JPH06249046A

JPH06249046A - 燃焼ラフネス値の検出装置、内燃機関の点火時期制御装置及びロックアップクラッチの制御装置

Info

Publication number: JPH06249046A
Application number: JP3551693A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Aoki; 滋青木; Eizou Umiyama; 英造海山; Tsuyoshi Haga; 剛志芳賀; Yusuke Tatara; 裕介多々良
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-02-24
Filing date: 1993-02-24
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】【目的】高価なセンサを用いることなく燃焼ラフネス
値を精密に検出する。【構成】混合気に着火するための点火時期θＩＧに続
いて設定された燃焼ラフネス値を検出するための４つの
点火時期θＩＧｍ（ｍ＝１〜４）のそれぞれ対応して、
点火電圧センサの出力電圧が比較レベル越える比較判定
パルス幅ＴＰｍが計測される。比較判定パルス幅ＴＰｍ
をイオン電流波形に相関するイオン電流相関値Ｉｍ
（Ｔ）に変換し、このイオン電流相関値Ｉｍ（Ｔ）から
図示平均有効圧Ｐｍｉに相関するＰｍｉ相関値ＳＰｍｉ
を求め、このＰｍｉ相関値ＳＰｍｉに基づいて燃焼ラフ
ネス値ＲＮを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の気筒内にお
ける混合気の燃焼状態を示す燃焼ラフネス値の検出装
置、並びに前記検出装置を用いた内燃機関の点火時期制
御装置及びロックアップクラッチの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の気筒内における混合気の燃焼
状態を示すパラメータである燃焼ラフネス値を燃焼圧セ
ンサや燃焼光センサによって検出する燃焼ラフネス値検
出部と、空燃比や点火時期をコントロールするエンジン
コントロールユニットとで構成され、エンジンコントロ
ールユニット中のＲＯＭに記憶された燃料噴射量、点火
時期等の設定値に対し、燃焼が悪化した場合、燃焼ラフ
ネス値検出部の信号によりこれらを補正するようにした
制御装置が従来より知られている（特開昭６２−３８８
５３号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼圧
センサや燃焼光センサは１個でも高価な上に各気筒毎に
装着する必要があり、検出回路を含めた装置全体のコス
トが非常に高価になるため、特殊な用途の機関は別とし
て一般の乗用車用には採用できなかった。

【０００４】また、実走行での頻度の高いクルーズ走行
時やアイドル運転時は、機関負荷が低く燃焼圧や燃焼光
は微弱であるため、燃焼圧センサや燃焼光センサでは燃
焼ラフネス値を正確に検出することができなかった。特
に、高回転低負荷領域では制御に使用できるほど信頼性
のある検出結果は全く得ることはできなかった。

【０００５】また、実際の点火時期を検出し、点火時期
制御装置の指令値との比較を行ったり、機関にとって最
適な点火時期制御を行ったりする場合には、燃焼圧セン
サでは点火時期の計測ができないため、燃焼圧センサと
燃焼光センサの両方を持たなくてはならない。

【０００６】また、燃焼光センサは石英ガラスオプティ
カルファイバーを使用しても耐久性が低く、耐久劣化に
よって出力が低下したり、カーボンや燃焼生成物が付着
することで出力が低下するため、初期性能は良くても長
期の使用を考えると、機関制御用センサとしては採用で
きない。

【０００７】また、燃焼圧センサや燃焼光センサを燃焼
室に設けると、吸気バルブや排気バルブの設計に制約を
受けるだけでなく、前記センサを燃焼室に挿入するため
の導入管の装備によって燃焼室の冷却性が低下する問題
がある。

【０００８】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、内燃機関の燃焼ラフネス値を比較的簡便な装置で正
確に検出することが可能な燃焼ラフネス値の検出装置
と、その検出装置を用いた内燃機関の点火時期制御装置
及びロックアップクラッチの制御装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された燃焼ラフネス値の検出装置
は、内燃機関の点火プラグの点火時期を決定して複数回
の点火指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指
令信号に基づいて点火プラグを放電させるための高電圧
を発生する点火手段と、この点火手段が高電圧を発生す
る時の電圧値を検出する電圧値検出手段と、前記点火指
令信号発生後の電圧値が基準電圧値を越える期間の長さ
を計測する期間計測手段と、この期間計測手段で計測し
た複数の計測値に基づいてイオン電流相関値を算出する
イオン電流相関値算出手段と、前記イオン電流相関値に
基づいて図示平均有効圧相関値を算出する図示平均有効
圧相関値算出手段と、前記図示平均有効圧相関値に基づ
いて燃焼ラフネス値を算出する燃焼ラフネス値算出手段
とを備えたことを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載された内燃機関の点
火時期制御装置は、前述の請求項１記載の燃焼ラフネス
値の検出装置を備えた内燃機関の点火時期制御装置であ
って、前記燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフ
ネス値と基準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて内燃機
関の点火時期を制御する制御手段を備えたことを特徴と
する。

【００１１】また、請求項３に記載されたロックアップ
クラッチの制御装置は、前述の請求項１記載の燃焼ラフ
ネス値の検出装置を備えた内燃機関に接続された自動変
速機のロックアップクラッチの制御装置であって、前記
燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフネス値と基
準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて自動変速機のロッ
クアップクラッチを制御する制御手段を備えたことを特
徴とする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図１は、本発明の実施例に係る内燃機関
（以下単に「エンジン」という）及びその制御装置の全
体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸気管２
の途中にはスロットル弁３が設けられている。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、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信
号を出力してエンジン制御用電子コントロールユニット
（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１４】燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁
３との間且つ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側
に各気筒毎に設けられており、各燃料噴射弁６は図示し
ない燃料ポンプに接続されるとともに、ＥＣＵ５に電気
的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射
の開弁時間が制御される。

