JP2543879B2

JP2543879B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2543879B2
Application number: JP62080325A
Authority: JP
Inventors: 義之進矢
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS63246440A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は燃焼圧変動の検出に基づいてラフネス制御を
行なうエンジンの制御装置に関するものである。

（従来技術）従来から、車両に装備されるエンジンにおいて、燃費
およびエミッションを良好に保つとともに乗員の乗心地
を良くするため、エンジンのラフネス（燃焼の不安定状
態）の検出に基づき、上記ラフネスを所定レベルにまで
抑制するように、空燃比や点火時期等のエンジン制御量
をフィードバック制御するエンジンの制御装置は種々知
られており、例えば特公昭56−33571号公報に示された
装置では、エンジン回転数の変動の検出に基づき、混合
気補正用空気通路内に設けられた制御弁の開度を制御す
ることによって空燃比を制御している。この装置ではエ
ンジンのラフネスをエンジン回転数変動によって検出し
ているが、エンジン燃焼室内の燃焼圧の検出に基づき、
図示平均有効圧力や最大燃焼圧の変動を調べることによ
ってラフネスを検出する方法も知られており、このよう
にすれば、燃焼状態をより直接的に調べることができる
という利点がある。

ところで、このように燃焼圧の検出に基づいてラフネ
スの検出とそれに応じたエンジン制御量のフィードバッ
ク制御を行なう場合に、加速時や減速時はラフネスを調
べることが困難なため、定常と見なされる運転状態にあ
るときにラフネス制御が行なわれ、通常、スロットル開
度が一定であるときに定常と判定し、ラフネス制御を行
なっている。しかし、スロットル開度が一定でも、車両
走行中は路面の傾斜が多少変化する場合が多く、このよ
うな路面傾斜の変化等でエンジンに加わる負荷が変動す
ると、吸気圧やエンジン回転数、車速等が変化し、それ
に伴って図示平均有効圧力や最高燃焼圧が変化してしま
う。このため、エンジンの燃焼状態が安定していてもラ
フと判定されるというような誤検出およびそれに伴う誤
制御が行なわれる可能性があった。

なお、上記の問題を避けるためには、スロットル開度
が一定であることに加えて吸気圧やエンジン回転数、車
速が変化しない場合のみ定常と判断してラフネス制御を
行なうことが考えられるが、このようにすると実際の走
行状態で定常と判断される機会が極めて少なくなり、有
効にラフネス制御を行なうことができない。

（発明の目的）本発明は上記の事情に鑑み、燃焼圧変動の検出に基づ
いてラフネス制御を行なう場合に、路面の傾斜等が変化
した場合にも精度良く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ものである。

（発明の構成）本発明の構成を第１図を参照して説明する。

本発明は、エンジンのラフネスを検出し、その検出値
に応じてエンジン制御量を制御（第１図中のラフネス制
御手段Ａにより制御）するエンジンの制御装置におい
て、エンジンの燃焼圧の変動を検出することによってラ
フネスを検出するラフネス検出手段Ｂと、エンジンに加
わる負荷抵抗の変化に関係する運転パラメータを検出す
る運転パラメータ検出手段Ｃと、この運転パラメータ検
出手段Ｃの出力を受け、エンジンに加わる負荷抵抗の変
化に伴うラフネス検出手段Ｂの出力変化がエンジン制御
に反映されることを抑制する補正手段Ｄとを設けたもの
である。

この構成において、エンジン制御量とは、エンジン出
力に関係する空燃比、点火時期、EGR量等を意味する。
また、エンジンに加わる負荷抵抗の変化に関係する運転
パラメータとは、一般に定常とみなされる状態（例えば
スロットル開度が一定）でも路面傾斜の変化等により変
化して燃焼圧に影響する要素、例えば吸気圧、エンジン
回転数、車速等を意味する。

