JP2525367B2

JP2525367B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2525367B2
Application number: JP61130583A
Authority: JP
Inventors: 博之山本; 昭則山下; 次男服平
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-06-05
Filing date: 1986-06-05
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPS62288349A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃焼状態を直接検出するセンサを有し、こ
のセンサ出力に応じて燃焼状態を制御するエンジンの制
御装置に関する。

（従来技術）最近、エンジンを安定に制御するために指圧計、光セ
ンサ、イオンギャップ等によって直接に気筒内の燃焼状
態に関する情報を得て、この情報からエンジン制御に関
する各種のパラメータ（例えば点火時期、空燃比、排気
還流等）を変えていくことが試みられている（例えば特
開昭60−147631号公報参照）。ところで、エンジン運転
状態が安定か否かを判断するには定常時の現在の運転情
報をそれ以前の運転情報と比較しなければならない。こ
のような比較を行なう場合、過去の運転情報量は多けれ
ば多いほどエンジン運転状態の正確な判断を下すことが
できるが、特に、運転状態が安定な場合は不安定な場合
に比べ運転情報量を多く得る必要がない。しかし、従来
では、エンジン運転が安定状態あるいは不安定状態にか
かわらず、サンプリングされた運転情報量は一定であ
り、その運転情報量は不安定状態において最低必要な所
定期間のサンプリング数で得ているので、エンジン運転
状態が安定か否かを判断するのに全体として多くの時間
がかかり、精度良いエンジン制御を行なうことが難しい
傾向にある。

（発明の目的）本発明は、運転状態毎に最小限の期間で運転情報をサ
ンプリングすることにより、エンジン運転状態が安定か
否かの判断に要する時間を必要最小限に押さえ、精度良
いエンジン制御を行なうことができるエンジンの制御装
置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、燃焼状態を直接検出するセンサを有し、こ
のセンサ出力に応じて燃焼状態を制御するエンジンの制
御装置において、定常運転時における上記センサ出力の
平均値と実際運転中の上記センサ出力値とを比較する比
較手段と、この比較手段の出力に基づいてエンジンの燃
焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、上記平均値を求
める期間を運転状態に応じ、低負荷低回転側程もしくは
空燃比が大きくなる程大きくする一方、高負荷高回転側
程もしくは空燃比が小さくなる程小さくするように変更
する変更手段とを有するものである。

この構成によると、定常運転時におけるセンサ出力の
平均値とセンサ出力値との比較に基づいて燃焼状態が制
御されるとともに、定常運転時であってもエンジンの作
動が不安定になり易い条件下にある低負荷低回転の運転
状態や空燃比が大きい運転状態では、上記平均値を求め
る期間が大きくされることによりこのような条件下で適
正に平均値が求められ、一方、エンジンの作動が比較的
安定している高負荷高回転の運転状態や空燃比が小さい
運転状態では、上記平均値を求める期間が小さくされ
る。したがって運転状態毎に最小限の期間で運転情報が
サンプリングされる。

（実施例）第１図は本発明装置の一実施例を示し、この図におい
て、エンジン１はシリンダ２、このシリンダ２内の燃焼
室３などを有する。このエンジン１には吸気通路４およ
び排気通路５が接続されている。上記吸気通路４には、
上流側から順にエアクリーナ６、エアフローメータ７、
スロットル弁８および燃料噴射弁９が配設されている。
排気通路５には排気浄化装置10の上流に空燃比センサ11
が設けられている。この他に燃料噴射量の制御に必要な
検出素子として、エンジン１のクランク角変化によって
エンジン回転数を検出する回転数センサ12、燃焼状態を
直接検出するセンサとして燃焼室内の圧力を検出する圧
力センサ13、吸気温を検出する吸気温センサ14、エンジ
ンの冷却水温を検出する水温センサ15、ブースト（吸気
負圧）を検出するブーストセンサ16が配備されている。

制御ユニット20は、CPU21、メモリ22、入力部23およ
び燃料噴射弁９の駆動回路24等を備え、エアフローメー
タ７と各センサ11〜15とからの検出信号をそれぞれ入力
し、燃料噴射弁９に駆動信号を出力するようにしてお
り、この駆動信号は噴射パルスによって与えられ、この
噴射パルスのパルス幅によって燃料噴射量（燃料供給
量）が制御されるようになっている。

特に上記制御ユニット20は、本発明の特徴とするエン
ジン１の定常運転時における圧力センサ13の出力の平均
値と実際の運転中の圧力センサ13の出力値とを比較する
比較手段と、この比較手段の出力に基づいてエンジンの
燃焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、上記平均値を
求める期間を運転状態に応じ、低負荷低回転側程もしく
は空燃比が大きくなる程大きくする一方、高負荷高回転
側程もしくは空燃比が小さくなる程小さくするように変
更する変更手段とを有し、具体的には第２図または第３
図のフローチャートに示す制御を行なっている。

