JPH02161155A - 内燃機関の燃焼制御装置 - 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、自動車等内燃機関の燃焼制御装置に係り、詳
しくは、気筒相互間の燃焼圧力変動に対応する気筒別燃
焼制御を行って所定のアイドル回転数を維持する装置に
関する。

（従来の技術） 近年、エンジン制御の電子制御化が進み、エンジンの燃
焼状態を運転条件に基づいてマイクロコンピュータによ
り判断し、燃焼状態に関連するパラメータ（例えば、噴
射量、点火時期）を制御する電子式の制御装置が広く普
及している。また、自動車等内燃機関に対する要求が高
度化しており、有害な排気ガスの低減、高出力、低燃費
等の互いに相反する課題について何れも高レベルでその
達成が求められる傾向にあり、このような要求はマイク
ロコンピュータを用いてこそ実現が可能になる。

一方、アイドル時は低回転のため、少しの回転変動でも
安定度の低下、燃費の悪化、振動発生等が生じることか
ら、近時は気筒別にきめ細かく燃焼状態を制御すること
が行われており、これはいわゆるアイドルアクティブ制
御と称されるつ本発明は上記事項を技術的背景としてい
る。

このようなアイドルアクティブ制御を行う装置が本出願
人により先に提案されている（特願昭６３−２１７１８
０号参照）。この装置では気筒毎に角速度の変化量を演
算するとともに、この変化量について気筒間および気筒
群間における差の絶対値を演算し、この差が所定値以上
とならないように各気筒の基本点火時期を補正して機関
振動レベルの低減を図っている。

（発明が解決しようとする課Ｂ） ところが、先願による内燃機関の燃焼ｔｌｌ　′４Ｂ装
置にあっては、気筒間および気筒群間における角速度の
差の絶対値が所定値となるように各気筒の基本点火時期
を補正する構成となっていたため、気筒相互間の回転変
動量は小さくなって所定回転数に収束するものの、この
回転数がアイドル時の目標回転数からずれてまうという
不具合が発生していた。

すなわち、第９図に示すように４気筒エンジンの各気筒
の回転数Ｎｅおよび図示平均有効圧Ｐｉが＃ｌが大、＃
３が大、＃４が小、＃２が小と変化した場合に上記気筒
別燃焼制御を実行すると、１．３番気筒の平均有効圧Ｐ
ｉ、　、Ｐｉ、の慣性力によって４番気筒の回転数１’
Ｊｅ、がそのＰｉ４の低下にもかかわらず引き上げられ
、結果的に１．２番気筒では進角（Ａｄｖ）され、３．
４番気筒では遅角（ｒｅｔ）される。

これは、補正量の求め方が実際の回転変動に影響する各
気筒の図示平均有効圧Ｐｉの変動と相関していないから
であり、この点を改善する必要がある。

（発明の目的） そこで本発明は、アイドル時の燃焼行程にある気筒の交
互区間における角速度の変化量の偏差に基づいて基本制
御値を補正する燃焼補正量を気筒毎に演算することによ
り、各気筒のＰｉ変動に伴う回転変動を抑制するように
気筒別燃焼制御を行って、アイドル時の機関振動を低減
しながら所定のアイドル回転数を維持する内燃機関の燃
焼制御装置を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関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、エンジンのアイ
ドル状態を検出するアイドル検出手段とｂと、燃焼行程
にある気筒の判別が可能、な信号および所定の単位クラ
ンク角に対応する信号を出力するクランク角検出手段Ｃ
と、エンジンがアイドル状態にあるとき、所定クランク
角毎にある区間の角速度を計測し、この角速度の変化か
らそのとき燃焼行程にある気筒の燃焼状態を検出する燃
料状態検出手段ｄと、エンジンがアイドル状態にあると
き、燃焼行程にある気筒の所定区間における角速度の変
化量を演算するとともに、前回燃焼行程にあった気筒と
今回に燃焼行程にある気筒との相互間における該変化量
の偏差を求め、該偏差に基づいて燃焼状態を制御する基
本制御値を補正する燃焼補正量を気筒毎に演算する補正
手段ｅと、エンジンの運転状態に基づいて燃焼状態を制
御する基本制御値を設定し、エンジンがアイドル状態に
移行すると前記燃焼補正量に応じて該基本制御値を補正
する制御手段ｆと、制御手段ｆの出力に基づいて燃焼状
態に関連するパラメータを抛作する操作手段ｇと、を備
えている。

（作用） 本発明では、アイドル時に所定クランク角毎にある区間
の角速度の変化からそのとき燃焼行程にある気筒の燃焼
状態が検出され、前回燃焼行程にあった気筒と今回燃焼
行程にある気筒との該角速度の変（［Ｊｔが演算される
とともに、燃焼行程にある気筒相互間における該変化量
の偏差が演算される。そして、この偏差に基づいて燃焼
状態を制御する基本制御値を補正する燃焼補正量が気筒
毎に演算される。

