JP3234419B2 - リーン限界検出方法 - Google Patents
リーン限界検出方法Info
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- JP3234419B2 JP3234419B2 JP29082894A JP29082894A JP3234419B2 JP 3234419 B2 JP3234419 B2 JP 3234419B2 JP 29082894 A JP29082894 A JP 29082894A JP 29082894 A JP29082894 A JP 29082894A JP 3234419 B2 JP3234419 B2 JP 3234419B2
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- Japan
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- ion current
- ignition
- fluctuation
- combustion
- engine
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
Landscapes
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用の内
燃機関における稀薄燃焼により燃焼に不具合が発生する
限界を検出するリーン限界検出方法に関するものであ
る。
燃機関における稀薄燃焼により燃焼に不具合が発生する
限界を検出するリーン限界検出方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃費向上のため、エンジンの空燃
比を理論空燃比よりもリーン側にして運転する必要性が
高まっている。このようなニーズに答えて、この種の内
燃機関では、例えば特開昭６２−１６２７４２号公報に
記載の空燃比制御装置のように、エンジンの負荷を検出
し、エンジンが所定の過渡状態にある場合には理論空燃
比によるフィードバック制御を行い、定常走行の場合に
はその理論空燃比よりリーン側に設定した空燃比にて燃
料の供給量を制御するものが知られている。そして、こ
のようなリーン側での空燃比の制御には、空燃比センサ
の出力を利用して目標とする空燃比（目標空燃比）にな
るよう制御を行っている。空燃比センサは、通常排気系
において三元触媒より上流側に配設されている。
比を理論空燃比よりもリーン側にして運転する必要性が
高まっている。このようなニーズに答えて、この種の内
燃機関では、例えば特開昭６２−１６２７４２号公報に
記載の空燃比制御装置のように、エンジンの負荷を検出
し、エンジンが所定の過渡状態にある場合には理論空燃
比によるフィードバック制御を行い、定常走行の場合に
はその理論空燃比よりリーン側に設定した空燃比にて燃
料の供給量を制御するものが知られている。そして、こ
のようなリーン側での空燃比の制御には、空燃比センサ
の出力を利用して目標とする空燃比（目標空燃比）にな
るよう制御を行っている。空燃比センサは、通常排気系
において三元触媒より上流側に配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、空燃比を高
くしていくとトルク変動が発生することが知られてお
り、そのためにリーンバーン領域の上限はある値以上の
空燃比に設定することはできない。このようなトルク特
性は、環境やエンジンにより特有のもので、そのような
それぞれのトルク特性に応じてリーンバーン領域の上限
空燃比は必ずしも一定とはならず、エンジンや運転環境
にあわせて設定する必要がある。したがって、トルク変
動の限界を検出して、その際の空燃比により低く目標空
燃比を設定してリーンバーン領域を設定することが提案
されている。
くしていくとトルク変動が発生することが知られてお
り、そのためにリーンバーン領域の上限はある値以上の
空燃比に設定することはできない。このようなトルク特
性は、環境やエンジンにより特有のもので、そのような
それぞれのトルク特性に応じてリーンバーン領域の上限
空燃比は必ずしも一定とはならず、エンジンや運転環境
にあわせて設定する必要がある。したがって、トルク変
動の限界を検出して、その際の空燃比により低く目標空
燃比を設定してリーンバーン領域を設定することが提案
されている。
【０００４】トルク変動の限界言い換えればトルクが変
動することによりエンジンあるいは車体に体感上不快と
感じる振動が発生するリーンバーン領域の上限すなわち
リーン限界を検出するために、例えばイオン電流の持続
している時間の変動を検出する方法が試みられている。
イオン電流を用いた検出方法においては、一般的に、イ
オン電流が発生した時点から消滅するまでの時間を計時
し、計時した時間の変動状態からリーンバーン領域の上
限を検出している。
動することによりエンジンあるいは車体に体感上不快と
感じる振動が発生するリーンバーン領域の上限すなわち
リーン限界を検出するために、例えばイオン電流の持続
している時間の変動を検出する方法が試みられている。
イオン電流を用いた検出方法においては、一般的に、イ
オン電流が発生した時点から消滅するまでの時間を計時
し、計時した時間の変動状態からリーンバーン領域の上
限を検出している。
【０００５】このような検出方法において、点火毎にイ
オン電流を検出し、そのイオン電流の特性から燃焼変動
を検出すると、完全に燃焼しているのだが燃焼状態が不
安定な場合においても、リーン限界と検出し空燃比を下
げようと制御することがある。あるいは、検出したイオ
ン電流の持続している時間に変動はあるのだが、ドライ
バビリティに影響を及ぼすような変動ではない状態であ
