JPH0196473A - エンジンの燃焼制御装置 - 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） 本発明は、自動車等エンジンの燃焼制御装置に係り、詳
しくは燃料のオクタン価に応じた燃焼制御の基本制御値
（マツプ）を切替える装置に関する。

（従来の技術） 一般に、火花点火機関をある燃料で運転し、圧縮比を上
げたり、点火時期を早くすると、ノッキングが起こり、
エンジンの過熱と性能低下をきたし、さらにはエンジン
を損傷する。この現象に対する燃料のアンチノック性は
オクタン価によって表される。市販されるガソリン燃料
のオクタン価は、通常、 普通ガソリン　・・・・・・８３オクタンスーパガソリ
ン・・・・・・９３オクタンであり、以下、単に前者を
レギュラー、後者をハイオクという。エンジンの熱効率
の点からはノック領域に入らない範囲でできる限り燃焼
速度を速くすることが必要であり、この点でノックが発
生しない限り点火時期を進めて燃焼を制御するエンジン
にあってハイオクはオクタン価が高く有利である。

ところで、ハイオクの使用を目的として設計されたエン
ジンを搭載した車両（以下、ハイオク車という）に、誤
ってレギュラーを使用した場合、あるいはハイオクが入
手できずやむを得ずレギュラーを使用した場合にはハイ
オク相当の十分なエンジン出力を確保できなかったり、
あるいはノッキングが頻発して運転性が悪化する。その
ため、この課題を解決するために、予めレギュラー用と
ハイオク用の二つの制御マツプを用意しておき、使用燃
料のオクタン価に応じて自動的にマツプの切替を行うよ
うにしている。

従来のこの種のエンジンの燃焼制御装置としては、例え
ば特開昭６０−２１２６７３号公報りこ記載のものがあ
る。この装置では、運転開始後、予め設定されたレギュ
ラーマツプによって点火時期制御を開始するとともに、
所定の判定領域になると点火時期を一定の進角率で進角
（以下、判定進角という）じていきノッキングが起きず
に切替基準値を超えると使用燃料がハイオクであるとし
て、ハイオクマツプに切替えている。また、ハイオクマ
ツプを使用中、ノッキングが起きると点火時期を遅角（
リタード）し、遅角量が切替のための最遅角値を超える
とレギュラーマツプに戻している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のエンジンの燃焼制御装
置にあっては、レギュラーマツプからハイオクマツプに
切替えるための切替基準値と、ハイオクマツプからレギ
ュラーマツプに戻すための最遅角値の２つの切替のため
の判定値をもつ構成となっていたため、例えば、最遅角
値が切替基準値よりも進角側にあった場合、切替基準値
を超えてハイオクマツプに切替られると、次回の判定で
は、最遅角値に到達していないので、再びレギュラーマ
ツプに戻されてしまう。すなわち、レギュラーマツプか
ら進角されていき切替基準値を超えて、かつ、最遅角値
に至らない間ではレギュラーマツプ−→ハイオクマツプ
間を往復するいわゆるハンチング動作が発生するといっ
た不具合が生じ制御の安定性の面で問題があった。

（発明の目的） そこで本発明は、レギュラーマツプからハイオクマツプ
への切替判定を、切替基準値を超え、かつ、ハイオクマ
ツプの最遅角値を超えたときに行うようにすることによ
り、最遅角値が切替基準値よりも進角側にある場合でも
、ハンチング動作の発生を回避して制御の安定性を向上
させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるエンジンの燃焼制御装置は上記目的達成の
ため、その基本概念図を第１図に示すように、エンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段ａと、エンジン
に発生するノッキングを検出するノック検出手段すと、
エンジンの運転状態に基づいてオクタン価の異なる燃料
であるレギュラーおよびハイオク毎に燃焼状態を制御す
る基本制御値を設定し、それぞれのマツプに格納するマ
ツプ設定手段Ｃと、レギュラーマツプが使用されている
とき、エンジンが所定の判定領域に移行すると点火時期
を進角させていき切替基準値を超え、かつハイオクマツ
プの最遅角値よりも進角しているときのみハイオクマツ
プへの切替を指令する第１判定手段ｄと、ハイオクマツ
プが使用されているとき、ノッキングの発生状態に基づ
いてハイオクマツプからレギュラーマツプへの切替を指
令する第２判定手段ｅと、第１判定手段ｄおよび第２判
定手段ｅからの指令に応じてレギュラーマツプまたはハ
イオクマツプを選択し、選択したマツプの基本制御値に
基づいてエンジンの燃焼状態を制御する制御値を演算す
る制御手段ｆと、制御手段ｆの出力に基づいてエンジン
の燃焼状態に関連するパラメータを操作する燃焼操作手
段ｇと、を備えている。

