JPH10103120A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼制御装置

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JPH10103120A
JPH10103120A JP8257213A JP25721396A JPH10103120A JP H10103120 A JPH10103120 A JP H10103120A JP 8257213 A JP8257213 A JP 8257213A JP 25721396 A JP25721396 A JP 25721396A JP H10103120 A JPH10103120 A JP H10103120A
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JP
Japan
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intake air
amount
engine
air amount
ignition timing
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JP8257213A
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English (en)
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Taro Yokoi
太郎 横井
幸大 ▲吉▼沢
Yukihiro Yoshizawa
Hisashi Mitsumoto
久司 光本
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーン走行ができない運転条件でもリーン運
転可能となり、ストイキ走行に比べて燃費が向上する内
燃機関の燃焼制御装置を提供すること。 【解決手段】 高吸入空気量時、吸入空気量検出手段に
より検出された吸入空気量に応じ、燃料噴射量の制御と
点火時期の制御を切り換える。また、機関の運転状態検
出手段と、定常状態判断手段と、機関のラフネス検出手
段と、吸入空気量検出手段と、前記ラフネス検出手段に
より検出されたラフネスに応じ燃料噴射量とガス流動強
化用絞り弁の開度を制御する手段を有する内燃機関にお
いて、高吸入空気量時、吸入空気量検出手段により検出
された空気量に応じ、燃料噴射量の制御とガス流動強化
用絞り弁の開度の制御を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃焼制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の内燃機関の燃焼制御装置として
は、例えば図21に示すような特開昭60−62661
号公報がある。また、図22に空燃比をリーンにした場
合のA/Fと点火時期に対するMBT、安定度限界、N
x 、燃費の関係を示す。
【0003】リーンバーンエンジンでは各運転条件にて
図22に示す性能を把握し、生産バラツキ、部品バラツ
キ、気候の変化に伴うA/Fバラツキ等を考慮し、安定
度限界からA/F余裕代(ΔA/F)を見たリッチ側に
A/F、点火時期を設定している(設定点)。
【0004】しかしながら、設定点はA/Fをリッチに
している分安定度限界線上よりも燃費、NOx 排出量が
悪化している。これに対し、エンジンの安定度を検出で
きる場合、安定度をフィードバックしながらA/Fを安
定度限界までリーン化し、燃費、NOx 排出量を改善す
る制御が可能である(リーンリミット制御)。従来例は
図23に示すように、リーンリミット制御を実施する
際、検出された安定度が許容値よりも良い場合設定点か
らA/Fをリーン化するが、その際更なる燃費向上を狙
い点火時期を進角しMBTに近づけている。
【0005】また、リーンバーンエンジンでは燃焼状態
を改善する目的で、吸気管内の燃焼室直前にガス流動強
化用絞り弁30(図21参照)を設け、混合気の燃焼室
内の流動を強化している場合が多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の燃焼制御装置にあっては、燃焼改
善のためのガス流動強化用絞り弁30を燃焼室直前の吸
気管内に設ける構造となっていたため、図24に示すご
とく、リーンリミット制御時、A/Fが薄くなるにつれ
出力が落ちるのでそれを補うためスロットル14を開い
ていくが、吸入空気量が多く必要な運転条件では、ある
程度スロットル14を開いてしまうと吸入空気量がガス
流動強化用絞り弁30の開口面積により決定されてしま
い、充分な吸気量が得られない結果出力不足になりリー
ン運転ができなくなる。また、充分空気量が得られると
ころまでしかA/Fを薄くしないとすると、NOx 排出
