JP3135729B2 - 内燃エンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

内燃エンジンの空燃比制御装置

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JP3135729B2
JP3135729B2 JP04359219A JP35921992A JP3135729B2 JP 3135729 B2 JP3135729 B2 JP 3135729B2 JP 04359219 A JP04359219 A JP 04359219A JP 35921992 A JP35921992 A JP 35921992A JP 3135729 B2 JP3135729 B2 JP 3135729B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの空燃比制
御装置に関し、特にエンジンに吸入される混合気の空燃
比を燃焼状態に応じて制御する内燃エンジンの空燃比制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、内燃エンジンの空燃比制御装
置として、エンジンの筒内圧を検出し、該筒内圧からエ
ンジントルクの代用値(トルク代用値)を算出し、さら
に該トルク代用値の変化量を所定回数加算すると共に該
変化量の平均値を算出して平均トルク変化量を求め、該
平均トルク変化量と所定値との偏差を算出し、該偏差に
基づいて燃料噴射量を算出することにより、混合気の空
燃比を制御する装置が既に提案されている(例えば、特
開平2−75743号公報)。
【0003】上記制御装置においては、図13に示すよ
うに、内燃エンジンの所定クランク角度毎に筒内圧を検
出し、数式(a)に基づいてトルク代用値を算出し、次
いで数式(b)に基づいてサンプリング回数Nの平均値
ΔTを算出する。
【0004】 T=α1(P1−P0)+α2(P2−P0)+α3(P3−P0) +α1(P4−P0) ………(a)
【0005】
【数1】 ここで、数式(a)中、αjはクランク角度をパラメー
タとする圧力−トルク換算係数である。
【0006】次いで、数式(c)に示すように、平均値
ΔTと所定判別値βとの偏差を算出し、該偏差に所定係
数γを乗算した値を前回の燃料噴射量補正値K(n−
1)に加算して今回の燃料噴射量補正値K(n)を算出
し、数式(d)に示すように、該燃料噴射量補正値K
(n)を基本燃料噴射量Tiに乗算して燃料噴射量TO
UTを算出している。
【0007】 K(n)=K(n−1)+γ・(ΔT−β) ………(c) TOUT=K(n)・Ti ………(d) そして、かかる燃料噴射量TOUTにより混合気の空燃
比が制御される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、前記数式(c)から明らかなように、
前記燃料噴射量補正値K(n)はトルク代用値の平均値
ΔTと所定判別値βとの偏差に大きく依存しているた
め、前記燃料噴射量補正値K(n)は1回の演算では微
小量しか変化せず、図14に示すように、エンジントル
ク等の目標値への収束時間Tが長いという問題点があっ
た。
【0009】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、エンジンの燃焼変動を比較的簡便な装置
で正確に検出し、エンジンの燃焼変動に応じた空燃比制
御を行う内燃エンジンの空燃比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
本発明に係る内燃エンジンの空燃比制御装置は、内燃エ
ンジン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、前記点火指令信号に基づいて高電圧を発
生させる点火手段と、該点火手段により高電圧が発生し
たときの電圧値を検出する電圧値検出手段と、前記点火
指令信号が発生してから所定期間経過後に点火電圧を出
力する点火電圧出力手段と、予め蓄積されている電圧値
を前記所定期間内にリセットするリセット手段と、前記
点火電圧出力手段により出力された点火電圧が所定電圧
値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変動値として
検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジンの運転状
態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値設定手段
と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検出手段の検
出結果とを比較する比較手段とを備え、該比較手段によ
り前記燃焼変動値検出手段により検出された検出燃焼変
動値が前記目標燃焼変動値よりも大きいと判別されたと
きは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃焼変動値に収束
させる燃焼変動補正係数の補正利得を前記検出燃焼変動
値が前記目標燃焼変動値よりも小さいときの燃焼変動補
正係数の補正利得よりも大きく設定する補正利得設定手
段を有していることを特徴としている。
【0011】また、内燃エンジン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、前記点火指令
信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火
手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電
圧値検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定
期間経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、
予め蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセット
するリセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力
された点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エ
ンジンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段
と、前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を
設定する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記
燃焼変動値検出手段の検出結果とを比較する比較手段と
を備え、該比較手段により前記燃焼変動値検出手段によ
り検出された検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値より
も大きいと判別されたときは、燃焼変動補正係数を所定
値に設定する所定値設定手段を有していることを特徴と
するのも好ましい。
【0012】さらに、内燃エンジン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、前記点火指
令信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点
火手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する
電圧値検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所
定期間経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段
と、予め蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセ
ットするリセット手段と、前記点火電圧出力手段により
出力された点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内
燃エンジンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出
手段と、前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動
値を設定する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値と
前記燃焼変動値検出手段の検出結果とを比較する比較手
段とを備え、該比較手段の比較結果に基づき前記検出燃
焼変動値が前記目標燃焼変動値となるように燃焼変動補
正係数を用いてフィードバック制御するフィードバック
制御手段を有していることを特徴とするのも好ましい。
【0013】また、内燃エンジン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、前記点火指令
信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火
手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電
圧値検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定
期間経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、
予め蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセット
するリセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力
された点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エ
ンジンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段
と、前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を
設定する変動値設定手段と、該燃焼変動値検出手段によ
り検出された検出燃焼変動値と前記目標燃焼変動値との
偏差を算出する偏差算出手段とを備え、前記検出燃焼変
動値を前記目標燃焼変動値に収束させる燃焼変動補正係
数の補正利得を前記偏差算出手段の算出結果に比例して
可変とする燃焼変動補正係数の補正利得可変手段を有し
ていることを特徴とするのも好ましい。
【0014】
【作用】上記構成によれば、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を計測して検出
された検出燃焼変動値が目標燃焼変動値よりも大きいと
きは、燃焼係数補正係数の補正利得が、前記検出燃焼変
動値が前記目標燃焼変動値よりも小さいときの燃焼係数
補正係数の補正利得よりも大きく設定されるか、又は燃
焼変動値が所定値に設定される。
【0015】また、検出燃焼変動値が目標燃焼変動値と
なるように燃焼係数補正係数を用いてフィードバック制
御されるか、又は燃焼係数補正係数の補正利得が、検出
燃焼変動値と目標燃焼変動値との偏差に比例して変動す
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。
【0017】図1は本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置の一実施例を示す全体構成図である。
【0018】図中、1は各シリンダに吸気弁と排気弁
(図示せず)とを各1対宛設けたDOHC直列4気筒の
内燃エンジン(以下、単に「エンジン」という)であっ
て、該エンジン1の吸気管2の途中にはスロットルボデ
ィ3が設けられ、その内部にはスロットル弁3′が配さ
れている。また、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、スロットル弁
3′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット(以下「ECU」という)5に供給する。
【0019】燃料噴射弁6は吸気管2の途中であってエ