るのに、変動があることによりリーン限界であると判定
することがある。このような場合に、変動に応じて空燃
比を補正制御すると、実際にドライバビリティに影響を
与えるような比較的低い周期で発生する変動を検出する
ことができなくなり、不快感を増長するものとなった。
オン電流を検出し、そのイオン電流の特性から燃焼変動
を検出すると、完全に燃焼しているのだが燃焼状態が不
安定な場合においても、リーン限界と検出し空燃比を下
げようと制御することがある。あるいは、検出したイオ
ン電流の持続している時間に変動はあるのだが、ドライ
バビリティに影響を及ぼすような変動ではない状態であ
るのに、変動があることによりリーン限界であると判定
することがある。このような場合に、変動に応じて空燃
比を補正制御すると、実際にドライバビリティに影響を
与えるような比較的低い周期で発生する変動を検出する
ことができなくなり、不快感を増長するものとなった。
【０００６】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。
とを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るリーン限界検出方法は、内
燃機関の燃焼室内に点火毎にイオン電流を流し、イオン
電流の発生している間の持続時間の計測を点火毎に行
い、計測した持続時間の変動率を、比較的長い繰り返し
周期で発生する変動を検出するために、内燃機関の回転
数が低い時には高い時よりも少なく設定される数量だけ
抽出した複数点火分の持続時間により演算し、得られた
変動率の変動の繰り返し発生する周期が、トルク変動に
より生じる体感上不快に感じる低周波に対応する数値と
なった場合にリーン限界であると判定することを特徴と
する。
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るリーン限界検出方法は、内
燃機関の燃焼室内に点火毎にイオン電流を流し、イオン
電流の発生している間の持続時間の計測を点火毎に行
い、計測した持続時間の変動率を、比較的長い繰り返し
周期で発生する変動を検出するために、内燃機関の回転
数が低い時には高い時よりも少なく設定される数量だけ
抽出した複数点火分の持続時間により演算し、得られた
変動率の変動の繰り返し発生する周期が、トルク変動に
より生じる体感上不快に感じる低周波に対応する数値と
なった場合にリーン限界であると判定することを特徴と
する。
【０００８】
【作用】このような構成のものであれば、計測したイオ
ン電流が流れ続けている持続時間を内燃機関の回転数が
低い時には高い時よりも少なく設定される複数点火分の
数量だけ抽出して、その変動率を演算するので、内燃機
関の回転数に応じた変動状態が検出される。つまり、例
えば低い回転数において多数の計測した時間の中から変
動率を演算すると、抽出数が多いために体感しない比較
的短い繰り返し周期で発生する変動をも検出することに
なるが、計測した時間を上記のようにして抽出して変動
率を演算すると、回転数が低い場合に抽出数を少なくす
れば、そのような短い繰り返し周期で発生する変動は変
動率が大きくなり、体感できる変動に対する変動率と区
別することが可能になる。
ン電流が流れ続けている持続時間を内燃機関の回転数が
低い時には高い時よりも少なく設定される複数点火分の
数量だけ抽出して、その変動率を演算するので、内燃機
関の回転数に応じた変動状態が検出される。つまり、例
えば低い回転数において多数の計測した時間の中から変
動率を演算すると、抽出数が多いために体感しない比較
的短い繰り返し周期で発生する変動をも検出することに
なるが、計測した時間を上記のようにして抽出して変動
率を演算すると、回転数が低い場合に抽出数を少なくす
れば、そのような短い繰り返し周期で発生する変動は変
動率が大きくなり、体感できる変動に対する変動率と区
別することが可能になる。
【０００９】このように、抽出数を回転数に基づいて設
定することにより、体感上不快に感じる比較的長い繰り
返し周期で発生する変動を検出することが可能になり、
このような変動の発生する運転領域をリーンバーン領域
の限界と判定することにより、ドライバビリティの低下
を防止できる。
定することにより、体感上不快に感じる比較的長い繰り
返し周期で発生する変動を検出することが可能になり、
このような変動の発生する運転領域をリーンバーン領域
の限界と判定することにより、ドライバビリティの低下
を防止できる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
説明する。
【００１１】図１に概略的に示したエンジン１００は自
動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍に
は、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁
５を、電子制御装置６により後述する基本噴射量ＴＰに
基づいて開成制御するようにしている。そして、燃焼室
１０の天井部分に対応する位置には、スパークプラグ１
８が取り付けてある。また排気系２０には、排気ガス中
の酸素濃度を測定するためのＯ２センサ２１が、図示し
ないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２
の上流の位置に取り付けられている。エンジン１００
は、この実施例のように４気筒に限定されるものではな
く、６気筒や１２気筒のものであってもよい。
動車用の４気筒のもので、その吸気系１には図示しない
アクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２