量が多過ぎてこの場合も運転できないという問題点があ
った。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、リーン走行ができない運転条件で
もリーン運転可能となり、ストイキ走行に比べて燃費が
向上する内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、機関の運転状態検出手段と、定常状態判
断手段と、機関のラフネス検出手段と、吸入空気量検出
手段と、前記ラフネス検出手段により検出されたラフネ
スに応じ燃料噴射量と点火時期を制御する手段を有する
内燃機関において、高吸入空気量時、吸入空気量検出手
段により検出された吸入空気量に応じ、燃料噴射量の制
御と点火時期の制御を切り換える。また、機関の運転状
態検出手段と、定常状態判断手段と、機関のラフネス検
出手段と、吸入空気量検出手段と、前記ラフネス検出手
段により検出されたラフネスに応じ燃料噴射量とガス流
動強化用絞り弁の開度を制御する手段を有する内燃機関
において、高吸入空気量時、吸入空気量検出手段により
検出された空気量に応じ、燃料噴射量の制御とガス流動
強化用絞り弁の開度の制御を切り換える。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0010】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態を示す図である。
【0011】まず構成を説明すると、図1に示すように
本実施の形態における内燃機関は、クランク角センサ1
8でエンジン回転数を算出し、エアフロメータ19によ
り吸入空気量を検出し、TVOセンサ21でスロットル
開度を検出し、上記各信号をもとにマイクロコンピュー
タ等から構成されるエンジンコントロールユニット(以
下ECUと記す)20で燃料噴射量、点火時期を算出す
る。その算出結果をECU20からインジェクタ15に
送り燃料を噴射し、また、点火コイル12に送りディス
トリビュータ13を経由し点火プラグ11で火花を点火
する。
【0012】本実施の形態の制御のおおまかなフローチ
ャートを図2に示す。
【0013】ステップS1(以下、S1と記す)でクラ
ンク角センサ、エアフロメータ、安定度センサの信号を
読み込む。次に、S2でストイキ時基本燃料噴射量を算
出し、S3で基本点火時期を算出する。S4では運転条
件に応じストイキ運転するかリーン運転するかを判断す
る。S5でリーン時燃料噴射量、点火時期を算出する。
S6で定常判定し、定常時にリーンリミット制御を実施
する(非定常時は安定度の検出が困難なためリーンリミ
ット制御は実施しない)。
【0014】S7で吸入空気量がガス流動強化用絞り弁
を閉じたときの最大吸入空気量からある余裕代を引いた
値よりも大きいか小さいかを判定し、大きければ点火時
期を安定度限界付近へ制御し、小さければA/Fを安定
度限界に制御する。S7で許容値以下の場合、S8で安
定度を判断し、許容値以上であればS10で燃料噴射量
を増量しA/Fを濃くし、許容値以下であれば燃料噴射
量を減量しA/Fを薄くする。S7で許容値以上の場
合、S11で安定度を判断し、許容値以上であればS1
3で点火時期を進角し、許容値以下であればS12で点
火時期を遅角する。
【0015】次に詳しい制御の流れを説明する。
【0016】図2におけるS2のフローを図3に示す。
S21でエアフロメータの信号より吸入空気量Qを算出
し、S22でクランク角センサの信号よりエンジン回転
数Nを算出し、S23にて基本燃料噴射量TP(ストイ
キ時)を算出する。
【0017】図2におけるS3のフローを図4に示す。
S31で基本燃料噴射量TP、エンジン回転数Nを呼び
込み、S32で基本点火時期BADV(ストイキ時)を
ルックアップする。
【0018】図2におけるS4,S5のフローを図5に
示す。S41で基本燃料噴射量TP、エンジン回転数
N、スロットル開度TVOを呼び込み、S42でTP>
αを判断し、TP>αのときは高負荷域となるのでスト
イキ制御を実行する。TP≦αのときはS43へ進み、
ΔTVO(TVOの変化量)がβ以上の時は急加速なの
でストイキ制御を実行し、β以下の時はリーン制御を行
うためS44へ進む。S44でリーン時基本燃料噴射量
算出係数KLTPをルックアップし、S45でリーン時
基本燃料噴射量LTPを算出する。さらにS46でリー
ン時基本点火時期LADVをルックアップする。図19
にKLTPのマップ例、図20にはLADVのマップ例
をそれぞれ示す。
【0019】図2におけるS6のフローを図6に示す。
S51でTVOを呼び込み、S52でΔTVO>γであ
れば非定常運転なのでリーンリミット制御は実行しな
い。ΔTVO<γであれば定常と判断し、S53でリー
ンリミット制御を実施する。
【0020】図2におけるS7のフローを図7に示す。
S66で吸入空気量Qを呼び込み、S67でδと比較
