JP2655524B2

JP2655524B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2655524B2
Application number: JP3353841A
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: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH05172031A

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下においては、図５に示す
ような気筒内圧の最大値Ｐｍａｘの平均値Ｐｍａｘａｖ
ｅに対するＰｍａｘの変化量ΔＰｍａｘの比率ΔＰｍａ
ｘ／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ΔＰｍａ
ｘ／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、供給される混合気の空燃比を検出す
るために、機関の排気系に設けられる酸素濃度センサも
従来より知られており、最近は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１
４.７）近傍のみならず、空燃比を広い範囲（例えばＡ
／Ｆ＝８〜２４）にわたって検出することができるリニ
ア型の酸素濃度センサも使用されている。

【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、実際の点火時期を検出し、点火時期
制御装置の指令値との比較を行ったり、機関にとって最
適な点火時期制御する場合には、燃焼圧センサでは点火
時期は計測出来ないため、燃焼圧センサと燃焼光センサ
の両方を持たなくてはならない。

【０００８】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。

【０００９】また、従来のリニア型の酸素濃度センサ
は、構造が複雑で高価なため、特に、気筒毎の空燃比を
検出する場合には、大きなコストアップ要因となる。そ
のため、より簡単な構造で安価な空燃比センサが望まれ
ていた。

【００１０】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
出することを可能にし、検出した燃焼ラフネスを機関制
御のためのパラメータとして使用できるようにした内燃
機関の制御装置を提供することを第１の目的とする。

【００１１】更に本発明は、機関に供給される混合気の
空燃比を比較的簡便な装置で検出可能とした内燃機関の
制御装置を提供することを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため本発明は、内燃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と、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内燃機関の制御装
置において、前記期間計測手段により計測された期間の
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
ス検出手段と、前記機関の運転状態に応じて前記機関の
燃焼ラフネスの目標値を設定する目標値設定手段とを備
え、前記制御手段は、前記ラフネス検出手段により検出
された燃焼ラフネスと前記目標値設定手段により設定さ
れた目標値とに基づいて、前記機関に供給する燃料量及
び前記機関の点火時期の少なくとも一方を制御するよう
にしたものである。

【００１３】

【００１４】

【００１５】更に、上記第２の目的を達成するため本発
明は、内燃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内燃機関の制御装置にお
いて、前記期間計測手段により計測された期間の長さに
応じて前記機関に供給される混合気の空燃比を検出する
空燃比検出手段を設けるようにしたものである。

【００１６】

【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、該検出された燃焼ラフネスと機関の運転状態に応
じて設定された機関の燃焼ラフネスの目標値とに基づい
て、機関に供給する燃料量及び機関の点火時期の少なく
とも一方が制御される。

【００１７】

【００１８】

【００１９】更に、上記期間の長さに応じて機関に供給
される混合気の空燃比が検出される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関
（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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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及び点火プラグ１６の点火時期θＩＧを次式（１），
（２）により演算する。

【００３０】ＴｏｕＴｎ＝ＴＩ×ＫＤＲｎ×ＫＬＡＦ×Ｋ１＋Ｋ２ …（１） θＩＧｎ＝θＩＧＭＡＰ＋θＩＧＤＲｎ＋θＩＧＣＲ …（２）ここで、添字ｎは各気筒に対応して演算されるパラメー
タであることを示している。ＴＩ及びθＩＧＭＡＰは、
それぞれ基本燃料噴射時間及び基本点火時期であり、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。

【００３１】ＫＤＲｎ及びθＩＧＤＲｎは、それぞれ後
述するようにして検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及び補正変数であ
る。

【００３２】ＫＬＡＦは、酸素濃度センサ１２のに検出
値及びエンジン運転状態に応じて設定される目標空燃比
に基づいて算出される空燃フィードバック補正係数であ
る。

【００３３】ＣＰＵ５ｂは、更に駆動輪速度ＷＦＬ，Ｗ
ＦＲ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。

