JPH01211656A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の燃焼状態を制御する内燃機関の制
御装置に関するものである。

［従来の技術〕 内燃機関の燃焼状態を制御する装置として、例えば筒内
圧センサによってノック発生を検出し、点火時期や空燃
比や過給圧等の燃焼制御パラメータをノックが発生しな
い方向へ制御するものかある。例えば公開特許公報（昭
６１−２１５９４２号）には被数気筒のエンジンにあ・
いて気筒毎に筒内圧センサを設置し、これらの部門圧セ
ンサの８カ信うから各気筒のノック発生を検出し、その
０８：ｌ信づに応じて点火時期をノックが発生する限界
点に制御することが示されている。

［発明が解決しようとする課題〕 このような制御装置においてはエンジンの金気筒のノッ
ク振動をエンジンブロック等に設置されたｌりの振動セ
ンサによって検出する方法に比べて、直接筒内圧からノ
ック振動を検出するため高ｉｆｆの検出が可能になる。

しかし、一方ではエンジンの気筒鮫分の筒内圧センサが
必要でコストアップを招き、また、センサの信号処理も
複雑になるという欠点がめった。

本発明はこのよりな問題点に鑑みてなされたものであり
、複数気筒のエンジンにおいて、最小限の個数のセンサ
によって燃焼状態を高感度に検出し、複数の燃焼制御パ
ラメータの制御を効率よく行うことを目的とする。

〔課題を解゛決するための手段〕、〔作用］上記目的を
達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、
複数気筒の内燃機関において、少くとも１つの特定気筒
の燃焼状態を検出し、この特定気筒の燃焼に関係する燃
焼ｉＵ御パラメータを予め特定気筒以外の燃焼制御パラ
メータとは異なる値に設定し、第１の運転領域では第１
の燃焼制御パラメータを特定気筒について制御し、この
制＃遣あるいシま上記吹出量に応じて他の気筒に関する
第１の燃焼制御パラメータを制御し、また第２の運転＠
域では第２の燃焼制御パラメータを特定気筒について制
御し、この制御量あるいは上記吹出量に応じて他の気筒
に関する第２の燃焼制御パラメータを制御するものであ
る。

「実施例」 第１図に本発明の実施例のブロック構成図を示す。第１
図において、（１）は直列に第１気筒から第４気筒まで
の４気筒を配置したエンジンであり、それぞれの気筒に
は吸気管に燃料を噴射するインジェクタ（２１）〜（２
４）が装置され、また、それぞれの気筒の点火プラグに
は点火コイｌしく３１）〜（３４）が接続されている。

（４）は筒内圧センサであり、特に第１気筒のみに設置
されている。（５）はエンジンのカム軸に収り吋けられ
たクランク角センサであり、クランク角度信号と気筒識
別信ちとを出力する。

（６）は吸入圧力センサであり、エンジンの吸気マニホ
ールド内の気圧を測定する。（７）はエアーフローセン
サであり、エンジンの吸入空気量を測定する。

（８）は制御回路であり、破線内にその構成をなすブロ
ック図を示す。（８１）は筒内圧センサ（４）の出力信
号を電圧値に変換するチャージアンプ、（８２）はチャ
ージアンプの出力信号の最大電圧値を点火族に更新床付
するピークホールド回路、（８３）はチャージアンプ（
８１）を経た筒内圧センサ（４）の出力信うからノック
発生の有無を判別し、ノック発生鼠に応じた信ちを出力
するノック検出回路、（８４）はＶＤ変換器であり、ノ
ック＠比回路（８３）と吸入圧力センサ（６）トエアー
フ、！−センサ（７）から出力されるアナログ信号をデ
ィジタル信ちに変換する。（８５）はマイクロコンピュ
ータであり、内部にＣＰ　Ｕ　（８５１）、ＲＯＭ　（
８５２）、ＲＡ　ＩＩＩ　（８５３ハ入出力ボート（８
５４）、出力ホ−）　（８５５）を有する。入出カポ−
）　（８５４）はＡ／Ｄ変換器（８４）とクランク角セ
ンサ（５）に接続され、出力ボート（８５５）はインジ
ェクタ駆動回ｗ！ｒ（８６）及び点火装置（８７）に接
続される。インジェクタ駆動回路（４５）はエアーフロ
ーセンサ（７）の吸入空気量の信号を基にマイクロコン
ピュータ（８５）の演算指令に従ってインジェクタ（２
１）〜（２４）を駆動し、点火装置（８７）はさらに点
火コイｌしく３１〕〜（３４）に接続され、クランク角
センサ（５）のクランク角度信号と気筒識別信号を基に
マイクロコンピュータ（８５）　Ｏ演算指令によりて各
気筒の点火を行う。

