JPH04171253A - エンジンの気筒別燃焼状態判別方法 - Google Patents

エンジンの気筒別燃焼状態判別方法

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JPH04171253A
JPH04171253A JP29866390A JP29866390A JPH04171253A JP H04171253 A JPH04171253 A JP H04171253A JP 29866390 A JP29866390 A JP 29866390A JP 29866390 A JP29866390 A JP 29866390A JP H04171253 A JPH04171253 A JP H04171253A
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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、気筒間の運動変化址から各気筒の燃焼状態を
判別するエンジンの気筒別燃焼状態判別方法に関する。
[従来の技術] 一般に、多気筒エンジンにおける燃焼は毎サイクル同一
過程を経て行われることが、安定した出力を得る上で理
想であるが、多気筒エンジンにおいては、 ■吸気管形状の複雑化、気筒間の吸気干渉などによる吸
気分配率の不均一化、 ■冷却順路によって生じる各気筒間の若干の燃焼温度の
相違、 ■多気筒の燃焼室容積、ピストン形状などの製造上のば
らつき、 ■インジェクタの製造誤差などによる燃料噴射量の違い
から生じる各気筒の空燃比のわずかなばらつき、 などの相乗的作用から燃焼にばらつきが生じ易い。
この各気筒の燃焼のばらつきをほぼ均一に制御出来れば
、エンジンを滑らかに回転させることができる、特に、
低燃費化、静粛性などの要請から回転数を低めに抑える
傾向にあるアイドル回転数領域では、燃焼のばらつきが
回転変動に大きな影響を及ぼすため、各気筒の燃焼状態
を知ることは安定したアイドル回転を得る上で極めて重
要である。
そのため、従来がら各気筒の燃焼状態を把握する手段が
種々開発されており、例えば、特開昭59−82534
号公報では、各気筒#i(4気筒であれば、i=l〜4
)の燃焼行程前の瞬時のエンジン回転数N目iと、燃焼
行程後の瞬時のエンジン回転数NH1との差である差回
転ΔN11(ΔN書1=NH$i −NLIi )を気
筒ごとに求め、次いで、この各気筒#iの差回転ΔNl
iの全気筒平均値△NAと上記各気筒#iの差回転△N
#iとを比較し、各気筒#iの差回転ΔN#Iが上記全
気筒平均差回転△NAと等しくなるように制御すること
で、滑らかなアイドル回転を得ようとしている。
「発明が解決しようとする課題] この先行技術では、気筒ごとの燃焼状態と、上記差回転
ΔNliとの間に相関関係があることに着目し、全気筒
平均差回転ΔN八を基準とし、この基準に対する偏差で
、当該気筒#lの燃焼状態を推定しようとしているが、
各気筒の燃焼は点火順(例えば、#1→#3→#2−#
4)にしたがって連続的に繰返されるため、全気筒平均
差回転△NAに各気筒#iの差回転ΔN#jを近づける
制御をしても、1燃焼行程前気筒#1−1の差回転ΔN
ti−1と現燃焼行程気筒#iの差回転ΔNliとの間
、あるいは、現燃焼行程気筒#iの差回転△N番1と1
燃焼行程後気筒#i+1の差回転Δfli+1との間に
開きがあれば、エンジン回転にむらができやすくなり、
安定性が著しく阻害される。
また、基準値が全気筒平均差回転△NAであるため、燃
焼状態により、この全気筒平均差回転ΔNA自体が常に
変動し易く、この全気筒平均差回転玉NAが変動すると
、この全気筒平均差回転△NAを基準として推定する各
気筒の燃焼状態中に、上記全気筒平均差回転ΔN八を設
定する際の他の気筒の燃焼状態因子が含まれてしまい、
各気筒の燃焼状態を正確に把握することが困難になる。
[発明の[I的] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、他の気筒
の燃焼状態因子を含むことなく、当該気筒の燃焼状態を
正確に把握することができ、さらに、各気筒の燃焼状態
を連続的に把握して滑らかなエンジン回転を得ることの
できるエンジンの気筒別燃焼状態判別方法を提供するこ
とを目的としている。
[課題を解決するための手段] (1)上記目的を達成するため、本発明による第一のエ
ンジンの気筒別燃焼状態判別方法は、1燃焼行程前気筒
の燃焼による仕事をしていない区間の運動量と、2燃焼
行程前気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量
と現燃焼行程気筒の燃焼による仕事をしていない区間の
運動量との平均値の差から、上記1燃焼行程前気筒の燃
焼状態を判別するものである。
(2)上記目的を達成するため、本発明による第二のエ
ンジンの気筒別燃焼状態判別方法は、現燃焼行程気筒の
燃焼による仕事をしていない区間の運動量と、1燃焼行
程前気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量と
1燃焼行程後気筒の燃焼による仕事をしていない区間の
推定運動量との平均値の差から、上記現燃焼行程気筒の
燃焼状態を判別するものである。
「作 用] (1)上記第一のエンジンの気筒別燃焼状態判別方法に
よれば、1燃焼行程前気筒の燃焼状態がその前後の燃焼
行程気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量の
