JPH06193495A

JPH06193495A - 内燃エンジンの空燃比制御装置

Info

Publication number: JPH06193495A
Application number: JP35921992A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Shimizu; 潔清水; Toshio Yokoyama; 利夫横山; Eizou Umiyama; 英造海山; Yuichi Shimazaki; 勇一島崎; Masaki Kanehiro; 正毅金広
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-12
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JP3135729B2

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの燃焼変動を比較的簡便な装置で正
確に検出し、エンジンの燃焼変動に応じた空燃比制御を
行う。【構成】エンジンがフィードバック領域にあるときに
燃焼ラフネス値ＲＮを読み込み（Ｓ４）、該燃焼ラフネ
ス値ＲＮと目標ラフネス値ＲＮＲＥＦとを比較する（Ｓ
５）。そして、前者が後者よりも大きいときは、前者が
後者よりも小さいときに比べて燃焼ラフネス補正係数Ｋ
ＲＮの補正利得を大きく設定する。すなわち、ステップ
Ｓ６、Ｓ７で０＜Ａ＜１、Ｂ＞１、｜１．０−Ａ｜＜｜
Ｂ−１．０｜を満足する所定値に係数Ａ、Ｂを設定して
燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを算出し、燃料噴射量を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの空燃比制
御装置に関し、特にエンジンに吸入される混合気の空燃
比を燃焼状態に応じて制御する内燃エンジンの空燃比制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃エンジンの空燃比制御装
置として、エンジンの筒内圧を検出し、該筒内圧からエ
ンジントルクの代用値（トルク代用値）を算出し、さら
に該トルク代用値の変化量を所定回数加算すると共に該
変化量の平均値を算出して平均トルク変化量を求め、該
平均トルク変化量と所定値との偏差を算出し、該偏差に
基づいて燃料噴射量を算出することにより、混合気の空
燃比を制御する装置が既に提案されている（例えば、特
開平２−７５７４３号公報）。

【０００３】上記制御装置においては、図１３に示すよ
うに、内燃エンジンの所定クランク角度毎に筒内圧を検
出し、数式（ａ）に基づいてトルク代用値を算出し、次
いで数式（ｂ）に基づいてサンプリング回数Ｎの平均値
ΔＴを算出する。

【０００４】Ｔ＝α₁（Ｐ₁−Ｐ₀）＋α₂（Ｐ₂−Ｐ₀）＋α₃（Ｐ₃−Ｐ₀）＋α₁（Ｐ₄−Ｐ₀） ………（ａ）

【０００５】

【数１】ここで、数式（ａ）中、αｊはクランク角度をパラメー
タとする圧力−トルク換算係数である。

【０００６】次いで、数式（ｃ）に示すように、平均値
ΔＴと所定判別値βとの偏差を算出し、該偏差に所定係
数γを乗算した値を前回の燃料噴射量補正値Ｋ（ｎ−
１）に加算して今回の燃料噴射量補正値Ｋ（ｎ）を算出
し、数式（ｄ）に示すように、該燃料噴射量補正値Ｋ
（ｎ）を基本燃料噴射量Ｔｉに乗算して燃料噴射量ＴＯ
ＵＴを算出している。

【０００７】Ｋ（ｎ）＝Ｋ（ｎ−１）＋γ・（ΔＴ−β） ………（ｃ）ＴＯＵＴ＝Ｋ（ｎ）・Ｔｉ ………（ｄ）そして、かかる燃料噴射量ＴＯＵＴにより混合気の空燃
比が制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術においては、前記数式（ｃ）から明らかなように、
前記燃料噴射量補正値Ｋ（ｎ）はトルク代用値の平均値
ΔＴと所定判別値βとの偏差に大きく依存しているた
め、前記燃料噴射量補正値Ｋ（ｎ）は１回の演算では微
小量しか変化せず、図１４に示すように、エンジントル
ク等の目標値への収束時間Ｔが長いという問題点があっ
た。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、エンジンの燃焼変動を比較的簡便な装置
で正確に検出し、エンジンの燃焼変動に応じた空燃比制
御を行う内燃エンジンの空燃比制御装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る内燃エンジンの制御装置は、内燃エンジン
の点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号発生
手段と、前記点火指令信号に基づいて高電圧を発生させ
る点火手段と、該点火手段により高電圧が発生したとき
の電圧値を検出する電圧値検出手段と、前記点火指令信
号発生後の点火電圧値が所定電圧値を越える期間を前記
内燃エンジンの燃焼変動値として検出する燃焼変動値検
出手段と、前記エンジンの運転状態に応じて目標燃焼変
動値を設定する変動値設定手段と、前記目標燃焼変動値
と前記燃焼変動値検出手段の検出結果とを比較する比較
手段とを備え、該比較手段により前記燃焼変動値検出手
段により検出された検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動
値よりも大きいと判別されたときは、前記検出燃焼変動
値を前記目標燃焼変動値に収束させる補正利得を前記検
出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも小さいときの
補正利得よりも大きく設定する補正利得設定手段を有し
ていることを特徴としている。

