JPH06307285A - エンジン制御方法及び装置 - Google Patents
エンジン制御方法及び装置Info
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Abstract
のばらつきを検知,補正し、かつ全気筒の平均の燃焼状
態を所望の状態にすることである。 【構成】エンジンの燃焼状態を各気筒別に定量的に検知
する手段と、各気筒の燃焼状態のパラメータを平均する
手段と、平均値と各気筒の燃焼状態のパラメータを比較
する手段と、比較結果から各気筒別に燃焼状態を変化せ
しめる手段からなる。 【効果】本発明によれば、エンジンの各気筒の燃焼状態
のばらつきを検知,補正し、かつ全気筒の平均の燃焼状
態を所望の状態にすることができる。
Description
り、特に各気筒毎に燃焼状態を制御するエンジン制御方
法に関するものである。
る方法としては特開昭59−122763号公報にあるように、
各気筒の爆発行程の回転角速度を検出し、この気筒毎の
角速度の差に基づいて燃焼状態を制御するものが知られ
ている。
においては、角速度のような燃焼状態を表わすパラメー
タを他の気筒との比較によって求めている。
外乱となり正確な判定ができないという問題があった。
正された後、エンジンをより良い状態に移行させるとい
う点についても何ら考慮されていない。
ラメータを求めるステップ; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求めるス
テップ; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行うステ
ップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
るステップ とよりなるエンジン制御方法にある。
ータの、全気筒の平均値と各気筒の値を比較して行い、
各気筒別に補正を行う。また、好ましくは、全気筒の平
均値と各気筒の値の差が全て小さいときは全気筒に補正
を行う。
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
を示したもので、図においてエンジンが吸入すべき空気
はエアクリーナ1の入口部2から取り入れられ、通路4
を通り吸気流量を制御する絞弁が収容された絞弁ボディ
5を通り、コレクタ6に入る。そして、ここで吸気はエ
ンジン7の各シリンダに接続された各吸気管8に分配さ
れ、シリンダ内に導かれる。
9から燃料ポンプ10により吸引,加圧された上で、燃
料ダンパ11,燃料フィルタ12,燃料噴射弁(インジ
ェクタ)13、それに燃圧レギュレータ14が配管され
ている燃料系に供給される。そして、この燃料は上記し
た燃圧レギュレータ14により一定の圧力に調圧され、
それぞれのシリンダの吸気管8に設けられている燃料噴
射弁13から吸気管8の中に噴射される。
わす信号が出力され、コントロールユニット15に入力
されるようになっている。
を検出するスロットルセンサ18が取り付けてあり、そ
の出力もコントロールユニット15に入力されるように
なっている。
タ)で、このディストにはクランク角センサが内蔵され
ており、クランク軸の回転位置を表わす基準角信号RE
Fと回転速度(回転数)検出用の角度信号POSとが出
力され、これらの信号もコントロールユニット15に入
力されるようになっている。
で、実運転空燃比を検出するために、所望の空燃比に対
し、濃い状態か,薄い状態かを検出しており、この出力
信号もコントロールユニット15に入力されるようにな
っている。
3に示すようにMPU,ROMとA/D変換器エンジン
の運転状態を検出する各種センサなどからの信号を入力
として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結
果として算定された各種の制御信号を出力し、上記した
燃料噴射弁13や点火コイル17に所定の制御信号を供
給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを遂行するので
ある。
合気の空燃比を理論空燃比よりリーンに設定すると、燃
料消費率,NOx濃度,トルク変動は図4に示す特性と
なる。トルク,エンジン回転数を一定に保ち空燃比をリ
ーンにすると、吸入空気量が増大するためにポンピング
ロスが低減することと、比熱比が向上するため燃料消費
率が向上し、燃費を向上できる。一方、NOx排出濃度
は空燃比がリーンになることで燃焼温度が低下するため
低下する。また、トルク変動で定量的に把握できる燃焼
安定度は空燃比がリーンになることで混合気の着火性が
悪くなるため、あるリーン領域までゆるやかに悪化し、
それを超えると着火性が極端に悪化するため急にトルク
変動が大きくなる。このように、リーン領域での燃焼安
定度,NOx排出濃度は空燃比に大きく依存する。
限界排出濃度が存在し、また、燃焼安定度は運転性の要
