JPH08312426A - Output measuring method and control method of spark ignition type engine - Google Patents

Output measuring method and control method of spark ignition type engine

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Publication number
JPH08312426A
JPH08312426A JP7114282A JP11428295A JPH08312426A JP H08312426 A JPH08312426 A JP H08312426A JP 7114282 A JP7114282 A JP 7114282A JP 11428295 A JP11428295 A JP 11428295A JP H08312426 A JPH08312426 A JP H08312426A
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JP
Japan
Prior art keywords
engine
combustion
top dead
pressure
calculated
Prior art date
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Pending
Application number
JP7114282A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsunehisa Nakamura
倫久 中村
Kosei Maehashi
耕生 前橋
Noritaka Matsuo
典孝 松尾
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Yamaha Motor Co Ltd
Original Assignee
Yamaha Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/645,121 priority patent/US5715794A/en
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    • Y02T10/46

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a torque measuring method with which can be suppressed the output variation at a small value even when a lean combustion with a high air-fuel ratio is carried out in case of carrying out an EGR liable to generate an output variation, by carrying out a feedback control using an engine torque or a PMI adequately, as well as carrying out the operation simply and accurately, when the engine torque or the PMI is calculated by measuring the combustion pressure in a combination chamber. CONSTITUTION: The combination chamber pressures at the crank angle (a0), in the space from the finishing of the exhaust stroke to the initial stage of the compression stroke; at the crank angle (a1) near the top dead point and before the top dead point; and at the crank angles (a2 to a5) at the top dead point, and near the top dead point and after the top dead point, are detected, and the engine torques are calculated depending on those combustion chamber pressure data.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関(エンジン)の
運転状態を制御するための演算の基になる図示平均有効
圧力あるいは軸トルク算出方法に関するものである。本
発明は、自動車やモータサイクルのエンジンおよび船外
機等の船舶用エンジンその他の内燃機関に対し適用可能
であり、2サイクルおよび4サイクルのガソリンエンジ
ンに対し適用可能であり、また、燃料噴射式エンジンお
よび気化器を用いたエンジンに対しても適用可能であ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for calculating the indicated mean effective pressure or shaft torque which is the basis of calculation for controlling the operating state of an internal combustion engine. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to internal combustion engines such as engines for automobiles and motorcycles, marine engines such as outboard motors, and other two-cycle and four-cycle gasoline engines. It is also applicable to an engine and an engine using a carburetor.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの燃費や排気ガス対策のために
燃料の希薄化やEGR(排気ガス再循環)を行う場合、
燃焼の悪化が伴う。このとき燃焼は不安定となってばら
つき、出力変動が大きくなって運転性(ドライブアビリ
ティ)の低下となる。これに対処するため、エンジンの
軸トルクあるいはこれに対応したPMI(図示平均有効
圧力)を算出しこれに基づいて空燃比やEGR量等を制
御する技術が知られている。このような従来技術に係る
トルク変動制御装置が特開平4−214947号公報に
開示されている。この公報記載の制御装置においては、
所定の検出タイミングで各気筒の燃焼圧力を検出し、こ
の検出値に基づいて軸トルクを算出している。この場
合、クランク角度検出信号に基づき、気筒ごとにクラン
ク角が次のタイミングのとき、即ち(1)BTDC15
5CA(上死点前155度クランク角)、(2)ATD
C5度CA(上死点後5度クランク角)、(3)ATD
C20度CA、(4)ATDC35度CA、(5)AT
DC50度CA、の5つのクランク角における燃焼圧力
センサーの検出値に基づいて軸トルクを算出している。
この場合、(1)のBTDC155度CAの燃焼圧信号
はばらつき吸収のための基準値としているため、実質的
には(2)〜(5)の4つのクランク角度に基づいて気
筒ごとの軸トルクを算出している。
2. Description of the Related Art When the fuel is diluted or EGR (exhaust gas recirculation) is performed in order to reduce fuel consumption of the engine and exhaust gas,
The deterioration of combustion is accompanied. At this time, the combustion becomes unstable and varies, and the output fluctuation becomes large and the drivability decreases. In order to deal with this, there is known a technique of calculating the axial torque of the engine or PMI (indicated average effective pressure) corresponding thereto and controlling the air-fuel ratio, the EGR amount and the like based on the calculated. A torque fluctuation control device according to such a conventional technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 214947/1992. In the control device described in this publication,
The combustion pressure of each cylinder is detected at a predetermined detection timing, and the shaft torque is calculated based on this detected value. In this case, based on the crank angle detection signal, when the crank angle is the following timing for each cylinder, that is, (1) BTDC15
5CA (155 degree crank angle before top dead center), (2) ATD
C5 degree CA (5 degree crank angle after top dead center), (3) ATD
C20 degree CA, (4) ATDC 35 degree CA, (5) AT
The shaft torque is calculated based on the detected values of the combustion pressure sensor at five crank angles of DC 50 degrees CA.
In this case, since the combustion pressure signal of BTDC 155 degrees CA in (1) is used as a reference value for absorbing variations, the axial torque for each cylinder is substantially based on the four crank angles in (2) to (5). Is calculated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各サイ
クルにおける燃焼はBTDC(上死点前)から開始され
ており、この燃焼圧力はピストンに対し負の仕事をす
る。このため、前記公報記載のように実質上ATDC
(上死点後)のみの燃焼圧力から軸トルクを算出すると
実際発生しているトルク値より大きな算出値となる問題
がある。また、上死点前における燃焼状態は、上死点後
における燃焼室内の圧力変化が仮に一定としても、点火
式エンジンでは点火タイミング、燃料量、空燃比等によ
り変化し、また圧縮着火式のディーゼルエンジンでは燃
料噴射のタイミング、燃料噴射量、噴射圧力、空燃比等
により変化する。このため、上死点後の燃焼圧のみから
軸トルクを算出すると、種々の燃焼状態による上死点前
における負の仕事量の変化を捕えることができないの
で、正確な軸トルクを算出することができない。例え
ば、EGRを行う場合、空燃比が高い希薄燃焼を行う場
合では燃焼がサイクルごとにばらつき易く、上死点前に
おける負の仕事量もばらつき易い。従って、このような
軸トルクに基づいてエンジンの駆動制御を行うと、種々
の燃焼状態に対応して適正な点火時期に制御することや
適正な空燃比に制御することが困難になる。特に、EG
Rを行う場合には、希薄燃焼式の燃焼がサイクルごとに
ばらつき出力変動が大きくなる。
However, the combustion in each cycle is started from BTDC (before top dead center), and this combustion pressure exerts a negative work on the piston. Therefore, as described in the above publication, the ATDC is substantially
If the shaft torque is calculated from the combustion pressure only (after top dead center), there is a problem that the calculated value is larger than the torque value that is actually generated. Further, the combustion state before top dead center changes depending on the ignition timing, the fuel amount, the air-fuel ratio, etc. in the ignition type engine even if the pressure change in the combustion chamber after the top dead center is constant, and the compression ignition type diesel engine. In the engine, it changes depending on the fuel injection timing, the fuel injection amount, the injection pressure, the air-fuel ratio, and the like. Therefore, if the axial torque is calculated only from the combustion pressure after top dead center, it is not possible to catch the change in the negative work amount before the top dead center due to various combustion states, so it is possible to accurately calculate the axial torque. Can not. For example, when performing EGR, when performing lean combustion with a high air-fuel ratio, combustion tends to vary from cycle to cycle, and the negative work amount before the top dead center also tends to vary. Therefore, if the engine drive control is performed based on such an axial torque, it becomes difficult to control the ignition timing to be appropriate and the air-fuel ratio to be appropriate in accordance with various combustion states. In particular, EG
When R is performed, lean-burn combustion varies from cycle to cycle, resulting in large output fluctuation.