【００１５】エンジン１の各気筒の点火プラグ１６はデ
ィストリビュータ１５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１５と点火プラグ１６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１７が設けられており、その検出信号はＥＣＵ５
に供給される。

【００１６】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
絶対圧センサ７により電気信号に変換された絶対圧信号
は前記ＥＣＵ５に供給される。また、その下流には吸気
温（ＴＡ）センサ８が取付けられており、吸気温ＴＡを
検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５に供給す
る。

【００１７】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン回転数（ＮＥ）セ
ンサ１０及び気筒判別（ＣＹＬ）センサ１１はエンジン
１の図示しないカム軸周囲又はクランク軸周囲に取付け
られている。エンジン回転数センサ１０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
でパルス（以下「ＴＤＣ信号パルス」という）を出力
し、気筒判別センサ１１は特定の気筒の所定のクランク
角度位置で信号パルスを出力するものであり、これらの
各信号パルスはＥＣＵ５に供給される。

【００１８】三元触媒１４はエンジン１の排気管１３に
配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の
成分の浄化を行う。排気ガス濃度検出器としての酸素濃
度センサ１２は排気管１３の三元触媒１４の上流側に装
着されており、排気ガス中の酸素濃度を検出してその検
出値に応じた信号を出力しＥＣＵ５に供給する。酸素濃
度センサ１２は、酸素濃度に比例した信号を出力するリ
ニア型のものである。

【００１９】ＥＣＵ５には更に、バッテリ電圧ＶＢを検
出するバッテリ電圧センサ３１、エンジン１が搭載され
た車両の左右の駆動輪の回転速度ＷＦＬ，ＷＦＲを検出
する駆動輪速度センサ３３，３４及び左右の従動輪の回
転速度ＷＲＬ，ＷＲＲを検出する従動輪速度センサ３
５，３６が接続されており、これらのセンサの検出信号
がＥＣＵ５に供給される。

【００２０】ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形
を整形し、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、中央演算処理回路（以下「ＣＰＵ」とい
う）５ｂ、ＣＰＵ５ｂで実行される各種演算プログラム
及び演算結果等を記憶する記憶手段５ｃ、前記燃料噴射
弁６に駆動信号を供給する出力回路５ｄ等から構成され
る。

【００２１】図２は、図１の制御装置における燃焼ラフ
ネス値の検出に係る部分の構成を示す図であり、電源電
圧ＶＢが供給される電源端子Ｔ１は一次側コイル４７と
２次側コイル４８とから成る点火コイル（点火手段）４
９に接続されている。一次側コイル４７と２次側コイル
４８とは互いにその一端で接続され、一次側コイル４７
の他端はトランジスタ４６のコレクタに接続され、トラ
ンジスタ４６のベースは駆動回路５１を介してＣＰＵ５
ｂに接続され、そのエミッタは接地されている。トラン
ジスタ４６のベースには、ＣＰＵ５ｂより点火指令信号
Ａが供給される。また、２次側コイル４８の他端は、デ
ィストリビュータ１５を介して点火プラグ１６の中心電
極１６ａに接続されている。点火プラグ１６の接地電極
１６ｂは接地されている。

【００２２】点火電圧センサ１７は、入力回路４１を介
してピークホールド回路４２及び比較器４４の非反転入
力に接続されている。ピークホールド回路４２の出力
は、比較レベル設定回路４３を介して比較器４４の反転
入力に接続されている。また、ピークホールド回路４２
のリセット入力には、ＣＰＵ５ｂが接続されており、Ｃ
ＰＵ５ｂ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。比較器４４の出
力は、ＣＰＵ５ｂに入力される。また、二次側コイル４
８とディストリビュータ１５との間にダイオード５０が
介装されている。

【００２３】図３は、入力回路４１、ピークホールド回
路４２及び比較レベル設定回路４３の具体的な構成を示
す回路図であり、同図において入力端子Ｔ２は、抵抗４
１５を介して演算増幅器（以下「オペアンプ」という）
４１６の非反転入力に接続されている。また入力端子Ｔ
２は、コンデンサ４１１と抵抗４１２とダイオード４１
４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４１３を介して電源ラインＶＢＳ
に接続されている。コンデンサ４１１は、例えば１０⁴
ｐＦ程度のものを使用し、前記点火電圧センサ１７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４１２は例えば５００ＫΩ程度のものを使
用する。ダイオード４１３及び４１４は、オペアンプ４
１６の入力電圧がほぼ０〜ＶＢＳ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４１６の反転入
力はその出力と接続されており、オペアンプ４１６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。

【００２４】入力回路４１のオペアンプ４１６の出力
は、比較器４４の非反転入力及びオペアンプ４２１の非
反転入力に接続されている。オペアンプ４２１の出力は
ダイオード４２２を介してオペアンプ４２７の非反転入
力に接続され、オペアンプ４２１及び４２７の反転入力
はいずれもオペアンプ４２７の出力に接続されている。
従って、これらのオペアンプもバッファアンプとして動
作する。