が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられ
ている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍に
は、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、この燃料噴射弁
５を、電子制御装置６により後述する基本噴射量ＴＰに
基づいて開成制御するようにしている。そして、燃焼室
１０の天井部分に対応する位置には、スパークプラグ１
８が取り付けてある。また排気系２０には、排気ガス中
の酸素濃度を測定するためのＯ２センサ２１が、図示し
ないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２
の上流の位置に取り付けられている。エンジン１００
は、この実施例のように４気筒に限定されるものではな
く、６気筒や１２気筒のものであってもよい。
【００１２】電子制御装置６は、中央演算処理装置７
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、
エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジシ
ョンセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクラ
ンク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車
速を検出するための車速センサ１５から出力される車速
信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するため
のアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エンジンの
冷却水温を検出するための水温センサ１７からの水温信
号ｅ、上記したＯ２センサ２１からの電流信号ｈなどが
入力される。一方、出力インターフェース１１からは、
燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパーク
プラグ１８に対してイグニッションパルスｇが出力され
るようになっている。なお、図示しないが、電子制御装
置６には、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器が内蔵されている。
と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力イ
ンターフェース１１とを具備してなるマイクロコンピュ
ータシステムを主体に構成されており、その入力インタ
ーフェース９には、サージタンク３内の圧力を検出する
ための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、
エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジシ
ョンセンサ１４から出力される気筒判別信号Ｇ１とクラ
ンク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車
速を検出するための車速センサ１５から出力される車速
信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するため
のアイドルスイッチ１６からのＬＬ信号ｄ、エンジンの
冷却水温を検出するための水温センサ１７からの水温信
号ｅ、上記したＯ２センサ２１からの電流信号ｈなどが
入力される。一方、出力インターフェース１１からは、
燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパーク
プラグ１８に対してイグニッションパルスｇが出力され
るようになっている。なお、図示しないが、電子制御装
置６には、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器が内蔵されている。
【００１３】またスパークプラグ１８には、高圧ダイオ
ード２３を介してイオン電流を測定するためのバイアス
用電源２４及びイオン電流測定用回路２５が接続されて
いる。このバイアス用電源２４を含むイオン電流測定用
回路２５それ自体は、当該分野で知られている種々のも
のが使用できる。バイアス用電源２４は高圧ダイオード
２３を介して、点火後イオン電流を燃焼室１０内に流す
べく高電圧をスパークプラグ１８に印加する。また、イ
オン電流測定用回路２５は、電気的に電子制御装置６の
入力インターフェース９に接続され、高電圧の印加によ
り発生したイオン電流をアナログ的に計測し、発生した
イオン電流に対応するアナログ信号を電子制御装置６に
入力する。
ード２３を介してイオン電流を測定するためのバイアス
用電源２４及びイオン電流測定用回路２５が接続されて
いる。このバイアス用電源２４を含むイオン電流測定用
回路２５それ自体は、当該分野で知られている種々のも
のが使用できる。バイアス用電源２４は高圧ダイオード
２３を介して、点火後イオン電流を燃焼室１０内に流す
べく高電圧をスパークプラグ１８に印加する。また、イ
オン電流測定用回路２５は、電気的に電子制御装置６の
入力インターフェース９に接続され、高電圧の印加によ
り発生したイオン電流をアナログ的に計測し、発生した
イオン電流に対応するアナログ信号を電子制御装置６に
入力する。
【００１４】電子制御装置６には、吸気圧センサ１３か
ら出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂとをおもな情報とし、エン
ジン状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間
