー
ン化されかつ学習されると共に、Ｐｉがｂ点との比較に
よりＣ点で最大となると、空燃比はＣ点での空燃比に制
御、学習され、ＬＢＴＢＴ学習制御了される。

次１こ、［、ＢＴ学習制御が終了されると、７ノク−Ｍ
ＩＮＴ制御が打なわれ、５α火１１．２期がＣ点から進
角される。Ｃ点の場合には、ノック制御に上り点火時期
が７ノク限界となるｄＡ’Ｃに制御されると共に、その
制御量からノック余裕代（萌（６）式）を弓いた（２、
−１”ｉ、が点火時期の学習値となる。また、点火時期
の進角によりＭ　１３　Ｔラインに向かう場合には、Ｍ
　Ｂ　’Ｉ”制御による点火時期の制御、学習が行われ
る。

このように高負荷定常状ａｔ’図示平均有効圧と排気温
度に応じてＬＢＴ学習を行なうのであり、またこの′：
＃−習中は点火時期をベース点火時期に固定するので、
ノック−Ｍ　Ｂ　Ｔ　＊ｌＩ　ＩＩによって図示平均有
効圧がバラツクことがなく、このため排気温度が適正な
範囲で、最大トルクを得るリーン側の空燃比を精度良く
サーチかつ学習することができる。そして、Ｌ　Ｂ　Ｔ
学習後は、ノック−ＭＢＴ制御による点火時期の学習が
行なわれるのである。

したがって、高負荷時に最大トルクを確保しっっ、また
排気温度が限界を越えることなく空燃比をリーン化でき
、これにより燃費を十分に向上することができ、最適な
運松状態を確保することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、筒内圧を検出する手段と
、筒内圧からノッキングを検出する手段と、筒内圧から
ＭＢＴ相関量を検出する手段と、ノッキング検出値並び
にＭＢＴ相関量の検出値に応じて点火時期を補正する手
段と、この補正量を学習する手段とを備えると共に、目
標空燃比を演算する手段と、実空燃比を検出する手段と
、実空燃比と目標空燃比の差異に応じて燃料供給量を補
正する手段と、この補正量を学習する手段とを備えた内
燃機関の制御装置において、高負荷定常状態を１０定す
る手段と、排気温度を検出する手段と、高負荷定常時に
排気温度が所定値以内の条件で筒内圧と排気温度に応じ
て筒内圧が最大値をとるように目標空燃比を補正する手
段と、この補正量を学習する手段と、この補正学習中に
点火時期を所定のベースノ：ｌ火時期に固定する手段と
を設けたので、高負荷時に排気温度を適正な状態に保ち
ながら最大トルクを得るリーン側の空燃比に精度良く制
御することができ、良好な運転性能を維持しながら燃費
を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の実施例を示
す構成図、第３図（Ａ　）ａ（Ｂ）は制御内容を示す７
０−チャート、第４図（Ａ）、（Ｂ）は制御状態を示す
説明図である。 ２３Ａ、２３Ｂ・・・筒内圧センサ、２９・・・クラン
ク角センサ、３１・・・吸入空気量センサ、３２・・・
空燃比センサ、３３．３４・・・排気温度センサ、３５
・・・コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、筒内圧を検出する手段と、筒内圧からノッキングを
   検出する手段と、筒内圧からＭＢＴ相関量を検出する手
   段と、ノッキング検出値並びにＭＢＴ相関量の検出値に
   応じて点火時期を補正する手段と、この補正量を学習す
   る手段とを備えると共に、目標空燃比を演算する手段と
   、実空燃比を検出する手段と、実空燃比と目標空燃比の
   差異に応じて燃料供給量を補正する手段と、この補正量
   を学習する手段とを備えた内燃機関の制御装置において
   、高負荷定常状態を判定する手段と、排気温度を検出す
   る手段と、高負荷定常時に排気温度が所定値以内の条件
   で筒内圧と排気温度に応じて筒内圧が最大値をとるよう
   に目標空燃比を補正する手段と、この補正量を学習する
   手段と、この補正学習中に点火時期を所定のベース点火
   時期に固定する手段とを設けたことを特徴とする内燃機
   関の制御装置。