平均値を基準として判断されるため、結果的に燃焼状態
を点火順に沿って連続的に把握することができ、滑らか
なエンジン回転を得ることができる。
(2)上記第二のエンジンの気筒別燃焼状態判別方法に
よれば、現燃焼行程気筒の燃焼状態がその前後の燃焼行
程気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量およ
び推定運動量の平均値を基準として判断されるため、結
果的に燃焼状態を点火順に沿って連続的に把握すること
ができ、滑らかなエンジン回転を得ることができる。
[発明の実施例] 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図〜第9図は本発明の第一実施例を示し、第1図は
気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第2図
は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフローチャー
ト、第3図は基本的な気筒別燃焼状態判別方法を示す概
念図、第4図は不感帯領域を示す概念図、第5図はエン
ジン制御系の概略図、第6図はクランクロータとクラン
ク角センサの正面図、第7図はカムロータとカム角セン
サの正面図、第8図は気筒内圧力変動、クランクパルス
、カムパルス、および、エンジン回転変動を示すタイム
チャート、第9図は気筒別燃焼状態比較値、気筒別平均
燃焼状態判別値、気筒別無効噴射パルス幅を示すタイム
チャートである。
(楕 成) 第5図の符号1はエンジンで、図においては4気筒水平
対向エンジンを示す。このエンジンlのシリンダヘッド
2に形成した吸気ボー1〜2aにインテークマニホルド
3が連通され、このインテークマニホルド3の上流にエ
アチャンバ4を介してスロットルチャンバ5が連通され
、このスロットルチャンバ5の上流側に吸気管6を介し
てエアークリーナ7が取付けられている。
また、上記吸気管6の上記エアクリーナ7の直下流に吸
入空気量センサ(図においては、ホットワイヤ式エアフ
ローメータ)8が介装され、さらに、上記スロットルチ
ャンバ5に設けられたスロットルバルブ5aにスロット
ル開度センサ9aとスロットルバルブ全閉を検出するア
イドルスイッチ9bとが連設されている。
また、上記インテークマニホルド3の各気筒の各吸気ボ
ート2aの直上流側に、マルチポイントインジェクタ(
以下rMP I 、と略称)10が配設されている。ま
た、符号11は燃料タンク、12は上記MPIIOに燃
料を供給する燃料ポンプである。
また、上記エンジン1のクランクシャフト13にクラン
クロータ15が軸着され、このクランクロータ15の外
周に、所定クランク角に対応する突起〈スリットでもよ
い)を検出するための電磁ピックアップなどからなるク
ランク角センサ16が対設され、さらに、上記クランク
シャフト13に対して1/2回転するカムシャフト14
にカムロータ17が連設され、このカムロータ17の外
周にカム角センサ18が対設されている。
第6図に示すように、上記クランクロータ15の外周に
突起(スリットでもよい)15a、15b、15cが形
成されている。この各突起15a。
15b、15cが各気筒の圧縮上死点前(BTDC〉θ
1.θ2.θ3の位置に形成されており、突起15a、
15b間の通過時間から周期f1.2(ここにおいて、
子=1/ω ω:角速度)を算出し、また、突起15b
、15a間の通過時間から周期ヂ2.3を算出する。さ
らに、上記突起15bが点火時期を設定する際の基準ク
ランク角を示す。
一般に、アイドル運転時の点火時期はBTDC20℃A
付近であり、このクランク角で着火しても、その後約1
0′CAまでは、まだ燃焼圧が急激に上昇することはな
い。
また、第8図に示すように、実施例においては、各気筒
の排気弁の開弁時期を、次の燃焼行程気筒の点火基準ク
ランク角BTDCθ2よりやや遅角側に設定されている
が、一般に、排気弁開弁直後の燃焼圧は急激に低下して
いるため、クランク角BTDCθ3では、燃焼圧の影響
はほとんどない。
したがって、上記突起15cのクランク角θ3をBTD
Cl 0℃Aより進角側に設定すれば、上記突起15b
、15cのクランク角BTDCθ2、θ3の間の区間が
、各気筒間の燃焼による影響をほとんど受けない、すな
わち、当該燃焼行程気筒の燃焼による仕事をしていない
区間になる。
また、第7図に示すように、上記カムロータ17の外周
に、気筒判別用突起(スリットでもよい)17a、17
b、17cが形成されている。突起17aが#3.#4
気筒の圧縮上死点後(ATDC)θ4の位置に形成され
、また、突起17bが3ケの突起で構成され、その最初
の突起が#1気筒の圧縮上死点後(ATDC)θ5の位
置に形成され、さらに、突起17cが2ケの突起で構成
され、その最初の突起が#2気筒の圧縮上死点後(AT
DC)θ6の位置に形成されている。
なお、図の実施例ではθ1−97℃A、θ2−65℃A
、θ3=10℃A、θ4=20℃A、θ5−5℃A、θ
6−20℃A、θ(2−3) = 55℃Aであり、こ
の配列により、第8図に示す゛ように、例えば、上記カ
ム角センサ18がθ5 (突起17b)のカムパルスを
検出した場合、その後にクランク角センサ16で検出す
るクランクパルスが#3気筒のクランク角を示す信号で
あることが判別できる。
また、上記θ5のカムパルスの後にθ4 (突起17a
)のカムパルスを検出した場合、その後のクランク角セ
ンサ16で検出するクランクパルスが#2気筒のクラン
