JPH0742887B2

JPH0742887B2 - エンジンの燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH0742887B2
Application number: JP1432985A
Authority: JP
Inventors: 定七吉岡
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPS61175252A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの燃焼安定性を向上させるようにし
たエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

（従来技術）エンジンの燃焼状態が良い状態であるか悪い状態である
かすなわち燃焼の良い悪しは、エンジンの出力は勿論の
こと、排気ガス中の有害成分割合等種々に影響を与える
ものである。そして、この燃焼の良し悪しは、交互に繰
り返して表われる、ということが知られている。すなわ
ち、燃焼室内にどうしても排気残留ガスが生じることに
なるが、良い燃焼が行われたときは、はぼ完全燃焼のと
きなので、排気残留ガス中には燃焼を制御する不活性ガ
スが多くていわゆる内部EGRと呼ばれる状態となって、
次の燃焼が悪くなる、また、悪い燃焼が行われたとき
は、不完全燃焼のときなので残留排気ガス中に未然成分
時にHCが多くなって、次の燃焼が良好に行われることに
なる。

このため、特開昭51−54125号公報に示すように、例え
ばイオン電極を用いることにより、燃焼速度の大小、す
なわち燃焼の良し悪し（燃焼速度が大きいほど燃焼性が
良いといえる）を判別して、この燃焼の良し悪しに基い
て排気ガス浄化装置の作動を補正する等のことが提案さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、近時は、エンジン制御の最適化が望まれてい
るが、前述した燃焼の良し悪しに基いて個々に排気ガス
浄化等の種々の制御を行ったのでは、到底全ての場合に
対処することは不可能となる。特に、このような燃焼の
良し悪しが問題となるエンジンはリーン運転されるもの
であるのが一般的なので、根本的に、燃焼に良し悪しそ
のものが生じないようにすることすなわち燃焼安定性の
向上が望まれることになる。

したがって、本発明の目的は、燃焼の良し悪しが生じる
のを極力防止して、燃焼安定性を向上し得るようにした
エンジンの燃焼制御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段、作用）本発明にあっては、良い燃焼が行われたときの次の燃焼
行程では悪い燃焼となり、また悪い燃焼が行われたとき
の次の燃焼行程では良い燃焼となる点に着目して、この
燃焼状態の良し悪しを判別して、悪い燃焼となるであろ
う燃焼行程において、燃焼性を向上させるような制御を
見込み的に行うようにしてある。具体的には、第１図に
示すように、エンジンの燃焼状態に影響を与える因子を調整する燃焼
調整手段と、エンジンの燃焼状態を検出する燃焼検出手段と、前記燃焼検出手段により検出される燃焼状態が、あらか
じめ定められた判定基準としての基準燃焼状態よりも良
い燃焼状態であるが、該基準燃焼状態よりも悪い燃焼状
態であるかを判定する燃焼判定手段と、前記燃焼判定手段により良い燃焼状態であると判定され
たときは次サイクルの燃焼行程において、また該燃焼判
定手段により悪い燃焼状態であると判定されたときは次
のサイクルの燃焼行程において、それぞれ燃焼状態が良
くなるように前記燃焼調整手段を制御する燃焼制御手段
と、を備えた構成としてある。

このような構成とすることにより、燃焼状態は、燃焼判
定手段による判定基準内の範囲となるように制御され
て、燃焼の良い状態と悪い状態との差が極力小さくされ
て、燃焼安定性が向上されることになる。

（実施例）以下本発明の実施例を添付した図面に基いて説明する。

第２図において、１は多気筒とされたエンジン本体で、
その吸気ポート２に連なる吸気通路３には、大気側より
順次、エアクリーナ４、エアフローセンサ５、スロット
ルバルブ６、サージタンク７、燃焼噴射弁８が配設され
ている。そして、サージタンク７より上流側の吸気通路
３は、一本の共通通路3Aとされる一方、サージタンク７
より下流側の吸気通路が個々に吸気ポートに連なる独立
通路3Bとされ、この独立通路3Bに個々に燃焼噴射弁８が
配設されている。また、排気ポート９に連なる排気通路
10には、三元触媒からなる排気ガス浄化装置11が配設さ
れている。

