JPH0270960A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JPH0270960A
JPH0270960A JP63221914A JP22191488A JPH0270960A JP H0270960 A JPH0270960 A JP H0270960A JP 63221914 A JP63221914 A JP 63221914A JP 22191488 A JP22191488 A JP 22191488A JP H0270960 A JPH0270960 A JP H0270960A
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Setsuhiro Shimomura
下村　節宏
Shoichi Washino
鷲野　翔一
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    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】 〔産業上の利用公費〕 この発明は内燃機関における燃料供給量点火時期あるい
は吸入空気量を制御する制御装置に関するものである。
〔従来の技術〕
機関の吸入空気量または吸気管圧力と回転数の関係に基
き、適正な燃料供給量や、点火時期を演算して燃料噴射
弁と点火装置を制御する装置が従来より使用されている
。また、機関の燃焼圧力を検出し、これを予め定めた値
に調整してより精度の高い制御を行なうことを目的とし
た制御装置が特開昭６２−８５１４８に提案されている
。この穏の制御装置は各気筒に設けられた筒内圧（燃焼
圧）センサの出力により燃焼状態を検出し、ζ、の状態
が予め定められたパターンに適合するように燃料噴射時
期やＥＧＲバルブなどの制御を行なうものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来の装置では、燃焼圧を制御するパラメー
タとして燃料噴射時期やＥＧＲ率を用いているが、この
ようなパラメータで燃焼圧を制御できる範囲は極めて少
なく、特に、運転状態が急変する自動車用機関において
は燃焼状態の変動中が大きいため、上記操作パラメータ
によって常に最適な燃焼状態を得ることができないもの
であった。
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
あり、機関の過渡状態においても充分な制御性を有する
とともに、燃焼状態の変化度合をも最適とするように制
御してスムーズな加減速性能を得ることを目的としてい
る。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る制御装置においては、機関の燃料供給量
、点火時期、あるいは吸入空気量を制御する手段と、気
筒の少（とも一つに設けられた燃焼圧センサと、燃焼サ
イクル毎の燃焼圧の増減度合を目標値に一致させる方向
に燃料供給量、点火時期、あるいは吸入空気量の少くと
も一つを補正する手段とを設けたものである。
〔作用〕
このように燃焼サイクル毎の燃焼圧の増減度合を目標値
に制御することによって機関の過渡運転状態においても
スムーズな加減速が可能となる。
〔実施例〕 以下、この発明を一実施例である図面について詳細に説
明する。
第１図において、ｌは吸入空気を案内する吸気管、２は
吸気管１の空気取入口に設けられたエアクリーナ、３は
エアクリーナ２を通して吸入される吸入空気量を計測す
るエアフローメータ、４はアクセルペダルの操作によっ
て回動され、吸気管ｌを通して吸入される吸入空気量を
調整するスロットル弁、５はスロットル弁４の回動位置
すなわち弁開度を検出する開度センサ、６はスロットル
弁４をバイパスして吸入空気を供給するバイパス通路、
７はバイパス通路６、に設けられ、バイパス空気量を調
整するバイパスバルブ、８はＩＪＩマニホールド、９は
吸気マニホールド８に設けられ、吸気管内の圧力を検出
する圧力センサである。また、　１Ｇは機関本体、　１
１は機関本体ｌＯを構成するシリンダブロックに取付け
られ、機関を冷却する冷却水の温度を検出する水温セン
サ、１２は機関の回転位置を表わすクランク角を検出す
るクランク角センサで、例えば、クランク角の基準位置
（４気筒機関では１８０度、６気筒機関では１２０度）
毎に基準位置パルスを、単位角度（例えば１度）毎にに
単位角パルスをそれぞれ発生するもので、基準位置パル
ス後の単位角パルスを計数することによってクランク角
を検出することができるとともに単位角パルスの周波数
又は周期を計測することによって機関の回転速度を検出
することができる。
さらに、１３は機関の燃焼ガスを排出するための排気マ
ニホールド、１４は排気通路に設けられ、排気ガスの成
分濃度例えば酸素濃度を検出する排気センサ、１５は機
関内に燃料を供給する燃料噴射弁、１６は燃料に着火さ