この構成により、ラフネス制御時にエンジンに加わる
負荷抵抗が変化したときは、それに伴うラフネス検出手
段Ｂの出力変化がエンジン制御に反映されることが抑制
されて制御値が適正に調整されることとなる。

（実施例）第２図は本発明の一実施例についての装置の概略を示
し、この図において、１はエンジンであって、その各シ
リンダの燃焼室２には、吸気弁３および排気弁４によっ
てそれぞれ開閉される吸気ポート５および排気ポート６
が開口し、また点火プラグ７が装備されている。上記吸
気ポート５および排気ポート６は、吸気通路８および排
気通路９にそれぞれ連通している。上記吸気通路８に
は、スロットル弁10が設けられるとともに、燃料噴射弁
11が装備されている。

また、12は燃焼室２内の燃焼圧を検出する燃焼圧セン
サ、13は上記スロットル弁10の開度を検出するスロット
ル開度センサ、14はスロットル弁10下流の吸気圧を検出
する吸気圧センサ、15はエンジンのクランク角を検出す
るクランク角センサであって、これらのセンサからの検
出信号は、マイクロコンピュータ等を用いたコントロー
ルユニット（ECU）16に入力されている。このコントロ
ールユニット16は、燃焼圧変動に基づいて検出されるエ
ンジンのラフネスに応じてエンジン制御量を制御し、当
実施例では、上記燃料噴射弁11に噴射信号を出力して燃
料噴射量を制御することにより、空燃比を制御するよう
にしている。このコントロールユニット16に、第１図に
示したラフネス制御手段Ａ、ラフネス検出手段Ｂおよび
補正手段Ｄが含まれている。また、例えば上記吸気圧セ
ンサが運転パラメータ検出手段Ｃとなる。

第３図および第４図は上記コントロールユニット16に
よるラフネス制御の一例をフローチャートで示してい
る。

第３図はメインルーチンであって、このルーチンがス
タートすると、まずステップS₁でシステムの初期化を行
なう。次にステップS₂でスロットル開度を読込み、ステ
ップS₃で、スロットル開度が一定か否かを判定すること
により、定常とみなされる状態かどうかを調べる。そし
て、ステップS₃での判定結果がYESのときは、ラフネス
制御手段としての機能を果すステップS₄,S₅を経てステ
ップS₆に移り、ステップS₃での判定結果がNOのときはそ
のままステップS₆に移る。

ステップS₄では、後述する割込みルーチンで求められ
る変動率（σR/）に応じ、空燃比のフィードバック制
御値△A/Fを求める。上記変動率（σR/）はラフネス
検出値に相当するものであり、この変動率（σR/）に
応じて上記フィードバック制御値△A/Fは、第５図に示
すように、上記変動率が目標変動率より所定値以上大き
くなればそれに応じた負の値、上記変動率が目標変動率
より所定値以上小さくなればそれに応じた正の値となる
ように、予めこの図の関係を設定したテーブルから求
め、あるいは演算式によって求める。また、上記ステッ
プS₄に続くステップS₅では、例えば空燃比A/Fを上記フ
ィードバック制御値△A/Fだけ加算した値に変更する積
分制御により、目標空燃比を求める。

ステップS₆では燃料噴射量を計算し、この場合、ステ
ップS₄,S₅を経たラフネス制御時には、ステップS₅で求
められた目標空燃比に見合う燃料噴射量を計算し、それ
以外のときは運転状態等に応じた燃料噴射量を計算す
る。そしてこの燃料噴射量に応じた噴射信号を燃料噴射
弁11に出力する。それから、ステップS₂に戻ってそれ以
下の処理を繰返す。