【００２５】オペアンプ４２７の非反転入力は抵抗４２
３及びコンデンサ４２６を介して接地され、抵抗４２３
とコンデンサ４２６の接続点は、抵抗４２４を介してト
ランジスタ４２５のコレクタに接続されている。トラン
ジスタ４２５のエミッタは接地され、ベースにはリセッ
ト時高レベルとなるリセット信号がＣＰＵ５ｂより入力
される。

【００２６】オペアンプ４２７の出力は、比較レベル設
定回路４３を構成する抵抗４３１及び４３２を介して接
地され、抵抗４３１と４３２の接続点が比較器４４の反
転入力に接続されている。

【００２７】図３の回路によれば、検出された点火電圧
Ｖ（オペアンプ４１６の出力）のピーク値がピークホー
ルド回路４２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４３により、値１より小さい所定
数倍され、比較レベルＶＣＯＭＰとして比較器４４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（比較判定パルス）
が出力される。

【００２８】以上のように構成される回路４１〜４４の
動作を図４を用いて説明する。同図（ｂ），（ｃ）にお
いて実線は燃料混合気の正常燃焼時の特性を示し、破線
は燃焼ラフネス値が最大となる燃料系の原因に係る失火
（以下「ＦＩ失火」という）時の特性を示す。同図
（ａ）は点火指令信号Ａを示す。

【００２９】同図（ｂ）は、検出した点火電圧（入力回
路４１の出力電圧）Ｖ（Ｂ，Ｂ′）及び比較レベルＶＣ
ＯＭＰ（Ｃ，Ｃ′）の推移を示している。この図を用い
て、まず、正常燃焼時の点火電圧特性（実線で示す特
性）について説明する。

【００３０】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）。誘導放電電圧
は、時刻ｔ０以降の圧縮行程に伴う気筒内の圧力が上昇
することにより上昇する。これは、圧力が高くなると誘
導放電に必要な電圧も高くなるためである。誘導放電の
最後の段階においては点火コイルの誘導エネルギーの減
少により誘導放電を維持するための電圧よりも点火プラ
グ電極間の電圧が低くなり、誘導放電は消失して容量放
電状態（後期の容量放電状態）へ移行する。容量放電状
態においては点火プラグ電極間の電圧は燃料混合気の絶
縁を再度破壊するため上昇するが、点火コイル４９の残
余のエネルギーが少なく電圧上昇はわずかである。これ
は、燃焼が発生した場合は、プラグギャップ間の電気抵
抗が低いためであり、燃焼時の燃料混合気がイオン化し
ていることに起因する。

【００３１】なお、ダイオード５０と点火プラグ１６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５０があるため、点火
コイル４９側へは放電されないが、点火プラグ１６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。

【００３２】次に、燃料混合気が燃料供給系の異常等に
よりリーン状態やカット状態となりＦＩ失火が発生した
とき（燃焼が発生しなかったとき）の点火電圧特性（破
線で示す特性）について説明する。点火指令信号Ａの発
生時刻ｔ０の直後においては点火電圧Ｖは点火プラグ電
極間の燃料混合気の絶縁を破壊する値まで上昇するが、
このときの絶縁破壊電圧の値は、燃料混合気の占める空
気の割合が正常時よりも多く含まれており、燃料混合気
の絶縁耐力が大きくなり、また、燃焼が発生していない
ため、燃料混合気がイオン化しておらず、プラグギャッ
プ間の電気抵抗が高くなることから、正常燃焼時の電圧
値よりも高くなる。この後、正常燃焼時と同様に誘導放
電状態へ移行するが、放電抵抗も正常燃焼時よりも大き
いことにより正常燃焼時よりも速く容量放電状態へ移行
する。誘導放電の最後の段階で発生する容量放電（後期
の容量放電）の値は、燃料混合気の絶縁破壊電圧が正常
燃焼時よりも大きいことにより、正常燃焼時に比べて非
常に大きくなる。

【００３３】このとき、点火プラグ１６の電極近傍にほ
とんどイオンが存在しないため、ダイオード５０と点火
プラグ１６との間に蓄えられた電荷は、イオンによって
中和されず、またダイオード５０によって点火コイル４
９へ逆流することもできないためそのまま保持され、気
筒内圧力が低下して放電要求電圧がこの電荷により印加
されている電圧と等しくなった時に、点火プラグ１６の
電極において放電される（図４（ｂ）、時刻ｔ５）。従
って、容量放電終了後も、比較的長時間（正常燃焼時に
比べて）にわたり、点火電圧Ｖは高電圧状態が継続する
のである。

【００３４】図４（ｂ）の曲線Ｃ，Ｃ′は、点火電圧Ｖ
のピークホールド値から得られる比較レベルＶＣＯＭＰ
の推移を示しており、時刻ｔ２〜ｔ３間でリセットされ
ている。従って、時刻ｔ２以前は、前回点火された気筒
の比較レベルＶＣＯＭＰを示している。また、図４
（ｃ）は比較器４４の出力（以下「比較判定パルス」と
いう）を示しており、図４（ｂ）及び（ｃ）から明らか
なように、燃焼時においては時刻ｔ２〜ｔ４間でＶ＞Ｖ
ＣＯＭＰとなり、失火時においては時刻ｔ１〜ｔ５間で
Ｖ＞ＶＣＯＭＰとなり、その間比較器４４の出力は高レ
ベルとなる。そして、前記比較判定パルスの幅、即ち比
較判定パルス幅ＴＰに基づいて燃焼ラフネス値ＲＮを決
定することができる。

