JPH09329049A - エンジン制御方法及びエンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内圧センサの検出精度への依存性が抑えら
れ、的確な燃焼状態の把握が常に容易に得られ、高精度
でエンジンを制御することができるようにしたエンジン
制御方法及びエンジン制御装置を提供すること。 【解決手段】 筒内圧Ｐを圧縮行程と爆発行程の間の上
死点(ＴＤＣ)前後の対称区間に各回転角毎に筒内圧
Ｐ_-n、……、Ｐ_-3、……、Ｐ₀、……、Ｐ₃、……Ｐ_nを
読み込み、圧縮上死点前の筒内圧Ｐの積分値∫ＰｄＶ
_圧縮と、圧縮上死点後の筒内圧Ｐの積分値∫ＰｄＶ_燃焼
を計算し、次いでそれらの差(∫ＰｄＶ_燃焼−ＰｄＶ
_圧縮)で与えられる図示平均有効圧相当値Ｄを計算し、
この値Ｄを供給燃料量Ｑ_fで割算した値(Ｄ／Ｑ_f)を除算
値として各気筒毎に算出して、燃焼指標を求めてエンジ
ンの制御に利用するようにしたもの。 【効果】 図示平均有効圧相当値Ｄを供給燃料量Ｑ_fで
割算しているので、絞り弁開度の影響を受けず、過渡時
でも精度が低下する虞れがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの気筒内
圧力を検出してエンジンの運転状態を制御する装置に係
り、特に燃料噴射方式の自動車用ガソリンエンジンに好
適なエンジン制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンなど内燃機関の内、特
に自動車用エンジンでは、厳しい排ガス規制や、強い燃
費改善要求があり、従って、燃料供給量の適切な制御が
極めて重要な課題となっているが、このためは、如何に
してエンジンの運転状態を正確に把握するかが前提とな
る。

【０００３】そこで、近年、筒内圧(気筒内の圧力)に着
目し、この面からエンジンの運転状態を把握してエンジ
ンを制御する技術が、にわかに注目を集めるようになっ
てきており、このため、例えば、特開平１−２７１６３
４号公報では、検出した筒内圧から図示平均有効圧力を
算出し、その１６サイクル分から分散を求め、分散値が
小さいときは供給燃料量を減少させ、分散値が大きいと
きは増加させることにより、希薄空燃比限界まで安定し
た運転が得られるようにした技術について開示してい
る。

【０００４】そして、さらに、特開平７−１１９５３４
号公報及び特開平７−３４９５８号公報では、筒内圧セ
ンサの信号ドリフトの影響を回避するため、算出した平
均有効圧力を、さらに、その平均値で正規化する手法に
ついて開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、筒内
圧センサの精度に依存せざるを得ない点についての配慮
が充分にされているとは言えず、更なる精度向上の点で
問題があった。何故なら、筒内圧を検出するセンサは、
気筒内で燃焼ガスと吸入空気に交互に曝され、温度が激
しく変化する環境下で、吸気圧力から爆発圧力まで広範
囲にわたり変化する圧力を検出する必要があり、従っ
て、その検出精度の保持が技術的に難しいためである。

【０００６】ここで、上記した平均値で正規化するとい
う従来技術の手法によれば、この精度保持の点では、か
なり有効な手段であるといえる。しかし、この従来の手
法も、加速時や減速時などのエンジンが過渡的な運転状
態のときは筒内圧が急変するので、正規化したとして
も、その変化は燃焼状態には対応しなくなってしまうの
で、精度が低下してしまうのが免れないという問題があ
った。

【０００７】すなわち、このときの平均値は、あくまで
も過去の値であり、一方、それにより正規化すべき値
は、さらに燃料量が増減された後の値となるため、例え
ば、燃焼状態が正常なときでも、正規化値は１にならな
くなってしまうからである。

【０００８】また、通常、エンジンは複数の気筒を有し
ているから、筒内圧センサも気筒数に応じて複数個必要
になるが、このとき、各センサの特性には一般的にバラ
ツキが不可避であり、このとき従来技術では、検出結果
から算出された平均有効圧力の変動が、果たして実際の
燃焼状態の変動によるものか、センサ特性のバラツキに
よるものか区別できず、従って、精度の低下が免れない
ことになっていた。

【０００９】本発明の目的は、筒内圧センサの検出精度
への依存性が抑えられ、的確な燃焼状態の把握が常に容
易に得られ、高精度でエンジンを制御することができる
ようにしたエンジン制御方法及びエンジン制御装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、以下の何れかの手段を採用することにより、達成
される。

【００１１】まず、第１の発明は、エンジンの気筒から
検出した筒内圧とクランク角度から検出した気筒容積変
化率とに基づいて、気筒が圧縮行程から爆発行程に至る
上死点前後の対称区間における図示平均有効圧力相当値
を算出し、該図示平均有効圧力相当値を供給燃料量によ
り除算した値を算出し、該除算した値の所定回数までの
平均値を算出し、該平均値により前記除算した値を除算
して燃焼指標値を算出し、該燃焼指標値と供給燃料量の
積に現われる変動量が所定範囲内に収まるように供給燃
料量を制御する方法を採用したものである。

