JPH05149179A - エンジン制御装置 - Google Patents

エンジン制御装置

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Publication number
JPH05149179A
JPH05149179A JP31045891A JP31045891A JPH05149179A JP H05149179 A JPH05149179 A JP H05149179A JP 31045891 A JP31045891 A JP 31045891A JP 31045891 A JP31045891 A JP 31045891A JP H05149179 A JPH05149179 A JP H05149179A
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JP
Japan
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cylinder pressure
charging efficiency
engine
pressure difference
efficiency
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Pending
Application number
JP31045891A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Inoue
仁志 井上
Ryoji Nishiyama
亮治 西山
Hideaki Katashiba
秀昭 片柴
Shoichi Washino
翔一 鷲野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各気筒への充填される空気の充填効率を高精
度で検出でき、燃料噴射量と点火時期を制御する。 【構成】 エンジン31の運転状態とエンジン回転数に
基づき基準充填効率Ce0 と基準筒内圧力差ΔP0 とを
正規化基準値決定手段37で決定し、筒内圧力差ΔPと
基準筒内圧力差ΔP0 とより正規化筒内圧力差ΔP/Δ
0 を筒内圧力差正規化手段38で決定し、この正規化
筒内圧力差ΔP/ΔP0 と基準充填効率Ce0 とから充
填効率演算手段39で充填効率Ceを演算し、充填効率
Ceを筒内温度に基づき充填効率補正手段310で補正
し、その補正した充填効率を充填効率平均化手段317
で平均化し、その値に基づき演算制御手段312で空燃
比と点火時期を制御する。 【効果】 適正な燃料噴射量と最適点火時期に制御でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、エンジンの燃料噴射
と点火時期制御を行うに際し、特に燃焼室内の圧力(以
下、筒内圧と記す)から燃料噴射量と点火時期を演算
し、空燃比、及び点火時期を制御する際に必要なエンジ
ンの充填効率を算出するエンジン制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】筒内圧センサを用いた従来のエンジン制
御装置の例としては、種々のものがあるが、ここでは、
特開平1−253543号公報に開示された従来例を例
にとり説明する。
【0003】図22は従来のエンジン制御装置を示す構
成図である。この図22において61はエンジン本体で
シリンダヘッド61aに筒内圧センサ62と筒内温度セ
ンサ63が各気筒に配設されており、これらの筒内圧セ
ンサ62と筒内温度センサ63の検知部が上記気筒の燃
焼室に露呈されている。
【0004】また、上記エンジン本体61の各気筒に連
通する吸気ポート61bにインジェクタ64が設置され
ており、さらにこの吸気ポート61bが吸気マニホルド
65を介してスロットルチャンバ66に連通されてい
る。
【0005】このスロットルチャンバ66にはスロット
ルバルブ613が配置され、スロットルチャンバ66の
上流側が吸気管67を介してエアクリーナ68に連通さ
れている。また、上記エンジン本体61の図示しないカ
ムシャフトに連接するディストリビュータ691に各気
筒の予め設定されたクランク角を検出するタイミングセ
ンサ610が設けられている。
【0006】一方、上記エンジン本体61の排気ポート
61cに連通する排気マニホルド69の合流部に空燃比
センサ611が設置されている。なお、612は触媒コ
ンバータである。
【0007】また、614は制御装置(以下、ECUと
いう)で、例えばCPU、RAM、ROM、入力インタ
ーフェース等からなるマイクロコンピュータで構成さ
れ、このECU614の入力側に、上記筒内圧センサ6
2、筒内温度センサ63、タイミングセンサ610、空
燃比センサ611が接続されている。さらに、このEC
U614の出力側に、駆動回路616を介して上記イン
ジェクタ64が接続されている。
【0008】615は点火プラグであり、シリンダヘッ
ド61aに設置されている。上述したECU614の出
力側には、駆動回路617を介して上記点火プラグ61
5が接続されている。このECU614内における気筒
毎の吸入空気量Gaの演算は例えば次の(1)式によっ
て行われる。 Ga=(P×V)/(R×T) …(1) ここで、Pは、タイミングセンサ610に基づいて各気
筒の圧縮行程時の予め設定された所定のクランク角度
(例えば、BTDC90°CA、なお以下、クランク角
度は°CAと記す)を判定し、ECU614に計測され
た筒内圧である。Vはこの所定クランク角度における燃
焼室内容積である。Rは、圧縮行程中のガス定数、T
は、筒内温度センサ63で計測した筒内ガス温度であ
る。
【0009】一方、特開昭59−221433号公報に
よれば、図23に示すように圧縮下死点(BDC)と圧
縮上死点前40°CAでの筒内圧力差をΔPとすると、
図24に示すように、エンジンへの充填空気量Gaと筒
内圧力差ΔPとは、線形関係にある。この関係に基づい
て、圧縮行程中の2点の所定クランク角における筒内圧
力差ΔPから吸入空気量を算出している。
【0010】また、特開昭60−47836号公報によ
れば、上記筒内圧力差ΔPとエンジン回転数Nをパラメ
ータとした予めECUのROM内に記憶された図25に
示すような燃料噴射時間の2次元マップテーブルにより
燃料噴射時間を求める方法もある。このようなエンジン
の充填空気量Gaの算出をECU614で実行する。こ
の空気量算出結果に基づいて、燃料パルス幅Tiを次の
(2)式で算出する。 Ti=K×Ga×KFB …(2) ここで、Kは空燃比定数、KFBは空燃比フィードバック
補正量である。そして、この燃料噴射パルス幅演算結果
に基づいて駆動回路616へECU614から信号を送
り、インジェクタ64を駆動し、空燃比制御をしてい
た。
【0011】特開昭59−103965号公報によれ
ば、図23に示すような筒内圧の絶対値を下死点後40
°CAで測定し、筒内圧値とエンジン回転数により決定
する運転状態毎に、それぞれ予め定められた点火時期の
2次元マップテーブルにより点火時期を求める方法もあ
る。このような点火時期をECU614で決定し、駆動
回路617に信号を送り、点火プラグ615を駆動し、
点火時期制御をしていた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のエンジン制御装
置は上述したように構成されており、筒内圧センサ62
によって、所定のクランク角度において測定した筒内圧
力P、および筒内圧力差ΔPにより検出した充填効率C
eは、筒内圧の測定時の雑音による測定誤差や吸気脈動
による測定誤差のために測定精度が劣化して、充填空気
量検出精度が低下することにより、空燃比制御精度、点
火時期制御精度が低下する欠点を有していた。
【0013】また、エンジン回転数により変化する吸気
系の慣性過給等による動的効果により筒内圧力差ΔPに
対する充填効率Ceとの関係がエンジン回転数とともに
変化するため、筒内圧力差ΔPからの充填効率Ceの検
出誤差がエンジン回転数と共に変化する問題があった。
【0014】さらに、エンジンの運転状態が変化すると
適正な正規化する筒内圧力差や基準充填効率が変化し、
筒内圧力差ΔPからの充填効率Ceの検出誤差が変化す
る課題があった。
【0015】請求項1に記載の発明は、上記のような課
題を解消するためになされたもので、燃焼室内の圧力を
検出時の測定誤差やエンジン回転数の変化や運転状態の
変化に影響されることなく、各気筒へ充填される空気の
充填効率を精度よく検出し、適正な燃料噴射量と点火時
期を決定し、適正な空燃比、および点火時期を制御でき
るエンジン制御装置を得ることを目的とする。
【0016】請求項2に記載の発明は、筒内圧センサに
より検出した筒内圧の検出誤差の影響を受けることな
く、充填効率を計測精度よく検出することができ、精度
の高い空燃比と点火時期の制御を行うことができるエン