次に、第２図に示すフローチャートを参照して上記制
御ユニット20の特徴とする動作を説明する。

ステップS₁ではイグニションスイッチがオンされ、ス
テップS₂で燃焼状態に関する情報（回転数、吸気負圧で
あるブーストなど）のサンプル数をカウントするCPU21
内のカウンタの内容ｊを「０」に初期設定する。ステッ
プS₃では、回転数センサ12からのエンジン回転数rpmお
よびブーストセンサ16からのブーストPbを受け、ステッ
プS₄でこの回転数rpmおよびブーストPbに基づいて燃料
噴射量Qfを算出する。次いでステップS₅では、メモリ22
に予め記憶されたサンプル数Ｎを読出す。この場合サン
プル数Ｎは、回転数rpm、ブーストPb、空燃比に応じて
予め設定され、マップとしてメモリ22に記憶されてお
り、回転数rpmとブーストPbとの関係では、回転数rpmお
よびブーストPbが小さくなる程、大きく設定されてい
る。すなわち、サンプル数Ｎは低負荷、低回転で大とな
り高負荷、高回転で小となる。また、サンプル数Ｎは空
燃比が大きくなるに伴って大となるように設定されてい
る。ステップS₄とステップS₅との処理によって変更手段
としての機能が果される。

ステップS₆では、エンジン１の始動判定を行なうため
に回転数rpmが所定回転数C₁より大きいか否かを判断す
る。回転数rpmが所定回転数C₁以下のとき、エンジン１
が始動状態と判定され、ステップS₇に移り燃料噴射量Qf
を始動増量に対応する燃料噴射量ΔQf₃だけ増加させ
る。ステップS₈では、その増加された燃料噴射量Qfで燃
料噴射を行なう。そして、エンジン１は始動運転状態か
ら定常運転状態あるいは過渡運転状態に移る。

エンジン１が定常運転状態あるいは過渡運転状態にな
ると、ステップS₆における回転数rpmは所定回転数C₁よ
り大きくなり、ステップS₆からステップS₉に移る。ステ
ップS₉では、エンジン１が定常運転状態にあるか、過渡
運転状態にあるかを判断するために、回転数変化量Δrp
mが所定値ε_１より小さいか否かを判断し、回転数変化
量Δrpmが所定値ε_１以上のとき過渡運転状態にあると
判定し、ステップS₁₀に移る。また、ステップS₉におい
て、回転数変化量Δrpmが所定値ε_１より小さいときス
テップS₁₁に移り、ブースト変化量ΔPbが所定値ε_２よ
り小さいか否かを判断し、ブースト変化量ΔPbが所定値
ε_２以上のときエンジン１が過渡運転状態にあると判定
し、ステップS₁₀に移る。ステップS₁₀では上記カウンタ
内容ｊを「０」に初期設定し、ステップS₁₂で燃料噴射
量Qfを加速増量に対応する燃料噴射変化量ΔQf₂だけ増
加する。ステップS₈ではこの増加された燃料噴射量Qfで
燃料噴射が行なわれる。

エンジン１が定常運転状態に入ると、ステップS₆、ス
テップS₉、ステップS₁₁からステップS₁₃に移る。ステッ
プS₁₃では、上記カウンタ内容ｊをインクリメントす
る。ステップS₁₄ではこのインクリメントされたカウン
タ内容ｊがサンプル数Ｎ以上か否かを判断し、カウンタ
内容ｊがサンプル数Ｎ以上のときステップS₁₅に移り、
後述する分散度Ajの分散数ｎを上記サンプリング数Ｎに
設定し、一方、カウンタ内容ｊがサンプル数Ｎより小さ
いときステップS₁₆に移り、分散数ｎをステップS₁₃での
カウンタ内容ｊに設定する。

ステップS₁₇では、圧力センサ13の出力に基づき燃焼
室３内における１サイクル中の圧力の平均値である図示
平均有効圧Pijを求める。ステップS₁₈では、センサ出力
値の平均値とその時のセンサ出力と比較する比較手段の
機能を果す処理として、その比較値に相当する分散度Aj
を次の第１式により算出する。

ただし、上記第１式におけるPijは前述した図示平均
有効圧である。このステップS₁₈での演算において、カ
ウンタ内容ｊがサンプル数Ｎにより小さいとき、分散度
ｎはカウンタ内容ｊに設定され、単に累積計算のための
ｊ回分の分散度Ajが算出される。また、ステップS₁₉に
おいて、カウンタ内容ｊがサンプル数Ｎ以上のとき、分
散数ｎはステップS₁₅での最新のサンプル数Ｎに設定さ
れ、上記第１式により分散度Ajが算出される。例えば、
サンプル数Ｎが５であり、カウンタ内容ｊが６であれ
ば、サンプル検出回数が２回目から６回目までの分散度
Ajが求められることになる。