【００３５】ここで、例えば燃焼ラフネス値ＲＮを、図
５に示すような気筒内圧の最大値Ｐｍａｘの平均値Ｐｍ
ａｘａｖｅに対するＰｍａｘの変化量ΔＰｍａｘの比率
ΔＰｍａｘ／Ｐｍａｘａｖｅとして表すことにすると、
エンジンに供給する混合気の空燃比Ａ／Ｆと燃焼ラフネ
ス値ＲＮとの関係は図６（ａ）に示すようになる。ま
た、空燃比Ａ／Ｆと比較判定パルス幅（時刻ｔ２からｔ
４まで、または時刻ｔ１からｔ５までの時間）ＴＰとの
関係は、同時（ｂ）に示すようになる。これらの図にお
いて、Ａ／Ｆ＝ＡＦＨでは失火（完全失火、図４に鎖線
で示す状態）となり、Ａ／Ｆ＝ＡＦ０（例えば１４．
７）の範囲では良好な燃焼（図４に実線で示す状態）が
得られることを示している。従って、Ａ／Ｆ＝ＡＦ０近
傍からＡ／Ｆ＝ＡＦＨまでの範囲内では、比較判定パル
ス幅ＴＰを計測することにより、燃焼ラフネス値ＲＮを
検出することができる。

【００３６】このように、点火電圧センサ１７の検出電
圧に基づいて、燃焼ラフネス値ＲＮを検出することによ
り、以下のような効果を奏する。

【００３７】点火電圧センサ１７は、点火プラグに接続
される高圧コードに導電体を巻いたり、添わせたりする
ことで実現できるため、燃焼圧センサや燃焼光センサと
比べて構造が簡単でかつ取り付けが容易である。従って
低コストで実現でき、一般の乗用車やオートバイに採用
可能である。

【００３８】また、点火電圧センサは、燃焼圧センサ等
のようにスパークプラグのプラグ座や燃焼室に取り付け
る必要が無いため、吸気バルブや排気バルブの設計自由
度や燃焼室の冷却性に影響を及ぼすことがなく、しかも
使用条件が厳しくないために耐久性、信頼性の面でもは
るかに優れた燃焼ラフネス値センサを実現することがで
きる。

【００３９】図７は、比較判定パルス幅ＴＰの計測を行
うプログラムのフローチャートであり、本プログラムは
ＣＰＵ５ｂにおいて一定時間毎に実行される。

【００４０】ステップＳ４１では、まずモニタ条件が成
立しているか否かを判別する。ここで、モニタ条件は、
エンジンが失火判定を実行すべき運転状態にあるとき成
立する条件であり、後述する図８のプログラムによって
判断される。この条件が成立していない（ステップＳ４
１の答が否定（ＮＯ））ときには、直ちに本プログラム
を終了する。

【００４１】ステップＳ４１の答が肯定（Ｙｅｓ）、即
ちモニタ条件が成立しているときには、ＩＧフラグ（Ｆ
ｌａｇＩＧ）が「１」であるか否かを判別する（ステッ
プＳ４２）。このＩＧフラグは、点火時期を演算するプ
ログラムにおいて点火指令信号Ａの発生とともに「１」
に設定されるフラグである。ステップＳ４２の答が否定
（Ｎｏ）、即ちＩＧフラグが「０」のときには、リセッ
トタイマの計測値ｔＲを値０として（ステップＳ４３）
本プログラムを終了する。ステップＳ４２の答が肯定
（Ｙｅｓ）、即ちＩＧフラグが「１」のときには、リセ
ットタイマの計測値ｔＲが所定時間ｔＲＥＳＥＴより小
さいか否かを判別する（ステップＳ４４）。ＩＧフラグ
が「０」から「１」となった直後は、この答が肯定（Ｙ
ｅｓ）となり、比較判定パルス、即ち比較器４４の出力
パルスが有るか否かを判別する（ステップＳ４７）。こ
の答が否定（Ｎｏ）であれば直ちに本プログラムを終了
し、肯定（Ｙｅｓ）であれば、カウンタのカウント値Ｃ
Ｐを値１だけインクリメントし（ステップＳ４８）、本
プログラムを終了する。

【００４２】前記ステップＳ４４の答が否定（Ｎｏ）、
即ちｔＲ＞ｔＲＥＳＥＴとなったときには、カウンタの
カウント値ＣＰ値及びＩＧフラグを値０にリセットし
（ステップＳ４５，Ｓ４６）、本プログラムを終了す
る。

