JP2585910B2

JP2585910B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2585910B2
Application number: JP3357067A
Authority: JP
Inventors: 勇一島崎; 正毅金広; 卓司石岡; 茂樹馬場; 隆久木; 茂丸山; 正孝近松; 収宏寺田; 健一前田; 一仁柿元
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH05180088A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
関し、特に機関の気筒に吸入された混合気の燃焼状態に
着目した制御を行う制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の気筒内における混合気の燃焼
状態は、例えば定常運転状態においては、図５に示すよ
うな気筒内圧の最大値Ｐｍａｘの平均値Ｐｍａｘａｖｅ
に対するＰｍａｘの変化量ΔＰｍａｘの比率ΔＰｍａｘ
／Ｐｍａｘａｖｅ（以下「燃焼ラフネス」という）を用
いて表わすことができる。この燃焼ラフネスΔＰｍａｘ
／Ｐｍａｘａｖｅはその値が大きいほど、燃焼状態が悪
いことを示す。

【０００３】この燃焼ラフネスを燃焼センサや燃焼光セ
ンサによって検出する燃焼ラフネス検出部と、空燃比セ
ンサ及び点火時期、空燃比等をコントロールするエンジ
ンコントロールユニットとで構成され、エンジンコント
ロールユニット中のＲＯＭに記憶された燃料噴射量、点
火時期等の設定値に対し、燃焼が悪化した場合、燃焼ラ
フネス検出部の信号によりこれらを補正するようにした
制御装置が従来より知られている（特開昭６２−３８８
５３号公報）。

【０００４】また、排気ガスを吸気系に還流する排気還
流機構を備えた内燃機関も周知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼圧
センサや燃焼光センサは１個でも高価な上に各気筒毎に
装着する必要があり、検出回路を含めた装置全体のコス
トは非常に高価になるため、特殊な用途の機関は別とし
て一般の乗用車用には採用出来なかった。

【０００６】また、実走行での頻度の高いクルーズ走行
時やアイドル運転時は、機関負荷が低く燃焼圧や燃焼光
は微弱であるため、燃焼圧センサや燃焼光センサでは燃
焼ラフネスを正確に検出することが出来なかった。特
に、高回転低負荷領域では制御に使用できるほど信頼性
のある検出結果は全く得ることは出来なかった。

【０００７】また、燃焼光センサは石英ガラスオプティ
カルファイバーを使用しても耐久性が低く、耐久劣化に
よって出力が低下したり、カーボンや燃焼生成物が付着
することで出力が低下するため、初期性能は良くても長
期の使用を考えると、機関制御用センサとしては採用で
きない。

【０００８】また、排気還流機構を備えた内燃機関にお
いては、排気ガスの還流量を適切に制御する必要がある
が、実際の還流量を正確に検出することは容易でないた
め、排気ガス還流量の制御精度を改善する余地が残され
ていた。

【０００９】本発明は上述の点に鑑みなされたものであ
り、機関の燃焼ラフネスを比較的簡便な装置で正確に検
出し、特に排気還流機構を備えた機関における排気ガス
の還流量を適切に制御することができる内燃機関の制御
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、排気ガスを吸気系へ還流させる排気還流機構
を備えた内燃機関の制御装置であって、前記機関の点火
時期を決定して点火指令信号を発生する信号発生手段を
含み、前記機関の作動を制御する制御手段と、前記点火
指令信号に基づいて、機関に備えられた点火プラグを放
電させる為の高電圧を発生させる点火手段と、前記点火
手段に高電圧が発生される時の電圧値を検出する電圧値
検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値が所
定電圧値を越える期間の長さを計測する期間計測手段と
を有する制御装置において、前記計測された期間の長さ
に応じて前記機関の燃焼ラフネスを検出するラフネス検
出手段を設け、前記制御手段は、前記検出した燃焼ラフ
ネスに応じて前記排気還流機構による排気ガスの還流量
を制御するようにしたものである。

【００１１】また、前記制御手段は、前記検出した燃焼
ラフネスに応じて前記機関に供給する燃料量及び点火時
期の少なくとも一方を各気筒毎に制御することが望まし
い。

【００１２】

【作用】点火指令信号発生後の点火電圧値が所定電圧値
を越える期間の長さに応じて機関の燃焼ラフネスが検出
され、検出した燃焼ラフネスに応じて排気ガス還流量が
制御される。

【００１３】また、検出した燃焼ラフネスに応じて、機
関に供給する燃料量及び／又は点火時期が各気筒毎に制
御される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る排気還流
機構を装備した内燃機関（以下単に「エンジン」とい
う）及びその制御装置の全体構成図であり、例えば４気
筒のエンジン１の吸気管２の途中にはスロットル弁３が
設けられている。スロットル弁３にはスロットル弁開度
（θＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル
弁３の開度に応じた電気信号を出力してエンジン制御用
電子コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）５
に供給する。