ジン制御装置を得ることを目的とする。
【0017】請求項3に記載の発明は筒内圧センサによ
り検出した筒内圧の検出誤差の影響およびエンジンの運
転状態の影響を受けることがなく、平均充填効率を高精
度に検出でき、高精度の空燃比と点火時期の制御を行う
ことができるエンジン制御装置を得ることを目的とす
る。
【0018】請求項4に記載の発明は筒内圧センサで検
出した筒内圧の検出誤差の影響およびエンジンの運転状
態の影響も受けることなく、平均充填効率を高精度で検
出でき、高精度の空燃比と点火時期の制御を行うことが
できるエンジン制御装置を得ることを目的とする。
【0019】請求項5に記載の発明は所定のクランク角
ごとに高精度に所定個数の算術平均をすることができ、
エンジンの回転数やエンジンの運転状態に影響されるこ
となく、充填効率を高精度で検出でき、高精度の空燃比
と点火時期を制御することができるエンジン制御装置を
得ることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係るエンジン制御装置は、筒内圧センサによって圧縮行
程中の所定のクランク角の二つのクランク角に同期して
筒内圧力差ΔPを計測する計測手段と、この筒内圧力差
ΔPをエンジンの任意の基準動作状態で得られる基準筒
内圧力差ΔP0 で正規化する正規化手段と、この正規化
した正規化筒内圧ΔP/ΔP0 と上記基準動作状態での
予め測定された充填効率Ce0 に基づいてエンジンの吸
入空気量の充填効率Ceを演算する充填効率演算手段
と、この充填効率Ceを求値された所定のクランク角毎
にそのときまでに得られた充填効率Ceを用いて平均化
する充填効率平均化手段と、この充填効率平均化手段に
より得られた平均充填効率Ceave に基づきエンジンの
燃料噴射量、および点火時期を決定する演算制御手段と
を設けたものである。
【0021】請求項2に記載の発明に係るエンジン制御
装置は、筒内圧センサによって測定した圧縮行程中の所
定の二つのクランク角におけるそれぞれの測定した筒内
圧について前後数点に亘って平均化して筒内圧平均値P
1ave 、及びP2ave を演算する平均化手段を設けたも
のである。
【0022】請求項3に記載の発明に係るエンジン制御
装置は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
段と、エンジン回転数を計測するエンジン回転数計測手
段と、運転状態検出手段で検出したエンジンの運転状態
と、エンジン回転数計測手段で計測されたエンジン回転
数に基づいて基準筒内圧力差ΔP0 と基準充填効率Ce
0 を決定する正規化基準値決定手段と、圧力センサによ
り圧縮行程中の任意あるいは任意の二つのクランク角に
同期して筒内圧力差ΔPを計測する計測手段と、この計
測手段で計測した筒内圧力差ΔP0 で正規化して正規化
筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定する正規化手段と、この
正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 と基準充填効率Ce0
基づいて、エンジンの充填効率を演算する充填効率演算
手段と、この充填効率演算手段で演算された充填効率を
補正する充填効率補正手段とを設けたものである。
【0023】請求項4に記載の発明に係るエンジン制御
装置は、エンジン燃焼室内のガス温度を計測する筒内温
度計測手段、エンジンの冷却水温度を計測する冷却水温
度計測手段、エンジンの吸気温度を計測する吸気温度計
測手段のいずれかの計測値に基づいてエンジンの充填効
率Ceを補正する充填効率補正手段を設けたものであ
る。
【0024】請求項5に記載の発明に係るエンジン制御
装置は、所定のクランク毎にそのとき迄に得られた充填
効率Ceを所定個数の算術平均をする充填効率平均化手
段を設けたものである。
【0025】
【作用】請求項1に記載の発明においては、筒内圧セン
サによって圧縮行程中の所定のクランク角の二つのクラ
ンク角に同期して燃焼室内圧力差ΔPを計測し、この燃
焼室内圧力差ΔPをエンジンの基準動作状態で予め定め
られた基準筒内圧力差ΔP0 で正規化手段により正規化
してΔP/ΔP0 とし、この正規化した信号ΔP/ΔP
0 と上記基準動作状態での予め測定された充填効率Ce
0 に基づいて充填効率演算手段によりエンジンの吸入空
気量の充填効率Ceを演算する。この充填効率Ceを求
めた所定のクランク角ごとにそのときまでに得られた充
填効率Ceを用いて充填効率平均化手段により加重平均
し、この加重平均化された平均充填効率Ceave に基づ
きエンジンの燃料噴射量と点火時期を演算制御手段で演
算してエンジンを制御し、充填効率演算手段によって得
られた充填効率Ceに、筒内圧センサの出力値に雑音が
重畳していたり、エンジンで突発的に生じた吸気脈動な
どにより測定した筒内圧に誤差が含まれていたりして、
計測上の誤差が生じたとしても、その時迄に計測した充
填効率といま検出した充填効率との加重平均をとること
により計測上の誤差の少ない精度のよい充填効率Ceを
決定でき、空燃比と点火時期の制御精度を向上するよう
に作用する。
【0026】請求項2に記載の発明においては、筒内圧
センサによって測定した圧縮行程中の所定の二つのクラ
ンク角におけるそれぞれの測定した筒内圧について前後
数点に亘って平均化手段により平均化して筒内圧平均値
P1ave 、およびP2ave を演算することによって、筒
内圧値に対する計測上の誤差を少なくするように作用す
る。
【0027】請求項3に記載の発明においては、運転状
態検出手段でエンジンの運転状態を検出するとともに、
エンジン回転数計測手段でエンジンの回転数を計測し、
この運転状態とエンジン回転数に基づいて、エンジンの
基準動作状態で予め定められた基準燃焼室内圧力差ΔP
0 、または正規化した筒内圧信号ΔP/ΔP0 と基準動
作状態で予め測定された充填効率Ce0の少なくとも一
方を充填効率補正手段で補正することにより、運転状
態、およびエンジン回転数によって測定したエンジンの
吸入空気量の充填効率Ceの精度の劣化を抑制する。
【0028】請求項4に記載の発明においては、エンジ
ンの燃焼室内のガス温度を筒内温度計測手段で計測し、
エンジンの冷却水温度を冷却水温度計測手段で計測し、
エンジンの吸気温度を吸気温度計測手段で計測し、これ
らの計測値のいずれか一つに基づいてエンジンの充填効
率Ceを吸気温度補正手段によって補正することによ
り、エンジンの燃焼ガス温度に関わらず充填効率の精度
が劣化を抑制するように作用する。
【0029】請求項5に記載の発明においては、充填効
率平均化手段により、所定のクランク角ごとにそのとき
までに得られた充填効率Ceを所定個数の算術平均をす
るようにして充填効率を平均化するように作用する。
【0030】
【実施例】以下、この発明のエンジン制御装置の実施例
を図に基づいて説明する。図3はその一実施例の構成図
である。この図3において、1はエンジン本体でシリン
ダヘッド1aに圧力センサとしての筒内圧センサ8と筒
内温度計測手段としての筒内温度センサ10と点火プラ
グ9が各気筒に配設されており、これらの筒内圧センサ
8と筒内温度センサ10の検知部が上記気筒の燃焼室に
露呈されている。
【0031】また、上記エンジン本体1の各気筒に連通
する吸気ポート1bにインジェクタ4が設置されてお
り、さらにこの吸気ポート1bが吸気マニホルド5を介
してスロットルボディ17に連通されている。このスロ
ットルボディ17には、スロットル13が設置されてお
り、そのスロットル13が全閉であるか否かを検出する
スロットル状態検出センサ15が装着されている。
【0032】上記エンジン本体1の図示しないクランク
シャフトに連接するリングギア12に各気筒の予め設定
されたクランク角を検出するクランク角センサ11が設
けられている。また、上記エンジン本体1の排気ポート
1cに連通する排気マニホルド2の合流部に空燃比セン
サ6が設置されている。なお、7は触媒コンバータであ
る。
【0033】また、14は制御装置(以下ECUとい
う)で、たとえばCPU(中央演算処理装置)、RAM
(ランダム・アクセス・メモリ)、ROM(リード・オ
ンリ・メモリ)、入力インターフェースからなるマイク
ロコンピュータと、インジェクタならびに点火プラグ用
内蔵駆動回路から構成されている。このECU14の入
力側には空燃比センサ6、筒内圧センサ8、筒内温度セ
ンサ10、クランク角センサ11、スロットル状態検知
センサ15が接続されている。さらに、このECU14
の出力側には、図示しないECU内蔵の駆動回路を介し
て上記インジェクタ4と点火プラグ9が接続されてい
る。
【0034】ここで、この一実施例の燃焼室内の圧力を
検出する筒内圧センサ8、および取り付け図を図2に示
す。図2において、21はシリンダブロック、22はシ
