JPH05280409A - 内燃機関の制御方法 - Google Patents
内燃機関の制御方法Info
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- JPH05280409A JPH05280409A JP14321791A JP14321791A JPH05280409A JP H05280409 A JPH05280409 A JP H05280409A JP 14321791 A JP14321791 A JP 14321791A JP 14321791 A JP14321791 A JP 14321791A JP H05280409 A JPH05280409 A JP H05280409A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- θpmax
- crank angle
- air
- value
- Prior art date
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- Pending
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 センサ数を少なくしてコストを下げ、かつ制
御の干渉等を生じることなく良好な制御を行なうことの
出来る内燃機関の制御方法を提供する。 【構成】 機関の燃焼室内圧力が最大となるクランク角
位置θpmaxを検出し、該クランク角位置の平均値θpmax
と、該クランク角位置の分散σθpmaxとを求め、上記平
均値θpmaxに基づいて点火時期を制御し、上記分散σθ
pmaxに基づいて空燃比を制御する。
御の干渉等を生じることなく良好な制御を行なうことの
出来る内燃機関の制御方法を提供する。 【構成】 機関の燃焼室内圧力が最大となるクランク角
位置θpmaxを検出し、該クランク角位置の平均値θpmax
と、該クランク角位置の分散σθpmaxとを求め、上記平
均値θpmaxに基づいて点火時期を制御し、上記分散σθ
pmaxに基づいて空燃比を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関のフィード
バック式制御方法に関する。
バック式制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関のフィードバック制御方
法としては、例えば、 ＭＲＣ（Mixture Ratio Control：混合比制御、すな
わち空燃比Ａ／Ｆ制御） ＩＳＣ（Idle Speed Control：アイドル回転速度制
御） ＳＴＣ（Spark Timing Control：点火時期制御） などがある。
法としては、例えば、 ＭＲＣ（Mixture Ratio Control：混合比制御、すな
わち空燃比Ａ／Ｆ制御） ＩＳＣ（Idle Speed Control：アイドル回転速度制
御） ＳＴＣ（Spark Timing Control：点火時期制御） などがある。
【０００３】まず、のＭＲＣは、排気中の酸素濃度を
Ｏ2センサにより検出して、空燃比Ａ／Ｆをフィードバ
ック制御するもので、吸入空気量Ｑと機関回転数Ｎおよ
び定数Ｋから、燃料の基本噴射時間Ｔpを下記（数１）
式で求める。 Ｔp＝Ｋ・Ｑ／Ｎ …（数１） このＴpと、冷却水温度、機関がクランキング中か否か
およびスロットルバルブの開閉等に応じた補正率ＣＯＥ
Ｆと、排気中の酸素濃度に応じた補正率α、およびバッ
テリ電圧に応じた補正時間Ｔsから、インジェクタの駆
動開弁時間Ｔiを下記（数２）式で求める。 Ｔi＝Ｔp×ＣＯＥＦ×α＋Ｔs …（数２） この場合のフィードバック制御の入力はＯ2センサによ
る排気中の酸素濃度であり、出力は補正率αすなわち駆
動開弁時間Ｔiのみである。
Ｏ2センサにより検出して、空燃比Ａ／Ｆをフィードバ
ック制御するもので、吸入空気量Ｑと機関回転数Ｎおよ
び定数Ｋから、燃料の基本噴射時間Ｔpを下記（数１）