（作用） 本発明では、エンジンの運転状態が所定の判定領域にあ
る間、レギュラーマツプから所定の進角率で進角してい
き、切替基準値およびハイオクマツプの最遅角値の両方
を超えたとき、ハイオクマツプに切替えられる。

したがって、切替後は、ノッキングが発生しない限り継
続してハイオクマツプに基づく燃焼制御が行われ、マツ
プ間のハンチングといった不具合が解決されて制御の安
定性が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３、スロ
ソトルチャンハ４を経て、インテークマニホールド５の
各気筒に対応するメインポート６およびサブポート７か
らそれぞれの気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基
づきインジェクタ８により噴射される。各気筒には点火
プラグ９が装着されており、点火プラグ９には点火コイ
ル１０およびパワトラユニット１１からの高圧パルスＰ
ｉが供給される。点火コイル１０およびパワトラユニッ
ト１１は所定の点火時期に対応して出力される点火信号
Ｓｐに基づいて高圧パルスＰｉを発生させ、点火プラグ
９に供給する。上記点火プラグ９、点火コイル１０およ
びパワトラユニット１１はエンジン１の燃焼状態に関連
するパラメータ（本実施例では点火時期）を操作する（
点火を実行するということ）燃焼操作手段１２を構成す
る。なお、パラメータとしてはこの他に、例えば燃料噴
射量や過給圧がある。そして、気筒内の混合気は高圧パ
ルスＰｉによって着火、爆発し、排気となって排気管１
３を通して排出される。

ここで、吸入空気は各気筒に到達する前に種々の制御を
受ける。すなわち、吸気管３にはターボチャージャ２１
のコンプレッサ２２が配設されており、コンプレッサ２
２は排気管１３に配設されたタービン２３に連結される
。ターボチャージャ２１は排気によってタービン２３を
駆動し、これと連動するコンプレッサ２２により吸気を
過給する。ターボチャージャ２１の過給圧はスイングバ
ルブ２４およびスイングバルブコントローラ２５により
変えることができ、スイングバルブコントローラ２５へ
の制御圧力は過給圧制御信号ＳＫに基づき過給圧制御ソ
レノイドバルブ２６により調整される。ターボチャージ
ャ２１ノ下流側のスロットルチャンバ４内にはスコツト
ルバルブ２７が設けられ、アイドル運転以外の吸入空気
’Ｊはスロットルバルブ２７により制御され、アイドル
運転時にはスコツトルバルブ２７の上流側と下流側とを
連通ずるバイパス通路２８に設けられたＡＡＣバルブ２
９およびＦＩＣＤソレノイドパルプ３０により吸入空気
量が制御される。ＡＡＣパルプ２９はアイドル回転数制
御信号ＳＡによってそのバルブ開度が可変され、吸入空
気量を制御してエンジン１のアイドル回転数を目標値に
維持する。ＦＩＣＤソレノイドバルブ３０は所定の補機
負荷（例えば、エアコン）の作動とともにバルブを開き
、吸入空気量をあらかじめ設定された量だけ増加させて
エンジン１のアイドル回転数を所定回転数だけ上昇させ
る。また、スロットルバルブ２７の上流側と下流側とは
エアレギュレータ３１を介して連通しており、エアレギ
ュレータ３１はスロットルバルブ２７上流側の大気を下
流側に導入してインジェクタ８に働く燃圧を常に一定に
保つ。インテークリリーフバルブ３２はセーフティバル
ブであり、スロットルチャンバ４内の吸入空気圧（過給
圧）が異常に高圧のときインテークリリーフバルブ３２
が開いてスロットルチャンバ４内部の吸入空気を大気中
に放出し、過給圧を安全圧力に減少させる。