【００１６】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃
料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接
続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射の開弁
時間が制御される。

【００１７】エンジン１の各気筒の点火プラグ１６はデ
ィストリビュータ１５を介してＥＣＵ５に電気的に接続
されており、ＥＣＵ５により点火時期θＩＧが制御され
る。ディストリビュータ１５と点火プラグ１６とを接続
する接続線の途中には、その接続線と静電的に結合され
た（接続線と数ｐＦのコンデンサを形成する）点火電圧
センサ１７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５
に供給される。

【００１８】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１９】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）セ
ンサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１はエンジン
１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ１０はエンジン１の
クランク軸の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１１は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００２０】三元触媒１４はエンジン１の排気管１３に
配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の
成分の浄化を行う。排気ガス濃度検出器としての酸素濃
度センサ１２は排気管１３の三元触媒１４の上流側に装
着されており、排気ガス中の酸素濃度を検出してその検
出値に応じた信号を出力しＥＣＵ５に供給する。酸素濃
度センサ１２は、酸素濃度に比例した信号を出力するリ
ニア型のものである。

【００２１】ＥＣＵ５には更に、バッテリ電圧ＶＢを検
出するバッテリ電圧センサ３１、エンジン１が搭載され
た車両の左右の駆動輪の回転速度ＷＦＬ，ＷＦＲを検出
する駆動輪速度センサ３３，３４及び左右の従動輪の回
転速度ＷＲＬ，ＷＲＲを検出する従動輪速度センサ３
５，３６が接続されており、これらのセンサの検出信号
がＥＣＵ５に供給される。

【００２２】次に、排気還流機構２０について説明す
る。

【００２３】この機構２０の排気還流路２１は、一端２
１ａが排気管１３の三元触媒１４上流側に、他端21ｂが
吸気管２のスロットル弁３下流側に夫々連通している。
この排気還流路２１の途中には排気還流量を制御する排
気還流弁２２及び容積室２１Ｃが介設されている。そし
て、この排気還流弁２２はソレノイド２２ａを有する電
磁弁であり、ソレノイド２２ａはＥＣＵ５に接続され、
その弁開度がＥＣＵ５からの制御信号によってリニアに
変化させることができるように構成されている。排気還
流弁２２には、その弁開度を検出するリフトセンサ２３
が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５に供給され
る。

【００２４】ＥＣＵ５は上述の各種センサからのエンジ
ンパラメータ信号等に基づいてエンジン運転状態を判別
し、吸気管内絶対圧ＰＢＡとエンジン回転数ＮＥとに応
じて設定される排気還流弁２２の弁開度指令値ＬＣＭＤ
とリフトセンサ２３によって検出された排気還流弁２２
の実弁開度値ＬＡＣＴとの偏差を零にするようにソレノ
イド２２ａに制御信号を供給する。

【００２５】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ
信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５ａ、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２６】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵ
Ｔ、点火プラグ１６の点火時期θＩＧ及び排気還流弁２
２の弁開度指令値ＬＣＭＤを下記式（１）〜（３）によ
り算出する。

【００２７】ＴＯＵＴｎ＝ＴＩ×ＫＴＤＲＥｎ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１） θＩＧｎ＝θＩＧＭＡＰ＋θＩＧＤＲＥｎ＋θＩＧＣＲ …（２）ＬＣＭＤ＝ＬＭＡＰ×ＫＥＤＲＥ×Ｋ３ …（３）ここで、添字ｎは各気筒に対応して演算される（例えば
４気筒の場合、ＴＯＵＴ₁〜ＴＯＵＴ₄，θＩＧ₁〜θＩ
Ｇ₄が算出される）パラメータであることを示してい
る。

【００２８】ＴＩ，θＩＧＭＡＰ及びＬＭＡＰは、それ
ぞれ燃料噴射時間、点火時期及び弁開度指令値の基本値
であり、エンジン回転数ＮＥと吸気管内絶対圧ＰＢＡと
に応じて設定されたマップとして、記憶手段５ｃに記憶
されている。

【００２９】ＫＴＤＲＥｎ，θＩＧＤＲＥｎ及びＫＥＤ
ＲＥは、それぞれ後述するようにして算出される各気筒
毎の燃焼ラフネスＲに応じて算出されるラフネス補正係
数又は補正変数である。