ンジン1の稍上流側に各気筒毎に配設されると共に図示
しない燃料ポンプに接続されている。さらに、該燃料噴
射弁6は、ECU5に電気的に接続され、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。
【0020】また、吸気管2のスロットル弁3′の下流
側には分岐管7が設けられ、該分岐管7の先端には絶対
圧(PBA)センサ8が取付けられている。該PBAセ
ンサ8はECU5に電気的に接続されており、吸気管2
内の絶対圧PBAは前記PBAセンサ8により電気信号
に変換されてECU5に供給される。
【0021】また、分岐管7の下流側の吸気管2の管壁
には吸気温(TA)センサ9が装着され、該TAセンサ
9により検出された吸気温TAは電気信号に変換され、
ECU5に供給される。
【0022】エンジン1のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温(TW)センサ10が挿着され、該TWセンサ10に
より検出されたエンジン冷却水温TWは電気信号に変換
されてECU5に供給される。
【0023】また、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はエンジン回転数(NE)センサ
11及び気筒判別(CYL)センサ12が取り付けられ
ている。
【0024】NEセンサ11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ピストン
上死点を示す信号パルス(以下「TDC信号パルス」と
いう)を出力し、CYLセンサ12は特定気筒(例え
ば、#1CYL)の所定のクランク角度位置でCYL信
号パルスを出力し、これらのTDC信号パルス及びCY
L信号パルスはECU5に供給される。
【0025】エンジン1の各気筒の点火プラグ13はデ
ィストリビュータ14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14と点火プラグ13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15が設けられており、その検出信号はECU5
に供給される。
【0026】エンジン1の排気管16の途中には広域酸
素濃度センサ(以下、「LAFセンサ」と称する)17
が設けられており、該LAFセンサ17により検出され
た排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてECU
5に供給される。
【0027】ECU5には更にバッテリ電圧VBを検出
するバッテリ電圧(VB)センサ18が接続されてお
り、該VBセンサ18の出力信号はECU5に供給され
る。
【0028】しかして、ECU5は、上述の各種センサ
からの入力信号波形を整形して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と、中央演算処理回路
(以下「CPU」という)5bと、該CPU5bで実行
される各種演算プログラムや後述する各種マップ及び演
算結果等を記憶するROM及びRAMからなる記憶手段
5cと、前記燃料噴射弁6、点火プラグ13等に駆動信
号を供給する出力回路5dとを備えている。
【0029】CPU5bは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジ
ン運転状態に応じ、数式(1)に基づき、前記TDC信
号パルスに同期して燃料噴射弁6の燃料噴射時間TOU
Tを演算し、その結果を記憶手段5c(RAM)に記憶
する。
【0030】 TOUTn=Ti×KCMD×KLAF×KRN×K1+T1 …(1) ここで、Tiは基本燃料噴射時間であって、エンジンの
運転状態、例えばエンジン回転数NE及び吸気管内絶対
圧PBAに応じて所定のマップ値が与えられたTiマッ
プを検索して算出される。
【0031】KCMDは目標空燃比係数であって、エン
ジンの運転状態に応じた所定値に設定される。
【0032】KLAFは、空燃比フィードバック補正係
数であって、LAFセンサ17の検出値とエンジン運転
状態に応じて決定される目標空燃比に基づいて算出され
る。KRNは、燃焼変動(燃焼ラフネス)補正係数であ
って、後述する図5〜図8に示すフローチャートのうち
のいずれかのフローチャートを実行することにより算出
される。
【0033】K1は、エンジン冷却水温TWやエンジン
吸気温TA等他の各種エンジン運転パラメータ信号応じ
て算出される補正係数であり、T1は、バッテリ電圧に
応じて変化する燃料噴射弁6の無効時間TV等の補正変
数である。
【0034】しかして、ECU5は、内燃エンジンの点
火時期を決定して点火指令信号Aを発生する駆動回路
(信号発生手段)と、該点火指令信号Aに基づいて高電
圧を発生させる点火コイル(点火手段)と、該点火コイ
ルにより高電圧が発生したときの電圧値を検出する点火
電圧センサ(電圧値検出手段)と、点火指令信号A発生
後の点火電圧値が所定電圧値を越える期間を前記内燃エ
ンジンの燃焼変動値(燃焼ラフネス値)として検出する
燃焼変動値検出手段とを備えている。
【0035】図2は、ECU5内の要部を示す電気回路
図であって、バッテリ電圧VBが供給される電源端子T
1は一次側コイル19と二次側コイル20とから成る点
火コイル21に接続されている。一次側コイル19と二
次側コイル20とは互いにその一端で接続され、一次側
コイル19の他端はトランジスタ22のコレクタに接続
され、該トランジスタ22のベースは駆動回路23を介
してCPU5bに接続され、そのエミッタは接地されて
いる。前記トランジスタ22のベースには、駆動回路2
3を介してCPU5bより点火指令信号Aが供給され
る。また、二次側コイル20の他端は、ディストリビュ
ータ14を介して点火プラグ13の中心電極13aに接
続され、点火プラグ13の他方の電極13bは接地され
て接地電極とされている。
【0036】点火電圧センサ15は、入力回路5a’を
介してピークホールド回路24及び比較器25の非反転
入力に接続されている。ピークホールド回路24の出力
は、比較レベル設定回路26を介して比較器25の反転