【００１１】また、内燃エンジンの点火時期を決定して
点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令
信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火
手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電
圧値検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値
が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変
動値として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジ
ンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値
設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検出
手段の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比較
手段により前記燃焼変動値検出手段により検出された検
出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きいと判別
されたときは、燃焼変動値を前記目標燃焼変動値以下の
所定値に設定する所定値設定手段を有していることを特
徴とするのも好ましい。

【００１２】さらに、内燃エンジンの点火時期を決定し
て点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指
令信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点
火手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する
電圧値検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧
値が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼
変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エン
ジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動
値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検
出手段の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比
較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出された
検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きいと判
別されたときは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃焼変
動値にフィードバック制御するフィードバック制御手段
を有していることを特徴とするのも好ましい。

【００１３】また、内燃エンジンの点火時期を決定して
点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令
信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火
手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電
圧値検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値
が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変
動値として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジ
ンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値
設定手段と、該燃焼変動値検出手段により検出された検
出燃焼変動値と前記目標燃焼変動変動値との偏差を算出
する偏差算出手段とを備え、前記検出燃焼変動値を前記
目標燃焼変動値に収束させる補正利得を前記偏差算出手
段の算出結果に比例して可変とする補正利得可変手段を
有していることを特徴とするのも好ましい。

【００１４】

【作用】点火指令信号発生後の点火電圧値が所定電圧値
を越える期間の長さを計測して検出された検出燃焼変動
値が目標燃焼変動値よりも大きいときは、補正利得が、
前記検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも小さい
ときの補正利得よりも大きく設定されるか、又は燃焼変
動値が前記目標燃焼変動値よりも小さい所定値に設定さ
れる。

【００１５】また、検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動
値よりも大きいと判別されたときは、前記検出燃焼変動
値を前記目標燃焼変動値にフィードバック制御される
か、又は前記補正利得が、検出燃焼変動値と目標燃焼変
動値との偏差に比例して変動する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳説す
る。

【００１７】図１は本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置の一実施例を示す全体構成図である。

【００１８】図中、１は各シリンダに吸気弁と排気弁
（図示せず）とを各１対宛設けたＤＯＨＣ直列４気筒の
内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という）であっ
て、該エンジン１の吸気管２の途中にはスロットルボデ
ィ３が設けられ、その内部にはスロットル弁３′が配さ
れている。また、スロットル弁３′にはスロットル弁開
度（θＴＨ）センサ４が連結されており、スロットル弁
３′の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロー
ルユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１９】燃料噴射弁６は吸気管２の途中であってエ
ンジン１の稍上流側に各気筒毎に配設されると共に図示
しない燃料ポンプに接続されている。さらに、該燃料噴
射弁６は、ＥＣＵ５に電気的に接続され、当該ＥＣＵ５
からの信号により燃料噴射の開弁時間が制御される。

【００２０】また、吸気管２のスロットル弁３′の下流
側には分岐管７が設けられ、該分岐管７の先端には絶対
圧（ＰＢＡ）センサ８が取付けられている。該ＰＢＡセ
ンサ８はＥＣＵ５に電気的に接続されており、吸気管２
内の絶対圧ＰＢＡは前記ＰＢＡセンサ８により電気信号
に変換されてＥＣＵ５に供給される。

【００２１】また、分岐管７の下流側の吸気管２の管壁
には吸気温（ＴＡ）センサ９が装着され、該ＴＡセンサ
９により検出された吸気温ＴＡは電気信号に変換され、
ＥＣＵ５に供給される。

【００２２】エンジン１のシリンダブロックの冷却水が
充満した気筒周壁にはサーミスタ等からなるエンジン水
温（ＴＷ）センサ１０が挿着され、該ＴＷセンサ１０に
より検出されたエンジン冷却水温ＴＷは電気信号に変換
されてＥＣＵ５に供給される。

【００２３】また、エンジン１の図示しないカム軸周囲
又はクランク軸周囲にはエンジン回転数（ＮＥ）センサ
１１及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１２が取り付けられ
ている。

【００２４】ＮＥセンサ１１はエンジン１のクランク軸
の１８０度回転毎に所定のクランク角度位置でピストン
上死点を示す信号パルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」と
いう）を出力し、ＣＹＬセンサ１２は特定気筒（例え
ば、＃１ＣＹＬ）の所定のクランク角度位置でＣＹＬ信
号パルスを出力し、これらのＴＤＣ信号パルス及びＣＹ
Ｌ信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００２５】エンジン１の各気筒の点火プラグ１３はデ
ィストリビュータ１４を介してＥＣＵ５に電気的に接続
されており、ＥＣＵ５により点火時期θＩＧが制御され
る。ディストリビュータ１４と点火プラグ１３とを接続
する接続線の途中には、その接続線と静電的に結合され
た（接続線と数ｐＦのコンデンサを形成する）点火電圧
センサ１５が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５
に供給される。