【００４３】本プログラムによれば、比較判定パルス幅
ＴＰに比例するカウント値ＣＰを得ることができる。

【００４４】図８は、前記モニタ条件の判定を行うプロ
グラムのフローチャートである。

【００４５】ステップＳ２１〜Ｓ２５では、検出したエ
ンジン運転パラメータ値が所定範囲内にあるか否かを判
別する。即ち、エンジン回転数ＮＥが下限値ＮＥＬ（例
えば５００ｒｐｍ）と上限値ＮＥＨ（例えば６，５００
ｒｐｍ）の間にあるか否か（ステップＳ２１）、吸気管
内絶対圧ＰＢＡが下限値ＰＢＡＬ（例えば２６０mmHg）
と上限値ＰＢＡＨ（例えば７６０mmHg）の間にあるか否
か（ステップＳ２２）。エンジン水温ＴＷが下限値ＴＷ
Ｌ（例えば４０℃）と上限値ＴＷＨ（例えば１１０℃）
の間にあるか否か（ステップＳ２３）、吸気温ＴＡが下
限値ＴＡＬ（例えば０℃）と上限値ＴＡＨ（例えば８０
℃）の間にあるか否か（ステップＳ２４）及びバッテリ
電圧ＶＢが下限値ＶＢＬ（例えば１０Ｖ）より高いか否
か（ステップＳ２５）を判別し、これらの判別結果のい
ずれかが否定（Ｎｏ）のときには、モニタ条件不成立と
判定する（ステップＳ３２）。エンジンが通常用の運転
状態にあれば、エンジン回転数ＮＥ、吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡ、エンジン水温ＴＷ及び吸気温ＴＡは、上記上下限
値の範囲内にあること、及びバッテリ電圧ＶＢが低い場
合には点火電圧が低下し、正確な判定ができないことを
考慮したものである。

【００４６】ステップＳ２１〜２５の答が全て肯定（Ｙ
ｅｓ）のときには、酸素濃度センサの検出値に基づかな
いオープンループの空燃比リーン制御実行中（例えばエ
ンジンの減速時にこのような制御が実行される）である
か否か（ステップＳ２６）及びトラクション制御実行中
であるか否か（ステップＳ２７）を判別する。これらの
判別の結果、いずれかの答が肯定（Ｙｅｓ）のときに
は、モニタ条件不成立と判別する（ステップＳ３２）。
これらの制御実行中は、燃焼が不安定で、後述する燃焼
ラフネス値制御が困難であることを考慮したものであ
る。

【００４７】ステップＳ２６，Ｓ２７の答がともに否定
（Ｎｏ）のときには、更にフュエルカット中か否かを判
別し（ステップＳ２８）、その答が肯定（Ｙｅｓ）、即
ちフュエルカット中のときには、タイマＴＭＡＦＣに所
定時間（例えば１秒）をセットしてスタートさせ（ステ
ップＳ２９）、モニタ条件不成立と判定する（ステップ
Ｓ３２）。ステップＳ２８の答が否定（Ｎｏ）、即ちフ
ュエルカット中でないときには、前記タイマＴＭＡＦＣ
のカウント値が値０か否かを判別する（ステップＳ３
０）。この答が否定（Ｎｏ）、即ちフュエルカット終了
後所定時間経過前は、モニタ条件不成立と判定し（ステ
ップＳ３２）、ステップＳ３０の答が肯定（Ｙｅｓ）、
即ちフュエルカット終了後所定時間経過したときにはモ
ニタ条件成立と判定する（ステップＳ３１）。

【００４８】ステップＳ２９，Ｓ３０は、フュエルカッ
ト終了後直後も燃焼が不安定となることを考慮したもの
である。

【００４９】図８のプログラムによれば、エンジン運転
パラメータ値（ＮＥ，ＰＢＡ，ＴＷ，ＴＡ，ＶＢ）が所
定範囲ないとき、空燃比リーン制御若しくはトラクショ
ン制御実行中のとき、フュエルカット中又はフュエルカ
ット終了後所定時間内はモニタ条件不成立と判定され、
上記以外のときモニタ条件成立と判定される。

【００５０】以上、燃焼ラフネス値ＲＮの検出手法の概
略を説明したが、以下の実施例において燃焼ラフネス値
ＲＮの更に具体的な検出手法と、その燃焼ラフネス値Ｒ
Ｎに基づいたエンジン１の点火時期制御とを、図９〜図
１３に基づいて説明する。

【００５１】図９のフローチャート及び図１０のグラフ
を参照し、先ずフローチャートのステップＳ５１におい
て、点火プラグ１６の点火時期が演算される。この実施
例では気筒内の混合気に着火させるための最初の点火時
期θＩＧに続いて、燃焼ラフネス値ＲＮを検出するため
の４つの点火時期θＩＧｍ＝θＩＧ₁〜θＩＧ₄が一定
間隔で連続的に設定され、１サイクル毎に合計５回の点
火指令信号が各気筒の点火プラグ１６に印加される。

【００５２】ステップＳ５２では、前記点火時期θＩＧ
が出力されて点火プラグ１６に高電圧が印加され、気筒
内の混合気に着火される。最初のループではステップＳ
５３においてｍ＝１に設定され、ステップＳ５４でｍ＝
１に対応して点火時期θＩＧ ₁が出力される。ステップ
Ｓ５５では、前記点火時期θＩＧ₁において点火プラグ
１６に高電圧が印加されたときの点火電圧センサ１７の
出力電圧が読み込まれる。このとき失火が発生している
と気筒内の指圧及びイオン電流波形は図１０の実線のよ
うになり、ステップＳ５６で点火電圧センサ１７の出力
電圧が比較レベルを越える期間として、前記カウント値
ＣＰに応じた比較判定パルス幅ＴＰ₁が検出される。