【００３０】Ｋ１〜Ｋ３及びθＩＧＣＲは、それぞれ各
種エンジン運転パラメータ信号に応じて算出される他の
補正係数又は補正変数である。

【００３１】ＣＰＵ５ｂは、更にエンジン運転状態に応
じた前記排気還流機構２０の排気還流弁２２の弁開度制
御及び駆動輪速度ＷＦＬ，ＷＦＲと従動輪速度ＷＲＬ，
ＷＲＲとに基づくトラクション制御を行う。このトラク
ション制御は、駆動輪の過剰スリップ状態を検出したと
きには、空燃比のリーン化及び燃料供給遮断（フュエル
カット）によってエンジンの出力トルクを低減するもの
である。

【００３２】ＣＰＵ５ｂは上述のようにして算出した結
果に基づいて、燃料噴射弁６、点火プラグ１６及び排気
還流弁２２を駆動する信号を、出力回路５ｄを介して出
力する。

【００３３】尚、本実施例においては、ＥＣＵ５は信号
発生手段、制御手段、期間計測手段及びラフネス検出手
段を構成する。

【００３４】図２は、図１の制御装置における燃焼ラフ
ネスの検出に係る部分の構成を示す図であり、電源電圧
ＶＢが供給される電源端子Ｔ１は一次側コイル４７と二
次側コイル４８とから成る点火コイル（点火手段）４９
に接続されている。一次側コイル４７と二次側コイル４
８とは互いにその一端で接続され、一次側コイル４７の
他端はトランジスタ４６のコレクタに接続され、トラン
ジスタ４６のベースは駆動回路５１を介してＣＰＵ５ｂ
に接続され、そのエミッタは接地されている。トランジ
スタ４６のベースには、ＣＰＵ５ｂより点火指令信号Ａ
が供給される。また、二次側コイル４８の他端は、ディ
ストリビュータ１５を介して点火プラグ１６の中心電極
１６ａに接続されている。点火プラグ１６の接地電極１
６ｂは接地されている。

【００３５】点火電圧センサ１７は、入力回路４１を介
してピークホールド回路４２及び比較器４４の非反転入
力に接続されている。ピークホールド回路４２の出力
は、比較レベル設定回路４３を介して比較器４４の反転
入力に接続されている。また、ピークホールド回路４２
のリセット入力には、ＣＰＵ５ｂが接続されおり、ＣＰ
Ｕ５ｂから適切なタイミングでピークホールド値をリセ
ットするリセット信号が供給される。比較器４４の出力
は、ＣＰＵ５ｂに入力される。また、二次側コイル４８
とディストリビュータ１５との間にダイオード５０が介
装されている。

【００３６】図３は、入力回路４１、ピークホールド回
路４２及び比較レベル設定回路４３の具体的な構成を示
す回路図であり、同図において入力端子Ｔ２は、抵抗４
１５を介して演算増幅器（以下「オペアンプ」という）
４１６の非反転入力に接続されている。また入力端子Ｔ
２は、コンデンサ４１１と抵抗４１２とダイオード４１
４とを並列に接続した回路を介してアースに接続される
とともに、ダイオード４１３を介して電源ラインＶＢＳ
に接続されている。コンデンサ４１１は、例えば１０⁴
ｐＦ程度のものを使用し、前記点火電圧センサ１７によ
って検出される電圧を数千分の１に分圧する働きをす
る。また抵抗４１２は例えば５００ＫΩ程度のものを使
用する。ダイオード４１３及び４１４は、オペアンプ４
１６の入力電圧がほぼ０〜ＶＢＳの範囲内に入るように
するために設けられている。オペアンプ４１６の反転入
力はその出力と接続されており、オペアンプ４１６はバ
ッファアンプ（インピーダンス変換回路）として動作す
る。

【００３７】入力回路４１のオペアンプ４１６の出力
は、比較器４４の非反転入力及びオペアンプ４２１の非
反転入力に接続されている。オペアンプ４２１の出力は
ダイオード４２２を介してオペアンプ４２７の非反転入
力に接続され、オペアンプ４２１及び４２７の反転入力
はいずれもオペアンプ４２７の出力に接続されている。
従って、これらのオペアンプもバッファアンプとして動
作する。

【００３８】オペアンプ４２７の非反転入力は抵抗４２
３及びコンデンサ４２６を介して接地され、抵抗４２３
とコンデンサ４２６の接続点は、抵抗４２４を介してト
ランジスタ４２５のコレクタに接続されている。トラン
ジスタ４２５のエミッタは接地され、ベースにはリセッ
ト時高レベルとなるリセット信号がＣＰＵ５ｂより入力
される。

【００３９】オペアンプ４２７の出力は、比較レベル設
定回路４３を構成する抵抗４３１及び４３２を介して接
地され、抵抗４３１と４３２の接続点が比較器４４の反
転入力に接続されている。