求から同じく限界点が存在する。したがってリーン空燃
比で運転するときは上記2つの限界を越えない範囲で運
転する必要があると共に、燃費を向上するためには燃焼
安定度の限界近くで運転を行うことが有効であることが
わかる。
に制御することは、燃料噴射弁13および空気流量計3
のばらつき,経時劣化などによりきわめて困難で、閉ル
ープ制御を必要とする。上記運転領域での運転を可能と
するため、以下に示す本発明の実施例を説明する。
時、ディスト16に内蔵するクランク軸の角度信号、も
しくはクランク軸の回転を直接検知する信号、たとえば
リングギヤ部での回転検知により、クランク軸の回転を
吸気,圧縮,爆発,排気の行程に対し十分短い時間で測
定し、微小回転での回転速度を測定する。この各位相で
の回転角速度はエンジンの各行程により変動し、この変
動を解析することによりエンジンの燃焼状態を知ること
ができる。また、回転角速度の変動は各気筒の爆発行程
での爆発力が主な発生源であるから、各気筒の爆発行程
別に回転角速度の変動を解析すれば、各気筒別にエンジ
ンの燃焼状態を知ることができる。
分配,燃料噴射弁13のばらつき,点火プラグのばらつ
きなどにより各気筒の燃焼状態が異なることが多い。こ
れにより各気筒で出力トルクのばらつきを生じ、トルク
変動が増大して運転性が悪化する。また、リッチな空燃
比で運転する気筒からはNOx排出濃度が高く、排気性
能の悪化を招く。
メータにより燃焼状態が他の気筒と異なる気筒に対し補
正を行うことは上記不具合を防ぐ上で有効である。この
時、燃焼状態が異なる気筒とその度合いを定量的に把握
するために、エンジンの全気筒の平均状態からの各気筒
毎の燃焼状態の差を求める必要がある。これは燃焼状態
のパラメータの全気筒の平均値を求め、各気筒の燃焼状
態のパラメータの平均値からの差より求められ、該差の
大きさにより燃焼供給量の補正を行う。すなわち燃焼安
定性が悪い場合にはリッチ方向に,燃焼安定性がよい場
合にはリーン方向に、平均値からの偏差の大きさに応じ
て補正を行えば良いわけである。
のばらつきを吸収した上で、なお、燃焼状態のパラメー
タの平均値が所望の値に対して大きいかまたは小さい場
合は全気筒が要求の燃焼状態でないと考えられるので、
全気筒に対して補正を行うことも有効である。
発明の一つの実施例を図1を用いて説明する。まずステ
ップ101で微小回転角の回転角速度を入力し、ステッ
プ102で気筒判別してステップ103で該当気筒の判
別と相まって各気筒毎に燃焼安定性のパラメータを計算
する。この例では回転変動を求めている。次にステップ
104で各気筒の燃焼安定性パラメータを合計し、全体
の平均値を計算する。次にステップ105で平均値より
各気筒のパラメータが有意差SL1をもって上回ってい
るかを判定し、上回っているときは該当気筒の燃焼状態
が悪いとしてステップ109に進んで、該当気筒に対し
燃焼状態を他の気筒と揃えるようにリッチ化する補正量
を求める。上記以外はステップ106で平均値より各気
筒のパラメータが有意差SL2をもって下回っているか
を判定し、下回っているときは該当気筒の燃焼状態がよ
いとしてステップ110に進んで、該当気筒に対し燃焼
状態を他の気筒と揃えるようにリーン化する補正量を求
める。このとき、補正する量CORi(i=1〜4)は
平均値と該当気筒のパラメータの差の大きさにより決定
する。以上で求めたCoRiステップ111で本判定を
行うごとに積算しSCORi(i=1〜4)を各気筒ご
とに記憶する。
筒の燃焼状態が揃っているとしてステップ107に進ん
で、該平均値が所定値LPI以上のときは全気筒の燃焼
状態が悪いとしてステップ112で全気筒に対し燃焼状
態の改善の為リッチ化する補正量を求める。このとき、
補正する量COR(全気筒対象)は平均値と所定値LP
Iとの差の大きさにより決定する。また、該平均値が所
定値RPI以下のときは全気筒の燃焼状態が良好である
としてステップ113で全気筒に対しリーン化する補正
量を求める。このとき、補正する量COR(全気筒対
象)は平均値と所定値RPIとの差の大きさにより決定
する。以上で求めたCORiはステップ114で本判定
を行うごとに積算し、全気筒対象のSCORを記憶す
る。
づき補正される。補正は、燃料量の加算、または積算が
ある。
ず各気筒の燃焼ばらつきを減少させてトルク変動を低減
し、次に全気筒の燃焼状態を、NOx排出量と燃焼安定
化の要求を両立した上で燃費のよいリーン限界近くに設
定することができる。
6に示す。エンジンの理論空燃比よりリーンで運転する
には、エンジン温度などの運転条件が整っていることが
要求される。したがって、エンジン水温,回転数,負荷
等の条件が整ったときに理論空燃比からリーン空燃比に
なるように燃料供給量を減少させるか、あるいは供給空
気量を増加させる。この増加量,減少量は、排気の空燃
比を知る手段がない場合運転条件によって一定量の操作
となる。排気の空燃比を知る手段があるときは、その信
