JP3471373B2 - ガソリン機関の燃焼制御装置 - Google Patents
ガソリン機関の燃焼制御装置Info
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- JP3471373B2 JP3471373B2 JP22418892A JP22418892A JP3471373B2 JP 3471373 B2 JP3471373 B2 JP 3471373B2 JP 22418892 A JP22418892 A JP 22418892A JP 22418892 A JP22418892 A JP 22418892A JP 3471373 B2 JP3471373 B2 JP 3471373B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関を安定
して運転できる空燃比のリーン限界に制御するためのガ
ソリン機関の燃焼制御装置に関する。
して運転できる空燃比のリーン限界に制御するためのガ
ソリン機関の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車エンジンでは、排気ガスの浄化及
び燃費向上の要求が高まっており、このためには、機関
の各気筒毎に着火燃焼状態を検出し、機関を空燃比のリ
ーン限界に近い運転条件で運転させることが望ましい。
このため、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排
気中の残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域に
おいて吸入混合気の空燃比を検出する全領域空燃比セン
サが使用され、機関を希薄燃焼させる燃焼制御がなされ
ている。また、機関が安定燃焼の希薄燃焼限界に近づく
と、クランク角速度（機関の回転速度と同義）がばらつ
き、回転が不安定になるとともに、気筒内の燃焼圧力の
ピーク位置およびピーク値のレベルの変動（ばらつき）
が増大し、このばらつき度合いが一定値を越えると機関
の円滑な運転が困難となる。
び燃費向上の要求が高まっており、このためには、機関
の各気筒毎に着火燃焼状態を検出し、機関を空燃比のリ
ーン限界に近い運転条件で運転させることが望ましい。
このため、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排
気中の残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域に
おいて吸入混合気の空燃比を検出する全領域空燃比セン
サが使用され、機関を希薄燃焼させる燃焼制御がなされ
ている。また、機関が安定燃焼の希薄燃焼限界に近づく
と、クランク角速度（機関の回転速度と同義）がばらつ
き、回転が不安定になるとともに、気筒内の燃焼圧力の
ピーク位置およびピーク値のレベルの変動（ばらつき）
が増大し、このばらつき度合いが一定値を越えると機関
の円滑な運転が困難となる。
【０００３】さらに、気筒内の圧力変動を正確に検出す
る手段として、スパークプラグに組み込まれたり、別体
の気筒内圧力センサプラグとして気筒内圧力が直接印加
するように装着されるセンサが公知である。これととも
に、スパークプラグと機関のスパークプラグ締結座との
間に機械電気変換体を介装し、気筒内の燃焼圧力の変化
を検出するガスケット式燃焼圧力センサまたは、スパー
クプラグの主体金具と絶縁碍子との間に機械電気変換体
を介装したスーパークプラグ内装型燃焼圧力センサなど
が、安価で装着性に優れ、気筒の燃焼圧力のピーク位置
またはピークレベルの検出などに使用されている。前者
は気筒内圧力の絶対値の検出精度に優れるが装着、メン
テナンスが面倒であり、後者は比較的安価で装着、メン
テナンスが容易であり、相対的な燃焼圧力変動の検出に
適する。
る手段として、スパークプラグに組み込まれたり、別体
の気筒内圧力センサプラグとして気筒内圧力が直接印加
するように装着されるセンサが公知である。これととも
に、スパークプラグと機関のスパークプラグ締結座との
間に機械電気変換体を介装し、気筒内の燃焼圧力の変化
を検出するガスケット式燃焼圧力センサまたは、スパー
クプラグの主体金具と絶縁碍子との間に機械電気変換体
を介装したスーパークプラグ内装型燃焼圧力センサなど
が、安価で装着性に優れ、気筒の燃焼圧力のピーク位置
またはピークレベルの検出などに使用されている。前者
は気筒内圧力の絶対値の検出精度に優れるが装着、メン
テナンスが面倒であり、後者は比較的安価で装着、メン
テナンスが容易であり、相対的な燃焼圧力変動の検出に
適する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、全領域空燃
比センサ、クランク角速度センサ、または気筒内圧力セ
ンサを用いた燃焼制御においては、各気筒間の空燃比の
ばらつきを考慮して、最も希薄となる気筒においても正
常に着火ができるよう、空燃比を希薄限界から余裕をも
って燃料リッチ側に制御せざるを得ないため、排気浄化
または燃費向上が充分にできない欠点があった。この発
明の目的は、多気筒ガソリン機関を各気筒ごとに安定運
転の限界に近い希薄燃焼（目標空燃比）で運転でき、排
気浄化または燃費向上が最大限に達成できるガソリン機
関の燃焼制御装置を提供することにある。
比センサ、クランク角速度センサ、または気筒内圧力セ
ンサを用いた燃焼制御においては、各気筒間の空燃比の
ばらつきを考慮して、最も希薄となる気筒においても正
常に着火ができるよう、空燃比を希薄限界から余裕をも
って燃料リッチ側に制御せざるを得ないため、排気浄化
または燃費向上が充分にできない欠点があった。この発
明の目的は、多気筒ガソリン機関を各気筒ごとに安定運
転の限界に近い希薄燃焼（目標空燃比）で運転でき、排
気浄化または燃費向上が最大限に達成できるガソリン機
関の燃焼制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の、この発