ステップS₁₉では、上記ステップS₁₈で求めた分散度Aj
が所定値ε_３より大きいか否かを判断し、分散度Ajが所
定値ε_３より大きいときステップS₂₀に移り、カウンタ
内容ｊがサンプル数Ｎ以上であるか否かを判断する。カ
ウンタ内容ｊがサンプル数Ｎ以上であるときは、分散度
Ajの値に応じた燃料噴射の補正を行なって燃焼状態を制
御するためステップS₂₁に移り、燃料噴射変化量ΔQf₁を
分散度Ajの関数で設定する。この燃料噴射変化量ΔQf₁
はステップS₂₂において前回の燃料噴射量Qfに加算さ
れ、次のステップS₈に移り、この加算された燃料噴射量
Qfで燃料噴射を行なう。

一方、ステップS₂₀において、カウンタ内容ｊがサン
プル数Ｎより小さいとき、ステップS₂₃に移り、燃料噴
射変化量ΔQf₁を一定値C₂に設定する。この一定値C₂に
設定された燃料噴射変化量ΔQf₁はステップS₂₂におい
て、前回の燃料噴射量Qfに加算され、ステップS₈に移
り、この加算された燃料噴射量Qfで燃料噴射を行なう。

この実施例によれば、燃焼状態に関する情報を複数個
集め、その情報の分散度からエンジンの安定度を判断す
る。すなわち、高回転高負荷の領域や燃料噴射量がリッ
チな領域ではエンジンの運転状態が安定であるので、サ
ンプル数Ｎを比較的小さくしても信頼できる平均値が求
められ、標準の燃焼状態を少ない上記情報で迅速に判断
でき、また低回転低負荷の領域や燃料噴射量がリーンな
領域ではエンジンの運転状態が不安定であるので、多く
の上記情報で正確に判断できる。

第３図は本発明の実施例に係るエンジンの制御装置の
他の処理動作を説明するためのフローチャートである。

ステップn₁ではイグニションスイッチがオンされ、ス
テップn₂においてメモリ22の運転領域毎にカウンタした
学習値を記憶する学習マツプの記憶エリア内の内容Ｎを
「N₀」に、CPU21内のカウンタ内容ｊを「０」にそれぞ
れ初期設定する。ステップn₃では、回転数センサ12から
のエンジン回転数rpmおよび圧力センサ13からのブース
トPbを受ける。ステップn₄では上記回転数rpmおよびブ
ーストPbに基づいて燃料噴射量Qfを算出し、ステップn₅
では学習マップからそのときの運転状態に対応する記憶
エリアの内容Ｎを読出す。

ステップn₆では、エンジン１が定常運転状態にあるか
過渡運転状態にあるかを検出するために、回転数変化量
Δrpmが所定値ε_１より小さいか否かを判断し、回転数
変化量Δrpmが所定値ε_１以上のとき、ステップn₇に移
り、カウンタ内容ｊを「０」に設定し、さらにステップ
n₈で燃料噴射量Qfを所定燃料噴射変化量ΔQf₂だけ増量
する。次にステップn₉に移り、この増量された燃料噴射
量Qfで燃料噴射を行なう。

このようにエンジン１が過渡運転状態にあるとき、ス
テップn₈で燃料が増量され、ステップn₉からステップn₃
に戻り、その後ステップn₃,n₄,n₆の処理を行なう。ここ
で、再びエンジン１の運転状態が過渡運転状態にあるか
定常運転状態にあるかを判断するために、ステップn₆,n
₁₀の処理を行なう。すなわち、ステップn₆において回転
数変化量Δrpmが所定値ε_１より小さく、かつステップn
₁₀において吸気圧変化量ΔPbが所定値ε_２より小さいと
判断したとき、エンジン１が定常運転状態にあることを
検出する。また、ステップn₁₀において吸気圧変化量ΔP
bが所定値ε_２以上のときステップn₇に移り、前述した
ような処理を行なう。

エンジン１が定常運転状態に入ると、ステップn₁₀か
らステップn₁₁に移り、カウンタ内容ｊをインクリメン
トする。ステップn₁₂では、カウンタ内容ｊが学習マッ
プ内容Ｎ以上であるか否かを判断し、カウンタ内容ｊが
学習マップ内容Ｎ以上のときステップn₁₃に移り、分散
数ｎを学習マップ内容Ｎに設定し、一方、カウンタ内容
ｊが学習マップ内容Ｎより小さいときステップn₁₄に移
り、分散数ｎをカウンタ内容ｊに設定する。