ここで、筒内圧センサ（４）は例えばリング状の圧電タ
イプの筒内圧センサを用いることができる。

この筒内圧センサ（４）は第２図に示すようにアンプ′
　ン（１）の燃焼気筒の土壁をなすシリンダヘッド（９
）と点火プラグ（Ｉｆυとの間に装着される。筒内圧セ
ンサ（４）の出力信りは第３図に示すように燃焼室内の
・圧力を示し、そこからは燃焼状態にかかわる圧力の絶
対値やその変動、そしてノック発生による圧力振動等を
検知−ｊ−ることかでき、燃焼状態演出器として用いら
れている。

圧電タイプの筒内圧センサからは筒内圧借りが電荷量と
して出力されるため、チャージアンプ（８１）で電圧１
直に変換される。そして、ピークホールド回路（８２）
は筒内圧力借りにおける燃焼最大圧力点（第３図のＡ点
）におけるチャージアンプ（８１）の出力電圧をホール
ドする。このホールド電圧はマイクロコンピュータ（８
５）で演算される所定クランク角度値υによって点火サ
イクル毎にリセツトされる。

また、ノック検出回路（８３）は第４図に示すようニ、
ハンドパスフイｌレタ（８３１）、ノイズレベル検出器
（８３２）、比較器（８３３）、積分器（８３４）で構
成される。

まず筒内圧センサ（４）の出力信５はチャージアンプ（
８１）によって電圧値に変換され、バンドパスフィルタ
（８３１）によってノックによる圧力振動成分を抽出し
、さらにバンドパスフィルタ（８３１）の出力信号に含
まれるノック以外のノイズ成分を除去するだめのスレッ
ショルド電圧をノイズレヘｌｖ＠出器（ｓａｚ）テ発生
させ、比較器（８３３）によりてバンドパスフィルタ（
８３１）の出力信号とノイズレベ／Ｌ／検出器（８３２
）のスレッショルド電圧とを比較し、ノックによる圧力
振動成分のみを検出する。そして、積分器（８３４）に
よって比較器（８３３）の出力信号を積分する。

それ改、ノツイ検出回路（＆３）はノックの発生量に応
じた電圧を出力する。

次に上記実施例の制御動作を説明する。第５図はマイク
ロコンピュータ（８５）のＲＯＭ　（８５２）に記憶さ
れた制御プログラムを表わすフローチャートである。ま
ず、ギースイッチによって制御回路（８）に電源が投入
されるとステップ（１０１）よりスタートし、ステップ
（１０２）が実行される。このステップ（１０２）では
入出力ボートを入力モードあるいは出力モードに設定し
、さらにＲＡ　Ｍ　（４３３）のテ゛−夕をクリアした
後、必要なテークを初期設定する。ＲＡＭ　（８５３）
は第５図の制御プログラムにおける計算テ゛−タを一時
的に記憶するためのものである。ステップ（１０３）で
はクランク角センサ（５）のクランク角度信号からエン
ジン（１）の回転数Ｎを計算し、吸気圧力センサ（６）
の出力値からエンジン（１）の負荷りをまたエアーフジ
ｍセンサ（７）の出力値から吸入空気量Ａを計算する。