前記吸気ポート２は吸気弁12により、また排気ポート９
は排気弁13により、周知のタイミングで開閉されるが、
この吸・排気ポート２、９が開口する各燃焼室14には、
互いに所定間隔あけて、点火プラグ15と燃焼検出手段を
構成するイオンセンサ（イオン電極）16とが個々に配設
されている。なお、このイオンセンサ16は、前述した特
開昭51−54125号公報に示されているように、所定電圧
が常時印加されて、通常は比導通状態にあるが、燃焼ガ
ス雰囲気下においては導通状態とされるものである。そ
して、点火プラグ15を点火時から、イオンセンサ16が導
通状態になるまでの時間を計測することにより、燃焼速
度すなわち燃焼状態の良し悪しを知り得るものである。

第２図中21は制御ユニットで、この制御ユニット21に
は、前記、エアフローセンサ５、イオンセンサ16からの
信号の他、各センサ22〜26からの信号が入力される一
方、制御ユニット21からは前記点火プラグ15および燃焼
噴射弁８に対して出力されるようになっている。上記各
センサ22〜26について説明すると、センサ22はスロット
ルバルブ６の開度位置を検出するスロットルセンサであ
る。センサ23は、独立通路3Bの吸気圧すなわちエンジン
負荷を検出する吸気圧センサである。センサ24は、エン
ジン冷却水温を検出する水温センサである。センサ25
は、実質的にデストリビュータにより構成されて、エン
ジン回転数とクランク角位置とを検出するものである。
センサ26は、実質的にエンジンの始動の際に閉とされる
スタータスイッチにより構成されて、エンジンが始動中
であるか否かを検出するものである。

前記制御ユニット21は、例えばマイクロコンピュータに
より構成され、以下にその機能について第３図に示すフ
ローチャートに基いて説明する。なお、実施例では、燃
焼性つまり燃焼状態を調整する因子としては燃焼噴射量
としてあり、また、燃焼の良し悪し検出後に必要に応じ
て行われる燃焼性向上の補正（燃焼噴射量の補正）を、
次の燃焼行程で行うべきか、あるいは次の次の燃焼行程
で行うべきかの判別はフラグを用いて行うようにしてあ
り、フラグが１のとき、次の次の燃焼行程における補正
を意味するものとなっている。

以上のことを前提として、先ず第３図におけるステップ
S1において種々の制御値がイニシャライズされるが、こ
のイニシャライズにおいてフラグは０とされる。次い
で、ステップS2において、前記各センサ５、16、22〜26
からの出力信号が読込まれ、この読込まれたデータに基
いて、ステップS3において、各種目標制御値Do、Ｔθ、
Ft、Igが所定のマップより読込まれる。これ等各制御値
のうち、Doは、燃料噴射弁８をデューティ制御するため
のデューティ比であって、燃料噴射量に対応するもので
あり、基本的には例えばエンジン回転数と吸入空気量と
に基いて決定される。Ｔθは、良好な燃焼状態であると
きの基準となる燃焼速度であり、例えばエンジン回転数
とエンジン負荷とによって決定される。Ftは燃焼噴射時
期であり、各気筒の吸気行程に合せ燃焼焼付を行う独立
噴射式とされて、例えばエンジン回転数とエンジン負荷
とによって決定される。Igは点火時期であり、例えばエ
ンジン回転数とエンジン負荷とによって決定される。

前記ステップS3の後は、ステップS4に移行して、ここ
で、燃焼速度を制御すべき制御域であるか否かが判別さ
れる。この制御域でない状態としては、燃焼噴射量の補
正が行われる運転域、例えばエンジン冷機時、エンジン
始動中および始動直後、加、減速中の他、高回転域、高
負荷域などがある。換言すれば、実施例では、制御域と
しては、エンジンの安定した運転状態が行われる運転領
域で、低負荷かつ低回転域とされ、特にこの制御域で
は、いわゆるリーン運転が行われるものとなっている。