【００４０】図３の回路によれば、検出された点火電圧
Ｖ（オペアンプ４１６の出力）のピーク値がピークホー
ルド回路４２によって保持され、そのピークホールド値
が比較レベル設定回路４３により、値１より小さい所定
数倍され、比較レベルＶＣＯＭＰとして比較器４４に供
給される。従って、端子Ｔ４にはＶ＞ＶＣＯＭＰが成立
するとき高レベルとなるパルス信号（比較判定パルス）
が出力される。

【００４１】以上のように構成される回路４１〜４４の
動作を図４を用いて説明する。同図（ｂ），（ｃ）にお
いて実線は燃料混合気の正常燃焼時の特性を示し、破線
は燃焼ラフネスが最大となる燃料系の原因に係る失火
（以下「ＦＩ失火」という）時の特性を示す。同図
（ａ）は点火指令信号Ａを示す。

【００４２】同図（ｂ）は、検出した点火電圧（入力回
路４１の出力電圧）Ｖ（Ｂ，Ｂ′）及び比較レベルＶＣ
ＯＭＰ（Ｃ，Ｃ′）の推移を示している。この図を用い
て、まず、正常燃焼時の点火電圧特性（実線で示す特
性）について説明する。

【００４３】点火指令信号Ａ発生時刻ｔ０の直後におい
ては点火電圧は燃料混合気（点火プラグの放電ギャップ
間）の絶縁を破壊する値まで上昇し、絶縁破壊後は、絶
縁破壊前の容量放電状態（数百アンペア程度の電流によ
る非常に短い時間の放電状態）から放電電圧が略一定の
誘導放電状態へと移行する（数十ミリアンペア程度の電
流により、数ミリ秒程度の放電期間）。誘導放電電圧
は、時刻ｔ０以降の圧縮行程に伴う気筒内の圧力が上昇
することにより上昇する。これは、圧力が高くなると誘
導放電に必要な電圧も高くなるためである。誘導放電の
最後の段階においては点火コイルの誘導エネルギーの減
少により誘導放電を維持するための電圧よりも点火プラ
グ電極間の電圧が低くなり、誘導放電は消失して容量放
電状態（後期の容量放電状態）へ移行する。容量放電状
態においては点火プラグ電極間の電圧は燃料混合気の絶
縁を再度破壊するため上昇するが、点火コイル４９の残
余のエネルギーが少なく電圧上昇はわずかである。これ
は、燃焼が発生した場合は、プラグギャップ間の電気抵
抗が低いためであり、燃焼時の燃料混合気がイオン化し
ていることに起因する。

【００４４】なお、ダイオード５０と点火プラグ１６と
の間の浮遊容量に蓄えられた電荷（電極間で放電しきれ
ずに残った電荷）は、ダイオード５０があるため、点火
コイル４９側へは放電されないが、点火プラグ１６の電
極近傍に存在するイオンによって中和されるため、容量
放電終了時の点火電圧Ｖは速やかに減少する。

【００４５】次に、燃料混合気が燃料供給系の異常等に
よりリーン状態やカット状態となりＦＩ失火が発生した
とき（燃焼が発生しなかったとき）の点火電圧特性（破
線で示す特性）について説明する。点火指令信号Ａの発
生時刻ｔ０の直後においては点火電圧Ｖは点火プラグ電
極間の燃料混合気の絶縁を破壊する値まで上昇するが、
このときの絶縁破壊電圧の値は、燃料混合気に占める空
気の割合が正常時よりも多く含まれており、燃料混合気
の絶縁耐力が大きくなり、また、燃焼が発生していない
ため、燃料混合気がイオン化しておらず、プラグギャッ
プ間の電気抵抗が高くなることから、正常燃焼時の電圧
値よりも高くなる。この後、正常燃焼時と同様に誘導放
電状態へ移行するが、放電抵抗も正常燃焼時よりも大き
いことにより正常燃焼時よりも早く容量放電状態へ移行
する。誘導放電の最後の段階で発生する容量放電（後期
の容量放電）の値は、燃料混合気の絶縁破壊電圧が正常
燃焼時よりも大きいことにより、正常燃焼時に比べて非
常に大きくなる。

【００４６】このとき、点火プラグ１６の電極近傍にほ
とんどイオンが存在しないため、ダイオード５０と点火
プラグ１６との間に蓄えられた電荷は、イオンによって
中和されず、またダイオード５０によって点火コイル４
９へ逆流することもできないためそのまま保持され、気
筒内圧力が低下して放電要求電圧がこの電荷により印加
されている電圧と等しくなった時に、点火プラグ１６の
電極において放電される（図４（ｂ）、時刻ｔ５）。従
って、容量放電終了後も、比較的長時間（正常燃焼時に
比べて）にわたり、点火電圧Ｖは高電圧状態が継続する
のである。