【００２６】エンジン１の排気管１６の途中には広域酸
素濃度センサ（以下、「ＬＡＦセンサ」と称する）１７
が設けられており、該ＬＡＦセンサ１７により検出され
た排気ガス中の酸素濃度は電気信号に変換されてＥＣＵ
５に供給される。

【００２７】ＥＣＵ５には更にバッテリ電圧ＶＢを検出
するバッテリ電圧（ＶＢ）センサ１８が接続されてお
り、該ＶＢセンサ１８の出力信号はＥＣＵ５に供給され
る。

【００２８】しかして、ＥＣＵ５は、上述の各種センサ
からの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベル
に修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する
等の機能を有する入力回路５ａと、中央演算処理回路
（以下「ＣＰＵ」という）５ｂと、該ＣＰＵ５ｂで実行
される各種演算プログラムや後述する各種マップ及び演
算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶手段
５ｃと、前記燃料噴射弁６、点火プラグ１３等に駆動信
号を供給する出力回路５ｄとを備えている。

【００２９】ＣＰＵ５ｂは上述の各種エンジンパラメー
タ信号に基づいて、排気ガス中の酸素濃度に応じたフィ
ードバック制御運転領域やオープンループ制御運転領域
等種々のエンジン運転状態を判別するとともに、エンジ
ン運転状態に応じ、数式（１）に基づき、前記ＴＤＣ信
号パルスに同期して燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵ
Ｔを演算し、その結果を記憶手段５ｃ（ＲＡＭ）に記憶
する。

【００３０】ＴＯＵＴｎ＝Ｔｉ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×ＫＲＮ×Ｋ１＋Ｔ１ …（１）ここで、Ｔｉは基本燃料噴射時間であって、エンジンの
運転状態、例えばエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対
圧ＰＢＡに応じて所定のマップ値が与えられたＴｉマッ
プを検索して算出される。

【００３１】ＫＣＭＤは目標空燃比係数であって、エン
ジンの運転状態に応じた所定値に設定される。

【００３２】ＫＬＡＦは、空燃比フィードバック補正係
数であって、ＬＡＦセンサ１７の検出値とエンジン運転
状態に応じて決定される目標空燃比に基づいて算出され
る。ＫＲＮは、燃焼変動（燃焼ラフネス）補正係数であ
って、後述する図５〜図８に示すフローチャートのうち
のいずれかのフローチャートを実行することにより算出
される。

【００３３】Ｋ１は、エンジン冷却水温ＴＷやエンジン
吸気温ＴＡ等他の各種エンジン運転パラメータ信号応じ
て算出される補正係数であり、Ｔ１は、バッテリ電圧に
応じて変化する燃料噴射弁６の無効時間ＴＶ等の補正変
数である。

【００３４】しかして、ＥＣＵ５は、内燃エンジンの点
火時期を決定して点火指令信号Ａを発生する駆動回路
（信号発生手段）と、該点火指令信号Ａに基づいて高電
圧を発生させる点火コイル（点火手段）と、該点火コイ
ルにより高電圧が発生したときの電圧値を検出する点火
電圧センサ（電圧値検出手段）と、点火指令信号Ａ発生
後の点火電圧値が所定電圧値を越える期間を前記内燃エ
ンジンの燃焼変動値（燃焼ラフネス値）として検出する
燃焼変動値検出手段とを備えている。

【００３５】図２は、ＥＣＵ５内の要部を示す電気回路
図であって、バッテリ電圧ＶＢが供給される電源端子Ｔ
１は一次側コイル１９と二次側コイル２０とから成る点
火コイル２１に接続されている。一次側コイル１９と二
次側コイル２０とは互いにその一端で接続され、一次側
コイル１９の他端はトランジスタ２２のコレクタに接続
され、該トランジスタ２２のベースは駆動回路２３を介
してＣＰＵ５ｂに接続され、そのエミッタは接地されて
いる。前記トランジスタ２２のベースには、駆動回路２
３を介してＣＰＵ５ｂより点火指令信号Ａが供給され
る。また、二次側コイル２０の他端は、ディストリビュ
ータ１４を介して点火プラグ１３の中心電極１３ａに接
続され、点火プラグ１３の他方の電極１３ｂは接地され
て接地電極とされている。

【００３６】点火電圧センサ１５は、入力回路５ａ’を
介してピークホールド回路２４及び比較器２５の非反転
入力に接続されている。ピークホールド回路２４の出力
は、比較レベル設定回路２６を介して比較器２４の反転
入力に接続されている。そして、比較器２４の出力はＣ
ＰＵ５ｂに入力される。また、ピークホールド回路２４
のリセット入力にはＣＰＵ５ｂが接続されおり、ＣＰＵ
５ｂから適切なタイミングでピークホールド値をリセッ
トするリセット信号が供給される。尚、二次側コイル２
０とディストリビュータ１４との間にはダイオード２７
が介装されている。