スロットルチャンバ４内の吸入空気はインテークマニホ
ールド５から分岐してメインポート６およびサブポート
７に流入する。メインポート６は比較的大口径に形成さ
れたポートであり、そのポート内には可変吸気制御アク
チュエータ３３により開閉駆動されるパワーバルブ３４
が設けられる。可変吸気制御アクチュエータ３３にはプ
レイバルブ３５を介して可変吸気制御ソレノイドバルブ
３６がら制御負圧が供給されており、可変吸気制御ソレ
ノイドバルブ３６はチエツクパルプ３７およびバキュー
ムタンク３８を介して導かれるスロットルバルブ２７下
流側の吸入負圧をパワーパルプ切換信号Ｓｖに基づき大
気側に漏出（リーク）することによって、可変吸気制御
アクチュエータ３３に供給する制御負圧を変える。可変
吸気制御アクチュエータ３３はこの制御負正に応動し、
パワーバルブ３４を開閉する。

一方、サブポート７は小口径で、かつメインポート６よ
りも全長が長く形成される。そして、エンジン１の運転
状態が低速のときはパワーバルブ３４が閉じられて、吸
入空気はサブポート７を流れ、その形状により流速が高
められて慣性過給効果により充填効率が高められトルク
の増大が図られる。

また、運転状態が高速のときはパワーバルブ３４が開か
れて、メインポート６およびサブポート７の両方を通過
して吸入空気が流れ、これにより吸気抵抗が減少して高
出力化が図られる。

エンジン１の運転状態は次の各センサにより検出される
。すなわち、スロットルセンサ２７の開度ＴＶＯはスロ
ットルセンサ４１により検出され、冷却水の温度Ｔｗは
水温センサ４２により検出され、さらにエンジン１本体
に発生するノック振動ＶＥはノックセンサ（ノック検出
手段）４３により検出される。また、エンジン１のクラ
ンク角はクランク角センサ４４により検出され、クラン
ク角センサ４４はクランク角のｌｏに対応する単位信号
１°ＣＡと、気筒識別用の気筒参照信号Ｒｅｆを出力す
る。上記スロットルセンサ４１、水温センサ４２および
クランク角センサ４４は運転状態検出手段４５を構成し
ている。

５０はコントロールユニットであり、コントロールユニ
ット５０はマツプ設定手段、第１判定手段、第２判定手
段および制御手段としての機能を有し、ＣＰ　Ｕ５１、
ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３およびＩ１０ポート５４により
構成される。ＣＰ　Ｕ５１はＲＯＭ５２に書き込まれて
いるプログラムに従ってＩ１０ポート５４より必要とす
る外部データを取り込んだり、またＲＡＭ５３との間で
データの授受を行ったりしながらエンジンの燃焼制御に
必要な処理値を演算し、必要に応じて処理したデータを
Ｉ１０ボート５４へ出力する。Ｉ１０ポート５４には上
記各センサ４１〜４４からの信号が入力されるとともに
、Ｉ１０ボート５４からは前記各信号Ｓ　ｉ、ｓｐ％　
ＳＫ　ｓ　Ｓａ、Ｓｖが出力される。ＲＯＭ５２はＣＰ
　Ｕ５１における演算プログラムやレギュラーマツプ、
ハイオクマツプ等を格納し、また、ＲＡＭ５３は演算に
使用するデータや演算結果等を一時的に格納するいわゆ
るワーキングメモリーである。