ＴＰを補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェク
タ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間に
より燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応じた燃
料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるためのプ
ログラムが内蔵してある。また、このプログラムでは、
内燃機関たるエンジン１００の燃焼室１０内に点火毎に
イオン電流を流し、イオン電流の発生している期間の持
続時間の計測を点火毎に行い、計測した持続時間の変動
率を、比較的長い繰り返し周期で発生する変動を検出す
るために、エンジン１００の回転数が低い時には高い時
よりも少なく設定される数量だけ抽出した複数点火分の
持続時間により演算し、得られた変動率の変動の繰り返
し発生する周期が、トルク変動により生じる体感上不快
に感じる低周波に対応する数値となった場合にリーン限
界であると判定するようにプログラムされている。
ら出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂとをおもな情報とし、エン
ジン状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間
ＴＰを補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェク
タ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間に
より燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応じた燃
料を該燃料噴射弁５から吸気系１に噴射させるためのプ
ログラムが内蔵してある。また、このプログラムでは、
内燃機関たるエンジン１００の燃焼室１０内に点火毎に
イオン電流を流し、イオン電流の発生している期間の持
続時間の計測を点火毎に行い、計測した持続時間の変動
率を、比較的長い繰り返し周期で発生する変動を検出す
るために、エンジン１００の回転数が低い時には高い時
よりも少なく設定される数量だけ抽出した複数点火分の
持続時間により演算し、得られた変動率の変動の繰り返
し発生する周期が、トルク変動により生じる体感上不快
に感じる低周波に対応する数値となった場合にリーン限
界であると判定するようにプログラムされている。
【００１５】このリーン限界判定プログラムの概要は、
図２及び図３に示すようなものである。
図２及び図３に示すようなものである。
【００１６】イオン電流は、点火直後にバイアス用電源
２４からスパークプラグ１８にバイアス電圧を印加する
と、図３に実線で示すように、正常燃焼の場合、急激に
流れた後、上死点ＴＤＣ手前で減少した後再び増加し、
燃焼圧が最大となるクランク角近傍でその電流値が最大
となるピーク値になるように燃焼室１０内に流れる。こ
のような挙動を示すイオン電流を所定の気筒において点
火毎にイオン電流の流れている時間を計測する。イオン
電流の計測は、エンジン回転数ＮＥに応じて設定される
Ａ／Ｄ変換周期（クランク角に基づく単位）、例えば
２．５°ＣＡ（クランク角）毎で、上死点ＴＤＣからＡ
／Ｄ変換を開始してアナログ電流値をディジタルデータ
である変換値とし、得られた変換値を上死点ＴＤＣから
順に昇順となるデータ番号ＤＴｎを付して記憶装置８の
ＲＡＭに記憶することにより行う。Ａ／Ｄ変換を行う期
間は、上死点ＴＤＣから一定時間、例えばクランク角に
換算して８０°ＣＡだけ行うようにする。
２４からスパークプラグ１８にバイアス電圧を印加する
と、図３に実線で示すように、正常燃焼の場合、急激に
流れた後、上死点ＴＤＣ手前で減少した後再び増加し、
燃焼圧が最大となるクランク角近傍でその電流値が最大
となるピーク値になるように燃焼室１０内に流れる。こ
のような挙動を示すイオン電流を所定の気筒において点
火毎にイオン電流の流れている時間を計測する。イオン
電流の計測は、エンジン回転数ＮＥに応じて設定される
Ａ／Ｄ変換周期（クランク角に基づく単位）、例えば
２．５°ＣＡ（クランク角）毎で、上死点ＴＤＣからＡ
／Ｄ変換を開始してアナログ電流値をディジタルデータ
である変換値とし、得られた変換値を上死点ＴＤＣから
順に昇順となるデータ番号ＤＴｎを付して記憶装置８の
ＲＡＭに記憶することにより行う。Ａ／Ｄ変換を行う期
間は、上死点ＴＤＣから一定時間、例えばクランク角に
換算して８０°ＣＡだけ行うようにする。
【００１７】図２に示すフローチャートは、この実施例
におけるイオン電流の発生から消滅までの持続時間を計
測する手順を示すものである。まず、ステップＳ１で
は、点火時期に応じて決定される点火後の所定時間を経
過した時点である上死点ＴＤＣのタイミングであるか否
かを判定し、上死点ＴＤＣであればステップＳ２に進
み、上死点ＴＤＣのタイミングでない場合はこの制御を
終了する。すなわち、上死点ＴＤＣのタイミングは、カ
ムポジションセンサ１４からの信号に基づいて検出され
るが、点火時期は上死点ＴＤＣを基準に設定されるの
で、進角値がわかれば点火後の上死点に達するまでの経
過時間は、クランク角に換算して表すことができる。ス
テップＳ２では、Ａ／Ｄ変換周期毎にイオン電流値を測
定する。ステップＳ３では、Ａ／Ｄ変換して得られたイ
オン電流値が０以下であることを検出してＡ／Ｄ変換終
了のタイミングか否かを判定し、終了タイミングである
場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はこの制御
