JPH0742593A

JPH0742593A - 内燃機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH0742593A
Application number: JP20858993A
Authority: JP
Inventors: Koshi Shibata; 耕嗣柴田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1993-07-31
Filing date: 1993-07-31
Publication date: 1995-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、燃焼状態がＮＯｘの低排
出量と燃焼安定性が高い次元で均衡しているところに空
燃比のフィードバック制御を行わせ、低ＮＯｘで且つ安
定した燃焼状態を得ることにある。【構成】このため、この発明は、内燃機関２の気筒内
圧力を検出する筒内圧センサ４４を設け、筒内圧センサ
４４からの信号に基づき燃焼終了時期を計算してこの計
算値が空燃比の目標値になるべく燃料噴射量を制御する
制御手段５２を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の燃焼制御
装置に係り、特に気筒内の燃焼状態をモニタし、目標と
する燃焼状態が得られるように空燃比をフィードバック
制御する内燃機関の燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の内燃機関においては、排気有害成
分や燃料消費率の問題の対応策として電子制御式の燃料
噴射システムを備えたものがある。

【０００３】また、近年、低公害の観点から、ＮＯｘの
排出量を減少させるために、空燃比をリーン化した希薄
燃焼用の内燃機関（リーンバーンエンジン）が開発され
ている。

【０００４】希薄燃焼用の内燃機関にあっては、ＮＯｘ
の排出量が図５に示す如く、空燃比の高い程に少ないも
のである。よって、低公害と言う観点からは、少しでも
空燃比をリーン化できる混合気で燃焼させた方が良いこ
とが、明らかである。

【０００５】しかし、空燃比のリーン化を進めた場合
に、リーン側の安定燃焼限界（リーンリミット）が存在
し、この安定燃焼限界を越えて運転すると、安定した燃
焼状態を得ることができない。このため、従来、この両
者を満足させるために、リーンミックスセンサによって
空燃比を検出し、空燃比が安定燃焼限界の直前、つまり
少し手前の目標値になるように、空燃比をフィードバッ
ク制御していた。

【０００６】また、内燃機関の燃焼制御装置としては、
例えば、特開平３−１００３５４号公報に開示されてい
る。この公報に記載のものは、気筒内の圧力を検出した
圧力検出手段からの出力をクランク角検出手段の出力に
応じて演算記憶する演算記憶手段を設けたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来におけ
る希薄燃焼用の内燃機関にあっては、図５に示す如く、
空燃比を安定燃焼限界（リーンリミット）の少し手前に
ある空燃比の目標値になるように制御している。

【０００８】安定燃焼限界と目標値との間には、少し大
きめの余裕値が設けられている。このように余裕値を設
ける理由としては、燃焼変動の大きさによって決定され
る安定燃焼限界時の空燃比（Ａ／Ｆ）値が、運転条件、
内燃機関のバラツキ、燃料の性状によってずれが生ずる
からであり、また、空燃比センサ自体に生産上のばらつ
きが生ずる等のためである。

【０００９】従って、この余裕値の分だけＮＯｘの排出
量が本来の希薄燃焼用の内燃機関の持っている安定燃焼
限界能力よりも大きくなり、燃焼状態が不安定になると
いう不都合がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、第１に、内燃機関の気筒
内圧力を検出する筒内圧センサを設け、この筒内圧セン
サからの信号に基づき燃焼終了時期を計算してこの計算
値が空燃比の目標値になるべく燃料噴射量を制御する制
御手段を設けたことを特徴とする。

【００１１】第２に、空燃比をリーン側の安定燃焼限界
直前の目標値になるべくフィードバック制御する希薄燃
焼用の内燃機関において、この内燃機関の気筒内圧力を
検出する筒内圧センサを設け、この筒内圧センサからの
信号に基づき燃焼終了時期を計算してこの計算値が空燃
比の目標値になるべく燃料噴射量を制御する制御手段を
設けたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明の構成によれば、制御手段は、筒内圧
センサからの信号に基づき燃焼終了時期を計算してこの
計算値が空燃比の目標値になるように燃料噴射量を制御
する。これにより、燃焼状態がＮＯｘの低排出量と燃焼
安定性が高い次元で均衡しているところに空燃比のフィ
ードバック制御を行わせ、安定した燃焼状態にすること
ができる。また、気筒の燃焼状態を直接検出して空燃比
を制御するので、安定燃焼限界との対応関係が良くな
り、運転条件等の影響を受けにくくなる。更に、安定燃
焼限界との対応が良くなり、より安定燃焼限界に近い設
定条件にすることができる。