第４図は割込みルーチンであって、このルーチンはラ
フネス検出手段および補正手段としての機能を果すもの
であり、TDC（ピストン上死点）毎に割込みが行なわれ
る。このルーチンでは、ステップS₁₁で燃焼圧センサ12
の出力による最大燃焼圧Pmaxと、吸気圧センサ14の出力
によるスロットル弁10下流の吸気圧Pinとを読込む。次
にステップS₁₂で、上記最大燃焼圧Pmaxと吸気圧Pinとの
圧力比Prを求め、ステップS₁₃で上記圧力比Prをｉ番目
のサンプル値Ｒ（ｉ）として記憶する。そして、サンプ
ル回数を示すカウンタｉが20に達するまではこれをイン
クリメントする（ステップS₁₄,S₁₅）。カウンタｉが20
に達すれば、ステップS₁₆で、上記圧力比Prのサンプル
値Ｒ（ｉ）の１番目から20番目までについての標準偏差
σＲと平均値とを求めるとともに、この標準偏差σＲ
と平均値との比によって変動率を求める。この変動率
（σR/）が最終的なラフネス検出値となる。それから
ステップS₁₇でカウンタｉを０とクリアした後、ステッ
プS₁₅を経てリターンする。

このルーチンで最大燃焼圧Pmaxと吸気圧Pinとの圧力
比を求めて、その変動率をラフネス検出値として求めて
いるのは、路面傾斜等に起因した吸気圧変動と最大燃焼
圧変動との間に第６図のような関係があるからである。
すなわち、路面傾斜の変化等でエンジンに加わる負荷が
変動することにより吸気圧および最大燃焼圧が変動する
場合、両者はほぼ比例関係にあるので、このようなラフ
ネスによらない圧力変動があった場合は上記圧力比Prが
一定となる。一方、ラフネスによって最大燃焼圧Pmaxが
変動すると、それに伴って上記圧力比Prも変動する。従
って、上記変動率により、ラフネスに起因する最大燃焼
圧Pmaxの変動が検出され、つまり最大燃焼圧Pmaxの変動
のうちから上記吸気圧変動の影響が除かれるように、上
記ステップS₁₂の段階で検出値の補正が行なわれる。

以上のような当実施例の装置によると、スロットル開
度が一定の状態にあるとき、燃焼圧に基づいて調べられ
たエンジンのラフネスに応じ、空燃比がフィードバック
制御されることによりラフネスが適度に抑制される。こ
の場合、スロットル開度が一定でも路面傾斜の変化等に
より多少はエンジン回転数が変化して吸気圧も変化し、
その影響で燃焼圧も変化するが、第４図の割込みルーチ
ンによる処理において、吸気圧に応じて検出値の補正が
行なわれることにより、上記路面変化等の影響が除か
れ、上記変動率によりラフネスに対応した検出値が得ら
れる。従って、精度良くラフネス制御が行なわれること
となる。

なお、燃焼圧変動に基づくラフネス検出および吸気圧
に応じた補正のための処理としては、第４図に示した例
が原理的には良いのであるが、検出時の吸気圧と最大燃
焼圧との間の位相差等を考慮すると、第７図に示すルー
チンによる方が良い場合がある。すなわち、第７図のル
ーチンでは、ステップS₂₁でサンプリング毎の最大燃焼
圧Pmax（ｉ）および空気圧Pin（ｉ）を読込み、サンプ
ル回数を調べる処理（ステップS₂₂,S₂₃）によってサン
プル回数が20に達すれば、最大燃焼圧Pmax（ｉ）につい
ての標準偏差σPmaxと平均値▲▼とに基づく変
動率（σPmax/▲▼）の計算（ステップS₂₄）
と。吸気圧Pin（ｉ）についての標準偏差σPinと平均値
▲▼とに基づく変動率（σPin/▲▼）の計
算（ステップS₂₅）とをそれぞれ行なう。そして、ステ
ップS₂₆で、最大燃焼圧Pmax（ｉ）の変動率から吸気圧P
in（ｉ）の変動率を減じた値Ｒを、ラフネス検出値とし
て求める。それから、カウンタｉをクリアし（ステップ
S₂₇）、ステップS₂₃を経てリターンする。このようにし
た場合も、最大燃焼圧の変動の内から吸気圧の変動に対
応するものが除かれるように補正され、ラフネスによる
燃焼変動に相当する値Ｒが最終的な検出値となるので、
第３図のメインルーチンではそのステップS₄で上記値Ｒ
に応じた空燃比のフィードバック制御値△A/Fを求めれ
ばよい。