を終了する。ステップＳ４では、Ａ／Ｄ変換により得ら
れた変換値の数とクランク角換算のＡ／Ｄ変換周期とを
乗じて、イオン発生最終タイミングを燃焼パラメータＮ
ＩＯＮＡＦＢにセットする。このステップでは、上死点
ＴＤＣからのイオン電流が継続して流れている時間を計
測するもので、時間をクランク角に換算して実行してい
る。ステップＳ５では、燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢ
が０でないか否かを判定し、０でない場合はステップＳ
６に進み、０である場合はステップＳ７に移行する。ス
テップＳ６では、点火進角ＩＧＡＤＶに燃焼パラメータ
ＮＩＯＮＡＦＢを加算し、最終イオン発生クランク角度
ＮＩＯＮＡＦを算出する。ステップＳ７では、最終イオ
ン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを０に設定する。この
ようにして点火毎に得られた最終イオン発生クランク角
度ＮＩＯＮＡＦは、後述するサンプル回数ＮＩＯＮＳＡ
ＭＰの最大数と略同一数のものが常時一時的に記憶され
る。
におけるイオン電流の発生から消滅までの持続時間を計
測する手順を示すものである。まず、ステップＳ１で
は、点火時期に応じて決定される点火後の所定時間を経
過した時点である上死点ＴＤＣのタイミングであるか否
かを判定し、上死点ＴＤＣであればステップＳ２に進
み、上死点ＴＤＣのタイミングでない場合はこの制御を
終了する。すなわち、上死点ＴＤＣのタイミングは、カ
ムポジションセンサ１４からの信号に基づいて検出され
るが、点火時期は上死点ＴＤＣを基準に設定されるの
で、進角値がわかれば点火後の上死点に達するまでの経
過時間は、クランク角に換算して表すことができる。ス
テップＳ２では、Ａ／Ｄ変換周期毎にイオン電流値を測
定する。ステップＳ３では、Ａ／Ｄ変換して得られたイ
オン電流値が０以下であることを検出してＡ／Ｄ変換終
了のタイミングか否かを判定し、終了タイミングである
場合はステップＳ４に進み、そうでない場合はこの制御
を終了する。ステップＳ４では、Ａ／Ｄ変換により得ら
れた変換値の数とクランク角換算のＡ／Ｄ変換周期とを
乗じて、イオン発生最終タイミングを燃焼パラメータＮ
ＩＯＮＡＦＢにセットする。このステップでは、上死点
ＴＤＣからのイオン電流が継続して流れている時間を計
測するもので、時間をクランク角に換算して実行してい
る。ステップＳ５では、燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢ
が０でないか否かを判定し、０でない場合はステップＳ
６に進み、０である場合はステップＳ７に移行する。ス
テップＳ６では、点火進角ＩＧＡＤＶに燃焼パラメータ
ＮＩＯＮＡＦＢを加算し、最終イオン発生クランク角度
ＮＩＯＮＡＦを算出する。ステップＳ７では、最終イオ
ン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを０に設定する。この
ようにして点火毎に得られた最終イオン発生クランク角
度ＮＩＯＮＡＦは、後述するサンプル回数ＮＩＯＮＳＡ
ＭＰの最大数と略同一数のものが常時一時的に記憶され
る。
【００１８】図３に示すフローチャートは、イオン電流
の持続時間の変動率を演算する手順で、まずステップＳ
１１では、最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを
抽出する数すなわちサンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを演
算する。サンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰは、エンジン回
転数ＮＥに対して、あらかじめ数値が２次元マップによ
り設定されている。その２次元マップは、例えば図４に
示すようなもので、エンジン回転数ＮＥが高くなる程サ
ンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰが多くなるように、主要な
エンジン回転数ＮＥに対して主要なサンプル回数ＮＩＯ
ＮＳＡＭＰが設定してある。それゆえ、ステップＳ１１
では、その時点のエンジン回転数ＮＥがこの２次元マッ
プにない場合は、補間計算によりエンジン回転数ＮＥに
対応するサンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを算出する。ス
テップＳ１２では、この時点よりサンプル回数ＮＩＯＮ
ＳＡＭＰ前までの各々の最終イオン発生クランク角度Ｎ
ＩＯＮＡＦにより変動率を計算する。変動率は、例えば
次式で計算するものであってよい。
の持続時間の変動率を演算する手順で、まずステップＳ
１１では、最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを
抽出する数すなわちサンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを演
算する。サンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰは、エンジン回
転数ＮＥに対して、あらかじめ数値が２次元マップによ
り設定されている。その２次元マップは、例えば図４に
示すようなもので、エンジン回転数ＮＥが高くなる程サ
ンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰが多くなるように、主要な
エンジン回転数ＮＥに対して主要なサンプル回数ＮＩＯ
ＮＳＡＭＰが設定してある。それゆえ、ステップＳ１１
では、その時点のエンジン回転数ＮＥがこの２次元マッ
