JPH0996238A - エンジン燃焼制御装置 - Google Patents
エンジン燃焼制御装置Info
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- JPH0996238A JPH0996238A JP7256444A JP25644495A JPH0996238A JP H0996238 A JPH0996238 A JP H0996238A JP 7256444 A JP7256444 A JP 7256444A JP 25644495 A JP25644495 A JP 25644495A JP H0996238 A JPH0996238 A JP H0996238A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
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- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
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- F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
- F02D41/1447—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures with determination means using an estimation
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/15—Digital data processing
- F02P5/153—Digital data processing dependent on combustion pressure
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 気筒毎の燃焼圧力からエンジンの運転状態を
検出し、いかなる運転状況のもとでも燃費と排気浄化性
の向上が得られ、地球レベルでの環境汚染の抑止と、化
石燃料の枯渇を遅らせることができるようにしたエンジ
ン燃焼制御装置を提供すること 【解決手段】 エンジン１のシリンダ３に気筒内圧セン
サ８を設け、各気筒毎の内圧を検出し、この検出結果に
基づいて吸気流量、燃焼温度を演算し、燃料供給量、燃
料供給量タイミングなどを制御するようにしたもの。エ
ンジンの燃焼状態を各気筒毎に独立して直接検出できる
ので、燃焼状態が意図した状態にあるか否かが即座に判
定でき、従って、この判定結果に基づいて、燃焼状態が
改善される方向の制御を的確に行なうことができること
になり、この結果、運転性の低下を伴うこと無く、燃費
と排気浄化の向上を充分に得ることができる。
検出し、いかなる運転状況のもとでも燃費と排気浄化性
の向上が得られ、地球レベルでの環境汚染の抑止と、化
石燃料の枯渇を遅らせることができるようにしたエンジ
ン燃焼制御装置を提供すること 【解決手段】 エンジン１のシリンダ３に気筒内圧セン
サ８を設け、各気筒毎の内圧を検出し、この検出結果に
基づいて吸気流量、燃焼温度を演算し、燃料供給量、燃
料供給量タイミングなどを制御するようにしたもの。エ
ンジンの燃焼状態を各気筒毎に独立して直接検出できる
ので、燃焼状態が意図した状態にあるか否かが即座に判
定でき、従って、この判定結果に基づいて、燃焼状態が
改善される方向の制御を的確に行なうことができること
になり、この結果、運転性の低下を伴うこと無く、燃費
と排気浄化の向上を充分に得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
制御装置に係り、気筒内圧を検出して燃焼に関係する燃
料供給量、点火時期、排気還流量等を最適な状態に制御
し、自動車の排気浄化、燃費の改善が得られるようにし
たエンジン燃焼制御装置に関する。
制御装置に係り、気筒内圧を検出して燃焼に関係する燃
料供給量、点火時期、排気還流量等を最適な状態に制御
し、自動車の排気浄化、燃費の改善が得られるようにし
たエンジン燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、特に自動車のガソリンエンジ
ンでは、排ガス浄化と、省エネルギーの見地から、高精
度の燃料供給量制御が要求される。そこで、従来から、
吸入空気量を正確に検出して燃料供給量を計算し、空燃
比を制御する方法が広く採用されている。しかしなが
ら、吸入空気量は、吸気管の容積と流体の圧縮効果等に
影響されるため、実際にエンジンの各気筒に吸入される
空気の流量は推測の域を得ず、従って、従来技術では、
正確な空燃比制御の点で、改良の余地を多く残してい
た。
ンでは、排ガス浄化と、省エネルギーの見地から、高精
度の燃料供給量制御が要求される。そこで、従来から、
吸入空気量を正確に検出して燃料供給量を計算し、空燃
比を制御する方法が広く採用されている。しかしなが
ら、吸入空気量は、吸気管の容積と流体の圧縮効果等に
影響されるため、実際にエンジンの各気筒に吸入される
空気の流量は推測の域を得ず、従って、従来技術では、
正確な空燃比制御の点で、改良の余地を多く残してい
た。
【０００３】さらに、近年、排気規制の強化、省資源の
追及等により、より正確なエンジン制御が望まれ、特に
排気の中で、地球環境破壊の元凶で、最も浄化しにくい
ＨＣ(未燃の炭化水素)、ＮＯｘ(窒素酸化物)の浄化対策
が強く望まれている。
追及等により、より正確なエンジン制御が望まれ、特に
排気の中で、地球環境破壊の元凶で、最も浄化しにくい
ＨＣ(未燃の炭化水素)、ＮＯｘ(窒素酸化物)の浄化対策
が強く望まれている。
【０００４】そこで、エンジンで発生したこれらＨＣ、
ＮＯｘについては、排気管に設置した三元触媒で浄化す
る方法や、エンジンの排気温度を高めて酸化促進を図っ
てＨＣを浄化し、さらに厄介なＮＯｘについては、排ガ
ス還流(ＥＧＲ)装置により燃焼を抑止し、気筒内の窒素
ガスが熱解離に到らない燃焼温度にならないようにする
方法が従来から採用されていた。しかしながら、これら
の方法は、いわば間接センシング手法によるエンジン制
御であり、真の意味での排気浄化と燃費向上が得られて
いるとは言えない。
ＮＯｘについては、排気管に設置した三元触媒で浄化す
る方法や、エンジンの排気温度を高めて酸化促進を図っ
てＨＣを浄化し、さらに厄介なＮＯｘについては、排ガ
ス還流(ＥＧＲ)装置により燃焼を抑止し、気筒内の窒素
ガスが熱解離に到らない燃焼温度にならないようにする
方法が従来から採用されていた。しかしながら、これら
の方法は、いわば間接センシング手法によるエンジン制
御であり、真の意味での排気浄化と燃費向上が得られて
いるとは言えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、間接
センシング手法によるものであり、エンジンの運転状態
に正確に対応した制御について充分に配慮がされている
とはいえず、精度の面で問題があった。すなわち、エン
ジン始動時(２分以内)に発生する大量のＨＣ量を現行レ
ベルの１０％以内に低減すべき過酷な排気規制が１９９
８年より施行されることになっており、これに対応する
のには精度の高い制御が必要になるが、従来技術では、
対応できないのである。
センシング手法によるものであり、エンジンの運転状態
に正確に対応した制御について充分に配慮がされている
とはいえず、精度の面で問題があった。すなわち、エン
ジン始動時(２分以内)に発生する大量のＨＣ量を現行レ
ベルの１０％以内に低減すべき過酷な排気規制が１９９
８年より施行されることになっており、これに対応する
のには精度の高い制御が必要になるが、従来技術では、
対応できないのである。
【０００６】本発明の目的は、気筒毎の燃焼圧力からエ
ンジンの運転状態を検出し、いかなる運転状況のもとで
も燃費と排気浄化性の向上が得られ、地球レベルでの環
境汚染の抑止と、化石燃料の枯渇を遅らせることができ
るようにしたエンジン燃焼制御装置を提供することにあ
る。
ンジンの運転状態を検出し、いかなる運転状況のもとで
も燃費と排気浄化性の向上が得られ、地球レベルでの環
境汚染の抑止と、化石燃料の枯渇を遅らせることができ
るようにしたエンジン燃焼制御装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、各気筒の燃
焼圧力情報を基に、ピーク圧力値及びそれが現われるク
ランク角度位置を実時間で検出し、ピーク圧力位置がク