【００４７】図４（ｂ）の曲線Ｃ，Ｃ′は、点火電圧Ｖ
のピークホールド値から得られる比較レベルＶＣＯＭＰ
の推移を示しており、時刻ｔ２〜ｔ３間でリセットされ
ている。従って、時刻ｔ２以前は、前回点火された気筒
の比較レベルＶＣＯＭＰを示している。また、図４
（ｃ）は比較器４４の出力（以下「比較判定パルス」と
いう）を示しており、図４（ｂ）及び（ｃ）から明らか
なように、燃焼時においては時刻ｔ２〜ｔ４間でＶ＞Ｖ
ＣＯＭＰとなり、失火時においては時刻ｔ１〜ｔ５間で
Ｖ＞ＶＣＯＭＰとなり、その間比較器４４の出力は高レ
ベルとなる。

【００４８】ここで、燃焼ラフネスＲを、図５に示すよ
うな気筒内圧の最大値Ｐｍａｘの平均値Ｐｍａｘａｖｅ
に対するＰｍａｘの変化量ΔＰｍａｘの比率ΔＰｍａｘ
／Ｐｍａｘａｖｅとして表わすことにすると、排気ガス
還流量（以下「ＥＧＲ量」という）ＥＧＲＭと燃焼ラフ
ネスＲとの関係は図６（ａ）に示すようになる。また、
ＥＧＲ量ＥＧＲＭと比較判定パルス幅（時刻ｔ２からｔ
４まで、または時刻ｔ１からｔ５までの時間）ＴＰとの
関係は、同図（ｂ）に示すようになる。これらの図にお
いて、ＥＧＲＭ＝ＥＧＲＭＨでは失火（完全失火、図４
に破線で示す状態）となり、ＥＧＲＭ＜ＥＧＲＭ１の範
囲では良好な燃焼（図４に実線で示す状態）が得られる
ことを示している。従って、ＥＧＲＭ１＜ＥＧＲＭ＜Ｅ
ＧＲＭＨの範囲内では、比較判定パルス幅ＴＰと燃焼ラ
フネスＲとは、同図（ｃ）に示すような関係となり、比
較判定パルス幅ＴＰを計測することにより、燃焼ラフネ
スＲを検出することができる。

【００４９】このように、点火電圧センサ１７の検出電
圧に基づいて、燃焼ラフネスＲを検出することにより、
以下のような効果を奏する。

【００５０】点火電圧センサ１７は、点火プラグに接続
される高圧コードに導電体を巻いたり、添わせたりする
ことで実現できるため、燃焼圧センサや燃焼光センサと
比べて構造が簡単でかつ取り付けが容易である。従っ
て、低コストで実現でき、一般の乗用車やオートバイに
採用可能である。

【００５１】また、点火電圧センサは、燃焼圧センサ等
のようにスパークプラグのプラグ座や燃焼室に取り付け
る必要が無く、使用条件が厳しくないため、耐久性，信
頼性の面でもはるかに優れた燃焼ラフネスセンサを実現
することができる。

【００５２】図７は、比較判定パルス幅ＴＰの計測を行
うプログラムのフローチャートであり、本プログラムは
ＣＰＵ５ｂにおいて一定時間毎に実行される。

【００５３】ステップＳ４１では、まずモニタ条件が成
立しているか否かを判別する。ここで、モニタ条件は、
エンジンが失火判定を実行すべき運転状態にあるとき成
立する条件であり、後述する図８のプログラムによって
判断される。この条件が成立していない（ステップＳ４
１の答が否定（Ｎｏ））ときには、直ちに本プログラム
を終了する。

【００５４】ステップＳ４１の答が肯定（Ｙｅｓ）、即
ちモニタ条件が成立しているときには、ＩＧフラグ（Ｆ
ｌａｇＩＧ）が「１」であるか否かを判別する（ステッ
プＳ４２）。このＩＧフラグは、点火時期を演算するプ
ログラムにおいて点火指令信号Ａの発生とともに「１」
に設定されるフラグである。ステップＳ４２の答が否定
（Ｎｏ）、即ちＩＧフラグが「０」のときには、リセッ
トタイマの計測値ｔＲを値０として（ステップＳ４３）
本プログラムを終了する。ステップＳ４２の答が肯定
（Ｙｅｓ）、即ちＩＧフラグが「１」のときには、リセ
ットタイマの計測値ｔＲが所定時間ｔＲＥＳＥＴより小
さいか否かを判別する（ステップＳ４４）。ＩＧフラグ
が「０」から「１」となった直後は、この答が肯定（Ｙ
ｅｓ）となり、比較判定パルス、即ち比較器４４の出力
パルスが有るか否かを判別する（ステップＳ４７）。こ
の答が否定（Ｎｏ）であれば直ちに本プログラムを終了
し、肯定（Ｙｅｓ）であれば、カウンタのカウント値Ｃ
Ｐを値１だけインクリメントし（ステップＳ４８）、本
プログラムを終了する。