ク角を示すものであることが判別できる。同様にθ6 
(突起17c)のカムパルスを検出した後のクランクパ
ルスが#4気筒のクランク角を示すものであり、また、
上記θ6のカムパルスの後にθ4 (突起17a)のカ
ムパルスを検出した場合、その後に検出するクランクパ
ルスが#1気筒のクランク角を示すものであることが判
別てきる。
さらに、上記カム角センサ18でカムパルスを検出した
後に、上記クランク角センサ16で検出するクランクパ
ルスが該当気筒の基準クランク角(θ1)を示すもので
あることが判別できる。
なお、上記クランク角センサ16、カム角センサ18は
クランク角検出手段を構成しており、カムパルスパター
ンを変えることにより、カム角センサ18のみでクラン
ク角検出手段を構成するようにしてもよい。
一方、上記エンジン1の上記インテークマニホルド3に
形成したライザをなす冷却水通路(図示せず)に冷却水
温センサ20が臨まされ、また、上記シリンダヘッド2
の排気ボート2bに連通ずる排気管21に02センサ2
2が臨まされている。
なお、符号23は触媒コンバータで、24は車速センサ
である。
(制御装置の回路構成) 一方、符号31はマイクロコンピュータなどからなる制
御装置で、この制御装置31のCPU(中央演算処理装
置)32、ROM33、RAM34、バックアップRA
M (不揮発性RAM)35、および、I10インター
フェイス36がパスライン37を介して互いに接続され
て、定電圧回路38から所定の安定化電圧が供給される
上記定電圧回路38は、制御リレー39を介してバッテ
リ41に接続され、キースイッチ40がONされて上記
制御リレー39のリレー接点が閉となったとき各部に制
御用電源を供給するとともに、上記バッテリ41に直接
接続され、上記バックアップRAM35に、キースイッ
チ40がOFFされたときでもバックアップ電源を供給
する。
また、上記I10インターフェイス36の入力ボートに
、各センサ8,9a、16,18,20゜22.24、
および、アイドルスイッチ9bが接続されるとともに、
上記バッテリ41のプラス端子が接続され、その端子電
圧がモニタされ、また、上記【10インターフエイス3
6の出カポ−)・に、駆動回路42を介して上記MPI
IOが接続されている。
上記R,OM 33には制御プログラム、固定データな
どが記憶されている。固定データとしては、後述するイ
ニシャルセット値などがある。
才な、上記RAM34には上記各センサ類の出力信号を
処理した後のデータ、CPU32で演算処理したデータ
などが格納されている。さらに、バックアップRAM3
5は、キースイッチ40に関係なく常時電源が通電され
、キースイッチ40をOFFにしてエンジンの運転を停
止しても記憶内容が消失せず、後述する気筒別の無効噴
射パルス幅データなどが格納される。
さらに、上記CPU32では上記ROM3Bに記憶され
ている制御プログラムに従い、上記RAM34、バック
アップRAM35に格納した各種データに基づき、MP
IIOに対する燃料噴射パルス幅Tiなどを気筒別に演
算する。
上記制御装置31においては、一般的な燃料噴射制御に
加え、各気筒#i  (i=1〜4)の燃焼状態を個別
的に判断している。
この気筒別燃焼状態判別方法の基本概念を第3図、第4
図に従って説明する。
第3図はアイドル回転時のエンジンの回転変動を示すも
ので、例えば4気筒エンジンの場合、燃焼行程気筒#i
が点火順(例えば#1→#3−#2→#4)に従って 
180″CAごとに切換るため、燃焼行程気筒どうじが
その前後において重複することはなく、燃焼行程気筒#
iの燃焼終了後と、次の燃焼行程気筒#i→1の前との
間に各気筒の燃焼による影響を受けない、いわゆる燃焼
による仕事をしていない区間が存在する。
例えば、第3図に示すように、気筒#1〜#4の燃焼に
よる仕事をしていない区間の瞬時の運動量であるエンジ
ン回転数をそれぞれNll〜N$4とした場合、滑らか
なエンジン回転を得るためには各気筒#1〜#4のエン
ジン回転数NN1〜N$4が全て均等であることが望ま
しい。
この実施例では、各気筒#iの燃焼状態と上記エンジン
回転数N#iとの間に非常に強い相関関係があることに
着目し、燃焼状態を気筒別に判別する。
すなわち、この実施例による燃焼状態判別方法では、現
燃焼行程気筒#iのエンジン回転数N#iと2燃焼行程
前気筒#i−2のエンジン回転数N$1−2トノ平均値
(N 5i−2+ N li) / 2と、1燃焼行程
前気筒#i−1のエンジン回転数N書i−1とを比較し
、この比較値(これをここでは燃焼状態判別値とする)
 ΔN ll−1(△N 書1−1= N 書i−1−
N」ユ≦し二五」ユ)がマイナス区間にある場合、当該
気筒#i−1の燃焼状態が悪いと判断し、プラス側にあ
る場合燃焼状態が良いと判断する。
そして、この判断結果(燃焼状態判別値)に基づき、当
該気筒#i−1の次のサイクルにおける燃料噴射パルス
幅、あるいは点火時期などを制御して各気筒#1−1の
燃焼状態を点火順に従ってなだらかに連続変化するよう
に補正して、最終的に各気筒#i−1の燃焼状態がほぼ
均一、すなわち△N$1−1= 0に収束するように制
御する。
なお、以下に各1燃焼行程前気筒#i−1の比較値ΔN
 $i−1の算出方法を具体的に示す。
ΔN 11= N會1−1■二五ム ΔN#3=N書3−瓦■二瓦ト ΔN譬2=NI2−1u二五月 △N 14= N番4−瓦[三笠■ まな、制御ハンチングなどを防止すべく第4図に示すよ
うに一定の不感帯領域(+)ΔNU、(−)ΔNLを設
け、上記比較値ΔNl巨1がこの不感帯領域(+)八N