入力に接続されている。そして、比較器25の出力はC
PU5bに入力される。また、ピークホールド回路24
のリセット入力にはCPU5bが接続されおり、点火指
令信号発生から後述する二次放電までの期間中の適切な
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CPU5bから供給される。尚、二次側コイル2
0とディストリビュータ14との間にはダイオード27
が介装されている。
【0037】図3は、入力回路5a’、ピークホールド
回路24及び比較レベル設定回路26の詳細図であっ
て、入力端子T2は、抵抗28を介して演算増幅器(以
下「オペアンプ」という)29の非反転入力に接続され
ている。また入力端子T2は、コンデンサ30と抵抗3
1とダイオード32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33を介して電
源ラインVBSに接続されている。コンデンサ30は、
例えば104pF程度のものを使用し、前記点火電圧セ
ンサ15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31は例えば500KΩ程度
のものを使用する。ダイオード32及びダイオード33
は、オペアンプ29の入力電圧がほぼ0〜電源ラインV
BS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29の反転入力はその出力と接続されてお
り、オペアンプ29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。
【0038】入力回路5a’のオペアンプ29の出力
は、比較器25の非反転入力及びオペアンプ34の非反
転入力に接続されている。オペアンプ34の出力はダイ
オード35を介してオペアンプ36の非反転入力に接続
され、オペアンプ34及びオペアンプ36の反転入力は
いずれもオペアンプ36の出力に接続されている。従っ
て、これらのオペアンプ34、36もバッファアンプと
して動作する。
【0039】オペアンプ36の非反転入力は抵抗37及
びコンデンサ38を介して接地され、抵抗37とコンデ
ンサ38の接続点は、抵抗39を介してトランジスタ4
0のコレクタに接続されている。該トランジスタ40の
エミッタは接地され、ベースにはリセット時に高レベル
となるリセット信号がCPU5bより入力される。
【0040】オペアンプ36の出力は、比較レベル設定
回路26を構成する抵抗41及び抵抗42を介して接地
され、抵抗41と抵抗42の接続点が比較器25の反転
入力に接続されている。
【0041】図3の回路によれば、検出された点火電圧
V(オペアンプ29の出力)のピーク値がピークホール
ド回路24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26により、「1」より小さい所定
数倍され、比較レベルVCOMPとして比較器25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(判定パルス)が出
力される。
【0042】しかして、上記制御装置においては、圧縮
行程中の所定クランク角度位置で点火電圧を印加し点火
プラグ13を火花放電させた後、所定期間経過後に二次
放電を行い、二次放電電圧V2が所定基準電圧VREF
を越えている時間を燃焼ラフネス値(時間)RNとし、
該燃焼ラフネス値RNと目標ラフネス値RNREFとの
比較結果に応じて燃焼状態を補正している。
【0043】図4は点火電圧特性を示す特性図であっ
て、同図(I)は点火指令信号A、同図(II)は横軸は
時間T、縦軸は点火電圧Vを示す。
【0044】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)。
【0045】尚、ダイオード27と点火プラグ13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27があるため、点火コ
イル21側へは放電されないが、点火プラグ13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。
【0046】次いで、ピストン上死点(TDC)が経過
した圧縮行程終了後の燃焼行程中に二次放電を行う。安
定燃焼状態のときは点火プラグ13周囲の燃料混合気が
イオン化しているため、点火プラグ13のプラグギャッ
プ間における電気抵抗が低く、前記二次放電電圧V2は
比較的速やかに減少し、燃焼ラフネス値RNも比較的小
さいが、燃焼状態が悪化し、例えば失火状態近くになる
と点火プラグ13周囲の燃料混合気のイオンが減少し、
プラグギャップ間の電気抵抗が高くなるため、二次放電
電圧V2は、極めて緩やかに減少し、前記燃焼ラフネス
値RNも長くなる。そこで、本制御装置においては、二
次放電電圧V2が所定基準電圧VREFを越える前記燃
焼ラフネス値(時間)RNを計測し、該燃焼ラフネス値
RNに応じて燃焼ラフネス補正係数KRNを算出し、前
記数式(1)に示すように、該燃焼ラフネス補正係数K
RNを加味して燃料噴射量を求め、吸入空気量に応じた
空燃比制御を行っている。
【0047】次に、前記燃焼ラフネス補正係数KRNの
算出手順につい詳述する。
【0048】図5は燃焼ラフネス補正係数KRNを算出
するKRN算出ルーチンの第1の実施例を示すフローチ
ャートであって、本プログラムはTDC信号パルスの発
生と同期して実行される。
【0049】まず、ステップS1ではエンジンがラフネ
スフィードバック制御領域にあるか否かを判別する。エ
ンジンがラフネスフィードバック制御領域にあるか否か
は、エンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA、スロ
ットル弁3’の弁開度θTH、エンジン冷却水温TW等
のエンジン運転パラメータに応じて判別される。そし
て、その答が否定(No)のときはそのまま本プログラ
ムを終了する一方、エンジンがラフネスフィードバック
制御領域にあるときはステップS2に進み、前回ループ
で燃焼ラフネス補正係数KRNを算出したか否かを判別