ランク角度で圧縮上死点後１０〜１５度になるように点
火時期を制御すると共に、上記ピーク圧力値が最大値を
示すよう各気筒の空燃比を制御するようにして達成され
る。また、燃焼圧力波形のパターン、積分値、微分値か
ら燃焼状態を知るのに必要な情報を引き出すことができ
るようにして、上記目的が達成される。
焼圧力情報を基に、ピーク圧力値及びそれが現われるク
ランク角度位置を実時間で検出し、ピーク圧力位置がク
ランク角度で圧縮上死点後１０〜１５度になるように点
火時期を制御すると共に、上記ピーク圧力値が最大値を
示すよう各気筒の空燃比を制御するようにして達成され
る。また、燃焼圧力波形のパターン、積分値、微分値か
ら燃焼状態を知るのに必要な情報を引き出すことができ
るようにして、上記目的が達成される。
【０００８】さらに、本発明では、エンジン燃焼圧力
値、スロットル弁開度信号からエンジンの負荷状況を推
定し、総ての運転状態において最適燃焼が維持できる空
燃比、点火時期に制御し、燃費やエミッションの問題を
解決し、上記目的が達成されるようにしたものである。
値、スロットル弁開度信号からエンジンの負荷状況を推
定し、総ての運転状態において最適燃焼が維持できる空
燃比、点火時期に制御し、燃費やエミッションの問題を
解決し、上記目的が達成されるようにしたものである。
【０００９】ピーク燃焼圧力を示すクランク角度位置信
号は、圧縮上死点後１０〜１５クランク角度で出力最大
になることが知られており、従って、ピーク圧力点がこ
のクランク角度の範囲に入るような点火時期制御を行え
ば、トルク最大点での運転が実現でき、排気浄化、燃料
経済性を大幅に向上することができる。
号は、圧縮上死点後１０〜１５クランク角度で出力最大
になることが知られており、従って、ピーク圧力点がこ
のクランク角度の範囲に入るような点火時期制御を行え
ば、トルク最大点での運転が実現でき、排気浄化、燃料
経済性を大幅に向上することができる。
【００１０】また、本発明では、エンジンの気筒内の圧
力を直接検出しているので、燃焼に関係する要因を実時
間で解析でき、燃料量、点火時期とも各気筒毎に最適な
量を最適な時期に供給するような制御が実行可能にな
り、このため、燃料経済性や有毒排出ガスに関与する因
子である、空燃比、点火時期及びＥＧＲ量を精度よくコ
ントロールできるため環境保全にも有効である。
力を直接検出しているので、燃焼に関係する要因を実時
間で解析でき、燃料量、点火時期とも各気筒毎に最適な
量を最適な時期に供給するような制御が実行可能にな
り、このため、燃料経済性や有毒排出ガスに関与する因
子である、空燃比、点火時期及びＥＧＲ量を精度よくコ
ントロールできるため環境保全にも有効である。
【００１１】また、本発明によれば、エンジン始動時
(２分以内)に発生する大量のＨＣ量を現行レベルの１０
％以内に低減すべき過酷な排気規制が、いずれ施行され
ることになっても、充分に対応することができる。
(２分以内)に発生する大量のＨＣ量を現行レベルの１０
％以内に低減すべき過酷な排気規制が、いずれ施行され
ることになっても、充分に対応することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるエンジン燃焼
制御装置について、図示の実施例により詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例で、図において、１はエン
ジンを表わし、これには、ピストン２、シリンダ３で構
成される燃焼室４があり、この燃焼室４には吸気弁５、
排気弁６が装着されている。そして、燃焼室４内に導か
れた混合気は点火プラグ７によって点火される。シリン
ダ３には、圧力を検出する気筒内圧センサ８が装着さ
れ、これにより、多気筒エンジンに於いては、気筒の数
だけ気筒内圧センサ８が装着されることになる。
制御装置について、図示の実施例により詳細に説明す
る。図１は本発明の一実施例で、図において、１はエン
ジンを表わし、これには、ピストン２、シリンダ３で構
成される燃焼室４があり、この燃焼室４には吸気弁５、
排気弁６が装着されている。そして、燃焼室４内に導か
れた混合気は点火プラグ７によって点火される。シリン
ダ３には、圧力を検出する気筒内圧センサ８が装着さ
れ、これにより、多気筒エンジンに於いては、気筒の数
だけ気筒内圧センサ８が装着されることになる。
【００１３】吸気管９には、燃料を計量し、噴射する燃
料噴射弁１０が、吸気弁５の近傍に装着されており、こ
れにより燃料を最適なタイミングで各気筒内に供給でき
るようになっている。吸入空気量は、アクセルペダル
(図示されていない)の動きをコントローラ１５に入力
し、ここで演算されたアクセルペダルの踏み込み量に応
じて電気モータ２８が回動し、これにより絞り弁１１の
開度が制御される。絞り弁１１には、その開度を検出す
る弁角度センサがあり、この弁角度センサの信号はコン
トローラ１５に入力され、演算によりエンジン１の負荷
を推定するのに使用される。エンジン１のクランク軸に
はクランク角度センサ１２が設けてあり、この信号がコ
ントローラ１５に入力され、エンジン回転速度が計算さ
れる。
料噴射弁１０が、吸気弁５の近傍に装着されており、こ
れにより燃料を最適なタイミングで各気筒内に供給でき
るようになっている。吸入空気量は、アクセルペダル
(図示されていない)の動きをコントローラ１５に入力
し、ここで演算されたアクセルペダルの踏み込み量に応
じて電気モータ２８が回動し、これにより絞り弁１１の
開度が制御される。絞り弁１１には、その開度を検出す
る弁角度センサがあり、この弁角度センサの信号はコン
トローラ１５に入力され、演算によりエンジン１の負荷
を推定するのに使用される。エンジン１のクランク軸に
はクランク角度センサ１２が設けてあり、この信号がコ
ントローラ１５に入力され、エンジン回転速度が計算さ
れる。
【００１４】また、気筒内圧センサ８の信号と、排気管
１３内の酸素濃度から空燃比を計測する酸素濃度センサ
１４の信号もコントローラ１５に取り込まれ、空燃比の
演算回路１６で演算され、マイクロコンピュータを有す
る総合演算部１７で処理された後に、燃料噴射装置指令
回路１８、点火装置回路指令回路１９、及びＥＧＲ装置
指令回路２０に指令が出されて、各装置は最適に制御さ
れることになる。
１３内の酸素濃度から空燃比を計測する酸素濃度センサ
１４の信号もコントローラ１５に取り込まれ、空燃比の
演算回路１６で演算され、マイクロコンピュータを有す
る総合演算部１７で処理された後に、燃料噴射装置指令
回路１８、点火装置回路指令回路１９、及びＥＧＲ装置
指令回路２０に指令が出されて、各装置は最適に制御さ
れることになる。
【００１５】燃料タンク２１には、そこから出る燃料蒸
気を一旦吸着させるキヤニスタ装置２２が設けてあり、
これから、その蒸発量を制御するバルブ２３を介して、
吸気管９の絞り弁１１の下流側に管路が接続されてお
り、これにより、機関の運転状態に応じて吸着されてい
た燃料蒸気が吸気管９内に吸い取られるようになってい
る。
気を一旦吸着させるキヤニスタ装置２２が設けてあり、
これから、その蒸発量を制御するバルブ２３を介して、
吸気管９の絞り弁１１の下流側に管路が接続されてお
り、これにより、機関の運転状態に応じて吸着されてい
た燃料蒸気が吸気管９内に吸い取られるようになってい
る。
【００１６】エンジン１から吐出された排気ガスは、排
気管１３に装着されている触媒装置２５を介してテール
パイプ２６から大気中にへ排出されるが、このとき、排
気管１３と吸気管９とを結ぶ還流路に設けてあるＥＧＲ
弁２４が、コントローラ１５により制御され、これによ
り所定量の排気ガスが吸気管９内に還流され、これによ
る不燃ガス混合効果に基づいて燃焼温度が下げられ、Ｎ
Ｏｘ排出量を低減させるようになっている。
気管１３に装着されている触媒装置２５を介してテール
パイプ２６から大気中にへ排出されるが、このとき、排
気管１３と吸気管９とを結ぶ還流路に設けてあるＥＧＲ
弁２４が、コントローラ１５により制御され、これによ
り所定量の排気ガスが吸気管９内に還流され、これによ
る不燃ガス混合効果に基づいて燃焼温度が下げられ、Ｎ
Ｏｘ排出量を低減させるようになっている。
【００１７】吸気管９の絞り弁１１の下流側には、さら
に吸気圧センサ２７が設けてあり、これにより検出され
た吸気圧信号がコントローラ１５に入力されていて、或
る特定の運転状態において、気筒内圧センサ８の信号を
補正するようになっている。
に吸気圧センサ２７が設けてあり、これにより検出され
た吸気圧信号がコントローラ１５に入力されていて、或
る特定の運転状態において、気筒内圧センサ８の信号を