号による閉ループ制御で操作することで可能である。図
中のAの領域が目標の空燃比に向かっての操作である。
本実施例では図7に示す各気筒の噴射弁のばらつきを意
図的に与えてあるため、実際の空燃比は目標の空燃比よ
りリーンとなる。したがって、燃焼安定性が悪化するた
め、図1に示したフローで各気筒の燃焼安定性を検知
し、補正を行う。排気の空燃比を知る手段がある時も、
該手段の精度により燃焼悪化が起きる場合があるので、
同じ挙動となる。
きさ,計算頻度によって決まるが、CORiの大きさは
燃焼安定性のパラメータの検知時間,精度により、誤補
正を生じない範囲で可能な限り大きな値とすれば収束が
早い。図中のB点での各気筒の燃料供給量補正係数SC
ORiおよび燃焼安定性のパラメータPiを図8に示
す。図7と比較すると、第1気筒の補正係数SCORi
がリッチ方向となり気筒ばらつきを正確に検知,吸収し
ていることがわかる。この補正により、平均空燃比はリ
ッチ方向に移行している。次に、図中6中のCの領域に
おいて、全気筒の空燃比の補正が実行される。この補正
により平均空燃比が、リッチ方向に移行している。図6
中のD点における各気筒の燃料供給量補正係数SCOR
i及び燃焼安定性のパラメータPiを図9に示す。全気
筒にリッチ化の補正係数が記憶され、それにより燃焼安
定性が改善されている。結果として、燃焼安定性を確保
した上で限界近くの空燃比を得ることができている。
実験例であるが、次に空燃比がリッチなときの実験例を
図10に示す。図中のA領域が目標の空燃比に至る操作
であるが、図11に示す各気筒の噴射弁のばらつきを意
図的に与えてあるため目標空燃比に至らずリッチとな
る。したがって図1に示したフローで燃焼安定性が良す
ぎる気筒が検知され、補正が行われる。図中のB点での
各気筒の燃料供給量補正係数SCORiおよび燃焼安定
性のパラメータPiを図12に示す。前記実験例と同じ
く各気筒のばらつきが吸収されていることがわかる。次
に、図10中のCの領域において、全気筒の空燃比の補
正が実行され、図10中のD点において補正を終了して
いる。図10中のDにおける各気筒の燃料供給量補正係
数SCORi 及び燃焼安定性のパラメータPiを図13に示
す。全気筒にリーン化の補正係数が記憶され、それによ
り燃焼安定性が限界近くまでリーン化されている。結果
として、燃焼安定性を確保した上で限界近くの空燃比を
得ることができている。
リーン両方向になったときの実験例を図14に示す。本
実施例では図15に示す各気筒の噴射弁のばらつきを意
図的に与えてある。まず、図14中のAの領域で目標の
空燃比に至る操作を行うが、2つずつの気筒が同程度そ
れぞれリッチ,リーンにずれているため、平均の空燃比
はほぼ目標の空燃比に至っている。しかし、各気筒の空
燃比はそれぞれリッチ,リーンであり、トルク変動は許
容上限を超えている。ここで、図1のフローで各気筒の
燃焼安定性が検知,補正され、図14中のB点で補正を
終了しトルク変動が許容値内に納まっている。図14中
のBでの各気筒の燃料供給量補正係数SCORi及び燃
焼安定性のパラメータPiを図16に示す。各気筒のば
らつきに応じた補正係数SCORiが記憶されているこ
とがわかる。結果として、燃焼安定性を確保した上で限
界近くの空燃比を得ることができている。
上で全気筒の補正に移行しているが、両補正を同時期に
並行して行うことも可能である。その1つの実施例を図
17に示す。1つの処理の中で各気筒別補正と全気筒補
正を直列に行うものである。同じ符号を付しているもの
は図1に示すフローチャートと同じ作用を行うものであ
る。
プ111を終了するとステップ106と107の間に挿入
され、次いでステップ107以降の処理を実行するもの
である。
インと全気筒の補正ゲインが重なったときに過補正とな
らないよう、補正ゲインを小さく選定する必要がある。
ORiを各気筒ごとに1つずつ設けているが、運転条件
が異なると、空気量の検知誤差,燃料供給量の誤差が変
わるため各気筒のSCORiを運転条件に応じて持つと
一層の制御精度向上が図れる。図18はエンジン回転数
とエンジン負荷によって領域マップを設け、各々の運転
領域に各気筒のSCORiを持たせた実施例である。1
つの運転領域の中に各気筒に応じた燃料供給量補正係数
が存在している。本実施例では16個に運転領域を分割
しているが、補正の要求精度により必要に応じた個数を
持てば良い。また、運転領域を2つの状態パラメータで
定義せず、1つのパラメータ、例えばエンジン回転数,
エンジン負荷,吸入空気量などのテーブルとして各々の
領域にSCORiを持っても良い。
揮発生のメモリに記憶すると部品ばらつきを吸収した値
を記憶しているので、速やかな目標空燃比までの到達が
可能となる。一方、燃焼安定性が限界となる空燃比は、
吸入空気の湿度など周囲の環境条件で変わることがあ
り、その場合は、SCORiのメモリを揮発性とするこ
とで燃焼安定の限界に至る時間が長くなる。したがっ