せる点火プラグ、１７はシリンダ内圧力すなわち燃焼圧
を検出する燃焼圧センサ、１８は各種センサ、１８は各
種センサの信号に差づき制御信号を発生する制御装置、
１９は制御装置１８の出力である点火時期信号を増巾す
るパワーユニット、２０はパワーユニット１９によって
駆動され、高電圧を発生する点火コイル、２１は点火コ
イル２０による高電圧を各気筒に設けられた点火プラグ
１６に分配するディストリビュータである。
なお、制御装置１８は、第２図に示すように各種センサ
からのアナログ信号（３１，３２，Ｓ４．　Ｓ５．Ｓ８
　”）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１８１と
、クランク角センサ１２からの出力信号（Ｓ３）を入力
する入力インターフエイース１８２と、これらの入力信
号に基づいて演算処理するＣＰＵ１８３と、予め定めら
れたプログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ１８４と
、データを記憶するＲＡＭ　１８５およびＣＰＵ１８３
の出力信号（Ｓ６．　Ｓ７．　Ｓ９　）　　を燃料噴射
弁１５、パワーユニット１９、バイパスバルブ７に供給
する出力インターフェース１８６とから構成されている
。
次に、このように構成された装置の動作について説明す
る。
ここで、エアフローメータ３の出力Ｓ１あるいは圧力セ
ンサ９の出力Ｓｌａと、水温センサ１４の出力Ｓ２と、
クランク角センサ１２の出力Ｓ３と、排気センサ１４の
出力Ｓ４と、開度センサ５の出力Ｓ５などに基づいて燃
料噴射弁１５６よび点火コイル２０の動作を制御する基
本的な燃料噴射制御および点火時期制御については従来
より公知であるので詳細な説明は省略し、この発明に係
る動作についてのみ述べることとする。
まず、燃焼圧力Ｐｃとクランク角θＣの関係を第３図に
より説明すると、燃焼圧センサ１７の出力はクランク角
上死点（ＴＤＣ）付近で最大値を示す。この極大値をＰ
ｍａｘとする。また、燃焼圧力Ｐｃを１サイクルに亘っ
て下記に示す漬方を行なうことにより図示平均有効圧Ｐ
ｉが求められる。
Ｖｓ ここにＶは、気筒内容積であり、コンロッド長１１ビス
トンストロークγ、クランク角θＣにより（１−ｃｏｓ
２θｃ））　　　　・・・・・・　　（２）と表わされ
るので、 Ｔ　　。
ｄＶ＝−Ｘ（ボア径）ｔ×γｒｓｉｎθｅ＋Ｈｓｘｎ２
θ。）・ｄＯｃ　　　　　　　・・・・・・　（３）と
なる。したがって（１）式に（３）式を代入して図示平
均有効圧Ｐｊを計算できる。なお（１）式にとけるＶｓ
はピストンの行程容積であり・ｖｓ＝＝Ｘ（ボア径）１
Ｘγである。
以上のようにして求めた図示平均有効圧Ｐｉは機関の発
生出力を直接的に検出するパラメータとしてよ（知られ
たものである。
次に上記図示平均有効圧Ｐｉとエアフローメータ３の出
力により求めた機関の吸入空気量Ｑａまたは吸気管圧力
センサ９の出力より求めた吸気管圧力Ｐｂとクランク角
センサ１２から求めた回転数Ｎとから計算できる、下記
、Ａ、Ｂのパラメータも機関の吸入したストローク当り
の空気＠（Ｑａ／ＮまたはＰｂ）から引出した燃焼エネ
ルギーを、すなわち効率を評価するパラメータとして有
益である。
Ａ＝Ｐｉ／（Ｑａ／Ｎ）　　　　　　−−−−−−（４
１Ｂ＝Ｐｉ／Ｐｂ　　　　　　　　　・・・・・・　（
５）次に、第４図は機関を加速したときのパラメータの
変化の模様を示し、図中、Ｘは上記Ｐｍａｘ、　、　Ｐ
　ｔあるいはＡ、Ｂのパラメータのいずれかを示し、α
はスロットル弁４の開度を示し、それらのパラメータの
時間変化を示している。この時間変化は機関のクランク
角によっても表わされるが、以下の説明は時間によって
説明を行なう。
まず、図の時刻ｔｏにおいで、スロットル弁４が開き始
め、パラメータＸはｔ。−１１間で−５低下した後、１
．、−１．間で急激に増加している。、このｔ。−１１
間に６けるパラメータＸの低下は、機関の急激な状態変
化ｌこ際してしばしば発生する現象であって、燃料供給
系や点火時期制御の遅れにより発生することが知られて
いる。このような低下が生じると、Ｘに対応して発生す
る機関の出力も・低下するので、加速性能を損ねるばか
りか、不快な振動が生じて不都合である。次いでｈ−ｔ
ｘ間でパラメータＸが急増するｒ二め機関は加速するが
、加速度が大きすぎて衝撃を共なったり、機関の支持系
を共振的に加振するなどの不都合が生じる。
図中の破線は上記不都合のないスムーズな加速を行なう
ためのパラメータＸの目標値を示したものであり、この
ようにパラメータＸを変化させるための方法について以
下に説明を行なう。
第５図は、目標のパラメータＸ即ちｘ７’を発生するル
ーチンである。ステップ５１は加速を検出するもので、
スロットル弁４における開度αの時間変化や、吸入空気
量Ｑａの時間変化などにより検出する。ステップ５２は
上記開度αや吸入空気ｊｌＱａなどの変化度に応じて、
パラメータＸの目標値ＸＴを発生するものである。