補正するようになっている。
【００１８】次に、この実施例の動作について説明す
る。まず、図２はクランク角度に対するエンジンの気筒
内圧力の変化を示した波形図で、図において、(a)は定
常運転時の波形を、そして(b)は過渡運転時の波形をそ
れぞれ表わしており、Ｐ１〜Ｐ４はピーク圧力値で、ｔ
１〜ｔ３は爆発行程期間である。この図２から明らかな
ように、一般に燃焼圧力波形はクランク角度に対して山
形を呈し、時系列的、周期的に現われ、且つ、定常運転
時には、(a)に示すように、期間ｔ１〜ｔ３は一定で、
ピーク圧力値もＰ１一定であるが、過渡運転時では、
(b)に示すように、変化している。ここで、一般的にい
って、燃焼ピーク圧力値は、図３に示すように、機関の
出力と一義的な関係にある。そこで、この実施例では、
この燃焼ピーク圧力の値によりエンジンの出力を推定
し、この推定に基づいて燃料供給量を制御するようにな
っている。
る。まず、図２はクランク角度に対するエンジンの気筒
内圧力の変化を示した波形図で、図において、(a)は定
常運転時の波形を、そして(b)は過渡運転時の波形をそ
れぞれ表わしており、Ｐ１〜Ｐ４はピーク圧力値で、ｔ
１〜ｔ３は爆発行程期間である。この図２から明らかな
ように、一般に燃焼圧力波形はクランク角度に対して山
形を呈し、時系列的、周期的に現われ、且つ、定常運転
時には、(a)に示すように、期間ｔ１〜ｔ３は一定で、
ピーク圧力値もＰ１一定であるが、過渡運転時では、
(b)に示すように、変化している。ここで、一般的にい
って、燃焼ピーク圧力値は、図３に示すように、機関の
出力と一義的な関係にある。そこで、この実施例では、
この燃焼ピーク圧力の値によりエンジンの出力を推定
し、この推定に基づいて燃料供給量を制御するようにな
っている。
【００１９】このため、総合演算部１７には、図４に示
すように、この圧力ピーク値とエンジン回転数を変数と
するマップ上に、燃料噴射量の基本値を等高線として記
憶しておき、気筒内圧センサ８から取り込んだ圧力ピー
ク値信号に基づいてマップを検索し、燃料噴射量を読出
すように構成してある。このときマップから読出される
燃料噴射量は、図４から明らかなように、燃料噴射弁１
０に供給すべきパルス信号の時間幅Ｐt1〜Ｐt5となって
おり、これが総合演算部１７から燃料噴射装置指令回路
１８に出力されるようになっている。
すように、この圧力ピーク値とエンジン回転数を変数と
するマップ上に、燃料噴射量の基本値を等高線として記
憶しておき、気筒内圧センサ８から取り込んだ圧力ピー
ク値信号に基づいてマップを検索し、燃料噴射量を読出
すように構成してある。このときマップから読出される
燃料噴射量は、図４から明らかなように、燃料噴射弁１
０に供給すべきパルス信号の時間幅Ｐt1〜Ｐt5となって
おり、これが総合演算部１７から燃料噴射装置指令回路
１８に出力されるようになっている。
【００２０】次に、この燃焼ピーク圧力が現われる位置
は、燃焼状態に依存する。そして、図４に示すように、
燃焼ピーク圧が現われる位置が、クランク角で上死点Ｔ
ＤＣ後１０度から１５度の範囲内に有るとき、エンジン
の出力が最大になる。そこで、この実施例では、クラン
ク角位置が上死点ＴＤＣ後１０度から１５度の範囲内に
有るとき、燃焼ピーク圧が現われるように、燃料供給
量、燃料供給タイミング、それに点火時期を制御し、こ
れにより、いかなる運転状態においても最善の燃焼状態
が維持できるようにコントローラ１５が構成してある。
従って、この実施例によれば、エンジン１は常に最良の
燃焼状態に保たれ、排気浄化と燃料経済性を大幅に向上
することができる。
は、燃焼状態に依存する。そして、図４に示すように、
燃焼ピーク圧が現われる位置が、クランク角で上死点Ｔ
ＤＣ後１０度から１５度の範囲内に有るとき、エンジン
の出力が最大になる。そこで、この実施例では、クラン
ク角位置が上死点ＴＤＣ後１０度から１５度の範囲内に
有るとき、燃焼ピーク圧が現われるように、燃料供給
量、燃料供給タイミング、それに点火時期を制御し、こ
れにより、いかなる運転状態においても最善の燃焼状態
が維持できるようにコントローラ１５が構成してある。
従って、この実施例によれば、エンジン１は常に最良の
燃焼状態に保たれ、排気浄化と燃料経済性を大幅に向上
することができる。
【００２１】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。エンジンからは未燃の炭化水素(ＨＣ)が排出される
が、これは特にエンジン始動時に多くなることが知られ
ており、その発生メカニズムは気筒内壁面に付着した燃
料がピストンリングで掻き上げられ、そのまま排気管に
送り出されてしまうためであるとされている。しかしな
がら、本発明では、これ以外の理由、すなわち、エンジ
ン始動開始直前でのピストンの停止位置によっても、始
動時、未燃の炭化水素が多く排出されてしまう場合があ
ることを見出し、これに基づき、以下の実施例の通りの
構成を採用したものである。
る。エンジンからは未燃の炭化水素(ＨＣ)が排出される
が、これは特にエンジン始動時に多くなることが知られ
ており、その発生メカニズムは気筒内壁面に付着した燃
料がピストンリングで掻き上げられ、そのまま排気管に
送り出されてしまうためであるとされている。しかしな
がら、本発明では、これ以外の理由、すなわち、エンジ
ン始動開始直前でのピストンの停止位置によっても、始
動時、未燃の炭化水素が多く排出されてしまう場合があ
ることを見出し、これに基づき、以下の実施例の通りの
構成を採用したものである。
【００２２】図６は、直列４シリンダ、４ストロークエ
ンジン(１８０度クランク角)の各シリンダ毎の気筒内圧
を示したもので、図中、上から下に No.１〜No.４の各
シリンダの内圧が示してあり、下向きの矢印が、エンジ
ン始動開始直前でのピストンの停止位置を示している。
そして、図６(a)はピストンがストロークの死点に止ま
っていた場合で、同図(b)はストロークの中間に停止し
ていた場合である。
ンジン(１８０度クランク角)の各シリンダ毎の気筒内圧
を示したもので、図中、上から下に No.１〜No.４の各
シリンダの内圧が示してあり、下向きの矢印が、エンジ
ン始動開始直前でのピストンの停止位置を示している。
そして、図６(a)はピストンがストロークの死点に止ま
っていた場合で、同図(b)はストロークの中間に停止し
ていた場合である。
【００２３】図６(a)の場合、イグニッション・スイッ
チが始動位置に操作され、エンジンのクランキングが開
始されたとき、まず No.１ピストンは、本来なら爆発行
程となるストロークの上死点から下降方向に動き始め、
次に No.２ピストンは、同じく圧縮行程となるストロー
クの下死点から上昇方向に動き始める。また、 No.３ピ
ストンは、本来なら吸気行程となるストロークの上死点
から下降方向に動き始め、他方 No.４ピストンは、同じ
く排気行程となるストロークの下死点から上昇方向に動
き始めることになる。
チが始動位置に操作され、エンジンのクランキングが開
始されたとき、まず No.１ピストンは、本来なら爆発行
程となるストロークの上死点から下降方向に動き始め、
次に No.２ピストンは、同じく圧縮行程となるストロー
クの下死点から上昇方向に動き始める。また、 No.３ピ
ストンは、本来なら吸気行程となるストロークの上死点
から下降方向に動き始め、他方 No.４ピストンは、同じ
く排気行程となるストロークの下死点から上昇方向に動
き始めることになる。
【００２４】つまり、多気筒エンジンでは、始動時、各
シリンダが全て吸気行程から動作を開始するのではな
く、各シリンダ毎に異なったストロークから動き始める
ことになり、このことは、図６(b)の場合でも同じであ
り、更に図７に示す直列６シリンダエンジン(１２０度
クランク角)の場合も同じである。
シリンダが全て吸気行程から動作を開始するのではな
く、各シリンダ毎に異なったストロークから動き始める
ことになり、このことは、図６(b)の場合でも同じであ
り、更に図７に示す直列６シリンダエンジン(１２０度
クランク角)の場合も同じである。
【００２５】このため、エンジン始動立上り時には、燃
料が供給されても、各シリンダでのピストンの位置の違
いにより、完全に目指すシリンダに燃料が吸入されない
場合が生じ、空燃比が大幅に狂ってしまう虞れがある。
そして、このことは、次の行程での各シリンダでの空燃
比にも影響を及ぼし、この結果、設定された空燃比を外
れてしまうため、燃焼に不整を生じ、未燃の炭化水素が
多く排出されてしまうのである。
料が供給されても、各シリンダでのピストンの位置の違