O,(−)ΔNLに収まるように制御すれば制御性はよ
り一層向上する。
なお、以下に、燃焼による仕事をしていない区間のエン
ジン回転数Nと、気筒の燃焼状態すなわち図示平均有効
圧力Piとの相関式を示す。
丈ず、エンジンが回転している状態を式で表すと、 ■ 、慣性モーメント N 、エンジン回転速度 Ti :指示トルク T[:フリクショントルク となり、この(1)式を簡略化して、 止ΔcxTi −Tf         ・・・・・・
(2)t とおき、さらに圧力に置換えて表すと、止ΔCKPi 
−Pf         ・・・・・・(3)t Pl :図示平均有効圧力 Pf :摩擦損失有効圧力 となる。
実験によれば各気筒#iの燃焼後のエンジン回転数Nt
iと、このエンジン回転数N#iを検出する区間の時間
的変化△T(例えば第8図の区間(θ2−θ3)相当)
とを基に上記(3)式のdN/dtを求めた結果非常に
強い相関が得られた。
したがって、各気筒の燃焼後のエンジン回転数を求める
ことで、図示平均有効圧Pi、すなわち燃焼状態を推定
することができ、相隣接する燃焼行程気筒のエンジン回
転数と比較することで、当該燃焼行程気筒の燃焼状態の
良否を判断することができる。
(作 用) 次に、上記制御装置31にて実行する具体的な気筒別平
均燃焼状態判別値設定手順、および燃料噴射パルス幅設
定手順を第1図、第2図のフローチャートに従って説明
する。
気筒別燃焼状態判別手順は、第1図に示すように、まず
ステップ(以下「S」と略称)101で、車速センサ2
4の出力信号に基づいて設定した車速Sとアイドルスイ
ッチ9bの出力とを読込み、5102でアイドルかどう
かを判別する。
車速S=0、アイドルスイッチON(スロットルバルブ
全閉)の場合、アイドルと判定して5103へ進み、ま
た、車速度S≠0、あるいはアイドルスイッチOFF 
(スロットルバルブ開)の場合、走行中と判断してルー
チンを外れる。
アイドルと判断されて5103へ進むと、カム角センサ
18から出力されるカムパルスから現燃焼行程気筒#i
  (i=1.3,2.4)を判別する。
次いで、5104で、クランク角センサ16から出力さ
れるBTDCθ2.θ3を検出するクランクパルスを上
記カムパルスの割込みにより判別する。
そして、5105で、上記5104で判別したBTDC
θ2.θ3を検出するクランクパルス間の経過時間t2
,3と、上記θ2.θ3の挾み角 (θ2−θ3)とか
ら周期子2.3を算出する(f2,3←dt2,3/d
(θ2−θ3))。
次いで、8106で、上記5105で算出した周期f2
゜3から現燃焼行程気筒#iの燃焼による仕事をしてい
ない区間のエンジン回転数N善iを算出し、RAM34
の所定アドレスに格納する(Nti←60/f2.3>
その後、5107で、前回および前々回のルーチンで設
定し、RAM34の所定アドレスに格納した1燃焼行程
前気筒#i−1の燃焼による仕事をしていない区間のエ
ンジン回転数N lidと2燃焼行程前気筒#i−2の
燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数Nt
i−2とを読込む。第8図に示ずように点火順を#1→
#3→#2→#4とした場合、現燃焼行程気筒#iを#
3とすると、1燃焼行程前気筒#1−1が#1で、2燃
焼行程前気筒#i−2が#4となる。
また、初回ルーチンにおける上記エンジン回転数N番i
−1,N $i−2はN善1−1=N薯1−2=−N 
$iにセットされる。
次いで、5108で、上記]燃焼行程前気筒#i−1の
燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数N 
$i−1と、現燃焼行程気筒#iの燃焼による仕事をし
ていない区間のエンジン回転数Ntiと2燃焼行程前気
筒#i−2の燃焼による仕事をしていない区間のエンジ
ン回転数N11−2との平均値(N番i+N害1−2)
/2の差から1燃焼行程前気筒#i−1の燃焼状態比較
値ΔN11−1を求める。
ΔN書i−1←N番i−1−(0目i+N11−2)/
 2 1その後、109で、上記8108で求めた燃焼
状態比較値ΔN11−1とRAM34の所定アドレスに
格納されている当該気筒#i−1の前回の平均燃焼状態
判別値△N A害1−1(−1)とに基づき、今回の当
該気筒#i−1の平均燃焼状態判別値△NA韓i−1を
、次式に示す重みrの加重平均から求め、R,A M 
34の所定アドレスに格納する。なお、初回の上記平均
燃焼状態判別値△N Al1−1(−1)は0にセット
される。
△NA#i−1←((2−1)xΔN Al1−1(−
1) +ΔN !1−1) / 2 ’ そして、5110で、RAM34の所定アドレスに格納
されている当該気筒#i−1の前回の平均燃焼状態判別
値ΔN /l1−1(−1)を今回の平均燃焼状態判別
値△NAl1−1で更新(△N Al1−1(−1)←
△NA書i−1) して、ルーチンを外れる。
上述の如く、この実施例では、8108で求めた燃焼状
態比較値ΔN11−1を燃焼状態判別値として直接用い
ず、5109で加重平均処理した値で当該気筒#i−1
の燃焼状態を判別するようにしているため、−時的な出
力変動、計測誤差に対して急激に応答することなく、次
に説明する燃料噴射パルス幅設定において安定した制御
性を得ることができる。
次に気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を第2図に基づき
説明する。
なお、車両の修理等によりバッテリ41がはずされて、