次に、作用を説明する。

一般に、フィードバック制御系では、制御しようとする
物理量を検出し、この物理量と目標値との制御偏差をな
くすように制御対象に働きかけて訂正動作をとらせる。

このようなフィードバック制御系の目標値は制御対象の
外乱要因等を考慮し、３次元マツプ等の形でより実際に
促して設定されるが、例えば、エンジンの燃焼制御のよ
うに使用燃料がハイオクとレギュラーの２通り予想され
る場合、これらの全ての要因を考慮した単一のマツプ作
成はマツプ規模を増大させるとともに以下の理由から現
実的でない。

すなわち、通常、ユーザ段階でエンジンに供給される燃
料はハイオク若しくはレギュラーの何れか一方であり、
給油の都度これらを交替して用いることは容易には考え
られない。また、−旦給油の後は、次回の給油まで同一
の燃料が継続して用いられる。

したがって、マツピングアドレス数の削減やメモリ領域
の有効活用などを意図してマツプ規模を小さくすること
が行われ、ハイオクとレギュラーのそれぞれについて専
用のマツプが作成される。

そして、これらは状況に応じて使い分けされ、この場合
、マツプ間の切替えがスムーズなことが要求される。す
なわち、状況の変化（使用燃料の変化）に応じて制御の
目標値をスムーズに切替えることが必要となり、この制
御のスムーズさは制御の安定性に影吉する。

第３図は燃焼制御処理のプログラムのフローチャートで
ある。本プログラムはＲＡＭ５３に格納され、タイマー
割込等によって所定の時間に一度実行される。

まず、Ｐ、でエンジン１の運転状態が所定の判定領域に
入っているか否かを判別する。この判定領域は、例えば
、エンジン１の回転数域などから設定され、本実施例で
は、約２０００〜３８００ｒｐｍを採用している。なお
、この回転数域はエンジン１の種類に応じて最適なもの
に設定されるとともに、判定領域は燃料噴射量などによ
っても設定される。

上記判定領域にない場合、すなわち、エンジン１の始動
時のように２００Ｏｒｐｍ以下の低回転時や３８００ｒ
ｐｍを超えるような高回転時には、Ｐ２に進み、レギュ
ラー仕様に移行する。レギュラー仕様では、例えば、次
式■に従って最終点火時期ＡＤＶ　ｉを演算し、必要に
応じて他の補正も加える。

Ａ　Ｄ　Ｖ　ｉ　＝　Ａ　Ｄ　Ｖ　ｎ　十Ｂ　Ｅ　Ｔ　
Ａ　　・・・・・・■但し、ＡＤＶＲ：レギュラーマツ
プからルックアップされた基本点火時期 ０式において、ＢＥＴＡはマツプの補正値であり、ノッ
クコントロールの遅角補正の他に、後述する判定進角値
βも含まれている。そして、演算された最終点火時期Ａ
ＤＶｉに対応するタイミングで点火信号Ｓｐを出力して
混合気に点火する。

一方、Ｐ、の判別の結果判定領域内にある場合は、Ｐ３
でノック信号ＶＥに基づいてノッキング発生の有無を点
検し、Ｐａ、Ｐｓで判定進角値βを進角あるいは遅角側
にステップ補正する。例えば、ノッキングが発生してい
ない場合は、Ｐ４で現在の判定進角値βに所定の進角値
Ｘ（例えば、１　ｄｅｇ）を加算して１ステツプだけ進
角補正し、あるいは、ノッキングが発生した場合は、Ｐ
、で判定進角値βから所定の遅角値Ｙ（例えば、１．２
ｄｅｇ）を減算して１ステツプだけ遅角補正する。そし
て、判定領域に入っている期間、上記動作を繰り返して
行い、その結果、ノッキングが連続していれば、遅角補
正のステップ数を増やして判定進角値βをより遅角側に
移動させ、あるいは、ノッキングが発生しなければ、進
角補正のステップ数を増やして判定進角値βをより進角
側に移動させる。