明のガソリン機関の燃焼制御装置は、多気筒機関の排気
路に装着され、排気中の残存酸素量及び可燃性分量から
空燃比の全領域において吸入混合気の空燃比を検出する
全領域空燃比センサと、各気筒に装着された各スパーク
プラグが受ける燃焼圧力を、スパークプラグの構成部品
間またはスパークプラグの構成部品と機関のスパークプ
ラグ締結座との間に介装された機械電気変換体により、
電気信号に変換する燃焼圧力センサを備え、各気筒ごと
に燃焼圧力のピーク位置のばらつき度合いを検出する燃
焼圧力ばらつき検出回路と、各気筒ごとに設けた燃料噴
射装置と、全気筒の平均空燃比が運転条件に応じて予め
設定した暫定希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比
センサによりフィードバック制御しながら、全気筒の燃
料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると共に、前記燃
焼圧力ばらつき検出回路の出力を入力し、各気筒ごとに
燃焼圧力のばらつき度合いは機関が安定運転できる希薄
燃焼の限界により決定される安定運転限界以下となるよ
う、前記暫定希薄空燃比を前記安定運転限界により決定
される目標希薄空燃比に書き換えて、各気筒ごとに、各
気筒の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御する制御回
路とからなる。
明のガソリン機関の燃焼制御装置は、多気筒機関の排気
路に装着され、排気中の残存酸素量及び可燃性分量から
空燃比の全領域において吸入混合気の空燃比を検出する
全領域空燃比センサと、各気筒に装着された各スパーク
プラグが受ける燃焼圧力を、スパークプラグの構成部品
間またはスパークプラグの構成部品と機関のスパークプ
ラグ締結座との間に介装された機械電気変換体により、
電気信号に変換する燃焼圧力センサを備え、各気筒ごと
に燃焼圧力のピーク位置のばらつき度合いを検出する燃
焼圧力ばらつき検出回路と、各気筒ごとに設けた燃料噴
射装置と、全気筒の平均空燃比が運転条件に応じて予め
設定した暫定希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比
センサによりフィードバック制御しながら、全気筒の燃
料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると共に、前記燃
焼圧力ばらつき検出回路の出力を入力し、各気筒ごとに
燃焼圧力のばらつき度合いは機関が安定運転できる希薄
燃焼の限界により決定される安定運転限界以下となるよ
う、前記暫定希薄空燃比を前記安定運転限界により決定
される目標希薄空燃比に書き換えて、各気筒ごとに、各
気筒の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御する制御回
路とからなる。
【０００６】請求項２に記載のガソリン機関の燃焼制御
装置は、前記制御回路が、運転条件に応じて予め設定し
た暫定希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比センサ
によりフィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴
射装置からの燃料噴射総量を制御すると共に、各気筒ご
との運転状態を前記燃焼圧力ばらつき検出回路で検出
し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を各気筒の運転状
態が同程度となるよう制御する。
装置は、前記制御回路が、運転条件に応じて予め設定し
た暫定希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比センサ
によりフィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴
射装置からの燃料噴射総量を制御すると共に、各気筒ご
との運転状態を前記燃焼圧力ばらつき検出回路で検出
し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を各気筒の運転状
態が同程度となるよう制御する。
【０００７】
【０００８】請求項３においては、前記全領域空燃比セ
ンサに代えて機関のクランク角速度の変化を検出するク
ランク角速度センサを備え、前記制御回路は、前記クラ
ンク角速度センサにより検出したクランク角速度のばら
つきの範囲が一定値以下となるよう、吸入混合気の空燃
比を運転条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比にフ
ィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴射装置か
らの燃料噴射量を制御すると共に、前記燃焼圧力ばらつ
き検出回路の出力を入力し、各気筒ごとに燃焼圧力のば
らつき度合いは、機関が安定運転できる希薄燃焼の限界
により決定される安定運転限界以下となるよう、前記暫
定希薄空燃比を前記安定運転限界により決定される目標
希薄空燃比に書き換えて、各気筒ごとに、各気筒の燃料
噴射装置からの燃料噴射量を制御する。
ンサに代えて機関のクランク角速度の変化を検出するク
ランク角速度センサを備え、前記制御回路は、前記クラ
ンク角速度センサにより検出したクランク角速度のばら
つきの範囲が一定値以下となるよう、吸入混合気の空燃
比を運転条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比にフ
ィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴射装置か
らの燃料噴射量を制御すると共に、前記燃焼圧力ばらつ
き検出回路の出力を入力し、各気筒ごとに燃焼圧力のば
らつき度合いは、機関が安定運転できる希薄燃焼の限界