リンダヘッド、23はピストンである。また、26は筒
内圧センサであり、シリンダブロック21に装着されて
いる。筒内圧センサ26の圧力検出部26aは、エンジ
ンの燃焼室内部24に連通する導圧部25に露呈してお
り、筒内圧力を検出するようになっている。
【0035】上記圧力検出部26aは、図示しない導圧
物(たとえば、シリコンオイルなど)を介するか、もし
くは直接、図示しない圧力変換素子につながって圧力を
計測するようになっている。その圧力変換素子は、半導
体圧力センサを用いている。また圧力変換素子として、
圧電素子を用いるものでもよい。
【0036】まず最初に請求項1、請求項3、請求項
4、請求項5に記載の発明に対応する実施例について説
明する。図1はこれらの発明の要部の構成の機能を示す
ブロック図である。この図1において、31は制御対象
となるエンジンであり、32は、運転状態検出手段であ
る。この運転状態検出手段32は、たとえば図3で示し
たスロットル状態検出センサ15である。このスロット
ル状態検出センサとしては、前述したようなスロットル
が全閉であるか否かを判定する運転状態判定手段として
のセンサ、またはスロットルの全閉から全開までのスロ
ットル開度角度を連続的に検出するスロットル開度セン
サ(不図示)、またはスロットルの全閉から全開までの
スロットル開度角度が所定の角度範囲内にあることを検
出するスロットルポジションセンサ(不図示)を用いて
もよい。また前記運転状態検出手段32は、吸気マニホ
ルド内圧力センサ(不図示)や、エアーフロセンサ(不
図示)を用いてもよい。
【0037】33は、クランク角を検出するクランク角
検出手段であり、たとえば、図3のクランク角センサ1
1が該当するものである。34は筒内圧を検出する圧力
センサとしての筒内圧差検出手段であり、たとえば、図
3の筒内圧センサ8が該当するものである。筒内圧は、
クランク角検出手段33から得られる出力を基にして所
定のクランク角度間での筒内圧を検出し、筒内圧力差Δ
Pを検出する。
【0038】35は、筒内温度を検出する筒内温度検出
手段であり、たとえば、図3の筒内温度センサ10が該
当するものである。この筒内温度検出手段としては、図
3のエンジン本体1の内部に循環する冷却水(不図示)
の温度を検出する冷却水温センサ(不図示)を用いるも
のでもよい。この冷却水温は、筒内温度と相関があるの
で筒内温度の代用に冷却水温を用いることができる。
【0039】なお、この筒内温度検出手段としては、エ
ンジンの吸入空気温度を検出する吸気温度センサ(不図
示)を用いるものでもよい。この吸気温度は、筒内温度
と相関があるので筒内温度の代用として吸気温度を用い
ることもできる。
【0040】また、36は、エンジンで作用している混
合気の空燃比を検出する空燃比検出手段であり、たとえ
ば、図3の空燃比センサ6が該当するものである。31
6は、エンジン回転数検出手段であり、クランク角検出
手段33から得られるクランク角度を基に所定のクラン
ク角度(たとえば、1°CA毎)回転するのに要する時
間から上記エンジン回転数を検出する。
【0041】37は正規化基準値決定手段であり、前述
した筒内圧力差検出手段34で検出した燃焼室内圧力差
ΔPとしての筒内圧力差ΔPを正規化する筒内圧力差Δ
0 (以下、基準筒内圧力差ΔP0 と記す)と基準充填
効率Ce0 を、前述した運転状態検出手段32の出力と
エンジン回転数検出手段316の出力を基にして決定す
るものである。
【0042】38は筒内圧力差正規化手段であり、筒内
圧力差検出手段34にて得られた筒内圧力差ΔPと正規
化基準値決定手段37にて得られた基準筒内圧力差ΔP
0 より正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定するもので
ある。
【0043】39は充填効率演算手段であり、前述した
筒内圧力正規化手段38で得られた正規化筒内圧力差Δ
P/ΔP0 と正規化基準値決定手段37にて得られた基
準充填効率Ce0 から、エンジンの充填効率Ceを演算
するものである。
【0044】310は充填効率補正手段であり、筒内温
度検出手段35の出力を基に充填効率Ceを補正するも
のである。317は充填効率平均化手段であり、所定の
クランク角毎に検出される充填効率補正手段の出力であ
る充填効率Ceを算術平均したり、それまでに検出した
充填効率Ceとの加重平均したりするものである。
【0045】312は演算制御手段であり、充填効率平
均化手段317にて得られた平均充填効率Ceave と空
燃比検出手段36からの出力とエンジン回転数検出手段
316からの出力からエンジンの空燃比及び、点火時期
を決定して出力する。
【0046】314は空燃比調整手段であり、上述の演
算制御手段312から与えられる空燃比制御信号に応じ
てエンジンに供給する混合気を制御するものである。こ
の空燃比調整手段314は、たとえば、図3のインジェ
クタ6や電気信号によって空燃比を調整することができ
る気化器(不図示)を用いることもできる。
【0047】315は点火時期調整手段であり、演算制
御手段312から得られる点火時期制御信号に応じた点
火時期に点火を行うものであり、たとえば、フルトラン
ジスタ式の点火装置(パワートランジスタスイッチング
回路と点火コイルとからなる装置)と、点火プラグ9と
を用いることができる。
【0048】次に、この発明において空燃比、および点
火時期を制御する原理について説明する。図4に、4サ
イクルエンジンのクランク角度と筒内圧の関係について
示す。Aはエンジン回転数1500rpm 、吸気管内圧力
−300mmHgの場合筒内圧力波形であり、Bはエンジン
回転数3000rpm、吸気管内圧力−400mmHgの場合
の筒内圧力波形である。θ1,θ2は圧縮行程中の所定
のクランク角度で、θ1は吸気弁が閉じた後のクランク
角度で、たとえばBTDC90°CAである。θ2は点
火するよりも前のクランク角度で、たとえばBTDC4
0°CAである。図4にあるように、クランク角度θ1
のときの筒内圧力をP1、クランク角度θ2の時の筒内
圧力をP2とする。図4における筒内圧波形Bの場合の
筒内圧力差ΔPを次の(3)式で定義する。 ΔP=P2−P1 …(3)
【0049】同様に、筒内圧波形Aの場合も筒内圧力差
ΔPが定義できる。ここで、筒内圧波形Aの場合を、後
述するような正規化基準運転状態として、基準筒内圧力
差ΔP0 とする。
【0050】筒内圧力差ΔPは、従来の技術でも述べた
ように、筒内圧力差ΔPと吸入空気量Gaの間には図2
4のような関係がある。ここで、吸入空気量を、充填効
率Ce、すなわち、エンジンのシリンダ内に標準状態
(たとえば、1気圧・0℃)の空気が充填されたときの
重量に対する任意の運転状態でシリンダ内に充填された
空気の重量の比で取り扱うことにする。すなわち、筒内
圧力差ΔPと充填効率Ceとの関係は、図24と同様
に、図7の様な関係がある。ゆえに、筒内圧力差ΔPを
計測することにより充填効率Ceを求めることができ
る。
【0051】ところが、図7に示した様に、同じ筒内圧
力差ΔPであってもエンジン回転数によって充填効率C
eがばらつく問題がある。また、絶対圧力値を用いてい
るので、圧力センサ毎に校正を正確にしなければならな
い。校正結果がばらついた時は、充填効率Ceの測定精
度が劣化することになる。
【0052】そこで、それぞれのエンジン回転数毎に、
前述した正規化基準運転状態の時(たとえば、吸気管内
圧力が−300mmHgの時)の筒内圧力差ΔPを基準筒内
圧力差ΔP0 とする。同様に、上記同じ正規化運転状態
における充填効率Ceを基準充填効率Ce0 とする。そ
して、任意の運転状態における筒内圧力差ΔP、及び充
填効率Ceをそれぞれ、前述した基準筒内圧力差Δ
0 、及び基準充填効率Ce0 で正規化すると、図5の
ような関係が得られる。
【0053】すなわち、基準筒内圧力差ΔP0 と基準充
填効率Ce0 で正規化することにより、一次関数とな
り、任意の運転状態において正規化充填効率(Ce/C
0 )は、次の(4)式のように定数a,bを用いた一
次関数で表すことができる。 (Ce/Ce0 )=a×(ΔP/ΔP0 )+b …(4)
【0054】ここで、係数a、及びbは、運転条件を変
えて(Ce/Ce0)、及びΔP/ΔP0 を計測し、図
5のように表記して最小2乗法を用いて求値すればよ
い。そのうえ、(3)式のように、筒内圧力差の比を用
いているので、同一特性の筒内圧センサを用いて圧力計
測をしている限り、校正バラツキによる充填効率精度が
劣化することはない。
【0055】また、図7、及び図5の関係は、同一の筒
内温度、または同一の冷却水温(たとえば、80℃)、
または同一の吸気温度の場合に成立する。たとえば、冷
却水温が80℃の時の充填効率を基準として、各冷却水
温毎の充填効率Ceと正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0