【００３７】図３は、入力回路５ａ’、ピークホールド
回路２４及び比較レベル設定回路２６の詳細図であっ
て、入力端子Ｔ２は、抵抗２８を介して演算増幅器（以
下「オペアンプ」という）２９の非反転入力に接続され
ている。また入力端子Ｔ２は、コンデンサ３０と抵抗３
１とダイオード３２とを並列に接続した回路を介してア
ースに接続されるとともに、ダイオード３３を介して電
源ラインＶＢＳに接続されている。コンデンサ３０は、
例えば１０⁴ｐＦ程度のものを使用し、前記点火電圧セ
ンサ１５によって検出される電圧を数千分の１に分圧す
る働きをする。また、抵抗３１は例えば５００ＫΩ程度
のものを使用する。ダイオード３２及びダイオード３３
は、オペアンプ２９の入力電圧がほぼ０〜電源ラインＶ
ＢＳの範囲内に入るようにするために設けられている。
オペアンプ２９の反転入力はその出力と接続されてお
り、オペアンプ２９はバッファアンプ（インピーダンス
変換回路）として動作する。

【００３８】入力回路５ａ’のオペアンプ２９の出力
は、比較器２５の非反転入力及びオペアンプ３４の非反
転入力に接続されている。オペアンプ３４の出力はダイ
オード３５を介してオペアンプ３６の非反転入力に接続
され、オペアンプ３４及びオペアンプ３６の反転入力は
いずれもオペアンプ３６の出力に接続されている。従っ
て、これらのオペアンプ３４、３６もバッファアンプと
して動作する。

【００３９】オペアンプ３６の非反転入力は抵抗３７及
びコンデンサ３８を介して接地され、抵抗３７とコンデ
ンサ３８の接続点は、抵抗３９を介してトランジスタ４
０のコレクタに接続されている。該トランジスタ４０の
エミッタは接地され、ベースにはリセット時に高レベル
となるリセット信号がＣＰＵ５ｂより入力される。

【００４０】オペアンプ３６の出力は、比較レベル設定
回路２６を構成する抵抗４１及び抵抗４２を介して接地
され、抵抗４１と抵抗４２の接続点が比較器２５の反転
入力に接続されている。

【００４１】図３の回路によれば、検出された点火電圧
Ｖ（オペアンプ２９の出力）のピーク値がピークホール
ド回路２４によって保持され、そのピークホールド値が
比較レベル設定回路２６により、「１」より小さい所定
数倍され、比較レベルＶＣＯＭＰとして比較器２５に供
給される。従って、端子Ｔ４にはＶ＞ＶＣＯＭＰが成立
するとき高レベルとなるパルス信号（判定パルス）が出
力される。

【００４２】しかして、上記制御装置においては、圧縮
行程中の所定クランク角度位置で点火電圧を印加し点火
プラグ１３を火花放電させた後、所定期間経過後に二次
放電を行い、二次放電電圧Ｖ２が目標ラフネス値ＶＲＥ
Ｆを越えている時間を燃焼ラフネス値（時間）ＲＮと
し、該燃焼ラフネス値ＲＮと目標ラフネス値ＲＮＲＥＦ
との比較結果に応じて燃焼状態を補正している。

【００４３】図４は点火電圧特性を示す特性図であっ
て、同図（Ｉ）は点火指令信号Ａ、同図（II）は横軸は
時間Ｔ、縦軸は点火電圧Ｖを示す。

【００４４】点火指令信号Ａ発生時刻ｔ０の直後におい
ては点火電圧は燃料混合気（点火プラグの放電ギャップ
間）の絶縁を破壊する値まで上昇し、絶縁破壊後は、絶
縁破壊前の容量放電状態（数百アンペア程度の電流によ
る非常に短い時間の放電状態）から放電電圧が略一定の
誘導放電状態へと移行する（数十ミリアンペア程度の電
流により、数ミリ秒程度の放電期間）。

【００４５】尚、ダイオード２７と点火プラグ１３との
間の浮遊容量に蓄えられた電荷（電極間で放電しきれず
に残った電荷）は、ダイオード２７があるため、点火コ
イル２１側へは放電されないが、点火プラグ１３の電極
近傍に存在するイオンによって中和されるため、容量放
電終了時の点火電圧Ｖは速やかに減少する。

【００４６】次いで、ピストン上死点（ＴＤＣ）が経過
した圧縮行程終了後の燃焼行程中に二次放電を行う。安
定燃焼状態のときは点火プラグ１３周囲の燃料混合気が
イオン化しているため、点火プラグ１３のプラグギャッ
プ間における電気抵抗が低く、前記二次放電電圧Ｖ２は
比較的速やかに減少し、燃焼ラフネス値ＲＮも比較的小
さいが、燃焼状態が悪化し、例えば失火状態近くになる
と点火プラグ１３周囲の燃料混合気のイオンが減少し、
プラグギャップ間の電気抵抗が高くため、二次放電電圧
Ｖ２は、極めて緩やかに減少し、前記燃焼ラフネス値Ｒ
Ｎも長くなる。そこで、本制御装置においては、二次放
電電圧Ｖ２が所定基準電圧ＶＲＥＦを越える前記燃焼ラ
フネス値（時間）ＲＮを計測し、該燃焼ラフネス値ＲＮ
に応じて燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを算出し、前記数
式（１）に示すように、該燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮ
を加味して燃料噴射量を求め、吸入空気量に応じた空燃
比制御を行っている。