により決定される安定運転限界以下となるよう、前記暫
定希薄空燃比を前記安定運転限界により決定される目標
希薄空燃比に書き換えて、各気筒ごとに、各気筒の燃料
噴射装置からの燃料噴射量を制御する。
【０００９】請求項４においては、前記全領域空燃比セ
ンサに代えて機関の気筒内圧力を直接検出する気筒内圧
力センサを備え、前記制御回路は、前記気筒内圧力セン
サにより検出した特定気筒の燃焼圧力のばらつきの範囲
が一定値以下となるよう、吸入混合気の空燃比を運転条
件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比にフィードバッ
ク制御しながら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴
射量を制御すると共に、前記燃焼圧力ばらつき検出回路
の出力を入力し、各気筒ごとに燃焼圧力のばらつき度合
いは、機関が安定運転できる希薄燃焼の限界により決定
される安定運転限界以下となるよう、前記暫定希薄空燃
比を前記安定運転限界により決定される目標希薄空燃比
に書き換えて、各気筒ごとに、各気筒の燃料噴射装置か
らの燃料噴射量を制御する。
ンサに代えて機関の気筒内圧力を直接検出する気筒内圧
力センサを備え、前記制御回路は、前記気筒内圧力セン
サにより検出した特定気筒の燃焼圧力のばらつきの範囲
が一定値以下となるよう、吸入混合気の空燃比を運転条
件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比にフィードバッ
ク制御しながら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴
射量を制御すると共に、前記燃焼圧力ばらつき検出回路
の出力を入力し、各気筒ごとに燃焼圧力のばらつき度合
いは、機関が安定運転できる希薄燃焼の限界により決定
される安定運転限界以下となるよう、前記暫定希薄空燃
比を前記安定運転限界により決定される目標希薄空燃比
に書き換えて、各気筒ごとに、各気筒の燃料噴射装置か
らの燃料噴射量を制御する。
【００１０】
【発明の作用】請求項１に記載の発明では、ガソリン機
関の燃焼制御装置を、全領域空燃比センサを用い、運転
条件に応じて、余裕を持ってリーン側に設定した暫定希
薄空燃比にフィードバック制御すると共に、各気筒の空
燃比のばらつきを、燃焼圧力センサで検出し、各気筒ご
とに正常着火の限界まで希薄燃焼となるよう制御する。
請求項２に記載の発明では、ガソリン機関の燃焼制御装
置を、全領域空燃比センサを用い、運転条件に応じて設
定した目標希薄空燃比にフィードバック制御すると共
に、各気筒の運転状態のばらつきを、燃焼圧力センサで
検出し、各気筒間のばらつきのみを調整する。
関の燃焼制御装置を、全領域空燃比センサを用い、運転
条件に応じて、余裕を持ってリーン側に設定した暫定希
薄空燃比にフィードバック制御すると共に、各気筒の空
燃比のばらつきを、燃焼圧力センサで検出し、各気筒ご
とに正常着火の限界まで希薄燃焼となるよう制御する。
請求項２に記載の発明では、ガソリン機関の燃焼制御装
置を、全領域空燃比センサを用い、運転条件に応じて設
定した目標希薄空燃比にフィードバック制御すると共
に、各気筒の運転状態のばらつきを、燃焼圧力センサで
検出し、各気筒間のばらつきのみを調整する。
【００１１】請求項３に記載の発明では、ガソリン機関
の燃焼制御装置を、希薄燃焼になるほどクランク角速度
のばらつきが増大するという事実を利用して、クランク
角速度センサで検出した、クランク角速度のばらつき度
合いが一定値以下となるよう、運転条件に応じ、余裕を
持ってリーン側に設定した暫定希薄空燃比にフィードバ
ック制御する。また、各気筒の空燃比のばらつきを、燃
焼圧力センサで検出し、各気筒ごとに正常着火の限界ま
で希薄燃焼となるよう制御する。
の燃焼制御装置を、希薄燃焼になるほどクランク角速度
のばらつきが増大するという事実を利用して、クランク
角速度センサで検出した、クランク角速度のばらつき度
合いが一定値以下となるよう、運転条件に応じ、余裕を
持ってリーン側に設定した暫定希薄空燃比にフィードバ
ック制御する。また、各気筒の空燃比のばらつきを、燃
焼圧力センサで検出し、各気筒ごとに正常着火の限界ま
で希薄燃焼となるよう制御する。
【００１２】請求項４に記載の発明では、ガソリン機関
の燃焼制御装置を、希薄燃焼になるほど気筒の燃焼圧の
ばらつきが増大するという事実を利用して、機関の気筒
内圧力を直接検出する気筒内圧力センサの出力により特
定気筒の圧力変動のばらつきを検出し、このばらつき度
合いが一定値以下となるよう運転条件に応じ、余裕を持
ってリーン側に設定した暫定希薄空燃比にフィードバッ
ク制御する。また、各気筒の空燃比のばらつきを、燃焼
圧力センサで検出し、各気筒ごとに正常着火の限界まで
希薄燃焼となるよう制御する。
の燃焼制御装置を、希薄燃焼になるほど気筒の燃焼圧の
ばらつきが増大するという事実を利用して、機関の気筒
内圧力を直接検出する気筒内圧力センサの出力により特
定気筒の圧力変動のばらつきを検出し、このばらつき度
合いが一定値以下となるよう運転条件に応じ、余裕を持
ってリーン側に設定した暫定希薄空燃比にフィードバッ
ク制御する。また、各気筒の空燃比のばらつきを、燃焼
圧力センサで検出し、各気筒ごとに正常着火の限界まで
希薄燃焼となるよう制御する。
【００１３】
【発明の効果】これらの作用により、定常運転及び暖機
運転において、排気浄化、燃費向上が同時に達成でき
る。
運転において、排気浄化、燃費向上が同時に達成でき
る。
【００１４】
【実施例】図１は、４気筒ガソリン機関の概略を示し、
１００は点火装置、２００は排気路であり全領域空燃比
センサ２０１が装着され、３００は吸気路であり各気筒
ごとに燃料噴射装置３０１が取り付けられている。点火
装置１００は、点火コイル１、配電器２、スパークプラ
グ３を備える。空燃比センサ２０１は、公知の構成を有
