JP3354190B2 - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，内燃機関の制御方法に
関し，特に，混合気の空燃比を燃料噴射量に基づいて制
御する内燃機関の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射弁を備えた内燃機関は気化器を
備えた内燃機関に比べて燃料の霧化状態が不充分である
ため，燃料供給量の増量時に燃料噴射弁から噴射された
燃料の一部が吸気ポートの壁面に付着して気筒内に吸入
されず，混合気の空燃比がリーン側に偏倚したり，また
燃料供給量の減量時に吸気ポートの壁面に付着していた
燃料の一部が持ち去られて気筒内に吸入され，混合気の
空燃比がリッチ側に偏倚する問題がある。そこで，内燃
機関の種々の運転状態に対応する壁面燃料付着率及び壁
面燃料持ち去り率をマップデータとして予め記憶してお
き，このマップデータに基づいて燃料噴射量を補正する
ことにより，混合気の空燃比を所定値に保持して燃焼状
態を良好に保つものが知られている（特公平３−５９２
５５号公報，特開昭６１−１２６３３７号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，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Ｐｍ
ａｘの平均値Ｐｍａｘａｖｅに対するＰｍａｘの変化量
ΔＰｍａｘの比率ΔＰｍａｘ／Ｐｍａｘａｖｅ（以下
「燃焼ラフネス値」という）を用いて表わすことができ
る。この燃焼ラフネス値ΔＰｍａｘ／Ｐｍａｘａｖｅは
混合気の燃焼状態を示すパラメータであって，その値が
大きいほど燃焼状態が悪いことを示している。

【０００４】そこで，内燃機関の燃焼ラフネス値をイオ
ン電流法を用いて検出するようにすれば，内燃機関にお
ける混合気の燃焼状態を高価な気筒内圧をセンサを用い
ることなく比較的簡便な装置で正確に検出することが可
能となる。

【０００５】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で，イオン電流法を用いて検出した燃焼ラフネス値に基
づいて燃料噴射量を適切に制御することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は，混合気の空燃比を燃料噴射量に基づいて
制御する内燃機関の制御方法において，点火電圧センサ
の検出電圧に基づいてイオン電流法により前記燃焼ラフ
ネス値を検出する一方，該イオン電流法により検出した
前記燃焼ラフネス値と比較させて気筒内における混合気
の燃焼状態の良・不良を判定する基準値として，所定の
ラフネス判定値を予め定めておき，内燃機関の急加速時
に検出した前記燃焼ラフネス値が前記所定のラフネス判
定値を越えた場合には，該ラフネス判定値に対する前記
燃焼ラフネス値の高い側の偏差の増加に応じて増加する
よう設定された加速時補正量に基づいて，燃料噴射量を
増量方向に補正して，前記燃焼ラフネス値を速やかに前
記ラフネス判定値以下の正常状態に復帰させるようにし
たことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】以下，本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【０００８】図１は，本発明の第１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。

【０００９】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，各燃料噴射弁６は図示し
ない燃料ポンプに接続されるとともに，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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】次に，排気還流機構２０について説明す
る。

【００１６】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の途中には排気ガス還流量を制
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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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，点火
プラグ１６の点火時期及び排気還流弁２２の弁開度指令
値を算出する。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】図２は，図１の制御装置における燃焼ラフ
ネス値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
２次側コイル４８とから成る点火コイル（点火手段）４
９に接続されている。一次側コイル４７と２次側コイル
４８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ＣＰＵ５
ｂ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，２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
１６ｂは接地されている。

【００２３】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が接続されており，Ｃ
ＰＵ５ｂ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４
８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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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
は燃焼ラフネス値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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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，燃料混合気の占める空
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速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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】ここで，燃焼ラフネス値ＲＮを，図５に示
すような気筒内圧の最大値Ｐｍａｘの平均値Ｐｍａｘａ
ｖｅに対するＰｍａｘの変化量ΔＰｍａｘの比率ΔＰｍ
ａｘ／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
ラフネス値ＲＮ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，ＥＧＲＭ＝ＥＧＲＭＨでは失火（完
全失火，図４に破線で示す状態）となり，ＥＧＲＭ＜Ｅ
ＧＲＭ１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＜ＥＧＲＭＨの範囲内では，比較判定パルス
幅ＴＰと燃焼ラフネス値ＲＮ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，燃焼ラフネス値ＲＮを検出することができる。

【００３７】このように，点火電圧センサ１７の検出電
圧に基づいて，燃焼ラフネス値ＲＮを検出することによ
り，以下のような効果を奏する。

【００３８】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。

【００３９】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値センサを実
現することができる。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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ＴＷ
Ｌ（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。