【００３４】Ｋ１，Ｋ２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。

【００３５】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及び点火プラグ１６を駆動
する信号を、出力回路５ｄを介して出力する。

【００３６】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、ラフネス検出手段
及び空燃比検出手段を構成する。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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、エンジン
に供給する混合気の空燃比Ａ／Ｆ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、空燃比Ａ／
Ｆと比較判定パルス幅（時刻ｔ２からｔ４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、Ａ／Ｆ
＝ＡＦＨでは失火（完全失火、図４に破線で示す状態）
となり、Ａ／Ｆ＜ＡＦ０（例えば１４．７）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、Ａ／Ｆ＝ＡＦ０近傍からＡ／Ｆ＝
ＡＦＨまでの範囲内では、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。

【００５３】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。

【００５４】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
ことにより実現できるため、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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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）。エンジンが通常の運転状
態にあれば、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａ、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。

【００６３】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。

【００６４】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）。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】ステップＳ１では、モニタ条件が成立して
いるか否かを判別し、その答が否定（Ｎｏ）のときに
は、前記式（１），（２）に適用するラフネス補正係数
ＫＤＲｎを値１．０に設定するともに、ラフネス補正変
数θＩＧＤＲｎを値０に設定して（ステップＳ４）、本
プログラムを終了する。即ち、モニタ条件不成立のとき
は、カウント値ＣＰに応じたラフネス制御は行わない。

【００６９】ステップＳ１の答が肯定（Ｙｅｓ）のとき
には、検出したエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧
ＰＢＡに応じて、例えば図１０に示すように、ＮＥ値及
びＰＢＡ値に応じて設定されたＡ／Ｆマップを検索し、
必要に応じて補間演算を行うことにより、目標空燃比Ａ
ＦＲＥＦを算出する（ステップＳ２）。

【００７０】続くステップＳ３では、目標空燃比ＡＦＲ
ＥＦがＡ／Ｆ＝１４．７以上か否か、即ちＡ／Ｆ＝１
４．７又はそれよりリーン側にあるか否かを判別し、そ
の答が否定（Ｎｏ）、即ちＡ／Ｆ＝１４．７よりリッチ
側にあるときには、前記ステップＳ４に進む。ステップ
Ｓ３の答が肯定（Ｙｅｓ）のときには、目標空燃比ＡＦ
ＲＥＦに応じてＣＰＲＥＦ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。ＣＰＲＥＦテーブルは、
例えば図１１に示すように、空燃比Ａ／Ｆに応じて設定
されており、このテーブルの設定値は、図６（ｂ）に示
す空燃比Ａ／Ｆと比較判定パルス幅ＴＰとの関係に基づ
いて決定されている。

【００７１】続くステップＳ６〜Ｓ１２では、本プログ
ラム実行直前に点火が終了した気筒が、＃１〜＃４のど
の気筒かを判別し、直前に点火が終了した気筒のカウン
ト値ＣＰｎ（ｎは各気筒に対応した値であることを示
す）を読み込む。

【００７２】続くステップＳ１３，Ｓ１４では、次式
（３）により目標値ＣＰＲＥＦとカウント値ＣＰｎとの
偏差ＤＲを算出するとともに、偏差ＤＲに応じてラフネ
ス補正係数ＫＤＲｎ及びラフネス補正変数θＩＧＤＲｎ
を算出して、本プログラムを終了する。

【００７３】ＤＲ＝ＣＰＲＥＦ−ＣＰｎ …（３）ラフネス補正係数ＫＤＲｎは、例えば図１２（ａ）に示
すように、ＤＲ＝０のとき値１．０（無補正値）に設定
され、ＤＲ＜０のときには、ＫＤＲｎ＞１．０，ＤＲ＞
０のときにはＫＤＲｎ＜１．０となるように（ＤＲ値が
増加するとＫＤＲｎ値が減少するように）設定される。