したがって、各気筒のＰｉ変動に伴う気筒相互間におけ
る回転変動を抑制するように燃焼制御が行われ、エンジ
ンのアイドル回転数が目標範囲内に維持される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜８図は本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の一
実施例を示す図であり、本実施例では本発明を４気筒エ
ンジンに適用したものである。

まず、構成を説明する。第２図において、１はクランク
角センサであり、クランク角センサ（クランク角検出手
段）１は爆発間隔（１８０’　ＣＡ）毎に各気筒の圧縮
上死点（ＴＤＣ）前の所定位置、例えばＢＴＤｃ７０°
で（Ｈ）レベルのパルスとなる基準信号ＲＥＦを出力す
るとともに、クランク角の単位角度゛（例えば、１°）
毎に（Ｈ）レベルのパルスとなる単位信号ＰＯ８をコン
トロールユニット２に出力する（第３図（ａ）、（ｂ）
参照）。また、３はＩＭＨｚＯカウンタであり、カウン
タ３はクランク角センサｌの基準信号ＲＥＦがコントロ
ールユニット２に入力されると第３図（Ｃ）に示すよう
に任意の区間θ、〜θ２°ＣＡ間の時間Ｎｉを測定する
。なお、上記区間θ、〜θ２°ＣＡは予め実験等によっ
て最適な区間が設定されており、その設定値は後述する
コントロールユニット２内のＲＯＭ１２データによって
任意に変えることができる。エアフローメータ４は吸入
空気の流量Ｑａを検出し、水温センサ５はウォータジャ
ケットを流れる冷却水の温度Ｔｗを検出する。また、絞
弁開度センサ６は絞弁の開度ＴＶＯを検出し、アイドル
スイッチ（アイドル検出手段）７は絞弁のアイドル開度
を検出する。

上記クランク角センサ１、エアフローメータ４、水温セ
ンサ５および絞弁開度センサ６は運転状態検出手段８を
構成しており、運転状態検出手段８およびアイドルスイ
ッチ７からの出力はコントロールユニット２に入力され
る。コントロールユニット２は燃焼状態検出手段、補正
手段および制御手段としての機能を有し、ＣＰＵＩＩ、
ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３およびＩ１０ポート１４により
構成される。

ＣＰ　ＵｌｌはＲＯＭ１２に書き込まれているプログラ
ムに従ってＩ１０ポート１４より必要とする外部データ
を取り込んだり、またＲＡＭ１３との間でデータ授受を
行ったりしながら燃焼制御に必要な処理値等を演算処理
し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ボート１４へ
出力する。ＲＯＭ１２はＣＰＵＵを制御するプログラム
を格納しており、ＲＡＭ１３は演算に使用するデータを
一時的に記憶している。Ｉ１０ポート１４にはセンサ群
１．４．５．６．７からの信号やカウンタ３からの情報
が入力されるとともに、Ｉ１０ボート１４からは噴射信
号Ｓｉおよび点火信号Ｓｐがそれぞれインジェクタ１５
ａ〜１５ｄおよびパワートランジスタ１６に出力される
。

パワートランジスタ１６のベース側に増幅された点火信
号が入力されると（パワートランジスタ１６への通電が
停止されると、）該パワートランジスタ１６をＯＦＦと
して点火コイル１７に供給されているバッテリ１８から
の一時電流を遮断して二次側に高圧パルスＨｉを発生す
る。そして、この高圧パルスＨｉをディストリビュータ
１９を介して各気筒の点火プラグ２０ａ〜２０ｄに分配
、供給する。上記、インジェクタ１５ａ−１５ｄ、パワ
ートランジスタ１６、点火コイル１７、バッテリ１８、
ディストリビュータ１９および点火プラグ２０ａ〜２０
ｄは操作手段２１を構成する。

次に、作用を説明する。

本実施例の燃焼制御はアイドル条件下で実行されるが、
アイドル条件はアイドルスイッチ７のＯＮ信号によって
コントロールユニット２内で判別される。すなわち、ア
イドル条件であるが否かを絞弁の開閉位置によって判別
することにより、車両停止時以外の走行中の減速時等に
おいてもアイドルアクティブ制御を実行して運転性の改
善を図っている。

第４図は燃焼制御のプログラムを示すフローチャートで
あり、本プログラムは所定期間毎に一度実行される。な
お、本制御は基本制御値（パラメータ）として基本点火
時期を採用し、アイドル時に各気筒の基本点火時期を後
述する回転変動演算プログラムによって演算された値の
所定期間の気筒相互間における偏差に基づいて気筒毎に
補正量（燃焼補正量）を演算することにより、各気筒の
図示平均有効圧Ｐｔの変動に応じた燃焼制御を行って機
関振動レベルを低減させながらアイドル回転数が目標範
囲内となるようにしている。基本制御値の設定方法は従
来周知であり、省略する。