する。その答が肯定(Yes)のときはそのままステッ
プS4に進む一方、例えば最初のループのときのように
ステップS2の答が否定(No)となるときは、燃焼ラ
フネス補正係数KRNの初期値KRN0を設定した後
(例えば、1.0)(ステップS3)、ステップS4に
進んで今回の燃焼ラフネス値RN(n)を読み込みステ
ップS5に進む。
【0050】ステップS5では前記燃焼ラフネス値RN
(n)が目標ラフネス値RNREFより大きいか否かを
判別する。ここで、目標ラフネス値RNRFFは、例え
ば、エンジン回転数NE、吸気管内絶対圧PBA等、エ
ンジンの運転状態に応じて決定される。そして、その答
が否定(No)のときは数式(2)に基づき燃焼ラフネ
ス補正係数KRN(n)を算出して(ステップS6)本
プログラムを終了する。
【0051】 KRN(n)=A×KRN(n−1) ……(2) ここで、KRN(n−1)は前回ループ時に算出された
燃焼ラフネス補正係数KRNであって、前回KRN値が
算出されなかったときは初期値KRN0に設定される。
また、Aは第1の係数であって、0<A<1の範囲の所
定値に設定される。すなわち、ステップS6が実行され
るのは燃焼ラフネスが生じていてもその度合が小さい場
合であり、燃焼ラフネス補正係数KRNを比較的小さな
値に設定して前記数式(1)に基づき燃料噴射量TOU
Tを算出する。
【0052】一方、ステップS5の答が肯定(Yes)
のときは数式(3)に基づいて燃焼ラフネス補正係数K
RN(n)を算出し(ステップS7)、本プログラムを
終了する。
【0053】 KRN(n)=B×KRN(n−1) ……(3) ここで、Bは第2の係数であって、下記数式(4)を満
たし、且つB>1を満足する所定値に設定される。
【0054】 |1.0−A|<|B−1.0| ……(4) すなわち、ステップS7が実行されるときは燃焼ラフネ
スが大きく燃焼ラフネス補正係数KRNを前記数式
(2)で算出された燃焼ラフネス補正係数KRNよりも
大きな値に設定し、燃料噴射量を増加させて混合気の空
燃比をリッチ側に移行させて失火等を防ぐ。
【0055】図6は上記第1の実施例の制御状態を示し
た概念図であって、燃焼ラフネス値RNが目標ラフネス
値RNREFより小さいときは、同図(a)に示すよう
に、第1の係数A(<1)の数値に応じて小さな補正利
得(図中、ΔAで示す)でもって徐々に目標ラフネス値
RNREFに近づくように制御する。一方、燃焼ラフネ
ス値RNが目標ラフネス値RNREFより大きいとき
は、同図(b)に示すように、第2の補正係数B(>
1)に依存する大きな補正利得(図中、ΔBで示す)で
もって燃焼ラフネス値RNを目標ラフネス値RNREF
以下に低減させ、その後再び第1の係数A(<1)の数
値に応じて小さな補正利得(図中、ΔAで示す)でもっ
て徐々に目標ラフネス値RNREFに近づくように制御
する。
【0056】このように、燃焼ラフネス値RNが目標ラ
フネス値RNREFを越えるときは、数式(4)の条件
を満たすように、燃焼ラフネス値RNが目標ラフネス値
RNREF以下のときに比べて燃焼ラフネス補正係数K
RNの補正利得大きく設定することにより、混合気の
空燃比の所望空燃比への収束時間が短くなる。
【0057】図7はKRN算出ルーチンの第2の実施例
を示すフローチャートであって、本プログラムはTDC
信号パルスの発生と同期して実行される。
【0058】まず、ステップS11では、上記第1の実
施例と同様、エンジンがラフネスフィードバック制御領
域にあるか否かを判別し、その答が否定(No)のとき
はそのまま本プログラムを終了する一方、エンジンがラ
フネスフィードバック制御領域にあるときはステップS
12に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正係数KRN
を算出したか否かを判別する。その答が肯定(Yes)
のときはそのままステップS14に進む一方、その答が
否定(No)のときは、上記第1の実施例と同様、燃焼
ラフネス補正係数KRNの初期値KRN0を設定した後
(例えば、1.0)(ステップS13)、ステップS1
4に進んで今回の燃焼ラフネス値RNを読み込み、ステ
ップS15に進む。
【0059】ステップS15では前記燃焼ラフネス値R
N(n)が目標ラフネス値RNREFより大きいか否か
を判別し、その答が否定(No)のときは前記数式
(2)に基づき燃焼ラフネス補正係数KRN(n)を算
出して(ステップS16)本プログラムを終了する。す
なわち、この場合は燃焼ラフネスが生じていてもその度
合が小さく、上記第1の実施例と同様、燃焼ラフネス補
正係数KRNを比較的小さな値に設定する。
【0060】一方、ステップS15の答が肯定(Ye
s)のときはステップS17に進んで、燃焼ラフネス値
RNが目標ラフネス値RNREFよりも小さくなるよう
に燃焼ラフネス補正係数KRNを所定値、例えば、燃焼
ラフネス補正係数KRNが燃焼ラフネス補正を考慮しな
い数値である「1.0」に設定し、本プログラムを終了
する。
【0061】図8は上記第2の実施例の制御状態を示し
た概念図であって、燃焼ラフネス値RNが目標ラフネス
値RNREFより小さいときは、上記第1の実施例と同
様、同図(a)に示すように、第1の係数A(<1)の
数値に応じて小さな補正利得(図中、ΔAで示す)でも
って徐々に目標ラフネス値RNREFに近づくように制
御する。一方、燃焼ラフネス値RNが目標ラフネス値R
NREFより大きいときは、同図(b)に示すように、
燃焼ラフネス補正係数KRNを一旦所定値(1.0)に
設定し、その後再び第1の係数A(<1)の数値に応じ
て小さな補正利得(図中、ΔAで示す)でもって徐々に
目標ラフネス値RNREFに近づくように制御する。
【0062】このように、燃焼ラフネス値RNが目標ラ
フネス値RNREFを越えるときは、目標ラフネス値R
NREFよりも小さい所定値となるように燃焼ラフネス
補正係数KRNを一旦設定し、その後図8(a)と同様
の制御を行うことにより、短時間で吸入空気量に応じた
燃料噴射量でもって空燃比制御を行うことが可能とな
る。
【0063】図9はKRN算出ルーチンの第3の実施例
を示すフローチャートであって、本プログラムはTDC