【００５５】前記ステップＳ４４の答が否定（Ｎｏ）、
即ちＴＲ＞ＴＲＥＳＥＴとなったときには、カウンタの
カウント値ＣＰ値及びＩＧフラグを値０にリセットし
（ステップＳ４５，Ｓ４６）、本プログラムを終了す
る。

【００５６】本プログラムによれば、比較判定パルス幅
ＴＰに比例するカウント値ＣＰを得ることができる。

【００５７】図８は、前記モニタ条件の判定を行うプロ
グラムのフローチャートである。

【００５８】ステップＳ２１〜Ｓ２５では、検出したエ
ンジン運転パラメータ値が所定範囲内にあるか否かを判
別する。即ち、エンジン回転数ＮＥが下限値ＮＥＬ（例
えば５００ｒｐｍ）と上限値ＮＥＨ（例えば６，５００
ｒｐｍ）の間にあるか否か（ステップＳ２１）、吸気管
内絶対圧ＰＢＡが下限値ＰＢＡＬ（例えば２６０mmHg)
と上限値ＰＢＡＨ(例えば７６０mmHg)の間にあるか否か
(ステップＳ２２)。エンジン水温ＴＷが下限値ＴＷＬ
（例えば４０℃）と上限値ＴＷＨ（例えば１１０℃）の
間にあるか否か（ステップＳ２３）、吸気温ＴＡが下限
値ＴＡＬ（例えば０℃）と上限値ＴＡＨ（例えば８０
℃）の間にあるか否か（ステップＳ２４）及びバッテリ
電圧ＶＢが下限値ＶＢＬ（例えば１０Ｖ）より高いか否
か（ステップＳ２５）を判別し、これらの判別結果のい
ずれかが否定（Ｎｏ）のときには、モニタ条件不成立と
判定する（ステップＳ３２）。エンジンが通常用の運転
状態にあれば、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡ、エンジン水温ＴＷ及び吸気温ＴＡは、上記上下限
値の範囲内にあること、及びバッテリ電圧ＶＢが低い場
合には点火電圧が低下し、正確な判定ができないことを
考慮したものである。

【００５９】ステップＳ２１〜２５の答が全て肯定（Ｙ
ｅｓ）のときには、酸素濃度センサの検出値に基づかな
いオープンループの空燃比リーン制御実行中（例えばエ
ンジンの減速時にこのような制御が実行される）である
か否か（ステップＳ２６）及びトラクション制御実行中
であるか否か（ステップＳ２７）を判別する。これらの
判別の結果、いずれかの答が肯定（Ｙｅｓ）のときに
は、モニタ条件不成立と判別する（ステップＳ３２）。
これらの制御実行中は、燃焼が不安定で、後述する燃焼
ラフネス制御が困難であることを考慮したものである。

【００６０】ステップＳ２６，Ｓ２７の答がともに否定
（Ｎｏ）のときには、更にフュエルカット中か否かを判
別し（ステップＳ２８）、その答が肯定（Ｙｅｓ）、即
ちフュエルカット中のときには、タイマＴＭＡＦＣに所
定時間（例えば１秒）をセットしてスタートさせ（ステ
ップＳ２９）、モニタ条件不成立と判定する（ステップ
Ｓ３２）。ステップＳ２８の答が否定（Ｎｏ）、即ちフ
ュエルカット中でないときには、前記タイマＴＭＡＦＣ
のカウント値が値０か否かを判別する（ステップＳ３
０）。この答が否定（Ｎｏ）、即ちフュエルカット終了
後所定時間経過前は、モニタ条件不成立と判定し（ステ
ップＳ３２）、ステップＳ３０の答が肯定（Ｙｅｓ）、
即ちフュエルカット終了後所定時間経過したときにはモ
ニタ条件成立と判定する（ステップＳ３１）。

【００６１】ステップＳ２９，Ｓ３０は、フュエルカッ
ト終了後直後も燃焼が不安定となることを考慮したもの
である。

【００６２】図８のプログラムによれば、エンジン運転
パラメータ値（ＮＥ，ＰＰＢＡ，ＴＷ，ＴＡ，ＶＢ）が
所定範囲ないとき、空燃比リーン制御若しくはトラクシ
ョン制御実行中のとき、フュエルカット中又はフュエル
カット終了後所定時間内はモニタ条件不成立と判定さ
れ、上記以外のときモニタ条件成立と判定される。