次いで、Ｐ６　、Ｐ、では、進角あるいは遅角補正され
た判定進角値βが切替基串値（切替判定ライン　ＡＤＶ
ＬＶＬ）およびハイオクマツプの最遅色値（最遅角ライ
ン　Ｋ　Ｌ　Ｍ　Ｈ）の双方を超えたか否かを判別し、
これらを超えていない時はレギュラー仕様をそのまま維
持する。ここで、最遅角値ラインＫＬＭＨは対象となる
エンジン１に高オクタン価燃料を使用し、回転数毎に制
御可能な最遅角側の点火時期を測定してマツプ化したも
のであり、一方、切替判定ラインＡＤＶＬＶＬは、実験
等によって得られたレギュラーマツプから一率の進角幅
で設定したラインであるから、回転数によっては切替判
定ラインＡＤＶＬＶＬよりも進角側に最遅角値ラインＫ
ＬＭＨが設定されていることがある。したがって、従来
のように単に切替判定ラインＡＤＶＬＶＬを超えたとき
、ハイオクマツプに切替えるようにすると、最遅角値ラ
インＫＬＭＨに至らない場合では、次回の判定でこの最
遅角値ラインＫＬＭＨに基づいて再びレギュラーマツプ
に戻され、さらに、次次回で、また、ハイオクマツプに
切替えられるといったハンチング動作を発生し、制御の
安定性の面で問題があった。

これに対し、本実施例では、切替判定ラインＡＤＶＬＶ
Ｌと最遅角値ラインＫＬＭＨの双方を超えたとき、ハイ
オクマツプに切替えるようにしているので、上記ハンチ
ング動作を回避することができ、制御の安全性を向上さ
せることができる。

Ｐ８では切替判定ラインＡＤＶＬＶＬおよび最遅角値ラ
インＫＬＭＨを超えた後、所定の判定時間が経過したか
否かを判別し、経過していない場合は前述のレギュラー
仕様を維持する。ただし、本プログラムの実行の都度、
Ｐ４による進角補正が繰り返されるので判定進角値βは
逐次進角側に進められる。そして、上記進角補正が繰り
返され、所定の判定時間を経過すると、Ｐ、に進みハイ
オり仕様に移行する。

ハイオク仕様では、例えば、以下のような処理を実行す
る。まず、ハイオクマツプからそのときの運転状態に対
応する基本進角値ＡＤＶＨをルックアップするとともに
、このときノッキングが発生していなければこのＡＤＶ
Ｈをそのまま用い、ノッキングが発生していればＡ　Ｄ
　Ｖ　Ｈを遅角補正するための演算を行う。次いで、レ
ギュラーマツプへの切替条件のチエツクを行い、これは
、例えばハイオクマツプでのノックコントロールの際、
ノッキングが頻繁に起きるとＡＤｖ）Ｉをリタードして
いくが、ハイオクマツプの最遅角値ラインＫＬＭＨまで
遅角するとレギュラーマツプに切替可能であると判断す
る。そして、切替可能であるときはレギュラーマツプへ
切替え、あるいは、切替が可能でないときはハイオクマ
ツプをそのまま維持し、次式〇に従って最終点火時期Ａ
ＤＶ　ｉを演算し、必要に応じて他の補正も加える。

ＡＤＶ　ｉ　＝ＡＤＶ、ｌ＋ＢＥＴＡ　　・・・・・・
００式において、ＢＥＴＡはマツプの補正値であり、例
えばノックコントロールのときの遅角補正などである。

なお、この他の補正などが加えられることがあるが、こ
こでは省略している。このようなハイオク仕様でも前述
のレギュラー仕様と同様に演算された最終点火時期ＡＤ
Ｖｉに対応するタイミングで点火信号Ｓｐを出力して混
合気に点火する。

次に、第４図を参照して本実施例の効果を従来と比較す
る。第４図はハイオクマツプおよびレギュラーマツプと
、それぞれのマツプに関係する切替判定ラインＡＤＶＬ
ＶＬおよび最遅角値ラインＫ　Ｌ　Ｍ　Ｈを示すグラフ
である。