実際に目標値ＸＴを発生する方法としては開度αや吸入
空気量Ｑａの時間変化率に対応して予め定められ、ＲＯ
Ｍ　１８４に記憶しであるデータテーブルから検索する
方法や、α、Ｑａなどのパラメータで表わされる関数に
より計算する方法などがある。目標値ＸＴを表わす関数
の一例と１７で、ｘ７＝ｂｓｉｎａｔのごとき正弦関数
にしたがってＸ７を増加させると、加速がスムーズに行
なわれることが実験により確かめられている。この場合
ａ−ｂの値を上記αやσｉ・の変化度合にしたがって選
択することは勿論である。
第６図は実際のパラメータＸを目標値ｘ−１・に一致さ
せる制御の方法を示す。スラ゛ツブ６１にわいて、燃焼
圧Ｐｃを読取り、ステップ６２にてそのときのクランク
角θＣを読取る。ステップ（５３では、このＰｃとθ。
を用いてパラメータＸずなわちＰｒｎａｘ　、　Ｐ　ｉ
　、　、、ｒ’ｋ　＋％るいはＢの値を計算する。なお
、Ａ、ｆ）るいはＢの値を計算する際は機関のストロー
ク当りの空気量Ｑａ／Ｎや、吸気管圧力Ｐｂを読取るル
ーチンが必要であるが、本図においては省略している。
次いで、ステップ６４にてパラメータＸを第５図の処理
で求めた目標値ＸＴと比較し、等しくなければステップ
６５にて燃料噴射弁１５の駆動パルス巾Ｔｉ。
点火プラグ１６の点火時期θ°　　バイパスバルブ７ｇ
ｓ による吸入空気量Ｑａのいずれか少（とも一つをＸ”Ｘ
７となる方向に補正する。第７図は駆動パルス巾Ｔｉと
パラメータＸの関係を示す。通常のパルス巾Ｔ　ｉ　ｏ
よりＴｉを大き（するとＸが増加し、Ｔｉを小さ（する
とＸが減少する特性を利用してｘ＝ｘ７となるようにパ
ルス巾Ｔｉを制御する。
第８図は点火時期θｉｇとＸの関係を示し、同様にθｉ
ｇを増減補正してｘ＝ｘ７となるように制御する。なお
、第７図、第８図に示すようにＸは極大値を持ち、しか
も余りに広い範囲にＴｉやθｔｇを制御すると、失火や
ノッキングが生じるなどの不都合が生じることを考慮す
ると、Ｔｉやθｉｇの車独操作では充分な制御範囲が得
られないことがあるので、これらの制御を組み合せて行
なう方がより効果的である。
第６図のステップ６５における吸入空気量Ｑａの制御は
バイパスバルブ７を制御して行なうもので駆動信号Ｓ９
を増減することによってバイパスバルブ７の実効開度を
制御し、機関の吸入空気量ＱａをパラメータＸを太き（
するとき増加させ、パラメータＸを小さ（するとき減小
させるものである。このようにバイパスバルブ７匡よっ
て機関の吸気量を制御できる範囲はスロットル弁４の開
度が比較的小さいときであり、広範囲に制御するために
はスロットル弁４そのものを制御すればよい。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、この発明の装置は燃焼室内圧力を
検出し、この値またはこれを処理した値が過渡状態にお
いて予め定めた増減度合で変化するように燃料供給量、
点火時期あるいは吸入空気量を操作するようにしたので
、衝撃や振動の少ないスムーズな運転ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例である制御装置の全体構成
を示す概要図、第２図は第１図における要部構成を示す
ブロック図、第３図は第１図の燃焼圧センサ１３によっ
て測定した燃焼圧波形の一例を示す図面、第４図は燃焼
圧に関係するパラメータの過渡時の変化の模様を示す図
、゛第５図および第６図は本発明の制御を行なうための
フローチャートを示す図、第７図および第８図は燃焼圧
に関係するパラメータと燃料噴射弁駆動パルス巾および
点火時期との関係を示す図である。 図中、３はエアフローメータ、７はバイパスバルブ、９
は吸気管圧力センサ、１２はクランク角センサ、１４は
排気センサ、１５は燃料噴射弁、１６は点火プラグ、１
７は焼焼圧センサ、１８は制御装置である。 なお、図中、同一符号は同一あるいは相当する部分を示
すものとする。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 機関のパラメータに基いて機関の操作量の少くとも一つ
    を演算する手段、機関の燃焼室内圧力を検出する手段、
    機関の過渡運転状態における燃焼室内圧力またはこれを
    処理した値の増減度合を予め定める手段、実際の燃焼室
    内圧力またはこれを処理した値の増減度合が前記予め定
    めた増減度合に一致する方向に前記機関の操作量を補正
    する手段、および補正後の前記操作量に基き、機関の運
    転状態を操作する手段を備えたことを特徴とする内燃機
    関の制御装置。
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DE3929104A1 (de) 1990-03-15

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