し、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排気中の
残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域において
吸入混合気の平均的空燃比を検出する。
１００は点火装置、２００は排気路であり全領域空燃比
センサ２０１が装着され、３００は吸気路であり各気筒
ごとに燃料噴射装置３０１が取り付けられている。点火
装置１００は、点火コイル１、配電器２、スパークプラ
グ３を備える。空燃比センサ２０１は、公知の構成を有
し、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排気中の
残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域において
吸入混合気の平均的空燃比を検出する。
【００１５】燃焼圧力ばらつき検出回路４は、図２に示
す如く、機関のスパークプラグ取付座Ａとスパークプラ
グの主体金具の胴部Ｂとの間に締結されているガスケッ
ト式燃焼圧力センサ５、機関のクランク角信号検出器４
１、ピストンの上死点信号発生器４２、これらの出力か
ら圧力のピーク位置を検出する燃焼圧力ピーク位置検出
回路４３、および燃焼圧力ピーク位置のばらつき度合い
を算出するばらつき算出回路４４と、該ばらつき度合い
が吸入混合気の希薄限界であるか否かを判定する判定回
路４５からなる。このとき、クランク角信号検出器４１
は、クランク角位置を検出し、ピストンの上死点信号発
生器４２は点火工程にある気筒を特定する。
す如く、機関のスパークプラグ取付座Ａとスパークプラ
グの主体金具の胴部Ｂとの間に締結されているガスケッ
ト式燃焼圧力センサ５、機関のクランク角信号検出器４
１、ピストンの上死点信号発生器４２、これらの出力か
ら圧力のピーク位置を検出する燃焼圧力ピーク位置検出
回路４３、および燃焼圧力ピーク位置のばらつき度合い
を算出するばらつき算出回路４４と、該ばらつき度合い
が吸入混合気の希薄限界であるか否かを判定する判定回
路４５からなる。このとき、クランク角信号検出器４１
は、クランク角位置を検出し、ピストンの上死点信号発
生器４２は点火工程にある気筒を特定する。
【００１６】燃焼圧力ばらつき検出回路４は、前記燃焼
圧力センサ５などの出力を入力し、各気筒の燃焼圧力の
ピーク位置のクランク角位置を検出する。ばらつき算出
回路４４は、気筒ごとに前記ピーク位置の基準値からの
偏差を検出し、燃焼圧力のピーク位置のばらつき度合い
として判定回路４５に出力する。判定回路４５は、ばら
つき度合いと、運転条件により、予め測定または計算で
求めた運転の安定限界である限界ばらつき度合い設定値
とを比較し、吸入混合気の希薄限界を判定し、マイクロ
コンピュータを用いたエンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ、制御回路）６に出力する。
圧力センサ５などの出力を入力し、各気筒の燃焼圧力の
ピーク位置のクランク角位置を検出する。ばらつき算出
回路４４は、気筒ごとに前記ピーク位置の基準値からの
偏差を検出し、燃焼圧力のピーク位置のばらつき度合い
として判定回路４５に出力する。判定回路４５は、ばら
つき度合いと、運転条件により、予め測定または計算で
求めた運転の安定限界である限界ばらつき度合い設定値
とを比較し、吸入混合気の希薄限界を判定し、マイクロ
コンピュータを用いたエンジンコントロールユニット
（ＥＣＵ、制御回路）６に出力する。
【００１７】ガスケット式燃焼圧力センサ５は、２枚の
円環状機械電気変換体５１と３層の円環状電極層５２と
を交互に積層した圧電素子５０にリード線を接続してな
り、電圧に変換した気筒内の燃焼圧力波形を出力する。
この燃焼圧力波形は、図３に示す如く、空燃比Ａ／Ｆが
理論空燃比から希薄になるに従ってピーク位置のばらつ
き度合いが大きくなるとともに、ピーク値のレベルのば
らつき度合いが増大する。
円環状機械電気変換体５１と３層の円環状電極層５２と
を交互に積層した圧電素子５０にリード線を接続してな
り、電圧に変換した気筒内の燃焼圧力波形を出力する。
この燃焼圧力波形は、図３に示す如く、空燃比Ａ／Ｆが
理論空燃比から希薄になるに従ってピーク位置のばらつ
き度合いが大きくなるとともに、ピーク値のレベルのば
らつき度合いが増大する。
【００１８】制御回路６は、運転条件に応じて予め計算
又は測定により求めた記憶装置に格納したデータに基づ
き、機関に供給される空気と燃料の混合比（空燃比）の
全気筒の平均値が設定した暫定希薄空燃比となるよう、
前記空燃比センサ２０１によりフィードバック制御しな
がら、全ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴射量を制
御する。これとともに、各気筒ごとの安定運転限界を前
記燃焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、おのおのの燃
料噴射装置３０１からの燃料噴射量を、その気筒の安定
運転限界に近い限界希薄空燃比まで希薄となるように調
整して、暫定希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比によ
り決定される目標希薄空燃比に書き換えて制御する。
又は測定により求めた記憶装置に格納したデータに基づ
き、機関に供給される空気と燃料の混合比（空燃比）の
全気筒の平均値が設定した暫定希薄空燃比となるよう、
前記空燃比センサ２０１によりフィードバック制御しな
がら、全ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴射量を制
御する。これとともに、各気筒ごとの安定運転限界を前
記燃焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、おのおのの燃
料噴射装置３０１からの燃料噴射量を、その気筒の安定