【００４７】次に、前記燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮの
算出手順につい詳述する。

【００４８】図５は燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを算出
するＫＲＮ算出ルーチンの第１の実施例を示すフローチ
ャートであって、本プログラムはＴＤＣ信号パルスの発
生と同期して実行される。

【００４９】まず、ステップＳ１ではエンジンがラフネ
スフィードバック制御領域にあるか否かを判別する。エ
ンジンがラフネスフィードバック制御領域にあるか否か
は、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧ＰＢＡ、スロ
ットル弁３’の弁開度θＴＨ、エンジン冷却水温ＴＷ等
のエンジン運転パラメータに応じて判別される。そし
て、その答が否定（Ｎｏ）のときはそのまま本プログラ
ムを終了する一方、エンジンがラフネスフィードバック
制御領域にあるときはステップＳ２に進み、前回ループ
で燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを算出したか否かを判別
する。その答が肯定（Ｙｅｓ）のときはそのままステッ
プＳ４に進む一方、例えば最初のループのときのように
ステップＳ２の答が否定（Ｎｏ）となるときは、燃焼ラ
フネス補正係数ＫＲＮの初期値ＫＲＮ０を設定した後
（例えば、１．０）（ステップＳ３）、ステップＳ４に
進んで今回の燃焼ラフネス値ＲＮ（ｎ）を読み込みステ
ップＳ５に進む。

【００５０】ステップＳ５では前記燃焼ラフネス値ＲＮ
（ｎ）が目標ラフネス値ＲＮＲＥＦより大きいか否かを
判別し、その答が否定（Ｎｏ）のときは数式（２）に基
づき燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮ（ｎ）を算出して（ス
テップＳ６）本プログラムを終了する。

【００５１】ＫＲＮ（ｎ）＝Ａ×ＫＲＮ（ｎ−１） ……（２）ここで、ＫＲＮ（ｎ−１）は前回ループ時に算出された
燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮであって、前回ＫＲＮ値が
算出されなかったときは初期値ＫＲＮ０に設定される。
また、Ａは第１の係数であって、０＜Ａ＜１の範囲の所
定値に設定される。すなわち、ステップＳ６が実行され
るのは燃焼ラフネスが生じていてもその度合が小さい場
合であり、燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを比較的小さな
値に設定して前記数式（１）に基づき燃料噴射量ＴＯＵ
Ｔを算出する。

【００５２】一方、ステップＳ５の答が肯定（Ｙｅｓ）
のときは数式（３）に基づいて燃焼ラフネス補正係数Ｋ
ＲＮ（ｎ）を算出し（ステップＳ７）、本プログラムを
終了する。

【００５３】ＫＲＮ（ｎ）＝Ｂ×ＫＲＮ（ｎ−１） ……（３）ここで、Ｂは第２の係数であって、下記数式（４）を満
たし、且つＢ＞１を満足する所定値に設定される。

【００５４】｜１．０−Ａ｜＜｜Ｂ−１．０｜ ……（４）すなわち、ステップＳ７が実行されるときは燃焼ラフネ
スが大きく燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを前記数式
（２）で算出された燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮよりも
大きな値に設定し、燃料噴射量を増加させて混合気の空
燃比をリッチ側に移行させて失火等を防ぐ。

【００５５】図６は上記第１の実施例の制御状態を示し
た概念図であって、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラフネス
値ＲＮＲＥＦより小さいときは、同図（ａ）に示すよう
に、第１の係数Ａ（＜１）の数値に応じて小さな補正利
得（図中、ΔＡで示す）でもって徐々に目標ラフネス値
ＲＮＲＥＦに近づくように制御する。一方、燃焼ラフネ
ス値ＲＮが目標ラフネス値ＲＮＲＥＦより大きいとき
は、同図（ｂ）に示すように、第２の補正係数Ｂ（＞
１）に依存する大きな補正利得（図中、ΔＢで示す）で
もって燃焼ラフネス値ＲＮを目標ラフネス値ＲＮＲＥＦ
以下に低減させ、その後再び第１の係数Ａ（＜１）の数
値に応じて小さな補正利得（図中、ΔＡで示す）でもっ
て徐々に目標ラフネス値ＲＮＲＥＦに近づくように制御
する。

【００５６】このように、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラ
フネス値ＲＮＲＥＦを越えるときは、数式（４）の条件
を満たすように、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラフネス値
ＲＮＲＥＦ以下のときに比べて補正利得が大きく設定す
ることにより、混合気の空燃比の所望空燃比への収束時
間が短くなる。