そして、ステップ（１０４）はＲＯＭ　（８５２）に記
憶されている回転数と負荷による基本点火時期のマツプ
からステップ（１０３）で計算された回転数Ｎと負荷り
に対応する基本点火時期ダータθＢをまた、基本燃料噴
射量のマツプから吸入空気量Ａに対応する基本燃料噴射
量ＱＢを読み畠す。ステップ（１０５）では負荷りから
燃焼パラメータの制御を行う運転領域か否かを判定し、
負＃Ｌか所定値Ｌ１とＬ２の面にある場合には非制御置
載と一判定しステップ（１０６）に進み、燃料噴射量Ｑ
をＱＢとして、また点火時期θをＱＢとしてステップ（
１０７）で燃料噴射量及び点火時期を設定し、インジェ
クタ駆動回路（８６）及び点火装置（８７）にそれぞれ
燃料噴射時間及び点火時期の指令を送る。その後ステッ
プ（１０３）に戻り、ルーチンの実行金繰り返す。ステ
ップ（１０５）で制御＠斌（負荷りかＬ１以上またはＬ
２未満）と判定された場合にはステップ（１０８）に移
行し、クランク角センサ（５）の気筒識別信号から現在
点火時期演算の対象となる気筒を識別する。そして、ス
テップ（１０９）でステップＱＯ８）で識別さｉｚた気
筒が第１気筒か否かを判定し、第１気筒でない場合を′
こけ後述するステップ（１１０）に移行する。また、第
１気筒の場合にはステップ（１１１）に進み、ここで第
１気筒の基本燃料噴射量をステップ（１０４）で読み出
されたＱＢＫ所定の値Ｑ、ｃを減じた新たなＱＢＫ再設
定する。つまり、第１気筒の基本燃料噴射ｋを他の気筒
の基本燃料噴射量よりも所定値だけ希薄側に設定する。

次に、ステップ（１１２）で負荷りか所定＃ＬＬ１以上
が否かを判定する。つまり、前述したステップ（１０５
）の制御領域判定において、所定１１ＬＩ以上の高負荷
領域と所定値１２未満の軽負荷頭載を制御領域としたが
、ステップ（１１２）では制御頂板が高負荷側か否かを
判定する。ステップ（１１２）で軽負荷頭載と判定され
た場合には後述するステップ（１２０）に移行する。

また、高負荷領域と判定された場合にはステップ（１１
３）に進む。ここで、前述したステップ（Ｉｌｌ）にお
いて第１気筒の基本燃料噴射量ＱＢが所定（ｍ　Ｑｃだ
け減じられるため、空燃比が希薄側に移行し、高負荷＠
域ではノックの発生しやすい条件になっている。それ故
、高負荷の制＃＠域では燃焼制御パラメータの中の点火
時期を遅角制御することによってノック制御を行う。そ
こで、ステップ（１１３）では、第１気筒の所定クラン
ク角度毎にサンプリングしＲＡ　Ｍ　（８５３）にスト
アしたノック検出回路（８３）の８カテ゛−夕からノッ
クが発生したか否かを判定し、ノック有と判定された場
合にはステップ（１１４）に進み、後述するタイマカウ
ンタをクリアする。さらにステップＱｉ５）Ｋ進み、点
火時期の遅角制御凰（ｌＯ） θＲを所定角度Δθだけ加算更新する。そして、ステッ
プ（１１６）では基本点火時期θＢから遅角制御量θＲ
を減じた最終的な点火時期の計算が行われ、ステップ（
１０７）で点火時期が設定される。その結果、第１気筒
の点火時期が遅角制飢され、ノックの発生が抑制される
。一方、ステップ（１１３）においてノック無と判定さ
れた場合にはステップ（１１７）に移行する。

ステップ（１１７）ではタイマカウンタの副−数値Ｍが
所定の計数値Ｍ１以上か否かを判定する。ここでタイ７
　カラ：／　ＩＩ　ｉｊ　ＣＰ　Ｕ　（８５１）を動作
させるクロックパルスをＣＰＵが計数し、その計数デ゛
−夕をＲＡＭ（８５３）にストアし、そのテ゛−夕を遂
時更新してなるものである。計数値ＭがＭ１未満の場合
ステップ（１１６）に移行する。また、計数値ＭがＭ１
以上の場合、ステップ（１１８）に進み、タイマカウン
タの計数値、つまりＲＡ　ＩＡ　（８５３）のテ°−タ
Ｍをクリアする。さらに、ステップ（１１９）に進み、
遅角制御量θＲを所定角度Δθだけ減算更新する。３す
なわち、タイマカウンタがＭｌだけ計数する期間にノッ
クが発生しない場合には遅角制御量θＲをΔθだけ進角
側に復帰させる。