上記ステップS4で制御域ではないと判別されたときは、
ステップS5において、ステップS3で設定されたデューテ
ィ比Doを最終デューティ比Ｄに設定する。この後、ステ
ップS6において所定の燃料噴射時期となるのを待って、
所定の燃料噴射時期となった時点で、ステップS7におい
て燃料噴射弁８に対して最終デューティ比Ｄが出力され
る。この後は、ステップS8において所定の点火時期とな
るのを待って、所定の点火時期となった時点で、ステッ
プS9において出力処理すなわち点火プラグ15の点火が行
われる。

一方、前記ステップS4において制御域であると判別され
たときは、ステップS10において実際の燃焼速度Ｔが演
算される。勿論、この実際の燃焼速度Ｔは、点火プラグ
15に対して点火が行われた時点から、火炎がイオンセン
サ16に到達してこのイオンセンサ16が導通された時点ま
での時間である。

ステップS10の後は、ステップS11において、実際の燃焼
速度Ｔと基準燃焼速度Ｔθとの差の絶対値が、あらかじ
め定められた許容値（不感帯域）ａ以下であるか否か判
別される。そして、この両者の差の絶対値がａ以下であ
れば、燃焼速度が許容範囲内にあるからして、ステップ
S12へ移行して、ステップS3でのデューティ比Doが最終
デューティ比Ｄとして設定され、次いで、ステップS13
においてフラグを０とした後、前記ステップS6以降の処
理がなされる。

前記ステップS11において、ＴとＴθとの差の絶対値が
ａ以下でないと判別されたときは、ステップS14へ移行
して、実際の燃焼速度ＴがＴθ−ａより小さいか否か、
すなわち燃焼速度が早過ぎるか否かが判別される。そし
て、Ｔ＜Ｔθ−ａであると判別されたときは、次の燃焼
行程での燃焼速度が遅くなる（悪い燃焼となる）である
ので、これを補正すべくすなわち燃焼状態が良くなるよ
うにすべく、ステップS15において、ステップS3でのDo
に補正分のデューティ比△Ｄを加算したものを最終デュ
ーティ比Ｄとして設定する。この後は、ステップS16で
フラグを０にした後、前記ステップS6以降の処理がなさ
れる。

さらに、前記ステップS14においてＴ＜Ｔθ−ａではな
いと判別されたとき、結局Ｔ＞Ｔθ−ａであって、燃焼
速度Ｔが遅すぎる場合である。この場合、ステップS17
へ移行して、フラグが１であるか否か判別されるが、当
初は、フラグが０にイニシャライズされているので、ス
テップS17よりステップS18へ移行して、ここでステップ
S3でのデューティ比Doが最終デューティ比Ｄとして設定
された後、順次、ステップS19でフラグを１にし、ステ
ップS20で実際の燃焼速度Ｔの値をホールドして、前記
ステップS6以降の処理がなされる。このステップS20よ
りステップS6以降の処理がなされたときは、ステップS2
0でＴがホールドされているため、ステップS10での演算
にかかわりなく、再びステップS17で移行されるが、こ
のときは、ステップS19でフラグが１とされているた
め、ステップS17からステップS21へ移行される。そし
て、ステップS21では、燃焼速度を早くすべく、Do＋△
Ｄを最終デューティ比Ｄとした後（ステップS15に対
応）、ステップS22でフラグを０にし、さらにステップS
23でＴをキャンセル（ステップS20でのホールドを解
除）した後、ステップS6以降の処理がなされる。