【００１２】次に、第２の発明は、エンジンの気筒内圧
力を検出する筒内圧センサを備え、気筒が圧縮行程から
爆発行程に至る区間の上死点前後の対称区間における気
筒内圧の検出結果に基づいて図示平均有効圧力相当値を
算出し、エンジンを制御するようにしたエンジン制御装
置において、供給燃料量による前記図示平均有効圧力相
当値の除算値を算出する手段と、該除算値の平均値を算
出する手段と、該平均値により前記除算値を正規化し、
その結果を燃焼指標値として算出する手段とを設け、こ
の燃焼指標値を用いてエンジンを制御するようにしたも
のである。

【００１３】また、第３の発明は、エンジンの気筒内圧
力を検出する筒内圧センサを備え、気筒が圧縮行程から
爆発行程に至る区間の上死点前後の対称区間における気
筒内圧の検出結果に基づいて図示平均有効圧力相当値を
算出し、エンジンを制御するようにしたエンジン制御装
置において、前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量
による除算値を算出する手段と、該除算値の平均値を算
出する手段と、該平均値により前記除算値を正規化し、
その結果を燃焼指標値として算出する手段と、前記燃焼
指標値と前記供給燃料量の積の変動量を算出する手段と
を設け、該変動量が所定範囲内に収まるように供給燃料
量を制御するようにしたものである。

【００１４】更に、第４の発明は、エンジンの気筒内圧
力を検出する筒内圧センサを備え、気筒が圧縮行程から
爆発行程に至る区間の上死点前後の対称区間における気
筒内圧の検出結果に基づいて図示平均有効圧力相当値を
算出し、エンジンを制御するようにしたエンジン制御装
置において、前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量
による除算値を算出する手段と、該除算値の平均値を算
出する手段と、該平均値により前記除算値を正規化し、
その結果を燃焼指標値として算出する手段と、前記燃焼
指標値と前記供給燃料量の積の変動量を算出する手段
と、該変動量を所定範囲内に収めるのに必要な供給燃料
量の演算のための補正係数を算出する手段と、該補正係
数を記憶して、順次、供給燃料量の演算を行なう手段と
を設け、供給燃料量が学習制御されるようにしたもので
ある。

【００１５】そして、更に別の発明は、エンジンの気筒
内圧力を検出する筒内圧センサを備え、気筒が圧縮行程
から爆発行程に至る上死点前後の対称区間における気筒
内圧の検出結果に基づいて図示平均有効圧力相当値を算
出し、エンジンを制御するようにしたエンジン制御装置
において、前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量に
よる除算値を算出する手段と、該除算値の所定回転数ま
での平均値を算出する手段と、該平均値により前記除算
値を正規化し、その結果を失火判定値として算出する手
段と、該失火判定値をエンジンの運転条件別に記憶する
手段と、エンジンが燃料カット中であるか否かを検出す
る手段とを設け、燃料カット中でないとき、前記記憶さ
れた失火判定値の中から現在のエンジン運転条件に対応
した失火判定値を読出し、これを前記算出された失火判
定値と比較して失火を判定するようにしたものである。

【００１６】図示平均有効圧相当値を供給燃料量で割算
して得た除算値は、エンジンの燃焼効率を表わすること
になるので、そのエンジン固有の値となり、絞り弁開度
によらずほぼ一定値となる。この結果、絞り弁開度の影
響を受けず、過渡時でも精度が低下する虞れを無くすこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるエンジン制御
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。図
１は、本発明によるエンジン制御装置を４気筒エンジン
に適用した場合の一実施形態例であり、従って、各気筒
毎に４個の筒内圧センサ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備え
ている。

【００１８】これら４個の筒内圧センサ１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄは、それぞれシリンダ内の圧力を検出する働き
をし、その出力は、他のセンサ、例えば空気流量セン
サ、空燃比センサ、それに冷却水温センサなどのセンサ
からの出力と共にエンジン制御回路２０内に設けられた
マルチプレクサ３に入力される。

【００１９】次に、気筒判別センサ２は、気筒別にパル
ス幅が異なるパルス信号(ＲＥＦ信号)を出力し、これに
より気筒を判別できるようにしたセンサで、その出力は
エンジン制御回路２０内のデジタルＩＯポート３０に入
力され、気筒判別処理部４において該気筒判別に用いら
れる。

【００２０】また、クランク角センサ１８は、クランク
軸の回転角度を表わす信号(ＰＯＳ信号)を発生するセン
サで、その出力はデジタルＩＯポート３０内の割込みポ
ートに接続され、割込み処理を起動させてマルチプレク
サ３を制御し、各気筒の圧縮行程から爆発行程に至る区
間の上死点前後の対称区間における筒内圧をＡ／Ｄコン
バータ５とバンドパスフィルタ増幅器６に取り込むのに
用いられる。

【００２１】こうして、Ａ／Ｄコンバータ５でディジタ
ルデータに変換された各筒内圧センサ１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄの信号は、θpmax相当値算出部７に入力され、
筒内圧が最大となるクランク角θpmax、又はその相当値
の算出が行なわれると共に、燃焼指標値算出部８にも入
力され、後述する燃焼指標値の算出が行われる。

【００２２】そして、ここで算出された燃焼指標値は燃
焼診断部９と失火診断部１１に入力され、まず、燃焼診
断部９では燃焼指標値の変動量を求め、これを燃料噴射
量補正部１０に供給し、ここで該変動量が所定値を越え
ない程度の稀薄混合気を供給するのに必要な補正係数Ｃ
を求める。