信号パルスの発生と同期して実行される。
【0064】まず、ステップS21では、上記第1及び
第2の実施例と同様、エンジンがラフネスフィードバッ
ク制御領域にあるか否かを判別し、その答が否定(N
o)のときはそのまま本プログラムを終了する一方、エ
ンジンがラフネスフィードバック制御領域にあるときは
ステップS22に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正
係数KRNを算出したか否かを判別する。その答が肯定
(Yes)のときはそのままステップS24に進む一
方、その答が否定(No)のときは、上記第1及び第2
の実施例と同様、燃焼ラフネス補正係数KRNの初期値
KRN0を設定した後(例えば、1.0)(ステップS
23)、ステップS24に進んで今回の燃焼ラフネス値
RNを読み込み、ステップS25に進む。
【0065】ステップS25では前記燃焼ラフネス値R
N(n)と目標ラフネス値RREFとの偏差ΔKRN
(n)を算出し、次いでステップS26ではKPマッ
プ、KIマップ、KDマップを検索してフィードバック
制御の変化速度、すなわち比例項(P項)係数KP、積
分項(I項)係数KI、微分項(D項)係数KDの算出
を行う。KPマップ、KIマップ、KDマップは、エン
ジン回転数NEや吸気管内絶対圧PBA等によって決定
される複数のエンジン運転領域毎に所定のマップ値が与
えられて記憶手段5cに予め記憶されており、これらマ
ップ検索によりエンジンの運転状態に応じたマップ値が
読み出され、或いは補間法により算出される。
【0066】次に、ステップS27では数式(5)〜
(7)に基づいてフィードバック制御のP項KRNP
(n)、I項KRNI(n)及びD項KRND(n)を
算出する。
【0067】 KRNP(n)=ΔKRN(n)×KP ……(5) KRNI(n)=KRNI(n−1)+ΔKRN(n)×KI……(6) KRND(n)=(ΔKRN(n)−ΔKRN(n−1))×KD ……(7) 次いで、ステップS28では数式(8)に示すように、
これらフィードバック制御のP項KRNP(n)、I項
KRNI(n)及びD項KRND(n)を夫々加算して
燃焼ラフネス補正係数KRNを算出する。
【0068】 KRN(n)=KRNP(n)+KRNI(n)+KRND(n) ……(8) 図10は上記第3の実施例の制御状態を示した概念図で
あって、検出燃焼ラフネス値RNと目標ラフネス値RN
REFとの偏差ΔKRN(n)を算出し、該偏差ΔKR
N(n)に応じてKRN値のフィードバック制御を行う
ことにより、燃焼ラフネス値が大きくなっても燃料噴射
量を短時間で目標燃料噴射量に収束させることが可能と
なる。
【0069】図11はKRN算出ルーチンの第4の実施
例を示すフローチャートであって、本プログラムはTD
C信号パルスの発生と同期して実行される。
【0070】ステップS31では、上記第1〜第3の実
施例と同様、エンジンがラフネスフィードバック制御領
域にあるか否かを判別し、その答が否定(No)のとき
はそのまま本プログラムを終了する一方、エンジンがラ
フネスフィードバック制御領域にあるときはステップS
32に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正係数KRN
を算出したか否かを判別する。その答が肯定(Yes)
のときはそのままステップS34に進む一方、その答が
否定(No)のときは、上記第1〜第3の実施例と同
様、燃焼ラフネス補正係数KRNの初期値KRN0を設
定した後(例えば、1.0)(ステップS33)、ステ
ップS34に進んで今回の燃焼ラフネス値RNを読み込
み、ステップS35に進む。
【0071】ステップS35では、上記第3の実施例と
同様、前記燃焼ラフネス値RN(n)と目標ラフネス値
RNREFとの偏差ΔKRN(n)を算出し、次いでス
テップS36では上記第3の実施例のステップS26と
同様にしてKIマップを検索し、フィードバック制御の
積分項(I項)係数KIを算出する。
【0072】次に、ステップS37では上述した数式
(6)と同様にしてフィードバック制御のI項KRNI
(n)を算出する。
【0073】次いで、ステップS38では数式(8)に
示すように、前記I項KRNI(n)を燃焼ラフネス補
正係数KRNに設定して本プログラムを終了する。
【0074】図12は上記第4の実施例の制御状態を示
した概念図であって、検出燃焼ラフネス値RNと目標ラ
フネス値RNREFとの偏差ΔKRN(n)に比例して
燃焼ラフネス補正係数KRNの補正利得を変化させるこ
とにより、燃料噴射量を短時間で目標燃料噴射量に収束
することが可能となる。
【0075】尚、本発明はこれら上記実施例に限定され
るものではない。上記実施例では吸入空気量主導型エン
ジンの場合について燃料噴射量を制御することにより、
空燃比を制御しているが、燃料噴射量主導型エンジンの
場合については吸入空気量を制御することにより空燃比
を制御を行うことができる。また、上記実施例ではエン
ジンのクランク角度が180度回転する毎に発生するT
DC信号パルスに同期してKRN値算出ルーチンを実行
しているが、各気筒毎に実行しても本発明の目的を達成
できるのはいうまでもない。また、KRN値の初期値K
RN0は前回エンジン運転時のKRN値を記憶してお
き、該KRN値に基づいて学習値を算出し、該学習値を
KRN0値に設定してもよい。
【0076】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る内燃エ
ンジンの空燃比制御装置は、内燃エンジンの点火時期を
決定して点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記
点火指令信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段
と、該点火手段により高電圧が発生したときの電圧値を
検出する電圧値検出手段と、前記点火指令信号が発生し
てから所定期間経過後に点火電圧を出力する点火電圧出
力手段と、予め蓄積されている電圧値を前記所定期間内
にリセットするリセット手段と、前記点火電圧出力手段
により出力された点火電圧が所定電圧値を越える期間を