レギュラーマツプを使用中、エンジン１が判定領域に入
り、図中Ａで示す位置まで点火時期が進角された場合、
まだ、切替判定ラインＡＤＶＬＶＬを超えていないので
、レギュラー仕様を維持し、この場合の動作は従来と同
様である。さらに、進角されて図中Ｂで示す位置に達し
た場合でも、まだ、切替判定ラインＡＤＶＬＶＬを超え
ていないので位置Ａと同じである。

そして、エンジンｌの回転数などが変化して、例えば、
切替判定ラインＡＤＶＬＶＬよりも最遅角値ラインＫＬ
ＭＨの方が進角側にある領域内の図中Ｃで示す位置に入
ると、従来ではマツプが交互に切替わるハンチングを発
生していた。しかし、本実施例では、この領域に入って
も最遅角値ラインＫＬＭＨを超えないのでマツプは切替
えられず、レギュラー仕様を維持する。すなわち、この
領域でのマツプ切替は禁止され、マツプの切替は切替判
定ラインＡＤＶＬＶＬと最遅角値ラインＫＬＭＨの両方
を超えた例えば、図中りの位置に達したとき、許容され
る。

このように、本実施例では切替判定のための判定進角値
βが切替判定ラインＡＤＶＬＶＬと最遅角ラインＫＬＭ
Ｈとの双方を共に超えたとき、はじめてハイオクマツプ
に切替えるようにしているので、最遅角値ラインＫＬＭ
Ｈが切替判定ラインＡＤＶＬＶＬよりも進角側に位置し
ている場合、これらＫＬＭＨとＡＤＶＬＶＬとに挟まれ
た領域内でのハンチング動作が回避され、制御の安定性
が向上する。

（効果） 本発明では、レギュラーマツプからハイオクマツプへの
切替判定を、切替基準値を超え、がっ、ハイオクマツプ
の最遅角値を超えたときに行うようにしているので、最
遅角値が切替基準値よりも進角側にある場合でも、マツ
プの交互切替といったハンチング動作の発生を回避する
ことができ、制御の安定性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、 第２〜４図は本発明に係るエンジンの燃焼制御装置の一
実施例を示す図であり、 第２図はその全体構成図、 第３図はその燃焼制御処理のプログラムを示すフローチ
ャート、 第４図はその作用を説明するためのタイミングチャート
である。 １２・・・・・・燃焼操作手段、 ４３・・・・・・ノックセンサ（ノック検出手段）、４
５・・・・・・運転状態検出手段、 ５０・・・・・・コントロールユニット（マツプ設定手
段、第１判定手段、第２判定手段、制 御手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 ｂ）エンジンに発生するノッキングを検出するノック検
   出手段と、 ｃ）エンジンの運転状態に基づいてオクタン価の異なる
   燃料であるレギュラーおよびハイオク毎に燃焼状態を制
   御する基本制御値を設定し、それぞれのマップに格納す
   るマップ設定手段と、 ｄ）レギュラーマップが使用されているとき、エンジン
   が所定の判定領域に移行すると点火時期を進角させてい
   き切替基準値を超え、かつハイオクマップの最遅角値よ
   りも進角しているときのみハイオクマップへの切替を指
   令する第１判定手段と、 ｅ）ハイオクマップが使用されているとき、ノッキング
   の発生状態に基づいてハイオクマップからレギュラーマ
   ップへの切替を指令する第２判定手段と、 ｆ）第１判定手段および第２判定手段からの指令に応じ
   てレギュラーマップまたはハイオクマップを選択し、選
   択したマップの基本制御値に基づいてエンジンの燃焼状
   態を制御する制御値を演算する制御手段と、 ｇ）制御手段の出力に基づいてエンジンの燃焼状態に関
   連するパラメータを操作する燃焼操作手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの燃焼制御装置。