【００７４】また、ラフネス補正変数θＩＧＤＲｎは、
例えば図１２（ｂ）に示すように、ＤＲ＝０のとき値０
（無補正値）に設定され、ＤＲ＜０のときには、θＩＧ
ＤＲｎ＜０，ＤＲ＞０のときにはθＩＧＤＲｎ＞０とな
るよう（ＤＲ値が増加するとθＩＧＤＲｎ値も増加する
ように）に設定される。従って、検出した燃焼ラフネス
Ｒ（ＣＰ）が目標ラフネスＲＲＥＦ（ＣＰＲＥＦ）より
大きいときには、燃料供給量が増加されるとともに点火
時期が遅角される一方、検出した燃焼ラフネスＲが目標
ラフネスより小さいときには燃料供給量が低減されると
ともに点火時期が進角される。

【００７５】図９のプログラムによれば、目標空燃比Ａ
ＦＲＥＦが１４.７近傍及びそれよりリーン側に設定さ
れているときには、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、燃料供給量（ＴＯＵＴ）及び点火時
期θＩＧが制御される。

【００７６】これにより、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空燃比のリーン制御を行う
ことができ、従来の若干余裕度を持たせたリーン制御に
比べて燃費及び排ガス特性の向上を図ることができる。

【００７７】また、実際の走行で頻度の高いクルーズ走
行やアイドリング運転時のような低負荷運転時であって
も、燃焼ラフネスを確実に検出できるので、このような
運転状態におけるラフネス制御の精度が向上し、あらゆ
る運転条件下で良好な燃費，排ガス特性及びドライバビ
リティを確保することができる。

【００７８】更に、各気筒独立して制御することができ
るので、気筒間のばらつきを低減し、エンジン全体の振
動低減、アイドリング等における回転変動の低減、ノッ
キングの低減及び燃費の低減を図ることができる。な
お、ノッキングの低減は、エンジン出力の向上にもつな
がる。

【００７９】次に本発明の他の実施例を説明する。

【００８０】本実施例における内燃エンジン及びその制
御装置の全体構成（図示せず）は、図１に示すものと略
同一であり、リニア型の酸素濃度センサ１２が設けられ
ていない点のみ異なる。本実施例は、図６（ｂ）に示す
ように、空燃比Ａ／ＦがＡＦ０近傍よりリーン側の範囲
にある場合には、比較判定パルス幅ＴＰと空燃比Ａ／Ｆ
とが略比例的に対応する点に着目し、比較判定パルス幅
ＴＰに相当するカウント値ＣＰに応じて、混合気の空燃
比を目標空燃比に制御するものである。

【００８１】したがって、本実施例では、燃料噴射時間
ＴＯＵＴｎは、前記式（１）に代えて下記式（４）によ
り算出する。

【００８２】ＴＯＵＴｎ＝ＴＩ×ＫＤＡＦｎ×Ｋ１＋Ｋ２ …（４）ここで、ＫＤＡＦｎは前記式（１）におけるＫＬＡＦに
代わる空燃比補正係数であり、図１３のプログラムによ
り算出される。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。

【００８３】図１３において、ステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ
６〜Ｓ１２は、前述した図９のプログラムの対応する各
ステップと同一である。

【００８４】ステップＳ１又はＳ３の答えが否定（Ｎ
Ｏ）、即ちモニタ条件不成立のとき又は目標空燃比ＡＦ
ＲＥＦが１４.７よりリッチ側のときには、ＫＤＡＦｎ
値を値１.０（無補正値）として（ステップＳ１５）、
本プログラムを終了する。

【００８５】ステップＳ１６では、カウント値ＣＰに応
じて気筒毎の実空燃比ＡＦＡＣＴｎを算出する。この実
空燃比ＡＦＡＣＴｎの算出は、前述した図６（ｂ）の関
係をＣＰ値とＡ／Ｆ値との関係に変換し、テーブルとし
て設定したものを用いて行う。