て、両条件のバランスを考慮してメモリを不揮発性にす
るかを決めれば良い。
考慮して、SCORiの最大,最小値を所定のリミッタ
値で制限すると良い。この場合このリミッタ値で制限す
るかどうかはステップ111,114の後で判断すれば
良い。
算を、回転角速度をもとに行う例を示したが、他のエン
ジンパラメータ、例えばシリンダ内の燃焼圧力あるいは
シリンダブロックの振動などをもとに行っても同様の効
果が得られる。
量の操作であったが、他に吸入空気量,点火時期を操作
する方法を用いても良い。
場合は、本発明により得られる所望の燃焼状態での空燃
比で、排気空燃比を検知する手段の出力を補正し、該手
段のばらつきを吸収する方法も有効である。
焼状態のばらつきを検知,補正し、かつ全気筒の平均の
燃焼状態を要求される状態にすることができ、NOxの
低減,燃焼の安定化を図れるものである。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
…燃料噴射弁。
Claims (7)
- 【請求項1】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求めるステップ; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求めるス
テップ; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行うステ
ップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
るステップ とよりなるエンジン制御方法。 - 【請求項2】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求めるステップ; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求めるス
テップ; (c).前記各気筒毎の燃焼状態パラメータと前記平均燃焼
状態パラメータの偏差が第1の所定値を越えている時
と、前記各気筒毎のパラメータと前記平均燃焼状態パラ
メータの偏差が第2の所定値を越えている時に各気筒の
燃焼状態が要求状態にないと判別を行うステップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
るステップ; とよりなるエンジン制御方法。 - 【請求項3】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求めるステップ; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求めるス
テップ; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行うステ
ップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
るステップ; (e).前記平均燃焼状態パラメータを、所定の判別値と比
較して全気筒の燃焼状態を判別するステップ; (f).前記判別結果に基づいて全気筒の燃焼状態を制御す
るステップ とよりなるエンジン制御方法。 - 【請求項4】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求めるステップ; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求めるス
テップ; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行うステ
ップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
るステップ; (e).前記平均燃焼状態パラメータを第1の所定判別値及
び第2の所定判別値と比較して全気筒が所定燃焼状態領
域にあるかどうかを判別するステップ; (f).前記判別結果に基づいて全気筒の燃焼状態を所定燃
焼状態領域に入るように制御するステップ とよりなるエンジン制御方法。 - 【請求項5】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求める手段; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求める手
段; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行う手
段; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
る手段 とよりなるエンジン制御装置。 - 【請求項6】(a).エンジンの各気筒毎の燃焼状態を表わ
す燃焼状態パラメータを求める手段; (b).全体の燃焼状態を把握するために前記各気筒毎の燃
焼状態パラメータの平均燃焼状態パラメータを求める手
段; (c).前記平均燃焼状態パラメータと気筒毎の燃焼状態パ