【００４７】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
ラフネス値制御が困難であることを考慮したものであ
る。

【００４８】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）。

【００４９】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。

【００５０】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，ＰＢＡ，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。

【００５１】次に，図９〜図１１に基づいて，燃料噴射
弁６の燃料噴射量による混合気の空燃比制御について説
明する。

【００５２】先ず，図９のフローチャートのステップＳ
５１において，エンジン回転数センサ１０，吸気管内絶
対圧センサ７及びスロットル弁開度センサ４が出力する
エンジン回転数ＮＥ，吸気管内絶対圧ＰＢＡ及びスロッ
トル弁開度θＴＨを読み込み（ステップＳ５１），読み
込んだスロットル弁開度θＴＨの前回値及び今回値に基
づいてエンジン１が急加速状態にあるか否かを判別する
（ステップＳ５２）。即ちスロットル弁開度θＴＨの前
回値に対する今回値の増加分が所定値以上である場合
に，急加速状態にあると判別する。ステップＳ５２の答
が否定（Ｎｏ）のときには，燃料噴射量の補正を行うこ
となく本プログラムを終了する。一方，ステップＳ５２
の答が肯定（Ｙｅｓ），即ちエンジン１が急加速状態に
あるときには，ステップＳ５３に移行して燃料噴射量の
補正を実行する。

【００５３】ステップＳ５２の答が肯定（Ｙｅｓ）で急
加速状態にあるときには，前記比較判定パルス幅ＴＰか
ら求めた燃焼ラフネス値ＲＮを読み込む（ステップＳ５
３）。次に，読み込んだ燃焼ラフネス値ＲＮを所定のラ
フネス判定値ＲＮｒｅｆと比較する（ステップＳ５
４）。ラフネス判定値ＲＮｒｅｆは，燃焼状態の良・不
良を判定する基準値であって，燃焼ラフネス値ＲＮがそ
の値を越えて増加すると燃焼状態が不良になるため，燃
焼ラフネス値ＲＮがラフネス判定値ＲＮｒｅｆ以下に保
持されるように燃料噴射量が制御される。尚，燃焼ラフ
ネス値ＲＮがラフネス判定値ＲＮｒｅｆを越えた場合，
前記燃料噴射量に加えて排気ガス還流量及び点火時期が
併せて制御される。

【００５４】ステップＳ５４の答が否定（Ｎｏ），即ち
燃焼ラフネス値ＲＮがラフネス判定値ＲＮｒｅｆ以下の
場合には，燃焼状態が良好であると判断して燃料噴射量
の補正を行うことなく本プログラムを終了する。一方，
ステップＳ５４の答が肯定（Ｙｅｓ），即ち燃焼ラフネ
ス値ＲＮがラフネス判定値ＲＮｒｅｆを上回った場合に
は，燃焼ラフネス値ＲＮからラフネス判定値ＲＮｒｅｆ
を減算することにより，ラフネス判定値ＲＮｒｅｆに対
する燃焼ラフネス値ＲＮの高い側の偏差ΔＲＮを算出す
る（ステップＳ５５）。そして前記偏差ΔＲＮに基づい
て図１０のマップから燃料噴射量の加速時補正量ＴＡＣ
Ｃを検索する（ステップＳ５６）。加速時補正量ＴＡＣ
Ｃの値は，前記偏差ΔＲＮの増加に応じて増加するよう
に設定される。

【００５５】加速時補正量ＴＡＣＣは，前記ステップＳ
５１で読み込んだエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対
圧ＰＢＡに基づいて気筒毎に算出される燃料噴射量に加
算されるもので，急加速時に燃料噴射弁６から噴射され
た燃料が吸気ポート壁面に付着することにより空燃比が
リーン側に偏倚して燃焼状態が不良になるのを防止すべ
く，前記偏差ΔＲＮの値に応じて燃料噴射量を増量方向
に補正する。その結果，図１１のタイムチャートから明
らかなように，スロットル弁開度θＴＨが急増する加速
時に，空燃比のリーン化により燃焼状態が悪化して燃焼
ラフネス値ＲＮがラフネス判定値ＲＮｒｅｆを越える
と，その偏差ΔＲＮに応じて燃料噴射量が増量補正され
るため，前記空燃比のリーン化が補償されて燃焼状態が
改善され，燃焼ラフネス値ＲＮは速やかにラフネス判定
値ＲＮｒｅｆ以下の正常状態に復帰する。

【００５６】而して，エンジン１の急加速時に燃料噴射
弁６から噴射された燃料の壁面付着率を推定して燃料噴
射量を補正するのでなく，気筒内の混合気の燃焼状態，
即ち燃焼ラフネス値ＲＮを検出して燃料噴射量を補正し
ているので，従来必要であった燃料の壁面付着率を推定
するための膨大なマップデータが不要になるだけでな
く，急加速時における混合気の空燃比を精度良く制御す
ることが可能となる。