ら冷却水温が80℃のときの一次直線方程式で求めた充
填効率の比Ktw(以下、この比Ktwを冷却水温補正係数
と呼ぶ)を図6に示す。すなわち、冷却水温補正係数K
twは次の(5)式のように定義される。 Ktw=(任意の冷却水温での充填効率)/(冷却水温8
0℃での充填効率)…(5)
【0056】筒内温度は、冷却水温と相関があるので筒
内温度をパラメータとして任意の筒内温度の時の充填効
率と基準となる筒内温度の時の充填効率との比も、図6
と同様の関係となる。ゆえに、筒内温度を基に充填効率
を補正することもできる。
【0057】また、吸気温度も、冷却水温と相関がある
ので吸気温度をパラメータとして任意の吸気温度の時の
充填効率と基準となる吸気温度の時の充填効率との比
も、図6と同様の関係となる。ゆえに、吸気温度を基に
充填効率を補正してもよい。
【0058】上述したようにして充填効率Ceを求値す
れば、計測精度のよい充填効率Ceが得られるが、たと
えば、筒内圧センサ出力が雑音や過途的な出力変動で誤
差を含んでいる場合に筒内圧力差ΔPに誤差が生じ、ひ
いては、上述したように補正しても誤差を含んだ充填効
率となる。そのような、誤差を排除するために、所定の
クランク角毎に計測される補正された充填効率Ceを所
定の個数を算術平均する。
【0059】たとえば、この算術平均の方法としては、
以下に述べるような移動平均する方法がある。所定のク
ランク角毎に、現在検出された充填効率をCe(0)と
する。また、過去i個前に検出された充填効率をCe
(i)、過去n個前に検出された充填効率をCe(n)
とする。この(n+1)個の充填効率を次の(6)式に
従って移動平均し、平均充填効率Ceave を求める。 Ceave =(ΣCe(i))/(n+1) …(6)
【0060】また、平均化の方法としては、次の(7)
式のような加重平均を施してもよい。 Ceave (j)=(1−Kave ) ×Ce(j)+Kave ×Ceave (j−1) …(7) ここで、(j)は現在の値を表し、(j−1)は一つだ
け過去の値を表す。また、Kave は、重み係数であり、
0以上1以下の値をとる。このように、平均化を行え
ば、筒内圧力差ΔPの検出誤差による充填効率の検出誤
差を排除することができる。
【0061】以上のように、正規化筒内圧力差ΔP/Δ
0 と基準充填効率Ce0 を用いて正規化し、冷却水温
を用いて補正し、計測されるクランク角毎に算術平均す
れば計測精度のよいエンジンの充填効率Ceを求めるこ
とができる。
【0062】次に、図8のフローチャートに従って筒内
圧力から充填効率Ceを求め、空燃比、及び点火時期を
制御する論理について述べる。この論理は図3のECU
14で実現されている。
【0063】まず最初に、このフローは、クランク角度
に同期して処理される。ただし、後述するように、ステ
ップS123、ステップS127、及びステップS12
9におけるエンジン負荷検出と冷却水温検出の処理は必
ずしもクランク角度に同期しなくてもよい。このフロー
が始まるタイミングは、たとえば、前述した図4に示し
たθ1での筒内圧P1を得る所定クランク角度である。
【0064】上記のタイミングで、まず最初にステップ
S121では、クランク角度θ1での筒内圧P1とクラ
ンク角度θ2での筒内圧P2を、たとえば、図3のクラ
ンク角センサ11と筒内圧センサ8により検出する。そ
して、上述した(3)式に従って、筒内圧力差ΔPを演
算する。
【0065】次に、ステップS122では、上記クラン
ク角センサの出力を基に、エンジン回転数Ne(rpm )
を計測する。次に、ステップS123では、エンジンの
負荷を検出する。これは、図1の運転状態検出手段32
で説明したように、前述したようなスロットルが全閉で
あるか否かを判定するセンサ(以下、このセンサをアイ
ドルセンサと呼ぶ)、またはスロットルの全閉から全開
までのスロットル開度角度を連続的に検出するスロット
ル開度センサ、またはスロットルの全閉から全開までの
スロットル開度角度が所定の角度範囲内にあることを検
出するスロットルポジションセンサを用いて判定する。
【0066】また吸気マニホルド内圧力センサや、エア
ーフロセンサを用いてもよい。たとえば、アイドルセン
サを用いた場合は、スロットルが全閉である時はアイド
ル状態Si 、スロットルが全閉でない時には非アイドル
状態Sniであると運転状態を検出する。また、たとえ
ば、スロットル開度センサを用いた場合は、全閉から全
開までのスロットル開度α(度)で運転状態を検出す
る。スロットルポジションセンサを用いた場合は、スロ
ットル開度状態α1,α2,α3,α4等で運転状態を
検出する。
【0067】吸気マニホルド内圧力センサ(不図示)を
用いた場合は、吸気マニホルド内圧力Pb(mmHg)で運
転状態を検出する。エアーフロセンサ(不図示)では、
たとえば、スロットル上流の吸気管、もしくはスロット
ルを一部だけバイパスして流れる吸入空気量Gab(g)
で運転状態を検出する。
【0068】上述したエンジンの負荷を検出するタイミ
ングは、前述したような、クランク角同期で計測せず
に、所定の時間周期毎に計測した値をRAMに格納して
おき、このステップS123を処理するタイミングで使
用するようにしてもよい。
【0069】次に、ステップS124では、ステップS
122で検出したエンジン回転数NeとステップS12
3で検出した運転状態の少なくとも一方に基づいて、基
準充填効率Ce0 、及び基準筒内圧力差ΔP0 の少なく
とも一方を決定する。たとえば、ステップS123で、
アイドルセンサを用いた場合は、図13表1のように、
運転状態Si 、及びSniに基づいて基準充填効率C
0 、基準筒内圧力差ΔP0 を決定する。
【0070】
【表1】
【0071】また、たとえば、ステップS123で、ス
ロットル開度センサを用いた場合には、図9,図10の
ように、スロットル開度α(度)とエンジン回転数に基
づいて、テーブルルックアップして基準充填効率C
0 、基準筒内圧力差ΔP0 を決定する。この場合基準
充填効率Ce0 、基準筒内圧力差ΔP0 のどちらか一方
をスロットル開度αに無関係に一定としてもよい。
【0072】また、たとえば、ステップS123で、ス
ロットルポジションセンサを用いた場合には、図11,
図12のように、スロットル開度状態α1,α2,α
3,α4等とエンジン回転数に基づいてテーブルルック
アップして基準充填効率Ce0 、基準筒内圧力差ΔP0
を決定する。この場合、基準充填効率Ce0 、基準筒内
圧力差ΔP0 のどちらか一方をスロットル開度状態に関
わらず一定としてもよい。
【0073】さらに、たとえばステップS123で、吸
気マニホルド内圧力センサを用いた場合には、図13,
図14のように、吸気マニホルド内圧力Pbとエンジン
回転数に基づいてテーブルルックアップして基準充填効
率Ce0 、基準筒内圧力差ΔP0 を決定する。この場
合、基準充填効率Ce0 、基準筒内圧力差ΔP0 のどち
らか一方を吸気マニホルド内圧力Pbに関わらず一定と
してもよい。
【0074】また、たとえばステップS123で、エア
ーフロセンサを用いた場合には、図15,図16のよう
に、吸入空気量Gabとエンジン回転数に基づいてテーブ
ルルックアップして基準充填効率Ce0 、基準筒内圧力
差ΔP0 を決定する。この場合、基準充填効率Ce0
基準筒内圧力差ΔP0 のどちらか一方を吸入空気量Gab
に関わらず一定としてもよい。
【0075】次に、ステップS125では、ステップS
121で計測した筒内圧力差ΔPとステップS124で
決定した基準筒内圧力差ΔP0 を用いて、正規化して正
規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を演算する。
【0076】次に、ステップS126では、ステップS
124で決定した基準充填効率Ce0 とステップS12
5で演算した正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を用いて、
前述した(4)式の係数a,bを用いて次の(8)式に
従って充填効率CeΔPを演算する。 CeΔP=Ce0 ×(a×(ΔP/ΔP0 )+b) …(8)
【0077】次に、ステップS127では、たとえば、
図3の筒内温度センサ10や前述した冷却水温センサを
用いて筒内温度を計測する。ここでは、冷却水温センサ
で計測した冷却水温Tw を例にして説明する。この冷却
水温は、前述したように、クランク角同期で計測せず
に、所定の時間周期毎に計測した値をRAMに格納して
おき、このステップS127を処理するタイミングで使
用するようにしてもよい。
【0078】次に、ステップS128では、ステップS
126で求めた充填効率CeΔPとステップS127で
求めた冷却水温Tw を用いて充填効率CeΔPを補正し
て、充填効率Ceを演算する。まず、冷却水温Tw から