し、Q<δならば燃料噴射量を変更制御するリーンリミ
ットコントロールを実行し、Q>δならば点火時期を変
更制御するリーンリミットコントロールを実行する。
【0021】図2におけるS8〜S10のフローを図8
に示す。S71でエンジン安定度Lを呼び込む(エンジ
ン安定度Lは、エンジン回転数Nの変動率 L=Σ(T
REF−AVTREF)2 /N、TREFは例えば各気
筒の上死点信号同期、AVTREFは上死点信号N周期
の平均値、または図示平均有効圧Piを計算し、Piの
変動率およびPi変動率の3〜7Hz分を取り出したサ
ージトルクでも代用できる)。S72でLに見合ったL
TP補正分dTP(図9)をルックアップする。Lが目
標値付近にあるときはdTP=0となる。S73でリー
ンリミット制御時燃料噴射量LLCTPを算出する。
【0022】図10は図2におけるS11〜S13のフ
ローである。S81でエンジン安定度Lを呼び込み、S
82でLに見合うLADV補正分dADV(図11)を
ルックアップする。Lが目標値付近にあるときはdAD
V=0となる。S83でリーンリミット制御時点火時期
LLCADVを算出する。
【0023】次に作用を説明する。
【0024】図2におけるS4でリーン運転の許可が出
た場合、A/F及び点火時期は図12、図13に示す設
定点になるように図2におけるS5で算出またはルック
アップされたLTP,LADVで制御される。次にS6
で定常であると判断した場合、LTPをLLCTPに置
き換えることで(LTP=LLCTP)A/Fを薄くし
(図12の矢印)、エンジン安定度限界に制御するリ
ーンリミット制御を開始する。
【0025】この際エンジンが非常に安定した状態であ
ると判断するとA/F補正量dTP(図9)は負の大き
な値となるので、結果LLCTPは大幅に小さくなりA
/Fは一気に薄くなる。また、エンジンが安定度限界に
近い安定側であると判断するとA/F補正量dTPは負
の小さな値となるので、結果LLCTPは微少に小さく
なりA/Fは徐々にエンジン安定度限界に近づく。エン
ジンが非常に不安定な状態であると判断するとA/F補
正量dTPは正の大きな値となるので、結果LLCTP
は大幅に大きくなりA/Fは一気に濃くなる。また、エ
ンジンが安定度限界に近い不安定側であると判断すると
A/F補正量dTPは正の小さな値となるので、結果L
LCTPは微少に大きくなりA/Fは徐々にエンジン安
定度限界に近づく。エンジンが安定度限界にごく近いと
判断するとA/F補正量dTPは0となりA/Fは変動
しない。
【0026】低負荷低回転時(図12)はガス流動強化
用絞り弁30が閉じていても吸入吸気量が少ないため、
A/Fをエンジン安定度限界まで薄くしてもガス流動強
化用絞り弁閉時限界吸入吸気量に達することがない。従
って、A/Fをエンジン安定度限界まで薄くし、燃費、
NOx 排出量共に有利な運転条件に制御できる。しかし
ながら、高負荷高回転時は吸入吸気量が多いため、A/
Fをエンジン安定度限界まで薄くしようとすると吸入吸
気量がガス流動強化用絞り弁閉時限界吸入吸気量に達し
てしまい、充分な出力が得られずリーン運転ができなく
なってしまう。また、ガス流動強化用絞り弁閉時限界吸
入吸気量までA/Fを薄くしただけではNOx 排出量が
多すぎて排気規制面からリーン運転出来なくなる場合が
ある。本実施の形態によれば、まず低負荷低回転時同様
LTPをLLCTPに置き換えることでエンジン安定度
限界めざしてA/Fを薄くしていくが(図13の矢印
)、吸入吸気量がガス流動強化用絞り弁閉時限界吸入
吸気量からある余裕代を差し引いた値δに達したことを
検出したところでA/Fを固定し、LADVをLLCA
DVに置き換え(LADV=LLCADV)、点火時期
を遅角する方向(図13の矢印)でNOx 排出量の少
ないエンジン安定度限界へ制御する。
【0027】この際エンジンが非常に安定した状態であ
ると判断すると点火時期補正量dADV(図11)は負
の大きな値となるので、結果LLCADVは大幅に小さ
くなり点火時期は一気に遅角される。また、エンジンが
安定度限界に近い安定側であると判断すると点火時期補
正量dADVは負の小さな値となるので、結果LLCA
DVは微少に小さくなり点火時期は徐々にエンジン安定
度限界に遅角される。エンジンが非常に不安定な状態で
あると判断すると点火時期補正量dADVは正の大きな
値となるので、結果LLCADVは大幅に大きくなり点
火時期は一気に進角される。また、エンジンが安定度限
界に近い不安定側であると判断すると点火時期補正量d
ADVは正の小さな値となるので、結果LLCADVは
微少に大きくなり点火時期は徐々にエンジン安定度限界
に進角される。エンジンが安定度限界にごく近いと判断
すると点火時期補正量dADVは0となり点火時期は変
動しない。
【0028】以上により本来リーン走行できない運転条
件でもリーン運転可能となり、ストイキ走行に比べて燃
費が向上する。