【００５７】図７はＫＲＮ算出ルーチンの第２の実施例
を示すフローチャートであって、本プログラムはＴＤＣ
信号パルスの発生と同期して実行される。

【００５８】まず、ステップＳ１１では、上記第１の実
施例と同様、エンジンがラフネスフィードバック制御領
域にあるか否かを判別し、その答が否定（Ｎｏ）のとき
はそのまま本プログラムを終了する一方、エンジンがラ
フネスフィードバック制御領域にあるときはステップＳ
１２に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮ
を算出したか否かを判別する。その答が肯定（Ｙｅｓ）
のときはそのままステップＳ１４に進む一方、その答が
否定（Ｎｏ）のときは、上記第１の実施例と同様、燃焼
ラフネス補正係数ＫＲＮの初期値ＫＲＮ０を設定した後
（例えば、１．０）（ステップＳ１３）、ステップＳ１
４に進んで今回の燃焼ラフネス値ＲＮを読み込み、ステ
ップＳ１５に進む。

【００５９】ステップＳ１５では前記燃焼ラフネス値Ｒ
Ｎ（ｎ）が目標ラフネス値ＲＮＲＥＦより大きいか否か
を判別し、その答が否定（Ｎｏ）のときは前記数式
（２）に基づき燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮ（ｎ）を算
出して（ステップＳ１６）本プログラムを終了する。す
なわち、この場合は燃焼ラフネスが生じていてもその度
合が小さく、上記第１の実施例と同様、燃焼ラフネス補
正係数ＫＲＮを比較的小さな値に設定する。

【００６０】一方、ステップＳ１５の答が肯定（Ｙｅ
ｓ）のときはステップＳ１７に進んで、燃焼ラフネス値
ＲＮが目標ラフネス値ＲＮＲＥＦよりも小さくなるよう
に燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを所定値、例えば、燃焼
ラフネス補正係数ＫＲＮが燃焼ラフネス補正を考慮しな
い数値である「１．０」に設定し、本プログラムを終了
する。

【００６１】図８は上記第２の実施例の制御状態を示し
た概念図であって、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラフネス
値ＲＮＲＥＦより小さいときは、上記第１の実施例と同
様、同図（ａ）に示すように、第１の係数Ａ（＜１）の
数値に応じて小さな補正利得（図中、ΔＡで示す）でも
って徐々に目標ラフネス値ＲＮＲＥＦに近づくように制
御する。一方、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラフネス値Ｒ
ＮＲＥＦより大きいときは、同図（ｂ）に示すように、
燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを一旦所定値（１．０）に
設定し、その後再び第１の係数Ａ（＜１）の数値に応じ
て小さな補正利得（図中、ΔＡで示す）でもって徐々に
目標ラフネス値ＲＮＲＥＦに近づくように制御する。

【００６２】このように、燃焼ラフネス値ＲＮが目標ラ
フネス値ＲＮＲＥＦを越えるときは、目標ラフネス値Ｒ
ＮＲＥＦよりも小さい所定値となるように燃焼ラフネス
補正係数ＫＲＮを一旦設定し、その後図８（ａ）と同様
の制御を行うことにより、短時間で吸入空気量に応じた
燃料噴射量でもって空燃比制御を行うことが可能とな
る。

【００６３】図９はＫＲＮ算出ルーチンの第３の実施例
を示すフローチャートであって、本プログラムはＴＤＣ
信号パルスの発生と同期して実行される。

【００６４】まず、ステップＳ２１では、上記第１及び
第２の実施例と同様、エンジンがラフネスフィードバッ
ク制御領域にあるか否かを判別し、その答が否定（Ｎ
ｏ）のときはそのまま本プログラムを終了する一方、エ
ンジンがラフネスフィードバック制御領域にあるときは
ステップＳ２２に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正
係数ＫＲＮを算出したか否かを判別する。その答が肯定
（Ｙｅｓ）のときはそのままステップＳ２４に進む一
方、その答が否定（Ｎｏ）のときは、上記第１及び第２
の実施例と同様、燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮの初期値
ＫＲＮ０を設定した後（例えば、１．０）（ステップＳ
２３）、ステップＳ２４に進んで今回の燃焼ラフネス値
ＲＮを読み込み、ステップＳ２５に進む。

【００６５】ステップＳ２５では前記燃焼ラフネス値Ｒ
Ｎ（ｎ）と目標ラフネス値ＲＲＥＦとの偏差ΔＫＲＮ
（ｎ）を算出し、次いでステップＳ２６ではＫＰマッ
プ、ＫＩマップ、ＫＤマップを検索してフィードバック
制御の変化速度、すなわち比例項（Ｐ項）係数ＫＰ、積
分項（Ｉ項）係数ＫＩ、微分項（Ｄ項）係数ＫＤの算出
を行う。ＫＰマップ、ＫＩマップ、ＫＤマップは、エン
ジン回転数ＮＥや吸気管内絶対圧ＰＢＡ等によって決定
される複数のエンジン運転領域毎に所定のマップ値が与
えられて記憶手段５ｃに予め記憶されており、これらマ
ップ検索によりエンジンの運転状態に応じたマップ値が
読み出され、或いは補間法により算出される。