【0004】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであって、燃焼室内の燃焼圧力を計測して軸ト
ルクあるいはPMIを算出するに当たり、簡単にかつ正
確に演算を実施可能とすることを目的とする。さらに、
この軸トルクあるいはPMI計測方法を用いたフィード
バック制御を実施することにより、例えば、出力変動し
やすいEGRを行う場合において空燃比の高い希薄燃焼
を行う場合であっても出力変動を小さく抑えることがで
きるエンジンの制御方法の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. When measuring the combustion pressure in the combustion chamber to calculate the shaft torque or PMI, it is possible to perform the calculation easily and accurately. The purpose is to further,
By performing feedback control using this shaft torque or PMI measuring method, for example, when performing EGR in which output variation is likely to occur, output variation can be suppressed to a small level even when performing lean combustion with a high air-fuel ratio. It is intended to provide an engine control method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明では、排気行程の終了後から圧
縮行程の初期までの間のクランク角と、該クランク角以
降且つ火花点火以降でかつ上死点前のクランク角と、圧
縮工程から膨張工程にかけての上死点または上死点近傍
でかつ上死点後のクランク角とにおける燃焼室圧力を検
出し、これらの燃焼室圧力データに基づいて図示平均有
効圧力あるいは軸トルクを算出するエンジンの出力計測
方法を提供する。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, the crank angle from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke, and the crank angle and the spark angle and the spark ignition and thereafter. And the combustion chamber pressure at the crank angle before top dead center and at the crank angle at or near top dead center from the compression process to the expansion process and after top dead center are detected. An engine output measuring method for calculating the indicated mean effective pressure or shaft torque based on the above is provided.

【0006】さらに本発明では、請求項1の方法で算出
した前記図示平均有効圧力あるいは軸トルクに基づいて
エンジンの運転状態を制御することを特徴とする火花点
火式エンジンの制御方法を提供する。
Furthermore, the present invention provides a method for controlling a spark ignition engine, characterized in that the operating state of the engine is controlled based on the indicated mean effective pressure or shaft torque calculated by the method of claim 1.

【0007】好ましい実施例においては、前記図示平均
有効圧力あるいは軸トルクの算出を燃焼の1サイクルご
とに行い、前のサイクルにおける算出結果との差を求
め、この差に基づいて運転状態を制御することを特徴と
している。
In the preferred embodiment, the indicated mean effective pressure or shaft torque is calculated for each combustion cycle, the difference from the calculation result in the previous cycle is determined, and the operating state is controlled based on this difference. It is characterized by that.

【0008】[0008]

【作用】PMI算出のために、排気行程の終了後から圧
縮行程の初期までの間のクランク角と、圧縮工程中の上
死点近傍でかつ上死点前のクランク角と、圧縮工程から
膨張工程にかけての上死点近傍でかつ上死点後のクラン
ク角とにおける燃焼室圧力が検出される。この場合、排
気行程の終了後から圧縮行程の初期までの間のクランク
角とは、燃焼室内の圧力が最も低下して大気圧に近づい
た状態の範囲内でのクランク角であり、例えば下死点ま
たはその近傍である。即ち、4サイクルエンジンでは、
爆発後の下死点からの排気行程により燃焼室内の燃焼ガ
スが排出され上死点に近づくに従って燃焼室内の圧力が
低下し大気圧に近づく。上死点後の吸入行程では新気導
入のため大気圧に近い状態が維持され、下死点後の圧縮
行程から徐々に圧力が高められる。このような燃焼室内
の圧力が最も低下して大気圧に近づいた範囲の内1点で
の燃焼室内の圧力が検出される。一方、2サイクルエン
ジンでは、爆発後ピストンが下がるとともに圧力が低下
し排気口が開くとこれに従って燃焼室内の圧力がさらに
低下し、掃気口が開くとクランク室から新気が導入され
るため大気圧に近づく。排気口が開いた状態で下死点か
らピストンが上昇し掃気口が閉じ続いて排気口が閉じる
と、圧縮が始り圧力が徐々に高まる。即ち、請求項にい
う排気行程の終了後から圧縮行程の初期までの間とは、
排気口が開いて排気開始後に排気口が開いた状態で掃気
口が開いて吸気が開始されてから、排気口が閉じて圧縮
が開始されるまでの間をいう。
To calculate the PMI, the crank angle from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke, the crank angle near the top dead center during the compression stroke and before the top dead center, and the expansion from the compression stroke During the process, the combustion chamber pressure is detected near the top dead center and at the crank angle after the top dead center. In this case, the crank angle from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke is the crank angle within the range where the pressure in the combustion chamber is the lowest and approaches the atmospheric pressure. A point or its vicinity. That is, in a 4-cycle engine,
The exhaust gas from the bottom dead center after the explosion discharges the combustion gas in the combustion chamber, and the pressure in the combustion chamber decreases toward the top dead center and approaches the atmospheric pressure. In the suction stroke after top dead center, a state close to the atmospheric pressure is maintained due to the introduction of fresh air, and the pressure is gradually increased from the compression stroke after bottom dead center. The pressure in the combustion chamber at one point in the range in which the pressure in the combustion chamber is the lowest and approaches the atmospheric pressure is detected. On the other hand, in a 2-cycle engine, after the explosion, the piston drops and the pressure drops, and when the exhaust port opens, the pressure in the combustion chamber further drops accordingly, and when the scavenging port opens, fresh air is introduced from the crank chamber and atmospheric pressure is reached. Approach. When the piston rises from the bottom dead center with the exhaust port open, the scavenging port closes and the exhaust port closes, compression starts and the pressure gradually increases. That is, from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke in the claims,
It is a period from when the scavenging port is opened and intake is started in a state where the exhaust port is opened and the exhaust port is opened after the exhaust is started until the exhaust port is closed and compression is started.

【0009】圧縮後上死点前に火花点火が行われる。こ
の上死点前に燃焼室内の圧力が検出される。さらに上死
点またはその後に好ましくは複数の点で燃焼室内の圧力
が検出される。
Spark ignition is performed after compression and before top dead center. The pressure in the combustion chamber is detected before this top dead center. Furthermore, the pressure in the combustion chamber is detected at top dead center or thereafter preferably at several points.