【0029】(第2の実施の形態)図14には、第2の
実施の形態を示す。
【0030】この実施の形態は、第1の実施の形態に対
し、ガス流動強化用絞り弁30を微小角度ずつ駆動する
ことのできる装置、例えばステッピングモータ31等を
設け、ガス流動強化用絞り弁30の開度を制御できる様
にしたものである。本実施の形態のおおまかなフローは
第1の実施の形態のS11〜S13を、図15に示すS
14〜S16に変更したものである。S7で許容値以上
の場合、S14で安定度を判断する。許容値以上であれ
ばS16でガス流動強化用絞り弁を閉方向に補正し、許
容値以下であればS15でガス流動強化用絞り弁を開方
向に補正する。
【0031】次に図15に示すS14〜S16の詳しい
制御の流れを説明する。
【0032】S14〜S16の詳しいフローを図16に
示す。S91でエンジン安定度Lを呼び込み、さらに前
回本フローを実行したときS93で計算したガス流動強
化用絞り弁開度LLCSCVを呼び込む。ただし、本フ
ロー実行が1回目の場合は初期値ゼロを代入する。S9
2でLに見合ったLLCSCV補正分dSCV(図1
7)をルックアップする。Lが目標値付近の場合はdS
CV=0となる。S93でガス流動強化用絞り弁開度L
LCSCVを計算し、S94でLLCSCVを記憶す
る。
【0033】本実施の形態では、高負荷高回転時など吸
入吸気量が多い条件でのリーンリミット制御時、第1の
実施の形態同様LTPをLLCTPに置き換えることで
エンジン安定度限界めざしてA/Fを薄くしていくが
(図18の矢印)、吸入吸気量がガス流動強化用絞り
弁閉時限界吸入吸気量からある余裕代を差し引いた値δ
に達したことを検出したところでA/Fを固定し(図1
8の点)、ガス流動強化用絞り弁を開くことによりエ
ンジン安定度限界を図18中のの点に近づける(図1
8の矢印)ことでNOx 排出量を減少させる(図18
の矢印)。
【0034】この際エンジンが非常に安定した状態であ
ると判断するとガス流動強化用絞り弁開度補正量dsc
v(図17)は正の大きな値となるので、結果LLCS
CVは大幅に大きくなりガス流動強化用絞り弁は一気に
開く。また、エンジンが安定度限界に近い安定側である
と判断するとガス流動強化用絞り弁開度補正量dscv
は正の小さな値となるので、結果LLCSCVは微少に
大きくなりガス流動強化用絞り弁開度は徐々に開きエン
ジン安定度限界に近づく。エンジンが非常に不安定な状
態であると判断するとガス流動強化用絞り弁開度補正量
dscvは負の大きな値となるので、結果LLCSCV
は大幅に小さくなりガス流動強化用絞り弁は一気に閉じ
る。また、エンジンが安定度限界に近い不安定側である
と判断するとガス流動強化用絞り弁開度補正量dscv
は負の小さな値となるので、結果LLCSCVは微少に
小さくなりガス流動強化用絞り弁開度は徐々に閉じエン
ジン安定度限界に近づく。エンジンが安定度限界にごく
近いと判断するとガス流動強化用絞り弁開度補正量ds
cvは0となりガス流動強化用絞り弁開度は変動しな
い。
【0035】以上より本来リーン走行できない運転条件
でもリーン運転可能となり、ストイキ走行に比べて燃費
が向上する。
【0036】更に本実施の形態によれば、ガス流動強化
用絞り弁を開くことになるため限界吸入吸気量が多くな
るので余裕代δを少なくでき、その結果第1の実施の形
態に比べA/Fを薄くすることができ、燃費に有利とな
る。
【0037】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明よれ
ば、その構成をリーン運転高吸入空気量時、リーンリミ
ット制御実行中ガス流動強化用絞り弁閉時限界吸気量か
らある余裕代を差し引いた値を吸入空気量がこえたこと
を検出すると、点火時期を遅角するかもしくはガス流動
強化用絞り弁を開く方向で運転状態をエンジン安定度限
界付近に制御するため、A/Fの制御だけでは吸入空気
量が足らずリーン運転できないもしくはリーン運転でき
るA/FでA/Fを薄くすることを中止したとしてもN
x 排出量が多すぎてリーン運転できない条件でもリー
ン運転可能な結果ストイキ運転に比べ燃費を改善できる
という効果が得られる。
【0038】また、第2の実施の形態はガス流動強化用
絞り弁を開くことにより吸入空気量が増加し、その結果
よりA/Fを薄くすることができるので燃費改善代が大
きくなると共に、さらに高吸入空気量を要求される運転
条件でもリーン走行が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の制御流れ図であ
る。
【図3】本発明の第1の実施の形態の基本燃料噴射量算
出流れ図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態の基本点火時期算出
流れ図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態のストイキ、リーン