【００２３】こうして求めた補正係数Ｃは、後述するよ
うに、エンジン回転速度Ｎとエンジン負荷Ｌの２次元テ
ーブルとして記憶装置１５に記憶する。ここで、エンジ
ン負荷Ｌは、吸入空気流量をＱａとして、Ｌ＝Ｑａ／Ｎ
で表わされる。一方、失火診断部１１では燃焼指標値が
所定値より小さいとき、失火であると判断される。

【００２４】こうして記憶装置１５に記憶された補正係
数は、燃料噴射量演算部１３により必要に応じて読出さ
れ、ここで、燃料噴射弁の開弁時間の演算に使用される
が、このときの燃料噴射弁の開弁時間の演算は以下の通
りである。

【００２５】まず、基本燃料量演算部１２で、エンジン
負荷Ｌ＝Ｑａ／Ｎに比例した燃料量及び、このときのエ
ンジン運転条件、すなわち、吸入空気流量Ｑａとエンジ
ン回転速度Ｎに応じて設定した空燃比を得るのに必要な
空燃比補正係数ｋによる補正を行なって基本燃料量Ｔｐ
を演算する。

【００２６】ついで、燃料噴射量演算部１３では、記憶
装置１５に記憶してある２次元テーブルを検索して補正
係数Ｃを読出し、基本燃料量と補正係数Ｃの積を演算し
て燃料噴射弁の開弁時間を求め、燃料噴射弁を駆動する
のである。

【００２７】また、点火時期調整部１６では、θpmax相
当値が所定のクランク角範囲(１０度〜２０度ＡＴＤＣ)
に収まり、且つ、ノック検出部１４から得られたノック
強度信号が所定値以下となるように点火時期の補正量を
演算する。

【００２８】このときのノック検出は、マルチプレクサ
３を介して取り込んだ筒内圧センサの信号をバンドパス
フィルタと増幅器６で処理してノック信号のみを取り出
し、このノック信号の大きさからノックの強度を判定す
るようになっている。

【００２９】このようにして演算された点火時期補正量
は、同じく記憶装置１５に記憶するのであるが、このと
きも、後述するように、点火時期は、エンジン回転速度
Ｎと負荷Ｌ＝Ｑａ／Ｎの２次元テーブルに記憶するよう
になっている。

【００３０】そして、実際の点火時期は、点火時期演算
部１６により演算され、まず、エンジン運転条件Ｑａ、
Ｎから基本となる点火時期を計算した上で、この基本点
火時期を記憶装置１５の２次元テーブルから読出した点
火時期補正量により補正して決定される。

【００３１】従って、この実施形態例によれば、後述す
るように、θpmax相当値と燃焼指標値を求め、これらに
基づいて気筒毎に最適な供給燃料量、点火時期の制御が
可能となり、さらに、失火検出の診断も可能にすること
ができる。

【００３２】次に、図２は本発明の第２の実施形態例
で、筒内圧センサ内で信号処理の一部を行ない、筒内圧
信号とノック信号の２種の信号を出力するようにしたも
ので、図１の実施形態例の変形例に相当するものであ
る。

【００３３】従って、この図２の実施例でも、気筒数と
同じく４個の筒内圧センサを有しているが、その内の２
個だけが示されており、図１と同じ機能を果たす部分に
は同じ符号を付してある。

【００３４】筒内圧センサ１ａ、１ｂには、バンドパス
フィルタ２１ａとゼロスパン調整のための増幅器２２
ａ、２３ａが個別に設けてあり、これらを介してノック
信号と筒内圧信号とが出力されるように構成してある。

【００３５】そして、これらの信号は、クランク角セン
サ１８、気筒判別センサ２、気筒判別処理４、パルス発
生器２４、２５で制御されるマルチプレクサ２６、２７
を介して、エンジン制御回路２０に取り込まれる。

【００３６】このとき、ノック信号は、マルチプレクサ
２６から更にバンドパスフィルタ及び増幅器６を介して
ノック検出部１４に供給され、ここでノックの程度が検
出されることになり、他方、筒内圧信号はＡ／Ｄコンバ
ータ５を介してθpmax相当値算出部７と燃焼指標値算出
部８に供給され、上記したように、θpmax相当値と燃焼
指標値の演算に使用される。

【００３７】そして、ノック検出部１４とθpmax相当値
算出部７、それに燃焼指標値算出部８の下流の処理は、
図１の実施形態と同じになっているが、しかし、この実
施形態では、上述のように、筒内圧信号とノック信号が
各筒内圧センサの信号処理回路部分で既に分離された状
態で出力されるように構成してあるので、ノック信号の
ように微小レベルの信号でも充分に増幅してから出力で
きるので、電気的ノイズが強い環境でも確実に信号をエ
ンジン制御回路２０に送ることができるという効果があ
る。

【００３８】次に、本発明の特徴である燃焼指標値算出
部８の機能と動作について、図３により説明する。ま
ず、燃焼指標値算出部８は、図３に示すように、各気筒
毎に、その筒内圧Ｐを圧縮行程と爆発行程の間の上死点
(ＴＤＣ)、すなわち、圧縮上死点前後の対称区間におい
て、クランク角に同期して順次読み込む処理を実行する
ようになっている。例えば、圧縮上死点前(ＢＴＤＣ)の
クランク角で６０度から圧縮上死点後(ＡＴＤＣ)の６０
度までの間、２度〜１０度の各回転角毎に筒内圧Ｐ_-n、
……、Ｐ_-3、……、Ｐ₀、……、Ｐ₃、……Ｐ_nを読み込
むのである。