【００５３】続くステップＳ５７では、ステップＳ５６
で求めた比較判定パルス幅ＴＰ₁に対応して、前記イオ
ン電流波形に相関する値としてのイオン電流相関値Ｉ₁
（Ｔ）が、図１１のマップに基づいて検索される。イオ
ン電流相関値Ｉ₁（Ｔ）が求められると、ステップＳ５
８で前記点火時期θＩＧ₁に対応するエンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡから重み付け係数Ｋ₁がマ
ップ検索され（図１２参照）、この重み付け係数Ｋ₁を
前記イオン電流相関値Ｉ₁（Ｔ）に乗算することによ
り、図示平均有効圧Ｐｍｉに相関する値であるＰｍｉ相
関値ＳＰ₁が算出される。

【００５４】前記ステップＳ５４〜ステップＳ５８は、
ステップＳ５９でｍが４になるまで繰り返され、その都
度ステップＳ６０でｍがインクリメントされる。而し
て、ステップＳ５９でｍ＝４になって、４つの点火時期
θＩＧｍ＝θＩＧ₁〜θＩＧ₄に対応した４つのＰｍｉ
相関値ＳＰ₁〜ＳＰ₄が全て算出されると、ステップＳ
６１で前記４つのＰｍｉ相関値ＳＰ₁〜ＳＰ₄を加算す
ることにより、最終的なＰｍｉ相関値ＳＰｍｉが算出さ
れる。

【００５５】上述のようにして、図示平均有効圧Ｐｍｉ
を表す指標となるＰｍｉ相関値ＳＰｍｉが算出される
と、図１３のフローチャートに基づいてエンジン１の点
火時期制御が行われる。

【００５６】先ず、ステップＳ７１でＭＢＴ（最大トル
クが得られる点火時期の最小進角）に対応する基準Ｐｍ
ｉ相関値ＳＴＳＰｍｉ（ｎ）がマップから検索される。
続いて、図９のフローチャートのステップＳ６１で求め
たＰｍｉ相関値ＳＰｍｉ（ｎ）が読み込まれる。そし
て、続くステップＳ７３で、基準Ｐｍｉ相関値ＳＴＳＰ
ｍｉ（ｎ）とＰｍｉ相関値ＳＰｍｉ（ｎ）との偏差の絶
対値を算出することにより、両者の偏差ΔＳＰｍｉ
（ｎ）として燃焼ラフネス値ＲＮが算出される。ここ
で、添字ｎは各気筒に対応する値を示している。

【００５７】ステップＳ７４で前記偏差の今回値ΔＳＰ
ｍｉ（ｎ）と前回値ΔＳＰｍｉ（ｎ−１）とが比較さ
れ、その答えが否定（Ｎｏ）であって今回の偏差ΔＳＰ
ｍｉ（ｎ）が前回よりも増加している場合、即ち燃焼状
態が悪化しつつある場合にはステップＳ７５に移行す
る。ステップＳ７５で前回の点火時期θＩＧが図９のフ
ローチャートのステップＳ５１で求めた点火時期θＩＧ
よりも進角している場合には、ステップＳ７６で点火時
期θＩＧを遅角し、逆にステップＳ７５で遅角している
場合にはステップＳ７７で進角し、これにより前記偏差
ΔＳＰｍｉ（ｎ）を減少させて燃焼状態を向上させるこ
とができる。

【００５８】一方、ステップＳ７４の答えが肯定（Ｙｅ
ｓ）であって今回の偏差ΔＳＰｍｉ（ｎ）が前回よりも
減少している場合、即ち燃焼状態が好転しつつある場合
にはステップＳ７８に移行する。ステップＳ７８で偏差
ΔＳＰｍｉ（ｎ）が所定値以下であれば、充分な燃焼状
態が得られているとして、ステップＳ７９で点火時期θ
ＩＧが固定される。また、ステップＳ７８で偏差ΔＳＰ
ｍｉ（ｎ）が所定値より大きい場合であって、ステップ
Ｓ８０で前回の点火時期θＩＧが進角している場合に
は、ステップＳ８１で点火時期θＩＧを更に進角し、逆
にステップＳ８０で遅角している場合にはステップＳ８
２で遅角し、これにより前記偏差ΔＳＰｍｉ（ｎ）を減
少させて燃焼状態を向上させることができる。

【００５９】而して、エンジン１の点火時期θＩＧの制
御に使用する燃焼ラフネス値ＲＮ（偏差ΔＳＰｍｉ）を
求める際に、その燃焼ラフネス値ＲＮを複数（実施例で
は４つ）の比較判定パルス幅ＴＰ₁〜ＴＰ₄に基づいて
算出しているので、１サイクルにおける燃焼状態の時間
的推移を含んだ状態で精密な燃焼ラフネス値ＲＮを得
て、エンジン１の点火時期を適切に制御することができ
る。しかも、燃焼ラフネス値ＲＮの検出は各気筒毎に行
われるので、気筒毎に燃焼状態が異なる場合であって
も、エンジン１全体として極めて適切な点火時期制御を
行うことが可能となる。

【００６０】前記実施例では、燃焼ラフネス値ＲＮとし
て基準Ｐｍｉ相関値ＳＴＳＰｍｉ（ｎ）とＰｍｉ相関値
ＳＰｍｉ（ｎ）との偏差ΔＳＰｍｉ（ｎ）を用いたが、
燃焼ラフネス値ＲＮの定義として次のものを用いること
も可能である。