式で求める。 Ｔp＝Ｋ・Ｑ／Ｎ …（数１） このＴpと、冷却水温度、機関がクランキング中か否か
およびスロットルバルブの開閉等に応じた補正率ＣＯＥ
Ｆと、排気中の酸素濃度に応じた補正率α、およびバッ
テリ電圧に応じた補正時間Ｔsから、インジェクタの駆
動開弁時間Ｔiを下記（数２）式で求める。 Ｔi＝Ｔp×ＣＯＥＦ×α＋Ｔs …（数２） この場合のフィードバック制御の入力はＯ2センサによ
る排気中の酸素濃度であり、出力は補正率αすなわち駆
動開弁時間Ｔiのみである。
【０００４】次に、のＩＳＣは、アイドル回転中に、
スロットルバルブをバイパスする空気量Ｑaを変えて機
関回転数を一定にフィードバック制御するもので、エア
コンディショナが作動中か否か、トランスミッションの
ギア位置がニュートラルか否か、およびバッテリ電圧な
どに応じて補正して算出したアイドル回転数の目標値
と、実際の機関回転数Ｎを比較し、その差が小さくなる
ようにＩＳＣ制御ソレノイドをデューティ制御して、目
標回転数にフィードバック制御する。この場合に、入力
は機関回転数Ｎで、出力はコントロール・デューティ１
つである。
スロットルバルブをバイパスする空気量Ｑaを変えて機
関回転数を一定にフィードバック制御するもので、エア
コンディショナが作動中か否か、トランスミッションの
ギア位置がニュートラルか否か、およびバッテリ電圧な
どに応じて補正して算出したアイドル回転数の目標値
と、実際の機関回転数Ｎを比較し、その差が小さくなる
ようにＩＳＣ制御ソレノイドをデューティ制御して、目
標回転数にフィードバック制御する。この場合に、入力
は機関回転数Ｎで、出力はコントロール・デューティ１
つである。
【０００５】また、のＳＴＣは、点火時期を変えて、
出力やノッキングをフィードバック制御するもので、一
般的には点火時期を進めると出力がでるが、ノッキング
を生じるため、点火時期を遅らせていってノッキングを
防ぐ。この場合、ノッキング信号が入力で、点火時期の
補正信号が出力となる。
出力やノッキングをフィードバック制御するもので、一
般的には点火時期を進めると出力がでるが、ノッキング
を生じるため、点火時期を遅らせていってノッキングを
防ぐ。この場合、ノッキング信号が入力で、点火時期の
補正信号が出力となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとき従来のフィードバック制御方法においては、一つ
の制御を行なう場合に一つ以上の入力（運転変数）を必
要とするので、制御の数が増えると入力のためのセンサ
数が増大してコストが上昇する、という問題がある。ま
た、単純に一つの入力で複数の制御要素を制御すると、
制御の干渉が生じて良好な制御を行なえない畏れがあ
る。さらに、１つの制御要素を制御する場合に、その制
御要素のみを制御するようになっていたので、入力の変
動によって制御が不安定になる畏れがある。例えば、Ｉ
ＳＣ制御において、吸入空気量のみによって機関回転数
を制御すると、空燃比の変動によって回転変動が大きく
なり、制御が不安定になる畏れがある。
ごとき従来のフィードバック制御方法においては、一つ
の制御を行なう場合に一つ以上の入力（運転変数）を必
要とするので、制御の数が増えると入力のためのセンサ
数が増大してコストが上昇する、という問題がある。ま
た、単純に一つの入力で複数の制御要素を制御すると、
制御の干渉が生じて良好な制御を行なえない畏れがあ
る。さらに、１つの制御要素を制御する場合に、その制
御要素のみを制御するようになっていたので、入力の変
動によって制御が不安定になる畏れがある。例えば、Ｉ
ＳＣ制御において、吸入空気量のみによって機関回転数
を制御すると、空燃比の変動によって回転変動が大きく
なり、制御が不安定になる畏れがある。
【０００７】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、センサ数を少なく
してコストを下げ、かつ制御の干渉等を生じることなく
良好な制御を行なうことの出来る内燃機関の制御方法を
提供することを目的とする。