【００３９】なお、混合気をリーン(希薄)にした場合で
の燃焼変動は、筒内圧がピークになる点の近傍にだけ主
として現れるので、上死点前後±６０度の範囲を読み込
めば充分であり、従って、この実施例では、上記した範
囲にしたのである。

【００４０】次に、燃焼指標値算出部８は、こうして読
み込んだ筒内圧Ｐに基づいて、まず圧縮上死点前の筒内
圧Ｐの積分値∫ＰｄＶ_圧縮と、圧縮上死点後の筒内圧Ｐ
の積分値∫ＰｄＶ_燃焼を計算し、次いでそれらの差(∫
ＰｄＶ_燃焼−ＰｄＶ_圧縮)で与えられる図示平均有効圧
相当値Ｄを計算し、更に、この値Ｄを供給燃料量Ｑ_fで
割算した値(Ｄ／Ｑ_f)を除算値として各気筒毎に算出す
る処理を実行する。

【００４１】ここで、ｄＶはシリンダ容積Ｖの変化率
で、クランク角θから求められるが、その求め方の詳細
は、従来技術として挙げた特開平７−１１９５３４公報
の図面の図４に関する説明の中に記載されている方法を
用いれば良く、このとき、図示のように、シリンダ容積
Ｖは、クランクの半径と連接棒(コネクティングロッド)
の長さの比λ＝(クランク半径)／(連接棒の長さ)とクラ
ンク角θから、図示のように、すなわち、 Ｖ＝(１−cosθ)＋λ／４(１−cos２θ) として求められる。

【００４２】また、図示のように、ここでの供給燃料量
Ｑ_fとしては、後述する燃料噴射弁の開弁時間(燃料噴射
量演算部１３から出力される信号のパルス幅)を用いる
ようになっている。

【００４３】この実施例のように、圧縮上死点前後の対
称区間でクランク角に同期して読み込んだ筒内圧信号を
用い、図示平均有効圧相当値を計算するようにしてやれ
ば、シリンダ容積の変化率ｄＶの値は圧縮上死点前後で
対称なので、筒内圧センサ信号のバイアス(圧力がゼロ
の時の信号値)分の影響を除去することができる。

【００４４】さらに、この実施例では、こうして求めた
値Ｄ／Ｑ_fを、その移動平均値で正規化し、これにより
筒内圧センサ信号のゲインの影響が除去されるようにし
てあり、この結果、各気筒の筒内圧センサのゲインやバ
イアスが異なっても、平均値に対する変動割合として値
を揃えることができ、全気筒横並びで、燃焼指標値及び
その変動値の大きさを比較できる。

【００４５】ここで、本発明と従来技術(特開平７−１
１９５３４号公報)との大きな相違点は、本発明では図
示平均有効圧相当値を供給燃料量で割算している点にあ
る。このように、図示平均有効圧相当値を供給燃料量で
除算した値は、エンジンの燃焼効率を表わすることにな
るので、そのエンジン固有の値となり、絞り弁開度によ
らずほぼ一定値となる。

【００４６】図４に示すように、或る時刻ｔ₀において
絞り弁の開度が大きくされたとすると、これによりエン
ジンの気筒に吸入される空気量と燃料量が増加するの
で、筒内圧が高くなり、これから得られる図示平均有効
圧相当値は急激に大きくなる。反対に絞り弁開度が小さ
くされたときには、図示平均有効圧相当値は急激に小さ
くなる。従って、従来技術では、エンジンが加減速され
たときに、精度が低下してしまう。

【００４７】しかして、本発明では、上記したように、
図示平均有効圧相当値を供給燃料量で除算しているの
で、絞り弁開度の影響を受けず、過渡時でも精度が低下
する虞れを無くすことができるのである。

【００４８】さらに、上記実施例では、図示平均有効圧
相当値を供給燃料量で除算しただけではなく、さらに移
動平均値で正規化して燃焼指標値としているので、絞り
弁を開閉する過渡運転時にも、絞り弁開度等のエンジン
運転条件によらず、充分に燃焼状態を表わす指標を得る
ことができる。

【００４９】次に、図５により、上記実施例における筒
内圧信号をクランク角同期で読み込む処理について説明
する。まず、気筒判別センサ２から出力されるＲＥＦ信
号と、クランク角センサ１８から出力されるクランク角
(ＰＯＳ)信号から、図示のように筒内圧信号読み込み開
始用のスタート信号を作る。そして、このスタート信号
がＨ(High)レベルになったときからクランク角信号の立
上り又は立ち下がりに同期して、筒内圧を所定の数だけ
読み込む。

【００５０】例えば、圧縮行程にある気筒の上死点前１
１０度でＲＥＦ信号が出力されるとすると、その後、５
０度のタイミング(すなわち、上死点前６０度)でスター
ト信号を作り、スタート信号の立上り以降、図示のよう
に、筒内圧信号Ｐ_-5〜Ｐ₅をクランク角同期で上死点後
６０度まで読み込むのである。

【００５１】なお、通常は、エンジン制御回路内のマイ
クロコンピュータの割込みポートにＲＥＦ信号とクラン
ク角信号を入力して、ソフトウヱアにより、圧縮上死点
前後の対称区間で筒内圧を所定の数だけ読み込むように
している。

