JPH0278750A - 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、特
にアイドル時において各気筒の燃焼変動が全気筒の目標
平均値となるように気筒別に燃焼状態を制御してアイド
ル安定度等を向上させる装置に関する。

（従来の技術） 近時、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
れる傾向にある。また、このような要求はアイドル時に
ついても同様であり、アイドル安定度、燃費等の複数の
要求の両立が望まれる。特に、アイドル時は低回転で、
燃焼状態も不安定になる要因が多く、補機負荷の起動等
によって回転変動が生じたり、あるいは振動が生じ運転
フィーリングが低下したりするので、きめ細かい燃焼制
御が要求される。

従来のこの種の内燃機関の燃焼制御装置としては、例え
ば特開昭６１−２１５４３５号公報や特開昭６１−２０
１８４６号公報に記載の第１の装置がある。この第１の
装置では、多気筒エンジンの空燃比を気筒別に制御して
燃焼変動を抑制している。

また、気筒別に燃焼状態を制御する従来の第２の装置と
しては、例えば実開昭６３−８６３５５号公報に記載の
ものがある。この第２の装置では、気筒別に燃料噴射量
を制御するとともに、特にアイドル時には全気筒の回転
速度変動の平均値を算出し、気筒毎の回転速度変動が該
平均値に近付くように気筒別に燃料噴射量を補正してい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の内燃機関の燃焼制御装
置にあっては、第１の装置の場合、気筒毎に空燃比をき
め細か（制御しているものの、平均の空燃比が変動して
望ましい平均目標値（例えば、λ＝１）から外れて有害
排気成分の増加、燃費の悪化、安定度の低下、発生トル
クの目標からの外れという事態が発生するという問題点
があった。

また、第２の装置の場合、アイドル時の燃料噴射量が全
気筒の回転速度変動の平均値に近付くように制御してい
るが、該平均値の管理が行われておらず、単に平均値に
収束するという制御形態であるため、平均値の設定が望
ましい値から外れると、上記同様の不具合に至る。

一方、空燃比や燃料噴射量とは別のパラメータである点
火時期を気筒別に制御してノッキングを抑制するものも
あるが（例えば、特開昭５８−１６５５７４号公報参照
）、これとて各気筒の平均値は管理されておらず不具合
は同様である。

（発明の目的） そこで本発明は、気筒別の制御を行う場合に全気筒の平
均値をエンジンの運転条件に応じて設定することにより
、目標平均値を適切なものとして、排気特性、燃費、安
定度、トルク性能を向上させ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すと、少な
くともエンジンがアイドル状態にあるときエンジンの運
転状態に基づいて燃焼状態を制御するパラメータの基本
値を気筒毎に設定する基本値設定手段Ｃと、エンジンが
アイドル状態にあるとき、燃焼状態を制御するパラメー
タの全気筒の目標平均値を運転状態に応じて設定する目
標設定手段ｄと、エンジンがアイドル状態に移行したと
き、前記目標平均値となるように気筒毎に前記基本値を
補正する制御手段ｅと、制御手段Ｃ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ｆと、
を備えている。

（作用） 本発明では、エンジンがアイドル状態に移行したときエ
ンジンの運転状態に基づいて燃焼状態を制御するパラメ
ータの基本値が気筒毎に設定されるとともに、燃焼状態
を制御するパラメータの全気筒の目標平均値が運転状態
に応じて設定され、前記基本値がこの目標平均値となる
ように気筒別に補正される。

したがって、制御目標とする平均値が適切なものとなり
、特にアイドル時における排気特性、燃費、安定度、ト
ルク性能が向上する。

（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、本実施例は本考案を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図は内燃機関の燃焼制御装
置の全体構成図であり、この図において、１はクランク
角センサである。クランク角センサ（クランク角検出手
段）１は爆発間隔（１８０度ＣＡ）毎に各気筒の圧縮上
死点（ＴＤＣ）前の所定位置、例えばＢ　Ｔ　Ｄ　Ｃ７
０’で（Ｈ）レベルのバ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。また、３はＩＭＨｚ
Ｏカウンタであり、カウンタ３はクランク角センサ１の
基準信号ＲＥＦがコントロールユニット２に入力される
と任意のクランク角区間における時間Ｎｉを測定し、こ
れから回転速度変化を検出する。