バックアップRAM35に格納されている各気筒ごとの
無効噴射パルス幅TS$iのデータがこわれて無意味な
値になることがある。よって、イニシャライズ時に、バ
ッテリ41がはずされたかを検出するために、通常バッ
クアップRAM 35の特定アドレスに決められた定数
をストアしておき、この定数の値がこわれているかをR
OM33の特定アドレスにストアされいる基準値(バ・
ンクアップRAM35にストアされている定数の値がこ
われていない場合には、定数の値と基準値とが同一の値
)と比較して判別し、定数の値がこわれている場合には
、バッテリ41がはずされたものとして各気筒ごとの無
効噴射パルス幅TS#iをTS/n(TS:例えば、バ
ッテリ電圧14V時の各気筒の無効噴射パルス幅の合計
値ΣTS、n:気箇数、4気筒数ンジンの場合n=4−
TS/nの値はROM33に予めス1〜アされている)
にイニシャライズし、上記バックアップRAM35の特
定アドレスにストアされている定数の値を基準値にて再
設定する0次回の起動時にバックアップRAM35の定
数の値がこわれていない場合には、無効噴射パルス幅T
ssiのイニシャライズは行わない。
通常は以下の処理を制御プログラムに従って気筒別に繰
返し実行する。
まず、5201で、各センサ8,9a、16,18゜2
0.22.24、および、アイドルスイッチ9bの出力
信号からエンジン運転状態を読込み、5202で、クラ
ンクパルスとカムパルスに基づき燃料噴射対応気筒#i
を判別する。
次いで、5203で、アイドルスイッチ9b、車速セン
サ24の出力信号から現運転状態がアイドルかどうかを
判別する。
車速S−0でアイドルイッチON(スロットル全閉)の
場合、アイドルと判定して5204へ進み、車速S≠O
1あるいは、アイドルスイッチ0FF(スロットル開)
の場合、アイドル解除状態と判断して5205へ進む。
5205へ進むと、当該燃料噴射対応気筒#iの燃料噴
射パルス幅Tiを次式により従来通り求めて、5213
へジャンプする。
T1←Tl)XαX C0EF+ T Sここで Tp =K −Q/N Tp:基本燃料噴射パルス幅 (基本噴射量) α :空燃比フィードバック補正係数 C0FF :各種増量分補正係数 TS:バッテリ端子電圧VBに基づい て設定した、無効噴射パルス幅 を補正する電圧補正パルス幅 Q :吸入空気量 N :エンジン回転数 K :理論空燃比、インジェクタ噴射 特性、気筒数などに基づく補正 定数 一方、上記5203で、アイドルと判定されて5204
へ進むと、バックアップRAM35の所定アドレスに格
納されている対応気筒#iの噴射補正量としての無効噴
射パルス幅TSIiを読出し、8206で、前記気筒別
燃焼状態判別プログラムで求め、R,AM34の当該気
筒#i対応するアドレスにストアされている平均燃焼状
態判別値△NAl1を読出す。
なお1.上記気筒別燃焼状態判別プログラムにおいては
上記平均燃焼状態判別値△NA#iが△NAsr−1で
示されており、今回の燃料噴射パルス幅設定プログラム
で読出される平均燃焼状態判別値△NAl1は当該気筒
#iの前回のサイクルにおけるデータに基づいて求めた
値である。
次いで、5207でこの平均燃焼状態判別値△NAl1
と予め設定した許容上限値ΔNuとを比較し、ΔNAt
1≦ΔNuの場合、8208へ進み、上記平均燃焼状態
判別値△NAl1と予め設定した許容下限値ΔNしとを
比較し、八NAt1≧ΔN[の場合、当該気筒#iの平
均燃焼状態判別値△Nuiが許容範囲内に収まっている
、すなわち、理想的な燃焼状態(△Nu≧△NAl1≧
△NL)と判断し、5212へ進む。
なお、上記許容限界値△NU、△NLは、第4図に示す
ように、上記平均燃焼状態判別値△NAG1に対する不
感帯領域である。
一方、上記5201で、△NA書1〉△Nuと判断され
た場合、当該気筒#1の燃焼が良過ぎるなめ、5209
で、上記3204で読出した当該気筒#iの無効噴射パ
ルス幅TStiを予め設定したパルス幅へTSで減算し
た値で更新する(TSli 4−T書Si−△’rs)
また、上記5208で、△NA誉i〈△NFと判断され
た場合、当該気筒#1の燃焼状態が悪いなめ、5210
で、上記無効噴射パルス幅73番iを予め設定したパル
ス幅ΔTSで加算した値で更新する(TSli +−T
ISi+△Ts )。
上記パルス幅ΔTsは燃料噴射補正による出力変動量、
応答特性などを考慮して設定する。
そして、5209、あるいは、5210から5211へ
進むと、RAM34の所定アドレスに格納されている各
気筒# (i 、 i−1、i−2、i−3・・・)の
平均燃焼状態判別値ΔNAI(i 、 i−1、i−2
、i〜3・・、)を全てクリア(△NAI(i 、 i
−1、i〜2 、 i−31,暑−〇)して、5212
へ進む。
この各気筒の平均燃焼状態判別値△NA#iは加重平均
により求められているため、上記無効噴射パルス幅TS
tiを適正に補正しても平均燃焼状態判別値△NAs;
が直ちに許容範囲(△Nu≧△NAl1≧△NL)に収
まるとは限らず、全気筒#(i 、 i−1、i−2、
i−3)の平均燃焼状態判別値△NAl1  (i 、
 i−1、i−2、i−3)をクリアしないと、次回以
降の演算サイクルにおいて誤判定を生じるおそれがある
そして、上記8208、あるいは、5211から521
2へ進むと、5201で読込んだエンジン運転状態に基
づいて設定した基本燃料噴射パルス幅(基本噴射量)T
p、空燃比フィードバック補正係数α、各種増量分補正
係数C0FF、および、上記5204で読出した、ある