図6にあるような関係に基づいて冷却水温補正係数Ktw
を求める。これは表2に記載したような冷却水温度Tw
に基づいた冷却水温補正係数Ktwをテーブルルックアッ
プすればよい。
【0079】
【表2】
【0080】このようにして求めた冷却水温補正係数K
twを用いて、次の(9)式に従って充填効率Ceを演算
する。 Ce=Ktw×CeΔP …(9)
【0081】次に、ステップS131では、ステップS
128で求めた充填効率Ceを平均化して、平均充填効
率Ceave を演算する。これは、前述した(6)式及び
(7)式に従って平均化処理をする。まず、(6)式に
従って演算する場合について説明する。ステップS12
8が終了した時に、前述した現在の充填効率Ce(0)
が得られる。この時に過去n個の充填効率Ce(1)か
らCe(n)までは、たとえば、図3のECU14に内
蔵されているRAMに格納しておくようにする。
【0082】もし、まだn個の充填効率Ceが検出され
ていない場合は、検出されている個数だけを用いて平均
すればよい。また、たとえば、充填効率Ceをn個検出
し終るまで、以下の演算を行わないようにしてもよい。
このようにして得られた(n+1)個の充填効率Ce
(0)からCe(n)を用いて(6)式によって平均充
填効率Ceave を演算する。
【0083】次に、(7)式に従って演算する場合につ
いて説明する。ステップS128が終了した時に、前述
した現在の充填効率Ce(j)が得られる。この時に一
つ前のステップで演算した平均充填効率Ceave (j−
1)は、たとえば、図3のECU14に内蔵されている
RAMに格納しておくようにする。もし、まだ平均充填
効率Ceave (j−1)が検出されていない場合は、今
検出されたCe(j)と同じ値とするか、たとえば、平
均充填効率Ceave (j−1)を検出し終るまで、以下
の演算を行わないようにしてもよい。
【0084】このようにして得られた平均充填効率Ce
ave (j−1)を用いて、(7)式によって平均充填効
率Ceave (j)を演算する。この平均充填効率Ce
ave (j)がステップS131で求める平均充填効率C
ave である。このようにして、ステップS131で得
られた平均充填効率Ceave がこの発明で得られる計測
精度のよい充填効率である。
【0085】次に、ステップS129では、図1の空燃
比検出手段、たとえば、図3の空燃比センサ6を用い
て、空燃比を計測する。この計測するタイミングは前述
したステップS123およびステップS127と同様
に、クランク角同期で計測せずに、所定の時間周期毎に
計測した値をRAMに格納しておき、このステップS1
29を処理するタイミングで使用するようにしてもよ
い。この空燃比センサは、たとえば、酸素濃度センサで
あり、理論空燃比14.7よりも小さい(この時をリッチ
であると呼ぶ)場合と14.7よりも大きい(この時をリ
ーンであると呼ぶ)場合を判定できる。
【0086】このセンサの出力に応じて、空燃比補正係
数Kfbを決定する。この空燃比補正係数Kfbは、後述す
るように、図1の空燃比調整手段314において所定の
空燃比となるように燃料噴射量をフィードバック制御す
るためのものである。この空燃比補正係数Kfbは、たと
えば、所望の空燃比である場合には、Kfb=1.0とす
る。また、上記空燃比センサにて、リッチであると判定
した時には、このステップS129の処理毎に、Kfb
所定値づつ減算して燃料噴射量を減量していく。また、
上記空燃比センサにて、リーンであると判定した時に
は、このステップS129の処理毎に、Kfbを所定値づ
つ加算して燃料噴射量を増量していく。このように、空
燃比補正係数Kfbを演算する。
【0087】次に、ステップS130では、ステップS
131で得られた平均充填効率Ceave に基づいて燃料
噴射量、及び点火時期を決定し空燃比、及び点火時期を
調整する。まず、燃料噴射量は、図3のインジェクタ4
を調整する燃料噴射パルス幅Ti (ms)を(10)式に
従って決定する。 Ti =K×Kfb×Ceave …(10) この(10)式におけるKは、空燃比定数で、平均充填
効率Ceave に応じて所望の空燃比、例えば、空燃比1
4.7となる燃料噴射パルス幅Ti に変換する係数であ
る。Kfbは、ステップS129で決定した空燃比補正係
数である。
【0088】この(10)式の燃料噴射パルス幅演算結
果に基づいて、図3のECU14から信号を送り、イン
ジェクタ4を駆動する。燃料噴射パルス幅Ti はエンジ
ンに付随するバッテリ(図示せず)およびバッテリ電圧
検出装置(図示せず)の状態に応じて補正をしてもよ
い。このようにして、エンジンの空燃比を制御する。
【0089】また、点火時期は、たとえば、上述した燃
料噴射パルス幅TiとステップS122で得られたエン
ジン回転数Neに応じて図17に示すようなエンジン回
転数Neと燃料噴射パルス幅Ti から点火時期を決定す
る2次元マップテーブルからテーブルルックアップによ
り決定する。この点火時期にしたがって、図3のECU
14から信号を送り、点火プラグ9を駆動する。また、
この点火時期は図18に示すようなエンジン回転数Ne
と充填効率Ceから点火時期を決定する2次元マップテ
ーブルからテーブルルックアップして決定するようにし
てもよい。以上のように、図8のフローチャートに従っ
て、エンジンの空燃比、及び点火時期を制御する。
【0090】以上、述べたエンジンは、多気筒エンジン
であってもそれぞれの気筒に対して上述した手順に従っ
て、空燃比、及び点火時期を制御することができる。そ
の場合に、基準筒内圧力差ΔP0 、または基準充填効率
Ce0 の少なくとも一方を、それぞれの気筒毎に別々の
値に設定してもよい。
【0091】また、多気筒エンジンの場合、各気筒に対
応して、それぞれの気筒の充填効率Ceが得られるが、
その順番に検出される充填効率Ce対して図8のステッ
プS131の処理を施して平均充填効率Ceave を演算
してもよい。
【0092】次に請求項2に記載の発明について特に図
1と異なる点を中心に実施例を説明する。重複する部分
の説明は省略する。図19はこの請求項2の発明の要部
の構成の機能を示すブロック図である。この図19にお
いて、251は制御対象となるエンジンであり、252
は、運転状態検出手段である。この運転状態検出手段2
52の一例は、たとえば図3で示したスロットル状態検
出センサ15である。
【0093】また、253は、クランク角を検出するク
ランク角検出手段であり、たとえば、図3のクランク角
センサ11が該当するものである。254は、筒内圧を
検出する筒内圧検出手段であり、たとえぞ、図3の筒内
圧センサ8が該当するものである。筒内圧は、クランク
角検出手段253から得られる出力を基にして所定のク
ランク角度での筒内圧Pを検出する。
【0094】255は、筒内温度を検出する筒内温度検
出手段であり、その一例としては、図3の筒内温度セン
サ10が該当するものである。256は、エンジンで作
用している混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段で
あり、たとえば、図3の空燃比センサ6が該当するもの
である。2516は、エンジン回転数検出手段であり、
クランク角検出手段253から得られるクランク角度を
基に所定のクランク角度(たとえば、1°CA毎)回転
するのに要する時間から上記エンジン回転数を検出す
る。
【0095】257は正規化基準値決定手段であり、後
述する筒内圧力差演算手段2518で検出した筒内圧力
差ΔPを正規化する筒内圧力差ΔP0 と基準充填効率C
0 を、前述した運転状態検出手段252の出力とエン
ジン回転数検出手段2516の出力を基にして決定する
ものである。
【0096】2517は筒内圧力平均化手段であり、こ
の発明の特徴的な手段であり、クランク角検出手段25
3の出力に基づいて筒内圧力差ΔPを演算する所定の2
つのクランク角のそれぞれのクランク角度の前後数点に
亘って、筒内圧力検出手段254の出力である筒内圧力
Pを平均化する。平均化手段は、たとえば、それぞれの
クランク角の前後数点に亘っての算術和平均である。こ
の筒内圧力平均化手段により所定の2つのクランク角で
の筒内圧平均値Pave が得られる。
【0097】2518は筒内圧平均化手段2517の出
力である所定の2つのクランク角での筒内圧平均値P
ave から筒内圧力差ΔPを演算する手段である。258
は、筒内圧力正規化手段であり、筒内圧力差演算手段2
518にて得られた筒内圧力差ΔPと正規化基準値決定
手段257にて得られた基準筒内圧力差ΔP0 より正規
化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定するものである。
【0098】259は、充填効率演算手段であり、前述
した筒内圧力正規化手段258で得られた正規化筒内圧
力差ΔP/ΔP0 と正規化基準値決定手段257にて得