【００６３】図９は、比較判定パルス幅ＴＰを表わすカ
ウント値ＣＰに応じて燃焼ラフネスＲの制御を行うプロ
グラムのフローチャートであり、本プログラムはＴＤＣ
信号パルスの発生毎にこれと同期して実行される。

【００６４】ステップＳ１では、エンジンが排気ガスの
還流を実行すべき運転領域（以下「ＥＧＲ領域」とい
う）にあるか否かを判別する。この判別は、例えば検出
したエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡが所
定範囲内にあるか否かによって行う。ステップＳ１の答
が否定（Ｎｏ）、即ちＥＧＲ領域にないときには、前記
式（１）〜（３）に適用される燃料供給量のラフネス補
正係数ＫＴＤＲＥｎ及び排気還流弁２２の弁開度指令値
のラフネス補正係数（ＥＧＲ量の補正係数）ＫＥＤＲＥ
をともに値１．０に設定するとともに、点火時期のラフ
ネス補正変数θＩＧＤＲＥｎを値０に設定して（ステッ
プＳ２）、本プログラムを終了する。即ち、エンジンが
ＥＧＲ領域にないときには、カウント値ＣＰに応じたラ
フネス制御は行わない。

【００６５】ステップＳ１の答が肯定（Ｙｅｓ）、即ち
エンジンがＥＧＲ領域にあるときには、エンジン運転状
態に応じて目標ＥＧＲ量ＥＧＲＭＲＥＦを算出し（ステ
ップＳ３）、ＥＧＲＭＲＥＦ値に応じてＣＲＥＦテーブ
ルを検索することにより、目標ラフネスＲＲＥＦに対応
するカウント値ＣＰの目標値ＣＰＲＥＦを算出する（ス
テップＳ４）。ＣＰＲＥＦテーブルは、例えば図１０に
示すように、図６（ｂ）に示すＥＧＲ量ＥＧＲＭと比較
判定パルス幅ＴＰとの関係に基づいて設定されている。

【００６６】続くステップＳ５では、各気筒毎の最新の
カウント値ＣＰｎを読み込み、次式（４）により目標値
ＣＰＲＥＦとカウント値ＣＰｎとの偏差ＤＲＥｎを算出
し、更に、偏差ＤＲＥｎに基づいて代表値ＤＲＥＳＴを
算出する。

【００６７】ＤＲＥｎ＝ＣＰＲＥＦ−ＣＰｎ …（４）代表値ＤＲＥＳＴは、気筒毎ではなくエンジン全体とし
ての燃焼状態を代表する偏差であり、例えば最も燃焼が
安定している気筒のＤＲＥｎ値あるいは全ての気筒のＤ
ＲＥｎ値の平均値を用いる。最も燃焼が安定している気
筒は、例えばエンジンの定常的な運転状態（アイドリン
グ時等）におけるＣＰ値の変化を監視することによって
判別する。

【００６８】続くステップＳ７では、偏差ＤＲＥｎに応
じて補正係数ＫＴＤＲＥｎ及び補正変数θＩＧＤＥＲｎ
を算出するとともに、代表値ＤＲＥＳＴに応じて補正係
数ＫＥＤＲＥを算出する。

【００６９】ＥＧＲ量の補正係数ＫＥＤＲＥは、例えば
図１１（ｂ）に示すように設定されたＫＥＤＲＥテーブ
ルを用いて算出される。即ち、ＤＲＥＳＴ＝０でＫＥＤ
ＲＥ＝１．０（無補正値）とし、ＤＲＥＳＴ値が増加す
るほどＫＥＤＲＥ値が増加するように設定される。

【００７０】燃料供給量の補正係数ＫＴＤＲＥｎは、例
えば図１１（ｂ）に示すように設定されたＫＴＤＲＥテ
ーブルを用いて算出される。即ち、ＤＲＥｎ＝０でＫＴ
ＤＲＥｎ＝１．０（無補正値）とし、ＤＲＥｎ値が増加
するほどＫＴＤＲＥｎ値が減少するように設定される。

【００７１】点火時期の補正変数θＩＧＤＲＥｎは、例
えば図１１（ｃ）に示すように設定されたθＩＧＤＲＥ
テーブルを用いて算出される。即ち、ＤＲＥｎ＝０でθ
ＩＧＤＲＥｎ＝０（無補正値）とし、ＤＲＥｎ値が増加
するほどθＩＧＤＲＥｎ値が増加するように設定され
る。