いは、5209.5210で設定した無効噴射パルス幅
73番iに基づき燃料噴射パルス幅T1を次式から設定
する。
Ti  4−TI)  Xax C0EF+T Sl 
iその後、5213で、上記5205あるいは5212
で設定した燃料噴射パルス幅Ti対応する駆動信号を該
当気筒#iのインジェクタ10へ所定タイミングで出力
し、ルーチンを外れる。
このように、各気筒#iの平均燃焼状態判別値ΔNAl
1が許容限界値を越えている場合(八NAl1 >ΔN
u 、あるいは、△NAl1<ΔNし)、該当気筒#i
の無効噴射パルス幅TS$iを所定パルス幅ΔTSで減
量、あるいは、増量することで学習し全気筒はぼ均一の
燃焼状態を得ることができ、低出力であっても滑らかな
アイドル回転を得ることができる。
次に、上記プログラムに沿う無効噴射パルス幅TSIi
の設定状態の一例を第9図のタイムチャートに従って説
明する。
例えば、経過時間ti 、t2 、t3において求めた
気筒#1の燃焼状態比較値ΔN番1が、(a)に示すよ
うにマイナス側にあり、(b)に示すように加重平均し
た平均燃焼状態判別値ΔN A11が許容下限値NLよ
り低い値(△NAl1 <△NL)になると、燃焼状態
が悪いため、(clに示すように、当該気筒#1の無効
噴射パルス幅T Sl1に設定パルス幅△Tsを加算し
て(T Sl1←T Sl+ +へTS)、当該気筒#
1の燃料噴射パルス幅T1を増量する。
また、このとき上記気筒#1の燃料噴射パルス幅Tiが
増量された分、全気筒のトータル空燃比がリッチ側へず
れるため、(C)〜(f)に示すように、02センサ出
力に基づく空燃比フィードバック補正係数αがリーン側
へ補正制御するように働き、上記気筒#1が増量した分
、全気筒の燃料噴射パルス幅Tiがほぼ均等に分配減量
される。なお、始動後の02センサネ活性状態のときに
は、始動増量、水温増量されており、この増量割合に対
し、上記パルス幅ΔTsの増量分は相対的に微小である
ため、無効噴射パルス幅TS11が増量されてもさほど
問題はない。
そして、気筒#1の増量補正の演算が終了した後、各気
筒# (1,3,2,4)の平均燃焼状態判別値△NA
書(1,3,2,4)をリセットする。
丈な、例えば、経過時間t4.t5において求めた気筒
#3の燃焼状態比較値ΔN$3が(a)に示すようにプ
ラス側にあり、(b)に示すように、当該気筒#3の加
重平均した平均燃焼状態判別値へN A誓3が許容上限
値NOより高い値(△NA$3>△Nu )になると、
当該気筒#3の燃焼状態が良過ぎると判断し、(d)に
示すように、無効噴射パルス幅T Si2から設定パル
ス幅△Tsを減算しく T 313173番3−△TS
)、当該気筒#3の燃料噴射パルス幅Tiを減量する。
また、このとき上記気筒#3の燃料噴射パルス幅Tiが
減量された分、全気筒のトータル空燃比がリーン側へず
れるなめ、(C)〜(f)に示すように、o2センサ出
力に基づく空燃比フィードバック補正係数αがリッチ側
へ補正するように働き、上記気筒#3の増量分だけ金気
筒の燃料噴射パルス幅Tiが均等に分配増量される。
そして、気筒#3の増量補正の演算が終了した後、各気
筒#(1,3,2,4)の平均燃焼状態判別値ΔN A
I(1,3,2,4)をリセットする。
このようにして、各気筒の燃焼状態比較値ΔN害(1,
3,2,4)を0に収束させる。
(第二実施例) 第10図は本発明の第二実施例による気筒別燃焼状態判
別手順を示すフローチャートである。
なお、第一実施例の第1図と同様のステップは同一の符
号を付す。
この実施例では、1燃焼行程前気筒#1−1の燃焼終了
後の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数
N ti−1と、1燃焼行程後気筒#i+1の燃焼によ
る仕事をしていない区間のエンジン回転数の推定値とし
て採用する当該気筒#i+1の1サイクル前の燃焼によ
る仕事をしていない区間のエンジン回転数N 書i+1
(1)との平均値と、現燃焼行程気筒#iの燃焼による
仕事をしていない区間のエンジン回転数Nliとを比較
して、現燃焼行程気筒#iの燃焼状態を判別するもので
ある。
以下、フローチャートに従って燃焼状態判別手順を説明
する。
まず、8101〜$106まで第1図と同様の手順で進
み、5301で、RAM34に格納されている1燃焼行
程前気筒#i−1の燃焼による仕事をしていない区間の
エンジン回転数N $i−1と、1燃焼行程後気筒#i
+1の燃焼による仕事をしていない区間の推定エンジン
回転数として採用する当該気筒#i+1の1ザイクル前
の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数N
li÷1(−i)とを読出し、5302で、上記310
6で求めた当該燃焼行程気筒#iのエンジン回転数N書
iと上記5301で読出したエンジン回転数N #i−
1,N li+1(−7)の平均値との差から、当該燃
焼行程気筒#iの燃焼状態比較値ΔN書iを求める。
ΔN番i−N li −((N ll−1+ N $i
+1(−1)) / 2 )その後、5303で上記5
302で求めた燃焼状態比較値ΔNliとRAM34の
所定アドレスに格納されている当該燃焼行程気筒#iの
前回の平均燃焼状態判別値△NA$1(−1)とに基づ
き、現燃焼行程気筒#iの平均燃焼状態判別値ΔNA1
1iを次式に示す重みrの加重平均から求めRAM34
の所定アドレスに格納する。
へNA薯i ← ((21)XNA雷1(i)+ΔN1
1)/2’ 次いで、5304で、上記RAM34の所定アドレスに