【００６６】次に、ステップＳ２７では数式（５）〜
（７）に基づいてフィードバック制御のＰ項ＫＲＮＰ
（ｎ）、Ｉ項ＫＲＮＩ（ｎ）及びＤ項ＫＲＮＤ（ｎ）を
算出する。

【００６７】ＫＲＮＰ（ｎ）＝ΔＫＲＮ（ｎ）×ＫＰ ……（５）ＫＲＮＩ（ｎ）＝ＫＲＮＩ（ｎ−１）＋ΔＫＲＮ（ｎ）×ＫＩ……（６）ＫＲＮＤ（ｎ）＝（ΔＫＲＮ（ｎ）−ΔＫＲＮ（ｎ−１））×ＫＤ ……（７）次いで、ステップＳ２８では数式（８）に示すように、
これらフィードバック制御のＰ項ＫＲＮＰ（ｎ）、Ｉ項
ＫＲＮＩ（ｎ）及びＤ項ＫＲＮＤ（ｎ）を夫々加算して
燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮを算出する。

【００６８】ＫＲＮ（ｎ）＝ＫＲＮＰ（ｎ）＋ＫＲＮＩ（ｎ）＋ＫＲＮＤ（ｎ） ……（８）図１０は上記第３の実施例の制御状態を示した概念図で
あって、検出燃焼ラフネス値ＲＮと目標ラフネス値ＲＮ
ＲＥＦとの偏差ΔＫＲＮ（ｎ）を算出し、該偏差ΔＫＲ
Ｎ（ｎ）に応じてＫＲＮ値のフィードバック制御を行う
ことにより、燃焼ラフネス値が大きくなっても燃料噴射
量を短時間で目標燃料噴射量に収束させることが可能と
なる。

【００６９】図１１はＫＲＮ算出ルーチンの第４の実施
例を示すフローチャートであって、本プログラムはＴＤ
Ｃ信号パルスの発生と同期して実行される。

【００７０】ステップＳ３１では、上記第１〜第３の実
施例と同様、エンジンがラフネスフィードバック制御領
域にあるか否かを判別し、その答が否定（Ｎｏ）のとき
はそのまま本プログラムを終了する一方、エンジンがラ
フネスフィードバック制御領域にあるときはステップＳ
３２に進み、前回ループで燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮ
を算出したか否かを判別する。その答が肯定（Ｙｅｓ）
のときはそのままステップＳ３４に進む一方、その答が
否定（Ｎｏ）のときは、上記第１〜第３の実施例と同
様、燃焼ラフネス補正係数ＫＲＮの初期値ＫＲＮ０を設
定した後（例えば、１．０）（ステップＳ３３）、ステ
ップＳ３４に進んで今回の燃焼ラフネス値ＲＮを読み込
み、ステップＳ３５に進む。

【００７１】ステップＳ３５では、上記第３の実施例と
同様、前記燃焼ラフネス値ＲＮ（ｎ）と目標ラフネス値
ＲＮＲＥＦとの偏差ΔＫＲＮ（ｎ）を算出し、次いでス
テップＳ３６では上記第３の実施例のステップＳ２６と
同様にしてＫＩマップを検索し、フィードバック制御の
積分項（Ｉ項）係数ＫＩを算出する。

【００７２】次に、ステップＳ３７では上述した数式
（６）と同様にしてフィードバック制御のＩ項ＫＲＮＩ
（ｎ）を算出する。

【００７３】次いで、ステップＳ３８では数式（８）に
示すように、前記Ｉ項ＫＲＮＩ（ｎ）を燃焼ラフネス補
正係数ＫＲＮに設定して本プログラムを終了する。

【００７４】図１２は上記第４の実施例の制御状態を示
した概念図であって、検出燃焼ラフネス値ＲＮと目標ラ
フネス値ＲＮＲＥＦとの偏差ΔＫＲＮ（ｎ）に比例して
補正利得を変化させることにより、燃料噴射量を短時間
で目標燃料噴射量に収束することが可能となる。

【００７５】尚、本発明はこれら上記実施例に限定され
るものではない。上記実施例では吸入空気量主導型エン
ジンの場合について燃料噴射量を制御することにより、
空燃比を制御しているが、燃料噴射量主導型エンジンの
場合については吸入空気量を制御することにより空燃比
を制御を行うことができる。また、上記実施例ではエン
ジンのクランク角度が１８０度回転する毎に発生するＴ
ＤＣ信号パルスに同期してＫＲＮ値算出ルーチンを実行
しているが、各気筒毎に実行しても本発明の目的を達成
できるのはいうまでもない。また、ＫＲＮ値の初期値Ｋ
ＲＮ０は前回エンジン運転時のＫＲＮ値を記憶してお
き、該ＫＲＮ値に基づいて学習値を算出し、該学習値を
ＫＲＮ０値に設定してもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る内燃エ
ンジンの制御装置は、内燃エンジンの点火時期を決定し
て点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指
令信号に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点
火手段により高電圧が発生したときの電圧値を検出する
電圧値検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧
値が所定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼
変動値として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エン
ジンの運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動
値設定手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検
出手段の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比
較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出された
検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きいと判
別されたときは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃焼変
動値に収束させる補正利得を前記検出燃焼変動値が前記
目標燃焼変動値よりも小さいときの補正利得よりも大き
く設定する補正利得設定手段を有しているので、燃焼変
動が激しくなって空燃比が所望空燃比から大幅に偏移し
ても、従来のような複雑な演算を要することなく、短時
間で目標空燃比に制御することが可能となり、応答性の
良好なエンジン制御を行うことができる。