まず、Ｐｌでエンジンがアイドル状態にあるか否かを判
別し、アイドル状態のときはＰ２で積算回数カウンタｎ
に（１）をセント　（ｎ＝１）する。

次いで、Ｐ、で気筒判別ｉ　　（ｉ＝１．２．３．４）
を行い、Ｐ４で積算回数カウンタｎをアンプカラン１−
（ｎ＋１）する。次いで、Ｐ、で気筒毎の回転変動量を
演算するが、第５図にそのプログラムのフローチャート
を示す。

第５図において、まず、Ｐａｌでクランク角センサ１の
ＲＥＦ信号入力後のｐｏｓ信号に基づきＩＭｌｌｚのカ
ウンタ３で第３図（Ｃ）に示すようにθ。

〜θ２°ＣＡ間の時間Ｔｉを次式■に従って演算し、Ｐ
、で時間Ｔｉと１８０’ＣＡ前の時間Ｔｉ　−。

から次式■に従って回転数の変化（角速度の変化）Ｎｅ
ｉを演算する（第３図（ｄ）参照）。

Ｔｉ＝θ２−θ１・・・・・・■ 但し、Ｎｅｉは１８０°ＣＡ毎に変化し、その時の燃焼
状態を表わす。

次いで、Ｐｌ３でこのＮｅｉを所定のメモリにストアし
て今回のルーチンを終了する。

上記ステップＰＨＩ〜ＰＺ３は機関回転と気筒の図示平
均有効圧Ｐｉが密接な相関関係にあることに基づいて気
筒毎にＰｉ変動（燃焼変動）を検出するものである。具
体的にはアイドリング時の機関回転は上下死点の１８０
’ｃＡ間にその時点で燃焼・膨張行程にある気筒の図示
平均有効圧Ｐｉによって大きな影響を受ける。すなわち
、回転数の絶対値ではその時の燃焼状態を検出すること
ができないが、第６図に示すようにＴＤＣ〜１８０°Ｃ
Ａ毎の回転変動を測定するようにすれば、燃焼した気筒
の図示平均有効圧Ｐｉを求めることができる。

再び第４図に戻って、ステップＰ６ではステップＰ、の
回転変動（ＪＮｅｉの演算を気筒毎に４００回行った否
かを判別し、ｎ：４００のときはＰ、で気筒毎にＮｅｔ
の平均値Ｎｅｔを次式■に従って演算する。ｎ＜４００
のときはＰ１〜Ｐ５の処理を繰り返し行う。

次いで、Ｐ８で燃焼順序（ｌ→３→４−２）に従って前
回と今回に燃焼行程にある気筒相互間におけるＮｅ１Ｏ
差を次式■に従って演算する。

次いで、Ｐ、でＰ、で求めたΔＮよとΔＮ、における偏
差Δ、（Δ１＝ΔＮ１−ΔＮｆｆ）が所定値Δより大き
いか否かを判別し、Δ、〉ΔのときはＰ、。で１番気筒
（以下、＃ｌと記す）の基本点火時期をｌ°遅角（以下
、ｒｅｔと記す）補正し、３番気筒（以下、＃３と記す
）の基本点火時期を１°進角（以下、Ａｄｖと記す）補
正する。ここで、偏差Δ１とは前回燃焼行程にあった気
筒と今回燃焼行程にある気筒との回転変動量の偏差が今
回燃焼行程にある気筒の図示平均有効圧Ｐｉの変動量に
相当するという関係に基づくものであり、所定値Δはこ
のＰｉ変動と回転変動量との相関関係に基づいて予め実
験等から求められた値である。

なお、後述する偏差Δ２〜Δ４も同様である。

一方、Ｐ、でΔ１くΔのときはＰＩ、で＃１を基本点火
時期を１°　ａｄｖ補正し、＃３の基本点火時期をｌ″
　ｒｅｔ補正する。次いで、ｐｕｓでΔＮ２とΔＮ４と
の偏差Δ２（Δ２＝ΔＮ２−ΔＮａ’）が所定値Δより
大きいか否かを判別し、Δ、〉ΔのときはＰＩ３で２番
気筒（以下、＃２と記す）の基本点火時期を１°　ｒｅ
ｔ補正し、４番気筒（以下、＃４と記す）の基本点火時
期を１°Ａｄｙ補正する。一方、ＰａｔでΔ２くΔのと
きはＰＩ４で＃２を基本点火時期を１°ａｄｖ補正し、
＃４を１°　ｒｅＬ補正する。次いで、ｐｕｓで＃１．
３のΔＮ１およびΔＮ、の和Δ３と＃２．４のΔＮ２お
よびΔＮ４の和Δ、との偏差（Δ３−Δ４）が所定値Δ
より大きいか否かを判別する。ここで、Δ、およびΔ４
は次式■に示す式に従って演算する。