また、クランク角の基準信号ＲＥＦの単位時間における
パルスを計数することによりエンジン回転数Ｎを知るこ
とができる。

吸入空気量の流１ｔＱａはエアフローメータ４により検
出され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Ｔｗ
は水温センサ５により検出される。

また、絞弁の開度ＴＶＯは絞弁開度センサ６により検出
され、エンジンのアイドル状態はアイドルスイッチ（ア
イドル検出手段）７により検出される。

上記エアフローメータ４およびクランク角センサ１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
、水温センサ５、絞弁開度センサ６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はこれらの情報に基づいて
燃焼制御を行う。すなわち、コントロールユニット２は
基本値設定手段、目標設定手段および制御手段としての
機能を有し、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３およ
びＴ１０ポート１４により構成される。ＣＰ　０１１は
ＲＯＭ１２に書き込まれているプログラムに従ってＴ１
０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との間でデータの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Ｔ１０ポート１４へ出力する。Ｒ
ＣＩＭ１２はＣＰ　Ｕｌｌを制御するプログラムやデー
タを格納しており、ＲＡＭ１３は演算に使用するデータ
をマツプ等の形で一時記憶する。Ｔ１０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、Ｔ１０ポート１４から
は噴射信号Ｓｉおよび点火信号Ｓｐがインジェクタ１５
ａ〜１５ｄおよびパワートランジスタ１６にそれぞれ出
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Ｓｐ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
Ｐｉを発生する。そして、この高圧パルスＰｉ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に分配し、供給する。上記パワートランジスタ１
６、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〜２０ｄは操作手段２１
を構成する。

次に、作用を説明する。

第３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時間毎に一度実行される。な
お、本制御はアイドル時に各気筒の点火時期を気筒別に
変化させて気筒毎の空気、燃料分配の差による不安定さ
を点火時期により補正するものである。各気筒毎の空気
、燃料分配の差の検出方法は従来周知であり、省略する
。

まず、Ｐｌで吸入空気量Ｑａを読み込み、Ｐ２で冷却水
の温度Ｔｗを読み込み、さらにＰ３でエンジン回転数Ｎ
を読み込む。これらは運転条件を表すデータとなる。次
いで、Ｐ、でアイドルスイッチ７の出力を読み込み、Ｐ
、でアイドルスイッチ７がＯＮであるか否かを判別する
。アイドルスイッチ７がＯＦＦのときはアイドル条件で
ないからＰ、で全気筒同一の通常の点火時！ｔｌＩＡＤ
■を演算し、Ｐ、で点火を実行してルーチンを終了する
。

一方、アイドルスイッチ７がＯＮのときはアイドル条件
であるので、Ｐ、に進み上記運転条件からアイドル時に
おける点火時期の目標（ｔ！ＡＤＶＴを設定する。ここ
で、ＡＤＶＴとはアイドル時に燃費、安定度等を考慮し
た場合の最適な平均値のことであり、例えばアイドルセ
ットが７５０　””　／１０“　ＢＴＤＣであれば、平
均値を１０°ＢＴＤＣに設定する。

次いで、Ｐ、で気筒毎の点火時期ＡＤＶ、−ＡＤＶ４を
それぞれ別の値に演算し、Ｐ、。でこれらの平均値ＡＤ
Ｖを次式■に従って演算する。

・・・・・・■ 次いで、Ｐ、で各気筒の点火時期ＡＤＶ、〜ＡＤｖ４を
目標平均値ＡＤＶＴと平均値ＡＤＶとの差で補正し、次
式■に従ってアイドル点火時期ＡＤＶｉを決定し、Ｐ、
に進む。