【0010】このような排気行程の終了後から圧縮行程
の初期までの間のクランク角と、上死点近傍でかつ上死
点前のクランク角と、上死点近傍でかつ上死点後のクラ
ンク角とを含む燃焼1サイクル中の複数n点(例えば6
点)のクランク角度における燃焼室圧力を検出し一次近
似式よりPMIを演算する。この近似式は PMI=C+C1*(P1-P0)+C2*(P2-P0)+・・・+Cn*(Pn-P0) で表される。上式から分かるように、PMIは圧力デー
タP1〜Pnに対しC1〜Cnのあらかじめ設定されて
いる定数を掛けたものとあらけじめ設定されている定数
Cを加えたもので表される。ここでP0は大気圧レベル
の点(前述のように例えばBDC近傍のクランク角度)
の燃焼室圧力であり、センサーのドリフト等によるオフ
セット出力を補正するためにP1〜Pnの各圧力値から
引いてある。またP1は、上死点近傍でかつ上死点前の
クランク角における燃焼室圧力、P2〜Pnは上死点近
傍でかつ上死点後のクランク角における燃焼室圧力であ
る。このような簡単な一次近似式による演算により短時
間で正確に実際の値とほぼ同じ値が算出される。従っ
て、このようなPMIを用いてエンジンの点火時期や空
燃比を制御することにより、応答性が高められ、希薄燃
焼のEGR制御を行う場合等に的確に運転状態に追従し
て出力変動を抑えることができる。
The crank angle from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke, the crank angle near the top dead center and before the top dead center, and the crank angle near the top dead center and after the top dead center. A plurality of n points (eg 6
The combustion chamber pressure at the crank angle (point) is detected, and PMI is calculated from the first-order approximation formula. This approximate expression is represented by PMI = C + C1 * (P1-P0) + C2 * (P2-P0) + ... + Cn * (Pn-P0). As can be seen from the above equation, PMI is represented by multiplying the pressure data P1 to Pn by a preset constant of C1 to Cn and adding a preset constant C. Here, P0 is the point of the atmospheric pressure level (for example, the crank angle near BDC as described above).
Combustion chamber pressure, which is subtracted from each pressure value of P1 to Pn in order to correct the offset output due to sensor drift and the like. Further, P1 is the combustion chamber pressure near the top dead center and at the crank angle before top dead center, and P2 to Pn are the combustion chamber pressure near the top dead center and at the crank angle after top dead center. With such a simple first-order approximation operation, a value that is almost the same as the actual value can be calculated accurately in a short time. Therefore, by controlling the ignition timing and the air-fuel ratio of the engine by using such PMI, the responsiveness is enhanced, and the output fluctuation is suppressed by accurately following the operating state when the EGR control of the lean burn is performed. be able to.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明が適用される複数気筒の火花点
火式4サイクルエンジンの構成図である。このエンジン
はクランクケース2とその上部のシリンダ本体3とシリ
ンダヘッド4とにより構成される。シリンダ本体3内に
はピストン7が連接棒8を介して摺動可能に装着され、
連接棒8はクランク軸9に連結される。クランク軸9に
は所定の歯数を有するリングギヤ10が装着され、この
リングギヤの回転位置を検出してクランク角及びエンジ
ン回転数を計測するためのエンジン回転数センサーを兼
ねるクランク角センサー11が備る。シリンダヘッド4
とピストン7との間には燃焼室13が形成される。この
燃焼室13内の燃焼圧力を検出するための燃焼室圧セン
サー5がシリンダヘッド側に設けられる。シリンダヘッ
ド4およびシリンダ本体3の適当な位置に冷却水ジャケ
ット6が形成される。燃焼室13には排気通路15およ
び吸気通路16が連通しその開口部に排気弁17および
吸気弁18がそれぞれ設けられる。排気通路15の途中
には排気ガス浄化用三元触媒等の触媒23が設けられ端
部にはマフラ24が設けられる。排気通路15には酸素
濃度センサー(O2センサー)25および排気管温度セ
ンサー120が設けられそれぞれ制御装置12に連結さ
れる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of a multi-cylinder spark ignition type 4-cycle engine to which the present invention is applied. This engine is composed of a crankcase 2, a cylinder body 3 and a cylinder head 4 above the crankcase 2. A piston 7 is slidably mounted in the cylinder body 3 via a connecting rod 8.
The connecting rod 8 is connected to the crankshaft 9. A ring gear 10 having a predetermined number of teeth is mounted on the crankshaft 9, and a crank angle sensor 11 that also functions as an engine speed sensor for detecting a rotation position of the ring gear and measuring a crank angle and an engine speed is provided. . Cylinder head 4
A combustion chamber 13 is formed between and the piston 7. A combustion chamber pressure sensor 5 for detecting the combustion pressure in the combustion chamber 13 is provided on the cylinder head side. Cooling water jackets 6 are formed at appropriate positions on the cylinder head 4 and the cylinder body 3. An exhaust passage 15 and an intake passage 16 are communicated with the combustion chamber 13, and an exhaust valve 17 and an intake valve 18 are provided at the openings thereof. A catalyst 23 such as an exhaust gas purifying three-way catalyst is provided in the middle of the exhaust passage 15, and a muffler 24 is provided at an end thereof. An oxygen concentration sensor (O2 sensor) 25 and an exhaust pipe temperature sensor 120 are provided in the exhaust passage 15 and are connected to the control device 12, respectively.

【0012】シリンダヘッド4には温度センサー26が
装着され燃焼室13の温度情報が制御装置12に送られ
る。また、触媒23には制御装置12に連結された触媒
温度センサー150が設けられる。制御装置12にはさ
らにエンジンのキイスイッチ43が接続されエンジン駆
動制御の開始情報を得る。
A temperature sensor 26 is attached to the cylinder head 4, and temperature information of the combustion chamber 13 is sent to the control device 12. Further, the catalyst 23 is provided with a catalyst temperature sensor 150 connected to the control device 12. The key switch 43 of the engine is further connected to the controller 12 to obtain start information of engine drive control.

【0013】一方、吸気管16は吸気分配管28を介し
て各気筒に連結される。吸気分配管28には吸気管圧力
センサー32が装着され吸気管圧力情報が制御装置12
に送られる。この吸気分配管28と排気通路15とを連
結してEGR管152が設けられる。このEGR管15
2上に制御装置12に連結されたEGR調整弁151が
設けられる。吸気分配管28には吸気通路33を介して
エアクリーナー35が接続される。このエアクリーナー
35には吸入空気温度センサー36が設けられ、吸入空
気温度情報が制御装置12に送られる。吸気管33の途
中にはスロットル弁29が装着された吸気量調整器30
が配置される。スロットル弁29にはスロットル開度セ
ンサー31が設けられ、このスロットル開度センサー3
1は制御装置12に連結される。この吸気量調整器30
部分の吸気通路33にはスロットル弁迂回通路37が設
けられ、この迂回通路37上に迂回通路開度調整弁38
が設けられる。迂回通路開度調整弁38は制御装置12
に連結される。吸気通路33内には、熱線式吸入空気量
センサー34が設けられ、吸入空気量情報が制御装置1
2に送られる。
On the other hand, the intake pipe 16 is connected to each cylinder via an intake distribution pipe 28. An intake pipe pressure sensor 32 is attached to the intake distribution pipe 28, and intake pipe pressure information is sent to the control device 12
Sent to An EGR pipe 152 is provided by connecting the intake distribution pipe 28 and the exhaust passage 15. This EGR pipe 15
An EGR adjustment valve 151 connected to the control device 12 is provided on the upper side of the second side. An air cleaner 35 is connected to the intake distribution pipe 28 via an intake passage 33. The air cleaner 35 is provided with an intake air temperature sensor 36, and the intake air temperature information is sent to the control device 12. An intake air amount adjuster 30 having a throttle valve 29 mounted in the middle of the intake pipe 33.
Is arranged. The throttle valve 29 is provided with a throttle opening sensor 31.
1 is connected to the control device 12. This intake air amount regulator 30
A throttle valve bypass passage 37 is provided in a portion of the intake passage 33, and a bypass passage opening adjustment valve 38 is provided on the bypass passage 37.
Is provided. The bypass passage opening adjustment valve 38 is used for the control device 12
Linked to A heat ray type intake air amount sensor 34 is provided in the intake passage 33, and the intake air amount information is obtained by the control device 1.
Sent to 2.

【0014】吸気通路16の吸気弁18の上流側に各気
筒の吸気ポートごとにインジェクター105が設けられ
る。インジェクター105は制御装置12に連結され、
運転状態に応じて演算された最適噴射量の制御信号が送
られる。各インジェクター105には各気筒に連結する
燃料管101aを介して燃料が送られる。燃料管101
aは燃料分配管104から分岐し、この燃料分配管10
4には燃料タンク100から燃料供給管101を通して
フィルタ102を介し燃料ポンプ103により燃料が送
られる。インジェクター105から噴射されなかった燃
料は燃料戻り管107を通して燃料タンク100に回収
される。燃料戻り管107上にはレギュレータ106が
設けられ、燃料噴射圧力を一定に保つ。
An injector 105 is provided upstream of the intake valve 18 in the intake passage 16 for each intake port of each cylinder. The injector 105 is connected to the control device 12,
A control signal of the optimum injection amount calculated according to the operating state is sent. Fuel is sent to each injector 105 through a fuel pipe 101a connected to each cylinder. Fuel pipe 101
a is branched from the fuel distribution pipe 104, and the fuel distribution pipe 10
4, fuel is sent from a fuel tank 100 through a fuel supply pipe 101, a filter 102, and a fuel pump 103. The fuel not injected from the injector 105 is recovered in the fuel tank 100 through the fuel return pipe 107. A regulator 106 is provided on the fuel return pipe 107 to keep the fuel injection pressure constant.

【0015】図2は上記4サイクルエンジンの燃焼1サ
イクルの燃焼室圧力のグラフである。横軸はクランク角
度、縦軸は燃焼圧力を示す。本実施例では、クランク角
度が図示したa0〜a5の6点における燃焼圧力P0〜
P5を検出してこれらの圧力値に基づいてPMI(図示
平均有効圧力)および燃焼割合を算出する。a0は吸入
から圧縮に移る下死点位置(BDC)であり、ほぼ大気
圧に近い状態である。a1はSにおいて火花点火後、上
死点(TDC)に達する前のクランク角である。a2〜
a5の4点は上死点後の爆発行程におけるクランク角で
ある。これら各点の圧力データに基づいて後述のように
PMIおよび燃焼割合が算出される。
FIG. 2 is a graph of the combustion chamber pressure for one cycle of combustion in the above four-cycle engine. The horizontal axis represents the crank angle and the vertical axis represents the combustion pressure. In this embodiment, the combustion pressures P0 to P0 at the six crank angle angles a0 to a5 are shown.
P5 is detected and PMI (mean indicated effective pressure) and combustion ratio are calculated based on these pressure values. a0 is the bottom dead center position (BDC) where the suction shifts to the compression shift, which is a state close to the atmospheric pressure. a1 is the crank angle after the spark ignition at S and before reaching the top dead center (TDC). a2-
The four points a5 are crank angles in the explosion stroke after top dead center. The PMI and the combustion ratio are calculated as described below based on the pressure data at these points.