いにより、完全に目指すシリンダに燃料が吸入されない
場合が生じ、空燃比が大幅に狂ってしまう虞れがある。
そして、このことは、次の行程での各シリンダでの空燃
比にも影響を及ぼし、この結果、設定された空燃比を外
れてしまうため、燃焼に不整を生じ、未燃の炭化水素が
多く排出されてしまうのである。
【００２６】実用上、エンジン始動開始後、最低、クラ
ンク軸１回転分のシリンダ(４気筒エンジンでは２気
筒、６気筒エンジンでは３気筒)で不整燃焼を生じるこ
とが実験などにより確認されているので、このエンジン
始動時での燃焼不整を抑えるためには、以下に示す方法
が考えられる。
ンク軸１回転分のシリンダ(４気筒エンジンでは２気
筒、６気筒エンジンでは３気筒)で不整燃焼を生じるこ
とが実験などにより確認されているので、このエンジン
始動時での燃焼不整を抑えるためには、以下に示す方法
が考えられる。
【００２７】 クランキング開始後、各気筒の内圧が
規定の値に達するまでは、燃料の供給を開始しない。す
なわち、４気筒エンジンでは１回転後の吸気行程から燃
料の供給を開始させるようにするのである。 何れの気筒が最初に吸気行程に入るのかを、エンジ
ン始動開始前、イグニッション・スイッチがオンにされ
たときに判別し、その気筒から燃料の供給を開始させ
る。 イグニッション・スイッチをオフしたとき、各シリ
ンダでのピストン位置をクランク角センサなどから読み
込んで記憶しておき、この記憶したピストン位置から、
次にエンジンを始動させたときに最初に燃料噴射を開始
させるシリンダを選定する。
規定の値に達するまでは、燃料の供給を開始しない。す
なわち、４気筒エンジンでは１回転後の吸気行程から燃
料の供給を開始させるようにするのである。 何れの気筒が最初に吸気行程に入るのかを、エンジ
ン始動開始前、イグニッション・スイッチがオンにされ
たときに判別し、その気筒から燃料の供給を開始させ
る。 イグニッション・スイッチをオフしたとき、各シリ
ンダでのピストン位置をクランク角センサなどから読み
込んで記憶しておき、この記憶したピストン位置から、
次にエンジンを始動させたときに最初に燃料噴射を開始
させるシリンダを選定する。
【００２８】以下に説明する実施例では、上記の方法
を採用しており、このため、図１において、コントロー
ラ１５内の総合演算部１７に予め所定の基準気筒内圧値
Ｐaを設定しておき、エンジン始動時、気筒内圧センサ
８から信号を取り込み、検出された気筒内圧値が上記の
基準気筒内圧値を越えたとき、燃料の供給を開始するよ
うに構成してある。従って、この実施例によれば、始動
時の気筒内での混合気形成が大幅に改善され、炭化水素
ＨＣの排出量を激減させることができる。
を採用しており、このため、図１において、コントロー
ラ１５内の総合演算部１７に予め所定の基準気筒内圧値
Ｐaを設定しておき、エンジン始動時、気筒内圧センサ
８から信号を取り込み、検出された気筒内圧値が上記の
基準気筒内圧値を越えたとき、燃料の供給を開始するよ
うに構成してある。従って、この実施例によれば、始動
時の気筒内での混合気形成が大幅に改善され、炭化水素
ＨＣの排出量を激減させることができる。
【００２９】図８は、この実施例の動作を示すフローチ
ャートで、総合演算部１７内のＲＯＭに設定してあるプ
ログラムに基づいて、イグニッション・スイッチがオン
にされたとき、総合演算部１７内のＣＰＵにより、実行
が開始される一連の処理を示したものであり、図９は、
総合演算部１７の詳細を示したものである。
ャートで、総合演算部１７内のＲＯＭに設定してあるプ
ログラムに基づいて、イグニッション・スイッチがオン
にされたとき、総合演算部１７内のＣＰＵにより、実行
が開始される一連の処理を示したものであり、図９は、
総合演算部１７の詳細を示したものである。
【００３０】この図８の処理が開始(スタート)される
と、まず、Ｉ／Ｏポートを介して各シリンダの気筒内圧
センサ８から順次気筒別圧力信号Ｐc を取り込み、次い
で所定の基準圧(基準気筒内圧値)Ｐaと比較し、Ｐc−Ｐ
a＞０が成立しているか否かを判定する。そして、判断
結果がＮＯのときには気筒別圧力信号Ｐc の取り込みに
戻る。
と、まず、Ｉ／Ｏポートを介して各シリンダの気筒内圧
センサ８から順次気筒別圧力信号Ｐc を取り込み、次い
で所定の基準圧(基準気筒内圧値)Ｐaと比較し、Ｐc−Ｐ
a＞０が成立しているか否かを判定する。そして、判断
結果がＮＯのときには気筒別圧力信号Ｐc の取り込みに
戻る。
【００３１】判断結果がＹＥＳになったら気筒判別処理
に進み、クランク角センサ１２の信号に基づいて、最初
に吸気行程に入る気筒を探しだし、この気筒の吸気タイ
ミングに合わせて燃料噴射パルス幅Ｐt の演算を行な
い、噴射指令を燃料噴射装置指令回路１８に出力する。
以後、通常の燃料噴射制御に移行し、シーケンシャルに
燃料の噴射を行なうのである。
に進み、クランク角センサ１２の信号に基づいて、最初
に吸気行程に入る気筒を探しだし、この気筒の吸気タイ
ミングに合わせて燃料噴射パルス幅Ｐt の演算を行な
い、噴射指令を燃料噴射装置指令回路１８に出力する。
以後、通常の燃料噴射制御に移行し、シーケンシャルに
燃料の噴射を行なうのである。
【００３２】このときの図９に示す総合演算部１７によ
る制御は、次のようにして行なわれる。ＣＰＵは、気筒
内圧センサ８とクランク角センサ１２、吸気圧センサ２
７、それにイグニッションキー(イグニッション・スイ
ッチ)から、夫々の信号をＩ／Ｏポートを介して取り込
み、演算処理する。すなわち、まず、気筒毎の実吸気量
が、吸気管圧力と気筒内圧との差、それに吸気弁の開口
面積とにより、吸気弁の開弁時間内の積分値として演算
することによって求められる。なお、詳しくは後述す
る。
る制御は、次のようにして行なわれる。ＣＰＵは、気筒
内圧センサ８とクランク角センサ１２、吸気圧センサ２
７、それにイグニッションキー(イグニッション・スイ
ッチ)から、夫々の信号をＩ／Ｏポートを介して取り込
み、演算処理する。すなわち、まず、気筒毎の実吸気量
が、吸気管圧力と気筒内圧との差、それに吸気弁の開口
面積とにより、吸気弁の開弁時間内の積分値として演算
することによって求められる。なお、詳しくは後述す
る。
【００３３】そして、この気筒毎の実吸気量に基づい
て、所定の空燃比が演算され、それに必要な燃料供給量
が決定される。以後、燃料噴射装置指令回路１８に開弁
指令が出力され、点火装置回路指令回路１９には点火指
令が出力され、この結果、エンジン始動時での排気悪化
を抑えると共に、最適燃焼状態を維持して始動性能の大
幅な改善を得ることができることになる。
て、所定の空燃比が演算され、それに必要な燃料供給量
が決定される。以後、燃料噴射装置指令回路１８に開弁
指令が出力され、点火装置回路指令回路１９には点火指
令が出力され、この結果、エンジン始動時での排気悪化
を抑えると共に、最適燃焼状態を維持して始動性能の大
幅な改善を得ることができることになる。
【００３４】次に、更に本発明の他の実施例について説
明する。本発明では、気筒内の圧力を検出しているの
で、これを利用することにより、更に別の制御が可能に
なる。まず、４サイクルエンジンで、エンジンが１サイ
クル動作したときの気筒内圧力の変化についてみると、
燃焼圧力は圧縮、爆発、排気、吸入の夫々の行程で変化
する。そして、このとき、一般的には図１０に示すよう
に、クランク角度に対して山形を呈し、燃焼時には圧縮
行程に続く上死点後に圧力のピーク値が来る。一方、非
燃焼時には、通常は、同じく山形にはなるが、今度は、
図示のように、圧縮行程に続く上死点を中心として、前
後対称の波形になる。
明する。本発明では、気筒内の圧力を検出しているの
で、これを利用することにより、更に別の制御が可能に
なる。まず、４サイクルエンジンで、エンジンが１サイ
クル動作したときの気筒内圧力の変化についてみると、
燃焼圧力は圧縮、爆発、排気、吸入の夫々の行程で変化
する。そして、このとき、一般的には図１０に示すよう
に、クランク角度に対して山形を呈し、燃焼時には圧縮
行程に続く上死点後に圧力のピーク値が来る。一方、非
燃焼時には、通常は、同じく山形にはなるが、今度は、
図示のように、圧縮行程に続く上死点を中心として、前
後対称の波形になる。
【００３５】そこで、この図１０から明らかなように、
各行程での気筒内圧力を検出することにより、以下のこ
とが可能になる。 (1) 圧縮行程 吸気弁が閉じてから後の期間で、任意の時点で２回、圧
力を検出することにより、充填空気量を演算することが
できる。 (2) 爆発行程 まず、圧力がピークに達する前の圧力上昇区間での勾配
から熱発生量率が演算でき、これから気筒内での燃料量