制御判断流れ図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態の定常判定流れ図で
ある。
【図7】本発明の第1の実施の形態の限界吸気量判定の
流れ図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態のA/Fのリーンリ
ミット制御図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態のdTP特性図であ
る。
【図10】本発明の第1の実施の形態の点火時期のリー
ンリミット制御図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態のdADV特性図
である。
【図12】本発明の第1の実施の形態の低吸気量時のA
/F、点火時期に対する各性能を示す図である。
【図13】本発明の第1の実施の形態の制御を示す図で
ある。
【図14】本発明の第2の実施の形態の構成図である。
【図15】本発明の第1の実施の形態と第2の実施の形
態の相違図である。
【図16】本発明の第2の実施の形態のガス流動強化用
絞り弁開度のリーンリミット制御図である。
【図17】本発明の第2の実施の形態におけるdSCV
特性図である。
【図18】本発明の第2の実施の形態の制御図である。
【図19】KLTPのマップ例である。
【図20】LADVのマップ例である。
【図21】従来の内燃機関の燃焼制御装置を示す図であ
る。
【図22】従来例のリーン制御時のA/F、点火進角に
対する各性能を示す図である。
【図23】従来例の制御図である。
【図24】従来の問題を示す図である。
【符号の説明】
1 シリンダブロック 2 燃焼室 3 ピストン 4 吸気管 5 エアクリーナ 6 排気管 11 点火プラグ 12 点火コイル 13 ディストリビュータ 14 スロットルバルブ 15 燃料噴射弁 16 安定度センサ 18 クランク角センサ 19 エアフロメータ 20 ECU 21 TVOセンサ 30 ガス流動強化用絞り弁 31 ステッピングモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 43/00 301 F02D 43/00 301H 45/00 301 45/00 301G F02M 69/00 F02M 69/00 350W F02P 5/15 F02P 5/15 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関の運転状態検出手段と、定常状態判
    断手段と、機関のラフネス検出手段と、吸入空気量検出
    手段と、上記ラフネス検出手段により検出されたラフネ
    スに応じ燃料噴射量と点火時期を制御する手段を有する
    内燃機関において、 高吸入空気量時、上記吸入空気量検出手段により検出さ
    れた吸入空気量に応じ、燃料噴射量による制御と点火時
    期の制御を切り換えることを特徴とする内燃機関の燃焼
    制御装置。
  2. 【請求項2】 吸入空気量が限界吸気量から余裕のある
    場合燃料噴射量を制御し、限界吸気量に近い場合点火時
    期の制御をすることを特徴とする請求項1に記載の内燃
    機関の燃焼制御装置。
  3. 【請求項3】 機関の運転状態検出手段と、定常状態判
    断手段と、機関のラフネス検出手段と、吸入空気量検出
    手段と、副吸気絞り弁と該副吸気絞り弁を駆動する手段
    と、上記ラフネス検出手段により検出されたラフネスに
    応じ燃料噴射量と副吸気絞り弁開度を制御する手段を有
    する内燃機関において、 高吸入空気量時、上記吸入空気量検出手段により検出さ
    れた吸入空気量に応じ、燃料噴射量による制御と副吸気
    絞り弁開度の制御を切り換えることを特徴とする内燃機
    関の燃焼制御装置。
  4. 【請求項4】 吸入空気量が限界吸気量から余裕のある
    場合燃料噴射量を制御し、限界吸気量に近い場合副吸気
    絞り弁開度の制御をすることを特徴とする請求項3に記
    載の内燃機関の燃焼制御装置。
JP8257213A 1996-09-30 1996-09-30 内燃機関の燃焼制御装置 Pending JPH10103120A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9976508B2 (en) 2016-04-19 2018-05-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
JP2020169593A (ja) * 2019-04-02 2020-10-15 マツダ株式会社 内燃機関の制御装置および制御方法

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