解決するためになされたものであり、センサ数を少なく
してコストを下げ、かつ制御の干渉等を生じることなく
良好な制御を行なうことの出来る内燃機関の制御方法を
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】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、機関の
燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置θpmaxを検出
し、該クランク角位置θpmaxの平均を代表する値と、該
クランク角位置θpmaxの変動を代表する値とを求め、上
記平均を代表する値に基づいて点火時期を制御し、上記
変動を代表する値に基づいて空燃比を制御するように構
成したものである。なお、本発明における平均値とは、
所定時間または機関の所定回転当たりの平均値を意味
し、入力の短い周期の変化には追従せず、大きなレベル
の変動にはその変動より緩やかに追従する値である。
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明においては、機関の
燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置θpmaxを検出
し、該クランク角位置θpmaxの平均を代表する値と、該
クランク角位置θpmaxの変動を代表する値とを求め、上
記平均を代表する値に基づいて点火時期を制御し、上記
変動を代表する値に基づいて空燃比を制御するように構
成したものである。なお、本発明における平均値とは、
所定時間または機関の所定回転当たりの平均値を意味
し、入力の短い周期の変化には追従せず、大きなレベル
の変動にはその変動より緩やかに追従する値である。
【０００９】
【作用】上記のように構成したことにより、本発明にお
いては、１つの運転変数（すなわち燃焼室内圧力が最大
となるクランク角位置θpmax）に基づいて２つの制御変
数（すなわち点火時期と空燃比）を制御することが出来
るので、運転変数を検出するためのセンサ数を減少させ
ることが出来る。また、１つの運転変数から分割する成
分として平均を代表する値と変動を代表する値とを用い
ることにより、制御の干渉を生じることがなくなる。ま
た、１つの運転変数から分割した平均を代表する値と変
動を代表する値とを用いて、相互に関連のある２つの制
御変数を制御することにより、良好な制御を行なうこと
が出来る。
いては、１つの運転変数（すなわち燃焼室内圧力が最大
となるクランク角位置θpmax）に基づいて２つの制御変
数（すなわち点火時期と空燃比）を制御することが出来
るので、運転変数を検出するためのセンサ数を減少させ
ることが出来る。また、１つの運転変数から分割する成
分として平均を代表する値と変動を代表する値とを用い
ることにより、制御の干渉を生じることがなくなる。ま
た、１つの運転変数から分割した平均を代表する値と変
動を代表する値とを用いて、相互に関連のある２つの制
御変数を制御することにより、良好な制御を行なうこと
が出来る。
【００１０】
【実施例】まず、この発明の基本的な技術思想を、図１
を参照して説明する。図１において、機関の１つの運転
変数Ｖが検出され、この検出された運転変数Ｖは、伝達
要素１において２つの伝達関数Ｇ1およびＧ2を乗算し、
１方の乗算値Ｇ1・Ｖによって機関の１つの制御変数Ｃ1
を、他方の乗算値Ｇ2・Ｖによって別の制御変数Ｃ2を、
それぞれフィードバック制御する。
を参照して説明する。図１において、機関の１つの運転
変数Ｖが検出され、この検出された運転変数Ｖは、伝達
要素１において２つの伝達関数Ｇ1およびＧ2を乗算し、
１方の乗算値Ｇ1・Ｖによって機関の１つの制御変数Ｃ1
を、他方の乗算値Ｇ2・Ｖによって別の制御変数Ｃ2を、
それぞれフィードバック制御する。
【００１１】図２は、図１の技術思想をさらに具体化し
たもので、機関の１つの運転変数Ｖを信号分離器２によ
り２つの成分Ｖ1とＶ2に分け、１方の成分Ｖ1に基づい