（本頁、以下余白） ｐｕｓでΔ、−Δ４〉ΔのときはＰｌａで＃１．３の基
本点火時期を１°　ｒｅｔ補正し、＃２．４の基本点火
時期を１°ＡｄＶ補正する。一方、Δ。

−Δ４くΔのときはｐｕｓで＃１．３の基本点火時期を
１°ａｄｖ補正し、＃２．４の基本点火時期を１°　ｒ
ｅｔ補正する。次いで、ＰｌａではステップＰ、〜ＰＩ
、の補正に従って各気筒の点火信号Ｓｐを出力し、今回
のルーチンを終了する。

一方、ステップＰ１でエンジンがアイドル状態でないと
きはＰ２以後に進むのをやめて直ちに今回のルーチンを
終了する。

以上のように、上記アイドルアクティブ制御により気筒
相互間における図示平均有効圧ｐｉの変動と密接に相関
する回転変動量の偏差が演算され、この偏差に基づいて
気筒毎の基本点火時期の補正が行われることによって、
Ｐｉ変動による回転変動が大幅に抑制されるとともに、
そのアイドル回転数が目標回転数を維持するように制御
される。

したがって、アイドル時の機関振動を低減することがで
きるとともに、アイドル回転数を目標範囲内に維持する
ことができる。

ここで、第７．８図に上記アイドルアクティブ制御によ
る効果の具体例を示す。アイドルアクティブ制御を行わ
ないものに比べて本アクティブ制御による４気筒エンジ
ンでは気筒相互間における図示平均有効圧変動率Ｐｌａ
幅が約１／２に縮小しており、その効果が明確に現れて
いる。

なお、本実施例では制御対象として基本点火時期を採用
したが、他の制御パラメータ（基本噴射量等）を用いて
も良いことは勿論である。また、本発明よる効果は４気
筒エンジンに限らずその他の多気筒エンジンに適用が可
能であることはいうまでもない。

（効果） 本発明によれば、アイドル時の燃焼行程にある気筒相互
間における角速度の変化層の偏差に基づいて基本制御値
を補正する補正量を気筒毎に演算しているので、各気筒
のＰｉ変動に伴う回転変動を抑制することができ、気筒
相互間における回転変動幅を抑制しつつ所定のアイドル
回転数に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜８図は本発明に係
る内燃機関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図はその各部信号波形を
示す波形図、第４図はその燃焼制御のプログラムを示す
フローチャート、第５図はその回転変動を演算するプロ
グラムを示すフローチャート、第６図はその図示平均有
効圧と回転変動との関係を説明するための特性図、第７
．８図はその効果を説明するための図であり、第７図は
その気筒相互間のＰｉ変動率を示す図、第８図はその点
火時期補正量の変化を示す図、第９図は従来の内燃機関
の燃焼制御装置のＰｉ変動と回転変動との関係を説明す
るための図である。 １・・・・・・クランク角センサ（クランク角検出手段
）、２・・・・・・コントロールユニット（燃焼状態検
出手段、補正手段、制御手段）、 ７・・・・・・アイドルスイッチ（アイドル検出手段）
、８・・・・・・運転状態検出手段、 ２１・・・・・・操作手段。

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）エンジンのアイドル状態を検出するアイドル検出手
   段と、 ｃ）燃焼行程にある気筒の判別が可能な信号および所定
   の単位クランク角に対応する信号を出力するクランク角
   検出手段と、 ｄ）エンジンがアイドル状態にあるとき、所定クランク
   角毎にある区間の角速度を計測し、この角速度の変化か
   らそのとき燃焼行程にある気筒の燃焼状態を検出する燃
   料状態検出手段と、ｅ）エンジンがアイドル状態にある
   とき、燃焼行程にある気筒の所定区間における角速度の
   変化量を演算するとともに、前回燃焼行程にあった気筒
   と今回燃焼行程にある気筒との相互間における該変化量
   の偏差を求め、該偏差に基づいて燃焼状態を制御する基
   本制御値を補正する燃焼補正量を気筒毎に演算する補正
   手段と、 ｆ）エンジンの運転状態に基づいて燃焼状態を制御する
   基本制御値を設定し、エンジンがアイドル状態に移行す
   ると前記燃焼補正量に応じて該基本制御値を補正する制
   御手段と、 ｇ）制御手段の出力に基づいて燃焼状態に関連するパラ
   メータを操作する操作手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。