プにない場合は、補間計算によりエンジン回転数ＮＥに
対応するサンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを算出する。ス
テップＳ１２では、この時点よりサンプル回数ＮＩＯＮ
ＳＡＭＰ前までの各々の最終イオン発生クランク角度Ｎ
ＩＯＮＡＦにより変動率を計算する。変動率は、例えば
次式で計算するものであってよい。
【００１９】変動率＝分散／平均値 なお、分散は、抽出データである最終イオン発生クラン
ク角度ＮＩＯＮＡＦの平均値からの偏差の二乗の和を自
由度（データ数−１）で割った値を採用するものであ
る。
ク角度ＮＩＯＮＡＦの平均値からの偏差の二乗の和を自
由度（データ数−１）で割った値を採用するものであ
る。
【００２０】このような構成において、点火後言い換え
ればイオン電流が発生後、ピストンが上死点ＴＤＣに達
していない状態では、持続時間の計測は、ステップＳ１
を実行して終了する。この後、ピストンが上死点ＴＤＣ
に達すると、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と進
み、Ａ／Ｄ変換を開始してイオン電流値を測定し、Ａ／
Ｄ変換を終了するタイミングになるまで、前記のステッ
プを繰り返し実行する。次に、イオン電流値の測定を続
行してＡ／Ｄ変換終了のタイミングすなわちイオン電流
値が０となった時点で、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→
Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５と進み、得られた燃焼パラメータＮＩ
ＯＮＡＦＢが０でなければ、最終イオン発生クランク角
度ＮＩＯＮＡＦを計算する。つまり、図５に示すよう
に、燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢは、燃焼が正常な場
合には０にはならず、燃焼が悪化するにしたがって短く
なる。したがって、リーン限界における燃焼では、上死
点ＴＤＣ近傍でイオン電流が流れていない場合があり、
その場合には上死点ＴＤＣに至るまでにイオン電流が流
れなかった、つまり正常な燃焼でなく失火状態であった
として燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢは計測されずに０
になる。燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢが０である場合
には、制御は、ステップＳ５→Ｓ７と進み、最終イオン
発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを０に設定する。このよ
うにして最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦが得
られると、次に、その時点のエンジン回転数ＮＥに応じ
て変動率を演算する。この場合、制御は、ステップＳ１
１→Ｓ１２と進み、エンジン回転数ＮＥに応じたサンプ
ル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰにより変動率を演算する。
ればイオン電流が発生後、ピストンが上死点ＴＤＣに達
していない状態では、持続時間の計測は、ステップＳ１
を実行して終了する。この後、ピストンが上死点ＴＤＣ
に達すると、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と進
み、Ａ／Ｄ変換を開始してイオン電流値を測定し、Ａ／
Ｄ変換を終了するタイミングになるまで、前記のステッ
プを繰り返し実行する。次に、イオン電流値の測定を続
行してＡ／Ｄ変換終了のタイミングすなわちイオン電流
値が０となった時点で、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→
Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５と進み、得られた燃焼パラメータＮＩ
ＯＮＡＦＢが０でなければ、最終イオン発生クランク角
度ＮＩＯＮＡＦを計算する。つまり、図５に示すよう
に、燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢは、燃焼が正常な場
合には０にはならず、燃焼が悪化するにしたがって短く
なる。したがって、リーン限界における燃焼では、上死
点ＴＤＣ近傍でイオン電流が流れていない場合があり、
その場合には上死点ＴＤＣに至るまでにイオン電流が流
れなかった、つまり正常な燃焼でなく失火状態であった
として燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢは計測されずに０
になる。燃焼パラメータＮＩＯＮＡＦＢが０である場合
には、制御は、ステップＳ５→Ｓ７と進み、最終イオン
発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦを０に設定する。このよ
うにして最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦが得
られると、次に、その時点のエンジン回転数ＮＥに応じ
て変動率を演算する。この場合、制御は、ステップＳ１
１→Ｓ１２と進み、エンジン回転数ＮＥに応じたサンプ
ル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰにより変動率を演算する。
【００２１】リーン限界の判定は、演算された変動率に
より行う。判定の基準は、変動率が例えば体感できる変
動を反映している変動周波数が１〜４又は５Ｈｚの低周