【００５２】次に、図６により、失火診断部１１による
失火検出について説明する。まず、図６(a)は、例えば
空燃比をリーン状態にするなど、故意にエンジンの運転
条件を悪くした状態で、そのまま所定の一定時間エンジ
ンを回転させ、その間での或る気筒のクランク角に対す
る筒内圧を複数回転にわたって重ね書きした図である。

【００５３】この図６(a)から明らかなように、エンジ
ンの燃焼状態に応じて筒内圧は大きく変化するが、この
とき、その変化の大部分は圧縮上死点後に現われ、圧縮
上死点前での変化は僅かである。そして、エンジンが完
全に失火したときは、図の一番下の曲線で示すように、
圧縮上死点前後での筒内圧の変化状態は対称な状態に近
づく。

【００５４】次に、図６(b)は、１サイクル毎の筒内圧
データから、図３で説明した燃焼指標値を求め、それを
サイクル順に示した図である。エンジンが完全に失火し
たときは、圧縮上死点前後での筒内圧の変化は対称にな
るので、燃焼指標値はゼロになる。

【００５５】従って、失火検出の程度に応じて、失火判
定のための閾値を設け、得られた燃焼指標値と比較して
やれば、失火した気筒の特定と、失火回数を求めること
ができ、失火診断部１１により失火診断が得られること
になる。

【００５６】次に、図１の実施例全体の動作を、図７の
フローチャートにより説明する。この図７の処理は、自
動車のイグニッションキースイッチがオン(ＯＮ)にされ
ることにより開始され、まず、ステップＳ１でデータを
イニシャライズする。

【００５７】次いでステップＳ２で、筒内圧データの取
り込みを行なう気筒番号ｉを判断する。これは気筒判別
センサ２の信号を用いて行なうのであるが、具体的に
は、図５に示すように、ＲＥＦ信号(気筒判別センサ２
の信号)のＨレベルになっている時間の長さから気筒番
号ｉを判断するのである。

【００５８】次のステップＳ３では、図５に示すスター
ト信号の立上り、つまり、そのレベルがＬ(LoW)レベル
からＨレベルへの変化の有無を判断する。そして、Ｈレ
ベルに変化したとき、すなわち、結果がＹ(Yes)のとき
はステップＳ４以降の処理に進むが、変化がないとき、
すなわち、結果がＮ(No)のときはステップＳ３の前に戻
る。

【００５９】従って、スタート信号がＬレベルからＨレ
ベルになったときだけ、次のステップに進むことにな
り、これで、ステップＳ４に進んだら、図１０で詳述す
るようにして、第ｉ番の気筒の燃焼指標の算出を行なう
のである。ステップＳ４での処理を終わったら、ステッ
プＳ１５に進み、ここでは、筒内圧センサを用いた点火
時期の閉ループ制御を実行する運転域にあるか否かを判
断する。

【００６０】アイドリング、絞り弁全開、触媒暖気運転
時など、点火時期の閉ループ制御を実行する運転域では
無いと判断されたとき、つまりステップＳ１５での結果
がＮとなったときはステップＳ１６に進み、ここでエン
ジン回転速度、空気流量、冷却水温度などの運転条件か
ら点火時期を求め、ステップＳ１７に進む。

【００６１】一方、ステップＳ１５での結果がＹ、つま
りエンジンの運転状態がアイドリング、絞り弁全開、触
媒暖気運転時以外のときはステップＳ５からステップＳ
６に進み、θpmax(筒内圧が最大となるクランク角)とノ
ック信号から最適点火時期を求める処理を実行してから
ステップＳ１７に進むのである。なお、このときのθpm
axとノック信号から最適点火時期を求める処理について
は、特公平６−９７０２８号公報などにより公知の処理
を用いればよい。

【００６２】ステップ１７では、図８に示すテーブルを
用い、エンジンの運転条件(回転速度Ｎ、空気流量Ｑａ)
から、現在のエンジンの運転条件がリーン限界運転域で
あるか否かを判断する。そして、結果がＮ、つまり現在
のエンジンの運転条件が、図８のリーン限界運転域以外
の理論空燃比域や空燃比設定域にあると判断されたとき
はステップＳ１０に進み、結果がＹ、つまりリーン限界
運転域にあると判定されたときだけステップＳ７に進
む。

【００６３】ステップＳ７では、燃焼指標値の分散を計
算するのに必要な個数のデータが用意されているか否か
を判断する。この分散の計算には、通常、１０から２０
の個数のデータが必要であり、従って、データ数が不足
であると判断されたときは、このステップＳ７での結果
はＮになり、ステップＳ８はスキップしてステップＳ９
に進む。

【００６４】そして、ステップＳ７で結果がＹ、つまり
データ数が充分にあると判断されたとき、ステップＳ８
に進み、ここでは、図１１で詳述するようにして、燃焼
指標値の分散が所定値以下となる稀薄限界の燃料量が供
給されるようにするのに必要な修正係数Ｃを演算する。

【００６５】ステップＳ９では、ステップＳ６、Ｓ８で
求めた気筒毎の点火時期Ａｄｖ、供給燃料量の補正係数
Ｃを図９(a)に示すテーブルと、図９(b)に示すテーブル
にそれぞれ記憶する。なお、これらの図９(a)、図９(b)
は、図示のように、エンジンの回転速度Ｎを横軸にし、
(空気流量Ｑａ)／(回転速度Ｎ)を縦軸とする２次元テー
ブルで、気筒毎に設けてあり、気筒毎の点火時期と燃料
量の最適制御に用いるものである。