このように、第１気筒の基本燃料噴射量がＱｃだけ希薄
側に設定さｎることによって、第１気筒にノックが発生
しやすくなる。そのため、基本点火時期θＢを変更設定
することなく、同一点火時期が可能になり、点火装置等
の制御が容易になるそして、第１気筒に設置された筒内
圧センサ（４）によってノックが検出され、上記ルリ御
グログツムによって第１気筒の点火時期がノック限界に
遅角制御される。

次に、前述したステップ（１１２）において、制御領域
が軽負荷須坂と判定された場合にはステップ（１２０）
に進む。ここで、前述したステップ（ｌｌｌ）ニおいて
、第１気筒の基本燃料噴射量ＱＢが所定値Ｑｃだけ減じ
られ、空燃比が＃薄側に移行するため、基本燃料噴射ｍ
Ｑ１１を比較的希薄側に設定して希薄燃焼を行う場合に
は燃焼が不安定になりやすい条件罠なっている。それ故
、軽負荷の制＃ｖ域では燃焼制御パラメータの中の空燃
比りまり燃料噴射量を増量制御することによって希薄燃
焼における燃焼安定化制側を行う。そこで、ステップ（
１２０）では、第１気筒の所定クランク角度毎にサンプ
リングしＲＡ　Ｍ　（８５３）にストアしたピークホー
ルド回路（８２）の出力テ゛−タ、りまり筒内圧力最大
値ｐｍａ　ｘを所定期間毎に集計し、そｎｒりのテ゛−
夕の分散値σＰｍａｘを計算する。ここで、分散値σＰ
ｍａｘは燃焼安定性の度合を示す。り」す、空燃比が＃
薄になり過ぎると燃焼速度が遅くなり、筒内圧力最大値
Ｐｒｎａｘは遅れ側に移行し、その請も小さくなる。そ
して、サイクｌＬ／＃ｆの燃焼変動が大きく々る不整燃
焼状態が起こるため筒内圧力最大値Ｐｍａｘの分散度が
安定燃焼時に比べて大きくなるものである。そこで、ス
テップ（１２１）によりてＰｒｎａｘの分散値σＰｗａ
ｘが所定値α以上か台かを見ることによって燃焼が不安
定か否かを判定する。

σＰｍａｘがα以上と判定された場合、つまり不安定燃
焼と判定された場合にはステップ（１２２）に進み、ｐ
４−ｉカウンタをクリアする。このタイマカウンタは前
述したタイマカウンタを利用することができる。そして
、ステップ（１２３）に進み、燃料噴射量の増ｉ　ＱＲ
を所定量ΔＱだけ加算更新する。そして、ステップ（１
２７）では基本燃料噴射量ＱＢに増鳳分ＱＲを加えた最
終的な燃料噴射量の計算が行われ、ステップ（１０７）
でインジェクタの燃料噴射時開が設定される。その結果
、第１気筒の燃料噴射量が増量され、空燃比が疾くなる
方向へ補正制御されるため、燃焼が安定する。一方、ス
テップ（１２１）において、σＰｍａｘがα未満と判定
された場合、りｔｂ安定燃焼と判定された場合にはステ
ップ（１２４）に移行する。ステップ（１２４）ではタ
イマカウンタの計’ｌｔｋ　（直Ｍが所定の計数値Ｍ２
以上か否かを判定する。計数値ＭがＭ２未満の場合ステ
ップ（１２７）に移行する。また、計数値ＭがＭ２以上
の場合、ステップ（１２５）に進み、タイマカウンタの
計数１直Ｍをクリアする。さらに、ステップ（１２６）
に進み、燃料噴射量の増量。Ｒを所定量４だけ減算更新
する。すなわち、タイマカウンタがＭ２だけ計数する期
間に燃焼が不安定にならなければ増閂分ＱＲをΔｑたけ
＃薄側に復帰させる。

このように、第１気筒の基本燃料噴射量が。Ｃだけ希薄
側に設定されることによって、第１気筒の燃焼が不安定
になりやすくなる。そして、％１気筒に設置された筒内
圧センサ（４）によって検出される筒内圧力最大値の分
散度から燃焼の安屋性が判定され、上記ＩＩＪ　（ｆｊ
ｔｌプログラムによって第１気筒の燃料噴射祉が安定燃
焼限界に制御される。