【0016】図3は、本発明に係る軸トルクおよび燃焼
割合の演算処理を含むエンジンの各種運転状態の制御を
行うメインルーチンのフローチャートである。以下各ス
テップを説明する。
FIG. 3 is a flow chart of a main routine for controlling various operating states of the engine including the calculation processing of the shaft torque and the combustion ratio according to the present invention. Each step will be described below.

【0017】ステップS1:エンジン運転中にエンジン
停止のためのメインスイッチがOFFされたかを判断
し、YESならば直ちに点火装置を失火させ、同時に燃
料噴射を停止する。NOならば次のステップS2に進
む。
Step S1: It is judged whether or not the main switch for stopping the engine is turned off while the engine is operating. If YES, the ignition device is immediately misfired and the fuel injection is stopped at the same time. If NO, the process proceeds to the next step S2.

【0018】ステップS2:各センサーより図中に示し
た情報を読取りそのデータを各メモリに記憶させる。運
転者が望むいわゆるエンジン負荷はアクセル位置あるい
はスロットル開度として把握できる。このスロットル開
度とエンジン回転数が決れば、定常運転時の場合吸入空
気量が決るので吸入空気量を直接検知してエンジン負荷
とみなすことができる。また、吸気管負圧はエンジン回
転数が決れば、スロットル開度と一定の関係があるの
で、吸気管負圧を検知してエンジン負荷とみなすことが
できる。
Step S2: The information shown in the drawing is read from each sensor and the data is stored in each memory. The so-called engine load desired by the driver can be grasped as the accelerator position or the throttle opening. If the throttle opening and the engine speed are determined, the intake air amount is determined during steady operation, so the intake air amount can be directly detected and regarded as the engine load. Further, since the intake pipe negative pressure has a constant relationship with the throttle opening if the engine speed is determined, the intake pipe negative pressure can be detected and regarded as the engine load.

【0019】ステップS3:エンジン負荷であるアクセ
ル位置あるいはスロットル開度(いわゆるエンジン負荷
情報である吸入空気量、吸気管負圧でもよい)とエンジ
ン回転数の2つの変数に対応する点火時期データ、空燃
比あるいは燃料噴射量データ、燃料噴射開始時期デー
タ、EGR調整弁開度データがメモリに3次元マップと
して記憶されており、エンジン負荷情報とスロットル開
度情報とにより点火時期と燃料噴射量を直接マップか
ら、それぞれを制御量基本値として算出する。空燃比デ
ータを3次元マップとして持つ場合は、検知される吸入
空気量と空燃比データから燃料噴射量を算出する。
Step S3: Ignition timing data corresponding to two variables of accelerator position or throttle opening which is engine load (so-called engine load information intake air amount, intake pipe negative pressure may be used) and engine speed, empty The fuel ratio or fuel injection amount data, the fuel injection start timing data, and the EGR adjustment valve opening degree data are stored in the memory as a three-dimensional map, and the ignition timing and the fuel injection amount are directly mapped by the engine load information and the throttle opening degree information. From the above, each is calculated as a control amount basic value. When the air-fuel ratio data is stored as a three-dimensional map, the fuel injection amount is calculated from the detected intake air amount and the air-fuel ratio data.

【0020】目標燃焼割合も、いわゆるエンジン負荷と
エンジン回転数を変数とする3次元マップとして記憶さ
れており、目標燃焼割合もマップから算出される。
The target combustion ratio is also stored as a three-dimensional map having so-called engine load and engine speed as variables, and the target combustion ratio is also calculated from the map.

【0021】後述の2サイクルエンジン(図5、図6)
においては、排気通路弁もエンジン負荷とエンジン回転
数の2つを変数としてメモリに3次元マップとして記憶
されており、エンジン負荷情報とエンジン回転数情報に
基づきマップから算出する。また排気タイミング(圧縮
比)可変弁開度はエンジン回転数を変数としてメモリに
2次元マップとして記憶されており、エンジン回転数情
報に基づきマップから算出する。
Two-cycle engine described later (FIGS. 5 and 6)
In the above, the exhaust passage valve is also stored in the memory as a three-dimensional map with two variables of the engine load and the engine speed as variables, and is calculated from the map based on the engine load information and the engine speed information. The exhaust timing (compression ratio) variable valve opening is stored as a two-dimensional map in the memory with the engine speed as a variable, and is calculated from the map based on the engine speed information.

【0022】ステップS4:吸入空気温度が高いと空気
密度が低くなるので、実質的空気流量が減る。このため
燃焼室での空燃比が低くなる。このため燃料噴射量を減
らすための補正量を算出する。あるいは燃焼が遅れ気味
となるので、僅かに点火時期を進角させるための補正値
を算出する。
Step S4: When the intake air temperature is high, the air density is low, so the air flow rate is substantially reduced. Therefore, the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes low. Therefore, a correction amount for reducing the fuel injection amount is calculated. Alternatively, since the combustion is likely to be delayed, a correction value for slightly advancing the ignition timing is calculated.

【0023】また、以下のように図示平均有効圧の変動
補正を行う。変動値サブルーチン(図4)中のΔPmi
の値から、変動量が所定量より大きい場合、燃料噴射量
を増量あるいはEGR量を減量するための補正値を各々
算出する。これは燃料噴射量を増量する程あるいはEG
R量を減量する程出力変動が低下するからである。しか
し、燃料噴射量を増量したりEGR量を減量すると燃費
が悪くなるので、図示平均有効圧の絶対値によるフィー
ドバック制御を行ってもよい。この図示平均有効圧絶対
値補正は以下のようにして行う。
Further, the fluctuation correction of the indicated mean effective pressure is performed as follows. ΔPmi in the fluctuation value subroutine (FIG. 4)
When the variation amount is larger than the predetermined amount, the correction value for increasing the fuel injection amount or decreasing the EGR amount is calculated from the value of. This is because the fuel injection amount is increased or EG
This is because the output fluctuation decreases as the R amount decreases. However, if the fuel injection amount is increased or the EGR amount is decreased, the fuel efficiency deteriorates, so feedback control may be performed based on the absolute value of the indicated mean effective pressure. The indicated mean effective pressure absolute value correction is performed as follows.

【0024】燃焼室内圧情報から図示平均有効圧力を算
出し、メモリに記憶するとともに、1つ前のメインルー
チンの中で記憶された図示平均有効圧力と比較し、増加
しているようならば図示平均有効圧力補正における点火
時期、燃料噴射量あるいはEGR調整弁開度の各補正値
は、メモリ中のその前の補正値に対し、メモリ中のその
前の増あるいは減情報に基づき、所定値微増あるいは所
定値微減したものとして得る。この結果をメモリ中の値
と置き換える。
The indicated mean effective pressure is calculated from the combustion chamber pressure information, stored in the memory, and compared with the indicated mean effective pressure stored in the immediately preceding main routine. Each correction value of the ignition timing, the fuel injection amount, or the EGR adjustment valve opening in the average effective pressure correction is slightly increased by a predetermined value based on the previous increase or decrease information in the memory with respect to the previous correction value in the memory. Alternatively, it is obtained as a value slightly reduced by a predetermined value. Replace this result with the value in memory.

【0025】一方、1つ前のメインルーチンの中で記憶
された図示平均有効圧力より減少しているようであれ
ば、メモリ中のその前の増あるいは減情報を反転した減
あるいは増情報に基づき、所定値微減あるいは所定値微
増したものとして得る。この結果をメモリ中の値と置き
換える。
On the other hand, if the pressure is lower than the indicated mean effective pressure stored in the immediately preceding main routine, based on the decrease or increase information obtained by reversing the previous increase or decrease information in the memory. , A predetermined value slightly decreased or a predetermined value slightly increased. Replace this result with the value in memory.