の燃え質量を演算することができる。次に、ピーク圧力
値からは、燃焼最高温度が演算できる。更に、この行程
内での特定の期間での波形積分値は、エンジンの出力、
トルクと相関が有ることが判っている。 (3) 排気行程 このときでの圧力値からは、排気温度の推定が可能であ
る。 (4) 吸気行程 吸気管内の圧力を参考することにより、ＥＧＲ量、吸入
空気量を演算することができる。
各行程での気筒内圧力を検出することにより、以下のこ
とが可能になる。 (1) 圧縮行程 吸気弁が閉じてから後の期間で、任意の時点で２回、圧
力を検出することにより、充填空気量を演算することが
できる。 (2) 爆発行程 まず、圧力がピークに達する前の圧力上昇区間での勾配
から熱発生量率が演算でき、これから気筒内での燃料量
の燃え質量を演算することができる。次に、ピーク圧力
値からは、燃焼最高温度が演算できる。更に、この行程
内での特定の期間での波形積分値は、エンジンの出力、
トルクと相関が有ることが判っている。 (3) 排気行程 このときでの圧力値からは、排気温度の推定が可能であ
る。 (4) 吸気行程 吸気管内の圧力を参考することにより、ＥＧＲ量、吸入
空気量を演算することができる。
【００３６】このように、気筒内圧からは、エンジンの
燃焼に関する種々の情報が演算により得られるので、こ
れを利用することにより最適なエンジン制御が可能であ
る。そこで、以下、残留ガス、温度の影響を考慮した吸
入空気量の検出を可能にした本発明の実施例について説
明する。まず、この実施例では、次の(数１)式により、
吸入空気量Ｇa を算出するように構成してある。
燃焼に関する種々の情報が演算により得られるので、こ
れを利用することにより最適なエンジン制御が可能であ
る。そこで、以下、残留ガス、温度の影響を考慮した吸
入空気量の検出を可能にした本発明の実施例について説
明する。まず、この実施例では、次の(数１)式により、
吸入空気量Ｇa を算出するように構成してある。
【００３７】
【数１】
【００３８】この(数１)式で、Ｖb 、Ｖ6 、ｋ、Ｒ、Ｔ
a は、夫々既知の定数、又は使用しているセンサ類から
検出した情報により容易に計算することができるエンジ
ン特有の値であり、従って、圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を気筒内
圧センサ８により検出してコントローラ１５内の総合演
算部１７(図１)に取り込むことにより、容易に各気筒毎
の実吸入空気量を検出することができる。
a は、夫々既知の定数、又は使用しているセンサ類から
検出した情報により容易に計算することができるエンジ
ン特有の値であり、従って、圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を気筒内
圧センサ８により検出してコントローラ１５内の総合演
算部１７(図１)に取り込むことにより、容易に各気筒毎
の実吸入空気量を検出することができる。
【００３９】すなわち、ピストン２の位置及び吸気弁
５、排気弁６の開閉動作時点は、何れもクランク角セン
サ１２の信号からエンジン特有で機種毎に決められてい
て、正確に求めることができるから、特定のクランク角
位置で気筒内圧センサ８からの信号を取り込むことによ
り、図１０から明らかなように、各気筒毎の吸入空気量
は、即座にリアルタイムで算出することができ、エンジ
ンの制御に用いることができる。
５、排気弁６の開閉動作時点は、何れもクランク角セン
サ１２の信号からエンジン特有で機種毎に決められてい
て、正確に求めることができるから、特定のクランク角
位置で気筒内圧センサ８からの信号を取り込むことによ
り、図１０から明らかなように、各気筒毎の吸入空気量
は、即座にリアルタイムで算出することができ、エンジ
ンの制御に用いることができる。
【００４０】図１１は、本発明の実施例における吸入空
気量検出処理を示すフローチャートで、図９に示す総合
演算部１７のＣＰＵが、ＲＯＭに格納してあるプログラ
ムに基づいて実行するようになっているものであり、以
下、この図１１により吸入空気量検出動作について説明
する。まず、気筒内圧センサ８とクランク角センサ１２
から、各気筒の圧力信号をクランク角毎に読み込み、Ｒ
ＡＭに格納する。次に、ＲＯＭに格納してある特定のク
ランク角を参照して圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を摘出する。
気量検出処理を示すフローチャートで、図９に示す総合
演算部１７のＣＰＵが、ＲＯＭに格納してあるプログラ
ムに基づいて実行するようになっているものであり、以
下、この図１１により吸入空気量検出動作について説明
する。まず、気筒内圧センサ８とクランク角センサ１２
から、各気筒の圧力信号をクランク角毎に読み込み、Ｒ
ＡＭに格納する。次に、ＲＯＭに格納してある特定のク
ランク角を参照して圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を摘出する。
【００４１】次いで、ＣＰＵは、ＲＯＭから引出した定
数とエンジン固有値、及びセンサからの信号により、Ｖ
b 、Ｖ6 、ｋ、Ｒ、Ｔa の各データを求め、これらと、
既に求めてある圧力値Ｐ6 、Ｐ7 とにより、(数１)式の
演算を行ない、各気筒の吸入空気量Ｇa を算出する。そ
の後、ＣＰＵは、この算出した空気量Ｇa を用いて燃料
供給量、すなわち、燃料噴射パルス幅Ｐt の演算を行な
い、気筒の吸気タイミングに合わせて噴射指令を燃料噴
射装置指令回路１８に出力させ、燃料噴射弁を作動させ
るのである。
数とエンジン固有値、及びセンサからの信号により、Ｖ
b 、Ｖ6 、ｋ、Ｒ、Ｔa の各データを求め、これらと、
既に求めてある圧力値Ｐ6 、Ｐ7 とにより、(数１)式の
演算を行ない、各気筒の吸入空気量Ｇa を算出する。そ
の後、ＣＰＵは、この算出した空気量Ｇa を用いて燃料
供給量、すなわち、燃料噴射パルス幅Ｐt の演算を行な
い、気筒の吸気タイミングに合わせて噴射指令を燃料噴
射装置指令回路１８に出力させ、燃料噴射弁を作動させ
るのである。
【００４２】図１０の下側の表は、一般的な自動車用ガ
ソリンエンジンにおける開弁時期と閉弁時期の一例をク
ランク角で示したものである。これらの開弁時期と閉弁
時期は、エンジンのカム軸の形状(カムプロフィル)で決
まり、ほぼ普遍的である。従って、予め上記ＲＯＭに、
これらの開弁時期と閉弁時期をクランク角度で記憶して
おき、ＣＰＵは、このクランク角度に同期して気筒内圧
力信号を取り込むことにより、圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を容易
に求めることができ、各気筒毎の吸入空気量を即座にリ
アルタイムで算出することができる。なお、上記(数１)
式で、供給燃料流量Ｇf としては、エンジン始動時に
は、予めコントローラ１５に記憶してある値を用いるこ
とができる。
ソリンエンジンにおける開弁時期と閉弁時期の一例をク
ランク角で示したものである。これらの開弁時期と閉弁
時期は、エンジンのカム軸の形状(カムプロフィル)で決
まり、ほぼ普遍的である。従って、予め上記ＲＯＭに、
これらの開弁時期と閉弁時期をクランク角度で記憶して
おき、ＣＰＵは、このクランク角度に同期して気筒内圧
力信号を取り込むことにより、圧力値Ｐ6 、Ｐ7 を容易
に求めることができ、各気筒毎の吸入空気量を即座にリ
アルタイムで算出することができる。なお、上記(数１)
式で、供給燃料流量Ｇf としては、エンジン始動時に
は、予めコントローラ１５に記憶してある値を用いるこ
とができる。
【００４３】次に図１２は、理論空燃比(Ａ／Ｆ＝１４.
７)を中心として±４０％変化させた場合の、ガソリン
エンジンの空燃比に対する燃焼ピーク圧力の関係を示し
たもので、図示のように、最大燃焼圧力は、空燃比の変
化に対して山形になり、その値は、理論空燃比よりも少
し小さい値でピークを示している。なお、これは、熱解
離によるものであることが知られている。また、図１３
は、同じく燃焼温度の関係を示したもので、やはり山形
を呈していることが判る。
７)を中心として±４０％変化させた場合の、ガソリン
エンジンの空燃比に対する燃焼ピーク圧力の関係を示し
たもので、図示のように、最大燃焼圧力は、空燃比の変
化に対して山形になり、その値は、理論空燃比よりも少
し小さい値でピークを示している。なお、これは、熱解
離によるものであることが知られている。また、図１３
は、同じく燃焼温度の関係を示したもので、やはり山形
を呈していることが判る。
【００４４】物性として、気体の圧力Ｐと容積Ｖ、それ