【００６１】即ち、式（１）に示すように、１サイクル
からＮサイクルまでのＮ個のＰｍｉ相関値ＳＰｍｉの平
均値を求め、そこから２サイクルからＮ＋１サイクルま
でのＮ個のＰｍｉ相関値ＳＰｍｉの平均値を減算したも
のの絶対値を燃焼ラフネス値ＲＮとして定義することが
できる。式（１）において、燃焼ラフネス値ＲＮの下限
を規制する燃焼ラフネス値許容定数αは、エンジン１の
運転状態（例えば、ＮＥ、ＰＢＡ、θＴＨ等）に応じて
持ち替えられるもので、前記運転状態の急変時にはαと
の比較判断が停止される。

【００６２】

【数１】次に、燃焼ラフネス値ＲＮに基づいた自動変速機のロッ
クアップクラッチの制御を、図１４及び図１５に基づい
て説明する。

【００６３】自動車の自動変速機には、そのロータ羽根
のサージングを防止するために入力側と出力側とを結合
するロックアップクラッチが設けられている。従来のロ
ックアップクラッチは、その締結の程度をロックアップ
ＯＦＦ、ロックアップ弱及びロックアップ強の３段階に
変化させるべく、車速及びスロットル開度からマップ検
索した結果に基づいて制御されていた。しかしながら、
従来の手法では実際のサージング発生領域に対して、個
々のロックアップクラッチの特性のバラツキや経年変化
に対応するために余裕を持たせた設定を行う必要がある
ため、実際にはサージングが発生していない領域でもロ
ックアップを行わずに燃費の悪化を招く問題があった。
また、重質成分の多いガソリンを用いるとエンジンの燃
焼状態が悪化し、設定したロックアップ領域においても
サージングが発生して商品性の低下を招く問題があっ
た。そこで本実施例では、ロックアップクラッチの制御
に燃焼ラフネス値ＲＮを用いることにより、前記問題の
解決が図られる。

【００６４】図１４のフローチャートにおいて、先ずス
テップＳ９１で左右の従動輪の回転速度ＷＲＬ，ＷＲＲ
から求めた車速Ｖとスロットル開度θＴＨとが読み込ま
れる。続いて、ステップＳ９２で前記車速Ｖ及びスロッ
トル開度θＴＨからロックアップクラッチのロックアッ
プ領域がマップ検索される（図１５（ａ）参照）。ステ
ップＳ９３でロックアップ領域にないと判断されると、
ステップＳ９４に移行してロックアップクラッチを非締
結状態（ロックアップＯＦＦ）とする。

【００６５】一方、ステップＳ９３でロックアップ領域
にあると判断されると、ステップＳ９５に移行して前記
燃焼ラフネス値ＲＮを読み込む。そして、ステップＳ９
６で燃焼ラフネス値ＲＮを第１の基準燃焼ラフネス値Ｒ
Ｎｒｅｆ１と比較し、燃焼ラフネス値ＲＮが第１の基準
燃焼ラフネス値ＲＮｒｅｆ１以上である場合にはサージ
ングが発生すると判断し、ステップＳ９４に移行してロ
ックアップクラッチを非締結状態とする。即ち、エンジ
ン１の燃焼状態が悪い場合には、ロックアップ領域にあ
っても、ロックアップクラッチは非締結状態に保持され
る。

【００６６】前記ステップＳ９６で燃焼ラフネス値ＲＮ
が第１の基準燃焼ラフネス値ＲＮｒｅｆ１未満の場合に
は、ステップＳ９７で燃焼ラフネス値ＲＮを前記第１の
基準燃焼ラフネス値ＲＮｒｅｆ１よりも小さい第２の基
準燃焼ラフネス値ＲＮｒｅｆ２（ＲＮｒｅｆ１＞ＲＮｒ
ｅｆ２）と比較する。そして、燃焼ラフネス値ＲＮが第
２の基準燃焼ラフネス値ＲＮｒｅｆ２以上であって比較
的に燃焼状態が悪い場合には、ステップＳ９８に移行し
てロックアップクラッチを弱い締結力で締結し（ロック
アップ弱）、また燃焼ラフネス値ＲＮが第２の基準燃焼
ラフネス値ＲＮｒｅｆ２未満であって燃焼状態が良い場
合には、ステップＳ９９に移行してロックアップクラッ
チを強い締結力で締結する（ロックアップ強）。

【００６７】以上のように、自動変速機のサージングの
原因となるエンジン１の燃焼変動を直接検出し、その結
果に基づいてロックアップクラッチを制御しているの
で、図１５（ｂ）に示す従来の制御手法に比べてロック
アップ領域を広く設定することが可能となり、またロッ
クアップ領域においても燃焼変動が大きい場合にはロッ
クアップＯＦＦとすることができる。これにより、自動
変速機のサージングが確実に回避されて燃費の向上が達
成される。また、ロックアップＯＦＦ、ロックアップ
弱、ロックアップ強を判断するマップが不要になるた
め、工数及びコストの削減が可能となる。

【００６８】前記イオン電流相関値を用いてエンジン１
に供給される混合気の空燃比Ａ／Ｆに相関するＡ／Ｆ相
関値Ｑを算出することができる。以下、その手法を図１
６のフローチャートに基づいて説明する。

【００６９】図１６のフローチャートは、そのステップ
Ｓ５８′，６１′が既に説明した図９のフローチャート
（Ｐｍｉ相関値ＳＰｍｉ算出）のステップＳ５８，６１
と異なっており、その他のステップの内容は同一であ
る。