運転限界に近い限界希薄空燃比まで希薄となるように調
整して、暫定希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比によ
り決定される目標希薄空燃比に書き換えて制御する。
【００１９】また、制御回路６は、気筒間の空燃比のば
らつきを考慮して安全側（リッチ側）に設定した希薄な
暫定空燃比、たとえば２０：１の空燃比となるよう燃料
噴射装置３０１からの燃料供給量を調整し、機関を燃焼
制御する。この空燃比は空燃比センサ２０１で検出され
目標値と差が生じないようにフィードバック制御され
る。
らつきを考慮して安全側（リッチ側）に設定した希薄な
暫定空燃比、たとえば２０：１の空燃比となるよう燃料
噴射装置３０１からの燃料供給量を調整し、機関を燃焼
制御する。この空燃比は空燃比センサ２０１で検出され
目標値と差が生じないようにフィードバック制御され
る。
【００２０】燃焼圧力ばらつき検出回路４による各気筒
ごとの空燃比を、各気筒ごとに正常着火、燃焼が可能な
限界に近い限界希薄空燃比に調整する作用は、つぎのよ
うになされる。判定回路４５は、たとえば各気筒ごと
に、燃焼圧力波形の連続した１０個のピーク位置と基準
値との差のばらつき量を積算し、積算値が機関の運転条
件に応じて予め測定（または計算）し記憶装置に記憶さ
せた測定値４６と比較し、積算値が測定値４６以上のと
きは安定運転の限界が近いと判別する。この判別情報
は、制御回路６に出力され、燃料噴射装置３０１による
燃料供給量を調整し、気筒ごとに空燃比のリーン限界近
くでの安定運転を実行する。これは、暫定希薄空燃比２
０：１を、各気筒の限界希薄空燃比の総和により決定さ
れる目標希薄空燃比（たとえば２２：１）に書き換え
て、燃料噴射装置３０１からの燃料噴射総量を制御する
ことによりなされる。
ごとの空燃比を、各気筒ごとに正常着火、燃焼が可能な
限界に近い限界希薄空燃比に調整する作用は、つぎのよ
うになされる。判定回路４５は、たとえば各気筒ごと
に、燃焼圧力波形の連続した１０個のピーク位置と基準
値との差のばらつき量を積算し、積算値が機関の運転条
件に応じて予め測定（または計算）し記憶装置に記憶さ
せた測定値４６と比較し、積算値が測定値４６以上のと
きは安定運転の限界が近いと判別する。この判別情報
は、制御回路６に出力され、燃料噴射装置３０１による
燃料供給量を調整し、気筒ごとに空燃比のリーン限界近
くでの安定運転を実行する。これは、暫定希薄空燃比２
０：１を、各気筒の限界希薄空燃比の総和により決定さ
れる目標希薄空燃比（たとえば２２：１）に書き換え
て、燃料噴射装置３０１からの燃料噴射総量を制御する
ことによりなされる。
【００２１】図４は燃焼圧力センサ５の他の実施例を示
す。この実施例では、スパークプラグ３の主体金具３１
と、絶縁碍子３２との間に円環状機械電気変換体の両面
に電極層を積層した圧電素子５０を介装し、スパークプ
ラグ内装型燃焼圧力センサ５としている。この構成によ
り、スパークプラグの構造は複雑化するが、燃焼圧力セ
ンサ５の装着は容易になる。図５は燃焼圧力センサ５の
さらに他の実施例を示す。この実施例では、主体金具３
１の胴部３３の下面を削り、この部分に絶縁被覆５３を
施した円環状圧電素子５０を固着している。この実施例
においても、図４の実施例と同様な効果が得られる。
す。この実施例では、スパークプラグ３の主体金具３１
と、絶縁碍子３２との間に円環状機械電気変換体の両面
に電極層を積層した圧電素子５０を介装し、スパークプ
ラグ内装型燃焼圧力センサ５としている。この構成によ
り、スパークプラグの構造は複雑化するが、燃焼圧力セ
ンサ５の装着は容易になる。図５は燃焼圧力センサ５の
さらに他の実施例を示す。この実施例では、主体金具３
１の胴部３３の下面を削り、この部分に絶縁被覆５３を
施した円環状圧電素子５０を固着している。この実施例
においても、図４の実施例と同様な効果が得られる。
【００２２】請求項２に記載の発明では、制御回路６
は、運転条件に応じて予め計算又は測定により求めた記
憶装置に格納したデータに基づき、機関に供給される空
気と燃料の混合比（空燃比）が設定した目標希薄空燃比
となるよう、空燃比センサ２０１によりフィードバック
制御しながら、全ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴
射総量を制御する。これと共に、各気筒ごとの空燃比の
ばらつきを前記燃焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、
各気筒ごとのピーク位置と基準値との差のばらつき量を
積算し、各気筒間のばらつきが少なくなるよう各燃料噴
射装置３０１からの燃料噴射量を制御する。これによ
り、各気筒は空燃比のばらつきが低減し、ほぼ同一条件
で運転できる。
は、運転条件に応じて予め計算又は測定により求めた記
憶装置に格納したデータに基づき、機関に供給される空
気と燃料の混合比（空燃比）が設定した目標希薄空燃比
となるよう、空燃比センサ２０１によりフィードバック
制御しながら、全ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴
射総量を制御する。これと共に、各気筒ごとの空燃比の
ばらつきを前記燃焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、
各気筒ごとのピーク位置と基準値との差のばらつき量を
積算し、各気筒間のばらつきが少なくなるよう各燃料噴
射装置３０１からの燃料噴射量を制御する。これによ
り、各気筒は空燃比のばらつきが低減し、ほぼ同一条件
で運転できる。
【００２３】すなわち、制御回路６は、気筒間の空燃比
のばらつきを考慮して予め設定した理論空燃比よりリー
ンな目標希薄空燃比、たとえば２２：１の空燃比となる
よう全ての燃料噴射装置３０１からの燃料供給総量を調
整し、機関を燃焼制御する。この目標空燃比は空燃比セ
ンサ２０１で検出され目標値と差が生じないようにフィ