格納されている当該燃焼行程気筒#1の前回の平均燃焼
状態判別値ΔNAl1(−1)を今回の平均燃焼状態判
別値△NAl1で更新く△NAm−1)←△NA嘗i)
し、ルーチンを外れる。
この実施例によれば、燃焼行程気筒#iを判別後、当該
気筒#iの燃焼状態判別値ΔNliを設定することがで
きる。
そして、上記燃焼状態判別プログラムで設定した平均燃
焼状態判別値△NAl1に基づき、次のサイクルにおい
て、前記第一実施例の第2図に示した当該気筒#1の燃
料噴射パルス幅Tiを所定量増量、あるいは、減Iする
なお、この実施例においては、1燃焼行程後気筒井i+
1の燃焼による仕事をしていない区間のエンジン回転数
の推定値として前サイクルにおけるエンジン回転数NI
i+1(−1)を採用したが、これに限らず、例えば、
当該気筒#i+1の数サイクル前までのエンジン回転数
#1+1の単純平均値、あるいは、加重平均値を推定値
として採用してもよい。
(第三実施例) 第11図は本発明の第三実施例による気筒別燃料噴射パ
ルス幅設定手順を示すフローチャートである。
なお、第一実施例の第2図と同様のステップは同一符号
を付して説明を省略する。
この実施例では、最初に燃料噴射パルス幅Tiを求め、
アイドル時に、この燃料噴射パルス幅T1を噴射補正量
としての補正パルス幅T+Jiで補正してアイドル制御
を行うものである。
なお、補正パルス幅TC#iは各気筒ごとに対応してバ
ックアップRAM35の所定アドレスにストアされ、デ
ータがこわれた場合などのイニシャルセット値は0であ
る。また、平均燃焼状態判別値△NAl1の算出手順は
第一実施例(第1図)、あるいは、第二実施例(第1O
図)と同様であるため説明を省略する。
まず、5201.5202から5401へ進むと、上記
8201て読込んだエンジン運転状態に基づき、燃料噴
射パルス幅T1を求める(Ti←TpXαXC0EF+
Ts)。
次いで、5203で現運転状態がアイドルかどうかを判
断し、アイドル解除状態の場合、5213ヘジヤンプす
る。一方アイドル状態と判断した場合、5402へ進み
、バックアップRAM35の所定アドレスに格納されて
いる対応気筒#1の補正パルス幅Tc1iを読出し、次
いで、5206で当該気筒#iの平均燃焼状態判別値△
NA餠iを読出し、5207てこの平均燃焼状態判別値
△NA#iと予め設定した許容上限値△Nuとを比較し
、八NA$i≦△Nυの場合、5208へ進み、許容下
限値ΔN[とを比較し、△NA番i≧ΔN[、すなわち
、△NLI≧△NA#i≧ΔN Lの場合、5405へ
進む。
また、上記5207で当該気筒#iの平均燃焼状態判別
値△NAl1が許容上限値へNtlに達している(△N
Al1 >△NIJ)と判断して5403へ進むと、上
記バックアップRAM35の所定アドレスに格納されて
いる当該気筒#iの補正パルス幅Tc$iを予め設定し
たパルス幅△TCで減算した値で更新しくTc1i 4
−Tc#i−△TC) 、5211へ進む。
また、5208で当該気筒#iの平均燃焼状態判別値Δ
NA#iが許容下限値ΔNLに達している(△NA要i
<△NL)と判断して5404へ進むと、当該気筒#i
の補正パルス幅Tc#iを予め設定したパルス幅△Tc
で加算した値で更新しくTc1i +−Tchi+ΔT
c)、5211へ進む。
そして、5211へ進むと、RAM340所定アドレス
に格納されている各気筒#(i、 i−1,i−2,1
−3)の平均燃焼状態判別値ΔNA番(i、 i−1,
i−2,1−3)を全てクリアして(△N AI (i
、 i−1,i−2,1−3)←0)、5405へ進む
そして、上記5401で設定した燃料噴射パルス幅Ti
を、上記5402で読出し、あるいは、5403、また
は、5404で設定した補正パルス幅Tc1iで補正し
くTi 4−TI +TC書i)、5213にて、上記
燃料噴射パルス幅Tiに対応する駆動信号を当該気筒#
iのインジェクタ10へ所定タイミングで出力し、ルー
チンを外れる。
(第四実施例) 第12図、第13図は本発明の第四実施例を示し、第1
2図は気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、
第13図は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフロ
ーチャートである。
この実施例では、燃焼行程気筒#iの燃焼による仕事を
していない区間のエンジン回転数N番iを気筒別に加重
平均して平均エンジン回転数NAfiを求め、1燃焼行
程前気筒#i−1の平均エンジン回転数NA#i−1と
、2燃焼行程前気筒#i−2と現燃焼行程気筒#iとの
平均エンジン回転数NA番i−2、NA#iの平均値の
差から、この1燃焼行程前気筒#i−1の平均燃焼状態
判別値△NA嚢i−1を求めるようにしたものである。
この実施例によれば、エンジン回転数が加重平均により
なまされた値として求められるため、特に、アイドルへ
移行した直後など、サンプリング数の少い期間において
は誤判定を有効に防止することができる。
以下、フローチャートに従って説明する。
8101〜8106まで第一実施例(第1図)と同じル
ーチンを紅で実行され、5501で、上記5106で求
めた現燃焼行程気筒#iの燃焼による仕事をしていない
区間のエンジン回転数N#1と、〕サイクル前における
当該気筒#1(−1)の燃焼状態判別フローチャートで
求めた平均エンジン回転数NA要1(i)とに基づき、
現燃焼行程気筒#iの平均エンジン回転数NA蓄iを重
みrの加重平均から求める。