に温度Ｔについては、ＰＶ＝νＲＴの関係(ボイル−シ
ャールの法則、なお、νはモル数、Ｒは気体定数)が知
られており、このことと、図１２、図１３の関係から圧
力と温度の相関がとれるので、結局、圧力−温度の相関
もとれることになり、従って、本発明によれば、窒素酸
化物ＮＯｘの排出を抑えるためのエンジン制御を可能に
することができる。このため、本発明の一実施例では、
予め熱解離が起こる燃焼圧力値を図９のＲＯＭに記憶し
ておき、気筒内圧センサ８で検出した圧力が、この熱解
離が起こる燃焼圧力値を越えたとき、点火時期を遅らせ
たり、空燃比を変化させたりするように構成し、これに
より燃焼温度を下げ、窒素酸化物の生成が抑えられるよ
うに制御するのである。
に温度Ｔについては、ＰＶ＝νＲＴの関係(ボイル−シ
ャールの法則、なお、νはモル数、Ｒは気体定数)が知
られており、このことと、図１２、図１３の関係から圧
力と温度の相関がとれるので、結局、圧力−温度の相関
もとれることになり、従って、本発明によれば、窒素酸
化物ＮＯｘの排出を抑えるためのエンジン制御を可能に
することができる。このため、本発明の一実施例では、
予め熱解離が起こる燃焼圧力値を図９のＲＯＭに記憶し
ておき、気筒内圧センサ８で検出した圧力が、この熱解
離が起こる燃焼圧力値を越えたとき、点火時期を遅らせ
たり、空燃比を変化させたりするように構成し、これに
より燃焼温度を下げ、窒素酸化物の生成が抑えられるよ
うに制御するのである。
【００４５】また、このとき、同時に、ＥＧＲ装置指令
回路２０を介してＥＧＲ弁２４に制御信号を供給し、Ｅ
ＧＲ量を燃焼温度に見合って一時的に増加させることに
より燃焼温度を下げ、さらに窒素酸化物を低減できるよ
うにしている。
回路２０を介してＥＧＲ弁２４に制御信号を供給し、Ｅ
ＧＲ量を燃焼温度に見合って一時的に増加させることに
より燃焼温度を下げ、さらに窒素酸化物を低減できるよ
うにしている。
【００４６】このＥＧＲ制御について、さらに詳しく説
明すると、これは周知の通り、窒素酸化物の発生を抑え
るために開発されたものである。そして、上記したよう
に、この窒素酸化物は、燃焼温度が或る温度を越えたこ
とにより、気筒内の窒素ガスが熱解離することにより発
生するのであるが、この窒素ガスの熱解離温度は、実験
的は１８７０°Ｋ付近の温度であるとされている。しか
して、従来のＥＧＲ制御では、慣例若しくは経験則によ
りＥＧＲ量を決めており、従って、実際にエンジンが運
転中、正確なＥＧＲ制御が行なわれているという保証は
何もなく、このため、運転性や排気浄化の点で過不足の
ない制御が達成できているという保証も無かった。
明すると、これは周知の通り、窒素酸化物の発生を抑え
るために開発されたものである。そして、上記したよう
に、この窒素酸化物は、燃焼温度が或る温度を越えたこ
とにより、気筒内の窒素ガスが熱解離することにより発
生するのであるが、この窒素ガスの熱解離温度は、実験
的は１８７０°Ｋ付近の温度であるとされている。しか
して、従来のＥＧＲ制御では、慣例若しくは経験則によ
りＥＧＲ量を決めており、従って、実際にエンジンが運
転中、正確なＥＧＲ制御が行なわれているという保証は
何もなく、このため、運転性や排気浄化の点で過不足の
ない制御が達成できているという保証も無かった。
【００４７】しかして、本発明によれば、上記実施例の
ように、気筒内圧センサ８で検出した信号から燃焼温度
を演算し、これにより、実際に燃焼温度を知りつつＥＧ
Ｒ制御を行なっているので、運転性を損なうことなく、
常に的確な排気浄化が得られることになる。図１４は、
上記実施例によるＥＧＲ制御動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ように、気筒内圧センサ８で検出した信号から燃焼温度
を演算し、これにより、実際に燃焼温度を知りつつＥＧ
Ｒ制御を行なっているので、運転性を損なうことなく、
常に的確な排気浄化が得られることになる。図１４は、
上記実施例によるＥＧＲ制御動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【００４８】この図１４に示す処理も、図９に示す総合
演算部１７のＣＰＵが、ＲＯＭに格納してあるプログラ
ムに基づいて実行するようになっているもので、まず、
気筒毎の圧力信号Ｐc を気筒内圧センサ８から取り込
み、次いで、上記したように、ＲＯＭに格納してある基
準圧力Ｐa と比較し、Ｐc−Ｐa＞０になったら熱解離温
度を越えたものとし、その越えた値に応じてＥＧＲ量を
演算し、ＥＧＲ装置指令回路２０を介してＥＧＲ弁２４
を制御して、ＥＧＲ制御が行なわれるようにするのであ
る。従って、燃焼温度が熱解離温度を下回ったときに
は、ＥＧＲ弁２４は閉じられたままにされる。
演算部１７のＣＰＵが、ＲＯＭに格納してあるプログラ
ムに基づいて実行するようになっているもので、まず、
気筒毎の圧力信号Ｐc を気筒内圧センサ８から取り込
み、次いで、上記したように、ＲＯＭに格納してある基
準圧力Ｐa と比較し、Ｐc−Ｐa＞０になったら熱解離温
度を越えたものとし、その越えた値に応じてＥＧＲ量を
演算し、ＥＧＲ装置指令回路２０を介してＥＧＲ弁２４
を制御して、ＥＧＲ制御が行なわれるようにするのであ
る。従って、燃焼温度が熱解離温度を下回ったときに
は、ＥＧＲ弁２４は閉じられたままにされる。
【００４９】上記したように、従来のＥＧＲ制御では、
予め経験則などにより予め還流率を規定しておき、これ
により制御しているので、ＥＧＲ弁２４などの経年変化
による特性の変化を吸収することはできなかった。しか
るに、本発明の実施例では、窒素酸化物の排出量に直接
関係する燃焼温度を監視して、ＥＧＲ制御を行なってい
るので、経年変化などによる特性変化の影響を受ける虞
れがなく、常に正確な制御を得ることができる。
予め経験則などにより予め還流率を規定しておき、これ
により制御しているので、ＥＧＲ弁２４などの経年変化
による特性の変化を吸収することはできなかった。しか
るに、本発明の実施例では、窒素酸化物の排出量に直接
関係する燃焼温度を監視して、ＥＧＲ制御を行なってい
るので、経年変化などによる特性変化の影響を受ける虞
れがなく、常に正確な制御を得ることができる。
【００５０】次に、気筒内圧センサ８について説明す
る。図１５は、４気筒エンジンを対象とした気筒内圧セ
ンサ８の一実施例で、同図(a)は平面図で、同じく(b)は
横断面図であり、これらの図から明らかなように、この
実施例は、シリンダブロックとシリンダヘッドの間に挿
入されるガスケット２９と一体に、その厚みの中に埋没
してセンサを形成し、各気筒毎の圧力信号を１本の信号
線８−０により取り出すようにしたもので、これらの図
において、３０〜３４は各気筒に対応した抜き孔部分
で、８−１〜８−４は圧力を検出する素子である。各検
出素子８−１〜８−４は、図示のように、各抜き孔部分
３０〜３４に連結されており、１本の信号線８−０によ
り直列に接続されて外部に信号が取り出されるようにな
っている。
る。図１５は、４気筒エンジンを対象とした気筒内圧セ
ンサ８の一実施例で、同図(a)は平面図で、同じく(b)は
横断面図であり、これらの図から明らかなように、この
実施例は、シリンダブロックとシリンダヘッドの間に挿
入されるガスケット２９と一体に、その厚みの中に埋没
してセンサを形成し、各気筒毎の圧力信号を１本の信号
線８−０により取り出すようにしたもので、これらの図
において、３０〜３４は各気筒に対応した抜き孔部分
で、８−１〜８−４は圧力を検出する素子である。各検
出素子８−１〜８−４は、図示のように、各抜き孔部分
３０〜３４に連結されており、１本の信号線８−０によ
り直列に接続されて外部に信号が取り出されるようにな
っている。
【００５１】この図１５に示すセンサでは、検出素子８
−１〜８−４が１本の信号線８−０で接続されているの
で、図１６に示すように、各気筒の圧力信号がクランク
角度上で重複して取り出される。特に、吸気行程と排気
行程では、個々の信号のレベルが低いので、重複した結
果、気筒毎に分離弁別することはできないが、圧力のピ
ーク値と、それが現われるクランク角度位置は、充分な
精度で検出することができる。
−１〜８−４が１本の信号線８−０で接続されているの
で、図１６に示すように、各気筒の圧力信号がクランク
角度上で重複して取り出される。特に、吸気行程と排気
行程では、個々の信号のレベルが低いので、重複した結
果、気筒毎に分離弁別することはできないが、圧力のピ
ーク値と、それが現われるクランク角度位置は、充分な
精度で検出することができる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンの各気筒毎