波に対応する数値を当てはめるもので、このような低周
波に当てはまる変動率となった場合にリーン限界と判定
する。例えば、低いエンジン回転数ＮＥにおいて、リー
ン限界に近い運転状態で燃焼がばらつき、しかしながら
比較的短い周期（変動周波数の高い状態）でばらついて
いる場合、サンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを小さくする
言い換えれば特定の期間内に含まれるものに限定するこ
とにより、最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦの
中でばらついている値のものが多くなり、変動率は高く
なり低周波に対応することはない。一方、変動周波数が
低い場合では、ばらつきが繰り返し発生する周期が長く
なっているので、抽出した最終イオン発生クランク角度
ＮＩＯＮＡＦの中でばらついている値のものは少なくな
り、変動率が低くなって、その数値より体感できるばら
つきを検出してリーン限界を判定できる。
より行う。判定の基準は、変動率が例えば体感できる変
動を反映している変動周波数が１〜４又は５Ｈｚの低周
波に対応する数値を当てはめるもので、このような低周
波に当てはまる変動率となった場合にリーン限界と判定
する。例えば、低いエンジン回転数ＮＥにおいて、リー
ン限界に近い運転状態で燃焼がばらつき、しかしながら
比較的短い周期（変動周波数の高い状態）でばらついて
いる場合、サンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰを小さくする
言い換えれば特定の期間内に含まれるものに限定するこ
とにより、最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦの
中でばらついている値のものが多くなり、変動率は高く
なり低周波に対応することはない。一方、変動周波数が
低い場合では、ばらつきが繰り返し発生する周期が長く
なっているので、抽出した最終イオン発生クランク角度
ＮＩＯＮＡＦの中でばらついている値のものは少なくな
り、変動率が低くなって、その数値より体感できるばら
つきを検出してリーン限界を判定できる。
【００２２】その結果、サンプル回数ＮＩＯＮＳＡＭＰ
をエンジン回転数ＮＥに略比例するように設定すること
により、それぞれの運転状態において、エンジン回転数
ＮＥに応じた最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦ
の抽出が可能になり、略同一条件でリーン限界に起因す
る燃焼のばらつきを検出することができる。しかも、検
出した燃焼のばらつきは、その繰り返し周期が比較的長
いため、空燃比制御を行うにあたっても制御速度を低く
して行えるので、確実な制御を達成することができる。
なお、イオン電流の持続時間を計測するにあたって、こ
の実施例のようにすれば、Ａ／Ｄ変換処理に要する時間
を短くすることができ、その結果、燃焼パラメータＮＩ
ＯＮＡＦＢの値のＡ／Ｄ変換周期に起因するばらつきが
最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦに対して影響
を及ぼす度合いを小さくすることができる。それゆえ、
精度よくイオン電流が発生してから消滅するまでの持続
時間を計測することができ、燃焼のばらつきすなわち変
動率の検出精度を高くすることができ、リーン限界を検
出する精度を高くすることができる。
をエンジン回転数ＮＥに略比例するように設定すること
により、それぞれの運転状態において、エンジン回転数
ＮＥに応じた最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦ
の抽出が可能になり、略同一条件でリーン限界に起因す
る燃焼のばらつきを検出することができる。しかも、検
出した燃焼のばらつきは、その繰り返し周期が比較的長
いため、空燃比制御を行うにあたっても制御速度を低く
して行えるので、確実な制御を達成することができる。
なお、イオン電流の持続時間を計測するにあたって、こ
の実施例のようにすれば、Ａ／Ｄ変換処理に要する時間
を短くすることができ、その結果、燃焼パラメータＮＩ
ＯＮＡＦＢの値のＡ／Ｄ変換周期に起因するばらつきが
最終イオン発生クランク角度ＮＩＯＮＡＦに対して影響
を及ぼす度合いを小さくすることができる。それゆえ、
精度よくイオン電流が発生してから消滅するまでの持続
時間を計測することができ、燃焼のばらつきすなわち変
動率の検出精度を高くすることができ、リーン限界を検
出する精度を高くすることができる。
【００２３】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。例えば、上記実施例では、イオン
電流の持続時間を計測するために、上死点ＴＤＣを基準
としてＡ／Ｄ変換を開始したが、このＡ／Ｄ変換を開始
する時点すなわち点火時期に応じて決定される点火後の
所定時間を経過した時点は、例えば、上死点前ＢＴＤＣ
１０°ＣＡあるいは上死点後ＡＴＤＣ５°ＣＡのように
設定するものであってもよい。また、イオン電流の発生
から消滅までの時間を計測するものであるなら、上記し
た計測方法に限定されるものではない。
されるものではない。例えば、上記実施例では、イオン
電流の持続時間を計測するために、上死点ＴＤＣを基準
としてＡ／Ｄ変換を開始したが、このＡ／Ｄ変換を開始
する時点すなわち点火時期に応じて決定される点火後の
所定時間を経過した時点は、例えば、上死点前ＢＴＤＣ
１０°ＣＡあるいは上死点後ＡＴＤＣ５°ＣＡのように
設定するものであってもよい。また、イオン電流の発生
から消滅までの時間を計測するものであるなら、上記し
た計測方法に限定されるものではない。