前述した事項を、第４図〜第８図を参照して説明する
と、次のとおりである。

実際の燃焼速度Ｔが許容範囲内にあるときステップS11からA13を経るルートであり、第４図（ａ）
に相当する。そして、このときは、燃焼速度が早過ぎも
遅過ぎもしないので、燃焼性に影響を与える燃焼噴射量
を何等補正することなく、次の燃焼行程での燃焼が行わ
れる。すなわち、第５図に示すように、実際の燃焼速度
Ｔが検出された燃焼行程C₁の次の燃焼行程C₂において
は、この燃焼行程C₁と同じような燃焼が行われるであろ
うとして、燃料噴射量の補正が行われない。

実際の燃焼速度Ｔが早過ぎるときステップS14からステップS16を経るルートであり、第４
図（ｂ）に相当する。この場合は、燃焼速度Ｔが検出さ
れた燃焼行程C₁の次の燃焼行程C₂では燃焼速度が遅くな
る（悪い燃焼となる）であろうからして、ステップS15
でこの次の燃焼行程C₂での燃焼性を向上させるべく、燃
料噴射量を△Ｄだけ増量すると共に、この増量を次の燃
焼行程C₂で行うべくステップS16でフラグを０とする
（第６図参照）。

実際の燃焼速度Ｔが遅過ぎるときステップS17を経るルートであり、第４図（ｃ）に相当
する。この場合は、第７図に示すように、燃焼速度Ｔが
検出された燃焼行程C₁の次の燃焼行程C₂では燃焼速度が
早すぎることになる。したがって、先ず、ステップS18
を経る処理により、次の燃焼行程C₂での補正を行わない
ようにする一方、フラグを利用して、次の次の燃焼行程
C₃で燃焼噴射量を△Ｄ分だけ増して、燃焼速度を早める
ようにしてある。

上述のような燃焼速度のフィードバック制御により、燃
焼速度は許容範囲内に収束されるように制御されるが、
この制御が安定（収束）した状態を、第８図に示してあ
る。すなわち、制御が安定した後は、各燃焼行程C₁、
C₂、C₃、C₄・・・・・で常に燃焼速度が許容範囲内のも
のとされる。

以上実施例について説明したが、燃焼状態に影響を与え
る因子としては、点火時期、吸入空気量、スワールの強
さ等種々のものがあるので、これ等の一部あるいは適宜
の組合せによって燃焼性を調整、制御するようにするこ
とができる。また、ディーゼルエンジンの場合は、例え
ば燃料噴射時期を調整、制御するようにすればよい。さ
らに、燃焼の良し悪しを検出するのは、例えば燃焼圧を
見ることにより行う等適宜の方法を採択し得る。勿論、
制御ユニット21をマイクロコンピュータで構成する場合
は、デジタル式あるいはアナログ式のいずれであっても
よい。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、燃焼安定
性そのものを向上させることができる。この結果、燃焼
の良し悪しに基づいて種々の制御を別途独立して行うこ
とが不要になり、エンジンの最適制御を得る上で極めて
有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体ブロック図。第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。第３図は本発明の制御例を示すフローチャート。第４図〜第８図は第３図に示すフローチャートの制御内
容を図式的に示す図。 1:エンジン本体 8:燃料噴射弁（燃焼調整手段） 15:点火プラグ 16:イオンセンサ（燃焼検出手段） 21:制御ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの燃焼状態に影響を与える因子を
調整する燃焼調整手段と、エンジンの燃焼状態を検出する燃焼検出手段と、前記燃焼検出手段により検出される燃焼状態が、あらか
じめ定められた判定基準としての基準燃焼状態よりも良
い燃焼状態であるか、該基準燃焼状態よりも悪い燃焼状
態であるかを判定する燃焼判定手段と、前記燃焼判定手段により良い燃焼状態であると判定され
たときは次サイクルの燃焼行程において、また該燃焼判
定手段により悪い燃焼状態であると判定されたときは次
の次のサイクルの燃焼行程において、それぞれ燃焼状態
が良くなるように前記燃焼調整手段を制御する燃焼制御
手段と、を備えていることを特徴とするエンジンの燃焼制御装
置。