ードバック制御される。これと共に、燃焼圧力ばらつき
検出回路４は、燃料供給総量はそのままで、気筒間のば
らつきのみを検出して調整する。
のばらつきを考慮して予め設定した理論空燃比よりリー
ンな目標希薄空燃比、たとえば２２：１の空燃比となる
よう全ての燃料噴射装置３０１からの燃料供給総量を調
整し、機関を燃焼制御する。この目標空燃比は空燃比セ
ンサ２０１で検出され目標値と差が生じないようにフィ
ードバック制御される。これと共に、燃焼圧力ばらつき
検出回路４は、燃料供給総量はそのままで、気筒間のば
らつきのみを検出して調整する。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】請求項３に記載の燃焼制御装置を、図６お
よび図７とともに説明する。この発明では、図１におけ
る全領域空燃比センサ２０１に代えて、図６に示す如く
機関のクランク角速度を検出するクランク角速度センサ
７を備える。機関のクランク角速度は、図７に示す如
く、吸入混合気の空燃比が希薄になるほどばらつきが大
きく、空燃比Ａ／Ｆが２２を越えると機関の安定運転が
できなくなる。このクランク角速度のばらつきを基準値
からの変動度合いから検出し、所定期間の変動度合いを
積算し、積算値と測定値を比較し、リーン限界を判定す
る。
よび図７とともに説明する。この発明では、図１におけ
る全領域空燃比センサ２０１に代えて、図６に示す如く
機関のクランク角速度を検出するクランク角速度センサ
７を備える。機関のクランク角速度は、図７に示す如
く、吸入混合気の空燃比が希薄になるほどばらつきが大
きく、空燃比Ａ／Ｆが２２を越えると機関の安定運転が
できなくなる。このクランク角速度のばらつきを基準値
からの変動度合いから検出し、所定期間の変動度合いを
積算し、積算値と測定値を比較し、リーン限界を判定す
る。
【００３０】制御回路６は、クランク角速度センサ７に
よりクランク角速度の変動が一定範囲内となり、機関の
安定運転が可能である希薄空燃比を、気筒間の空燃比の
ばらつきを考慮し、余裕を持って暫定希薄空燃比として
設定する。つぎに、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃
焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、各燃料噴射装置３
０１からの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空
燃比まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒
の限界希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書
き換えて制御することは、上記実施例と同一である。
よりクランク角速度の変動が一定範囲内となり、機関の
安定運転が可能である希薄空燃比を、気筒間の空燃比の
ばらつきを考慮し、余裕を持って暫定希薄空燃比として
設定する。つぎに、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃
焼圧力ばらつき検出回路４で検出し、各燃料噴射装置３
０１からの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空
燃比まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒
の限界希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書
き換えて制御することは、上記実施例と同一である。
【００３１】請求項４に記載の燃焼制御装置を、図８〜
図１１とともに説明する。この発明では、前記クランク
角速度センサ７に代えて、図９に示す如く、主体金具３
１に絶縁碍子３２と並列して気筒内の圧力を直接検出す
る機械電気変換体８１を取り付けたスパークプラグ組み
込み式気筒内圧力センサ８を備える。気筒内の圧力は、
図１１に示す如く、吸入混合気の空燃比が希薄になるほ
どばらつきが大きく、空燃比Ａ／Ｆが２２を越えると期
間の安定運転ができなくなる。
図１１とともに説明する。この発明では、前記クランク
角速度センサ７に代えて、図９に示す如く、主体金具３
１に絶縁碍子３２と並列して気筒内の圧力を直接検出す
る機械電気変換体８１を取り付けたスパークプラグ組み
込み式気筒内圧力センサ８を備える。気筒内の圧力は、
図１１に示す如く、吸入混合気の空燃比が希薄になるほ
どばらつきが大きく、空燃比Ａ／Ｆが２２を越えると期
間の安定運転ができなくなる。
【００３２】この気筒内圧力は、特定クランク角におけ
る気筒内圧力を測定することにより機関の出力トルクの
ばらつきと１：１の対応を示すので、図１０に示す出力
トルクばらつき検出回路７０により気筒内圧力のばらつ
きを検出できる。出力トルクばらつき検出回路７０は、
前記気筒内圧力センサ（出力トルクセンサ）８、トルク
算出回路７２、トルクばらつき算出回路７３、リーン限
界判定回路７４を備え、出力トルクの基準値からの変動
度合いを検出し、所定期間の変動度合いを積算し、積算
値と測定値を比較し、リーン限界を判定する。
る気筒内圧力を測定することにより機関の出力トルクの
ばらつきと１：１の対応を示すので、図１０に示す出力
トルクばらつき検出回路７０により気筒内圧力のばらつ
きを検出できる。出力トルクばらつき検出回路７０は、
前記気筒内圧力センサ（出力トルクセンサ）８、トルク
算出回路７２、トルクばらつき算出回路７３、リーン限
界判定回路７４を備え、出力トルクの基準値からの変動
度合いを検出し、所定期間の変動度合いを積算し、積算
値と測定値を比較し、リーン限界を判定する。
【００３３】制御回路６は、気筒内圧力センサ８により
特定気筒の圧力変動が一定範囲内となり、機関の安定運
転が可能である希薄空燃比を、気筒間の空燃比のばらつ
きを考慮し、余裕を持って暫定希薄空燃比として設定す