ＡＤＶ　１＝ＡＤＶ　１−）−ＡＤＶＴ−ＡＤＶ・”・
−０以上のプログラムの実行により、例えば第４図（ａ
）に示すようにアイドル時の点火時期の平均値ＡＤＶが
１０°ＢＴＤＣから外されている場合には同図（ｂ）に
示すように全気筒の目標平均値ＡＤＶＴに近付くように
各気筒の点火時期が全体として補正される。したがって
、各気筒の点火時期はばらついても、平均値は一定とな
り、しかもその平均値はアイドル時のエンジンの運転条
件に沿った望ましい値となる。その結果、平均の燃焼状
態が適切なものとなって、有害排気成分の減少、燃費や
安定度の向上および発生トルクを目標に制御できるとい
う効果が得られる。

次に、第５図は本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の
第２実施例を示す図であり、本実施例はアイドル時の空
燃比を気筒別に変化させて、気筒毎の空気、燃料分配の
差による不安定さを燃料噴射量により補正するものであ
る。本実施例の説明に当たり、第３図のプログラムと同
一処理を行うステップには同一番号を符してその説明を
省略し、異なるステップには２１番以降の番号を符して
その内容を説明する。

ステップＰ、からＮＯ分岐に従うときは、アイドル条件
でないからｐｚ＋で全気筒同一の通常の噴射量ＴＩを演
算し、ｐｔｚで噴射を実行してルーチンを終了する。一
方、Ｐ、からＹＥＳ分岐に従うときにはアイドル条件で
あるので、ｐｉｓで運転条件からアイドル時における噴
射量の目標平均値ＴＩＴを設定する。ＴＩＴはＡＤＶＴ
と同様にアイドル時に燃費、安定度等が最良となるよう
な平均値のことである。次いで、ＰＸ３で気筒毎の噴射
量ＴＩ、〜Ｔ１．をそれぞれ別の値に演算し、Ｐ□でこ
れらの平均値ＴＩを次式■に従って演算する。

次いで、Ｐ２にで各気筒の噴射量ＴＩ、〜Ｔｌ。

ａ　目標平均値ＴＩＴと平均値ＴＩとの差で補正し、次
式〇に従ってアイドル噴射量Ｔｌｉを決定し、Ｐ、に進
む。

Ｔｌ　１＝ＴＩ　ｉ＋ＴＩＴ−ＴＩ・・・・・・■した
がって、本実施例では目標平均値ＴＩＴを、例えば三元
触媒仕様のエンジンであれば空燃比がλ＝１となる値に
設定することにより、各気筒の噴射量はばらついていて
も全気筒の平均値はλ＝■の空燃比に収束することとな
り、触媒の転換効率が向上する。その結果、排気特性の
向上を初めとして第１実施例と同様の効果を得ることが
できる。

なお、上記各実施例ではエンジンの燃焼状態として点火
時期や噴射量を制御しているが、燃焼状態を操作するパ
ラメータとしてこれらに限らず、例えばＥＧＲ、アイド
ル１空気量等を操作してもよい。

また、運転条件としては、上記各実施例の例に限らず、
例えば絞弁開度、吸入負圧等でもよい。

（効果） 本発明によれば、全気筒の平均値をエンジンの運転条件
に応じて設定しているので、アイドル時における気筒別
制御の目標平均値を適切なものとして燃焼状態を最適に
制御することができ、有害排気成分の減少、燃費や安定
度の向上および発生トルクを目標に制御できるという効
果が得られる。

【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
る内燃機関の燃焼制御装置の第１の実施例を示す図であ
り、第２図はその全体構成図、第３図はその燃焼制御の
プログラムを示すフローチャート、第４図はその点火時
期の平均値の特性を示す図、第５図は本発明に係る内燃
機関の燃焼制御装置の第２実施例を示す燃焼制御のプロ
グラムを示すフローチャートである。 １・・・・・・クランク角センサ、 ２・・・・・・コントロールユニット（基本値設定手段
、目標設定手段、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）少なくともエンジンがアイドル状態にあるとき、エ
   ンジンの運転状態に基づいて燃焼状態を制御するパラメ
   ータの基本値を気筒毎に設定する基本値設定手段と、 ｄ）エンジンがアイドル状態にあるとき、燃焼状態を制
   御するパラメータの全気筒の目標平均値を運転状態に応
   じて設定する目標設定手段と、ｅ）エンジンがアイドル
   状態に移行したとき、前記目標平均値となるように気筒
   毎に前記基本値を補正する制御手段と、 ｆ）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。