ところで、前述したステップ（１０９）において、第１
気筒ではないと判定された場合、ステップ（１１０）ニ
移行する。ステップ（１１０）では前述したステップ（
１１２）と同様に制唾＠域が高負荷側か軽負荷側かを判
定する。高負何側にある場合には、ノック制御の頭載で
あり、ステップ（１１６）に進む。そして、第１気筒以
外の点火時期は第１気筒のノック検出によって得らｎた
遅角制＃量θＲだけ遅角制御されるため常にノックの発
生しない状態となる。一方、制＃領域が軽負荷側にある
場合には、燃焼安定化制御の＠城であり、ステップ（！
ｚ７）に移行する。そして、第１気筒以外の燃料噴射鼠
は第１気筒の筒内圧力最大値の分散席料ｙＫよって得ら
れた燃料噴射量の増鼠分Ｑ、Ｒだけ増Ｍ制御されるため
常に安定燃焼の状態となる。

なお、上記実施例においては、燃焼制御としてノック制
御と燃焼安定化制御を例にあげたが、筒内圧センサ（４
）の出力信号から得られる情報、例えば最大筒内圧力点
のクランク角度、図示平均有効圧力等にを用いて、点火
時期や燃料噴射遣の与ならずＥＧＲ率や過給圧等の燃焼
制御パラメータを本発明による制御プロセスで＄す御す
ることもできる。

さらに、上記実施例においては＠１気筒にのみ筒内圧セ
ンサを設置したが、必要に応じて他の気筒にＭ＆の筒内
圧センサを設けてもよい。この場合、複数のチャージア
ンプ（８１）の後にアナログマ／Ｉ／ｆプレクサを設け
ることによりて複数気筒の筒内圧力信９を入力すること
ができる。そして、第５図の制御プログラムにおいては
、ステップ（１０９）を筒内圧センサ投置気筒か否かの
判定に置換すればよい。

また、筒内圧センサを置載しない気筒の点火時期ＩＩＪ
＃や燃料噴射量制御は、筒内圧センサ設置気筒の制研量
に従うことなく、ノック検出回路（８３）やピークホー
ｌレド回路（８２）の出力データあるいは上記１ｔｌＪ
伺量から独自に演算した制＃鰍によって制御してもよい
。この場合、第５図の制御プログラムについては、ステ
ップ（１０９）からステップ（１１６）又は（１２７）
への分岐において、第２の制ａ量及び点火時期や燃料噴
射量の演算を行うステップを設け、ステップ（１０７）
に進めればよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、複数気筒のエン
ジンの燃焼を制御する場合に、気筒数分のセンサを用い
ることなく、必要最小限のセンサによって複数の燃焼制
御パラメータに関する金気筒のルリ＃を効率よく、また
容易に行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は筒内圧センサのエンジンｉ吋図、第３図は筒内圧セ
ンサの出力波形図、第４図はノック検出回路（４１）の
ブロック構成図、第５図は実施例における制御プログラ
ムを示すフローチャートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　複数の燃焼気筒を有する内燃機関において、少
   くとも１つの特定気筒の燃焼状態を検出する燃焼状態検
   出手段、この特定気筒の燃焼に関係する燃焼制御パラメ
   ータを予め上記特定気筒以外の気筒に関するパラメータ
   とは異なる値に設定する制御パラメータ設定手段、上記
   燃焼状態検出手段に応じて上記特定気筒に関する上記あ
   るいはそれ以外の所定燃焼制御パラメータを制御すると
   ともに、上記特定気筒における上記燃焼状態検出量ある
   いは上記制御量に応じて特定気筒以外の気筒に関する上
   記所定燃焼制御パラメータを制御する制御手段、上記内
   燃機関の第１の運転領域では上記所定燃焼制御パラメー
   タとして第１の燃焼制御パラメータを制御対象とし、第
   ２の運転領域では第２の燃焼制御パラメータを制御対象
   とするように制御対象を選択する制御対象選択手段とを
   備えた内燃機関の制御装置。