【００１３】

【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜４は、この発明の実施例
を示すものである。図１において、２は希薄燃焼用の内
燃機関（リーンバーンエンジン）、４はシリンダブロッ
ク、６はシリンダヘッド、８は気筒、１０はピストン、
１２は燃焼室、１４は吸気ポート、１６は排気ポート、
１８は吸気管、２０は吸気通路、２２は吸気弁、２４は
排気管、２６は排気通路、２８は排気弁、３０は点火
栓、３２はクランク軸、３４はウォータジャケットであ
る。

【００１４】吸気管１８には、サージタンク３６が形成
されている。このサージタンク３６には、吸気管圧セン
サ３８が付設されている。また、このサージタンク３６
の上流側の吸気通路２０内には、絞り弁４０が配設され
ている。更に、サージタンク３６よりも下流側の吸気管
１８には、燃料噴射弁４２が付設されている。

【００１５】シリンダヘッド６には、点火栓３０と共に
燃焼室１２及び気筒８内の圧力を検出すべく、プラグ座
金型の筒内圧センサ４４が取付けられている。

【００１６】クランク軸３２に設けたタイミングロータ
４６とこのタイミングロータ４６の周辺に設けたクラン
ク角センサ４８とにより、クランク角検出装置５０が形
成されている。

【００１７】吸気管圧センサ３８と燃料噴射弁４２と筒
内圧センサ４４とクランク角センサ４８とは、制御手段
（ＥＣＵ）５２に連絡している。また、この制御手段５
２には、点火コイル５４を介して前記点火栓３０が連絡
している。

【００１８】この制御手段５２には、図４に示す如く、
希薄燃焼を行うために、安定燃焼限界（リーンリミッ
ト）と、この安定燃焼限界よりも少し手前（直前）に燃
焼比の目標値が設定されている。

【００１９】また、この制御手段５２は、各種センサの
信号を入力するとともに、筒内圧センサ４４からの信号
に基づき燃焼終了時期を計算してこの計算値が空燃比の
目標値になるべく燃料噴射量を制御、つまり、筒内圧セ
ンサ４４からの信号によって気筒８内の燃焼をモニタ
し、目標とする燃焼状態（低ＮＯｘ、安定燃焼）が得ら
れるように、空燃比をフィードバック制御し、燃料噴射
量を補正するものである。

【００２０】詳述すれば、制御手段５２は、筒内圧セン
サ４４とクランク角センサ４８とからの信号を入力し、
図３、４に示す如く、燃焼終了時期を算出し、つまり、
燃焼終了時期を９０％燃焼クランク角とみなし、これ
を、目標値になるようにフィードバック制御する。ここ
で、目標燃焼終了時期とは、安定燃焼限界の直前の燃焼
終了時期の値である。

【００２１】次に、この実施例の作用を、図２のフロー
チャートに基づいて説明する。

【００２２】制御手段５２においては、先ず、通常通
り、吸気管圧力センサ３８からの信号とクランク角セン
サ４８からの信号とを基にして燃料噴射量のマップ計算
をする（ステップ１０２）。ここで、マップ計算燃料噴
射量を、Ｑ１とする。

【００２３】そして、目標燃焼終了時期を、マップデー
タによって計算する（ステップ１０４）。ここで、目標
燃焼終了時期を、δｍ（ＡＴＤＣ^o）とする。

【００２４】次いで、燃料噴射量の補正を行う（ステッ
プ１０６）。つまり、燃料噴射量Ｑ＝Ｑ１×Ｋｑｈの計
算を行う。ここで、Ｋｑｈは、燃料噴射量フィードバッ
ク補正係数である。データの入れ替えは、Ｋｑｈｏ＝Ｋ
ｑｈで行う。