【００６６】ステップＳ１０では、図１２に詳述する方
法で供給燃料量を求め、続いてステップＳ１１で、点火
時期、燃料量信号を点火装置、燃料噴射弁に出力し、各
気筒毎の点火動作と燃料噴射動作を行なわせる。そし
て、この後はステップＳ１２で失火診断を行なうか否か
を判定し、結果がＹのときは、ステップＳ１３に進み、
図１３に詳述する方法により失火の有無などを診断し、
ステップＳ１４で診断結果を出力して、次の気筒の処理
に移行するのである。

【００６７】次に、図７のステップＳ４、ステップＳ
８、ステップＳ１０、それにステップＳ１３の各ステッ
プでの処理の詳細について、説明する。まず、図７のス
テップＳ４による処理の詳細は、図１０に示すようにな
っており、この処理に入ると、最初、ステップＳ２０で
は積分値Ｓ、Ｓ'の初期化を行ない、次いでステップＳ
２１では、第ｉ気筒の１回当り噴射燃料量を表わす燃料
噴射弁の開弁時間Ｔinjと、エンジン運転条件を表わす
各種のデータ(空気流量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎ、冷
却水温度Ｔｗ)を読み込む。

【００６８】次に、ステップＳ２２からステップＳ２５
のステップで、第ｉ気筒の筒内圧をクランク角同期でＮ
₀回、すなわち、圧縮上死点前後で、Ｎ₀／２回づつ同数
の筒内圧を読み込み、記憶装置に格納する処理を実行す
る。

【００６９】次に、ステップＳ２６で、クランク角θj
に対応したシリンダ容積変化ΔＶjをテーブルから読み
込む。なお、このテーブルとしては、例えば上記した特
開平７ー１１９５３４公報の図４に記載されているもの
を用いればよい。

【００７０】続いてステップＳ２７では爆発行程での仕
事量∫ＰdＶ_爆発(ＰdＶの積分値)を、そしてステップＳ
２８では圧縮行程の仕事量∫ＰdＶ_圧縮を、それぞれ求
め、ステップＳ２９で両者の差(図示平均有効圧相当)を
開弁時間Ｔinjで除算した値を得る。ステップＳ３０で
は、ステップＳ２９で得た値の過去５〜１０回の移動平
均値を求め、続いてステップＳ３１で、該移動平均値で
正規化して、燃焼指標値を得るのである。

【００７１】なお、上記した特開平７−１１９５３４号
公報の図では、ΔＶjのテーブルは圧縮行程でマイナス
符号となっているので、この場合は、ステップＳ２９と
ステップＳ３０、それにＳ３１での減算は加算となる。

【００７２】この図１０の処理で、ステップＳ２４によ
る処理が筒内圧検出手段に相当し、ステップＳ２６によ
る処理が容積変化率算出手段に相当し、ステップＳ２７
からステップＳ２９による処理が図示平均有効圧相当量
算出手段と、この図示平均有効圧相当量を供給燃料量で
割算した値を得る手段に相当し、ステップＳ３０の部分
が該割算した値の所定回数前までの平均値を得る手段に
相当し、ステップＳ３１の部分が燃焼指標値を各気筒毎
に求める手段に相当する。

【００７３】次に、図７のステップＳ８による処理は、
図１１に示すようになっており、この処理に入ると、最
初、ステップＳ４０では、図１０のステップＳ３１で求
めた燃焼指標値を、それらの中の最新のものから５〜２
０回燃焼分を記憶装置から読みだす。

【００７４】次に、ステップＳ４１で、いま読出した燃
焼指標値と燃料供給量の積の分散ＣＶＡＬを求める。こ
の分散ＣＶＡＬは、図示のように、各燃焼指標値から１
を引いた値の絶対値に燃料噴射弁の開弁時間を乗じた値
の和を求め、燃焼指標値のデータ数ｎで除算して求め
る。

【００７５】このように、燃料供給量との積を求めるこ
とにより、分散ＣＶＡＬはエンジンの発生トルクの変動
だけを表わすものとなる。つまり、筒内圧センサのゲイ
ン・オフセットのばらつきの影響は、図３で説明した燃
焼指標値の演算により低減され、且つ燃料供給量との積
を求めるので、低精度の筒内圧センサでもトルク変動値
が正確に求められるという効果がある。

【００７６】次のステップＳ４２では、求めた分散ＣＶ
ＡＬが設定値より大きくなっていたとき、すなわち、エ
ンジン出力の変動が大きかったときは、ステップＳ４３
による供給燃料量の補正係数Ｃに定数αを加える処理を
選択してリターンし、他方、分散ＣＶＡＬが設定値より
小さかったとき、すなわち、エンジン出力の変動が小さ
かったときは、ステップＳ４４による供給燃料量の補正
係数Ｃから定数βを引く処理を選択してリターンする。
そして、このようにして得られた補正係数Ｃは、図７の
ステップＳ９で記憶装置に格納される。

【００７７】次に、図７のステップＳ１０の処理は、図
１２に示すようになっており、この処理では、まずステ
ップＳ５０で、空気流量Ｑａ、エンジン回転速度Ｎ、そ
れに空燃比の補正係数ｋから基本燃料量Ｔｐを演算し、
ステップＳ５１で同じく空気流量Ｑａと回転速度Ｎか
ら、図９(b)のテーブルを用いて補正係数Ｃを求める。
そして、ステップＳ５２で、基本燃料量Ｔｐに補正係数
Ｃをかけて燃料噴射弁の開弁時間Ｔinjを求めるのであ
る。