る。つぎに、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃焼圧力
ばらつき検出回路４で検出し、各燃料噴射装置３０１か
らの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空燃比ま
で希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限界
希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書き換え
て制御することは、上記実施例と同一である。なお気筒
内圧力センサ８は、スパークプラグ３と独立したプラグ
型式の公知のセンサが利用できる。
特定気筒の圧力変動が一定範囲内となり、機関の安定運
転が可能である希薄空燃比を、気筒間の空燃比のばらつ
きを考慮し、余裕を持って暫定希薄空燃比として設定す
る。つぎに、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃焼圧力
ばらつき検出回路４で検出し、各燃料噴射装置３０１か
らの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空燃比ま
で希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限界
希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書き換え
て制御することは、上記実施例と同一である。なお気筒
内圧力センサ８は、スパークプラグ３と独立したプラグ
型式の公知のセンサが利用できる。
【図１】この発明の燃焼制御装置を装着したガソリン機
関の点火回路図である。
関の点火回路図である。
【図２】燃焼圧力ばらつき検出回路のブロック図であ
る。
る。
【図３】燃焼圧力のばらつきを示す波形図である。
【図４】燃焼圧力センサの他の実施例の断面図である。
【図５】燃焼圧力センサのさらに他の実施例の断面図で
ある。
ある。
【図６】請求項３に記載の燃焼制御装置を装着した点火
回路図である。
回路図である。
【図７】クランク角速度および出力トルク変動を示す波
形図である。
形図である。
【図８】請求項４に記載の燃焼制御装置を装着した点火
回路図である。
回路図である。
【図９】気筒内圧力センサを組み込んだスパークプラグ
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】出力トルクばらつき検出回路のブロック図で
ある。
ある。
【図１１】気筒内圧力の変動を示す波形図である。
１ 点火コイル
２ 配電器
３ スパークプラグ
４ 燃焼圧力ばらつき検出回路
５ 燃焼圧力センサ
６ 制御回路
７ クランク角速度センサ
８ 気筒内圧力センサ
１００ 点火装置
２０１ 全領域空燃比センサ
３０１ 燃料噴射装置
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−51135（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−164139（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−306246（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−156142（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−38853（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−195031（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−65535（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02D 41/00 - 45/00
Claims (4)
- 【請求項１】 多気筒機関の排気路に装着され、排気中
の残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域におい
て吸入混合気の空燃比を検出する全領域空燃比センサ
と、 各気筒に装着された各スパークプラグが受ける燃焼圧力
を、スパークプラグの構成部品間またはスパークプラグ
の構成部品と機関のスパークプラグ締結座との間に介装
された機械電気変換体により、電気信号に変換する燃焼
圧力センサを備え、各気筒ごとに燃焼圧力のピーク位置
のばらつき度合いを検出する燃焼圧力ばらつき検出回路
と、 各気筒ごとに設けた燃料噴射装置と、 全気筒の平均空燃比が運転条件に応じて予め設定した暫
定希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比センサによ
りフィードバック制御しながら、全気筒の燃料噴射装置
からの燃料噴射量を制御すると共に、 前記燃焼圧力ばらつき検出回路の出力を入力し、各気筒
ごとに燃焼圧力のばらつき度合いは機関が安定運転でき
る希薄燃焼の限界により決定される安定運転限界以下と
なるよう、前記暫定希薄空燃比を前記安定運転限界によ
り決定される目標希薄空燃比に書き換えて、各気筒ごと
に、各気筒の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御する
制御回路とからなるガソリン機関の燃焼制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記制御回路は、運
転条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比となるよ
う、前記全領域空燃比センサによりフィードバック制御
しながら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射総量