ラメータとを比較して気筒毎の燃焼状態判別を行う手
段; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に燃焼状態を制御す
る手段; (e).前記平均燃焼状態パラメータを、所定の判別値と比
較して全気筒の燃焼状態を判別する手段; (f).前記判別結果に基づいて全気筒の燃焼状態を制御す
る手段 とよりなるエンジン制御装置。 - 【請求項7】(a).エンジンの各気筒毎の回転変動を求め
るステップ; (b).全気筒の燃焼状態を把握するために前記各気筒の回
転変動から平均回転変動を求めるステップ; (c).前記平均回転変動と気筒毎の回転変動とを比較して
気筒毎の燃焼状態判別を行うステップ; (d).前記判別結果に基づいて気筒毎に空燃比を制御する
ステップ; (e).前記平均回転変動を第1の判別値及び第2の判別値
と比較して全気筒が所定燃焼状態領域にあるかどうか判
別するステップ; (f).前記判別結果に基づいて全気筒の燃焼状態が前記所
定燃焼状態領域に入るように空燃比を全気筒同時に制御
するステップ とよりなるエンジン制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10071193A JP3409877B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 希薄燃焼エンジンの制御方法及び制御装置 |
DE4414727A DE4414727B4 (de) | 1993-04-27 | 1994-04-27 | Steuerverfahren und Steuereinheit für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen |
DE4447846A DE4447846B4 (de) | 1993-04-27 | 1994-04-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine |
US08/570,244 US5605132A (en) | 1993-04-27 | 1995-12-11 | Control method and controller for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06307285A true JPH06307285A (ja) | 1994-11-01 |
JP3409877B2 JP3409877B2 (ja) | 2003-05-26 |
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ID=14281259
Family Applications (1)
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JP10071193A Expired - Fee Related JP3409877B2 (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 希薄燃焼エンジンの制御方法及び制御装置 |
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100761309B1 (ko) * | 2005-06-06 | 2007-09-27 | 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 | 예혼합 압축자기착화식 내연기관 |
JP2008525710A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | カミンズ インコーポレーテッド | 排ガス中のNOxを最小化するための装置、システムおよび方法 |
JP2011069330A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-04-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の筒内圧取得装置 |
JP2011149337A (ja) * | 2010-01-22 | 2011-08-04 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 内燃機関の制御診断装置 |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP10071193A patent/JP3409877B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JP3409877B2 (ja) | 2003-05-26 |
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