【００７７】また、本発明に係る内燃エンジンの空燃比
制御装置は、検出燃焼変動値が前記目標燃焼値よりも大
きいと判別されたときに、燃焼変動値を前記目標燃焼変
動値以下の所定値に設定する所定値設定手段を有するこ
とによっても、また、前記検出燃焼変動値を前記目標燃
焼変動値にフィードバック制御するフィードバック制御
手段を有することによっても、さらには、前記検出燃焼
変動値と前記目標燃焼変動値との偏差に比例して補正利
得を可変とする補正利得可変手段を有することによって
も、上述と同様、燃焼変動が生じても複雑な演算を要す
ることなく、短時間で混合気の空燃比を所望空燃比に制
御することが可能となり、エンジン制御の性能向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃エンジンの制御装置の一実施
例を示す全体構成図である。

【図２】ＥＣＵの要部回路構成図である。

【図３】図２の詳細な回路構成図である。

【図４】ラフネス補正処理の原理を説明するための点火
電圧特性図である。

【図５】ＫＲＮ算出ルーチンの第１の実施例を示すフロ
ーチャートである。

【図６】第１の実施例の制御状態を説明するための概念
図である。

【図７】ＫＲＮ算出ルーチンの第２の実施例を示すフロ
ーチャートである。

【図８】第２の実施例の制御状態を説明するための概念
図である。

【図９】ＫＲＮ算出ルーチンの第３の実施例を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】第３の実施例の制御状態を説明するための概
念図である。

【図１１】ＫＲＮ算出ルーチンの第４の実施例を示すフ
ローチャートである。

【図１２】第４の実施例の制御状態を説明するための概
念図である。

【図１３】従来例の手法を説明するための説明図であ
る。

【図１４】従来例の問題点を説明するためのタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

１内燃エンジン５ｂＣＰＵ１５点火電圧センサ（電圧値検出手段）２１点火コイル（点火手段）２３駆動回路（点火信号発生手段）２５比較器（比較手段）２６比較レベル設定回路（燃焼変動値検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島崎勇一埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者金広正毅埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃エンジンの点火時期を決定して点火
指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令信号
に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値が所
定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変動値
として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジンの
運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値設定
手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検出手段
の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出さ
れた検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きい
と判別されたときは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃
焼変動値に収束させる補正利得を前記検出燃焼変動値が
前記目標燃焼変動値よりも小さいときの補正利得よりも
大きく設定する補正利得設定手段を有していることを特
徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置。
【請求項２】内燃エンジンの点火時期を決定して点火
指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令信号
に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値が所
定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変動値
として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジンの
運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値設定
手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検出手段
の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出さ
れた検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きい
と判別されたときは、燃焼変動値を前記目標燃焼変動値
以下の所定値に設定する所定値設定手段を有しているこ
とを特徴とする内燃エンジンの空燃比制御装置。
【請求項３】内燃エンジンの点火時期を決定して点火
指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令信号
に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値が所
定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変動値
として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジンの
運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値設定
手段と、前記目標燃焼変動値と前記燃焼変動値検出手段
の検出結果とを比較する比較手段とを備え、該比較手段により前記燃焼変動値検出手段により検出さ
れた検出燃焼変動値が前記目標燃焼変動値よりも大きい
と判別されたときは、前記検出燃焼変動値を前記目標燃
焼変動値にフィードバック制御するフィードバック制御
手段を有していることを特徴とする内燃エンジンの空燃
比制御装置。
【請求項４】内燃エンジンの点火時期を決定して点火
指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令信号
に基づいて高電圧を発生させる点火手段と、該点火手段
により高電圧が発生したときの電圧値を検出する電圧値
検出手段と、前記点火指令信号発生後の点火電圧値が所
定電圧値を越える期間を前記内燃エンジンの燃焼変動値
として検出する燃焼変動値検出手段と、前記エンジンの
運転状態に応じて目標燃焼変動値を設定する変動値設定
手段と、該燃焼変動値検出手段により検出された検出燃
焼変動値と前記目標燃焼変動値との偏差を算出する偏差
算出手段とを備え、前記検出燃焼変動値を前記目標燃焼変動値に収束させる
補正利得を前記偏差算出手段の算出結果に比例して可変
とする補正利得可変手段を有していることを特徴とする
内燃エンジンの空燃比制御装置。