【0026】また、変化していないならば、点火時期、
燃料噴射量あるいはEGR調整弁開度の各補正量は、メ
モリ中のその前の補正値のままとする。
If it has not changed, the ignition timing,
Each correction amount of the fuel injection amount or the EGR adjustment valve opening is left as the previous correction value in the memory.

【0027】なお、メモリ中のその前の増あるいは減情
報はエンジンスタート時に増あるいは減の一方を入力し
ておく。同様に、メモリ中の図示平均有効圧力はエンジ
ンスタート時は0としておく。
As the previous increase or decrease information in the memory, either increase or decrease is input at the time of engine start. Similarly, the indicated mean effective pressure in the memory is set to 0 when the engine is started.

【0028】続いて燃焼割合について説明する。クラン
ク角がTDCとなるまでの燃焼割合が例えば25%〜3
0%のときに燃焼が安定する。即ち、燃焼室内圧力デー
タから算出された燃焼割合と上記ステップS3で算出さ
れる目標燃焼割合とを比較し、この差に基づき点火時
期、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、EGR調整弁開
度、2サイクルエンジンでは排気タイミング可変弁、あ
るいは圧縮比可変弁、排気通路弁等の制御量補正値を設
定する。
Next, the combustion ratio will be described. The combustion rate until the crank angle becomes TDC is, for example, 25% to 3
Combustion stabilizes at 0%. That is, the combustion ratio calculated from the pressure data in the combustion chamber is compared with the target combustion ratio calculated in step S3, and based on this difference, the ignition timing, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the EGR adjustment valve opening degree, 2 In a cycle engine, a control amount correction value for an exhaust timing variable valve, a compression ratio variable valve, an exhaust passage valve, etc. is set.

【0029】目標燃焼割合より燃焼割合が小さい程、点
火時期を進角させ、燃料噴射タイミングを進角させ、燃
料噴射量を増加させ、排気タイミングを進角させ、排気
通路弁開度を小さくするように制御量補正を行う。
As the combustion ratio is smaller than the target combustion ratio, the ignition timing is advanced, the fuel injection timing is advanced, the fuel injection amount is increased, the exhaust timing is advanced, and the exhaust passage valve opening is decreased. The control amount is corrected as follows.

【0030】一方、目標燃焼割合より燃焼割合が大きい
程、それぞれ逆方向の制御量補正を行う。
On the other hand, as the combustion ratio is higher than the target combustion ratio, the control amounts are corrected in the opposite directions.

【0031】排気管内壁温度が低い場合、排気ガスの温
度も低くなる。壁温度が低くなると圧力波の伝播速度が
遅くなり、排気管脈動を利用したエンジンの出力向上が
図れなくなるので、温度が所定温度より低い程、点火時
期を遅角させて、あるいは空燃比が所定以下(17〜1
8以下)の場合には、空燃比を上げるように補正値を設
定する。これらにより排気ガス温度を上げることができ
る。温度が所定温度より高い場合には、高い程逆に点火
進角させあるいは空燃比を下げるように補正値を設定す
る。空燃比の補正値から燃料噴射量の補正値を算出する
か、補助空気通路開度の設定値を算出する。
When the temperature of the inner wall of the exhaust pipe is low, the temperature of the exhaust gas is also low. When the wall temperature becomes low, the propagation speed of the pressure wave becomes slow, and it becomes impossible to improve the engine output by utilizing the exhaust pipe pulsation.Therefore, the ignition timing is retarded or the air-fuel ratio becomes the predetermined value as the temperature becomes lower than the predetermined temperature. Below (17-1
8 or less), the correction value is set to increase the air-fuel ratio. With these, the exhaust gas temperature can be raised. When the temperature is higher than the predetermined temperature, the higher the temperature, the more the ignition is advanced and the correction value is set so as to lower the air-fuel ratio. The correction value of the fuel injection amount is calculated from the correction value of the air-fuel ratio, or the set value of the auxiliary air passage opening is calculated.

【0032】2サイクルエンジンでは、温度が所定温度
より低い程排気タイミング弁を排気タイミングが進角す
るように補正値を設定する。温度が所定温度より高い
程、排気タイミングを遅角するように補正値を設定す
る。これにより、排気脈動反射波が一致させるべきタイ
ミングをずらすことができるのみでなく、排気ガス温度
も所定温度に合わせるように変化させられる。
In a two-cycle engine, a correction value is set so that the exhaust timing valve advances as the temperature becomes lower than a predetermined temperature. The correction value is set so that the exhaust timing is retarded as the temperature is higher than the predetermined temperature. As a result, not only can the timing at which the exhaust pulsation reflected waves be matched be shifted, but the exhaust gas temperature can also be changed to match the predetermined temperature.

【0033】次に、酸素濃度情報から燃焼室での空燃比
を求め、メモリ中の空燃比(目標空燃比)より高い場
合、燃料噴射量を増量する補正値を算出する。
Next, the air-fuel ratio in the combustion chamber is obtained from the oxygen concentration information, and if it is higher than the air-fuel ratio in the memory (target air-fuel ratio), a correction value for increasing the fuel injection amount is calculated.

【0034】一方、メモリ中の空燃比(目標空燃比)よ
り低い場合、燃料噴射量を減量するか、補助空気通路開
度を大きくする。
On the other hand, when it is lower than the air-fuel ratio (target air-fuel ratio) in the memory, the fuel injection amount is reduced or the auxiliary air passage opening is increased.

【0035】触媒温度が所定温度(触媒最活性温度)よ
り低い場合、排気ガス温度を上げる補正を行う。これは
排気壁温の場合と同様に、点火時期、燃料噴射量の補正
値の算出を行うか、場合によっては補助空気通路開度の
設定を行う。あるいはEGR循環量を増加させるべくE
GR調整弁開度を増加させる補正値を算出する。
When the catalyst temperature is lower than a predetermined temperature (catalyst maximum activation temperature), the exhaust gas temperature is increased. As in the case of the exhaust wall temperature, the ignition timing and the correction value of the fuel injection amount are calculated, or the auxiliary air passage opening is set in some cases. Or E to increase EGR circulation amount
A correction value for increasing the GR adjustment valve opening is calculated.

【0036】ステップS5:上記ステップS3およびS
4で求めた基本値と補正値により点火時期、空燃比およ
び噴射開始時期についての制御量を算出する。
Step S5: Steps S3 and S above
The control values for the ignition timing, the air-fuel ratio, and the injection start timing are calculated from the basic value and the correction value obtained in 4.

【0037】ステップS6:上記ステップS3で求めた
燃料噴射開始時期の制御量とステップS5で求めた燃料
噴射量の制御量から燃料噴射終了時期を求める。
Step S6: The fuel injection end timing is determined from the control amount of the fuel injection start timing determined in step S3 and the control amount of the fuel injection timing determined in step S5.

【0038】ステップS7:以下に示すエンジンの以上
運転状態があるかどうかを判別する。即ち、(イ)ステ
ップS2で検知したエンジン回転数情報から過回転がな
いか?(ロ)ステップS2で検知したエンジン温度情報
からオーバーヒートがないか?(ハ)ステップS2で検
知したノック情報からノッキングがないか?(ニ)ステ
ップS2で検知したオイル残量情報からオイルエンプテ
ィがないか?を判別する。異常がある場合にはステップ
S8に進み、異常がないときにはステップS9に進む。
Step S7: It is judged whether or not the engine is in the above operating state. That is, (a) Is there overspeed from the engine speed information detected in step S2? (B) Is there overheat from the engine temperature information detected in step S2? (C) Is there knocking from the knock information detected in step S2? (D) Is there oil empty from the remaining oil amount information detected in step S2? To determine. If there is an abnormality, the process proceeds to step S8, and if there is no abnormality, the process proceeds to step S9.

【0039】ステップS8:いずれかの異常がある場合
には、所定の時間だけ点火時期の制御量を0とする。こ
れにより、ある割合で失火するのでエンジン回転数が低
下する。
Step S8: If there is any abnormality, the control amount of the ignition timing is set to 0 for a predetermined time. As a result, the engine speed decreases because a certain rate of misfire occurs.

