JPH0219635A - エンジンの制御装置 - 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、空燃比センサおよび筒内圧センサの出力に基
づいてエンジンの空燃比および点火時期を最適値に制御
するエンジンの制御装置に関する。

［従来の技術］ ガソリンエンジンにおいて排気ガス浄化およびエンジン
出力の向上を図るためには、運転状態に応じて空燃比や
点火時期を的確にコントロールする必要があり、そのた
めに、自動車用ガソリンエンジンの分野では、空燃比お
よび点火時期をマイクロコンピユータを用いて制御する
方法か従来から広く用いられている。

例えば、燃料噴射（ｌによる空燃比制御では、吸気通路
に設けたエアフローセンサによってエンジンの吸入空気
！（Ｑａ）を検出し、クランク軸等に付設した回転セン
サの出力からエンジン回転数（Ｎｏ）を求めて、単位回
転当たりの空気ｍ　（Ｑ。

／Ｎ０）を演算し、この空気壜（Ｑ、／Ｎ、）に基づい
て、予め設定された各動作点における目標空燃比を得る
ための基本燃料噴射量を演算する。そして、エンジン冷
却水の温度を検出する水温センサ等の出力に応じた補正
を行って最終的な燃料噴射量を決定し、決定された噴射
量に相当するパルス幅の噴射パルスによって、エンジン
の回転に同期してインジェクタを開弁駆動しエンジンに
燃料を噴射する。更に、軽負荷および部分負荷領域にお
いては、理論空燃比を境に出力が急変する空燃比センサ
を用いて、その出力から、実際の空燃比がリッチ側ある
いはリーン側のいずれにあるかを判定し、燃料噴射量に
フィードバック補正を加えてエンジンの空燃比を理論空
燃比に収束させるような制御を行う。このように空燃比
を常に理論空燃比となるよう制御することにより、三元
触媒による効率の高い排気ガス浄化を行うようにしてい
る。

また、点火時期の制御では、一般に、空気＠（Ｑａ／Ｎ
、）と回転数（Ｎｏ）とに対応して予めマツプとして設
定された点火進角を読み出し、それに基づいた点火信号
によって点火コイルへの通電を制御するようにしている
。

ところで、点火進角は、通常、ＭＢＴ（最大軸トルクを
発生するのに必要な最小点火進角）を狙って設定される
が、ＭＢＴは、エンジン温度や空燃比のばらつき、燃焼
室の寸法誤差、吸入空気温度。

湿度などによってかなり変動するので、単にこのような
オーブン制御を行っていたのでは、常に最適な点火時期
を得ることは難しく、ノッキングが発生したり、トルク
が低下したりする恐れがある。

そこで、例えば特開昭６２−８２２７３号公報に記載さ
れているように、筒内圧を検出し、その検出値をもとに
軸トルクが最大となるよう点火時期をフィードバック制
御するようにした乙のが従来から提案されている。この
筒内圧フィードバック制御では、例えば、回転センサが
クランク角１度毎にパルスを発生するよう構成し、この
パルスが発生する毎にシリンダ内の圧力を検出する筒内
圧センサの出力値（ｐｏ）を読み込んで、そのときのク
ランク角に対応するシリンダ容積（Ｖ）と行程容積（Ｖ
ｈ）とから次式によって図示平均有効圧（Ｐ、）を求め
る。