に、独立して燃焼状態を直接検出できるので、燃焼状態
が意図した状態にあるか否かが即座に判定でき、従っ
て、この判定結果に基づいて、燃焼状態が改善される方
向の制御を的確に行なうことができることになり、この
結果、運転性の低下を伴うこと無く、燃費と排気浄化の
向上を充分に得ることができる。
に、独立して燃焼状態を直接検出できるので、燃焼状態
が意図した状態にあるか否かが即座に判定でき、従っ
て、この判定結果に基づいて、燃焼状態が改善される方
向の制御を的確に行なうことができることになり、この
結果、運転性の低下を伴うこと無く、燃費と排気浄化の
向上を充分に得ることができる。
【００５３】また、この結果、本発明によれば、今後、
強化される地球温暖化防止と化石燃料枯渇化の抑止に充
分に適合することができるシステムを、容易に提供する
ことができる。
強化される地球温暖化防止と化石燃料枯渇化の抑止に充
分に適合することができるシステムを、容易に提供する
ことができる。
【図１】本発明によるエンジン燃焼制御装置の一実施例
が適用されたエンジン制御装置の一例を示すブロック構
成図である。
が適用されたエンジン制御装置の一例を示すブロック構
成図である。
【図２】エンジンの気筒内圧力の変化状態の一例を示す
特性曲線図である。
特性曲線図である。
【図３】燃焼ピーク圧とエンジン出力の関係を示す特性
曲線図である。
曲線図である。
【図４】本発明の一実施例においてＲＯＭに格納される
データの一例を示す特性曲線図である。
データの一例を示す特性曲線図である。
【図５】エンジンのクランク角度とエンジン出力の関係
を示す特性曲線図である。
を示す特性曲線図である。
【図６】４気筒エンジンの始動時での気筒内圧変化の一
例を示す特性曲線図である。
例を示す特性曲線図である。
【図７】６気筒エンジンの始動時での気筒内圧変化の一
例を示す特性曲線図である。
例を示す特性曲線図である。
【図８】本発明の一実施例における始動時制御動作を説
明するためのフローチャートである。
明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例における制御回路を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図１０】エンジンの燃焼圧力変化の一例を示す特性曲
線図である。
線図である。
【図１１】本発明の一実施例における吸気流量演算動作
を説明するためのフローチャートである。
を説明するためのフローチャートである。
【図１２】エンジンの空燃比に対する燃焼圧ピーク値の
関係を示す特性曲線図である。
関係を示す特性曲線図である。
【図１３】エンジンの空燃比に対する燃焼温度の関係を
示す特性曲線図である。
示す特性曲線図である。
【図１４】本発明の一実施例におけるＥＧＲ制御動作を
説明するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明で使用する気筒内圧センサの一実施例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図１６】気筒内圧センサの一実施例による測定結果を
示す特性曲線図である。
示す特性曲線図である。
１ エンジン ２ ピストン ３ シリンダ(気筒) ４ 燃焼室 ５ 吸気弁 ６ 排気弁 ７ 点火プラグ ８ 気筒内圧センサ ９ 吸気管 １０ 燃焼噴射弁 １１ 絞り弁 １２ クランク角センサ １３ 排気管 １４ 酸素濃度センサ １５ コントローラ １６ 空燃比演算回路 １７ 総合演算部 １８ 燃料噴射装置指令回路 １９ 点火装置回路指令回路 ２０ ＥＧＲ装置指令回路 ２４ ＥＧＲ弁 ２７ 吸気圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｓ ３６８Ｔ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｆ０２Ｎ 17/08 Ｚ Ｆ０２Ｐ 5/152 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｄ 5/153
Claims (8)
- 【請求項１】 複数の気筒を備えた内燃機関において、 単位クランク角毎に各気筒毎の気筒内圧を検出する手段
と、 検出した気筒内圧信号を記憶する手段と、 この記憶した気筒内圧信号から機関の燃焼気筒の判別を
行なう手段と、 吸気管内の圧力を検出する手段と、 排気管中の酸素濃度から空燃比を推定する酸素濃度検出
手段とを備え、 エンジンの燃焼に関与する因子である燃料量、点火時
期、排気還流量等を同時に補正制御するように構成した
ことを特徴とするエンジン燃焼制御装置。 - 【請求項２】 請求項１の発明において、 各気筒毎に個別に点火時期を制御する手段を設け、 時系列的に検出される燃焼ピーク圧力値を判定し、機関
の運転状態を認識して定常運転時における気筒毎の燃焼
ピーク圧力値がクランク角で１０度〜１５度になるよう
に、各気筒毎の点火時期を個別に制御するように構成し
たことを特徴とするエンジン燃焼制御装置。 - 【請求項３】 請求項１の発明において、 機関の始動時、吸気行程にある気筒を識別し、該気筒か
ら燃料の供給を開始させるように構成したことを特徴と
するエンジン燃焼制御装置。 - 【請求項４】 請求項１の発明において、 各気筒毎に個別に燃料を供給する手段を設け、 上記酸素濃度検出手段の信号に基づく空燃比フィードバ
ック制御のもとで、時系列的に検出される気筒毎の燃焼
ピーク圧力値が夫々最大になるように、各気筒毎の燃料
供給量を制御するように構成したことを特徴とするエン
ジン燃焼制御装置。 - 【請求項５】 請求項１の発明において、 気筒内圧力のピーク値と機関出力の関係を所定の関数と
して記憶させ、上記ピーク値から推測される機関出力
を、吸気負圧と回転数から演算される機関出力と比較す
ることにより、上記気筒内圧を検出する手段の較正が得
られるように構成したことを特徴とするエンジン燃焼制
御装置。 - 【請求項６】 請求項１の発明において、 機関の回転数と燃焼圧力値でピーク圧力信号の等高線を
描く基準値を記憶する手段が設けられていることを特徴
とするエンジン燃焼制御装置。 - 【請求項７】 請求項１の発明において、 始動時、クランク軸が１回転するまでの期間は、燃料供
給を開始させないように構成したことを特徴とするエン
ジン燃焼制御装置。 - 【請求項８】 請求項１の発明において、 気筒内燃焼ピーク圧力値と燃焼温度との関係を記憶する
手段と、 窒素ガスが熱解離を起こす温度を記憶する手段を設け、 気筒内燃焼ピーク圧力の検出値から燃焼温度を求め、こ
の燃焼温度が上記窒素ガスが熱解離を起こす温度を越え
ないように、排気還流量を制御するように構成したこと
を特徴とするエンジン燃焼制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7256444A JPH0996238A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | エンジン燃焼制御装置 |
| US08/724,897 US5692474A (en) | 1995-10-03 | 1996-10-03 | Engine combustion control apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7256444A JPH0996238A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | エンジン燃焼制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0996238A true JPH0996238A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17292743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7256444A Pending JPH0996238A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | エンジン燃焼制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5692474A (ja) |