【００７８】この実施例では、ステップＳ８とステップ
Ｓ９の処理が設けてあり、これにより、燃焼指標値の変
動が所定範囲内に収束するように供給燃料量の補正係数
を求め、この補正係数をコンピュータの記憶装置に図９
(b)のテーブルとして記憶しておき、次回の燃料演算時
には、記憶された補正係数を用いて燃料量を求める学習
制御が得られるようになっており、この結果、エンジン
の運転条件が変化したときでも、燃焼指標値の変動を速
やかに所定範囲内にすることができるという効果が得ら
れる。

【００７９】次に、図７のステップＳ１３による失火診
断処理は、図１３に示すようになっており、この処理に
入ると、まずステップＳ６１で、ステップＳ１０で求め
た燃料噴射弁の開弁時間Ｔinjから燃料カット制御中(燃
料供給なし)であるか否かを判断する。

【００８０】そして、燃料カットなしの通常の運転状態
であると判断されたときはステップＳ６２に進み、図１
４のテーブルを用いてエンジン運転条件(Ｑａ、Ｎ)から
失火検出のための閾値εを求める。

【００８１】次のステップＳ６３では、この閾値εとス
テップＳ４で求めた燃焼指標値とを比較し、結果がＮ、
つまり燃焼指標値が閾値εより大きいと判定されたとき
は、失火なしと判断してリターンに進む。

【００８２】一方、結果がＹ、つまり燃焼指標値が閾値
εより小さいと判定されたときは失火と判断して、ステ
ップＳ６４で失火の回数を数え、ステップＳ６５で所定
値Ｎm0を越えていないと判定されたときはリターンに進
み、失火の回数が所定値Ｎm0を越えたと判定されたと
き、ステップＳ６６で失火警告処理を行ない、失火気筒
と失火回数を表示するのである。

【００８３】ステップＳ６１に戻り、ここで燃料カット
制御中であると判定されたときはステップＳ６７に進
み、ここでは、ステップＳ４で得た燃焼指標値を失火検
出の閾値として図１４のテーブルに書き込み、閾値の更
新を実行する。この結果、エンジンが燃料カット時、す
なわち、燃料が供給されていないときの燃焼指標値が失
火検出の閾値として設定されるようになるので、筒内圧
センサの信号特性に経年変化が現われても、常に正確に
失火を検出できる効果がある。

【００８４】なお、筒内圧センサ１としては、形式は問
わず使用可能で、例えば、各気筒に個別に取り付けられ
た圧電素子からなる筒内圧センサでも良く、または特開
平６−３０７９５３号公報に開示のように、感圧部を抵
抗線、感圧導電ゴム、炭素パイル、光ファイバなどで構
成し、信号線は各気筒の圧力信号を重畳させてまとめて
取り出す方式の筒内圧センサを用いても良い。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、使用する筒内圧センサ
に、ゲインやオフセットのばらつきがあったり、特性に
経年変化や劣化が生じても、これらの影響を受けずに失
火と燃焼安定度を高精度に検出することができるので、
気筒毎の燃料量と点火時期を常に最適値に制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエンジン制御装置の一実施形態を
示すブロック構成図である。