られた基準充填効率Ce0 から、エンジンの充填効率C
eを演算するものである。2510は、充填効率補正手
段であり、筒内温度検出手段255の出力を基に充填効
率Ceを補正するものである。
【0099】2512は、演算制御手段であり、充填効
率補正手段2510にて得られた筒内温度による補正後
の充填効率Ceと空燃比検出手段256からの出力とエ
ンジン回転数検出手段からの出力からエンジンの空燃比
及び、点火時期を決定して出力する。
【0100】また、2514は、空燃比調整手段であ
り、上述の演算制御手段2512から与えられる空燃比
制御信号に応じてエンジンに供給する混合気を制御する
ものである。この空燃比調整手段2514はたとえば、
図3のインジェクタ6や電気信号によって空燃比を調整
することができる気化器を用いることができる。
【0101】2515は、点火手段であり、演算制御手
段2512から得られる点火時期制御信号に応じた点火
時期に点火を行うものであり、たとえば、フルトランジ
スタ式の点火装置と、点火プラグ9とを用いることがで
きる。
【0102】次に、この実施例における筒内圧力差ΔP
から充填効率Ceを検出する原理については、前述した
実施例と同様であるので省略する。ただし、請求項2の
発明においては、たとえば、クランク角θ1での筒内圧
について後述するように平均化処理する点が異なる。そ
の点については、図26のフローチャートの説明の中で
詳細に述べる。
【0103】次に、図20のフローチャートに従って筒
内圧力から充填効率Ceを求め、空燃比、及び点火時期
を制御する論理について述べる。この論理は図3のEC
U14で実現されている。
【0104】まず最初に、このフローは、クランク角度
に同期して処理される。ただし、後述するように、ステ
ップS263、ステップS267、及びステップS26
9におけるエンジン負荷検出と冷却水温検出の処理は必
ずしもクランク角度に同期しなくてもよい。このフロー
が始まるタイミングは、たとえば、前述した図4に示し
たθ1での筒内圧P1を得るための算術平均を開始する
θ1の所定角度前である。
【0105】これについて、図21に従って説明する。
図21では、クランク角θ1での筒内圧平均値P1ave
などを得るためにクランク角θ1での前後n個、合計
(2n+1)個の筒内圧を検出し、算術平均する場合に
ついて示している。この場合は、クランク角θ1(−
n)のタイミングでこの図20のフローが始まる。筒内
圧平均値P1ave 、及びP2ave を求める論理について
は後述する。
【0106】上記のタイミングで、まず最初にステップ
S2611では、筒内圧平均値P1ave 、及びP2ave
を求めるためにθ1、及びθ2の前後(2n+1)個づ
つの筒内圧を検出する。筒内圧平均値P1ave 、及びP
ave は、クランク角θ1,θ2の前後(2n+1)個
づつ所定のクランク角度毎(たとえば、1°CA毎)に
筒内圧を検出して算術平均する。図21に従って説明す
る。まず筒内圧平均値P1aveは、クランク角θ1(−
n)からθ1(n)まで所定のクランク角毎に筒内圧P
1(−n)からP1(n)まで(2n+1)個の筒内圧
を順次計測して、筒内圧P1(n)計測後、次の(1
1)式に従って計算する。 P1ave =(ΣP1(i))/(2n+1) …(11) 筒内圧平均値P2ave も同様にして計算する。ステップ
S2611では、筒内圧P1(i)、及びP2(i)の
検出を行う。
【0107】次に、ステップS2612では、上述した
ステップS2611で得られた筒内圧P1(i)、及び
P2(i)を上記(11)式に従って算術平均する。次
に、ステップS261では、上述したステップS261
2で得られたクランク角度θ1での筒内圧平均値P1
ave とクランク角度θ2での筒内圧平均値P2ave を用
いて、上述した(3)式に従って、筒内圧力差ΔPを演
算する。次のステップS262では、上記クランク角セ
ンサの出力を基に、エンジン回転数Ne(rpm )を計測
する。
【0108】次に、ステップS263では、エンジンの
負荷を検出する。これは、図19の運転状態検出手段2
52で説明したように、前述したようなスロットルが全
閉であるか否かを判定するセンサ(以下、このセンサを
アイドルセンサと呼ぶ)、またはスロットルの全閉から
全開までのスロットル開度角度を連続的に検出するスロ
ットル開度センサ、またはスロットルの全閉から全開ま
でのスロットル開度角度が所定の角度範囲内にあること
を検出するスロットルポジションセンサを用いて判定す
る。また吸気マニホルド内圧力センサや、エアーフロセ
ンサを用いてもよい。
【0109】たとえば、アイドルセンサを用いた場合
は、スロットルが全閉である時はアイドル状態Si 、ス
ロットルが全閉でない時には非アイドル状態Sniである
と運転状態を検出する。たとえばスロットル開度センサ
を用いた場合は、全閉から全開までのスロットル開度α
(度)で運転状態を検出する。スロットルポジションセ
ンサを用いた場合は、スロットル開度状態α1,α2,
α3,α4等で運転状態を検出する。また、吸気マニホ
ルド内圧力センサ(不図示)を用いた場合は、吸気マニ
ホルド内圧力Pb(mmHg)で運転状態を検出する。ま
た、エアーフロセンサ(不図示)では、例えば、スロッ
トル上流の吸気管、もしくはスロットルを一部だけバイ
パスして流れる吸入空気量Gab(g)で運転状態を検出
する。
【0110】上述したエンジンの負荷を検出するタイミ
ングは、前述したような、クランク角同期で計測せず
に、所定の時間周期毎に計測した値をRAMに格納して
おき、このステップS263を処理するタイミングで使
用するようにしてもよい。
【0111】次に、ステップS264では、ステップS
262で検出したエンジン回転数NeとステップS26
3で検出した運転状態の少なくとも一方に基づいて、基
準充填効率Ce0 、及び基準筒内圧力差ΔP0 の少なく
とも一方を決定する。たとえば、ステップS263で、
アイドルセンサを用いた場合は、表1のように、運転状
態Si 、及びSniに基づいて基準充填効率Ce0 、基準
筒内圧力差ΔP0 を決定する。
【0112】また、たとえばステップS263で、スロ
ットル開度センサを用いた場合には、図9,図10のよ
うに、スロットル開度α(度)とエンジン回転数に基づ
いてテーブルルックアップして基準充填効率Ce0 、基
準筒内圧力差ΔP0 を決定する。この場合、基準充填効
率Ce0 、基準筒内圧力差ΔP0 のどちらか一方をスロ
ットル開度αに関わらず一定としてもよい。
【0113】さらに、たとえばステップS263で、ス
ロットルポジションセンサを用いた場合も、吸気マニホ
ルド内圧力センサを用いた場合も、エアーフロセンサを
用いた場合にも、前述した図8のフローチャートのステ
ップS123で処理と同様であるので省略する。
【0114】次に、ステップS265では、ステップS
261で計測した筒内圧力差ΔPとステップS264で
決定した基準筒内圧力差ΔP0 を用いて、正規化して正
規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を演算する。次いでステッ
プS266では、ステップS264で決定した基準充填
効率Ce0とステップS265で演算した正規化筒内圧
力差ΔP/ΔP0 を用いて、前述した(4)式と同様の
係数a,bを用いて(8)式に従って充填効率CeΔP
を演算する。
【0115】次に、ステップS267では、たとえば、
図3の筒内温度センサ10や前述した冷却水温センサを
用いて筒内温度を計測する。ここでは、冷却水温センサ
で計測した冷却水温Tw を例にして説明する。この冷却
水温は、前述したように、クランク角同期で計測せず
に、所定の時間周期毎に計測した値をRAMに格納して
おき、このステップS267を処理するタイミングで使
用するようにしてもよい。
【0116】次に、ステップS268では、ステップS
266で求めた充填効率CeΔPとステップS267で
求めた冷却水温Tw を用いて充填効率CeΔPを補正し
て、充填効率Ceを演算する。まず、冷却水温Tw から
図6にあるような関係に基づいて冷却水温補正係数Ktw
を求める。これは、たとえば、表2から冷却水温Tw
基づいて冷却水温補正係数Ktwをテーブルルックアップ
すればよい。このようにして求めた冷却水温補正係数K
twを用いて、(9)式に従って充填効率Ceを演算す
る。
【0117】次に、ステップS269では、図19の空
燃比検出手段、たとえば、図3の空燃比センサ6を用い
て空燃比を計測する。この計測するタイミングは、前述
したステップS263、及びステップS267と同様
に、クランク角同期で計測せずに、所定の時間周期毎に
計測した値をRAMに格納しておき、このステップS2
69を処理するタイミングで使用するようにしてもよ
い。この空燃比センサは、たとえば、酸素濃度センサで