【００７０】即ち、図１６のステップＳ５７で比較判定
パルス幅ＴＰｍに対応するイオン電流相関値Ｉｍ（Ｔ）
がマップに基づいて検索されると、ステップＳ５８′で
各イオン電流相関値Ｉｍ（Ｔ）に各点火時期θＩＧｍの
時間間隔Ｔｍを乗算してＡ／Ｆ相関値Ｑｍが算出される
（図１０参照）。そして、ステップＳ５９で４つの点火
時期θＩＧｍ＝θＩＧ₁〜θＩＧ₄に対応した４つのＡ
／Ｆ相関値Ｑｍが全て算出されると、ステップＳ６１′
で前記４つのＡ／Ｆ相関値Ｑｍを加算することにより、
最終的なＡ／Ｆ相関値Ｑが算出される。

【００７１】このように、空燃比がエンジン１の燃焼状
態に及ぼす影響を比較判定パルス幅ＴＰｍとして検出
し、この比較判定パルス幅ＴＰｍに基づいて前記空燃比
に相関する値としてのＡ／Ｆ相関値Ｑを算出することが
できる。

【００７２】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変
更を行うことができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、複数回の点火指令信号を発生させ、それぞ
れの点火指令信号発生後の電圧値が基準電圧値を越える
期間の長さに基づいてイオン電流相関値を求め、このイ
オン電流相関値から求めた図示平均有効圧相関値に基づ
いて燃焼ラフネス値を算出しているので、内燃機関の燃
焼状態の時間的推移を考慮した状態で精密な燃焼ラフネ
ス値を得ることができる。しかも、燃焼圧センサや燃焼
光センサといった設置スペースが大きく、かつ高価で信
頼性が低いセンサが不要になるため、燃焼室の形状等に
影響を与えることなく、低コストで精密な燃焼ラフネス
値の検出が可能となる。また、共通の装置で各気筒毎に
燃焼ラフネス値を検出しているので、気筒毎の失火検知
を容易に行うことができる。

【００７４】また請求項２に記載された発明によれば、
燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフネス値と基
準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて内燃機関の点火時
期を制御しているので、内燃機関の実際の燃焼状態に応
じて点火時期を最適に制御することができる。

【００７５】また請求項３に記載された発明によれば、
燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフネス値と基
準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて自動変速機のロッ
クアップクラッチを制御しているので、自動変速機のサ
ージングに関係するエンジンの燃焼状態をロックアップ
クラッチの制御に反映させて適切な制御を行うことがで
きる。これにより、従来の制御手法に比べてロックアッ
プ領域を広く設定することが可能となり、且つ自動変速
機のサージングを確実に回避して燃費の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内燃機関及びその制御装置の構成図

【図２】燃焼ラフネス値を検出するための回路構成を示
す図

【図３】図２の回路の具体的な構成を示す回路図

【図４】点火電圧の推移を示すタイムチャート

【図５】燃焼ラフネス値を求める手法の説明図

【図６】空燃比と燃焼ラフネス値との関係を示すグラフ

【図７】比較判定パルス幅の計測を行うプログラムのフ
ローチャート

【図８】モニタ条件の判定を行うプログラムのフローチ
ャート

【図９】Ｐｍｉ相関値ＳＰｍｉの算出を行うプログラム
のフローチャート

【図１０】図９及び図１６に対応するタイムチャート

【図１１】ＴＰｍとＩｍ（Ｔ）との関係を示すグラフ

【図１２】ＮＥとＰＢＡとからＫｍを検索するマップ

【図１３】ＭＢＴ点火時期制御を行うプログラムのフロ
ーチャート

【図１４】ロックアップクラッチ制御を行うプログラム
のフローチャート

【図１５】ロックアップクラッチ制御の説明図

【図１６】Ａ／Ｆ相関値Ｑの算出を行うプログラムのフ
ローチャート

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）５電子コントロールユニット１５ディストリビュータ１６点火プラグ１７点火電圧センサ４７一次側コイル４８二次側コイル４９点火コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多々良裕介埼玉県和光市中央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】内燃機関の点火プラグの点火時期を決定
して複数回の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点火プラグを放電させるた
めの高電圧を発生する点火手段と、この点火手段が高電
圧を発生する時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電圧値が基準電圧値を越える
期間の長さを計測する期間計測手段と、この期間計測手
段で計測した複数の計測値に基づいてイオン電流相関値
を算出するイオン電流相関値算出手段と、前記イオン電
流相関値に基づいて図示平均有効圧相関値を算出する図
示平均有効圧相関値算出手段と、前記図示平均有効圧相
関値に基づいて燃焼ラフネス値を算出する燃焼ラフネス
値算出手段とを備えたことを特徴とする、燃焼ラフネス
値の検出装置。
【請求項２】請求項１記載の燃焼ラフネス値の検出装
置を備えた内燃機関の点火時期制御装置であって、前記
燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフネス値と基
準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて内燃機関の点火時
期を制御する制御手段を備えたことを特徴とする、内燃
機関の点火時期制御装置。
【請求項３】請求項１記載の燃焼ラフネス値の検出装
置を備えた内燃機関に接続された自動変速機のロックア
ップクラッチの制御装置であって、前記燃焼ラフネス値算出手段で算出した燃焼ラフネス値
と基準燃焼ラフネス値との偏差に基づいて自動変速機の
ロックアップクラッチを制御する制御手段を備えたこと
を特徴とする、ロックアップクラッチの制御装置。