【００２４】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、以上に詳述したように、計測
したイオン電流が流れ続けている持続時間を内燃機関の
回転数が低い時には高い時よりも少なく設定される複数
点火分の数量だけ抽出して、その変動率を演算すること
により、体感できるすなわち不快に感じる変動と、完全
な燃焼であるのにばらついている場合とを区別して検出
することができる。したがって、その体感できる変動の
場合をリーン限界であると判定することにより、判定精
度を高くすることができ、リーンバーン領域限界におけ
るドライバビリティの低下を防止することができる。
したイオン電流が流れ続けている持続時間を内燃機関の
回転数が低い時には高い時よりも少なく設定される複数
点火分の数量だけ抽出して、その変動率を演算すること
により、体感できるすなわち不快に感じる変動と、完全
な燃焼であるのにばらついている場合とを区別して検出
することができる。したがって、その体感できる変動の
場合をリーン限界であると判定することにより、判定精
度を高くすることができ、リーンバーン領域限界におけ
るドライバビリティの低下を防止することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施例のサンプル回数とエンジン回転数との
関係を設定するマップの模式図。
関係を設定するマップの模式図。
【図５】同実施例の作用説明図。
５…燃料噴射弁 ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １０…燃焼室 １１…出力インターフェース ２４…バイアス用電源 ２５…イオン電流測定用回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−42384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−68750（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34491（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 41/14 310 F02D 41/04 305 F02D 45/00 301 F02P 17/12
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の燃焼室内に点火毎にイオン電流
を流し、 イオン電流の発生している間の持続時間の計測を点火毎
に行い、 計測した持続時間の変動率を、比較的長い繰り返し周期
で発生する変動を検出するために、内燃機関の回転数が
低い時には高い時よりも少なく設定される数量だけ抽出
した複数点火分の持続時間により演算し、 得られた変動率の変動の繰り返し発生する周期が、トル
ク変動により生じる体感上不快に感じる低周波に対応す
る数値となった場合にリーン限界であると判定すること
を特徴とするリーン限界検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29082894A JP3234419B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リーン限界検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29082894A JP3234419B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リーン限界検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144819A JPH08144819A (ja) | 1996-06-04 |
| JP3234419B2 true JP3234419B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=17761017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29082894A Expired - Fee Related JP3234419B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | リーン限界検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234419B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4721907B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2011-07-13 | ダイハツ工業株式会社 | イオン電流に基づく内燃機関の空燃比判定方法 |
| GB2447177A (en) * | 2006-01-10 | 2008-09-03 | Daihatsu Motor Co Ltd | Air-fuel ratio judging method of internal combustion engine based on ion current |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP29082894A patent/JP3234419B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08144819A (ja) | 1996-06-04 |
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