前記内燃エンジンの燃焼変動値として検出する燃焼変動
値検出手段と、前記エンジンの運転状態に応じて目標燃
焼変動値を設定する変動値設定手段と、前記目標燃焼変
動値と前記燃焼変動値検出手段の検出結果とを比較する
比較手段とを備え、該比較手段により前記燃焼変動値検
出手段により検出された検出燃焼変動値が前記目標燃焼
変動値よりも大きいと判別されたときは、前記検出燃焼
変動値を前記目標燃焼変動値に収束させる燃焼変動補正
係数の補正利得を前記検出燃焼変動値が前記目標燃焼変
動値よりも小さいときの燃焼変動補正係数の補正利得よ
りも大きく設定する補正利得設定手段を有しているの
で、燃焼変動が激しくなって空燃比が所望空燃比から大
幅に偏移しても、従来のような複雑な演算を要すること
なく、短時間で目標空燃比に制御することが可能とな
り、応答性の良好なエンジン制御を行うことができる。
【0077】また、本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置は、検出燃焼変動値が前記目標燃焼値よりも大
きいと判別されたときに、燃焼変動補正係数を所定値に
設定する所定値設定手段を有することによっても、ま
た、前記検出燃焼変動値前記目標燃焼変動値となるよ
うに燃焼係数補正係数を用いてフィードバック制御する
フィードバック制御手段を有することによっても、さら
には、前記検出燃焼変動値と前記目標燃焼変動値との偏
差に比例して燃焼係数補正係数の補正利得を可変とする
燃焼係数補正係数の補正利得可変手段を有することによ
っても、上述と同様、燃焼変動が生じても複雑な演算を
要することなく、短時間で混合気の空燃比を所望空燃比
に制御することが可能となり、エンジン制御の性能向上
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃エンジンの制御装置の一実施
例を示す全体構成図である。
【図2】ECUの要部回路構成図である。
【図3】図2の詳細な回路構成図である。
【図4】ラフネス補正処理の原理を説明するための点火
電圧特性図である。
【図5】KRN算出ルーチンの第1の実施例を示すフロ
ーチャートである。
【図6】第1の実施例の制御状態を説明するための概念
図である。
【図7】KRN算出ルーチンの第2の実施例を示すフロ
ーチャートである。
【図8】第2の実施例の制御状態を説明するための概念
図である。
【図9】KRN算出ルーチンの第3の実施例を示すフロ
ーチャートである。
【図10】第3の実施例の制御状態を説明するための概
念図である。
【図11】KRN算出ルーチンの第4の実施例を示すフ
ローチャートである。
【図12】第4の実施例の制御状態を説明するための概
念図である。
【図13】従来例の手法を説明するための説明図であ
る。
【図14】従来例の問題点を説明するためのタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
1 内燃エンジン 5b CPU 15 点火電圧センサ(電圧値検出手段) 21 点火コイル(点火手段) 23 駆動回路(点火信号発生手段) 25 比較器(比較手段) 26 比較レベル設定回路(燃焼変動値検出手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 勇一 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 金広 正毅 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 昭50−94330(JP,A) 特開 平4−203271(JP,A) 特開 平4−262070(JP,A) 特開 平4−265474(JP,A) 特開 平4−334768(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310 F02D 45/00 330 F02D 45/00 368

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃エンジン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、前記点火指令信号
    に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
    により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
    検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定期間
    経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、予め
    蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセットする
    リセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力され
    た点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジ
    ンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、
    前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定
    する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼
    変動値検出手段の検出結果とを比較する比較手段とを備
    え、 該比較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出さ
    れた検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きい
    と判別されたときは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃
    焼変動値に収束させる燃焼変動補正係数の補正利得を前
    記検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも小さいと
    きの燃焼変動補正係数の補正利得よりも大きく設定する
    補正利得設定手段を有していることを特徴とする内燃エ
    ンジンの空燃比制御装置。
  2. 【請求項2】 内燃エンジン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、前記点火指令信号
    に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
    により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
    検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定期間
    経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、予め
    蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセットする
    リセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力され
    た点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジ
    ンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、
    前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定
    する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼
    変動値検出手段の検出結果とを比較する比較手段とを備
    え、 該比較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出さ
    れた検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きい
    と判別されたときは、燃焼変動補正係数を所定値に設定
    する所定値設定手段を有していることを特徴とする内燃
    エンジンの空燃比制御装置。
  3. 【請求項3】 内燃エンジン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、前記点火指令信号
    に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
    により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
    検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定期間
    経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、予め
    蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセットする
    リセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力され
    た点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジ
    ンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、
    前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定
    する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼
    変動値検出手段の検出結果とを比較する比較手段とを備
    え、 該比較手段の比較結果に基づき前記検出燃焼変動値が前
    記目標燃焼変動値となるように燃焼変動補正係数を用い
    フィードバック制御するフィードバック制御手段を有
    していることを特徴とする内燃エンジンの空燃比制御装
    置。
  4. 【請求項4】 内燃エンジン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、前記点火指令信号
    に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
    により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
    検出手段と、前記点火指令信号が発生してから所定期間
    経過後に点火電圧を出力する点火電圧出力手段と、予め
    蓄積されている電圧値を前記所定期間内にリセットする
    リセット手段と、前記点火電圧出力手段により出力され
    た点火電圧が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジ
    ンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、
    前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定
    する変動値設定手段と、該燃焼変動値検出手段により検
    出された検出燃焼変動値と前記目標燃焼変動値との偏差
    を算出する偏差算出手段とを備え、 前記検出燃焼変動値を前記目標燃焼変動値に収束させる
    燃焼変動補正係数の補正利得を前記偏差算出手段の算出
    結果に比例して可変とする燃焼変動補正係数の補正利得
    可変手段を有していることを特徴とする内燃エンジンの
    空燃比制御装置。
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