あり、リッチである場合とリーンである場合を判定でき
る。
【0118】この空燃比センサの出力に応じて、空燃比
補正係数Kfbを決定する。この空燃比補正係数Kfbは、
後述するように、図19の空燃比調整手段2514にお
いて所定の空燃比となるように燃料噴射量をフィードバ
ック制御するためのものである。この空燃比補正係数K
fbは、たとえば、所望の空燃比である場合には、Kfb
1.0とする。
【0119】上記空燃比センサにて、リッチであると判
定した時には、このステップS269の処理毎に、Kfb
を所定値づつ減算して燃料噴射量を減量していき、上記
空燃比センサにて、リーンであると判定した時には、こ
のステップS269の処理毎に、Kfbを所定値づつ加算
して燃料噴射量を増量していく。このように、空燃比補
正係数Kfbを演算する。
【0120】次に、ステップS2610では、ステップ
S268で得られた充填効率Ceに基づいて燃料噴射
量、及び点火時期を決定し空燃比、及び点火時期を調整
する。まず、燃料噴射量は、図3のインジェクタ4を調
整する燃料噴射パルス幅Ti (ms)を(10)式に従っ
て決定する。この(10)式の燃料噴射パルス幅演算結
果に基づいて、図3のECU14から信号を送り、イン
ジェクタ4を駆動する。このようにして、エンジンの空
燃比を制御する。
【0121】また、点火時期は、たとえば、上述した燃
料噴射パルス幅TiとステップS262で得られたエン
ジン回転数Neに応じて、図17に示すようなエンジン
回転数Neと燃料噴射パルス幅Ti から点火時期を決定
する2次元マップテーブルからテーブルルックアップに
より決定する。この点火時期に従って、図3のECU1
4から信号を送り、点火プラグ9を駆動する。
【0122】この点火時期は図18に示すようなエンジ
ン回転数Neと充填効率Ceから点火時期を決定する2
次元マップテーブルからテーブルルックアップして決定
するようにしてもよい。以上のように、図20,26の
フローチャートに従って、エンジンの空燃比、及び点火
時期を制御する。以上、述べたエンジンは、多気筒エン
ジンであっても同様にできることは言うまでもない。
【0123】
【発明の効果】以上のように、請求項1に記載の発明に
よれば、エンジン燃焼室内の圧力を圧力センサで検出
し、この圧力センサの検出力に基づき圧縮行程中の任意
の2つのクランク角間での筒内圧力差ΔPを計測手段で
計測し、エンジン回転数を回転数計測手段で計測し、上
記計測した燃焼室内圧力差ΔPを上記エンジンの任意の
基準状態で得られる燃焼室内圧力差ΔP0 で正規化手段
により正規化して正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を算出
し、この正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 と上記圧縮行程
中の任意の基準状態における基準充填効率Ce0 に基づ
いて一次直線方程式を用いて充填効率演算手段によりエ
ンジンの充填効率Ceを演算し、この充填効率Ceを求
値される所定のクランク角毎に算術平均化、または加重
平均化して平均充填効率Ceave を算出し、この平均充
填効率Ceave に基づいて演算制御手段により燃料噴射
量と点火時期を決定し、エンジンの空燃比、及び点火時
期を制御するように構成したので、筒内圧センサにより
計測した筒内圧力値の計測上の誤差の影響を受けること
なく平均充填効率Ceave を計測精度よく検出すること
ができ、制御精度の高い空燃比と点火時期の制御を行う
ことができるエンジン制御装置を得ることができる。
【0124】また、請求項2に記載の発明によれば、請
求項1の手段に、圧縮行程中の任意の2つのクランク角
に同期して計測した筒内圧Pを平均化する手段を付加し
て充填効率Ceを計測するようにして、その充填効率C
eに基づいてエンジンの空燃比、及び点火時期を演算制
御手段で制御するように構成したので、筒内圧センサに
より検出した筒内圧の検出誤差の影響を受けることなく
充填効率Ceを計測精度よく検出することができ、精度
の高い空燃比と点火時期の制御を行うことができるエン
ジン制御装置を得ることができる。
【0125】請求項3に記載の発明によれば、請求項
1、及び請求項2に記載の発明の構成に加えてエンジン
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、上記エンジ
ンの任意の基準状態で得られる燃焼室内圧力差ΔP0
及び上記任意の基準状態における基準充填効率Ce0
前述した運転状態検出手段で検出した運転状態に基づい
て補正した値に基づいて正規化して前述した充填効率C
eを補正演算する手段を付加して充填効率Ceを計測す
るようにして、その充填効率Ceに基づいてエンジンの
空燃比、及び点火時期を演算制御手段で制御するように
構成したので、筒内圧センサにより検出した筒内圧の検
出誤差の影響を受けることがないとともに、エンジンの
運転状態の影響も受けることなく平均充填効率Ceave
を計測精度よく検出することができ、精度の高い空燃比
と点火時期の制御を行うことができるエンジン制御装置
を得ることができる。
【0126】請求項4に記載の発明によれば、請求項
1、及び請求項2に記載の発明の構成に加えてエンジン
の燃焼室内温度を計測する燃焼室内温度計測手段と、こ
の燃焼室内温度計測手段で得られる燃焼室内温度に応じ
て前述した充填効率Ceを補正演算する手段を付加し
て、充填効率Ceを計測するようにして、その充填効率
Ceに基づいてエンジンの空燃比、及び点火時期を演算
制御手段により制御するように構成したので、筒内圧セ
ンサにより検出した筒内圧の検出誤差の影響を受けるこ
とがないとともに、エンジンの運転状態の影響も受ける
ことなく平均充填効率Ceave を計測精度よく検出する
ことができ、精度の高い空燃比と点火時期の制御を行う
ことができるエンジン制御装置を得ることができる。
【0127】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明における充填効率演算手段によって所定の
クランク角毎に演算される充填効率Ceを充填効率平均
化手段で所定個数の算術平均するように構成したので、
計測上の誤差の少ない、精度のよい充填効率Ceを決定
でき、空燃比と点火時期の制御精度を向上することがで
きるエンジン制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるエンジン制御装置の
要部の構成を示すブロック図である。
【図2】同上実施例が適用されるエンジンの燃焼室内の
圧力を検出する筒内圧センサおよびその周辺部分の拡大
断面図である。
【図3】同上実施例が適用されるエンジンの要部の構成
説明図である。
【図4】同上実施例を説明するためのクランク角度と筒
内圧の関係図である。
【図5】同上実施例を説明するための正規化筒内圧力差
ΔP/ΔP0 と正規化充填効率Ce/Ce0 の関係図で
ある。
【図6】同上実施例が適用されるエンジンの冷却水温T
w と冷却水温補正係数Ktwの関係図である。
【図7】同上実施例が適用されるエンジンの筒内圧力差
ΔPと充填効率Ceの関係図である。
【図8】同上実施例の動作を説明するための筒内圧力差
ΔPから充填効率Ceを求め、空燃比及び点火時期を制
御する論理を示すフローチャートである。
【図9】同上実施例の動作を説明するためのスロットル
開度センサを用いて運転状態を判定し基準充填効率Ce
0 を決定する2次元マップである。
【図10】同上実施例の動作を説明するためのスロット
ル開度センサを用いて運転状態を判定し基準筒内圧力差
ΔP0 を決定する2次元マップである。
【図11】同上実施例の動作を説明するためのスロット
ルポジションセンサを用いて運転状態を判定し、基準充
填効率Ce0 を決定する2次元マップである。
【図12】同上実施例の動作を説明するためのスロット
ルポジションセンサを用いて運転状態を判定し基準筒内
圧力差ΔP0 を決定する2次元マップである。
【図13】同上実施例の動作を説明するための吸気マニ
ホルド内圧力センサを用いて運転状態を判定し基準充填
効率Ce0 を決定する2次元マップである。
【図14】同上実施例の動作を説明するための吸気マニ
ホルド内圧力センサを用いて運転状態を判定し、基準筒
内圧力差ΔP0 を決定する2次元マップである。
【図15】同上実施例の動作を説明するためのエアーフ
ロセンサを用いて運転状態を判定し基準充填効率Ce0
を決定する2次元マップである。
【図16】同上実施例の動作を説明するためのエアーフ
ロセンサを用いて運転状態を判定し基準筒内圧力差ΔP
0 を決定する2次元マップである。
【図17】同上実施例の動作を説明するためのエンジン
回転数Neと燃料噴射パルス幅Ti から点火時期を決定
する2次元マップである。
【図18】同上実施例の動作を説明するためのエンジン
回転数Neと充填効率Ceから点火時期を決定する2次