【００８６】続くステップＳ１７では次式（５）により
空燃比補正係数ＫＤＡＦｎを算出し、本プログラムを終
了する。

【００８７】ＫＤＡＦｎ＝ＡＦＡＣＴｎ／ＡＦＲＥＦ …（５）ここで、ＡＦＲＥＦはステップＳ２で算出される目標空
燃比である。

【００８８】式（５）により、ＡＦＡＣＴｎ＝ＡＦＲＥ
ＦのときはＫＤＡＦｎ＝１.０となり、ＡＦＡＣＴ＞Ａ
ＦＲＥＦ（実空燃比リーン）のときにはＫＤＡＦｎ＞
１.０となり、ＡＦＡＣＴｎ＜ＡＦＲＥＦ（実空燃比リ
ッチ）のときＫＤＡＦｎ＜１.０となる。したがって、
実空燃比ＡＦＡＣＴｎが目標空燃比ＡＦＲＥＦに一致す
るように燃料供給量が制御される。

【００８９】本実施例によれば、構造が簡単で取り付け
容易な点火電圧センサを使用することにより、構造が複
雑で高価なリニア型の酸素濃度センサを使用することな
く、理論空燃比近傍及びそれよりリーン側の目標空燃比
の空燃比フィードバック制御を行うことができ、制御装
置のコスト低減、信頼性の向上を図ることができる。

【００９０】

【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、該検出された燃焼ラフネスと機関の運転状態に
応じて設定された機関の燃焼ラフネスの目標値とに基づ
いて、機関に供給する燃料量及び機関の点火時期の少な
くとも一方が制御されるので、燃焼圧センサや燃焼光セ
ンサといった高価で、信頼性の低いセンサを使用するこ
となく、燃焼ラフネスを検出することができると共に、
検出された機関の燃焼ラフネスに基づいて、機関の運転
状態に応じて機関に供給する燃料量及び機関の点火時期
の少なくとも一方を正確に制御することができ、以て、
あらゆる運転条件下で、良好な燃費、排ガス特性及びド
ライバビリティを確保することができる。

【００９１】

【００９２】また、請求項２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に供給される混合気の空燃比が検出
されるので、構造が複雑で高価なリニア型の酸素濃度セ
ンサを使用することなく、空燃比の検出が可能となる。

【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】空燃比（Ａ／Ｆ）、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（ＫＤＲｎ）及び補正変数
（θＩＧＤＲｎ）の算出を行うプログラムのフローチャ
ートある。

【図１０】目標空燃比を算出するためのマップを示すで
ある。

【図１１】目標値（ＣＰＲＥＦ）を算出するためのテー
ブルを示す図である。

【図１２】ラフネス補正係数（ＫＤＲｎ）及び補正変数
（θＩＧＤＲｎ）設定手法を説明するための図である。

【図１３】空燃比補正係数（ＫＤＡＦｎ）の算出を行う
プログラムのフローチャートである。

【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 (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｋ (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 (56)参考文献特開平５−65864（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃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と、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、前記機
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内燃機関の制御
装置において、前記期間計測手段により計測された期間
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
ネス検出手段と、前記機関の運転状態に応じて前記機関
の燃焼ラフネスの目標値を設定する目標値設定手段とを
備え、前記制御手段は、前記ラフネス検出手段により検
出された燃焼ラフネスと前記目標値設定手段により設定
された目標値とに基づいて、前記機関に供給する燃料量
及び前記機関の点火時期の少なくとも一方を制御するこ
とを特徴とする内燃機関の制御装置
【請求項２】内燃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と、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、前記機
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内燃機関の制御
装置において、前記期間計測手段により計測された期間
の長さに応じて前記機関に供給される混合気の空燃比を
検出する空燃比検出手段を設けたことを特徴とする内燃
機関の制御装置。