【0040】ステップS9:異常なしの場合には、図4
のサブルーチンで制御される毎回転サイクルごとの点火
制御および燃料噴射制御のため、制御量の演算結果をメ
モリに入れる。
Step S9: When there is no abnormality, FIG.
The calculation result of the control amount is stored in the memory for the ignition control and the fuel injection control for each rotation cycle controlled by the subroutine.

【0041】ステップS10:制御量に基づきEGR調
整弁開度を設定する。
Step S10: The EGR adjustment valve opening is set based on the control amount.

【0042】図4はエンジンの各気筒における燃焼サイ
クルごとに、メインルーチンに割込んであるいは独立に
行われるサブルーチンのフローチャートである。ステッ
プS11において、基準クランク角信号を取込み、以降
これを基準としてリングギヤの歯を検出してクランク角
を取り込み続ける。一方クランク軸に装着したリングギ
ヤの歯の通過時の正負のパルスを検知し、これに基づい
てエンジン回転数を算出してこれをメモリに格納する。
このメモリヤのデータはメインルーチンにて利用され
る。次にクランク角センサー11から読み取るクランク
角が前述の6点のクランク角度(図2のa0〜a5)と
一致するごとに燃焼圧データを取込みこのデータをメモ
リに格納する(ステップS12)。続いて、ステップS
13において、メモリ中の制御量(メインルーチンのス
テップS9)に基づき、点火プラグおよびインジェクタ
を駆動して、クランク角センサー11から読み取るクラ
ンク角に基づき所定のタイミングで点火し、同様所定の
タイミングで燃料噴射を開始し、同様所定のタイミング
で燃料噴射を終了する。次にステップS14において、
メモリ中の燃焼圧データから図示平均有効圧PMINを
算出しさらに燃焼割合qXおよび熱発生量QXを算出し、
各算出結果をメモリに格納する。
FIG. 4 is a flowchart of a subroutine that is interrupted or independently performed in the main routine for each combustion cycle in each cylinder of the engine. In step S11, the reference crank angle signal is fetched, and thereafter, the teeth of the ring gear are detected with reference to this signal and the crank angle is continuously fetched. On the other hand, the positive and negative pulses when passing through the teeth of the ring gear mounted on the crankshaft are detected, the engine speed is calculated based on this pulse, and this is stored in the memory.
The data of this memory is used in the main routine. Next, each time the crank angle read from the crank angle sensor 11 coincides with the above-mentioned 6 crank angles (a0 to a5 in FIG. 2), combustion pressure data is fetched and this data is stored in the memory (step S12). Then, step S
In 13, the ignition plug and the injector are driven based on the control amount in the memory (step S9 of the main routine) to ignite at a predetermined timing based on the crank angle read from the crank angle sensor 11, and the fuel is also discharged at a predetermined timing. The injection is started, and the fuel injection is ended at a predetermined timing similarly. Next, in step S14,
The indicated mean effective pressure PMIN is calculated from the combustion pressure data in the memory, and the combustion ratio qX and the heat generation amount QX are calculated,
Each calculation result is stored in the memory.

【0043】さらに前回のサイクルで演算した図示平均
有効圧PMIN-1のデータを読み出し、今回のPMINと
の差を求める。この差ΔPMI=PMIN−PMIN-1を
メモリに格納するとともに、前回のデータPMIN-1を
消去する。
Further, the data of the indicated mean effective pressure PMIN-1 calculated in the previous cycle is read out and the difference from the current PMIN is obtained. This difference ΔPMI = PMIN-PMIN-1 is stored in the memory and the previous data PMIN-1 is erased.

【0044】PMIの算出は、前述のように燃焼1サイ
クル中の6点(a0〜A5)のクランク角度における燃
焼室圧力(P0〜P5)を検出し一次近似式よりPMI
を演算する。この近似式は PMI=C+C1*(P1-P0)+C2*(P2-P0)+・・・+C5*(P5-P0) で表される。上式から分かるように、PMIは圧力デー
タP1〜P5に対しC1〜C5のあらかじめ設定された
定数を掛けたものとあらかじめ設定された定数Cを加え
たもので表される。P0(BDCでの圧力データ)は前
述のようにドリフト等センサーのオフセット出力補正用
であり、クランク角のサンプリング角度はエンジン機種
により異なりまたサンプル数は要求精度により異なる。
TDC前かつ点火時期付近の圧力(P1)をサンプル
し、計算に用いることによりPMIの計算精度を高める
ことができる。この計算において、BTDCでのサンプ
ル(P1)への係数の符号はマイナスであり、ATDC
でのサンプル(P2〜P5)への係数の符号はプラスで
ある。マイナスは負の仕事を示し、プラスは正の仕事を
示す。
As described above, the PMI is calculated by detecting the combustion chamber pressures (P0 to P5) at the crank angles of 6 points (a0 to A5) in one combustion cycle, and calculating the PMI from the linear approximation formula.
Is calculated. This approximate expression is represented by PMI = C + C1 * (P1-P0) + C2 * (P2-P0) + ... + C5 * (P5-P0). As can be seen from the above equation, PMI is represented by the pressure data P1 to P5 multiplied by a preset constant C1 to C5 and the preset constant C added. As described above, P0 (pressure data at BDC) is for offset output correction of the sensor such as drift, and the sampling angle of the crank angle differs depending on the engine model and the number of samples depends on the required accuracy.
The pressure (P1) before TDC and in the vicinity of the ignition timing is sampled and used for calculation, so that the calculation accuracy of PMI can be improved. In this calculation, the sign of the coefficient to the sample (P1) at BTDC is negative, and ATDC
The sign of the coefficient to the samples (P2 to P5) at is positive. Minus indicates negative work, plus indicates positive work.

【0045】本実施例としてはa0=BDC,a1=BT
DC15゜,a2=TDC,a3=ATDC15゜,a3
=ATDC45゜,a4=ATDC75゜,a5=ATD
C105゜とする。低負荷へ全負荷及び低速〜高速の全
運転域において固定する。
In this embodiment, a0 = BDC, a1 = BT
DC15 °, a2 = TDC, a3 = ATDC15 °, a3
= ATDC 45 °, a4 = ATDC 75 °, a5 = ATD
C 105 °. Fix to low load at full load and low to high speed operation range.

【0046】点火時期は負荷の変化に応じ、低負荷10
゜、中負荷25゜、全負荷5゜と変化させる。これによ
り点火よりa1が先行してしまう低負荷域、全負荷域で
は前記一次近似式においてc1*(p1−p0)の項を削
除してPMIを算出する。
The ignition timing depends on the change of the load and the low load 10
°, medium load 25 °, full load 5 °. As a result, the PMI is calculated by deleting the term of c1 * (p1-p0) in the first-order approximation formula in the low load region where a1 precedes ignition and the full load region.

【0047】この場合はa3=ATDC15゜までの燃
焼割合を算出する。
In this case, the combustion ratio up to a3 = ATDC15 ° is calculated.

【0048】あるいはa1’=BTDC3゜に設定し、
c〜c5の換りにc’〜c5’の定数を使ってPMIを算
出しても良い。この場合全負荷域に渡ってTDCまでの
燃焼割合を算出する。
Alternatively, set a1 '= BTDC3 °,
The PMI may be calculated using the constants c ′ to c5 ′ instead of c to c5. In this case, the combustion ratio up to TDC is calculated over the entire load range.

【0049】ドリフト等によるオフセット出力補正用の
圧力検出点a0を除けば、BTDLにおいて一つの圧力
検出点であるa1のみにより正確なPMIを得ることが
できる。
Excluding the pressure detection point a0 for offset output correction due to drift or the like, an accurate PMI can be obtained by only one pressure detection point a1 in the BTDL.

【0050】なお、BTDCにおける検出点は2〜3点
でも良い。これにより、より正確に負の仕事を算出でき
結果としてより正確にPMIを算出できる。且つ検出点
が多くない分クランク角検出用のリングギヤの歯のピッ
チを必要以上に小さくする必要がなくなり安価且つ精度
の高いクランク角検出が可能となる。
The number of detection points in BTDC may be two or three. Thereby, the negative work can be calculated more accurately, and as a result, the PMI can be calculated more accurately. Moreover, since there are not many detection points, it is not necessary to make the tooth pitch of the ring gear for crank angle detection smaller than necessary, and it is possible to detect the crank angle at low cost and with high accuracy.