そして、このＰｌが極大値となるように点火時期をフィ
ードバック制御するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の筒内圧フィードバック制御は、上記のように、例
えば図示平均有効圧（ｐｔ）が極大値となるように点火
時期を補正することにより、最大のトルクを得ようとし
たものである。しかしながら、高負荷領域においては、
空燃比の制御はフィードバックが停止されてオープン制
御となるため、各センサ、インジェクタあるいは燃料性
状などのばらつきによって生ずる空燃比誤差がそのまま
トルク低下となって表われてしまう。そのため、点火時
期の補正によって筒内圧フィードバック制御を行っても
、エンジンのトルクを最大限引き出すということはでき
なかった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たものであって、筒内圧フィードバック制御によって高
負荷域においてもエンジンのトルクを最大限に引き出す
ことのできるエンジンの制御装置を得ることを目的とし
ている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のエンジンの制御装置は、エンジンの空燃比を制
御する空燃比制御手段と、エンジンの点火時期を制御す
る点火時期制御手段と、エンジンの空燃比を検出する空
燃比検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手
段と、エンジンの筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備
え、また、筒内圧に基づきエンジンのトルクが略最大と
なるよう点火時期制御手段にフィードバック制御信号を
出力する第１の筒内圧フィードバック制御信号発生手段
と、軽負荷乃至部分負荷域において空燃比が理論空燃比
に収束するよう空燃比制御手段にフィードバック制御信
号を出力する空燃比フィードバック制御信号発生手段と
、高負荷域において筒内圧に基づきエンジンのトルクが
略最大となるよう空燃比制御手段にフィードバック制御
信号を出力する第２の筒内圧フィードバック制御信号発
生手段を備えたものであり、とくに、空燃比フィードバ
ック制御が行われていない高負荷域において、エンジン
のトルクが略最大となるよう、点火時期のフィードバッ
クに加えて空燃比をもフィードバック制御するよう構成
した点に特徴がある。

１作用］ 軽負荷乃至部分負荷域においては、空燃比フィードバッ
ク制御信号発生手段が作動して、空燃比検出手段の出力
に基づいた空燃比のフィードバック制御が行イつれる。

その結果、エンジンの空燃比は略理論空燃比に収束する
。また、筒内圧検出手段の出力に基づきエンジンのトル
クが略最大となるよう点火時期がフィードバック制御さ
れる。

高負荷域においては、筒内圧検出手段の出力に基づき、
点火時期と空燃比がともにフィードバック制御され、そ
の結果、空燃比がリッチな状態で最大のトルクが得られ
るような筒内圧（燃焼圧）の制御が行われる。

［実施例］ 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明によるエンジンの制御装置の一実施例の
全体構成図である。

この実施例において、エンジンｌの吸気通路２には、吸
気量を調整するスロットル弁３が設けられ、その」二流
には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ４が配設
されている。また、吸気通路２には、燃焼室５に向けて
燃料噴射用のインジェクタ６が装着されている。エンジ
ンｌの排気通路７には、排気中の酸素濃度を検知して理
論空燃比を境に大きく変化する検出信号を出力する空燃
比センサ（０，センサ）８が設置されている。また、エ
ンジンを冷却する冷却水が収納されたタンク９には水温
センサｌＯが取り付けられている。エンジンｌのシリン
ダヘッドＩＩには、燃焼室５内の混合気を点火するため
の点火プラグ１２か設けられ、また、燃焼室５内の圧力
を検出する筒内圧センサ１３が設けられている。点火プ
ラグＩ２は配電器１４を介して点火コイル１５に接続さ
れており、配電器１４には、エンジン回転を検出する回
転センサＩ６が付設されている。

インジェクタ６および点火コイル１５は、コントロール
ユニット１７によって制御される。コントロールユニッ
トＩ７には、エアフローセンサ４゜水温センサｌＯ１筒
内圧センサ１３．回転センサ１６および空燃比センサ８
からの各検出信号が入力される。コントロールユニット
１７は、第２図に示すように、ＣＰＵ１００と、各種ア
ナログ入力信号をデジタル値に変換し、ＣＰＵ１００に
データを出力するＡ／Ｄコンバータ１０１と、各種パル
ス信号を波形整形するための入力回路１０２と、ＣＰＵ
１００の制御手順を予め記憶させたＲＯＭ１０３と、Ｃ
ＰＵ　Ｉ　００の演算過程で使用するＲＡＭ＋０４と、
インジェクタ６および点火コイルＩ５にそれぞれ制御信
号を出力する出力回路１０５．１０６とで構成されてい
る。