【００５７】以上，本発明の実施例を詳述したが，本発
明は前記実施例に限定されるものでなく，種々の設計変
更を行うことができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば，イオン電
流法により燃焼ラフネス値を検出しているので，簡単な
装置で気筒内の混合気の燃焼状態を正確に検出すること
ができる。しかもこのイオン電流法による燃焼ラフネス
値の検出は，点火電圧センサの検出電圧に基づいて行う
ので，燃焼圧センサや燃焼光センサを用いたと比べてセ
ンサの構造が簡単でかつ取り付けが容易であり，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
可能であり，更に点火電圧センサは，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値センサを実現
することができる。

【００５９】また点火電圧センサの検出電圧に基づいて
イオン電流法により燃焼ラフネス値を検出する一方で，
該イオン電流法により検出した燃焼ラフネス値と比較さ
せて気筒内における混合気の燃焼状態の良・不良を判定
する基準値として，所定のラフネス判定値を予め定めて
おき，内燃機関の急加速時に検出した燃焼ラフネス値が
前記所定のラフネス判定値を越えた場合には，該ラフネ
ス判定値に対する燃焼ラフネス値の高い側の偏差の増加
に応じて増加するよう設定された加速時補正量に基づい
て，燃料噴射量を増量方向に補正しているので，急加速
時に燃料噴射弁からの噴射燃料が吸気ポート壁面に付着
して空燃比がリーン側に偏倚するのを，上記加速時補正
量に基づく燃料噴射量の増量補正により補償して燃焼状
態を改善でき，これにより，燃焼ラフネス値を速やかに
ラフネス判定値以下の正常状態に復帰させることができ
るから，混合気の空燃比を所定値に保持して急加速時に
おける内燃機関の燃焼状態を良好に保つことができる。
しかも，燃焼ラフネス値とラフネス判定値（所定基準
値）とを用いたことにより，燃料の壁面付着率や壁面持
ち去り率を推定する必要がなくなり，前記壁面付着率や
壁面持ち去り率を求めるための膨大なマップデータの格
納スペースを削減して制御装置を簡素化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関及びその制御装置の構成図

【図２】燃焼ラフネス値を検出するための回路構成を示
す図

【図３】図２の回路の具体的な構成を示す回路図

【図４】点火電圧の推移を示すタイムチャート

【図５】気筒内圧の推移を示すタイムチャート

【図６】排気ガス還流量，燃焼ラフネス値及び比較判定
パルス幅の関係を説明する図

【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

【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

【図９】燃料噴射量の加速時増量補正を行うプログラム
のフローチャート

【図１０】燃焼ラフネス値とラフネス判定値との偏差に
基づいて燃料噴射量の加速時補正量を検索するマップ

【図１１】急加速時の燃料噴射量補正を説明するタイム
チャート

【符号の説明】

１ エンジン（内燃機関） ６ 燃料噴射弁 １６ 点火プラグ ２２ 排気還流弁 ＲＮ 燃焼ラフネス値 ＲＮｒｅｆ ラフネス判定値 ΔＲＮ 偏差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−101036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246440（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−194336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−83026（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−187546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−55338（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 41/00 - 45/00 F02P 17/12

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 混合気の空燃比を燃料噴射量に基づいて
   制御する内燃機関の制御方法において， 点火電圧センサ（１７）の検出電圧に基づいてイオン電
   流法により燃焼ラフネス値（ＲＮ）を検出する一方， 該イオン電流法により検出した前記燃焼ラフネス値（Ｒ
   Ｎ）と比較させて気筒内における混合気の燃焼状態の良
   ・不良を判定する基準値として，所定のラフネス判定値
   （ＲＮｒｅｆ）を予め定めておき， 内燃機関（１）の急加速時に検出した前記燃焼ラフネス
   値（ＲＮ）が前記所定のラフネス判定値（ＲＮｒｅｆ）
   を越えた場合には，該ラフネス判定値（ＲＮｒｅｆ）に
   対する前記燃焼ラフネス値（ＲＮ）の高い側の偏差（Δ
   ＲＮ）の増加に応じて増加するよう設定された加速時補
   正量（ＴＡＣＣ）に基づいて，燃料噴射量を増量方向に
   補正して，前記燃焼ラフネス値（ＲＮ）を速やかに前記
   ラフネス判定値（ＲＮｒｅｆ）以下の正常状態に復帰さ
   せるようにしたことを特徴とする，内燃機関の制御方
   法。