ステップn₁₅では、図示平均有効圧Pijを算出する。ス
テップn₁₆では、カウンタ内容ｊが学習マップ内容Ｎよ
り小さいとき、分散数ｎはこのカウンタ内容ｊに設定さ
れ、単に累積計算のためｊ回分の分散度Ajを前記第１式
により算出する。また、ステップn₁₆において、カウン
タ内容ｊが学習マップ内容Ｎ以上のとき、分散数ｎはス
テップn₁₃での最新の学習マップ内容Ｎに設定され、前
記第１式により分散度Ajが算出される。

ステップn₁₇では、未学習であるか否かを検出するた
め、ステップn₅で学習マップから読み出した学習マップ
内容Ｎが初期値N₀であるか否かを判断する。すなわち学
習マップ内容Ｎが初期値N₀であるとき、ステップn₁₈,n
₁₉に移り、分散度変化量（Aj−Aj_-1），（Aj_-1−Aj_-2）
が所定値ε_４より小さいか否かをそれぞれ判断する。す
なわち分散度変化量（Aj−Aj_-1）および（Aj_-1−Aj_-2）
が共に所定値ε_４より小さいとき、サンプリング回数が
充分であることを意味するのでステップn₂₀に移り、カ
ウンタ内容ｊを学習マップ内容Ｎとして学習マップの所
定記憶エリアに書き込み、その後ステップn₂₁に移る。
したがって運転状態に応じた適正なサンプル数（平均を
求める期間）が学習によって求められる。

一方、ステップn₁₇において学習マップ内容Ｎが初期
値N₀でないときは、既学習であるのでステップn₂₁の処
理に直接移る。

ステップn₂₁では、燃焼状態の変動が大きいか否かを
検出するために、分散度Ajが所定値ε_３より大きいか否
かを判断し、分散度Ajが所定値ε_３以下のときは燃焼状
態の変動が小さいので、ステップn₉に移り、そのままの
燃料噴射量Qfで燃料噴射を行なう。また、ステップn₂₁
において、分散度Ajが所定値ε_３より大きいときは燃焼
状態の変動が大きいので、ステップn₂₂に移る。ステッ
プn₂₂では、カウンタ内容ｊが学習マップ内容Ｎ以上で
あるか否かを判断し、カウンタ内容ｊが学習マップ内容
Ｎ以上であるときは直前の運転状態に応じて燃料噴射量
Qfを設定するため、ステップn₂₃に移り、燃料噴射変化
量ΔQf₁を分散度Ajの関数として算出する。この算出さ
れた燃料噴射変化量ΔQf₁は、ステップn₂₄において前回
の燃料噴射量Qfに加算され、次にステップn₉に移り、こ
の加算された燃料噴射量Qfで燃料噴射が行なわれる。

一方、ステップn₂₂において、カウンタ内容ｊが学習
マップ内容Ｎより小さいとき、所定の燃料噴射増量で燃
料噴射を行なうため、ステップn₂₅に移り、燃料噴射変
化量ΔQf₁が定数C₂に設定される。この定数C₂に設定さ
れた燃料噴射量ΔQf₁は、ステップn₂₄において燃料噴射
量Qfに加算され、ステップn₉でその加算された燃料噴射
量Qfにより燃料噴射が行なわれる。

なお、上記２つの実施例のステップS₁₇およびステッ
プn₁₅において図示平均有効圧を算出しているが、算出
時間短縮のために圧力値の時間積分値を用いてもかまわ
ない。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、定常運転時でのセンサ
出力の平均値と実際運転中のセンサ出力値との比較に基
づいて燃焼状態が制御されるとともに、上記平均値を求
める期間は運転状態に応じ、低負荷低回転側程もしくは
空燃比が大きくなる程大きくされる一方、高負荷高回転
側程もしくは空燃比が小さくなる程小さくされるように
変更されるので、運転状態毎に最小限の期間で運転情報
をサンプリングすることができ、これによりエンジン運
転状態が安定か否かの判断に要する時間が必要最小限に
押えられ、したがって精度良いエンジン制御を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るエンジンの制御装置の構
成図、第２図は上記制御装置に係る第１実施例の処理動
作を説明するためのフローチャート、第３図は上記制御
装置に係る第２実施例の処理動作を説明するためのフロ
ーチャートである。１……エンジン、13……圧力センサ、20……制御ユニッ
ト（比較手段、燃焼状態制御手段、変更手段を含む）。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼状態を直接検出するセンサを有し、こ
のセンサ出力に応じて燃焼状態を制御するエンジンの制
御装置において、定常運転時における上記センサ出力の
平均値と実際運転中の上記センサ出力値とを比較する比
較手段と、この比較手段の出力に基づいてエンジンの燃
焼状態を制御する燃焼状態制御手段と、上記平均値を求
める期間を運転状態に応じ、低負荷低回転側程もしくは
空燃比が大きくなる程大きくする一方、高負荷高回転側
程もしくは空燃比が小さくなる程小さくするように変更
する変更手段とを有することを特徴とするエンジンの制
御装置。