これらの実施例のほかにも本発明の装置による制御の
具体例は種々変更可能であり、例えばラフネスの検出に
あたっては、最大燃焼圧Pmaxの代りに図示平均有効圧力
Piを調べてもよく、この場合も、路面傾斜等の変化によ
る吸気圧の変動と図示平均有効圧力Piの変動との間には
第６図に示したような関係があるため、第４図もしくは
第７図のルーチンによる処理に準じた処理により、検出
値の補正を行なえばよい。また、運転パラメータとして
は、上記吸気圧の代りにエンジン回転数もしくは車速を
調べてもよい。ただしこの場合、路面傾斜の変化等に起
因してエンジン回転数もしくは車速が変動した場合にこ
れと最大燃焼圧Pmaxもしくは図示平均有効圧力Pinとの
間には、第８図に示すような関係（反比例的関係）があ
るため、この関係に対応させてエンジン回転数もしくは
車速に応じた補正を行なうようにする。

ラフネスの検出値に応じて制御されるエンジン制御量
としては、上記実施例に示す空燃比の他に、点火時期、
EGR量等を用いてもよい。

また、上記各実施例では、吸気圧等の運転パラメータ
に応じて燃焼圧変動の検出値を補正しているが、燃焼圧
変動の検出値に応じてフィードバック制御値を求める際
に、その制御値を吸気圧等に応じて補正するようにして
もよい。

（発明の効果）以上のように本発明は、エンジンの燃焼圧変動を調べ
ることによってラフネスを検出し、それにに応じて空燃
比等のエンジン制御量を制御する場合に、路面傾斜の変
化等によってエンジンに加わる負荷が変動したときにそ
れに伴って変化する吸気圧等の運転パラメータを検出
し、エンジンに加わる負荷抵抗の変化に伴うラフネス検
出手段の出力変化がエンジン制御に反映されることを抑
制しているため、上記の路面傾斜の変化等に起因してラ
フネスによらない燃焼圧変動が生じたときにも、誤制御
を防止し、精度よくラフネス制御を行うことができるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図
は本発明の一実施例の装置の概略図、第３図および第４
図はコントロールユニットによる制御の具体例を示すフ
ローチャート、第５図は第４図のルーチンで求められる
変動率に応じて設定される空燃比のフィードバック制御
値を示す図、第６図は吸気圧と最大燃焼圧もしくは図示
有効平均圧力との関係を示す図、第７図はラフネス検出
および補正のための処理の別の例を示すフローチャー
ト、第８図はエンジン回転数もしくは車速と最大燃焼圧
もしくは図示有効平均圧力との関係を示す図である。Ａ……ラフネス制御手段、Ｂ……ラフネス検出手段、Ｃ
……運転パラメータ検出手段、Ｄ……補正手段、１……
エンジン、11……燃料噴射弁、12……燃焼圧センサ、14
……吸気圧センサ、16……コントロールユニット。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのラフネスを検出し、その検出値
に応じてエンジン制御量を制御するエンジンの制御装置
において、エンジンの燃焼圧の変動を検出することによ
ってラフネスを検出するラフネス検出手段と、エンジン
に加わる負荷抵抗の変化に関係する運転パラメータを検
出する運転パラメータ検出手段と、この運転パラメータ
検出手段の出力を受け、エンジンに加わる負荷抵抗の変
化に伴うラフネス検出手段の出力変化がエンジン制御に
反映されることを抑制する補正手段とを設けたことを特
徴とするエンジンの制御装置。