【００２５】そして、上述で計算された値に基づき、燃
料噴射信号を、燃料噴射弁４２に出力する（ステップ１
０８）。

【００２６】次いで、燃焼の開始をするとともに、補正
量の計算を行う（ステップ１１０）。つまり、筒内圧セ
ンサ４４とクランク角センサ４８とからの各信号を入力
し、これら信号に基づいて燃焼終了時期（９０％燃焼ク
ランク角）を計算し、測定燃焼終了時期δｓ（ＡＴＤＣ
^o）を求める。そして、目標値と測定値との差を基に、
燃焼噴射量の補正値の修正をする。つまり、燃料噴射量
補正係数Ｋｑｈを、Ｋｑｈ＝Ｋｑｈｏ＋Ｋｑ（δｓ−δ
ｍ）で求める。

【００２７】そして、この計算後に、前記ステップ１０
２に戻す。

【００２８】この結果、制御手段５２は、筒内圧センサ
４４とクランク角センサ４８とからの各信号を入力し、
燃焼終了時期が目標値にフィードバック制御される。目
標燃焼状態とは、低ＮＯｘと燃焼安定性が高い次元の均
衡を保持している状態である。それゆえ、この空燃比の
フィードバック制御により、低ＮＯｘで且つ安定した燃
焼状態を得ることができる。よって、通常のガソリンエ
ンジンの冷機運転、アイドル運転、過渡領域運転等の燃
焼が不安定な状態が発生し易い状況下での燃焼制御に応
用すると、有効的である。

【００２９】また、気筒８の燃焼状態を筒内圧センサ４
４によって直接検出して空燃比を制御するので、安定燃
焼限界との対応関係が良く、運転条件、内燃機関のばら
つき、燃料性状の変化、各種センサ自体のばらつき等の
影響を受けにくくなる。

【００３０】更に、安定燃焼限界との対応が良いので、
より安定燃焼限界に近い設定条件とすることができる。

【００３１】なお、上述の実施例にあっては、燃焼終了
時期を、９０％燃焼クランク角としたが、９０％燃焼ク
ランク角に限定されず、５０〜１００％燃焼クランク角
範囲にも設定することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳細な説明から明らかなようにこの
発明によれば、内燃機関の気筒内圧力を検出する筒内圧
センサを設け、筒内圧センサからの信号に基づき燃焼終
了時期を計算してこの計算値が空燃比の目標値になるべ
く燃料噴射量を制御する制御手段を設けたことにより、
燃焼状態がＮＯｘの低排出量と燃焼安定性が高い次元で
均衡しているところに空燃比のフィードバック制御を行
わせ、低ＮＯｘで且つ安定した燃焼状態とし得る。ま
た、気筒の燃焼状態を直接検出して空燃比を制御するの
で、安定燃焼限界との対応関係が良くなり、運転条件等
の影響を受けにくくし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃焼制御装置のシステム構成図である。

【図２】燃焼制御のフローチャートである。

【図３】筒内圧センサからの信号により計算した燃焼割
合の曲線図である。

【図４】目標燃焼期間の線図である。

【図５】希薄燃焼用の内燃機関（リーンバーンエンジ
ン）における諸特性図である。

【符号の説明】

２内燃機関８気筒１８吸気管３２クランク軸３８吸気管圧センサ４２燃料噴射弁４４筒内圧センサ４８クランク角センサ５２制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒内圧力を検出する筒内圧
センサを設け、この筒内圧センサからの信号に基づき燃
焼終了時期を計算してこの計算値が空燃比の目標値にな
るべく燃料噴射量を制御する制御手段を設けたことを特
徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】空燃比をリーン側の安定燃焼限界直前の
目標値になるべくフィードバック制御する希薄燃焼用の
内燃機関において、この内燃機関の気筒内圧力を検出す
る筒内圧センサを設け、この筒内圧センサからの信号に
基づき燃焼終了時期を計算してこの計算値が空燃比の目
標値になるべく燃料噴射量を制御する制御手段を設けた
ことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。