第３図はクランク角に対する燃焼圧（ｐｏ）の関係を示
す指圧線図の一例であり、第４図は、第３図のクランク
角に対する燃焼圧Ｐ。をもとに求めた図示平均有効圧（
ｐ＋）が、点火時期の変化に伴ってどう変わるかを示す
特性図である。本発明においては、第４図のＰ＋が極大
値となるクランク角を目標点火時期として制御が行われ
、また、とくに高負荷域では、このＰ、の極大値が最大
限高くなるよう空燃比のフィードバック制御が行われる
。

コントロールユニット１７では、吸入空気！（Ｑａ）と
エンジン回転数（Ｎ、）を求め、Ｑ　、／Ｎ、によって
負荷の判定を行う。そして、負荷が所定値以下のとき、
つまり、第５図に示すＰの領域では、通常の燃料噴射制
御が行われるとともに、定常状態において、図示平均有
効圧（Ｐ、）が極大値となるよう筒内圧に基づいた点火
時期のフイードバッり制御が行われる。また、負荷が所
定値より大きいとき、つまり、第５図のＥの領域では、
定常状態において、Ｐ、が極大値となるよう筒内圧に基
づいて点火時期がフィードバック制御されるとともに、
やはり筒内圧に基づいて、Ｐｌが最大となるよう燃料噴
射量が制御される。

以下、第６図のフローチャートによってこの実施例の制
御をさらに詳細に説明する。なお、ＳＩ〜ＳＩ３は各ス
テップを示している。

スタートすると、まず、Ｓｌで、吸入空気量（Ｑｌ、）
を読み込む。ここでは、エアフローセンサ４のアナログ
信号をＡ／Ｄコンバータ１０１でデジタル値に変換し、
この値を必要に応じて平均化処理したものを吸入空気ｆ
ｌ（Ｑ、）とする。

つぎに、Ｓ２で、エンジン回転数（Ｎｏ）を読み込む。

Ｎ８は、回転センサ１６のパルス信号のインターバルを
読み込み計測することによって求める。

そして、Ｓ３へ行って、エンジンの負荷潰に対応する回
転当たりの空気！（Ｑ、／Ｎ、）を演算する。

つぎに、Ｓ４で、回転センサ１６のクランク角信号の発
生毎に筒内圧センサ１３の出力信号を読み込み、その信
号値をらとに、Ｓ５で、図示平均有効圧（Ｐ、）を演算
する。

つぎに、Ｓａで、負荷の判定ということで、Ｑ。

／Ｎ、が所定値α１より大きいかどうかを判定する。

Ｑ　、／Ｎ、がα８より大きくないときは、部分負荷域
ということで、このときは、Ｓ７へ行って、空燃比セン
サ８の出力信号に基づいて空燃比のフィードバック制御
（Ｏｔフィードバック制御）を行つ。

そして、Ｓ８へ行って、０２フイードバツク制御中かど
うかを判定し、イエスであれば、Ｓ、へ行って、定常状
態かどうかを判定する。０．フィードバック制御中かど
うかの判定は、水温条件、空燃比センサ（０，センサ）
の活性化条件等が満たされているかどうかの判定であっ
て、通常の燃料噴射制御で行われている判定条件である
。また、定常状態の判定は、単位時間毎のＱ　、／Ｎ、
の偏差値の絶対値が所定値以下かとうか（Ｑ　、／Ｎ、
の代わりにＱ、を用いることも可能である）、つまり、
道路条件やアクセル操作量の変化が少ないかどうかの判
定である。

Ｓ、で定常状態であるということであれば、Ｓｌ。に行
って、Ｐ、が極大値になるよう点火時期を制御する。た
だし、点火時期制御は、可変範囲の下限Ａ１と上限Ｂ１
の範囲で行う。