元マップである。
【図19】この発明の第2の実施例によるエンジン制御
装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図20】図19の実施例による筒内圧力差ΔPから充
填効率Ceを求め、空燃比及び点火時期を制御する論理
を表すフローチャートである。
【図21】図19の実施例の動作を説明するため計測し
た筒内圧を平均化する原理を示す説明図である。
【図22】従来のエンジン制御装置が適用されるエンジ
ンの要部の構成説明図である。
【図23】従来のエンジン制御装置により制御される発
火時とモータリング時の筒内圧力波形図である。
【図24】従来のエンジン制御装置、エンジンの筒内圧
力差ΔPと充填空気量Gaの関係図である。
【図25】従来のエンジン回転数と論理空燃比となる燃
料噴射時間の関係図である。
【符号の説明】
31 エンジン 32 運転状態検出手段 33 クランク角検出手段 34 筒内圧力差検出手段 35 筒内温度検出手段 36 空燃比検出手段 37 正規化基準値決定手段 38 筒内圧力差正規化手段 39 充填効率演算手段 251 エンジン 252 運転状態検出手段 253 クランク角検出手段 254 筒内圧力検出手段 255 筒内温度検出手段 256 空燃比検出手段 257 正規化基準値決定手段 258 筒内圧力差正規化手段 259 充填効率演算手段 2510 充填効率補正手段 2512 演算制御手段 2514 空燃比調整手段 2515 点火時期調整手段 2516 エンジン回転数検出手段 2517 筒内圧力平均化手段 2518 筒内圧力差演算手段 310 充填効率補正手段 312 演算手段 314 空燃比調整手段 315 点火時期調整手段 316 エンジン回転数検出手段 317 充填効率平均化手段
【手続補正書】
【提出日】平成4年4月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図20
【補正方法】変更
【補正内容】
【図20】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲野 翔一 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三 菱電機株式会社産業システム研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジン燃焼室内の圧力を検出する圧力
    センサと、クランク角を検出するクランク角センサと、
    上記圧力センサにより圧縮行程中の任意の二つのクラン
    ク角に同期して筒内圧力差ΔPを計測する計測手段と、
    この計測手段で計測した上記筒内圧力差ΔPを上記エン
    ジンの基準状態で得られる基準筒内圧力差ΔP0 で正規
    化して正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定する正規化
    手段と、この正規化手段で正規化された上記正規化筒内
    圧力差ΔP/ΔP0 と上記任意の基準状態における基準
    充填効率Ce0 に基づいてエンジンの充填効率Ceを演
    算する充填効率演算手段と、この充填効率演算手段によ
    り演算された充填効率Ceを平均化して平均充填効率C
    ave を演算する充填効率平均化手段と、この充填効率
    平均化手段で得られた平均充填効率Ceave に基づいて
    上記エンジンの空燃比と点火時期を制御する演算制御手
    段とを備えたエンジン制御装置。
  2. 【請求項2】 エンジン燃焼室内の圧力を検出する圧力
    センサと、クランク角を検出するクランク角センサと、
    上記圧力センサにより圧縮行程中の任意のクランク角に
    同期して測定した筒内圧Pを平均化する平均化手段と、
    この平均化手段で平均化された上記筒内圧Pから筒内圧
    力差ΔPを計測する計測手段と、この計測手段で計測し
    た上記筒内圧力差ΔPを上記エンジンの基準状態で得ら
    れる基準筒内圧力差ΔP0 で正規化して正規化筒内圧力
    差ΔP/ΔP0 を決定する正規化手段と、この正規化手
    段で正規化された上記正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0
    上記任意の基準状態における基準充填効率Ce0 に基づ
    いてエンジンの充填効率Ceを演算する充填効率演算手
    段と、この充填効率演算手段により演算された充填効率
    Ceを平均して平均化充填効率Ceave を演算する充填
    効率平均化手段と、この充填効率平均化手段で得られた
    平均充填効率Ceave に基づいて上記エンジンの空燃比
    と点火時期を制御する演算制御手段とを備えたエンジン
    制御装置。
  3. 【請求項3】 エンジンの運転状態を検出する運転状態
    検出手段と、この運転状態検出手段で検出された運転状
    態の検出値に基づいて運転状態を判定する判定手段と、
    エンジンの回転数を計測するエンジン回転数計測手段
    と、上記判定手段で判定された運転状態と上記エンジン
    回転数で計測された計測値に基づいて基準筒内圧力差Δ
    0 と基準充填効率Ce0 を決定する正規化基準値決定
    手段と、上記圧力センサにより圧縮行程中の任意あるい
    は任意の二つのクランク角に同期して筒内圧力差ΔPを
    計測する計測手段と、この計測手段で計測した筒内圧力
    差ΔP0 で正規化して正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0
    決定する正規化手段と、この正規化筒内圧力差ΔP/Δ
    0 と上記基準充填効率Ce0 に基づいてエンジンの充
    填効率Ceを演算する充填効率演算手段と、この充填効
    率演算手段で演算された上記充填効率Ceを補正する充
    填効率補正手段と、この充填効率補正手段で補正された
    充填効率を平均化して平均充填効率Ceave を演算する
    充填効率平均化手段と、この充填効率平均化手段で得ら
    れた平均充填効率Ceave に基づいて上記エンジンの空
    燃比と点火時期を制御する演算制御手段とを備えたエン
    ジン制御装置。
  4. 【請求項4】 エンジンの燃焼室内の圧力を検出する圧
    力センサと、クランク角を検出するクランク角センサ
    と、上記圧力センサにより圧縮行程中の任意の二つのク
    ランク角に同期して筒内圧力差ΔPを計測する計測手段
    と、この計測手段で計測した上記筒内圧力差ΔPを上記
    エンジンの基準状態で得られる基準筒内圧力差ΔP0
    正規化して正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定する正
    規化手段と、この正規化手段で正規化された上記正規化
    筒内圧力差ΔP/ΔP0 と上記任意の基準状態における
    基準充填効率Ce0 に基づいてエンジンの充填効率Ce
    を演算する充填効率演算手段と、上記エンジンの燃焼室
    内のガス温度、上記エンジンの冷却水温度、上記エンジ
    ンの吸気温度のうちの少なくとも一つを検出する温度検
    出手段と、この温度検出手段の出力に基づき上記充填効
    率演算手段で演算された充填効率Ceを補正する充填効
    率補正手段と、この充填効率補正手段で補正された充填
    効率を平均化して平均充填効率Ceave を演算する充填
    効率平均化手段と、この充填効率平均化手段で得られた
    平均充填効率Ceave に基づいて上記エンジンの空燃比
    と点火時期を制御する演算制御手段とを備えたエンジン
    制御装置。
  5. 【請求項5】 エンジン燃焼室内の圧力を検出する圧力
    センサと、このクランク角を検出するクランク角センサ
    と、上記圧力センサにより圧縮行程中の任意の二つのク
    ランク角に同期して筒内圧力差ΔPを計測する計測手段
    と、この計測手段で計測した上記筒内圧力差ΔPを上記
    エンジンの基準状態で得られる基準筒内圧力差ΔP0
    正規化して正規化筒内圧力差ΔP/ΔP0 を決定する正
    規化手段と、この正規化手段で正規化された上記正規化
    筒内圧力差ΔP/ΔP0 と上記任意の基準状態における
    基準充填効率Ce0 に基づいて所定のクランク角毎にエ
    ンジンの充填効率Ceを演算する充填効率演算手段と、
    この充填効率演算手段により演算された充填効率Ceを
    所定個数の算術平均をする充填効率平均化手段とを備え
    たエンジン制御装置。
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