を制御すると共に、各気筒ごとの運転状態を前記燃焼圧
力ばらつき検出回路で検出し、各燃料噴射装置からの燃
料噴射量を各気筒の運転状態が同程度となるよう制御す
るガソリン機関の燃焼制御装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記全領域空燃比セ
ンサに代えて機関のクランク角速度の変化を検出するク
ランク角速度センサを備え、前記 制御回路は、前記クランク角速度センサにより検出
したクランク角速度のばらつきの範囲が一定値以下とな
るよう、吸入混合気の空燃比を運転条件に応じて予め設
定した暫定希薄空燃比にフィードバック制御しながら、
前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると
共に、 前記燃焼圧力ばらつき検出回路の出力を入力し、各気筒
ごとに燃焼圧力のばらつき度合いは、機関が安定運転で
きる希薄燃焼の限界により決定される安定運転限界以下
となるよう、前記暫定希薄空燃比を前記安定運転限界に
より決定される目標希薄空燃比に書き換えて、各気筒ご
とに、各気筒の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御す
るガソリン機関の燃焼制御装置。 - 【請求項４】 請求項１において、前記全領域空燃比セ
ンサに代えて機関の気筒内圧力を直接検出する気筒内圧
力センサを備え、前記 制御回路は、前記気筒内圧力センサにより検出した
特定気筒の燃焼圧力のばらつきの範囲が一定値以下とな
るよう、吸入混合気の空燃比を運転条件に応じて予め設
定した暫定希薄空燃比にフィードバック制御しながら、
前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると
共に、 前記燃焼圧力ばらつき検出回路の出力を入力し、各気筒
ごとに燃焼圧力のばらつき度合いは、機関が安定運転で
きる希薄燃焼の限界により決定される安定運転限界以下
となるよう、前記暫定希薄空燃比を前記安定運転限界に
より決定される目標希薄空燃比に書き換えて、各気筒ご
とに、各気筒の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御す
るガソリン機関の燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22418892A JP3471373B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-08-24 | ガソリン機関の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-184097 | 1992-07-10 | ||
| JP18409792 | 1992-07-10 | ||
| JP22418892A JP3471373B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-08-24 | ガソリン機関の燃焼制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002135007A Division JP2002371898A (ja) | 1992-07-10 | 2002-05-10 | ガソリン機関の燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674079A JPH0674079A (ja) | 1994-03-15 |
| JP3471373B2 true JP3471373B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=26502287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22418892A Expired - Fee Related JP3471373B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-08-24 | ガソリン機関の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3471373B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998054821A1 (fr) | 1997-05-26 | 1998-12-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Porte-balais |
| JP5204025B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2013-06-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 多気筒エンジンの制御装置及び制御方法 |
| DE102010038821B3 (de) * | 2010-08-03 | 2012-02-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
| WO2019058728A1 (ja) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置、及び内燃機関の制御方法 |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP22418892A patent/JP3471373B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674079A (ja) | 1994-03-15 |
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