ＳＩｌでノー、つまり、０．フィードバック制御中でな
いとき、また、Ｓ、でノー、つまり、定常状態でないと
きは、そのまま元に戻る。

つぎに、ＳＩｌでＱ、／Ｎ、＞α１、つまり、高負荷域
であるというときは、Ｓ　１１へ行って、定常状態かど
うかを判定する。この判定はＳ、と同じである。

そして、定常状態ということであれば、つぎに、Ｓ　Ｉ
ｔに行って、Ｐｉが極大値になるよう点火時期を制御す
る。この場合の点火時期可変範囲の下限はＡｔ、上限は
Ｂｔである。なお、部分負荷域では空燃比フィードバッ
ク制御が行われるのに対し、高負荷域では空燃比変動が
大きいために点火時期の可変範囲は小さくなる。点火時
期可変範囲は、例えば、高負荷域では一５°ＣＡ（Ａ２
）〜＋５°ＣＡ（Ｂｔ）、部分負荷域では一１Ｏ°ＣＡ
（ＡＩ）〜＋１０″ｃＡ（Ｂ、）とされる。

また、つぎにＳ１３へ行って、Ｐｉが最大となるよう燃
料量を制御する。この燃料制御は、Ａ３を下限としＳ３
を上限とする可変範囲で行う。

なお、上記実施例においては、筒内圧の検出値から図示
平均有効圧を求め、この図示平均有効圧をエンジンのト
ルクに相当する値として、これをもとにフィードバック
制御を行っているが、エンジン回転数や負荷の領域によ
っては、筒内圧自体がピーク値となるクランク角を基準
パラメータとして、これが最大トルクを生ずるクランク
角となるよう点火時期および空燃比をフィードバック制
御することも可能である。

また、上記実施例では、燃料噴射量の制御によって空燃
比を制御しているが、空燃比制御手段は燃料噴射量の制
御に限定されるものではない。

本発明はその池いろいろな態様で実施することかできる
。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されているので、空燃比フィ
ードバック制御が行われない高負荷域においても、筒内
圧に基づいた点火時期のフィードバック制御に加えて、
やはり筒内圧に基づいて、最大トルクが得られるよう空
燃比をフィードバック制御することにより、エンジンの
トルクを最大限に引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジンの制御装置の一実施例の
全体構成図、第２図は同実施例の要部ブロック図、第３
図乃至第５図は同実施例の制御を説明するための特性図
、第６図は同実施例の制御を実行するフローチャートで
ある。 ｌ：エンジン、４：エアフローセンサ、６：インジェク
タ、８：空燃比センサ、！３：筒内圧センサ、１５；点
火コイル、１６二回転センサ、１７；コントロールユニ
ット。 ノ　　５＝＝！ クランク魚 気火時期 第 図 エンシ゛ン回転婆（ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの空燃比を制御する空燃比制御手段と、
   エンジンの点火時期を制御する点火時期制御手段と、エ
   ンジンの空燃比を検出する空燃比検出手段と、エンジン
   の負荷を検出する負荷検出手段と、エンジンの筒内圧を
   検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段の出力を
   受けて、筒内圧に基づきエンジンの出力トルクが略最大
   となるよう前記点火時期制御手段に第１の筒内圧フィー
   ドバック制御信号を出力する第１の筒内圧フィードバッ
   ク制御信号発生手段と、前記負荷検出手段の出力を受け
   て、エンジンの負荷が軽負荷乃至部分負荷域にあるか高
   負荷域にあるかを判定する負荷判定手段と、該負荷判定
   手段によって軽負荷乃至部分負荷域にあると判定された
   とき、前記空燃比検出手段の出力に基づき空燃比を理論
   空燃比に収束させるよう前記空燃比制御手段に空燃比フ
   ィードバック制御信号を出力する空燃比フィードバック
   制御信号発生手段と、前記負荷判定手段によって高負荷
   域にあると判定されたとき、前記筒内圧検出手段の出力
   に基づきエンジンのトルクが略最大となるよう前記空燃
   比制御手段に第２の筒内圧フィードバック制御信号を出
   力する第２の筒内圧フィードバック制御信号発生手段を
   備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。