【0051】なお、さらに負荷を低負荷、中負荷、全負
荷に、エンジン回転数を低速、中速、高速に区分けし各
々の組合せによりa0N〜a5N,c0N〜c5NにつきN=1
〜9の9種類のデータに基づきPMIを計測算出するよ
うにしても良い。
The load is further divided into low load, medium load and full load, and the engine speed is divided into low speed, medium speed and high speed, and N = 1 for a0N to a5N and c0N to c5N depending on the combinations.
Alternatively, the PMI may be measured and calculated based on nine types of data (9 to 9).

【0052】また、前述のように前回のサイクルのPM
Iとの差ΔPMIを求め、この差が運転パラメータによ
って設定される目標値付近になるように燃料噴射量、点
火時期EGR量を制御する。燃料を減量またはEGR量
を増加させることにより、燃費や排ガスの向上が見込ま
れるが、一方で燃焼が不安定になり、出力変動が大きく
なって運転性の悪化を招く。従来の制御では、空燃比や
EGR量を予め設定した値に制御して出力変動を抑えて
いた。しかし、空燃比やEGR量が燃焼に与える影響は
使用環境により異なり、設定にはかなりの安全率を確保
する必要があった。本発明では、出力と等価なPMIの
変動を監視することにより、空燃比やEGRを出力変動
の許容値限界まで操作することができるようになる。こ
の場合、限界値に制御するために限界に達するに必要な
操作量を把握していなければならない。そこで本発明で
は、ΔPMI変動の限界値を常に振動するように操作対
象を操作する。
As described above, PM of the previous cycle
The difference ΔPMI from I is obtained, and the fuel injection amount and the ignition timing EGR amount are controlled so that the difference becomes close to the target value set by the operating parameter. By reducing the amount of fuel or increasing the amount of EGR, fuel consumption and exhaust gas are expected to improve, but on the other hand, combustion becomes unstable and output fluctuations increase, leading to deterioration of drivability. In the conventional control, the output fluctuation is suppressed by controlling the air-fuel ratio and the EGR amount to preset values. However, the influence of the air-fuel ratio and the EGR amount on combustion differs depending on the usage environment, and it is necessary to secure a considerable safety factor for setting. In the present invention, by monitoring the fluctuation of the PMI equivalent to the output, it becomes possible to operate the air-fuel ratio and EGR up to the allowable value limit of the output fluctuation. In this case, it is necessary to know the amount of operation required to reach the limit in order to control the limit value. Therefore, in the present invention, the operation target is operated so as to constantly vibrate the limit value of the ΔPMI fluctuation.

【0053】以上のように、本実施例では上死点前の圧
力値にマイナス係数をかけ、上死点前の仕事を負の仕事
として扱っている。これにより、吸気量の変化や燃焼が
速く上死点前に燃焼が行われる場合でも対応ができ、幅
広い運転域でPMI予測が可能となる。なお軸トルクは
PMI、エンジン回転数及びピストン径その他のエンジ
ン部品の寸法及び気筒数から算出される。
As described above, in this embodiment, the pressure value before top dead center is multiplied by a negative coefficient, and the work before top dead center is treated as a negative work. As a result, even when the intake air amount changes or the combustion is fast and the combustion is performed before the top dead center, it is possible to cope with the change and the PMI can be predicted in a wide operating range. The shaft torque is calculated from the PMI, the engine speed, the piston diameter, and other dimensions of engine parts and the number of cylinders.

【0054】図5は本発明が適用される2サイクルエン
ジンの構成図である。図1の4サイクルエンジンと同様
に、クランク軸241に連接棒246が連結されその先
端のピストンとシリンダヘッドとの間に燃焼室248が
形成される。クランク軸に装着されたリングギヤのマー
クを検出して基準信号およびクランク角度を検出するた
めのエンジン回転数センサー267およびクランク角検
出センサー258がクランクケースに備る。またクラン
クケースにはクランク室圧センサー210が備る。この
クランク室には吸気マニホルドからリード弁228を介
して混合気が送られる。吸気マニホルドには気化器のス
ロットル弁204を介してエアクリーナ231から混合
気が送られる。吸気マニホルドに連通するスロットル弁
下流側の吸気通路に吸気管圧センサー211が装着され
る。スロットル弁204はスロットルプーリ203を介
してワイヤ205で連結されたグリップ206により操
作される。グリップ206はステアリングハンドル20
7の端部に装着され、その根元部にアクセル位置センサ
ー202が設けられる。212はスロットル開度センサ
ーである。
FIG. 5 is a block diagram of a two-cycle engine to which the present invention is applied. Similar to the four-cycle engine in FIG. 1, a connecting rod 246 is connected to the crankshaft 241 and a combustion chamber 248 is formed between the piston at the tip of the connecting rod 246 and the cylinder head. An engine speed sensor 267 and a crank angle detection sensor 258 for detecting a mark of a ring gear mounted on the crankshaft to detect a reference signal and a crank angle are provided in the crankcase. A crank chamber pressure sensor 210 is provided on the crankcase. The air-fuel mixture is sent to the crank chamber from the intake manifold via the reed valve 228. Air-fuel mixture is sent from the air cleaner 231 to the intake manifold via the throttle valve 204 of the carburetor. An intake pipe pressure sensor 211 is attached to an intake passage downstream of the throttle valve that communicates with the intake manifold. The throttle valve 204 is operated by a grip 206 connected by a wire 205 via a throttle pulley 203. The grip 206 is the steering wheel 20.
The accelerator position sensor 202 is attached to the end portion of the No. 7 and has a root portion thereof. 212 is a throttle opening sensor.

【0055】シリンダには掃気ポート229が開口しピ
ストンの所定位置で掃気通路252を介して燃焼室とク
ランク室とを連通させる。またシリンダには排気ポート
254が開口し排気通路253が連通する。排気ポート
近傍の排気通路壁に排気タイミング可変弁264が装着
される。この可変弁264はサーボモータ等からなるア
クチュエータ265により駆動され排気ポートの開口部
位置を変更し排気のタイミングが調整される。この排気
通路253を構成する排気管には排気管圧センサー21
3および排気管温度センサー223が設けられる。ま
た、排気通路には排気通路弁281が備り、サーボモー
タ等からなるアクチュエータ282により駆動される。
排気通路弁281は、低速域で絞られ吹き抜けを防止し
て回転の安定性を図るものである。
A scavenging port 229 is opened in the cylinder to connect the combustion chamber and the crank chamber via a scavenging passage 252 at a predetermined position of the piston. Further, an exhaust port 254 is opened in the cylinder and an exhaust passage 253 communicates with it. An exhaust timing variable valve 264 is mounted on the exhaust passage wall near the exhaust port. The variable valve 264 is driven by an actuator 265 composed of a servo motor or the like to change the opening position of the exhaust port and adjust the exhaust timing. The exhaust pipe pressure sensor 21 is installed in the exhaust pipe forming the exhaust passage 253.
3 and an exhaust pipe temperature sensor 223 are provided. An exhaust passage valve 281 is provided in the exhaust passage and is driven by an actuator 282 including a servomotor or the like.
The exhaust passage valve 281 is throttled in the low speed range to prevent blow-through and to stabilize the rotation.

【0056】シリンダヘッドにはノックセンサー201
が取付けられ、また燃焼室内に臨んで点火プラグおよび
燃焼室圧力センサー200が装着される。点火プラグは
点火制御装置256に連結される。また、シリンダ側壁
にはインジェクタ208が装着される。インジェクタ2
08には燃料デリバリ管209を介して燃料が送られ
る。
A knock sensor 201 is provided on the cylinder head.
Is attached, and the spark plug and the combustion chamber pressure sensor 200 are attached so as to face the combustion chamber. The spark plug is connected to the ignition control device 256. An injector 208 is attached to the side wall of the cylinder. Injector 2
Fuel is sent to 08 through a fuel delivery pipe 209.