【図２】本発明によるエンジン制御装置の他の一実施形
態を示すブロック構成図である。

【図３】本発明の一実施形態における燃焼指標算定処理
の説明図である。

【図４】過渡状態でのエンジンの筒内圧変化を示す説明
図である。

【図５】本発明の一実施形態における筒内圧データの取
り込み処理の説明図である。

【図６】エンジンのクランク角と筒内圧との関係及び燃
焼指標値の変化を説明する特性図である。

【図７】本発明の一実施形態における全体の動作を説明
するフローチャートである。

【図８】本発明の一実施形態において運転領域判定に使
用するテーブルの説明図である。

【図９】本発明の一実施形態において点火時期と補正係
数の算定に使用するテーブルの説明図である。

【図１０】本発明の一実施形態における燃焼指標値算出
処理のフローチャートである。

【図１１】本発明の一実施形態における修正係数算出処
理のフローチャートである。

【図１２】本発明の一実施形態における供給燃料量算出
処理のフローチャートである。

【図１３】本発明の一実施形態における失火診断処理の
フローチャートである。

【図１４】本発明の一実施形態において失火診断用の閾
値の算定に使用するテーブルの説明図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｂ 筒内圧センサ ２ 気筒判別センサ ３ マルチプレクサ ４ 気筒判別処理部 ５ Ａ／Ｄコンバータ ６ バンドパスフィルタ増幅器 ７ θpmax相当値の算出部 ８ 燃焼指標値の算出部 ９ 燃焼診断部 １０ 燃料噴射量の補正部 １１ 失火診断部 １２ 基本燃料量演算部 １３ 燃料噴射量演算部 １４ ノック検出部 １５ 記憶装置 １６ 点火時期調整部 １７ ＥＧＲ診断部 １８ クランク角センサ １９ 点火時期演算部 ２０ エンジン制御回路 ２１ａ、２１ｂ バンドパスフィルタ ２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂ 増幅器 ２４、２５ パルス発生器 ２６、２７ マルチプレクサ ３０ Ｉ／Ｏポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０Ｆ ３４０Ｃ ３５８ ３５８Ｚ ３６８ ３６８Ｓ ３６８Ｚ ３７０ ３７０Ｂ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの気筒から検出した筒内圧とク
   ランク角度から検出した気筒容積変化率とに基づいて、
   気筒が圧縮行程から爆発行程に至る区間の上死点前後の
   対称区間における図示平均有効圧力相当値を算出し、 該図示平均有効圧力相当値を供給燃料量により除算した
   値を算出し、 該除算した値の所定回数までの平均値を算出し、 該平均値により前記除算値を正規化して燃焼指標値を算
   出し、 該燃焼指標値と供給燃料量の積に現われる変動量が所定
   範囲内に収まるように供給燃料量を制御するように構成
   したことを特徴とするエンジン制御方法。
2. 【請求項２】 エンジンの気筒内圧力を検出する筒内圧
   センサを備え、気筒が圧縮行程から爆発行程に至る区間
   の上死点前後の対称区間における気筒内圧の検出結果に
   基づいて図示平均有効圧力相当値を算出し、エンジンを
   制御するようにしたエンジン制御装置において、 供給燃料量による前記図示平均有効圧力相当値の除算値
   を算出する手段と、 該除算値の平均値を算出する手段と、 該平均値により前記除算値を正規化し、その結果を燃焼
   指標値として算出する手段とを設け、 この燃焼指標値を用いてエンジンを制御するように構成
   したことを特徴とするエンジン制御装置。
3. 【請求項３】 エンジンの気筒内圧力を検出する筒内圧
   センサを備え、気筒が圧縮行程から爆発行程に至る区間
   の上死点前後の対称区間における気筒内圧の検出結果に
   基づいて図示平均有効圧力相当値を算出し、エンジンを
   制御するようにしたエンジン制御装置において、 前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量による除算値
   を算出する手段と、 該除算値の平均値を算出する手段と、 該平均値により前記除算値を正規化し、その結果を燃焼
   指標値として算出する手段と、 前記燃焼指標値と前記供給燃料量の積の変動量を算出す
   る手段とを設け、 該変動量が所定範囲内に収まるように供給燃料量を制御
   するように構成したことを特徴とするエンジン制御装
   置。
4. 【請求項４】 エンジンの気筒内圧力を検出する筒内圧
   センサを備え、気筒が圧縮行程から爆発行程に至る区間
   の上死点前後の対称区間における気筒内圧の検出結果に
   基づいて図示平均有効圧力相当値を算出し、エンジンを
   制御するようにしたエンジン制御装置において、 前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量による除算値
   を算出する手段と、 該除算値の平均値を算出する手段と、 該平均値により前記除算値を正規化し、その結果を燃焼
   指標値として算出する手段と、 前記燃焼指標値と前記供給燃料量の積の変動量を算出す
   る手段と、 該変動量を所定範囲内に収めるのに必要な供給燃料量の
   演算のための補正係数を算出する手段と、 該補正係数を記憶して、順次、供給燃料量の演算を行な
   う手段とを設け、 供給燃料量が学習制御されるように構成したことを特徴
   とするエンジン制御装置。
5. 【請求項５】 請求項２〜請求項４の発明において、 前記燃焼指標値を演算する手段は、気筒内圧力をＰ、供
   給燃料量をＱ_f、それに(Ｖ_n−Ｖ_n-1)を気筒の容積変化
   率として、次式による演算により燃焼指標値を求めるよ
   うに構成されていることを特徴とするエンジン制御装
   置。 【数１】
6. 【請求項６】 請求項２〜請求項４の発明において、 前記筒内圧センサの出力からノック信号を取り出すバン
   ドパスフィルタと増幅器からなるノック信号出力手段
   と、筒内圧信号を取り出す増幅器からなる筒内圧信号出
   力手段とが、前記筒内圧センサのセンサ素子の近傍に設
   けられていることを特徴とするエンジン制御装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜請求項４の発明において、 前記燃焼指標値の所定値以下への低下を失火として検出
   し、該失火の回数が所定の回数に達したとき、警報表示
   がなされるように構成されていることを特徴とするエン
   ジン制御装置。
8. 【請求項８】 請求項３又は請求項４の発明において、 エンジンの運転条件が希薄空燃比領域に設定されている
   ときだけ、前記供給燃料量の制御が有効にされるように
   構成されていることを特徴とするエンジン制御装置。
9. 【請求項９】 エンジンの気筒内圧力を検出する筒内圧
   センサを備え、気筒が圧縮行程から爆発行程に至る上死
   点前後の対称区間における気筒内圧の検出結果に基づい
   て図示平均有効圧力相当値を算出し、エンジンを制御す
   るようにしたエンジン制御装置において、 前記図示平均有効圧力相当値の供給燃料量による除算値
   を算出する手段と、 該除算値の所定回転数までの平均値を算出する手段と、 該平均値により前記除算値を正規化し、その結果を失火
   判定値として算出する手段と、 該失火判定値をエンジンの運転条件別に記憶する手段
   と、 エンジンが燃料カット中であるか否かを検出する手段と
   を設け、 燃料カット中でないとき、前記記憶された失火判定値の
   中から現在のエンジン運転条件に対応した失火判定値を
   読出し、これを前記算出された失火判定値と比較して失
   火を判定するように構成したことを特徴とするエンジン
   制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項９の発明において、 燃料カット中であるときに、前記記憶された失火判定値
    の中の現在のエンジン運転条件に対応した失火判定値
    を、前記算出された失火判定値で更新するように構成し
    たことを特徴とするエンジン制御装置。