【００７２】図９のプログラムによれば、検出した燃焼
ラフネスＲ（カウント値ＣＰ）が目標ラフネスＲＲＥＦ
（目標値ＣＰＲＥＦ）に一致するようにＥＧＲ量、燃料
供給量及び点火時期の制御パラメータ（ＬＣＭＤ，ＴＯ
ＵＴｎ，θＩＧＤＲＥｎ）が補正される。即ち、ＥＧＲ
量ＥＧＲＭは、偏差の代表値ＤＲＥＳＴが値０となるよ
うに制御され、例えば燃焼が最も安定した気筒のＤＲＥ
ｎ値を代表値ＤＲＥＳＴとした場合には、当該気筒の燃
焼ラフネスＲが目標ラフネスＲＲＥＦと一致する。その
とき、他の気筒の燃焼ラフネスＲが目標ラフネスＲＲＥ
Ｆと一致していなければ、一致するように燃料供給量Ｔ
ＯＵＴｎ及び点火時期θＩＧｎが気筒毎に制御される。
これにより、燃焼ラフネスの気筒間のばらつきを低減す
ることができる。

【００７３】従って、本実施例によれば、燃焼ラフネス
Ｒ（カウント値ＣＰ）が検出され、検出した燃焼ラフネ
スＲに応じてＥＧＲ量が補正されるので、ドライバビリ
ティを悪化させることのない最大限の範囲で排気ガスを
還流させることができ、燃費及び排ガス特性の向上を図
ることができる。

【００７４】更に、燃焼ラフネスの気筒間のばらつき
は、燃料供給量及び点火時期の補正によって低減される
ので、エンジン全体の振動の低減、アイドリング等にお
ける回転変動の低減等を図ることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の制御装
置によれば、点火指令信号発生後の点火電圧値が所定電
圧値を越える期間の長さに応じて機関の燃焼ラフネスが
検出され、検出した燃焼ラフネスに応じて排気ガス還流
量が制御されるので、排気ガス還流量の制御精度を高
め、ドライバビリティを悪化させることのない最大限の
範囲で排気ガスを還流させることができ、燃費及び排ガ
ス特性の向上を図ることができる。

【００７６】また、請求項２の制御装置によれば、検出
した燃焼ラフネスに応じて、機関に供給する燃料量及び
／又は点火時期が各気筒毎に制御されるので、燃焼ラフ
ネスの気筒間のばらつきが低減され、エンジン全体の振
動の低減、アイドリング等における回転変動の低減等を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関及びその制御
装置の構成図である。

【図２】燃焼ラフネス検出を行うための回路構成を示す
図である。

【図３】図２の回路の一部の具体的な構成を示す回路図
である。

【図４】点火電圧の推移を示すタイムチャートである。

【図５】気筒内圧の推移を示す図である。

【図６】排気ガス還流量（ＥＧＲＭ）、燃焼ラフネス
（Ｒ）及び比較判定パルス幅（ＴＰ）の関係を説明する
ための図である。

【図７】比較判定パルス幅の計測を行うプログラムのフ
ローチャートである。

【図８】モニタ条件の判定を行うプログラムのフローチ
ャートである。

【図９】ラフネス補正係数及び補正変数の算出を行うプ
ログラムのフローチャートある。

【図１０】目標値（ＣＰＲＥＦ）を算出するためのテー
ブルを示す図である。

【図１１】ラフネス補正係数及び補正変数の設定手法を
説明するための図である。

【符号の説明】

１内燃機関５電子コントロールユニット（ＥＣＵ）１５ディストリビュータ１６点火プラグ１７点火電圧センサ４７一次側コイル４８二次側コイル４９点火コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者馬場茂樹埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者久木隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者丸山茂埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者近松正孝埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者寺田収宏埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者前田健一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者柿元一仁埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気ガスを吸気系へ還流させる排気還流
機構を備えた内燃機関の制御装置であって、前記機関の
点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号発生手
段を含み、前記機関の作動を制御する制御手段と、前記
点火指令信号に基づいて、機関に備えられた点火プラグ
を放電させる為の高電圧を発生させる点火手段と、前記
点火手段に高電圧が発生される時の電圧値を検出する電
圧値検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値
が所定電圧値を越える期間の長さを計測する期間計測手
段とを有する制御装置において、前記計測された期間の
長さに応じて前記機関の燃焼ラフネスを検出するラフネ
ス検出手段を設け、前記制御手段は、前記検出した燃焼
ラフネスに応じて前記排気還流機構による排気ガスの還
流量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記検出した燃焼ラフ
ネスに応じて前記機関に供給する燃料量及び点火時期の
少なくとも一方を各気筒毎に制御することを特徴とする
請求項１記載の内燃機関の制御装置。