【0057】またシリンダブロックにはシリンダボアの
排気ポート開口部よりシリンダヘッド寄りの部分および
排気ポートの途中部分に連通孔278により連通する燃
焼ガス室279が形成されている。この連通孔は、爆発
行程において吹き抜けガスをほとんど含まない燃焼ガス
が上記燃焼ガス室に導入されるように設定されている。
この燃焼ガス室内には燃焼ガス中の酸素濃度を検出する
O2センサ277が取付けられている。なお、燃焼ガス
室への導入部、排気ポートへの排出部には不図示の逆止
弁が配置され、それぞれ逆方向の流れを阻止する。
Further, a combustion gas chamber 279 is formed in the cylinder block so as to communicate with a portion closer to the cylinder head than the exhaust port opening of the cylinder bore and an intermediate portion of the exhaust port through a communication hole 278. This communication hole is set so that the combustion gas containing almost no blow-through gas is introduced into the combustion gas chamber in the explosion stroke.
An O2 sensor 277 for detecting the oxygen concentration in the combustion gas is installed in the combustion gas chamber. In addition, a check valve (not shown) is arranged at the introduction part to the combustion gas chamber and the discharge part to the exhaust port to prevent the flow in the opposite direction.

【0058】このようなエンジンはCPU271を有す
る制御装置257により駆動制御される。この制御装置
257の入力側には、前述の燃焼室圧力センサー20
0、ノックセンサー201、アクセル位置センサー20
2、クランク室圧センサー210、吸気管圧センサー2
11、スロットル開度センサー212、排気管圧センサ
ー213、クランク角検出センサー258、エンジン回
転数センサー267、およびO2センサ277が接続さ
れる。また制御装置257の出力側には、インジェクタ
208、排気タイミング調整弁用のアクチュエータ26
5、排気弁用のアクチュエータ282およびオイル供給
装置(図示しない)等が連結される。
Driving of such an engine is controlled by a control device 257 having a CPU 271. On the input side of the control device 257, the above-mentioned combustion chamber pressure sensor 20
0, knock sensor 201, accelerator position sensor 20
2, crank chamber pressure sensor 210, intake pipe pressure sensor 2
11, the throttle opening sensor 212, the exhaust pipe pressure sensor 213, the crank angle detection sensor 258, the engine speed sensor 267, and the O2 sensor 277 are connected. Further, on the output side of the control device 257, an injector 208 and an actuator 26 for an exhaust timing adjusting valve are provided.
5, an exhaust valve actuator 282, an oil supply device (not shown), etc. are connected.

【0059】図6は、上記2サイクルエンジンの軸トル
ク計測のための燃焼圧データ検出点を示すための、前述
の4サイクルエンジンと(図2)と同様の、燃焼室圧力
のグラフである。前述のように、6点のクランク角度に
おいて燃焼室圧力データがサンプリングされる。図中A
の範囲内は排気ポートが開口しているクランク角領域で
あり、Bの範囲内は掃気ポートが開口しているクランク
角領域である。各クランク角度(a0〜a5)の採り方
および計算方法は前述の4サイクルエンジンと実質上同
じである。但し、a0を4サイクルの場合より遅らせ例
えばBTDC135゜、a5を4サイクルの場合より進
め例えばATDC90゜等にするとより良い。本発明の
各実施例は吸気通路において気化器より燃料を供給する
エンジンにおいても採用可能である。
FIG. 6 is a graph of combustion chamber pressure similar to that of the above-mentioned four-cycle engine (FIG. 2) for showing the combustion pressure data detection points for measuring the axial torque of the above-mentioned two-cycle engine. As mentioned above, combustion chamber pressure data is sampled at 6 crank angles. A in the figure
The range of B is the crank angle region where the exhaust port is open, and the range of B is the crank angle region where the scavenging port is open. The method of calculating and calculating each crank angle (a0 to a5) is substantially the same as that of the above-described four-cycle engine. However, it is better to delay a0 from the case of 4 cycles, for example, BTDC135 °, and advance a5 to the case of 4 cycles, such as ATDC90 °. Each of the embodiments of the present invention can also be adopted in an engine that supplies fuel from a carburetor in the intake passage.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、上死
点前の点火時期付近のエンジンの燃焼室圧力を含む圧力
データからPMIを算出しており正確なPMIが得られ
る。さらに、これに基づいて燃料噴射や点火時期、EG
Rを制御しているため、簡単で短時間に正確な制御量を
算出することができ、応答性が向上し、出力変動が起こ
り易いEGRを行う場合であっても、空燃比の高い希薄
燃焼においてエンジンの出力変動を抑え、燃焼状態や運
転状態に応じて適切な点火時期制御および空燃比制御を
行うことができる。
As described above, in the present invention, the PMI is calculated from the pressure data including the combustion chamber pressure of the engine near the ignition timing before the top dead center, and the accurate PMI can be obtained. Furthermore, based on this, fuel injection, ignition timing, EG
Since R is controlled, an accurate control amount can be calculated easily and in a short time, responsiveness is improved, and lean combustion with a high air-fuel ratio is performed even when performing EGR in which output fluctuation easily occurs. In the above, the output fluctuation of the engine can be suppressed, and appropriate ignition timing control and air-fuel ratio control can be performed according to the combustion state and the operating state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明が適用される4サイクルエンジンの構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a 4-cycle engine to which the present invention is applied.

【図2】 図1のエンジンの燃焼室圧力のグラフであ
る。
FIG. 2 is a graph of combustion chamber pressure for the engine of FIG.

【図3】 本発明に係るエンジン制御のメインルーチン
のフローチャートである。
FIG. 3 is a flow chart of a main routine of engine control according to the present invention.

【図4】 本発明に係るエンジン制御のサブルーチンの
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart of an engine control subroutine according to the present invention.

【図5】 本発明が適用される2サイクルエンジンの構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a two-cycle engine to which the present invention is applied.

【図6】 図5のエンジンの燃焼室圧力のグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph of combustion chamber pressure for the engine of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:クランク室 3:シリンダ本体 4:シリンダヘッド 7:ピストン 9:クランク軸 25:O2センサ 31:スロットル開度センサー 32:吸気管圧センサー 34:吸入空気量センサー 150:触媒温度センサー 2: Crank chamber 3: Cylinder body 4: Cylinder head 7: Piston 9: Crankshaft 25: O2 sensor 31: Throttle opening sensor 32: Intake pipe pressure sensor 34: Intake air amount sensor 150: Catalyst temperature sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気行程の終了後から圧縮行程の初期ま
での間のクランク角と、該クランク角以降且つ火花点火
以降でかつ上死点前のクランク角と、圧縮工程から膨張
工程にかけての上死点または上死点近傍でかつ上死点後
のクランク角とにおける燃焼室圧力を検出し、これらの
燃焼室圧力データに基づいて図示平均有効圧力あるいは
軸トルクを算出するエンジンの出力計測方法。
1. A crank angle from the end of the exhaust stroke to the beginning of the compression stroke, a crank angle after the crank angle and after spark ignition and before top dead center, and from the compression step to the expansion step. A method for measuring an output of an engine, which detects a combustion chamber pressure at a dead angle or near a top dead center and a crank angle after the top dead center, and calculates an indicated mean effective pressure or a shaft torque based on the combustion chamber pressure data.
【請求項2】 請求項1の方法で算出した前記図示平均
有効圧力あるいは軸トルクに基づいてエンジンの運転状
態を制御することを特徴とする火花点火式エンジンの制
御方法。
2. A method for controlling a spark ignition engine, characterized in that the operating state of the engine is controlled based on the indicated mean effective pressure or shaft torque calculated by the method of claim 1.
【請求項3】 前記図示平均有効圧力あるいは軸トルク
の算出を燃焼の1サイクルごとに行い、前のサイクルに
おける算出結果との差を求め、この差に基づいて運転状
態を制御することを特徴とする請求項2に記載の火花点
火式エンジンの制御方法。
3. The calculated mean effective pressure or shaft torque is calculated for each cycle of combustion, a difference from the calculation result in the previous cycle is calculated, and the operating state is controlled based on this difference. The method for controlling a spark ignition type engine according to claim 2.
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EP96107609A EP0742359B1 (en) 1995-05-12 1996-05-13 Method and apparatus for controlling the operation of an internal combustion engine
US08/645,121 US5715794A (en) 1995-05-12 1996-05-13 Engine control system and method

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006336474A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Nissan Motor Co Ltd Control device of cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine
WO2022219952A1 (en) * 2021-04-12 2022-10-20 日立Astemo株式会社 Internal combustion engine control device

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