NA$i←((2−1) x NAl1(−1)+N#
i)/2’ そして、5502で、RAM34の所定アドレスに格納
されている1サイクル前までの当該気筒#1の平均エン
ジン回転数NA#1(−1)を上記5501で求めた平
均エンジン回転数NA1で更新する( N At1(i
)←NA$i)。
次いで、5503で前回、前々回のルーチンで設定し、
RAM34の所定アドレスに格納した1燃焼行程前気筒
#i−1と2燃焼行程前気筒#i−2との燃焼による仕
事をしていない区間の平均エンジン回転数N Atti
−1、N ASi−2を読出し、5504で、上記55
01で求めた現燃焼行程気筒#Iの平均エンジン回転数
NA#i と上記5503で読出した平均エンジン回転
数NA#i−2との平均値と、上記5503で読出した
平均エンジン回転数NA#i−1とから1燃焼行程前気
筒#i−1の平均燃焼状態判別値△NA#i−1を設定
し、RAM34の所定アドレスに格納し、ルーチンを外
れる。
△NA書i−1←NA#1−1 −+ (NA各i→−N Al1−2)/ 2 )そし
て、第13図の気筒別燃料噴射パルス幅J(定プログラ
ムにおいて、上記気筒別燃焼状態判別プログラムにおい
て設定した平均燃焼状態判別値△NA#iに基づき52
07.6208て前述した第一実施例(第2図)と同様
に当該気筒#1の燃焼状態を判別し、5601で、RA
M34の所定アドレスに格納されている各気筒#(i、
 i−1,i−2,i−3・・)の平均エンジン回転数
NA蓄(i、 i−i、 i−2,i−3・・・)を全
てクリア(N AS(i、 i−1,i−2,i−3・
・)←O)する。
なお、他のステップは第一実施例(第2図)と同様であ
るため説明を省略する。
なお、本発明は上記各実施例に限るものではなく、例え
ば、各気筒の燃焼による仕事をしていない区間の運動量
はエンジン回転数に限らず角加速度、周期、角速度など
であってもよく、特に、エンジン回転数を時間微分した
角加速度を用いることで、時間的要素が加味されるため
運動量の測定を精度よく行うことができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、他の気筒の燃焼状
態因子を含むことなく、当該気筒の燃焼状態を正確に把
握することができ、また、各気筒の燃焼状態を連続的に
把握して滑らかなエンジン回転を得ることができるなど
優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第9図は本発明の第一実施例を示し、第1図は
気筒別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第2図
は気筒別燃料噴射パルス幅設定手順を示すフローチャー
ト、第3図は基本的な気筒別燃焼状態判別方法を示す概
念図、第4図は不感帯領域を示す概念図、第5図はエン
ジン制御系の概略図、第6図はクランクロータとクラン
ク角センサの正面図、第7図はカムロータとカム角セン
サの正面図、第8図は気筒的圧力変動、クランクパルス
、カムパルス、および、エンジン回転変動を示す・タイ
ムチャート、第9図は気筒別燃焼状態比較値、気筒別平
均燃焼状態判別値、気筒別無効噴射パルス幅を示すタイ
ムチャート、第10図は本発明の第二実施例による気筒
別燃焼状態判別手順を示すフローチャート、第11図は
本発明の第三実施例による気筒別燃料噴射パルス幅設定
手順を示すフローチャート、第12図、第13図は本発
明の第四実施例を示し、第12図は気筒別燃焼状態判別
手順を示すフローチャート、第13図は気筒別燃料噴射
パルス幅設定手順を示すフローチャートである。 #i・・・現燃焼行程気筒、#i−1・・・1燃焼行程
前気筒、#i+1・・・1燃焼行程後気筒、#i−2・
・・2燃焼行程前気筒、N si、 N #i−1,N
 番i−2・・・燃焼による仕事をしていない区間の運
動量、N #i+1(−1)・・・推定運動量。 第1図 第10図 第12図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をしていない
    区間の運動量と、2燃焼行程前気筒の燃焼による仕事を
    していない区間の運動量と現燃焼行程気筒の燃焼による
    仕事をしていない区間の運動量との平均値の差から、上
    記1燃焼行程前気筒の燃焼状態を判別することを特徴と
    するエンジンの気筒別燃焼状態判別方法。
  2. (2)現燃焼行程気筒の燃焼による仕事をしていない区
    間の運動量と、1燃焼行程前気筒の燃焼による仕事をし
    ていない区間の運動量と1燃焼行程後気筒の燃焼による
    仕事をしていない区間の推定運動量との平均値の差から
    、上記現燃焼行程気筒の燃焼状態を判別することを特徴
    とするエンジンの気筒別燃焼状態判別方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003013787A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンの異常検出装置
US20110224861A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality diagnosis apparatus and abnormality diagnosis method for internal combustion engine

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