| JP (1) | JPH0996238A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7021285B2 (en) | 2004-07-27 | 2006-04-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US7212909B2 (en) | 2004-02-20 | 2007-05-01 | Nissan Motor Co., Ltd. | Ignition timing control for internal combustion engine |
| JP2009074557A (ja) * | 2009-01-09 | 2009-04-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP2011111906A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Toyota Motor Corp | 筒内圧センサの診断装置 |
| WO2013108858A1 (ja) | 2012-01-20 | 2013-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関の燃焼制御装置及び制御方法 |
| KR20180037036A (ko) * | 2015-08-24 | 2018-04-10 | 바르실라 핀랜드 오이 | 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 장치 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3514049B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2004-03-31 | 日産自動車株式会社 | 直噴式ガソリン内燃機関における燃料噴射制御装置 |
| JP3264854B2 (ja) * | 1997-02-19 | 2002-03-11 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
| DE69802954T4 (de) * | 1997-10-02 | 2003-11-20 | Siemens Canada Ltd | Verfahren zur temperatur-korrektur und untersystem für eine anordnung zur verdampfungsleck-detektion von fahrzeugen |
| US6782737B2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-08-31 | Cummins, Inc. | System for estimating peak cylinder pressure in an internal combustion engine |
| JP4354334B2 (ja) * | 2004-05-20 | 2009-10-28 | 本田技研工業株式会社 | 筒内圧センサの故障を判定する装置 |
| EP2037170A1 (en) * | 2006-07-04 | 2009-03-18 | Miura Co., Ltd. | Boiler |
| JP4492664B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2010-06-30 | 株式会社デンソー | 燃料供給量推定装置及び燃料圧送噴射システム |
| DE112010005548B4 (de) * | 2010-05-11 | 2016-08-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Verfahren zur bestimmung der agr-rate eines verbrennungsmotors und steuervorrichtung für einen verbrennungsmotor |
| US9897021B2 (en) * | 2015-08-06 | 2018-02-20 | General Electric Company | System and method for determining location and value of peak firing pressure |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2784069B2 (ja) * | 1989-12-28 | 1998-08-06 | 富士重工業株式会社 | エンジンの失火判定装置 |
| ES2068283T3 (es) * | 1990-05-28 | 1995-04-16 | Siemens Ag | Procedimiento para la regulacion selectiva de cilindro del picado de motores de combustion interna. |
| JP2871977B2 (ja) * | 1992-11-16 | 1999-03-17 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関制御装置 |
| JP2844407B2 (ja) * | 1993-01-13 | 1999-01-06 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| US5535722A (en) * | 1994-06-27 | 1996-07-16 | Ford Motor Company | Knock detection system and control method for an internal combustion engine |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP7256444A patent/JPH0996238A/ja active Pending
-
1996
- 1996-10-03 US US08/724,897 patent/US5692474A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7212909B2 (en) | 2004-02-20 | 2007-05-01 | Nissan Motor Co., Ltd. | Ignition timing control for internal combustion engine |
| US7021285B2 (en) | 2004-07-27 | 2006-04-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| JP2009074557A (ja) * | 2009-01-09 | 2009-04-09 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| JP4702457B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2011-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2011111906A (ja) * | 2009-11-24 | 2011-06-09 | Toyota Motor Corp | 筒内圧センサの診断装置 |
| WO2013108858A1 (ja) | 2012-01-20 | 2013-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 内燃機関の燃焼制御装置及び制御方法 |
| US9157409B2 (en) | 2012-01-20 | 2015-10-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd | Combustion control device and control method for internal combustion engine |
| KR20180037036A (ko) * | 2015-08-24 | 2018-04-10 | 바르실라 핀랜드 오이 | 내연 기관을 제어하기 위한 방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5692474A (en) | 1997-12-02 |
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