て１つの伝達要素３を介して機関の１つの制御変数Ｃ1
をフィードバック制御し、他方の成分Ｖ2に基づいて別
の伝達要素４を介して機関の別の制御要素Ｃ2をフィー
ドバック制御する。
たもので、機関の１つの運転変数Ｖを信号分離器２によ
り２つの成分Ｖ1とＶ2に分け、１方の成分Ｖ1に基づい
て１つの伝達要素３を介して機関の１つの制御変数Ｃ1
をフィードバック制御し、他方の成分Ｖ2に基づいて別
の伝達要素４を介して機関の別の制御要素Ｃ2をフィー
ドバック制御する。
【００１２】図３は図２をさらに具体化したもので、運
転変数Ｖをローパスフィルタ５を通し低周波成分を抽出
してこれを１つの成分Ｖ1とし、かつハイパスフィルタ
６を通し高周波成分を抽出してこれを他の成分Ｖ2と
し、２つの成分Ｖ1とＶ2によって、それぞれ伝達要素
３、４を介して２つの制御変数Ｃ1とＣ2をそれぞれフィ
ードバック制御する。
転変数Ｖをローパスフィルタ５を通し低周波成分を抽出
してこれを１つの成分Ｖ1とし、かつハイパスフィルタ
６を通し高周波成分を抽出してこれを他の成分Ｖ2と
し、２つの成分Ｖ1とＶ2によって、それぞれ伝達要素
３、４を介して２つの制御変数Ｃ1とＣ2をそれぞれフィ
ードバック制御する。
【００１３】図４は図２の別の具体例で、運転変数Ｖを
平滑器７により直流分（１つの成分Ｖ1）とハイパスフ
ィルタ６により交流分（他の成分Ｖ2）とに分ける。な
お、直流分としては、運転変数Ｖの平均値Ｖ（または中
央値）を代表する値でもよく、交流分としては運転変数
Ｖの変動を代表する値でもよい。この場合に、運転変数
Ｖのｎ個のサンプル値をＶk（ｋ＝１、２、…、ｎ）と
すると、平均値Ｖ（ＶはＶの平均値を示す、以下同じ）
は、下記（数３）式で求められる。
平滑器７により直流分（１つの成分Ｖ1）とハイパスフ
ィルタ６により交流分（他の成分Ｖ2）とに分ける。な
お、直流分としては、運転変数Ｖの平均値Ｖ（または中
央値）を代表する値でもよく、交流分としては運転変数
Ｖの変動を代表する値でもよい。この場合に、運転変数
Ｖのｎ個のサンプル値をＶk（ｋ＝１、２、…、ｎ）と
すると、平均値Ｖ（ＶはＶの平均値を示す、以下同じ）
は、下記（数３）式で求められる。
【００１４】
【数３】
【００１５】また、中央値Ｖcは、下記（数４）式で求
められる。 Ｖc＝（１／２)｛（Ｖk)max＋(Ｖk)min｝ …（数４） また、変動を代表する値は種々定義されるが、例えば、
絶対値誤差ΔＶ、分散σＶ、変動率ＣＶなどが挙げられ
る。上記の絶対値誤差ΔＶは下記（数５）式で求められ
る。
められる。 Ｖc＝（１／２)｛（Ｖk)max＋(Ｖk)min｝ …（数４） また、変動を代表する値は種々定義されるが、例えば、
絶対値誤差ΔＶ、分散σＶ、変動率ＣＶなどが挙げられ
る。上記の絶対値誤差ΔＶは下記（数５）式で求められ
る。
【００１６】
【数５】
【００１７】また、分散σＶは下記（数６）式で求めら
れる。
れる。
【００１８】
【数６】
【００１９】また、変動率ＣＶは下記（数７）式で求め
られる。
られる。
【００２０】
【数７】
【００２１】次に、上記技術思想を具体化した実施例
を、図面を参照して説明する。図５は、この発明の内燃
機関の制御方法の第一実施例を実現する装置の概要を示
す。図において、内燃機関８のクランクプーリ９に対向
して取り付けられたクランク角センサ１０によりクラン
ク角位置θ信号が読み取られ、その信号は入力インタフ
ェース１１を介してＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる
制御回路１２に入力され、演算処理される。その結果に
より出力インタフェース１３、１４を介してアクチュエ
ータ１５、１６が作動され、機関の各種制御対象がフィ
ードバック制御される。
を、図面を参照して説明する。図５は、この発明の内燃
機関の制御方法の第一実施例を実現する装置の概要を示
す。図において、内燃機関８のクランクプーリ９に対向
して取り付けられたクランク角センサ１０によりクラン
ク角位置θ信号が読み取られ、その信号は入力インタフ
ェース１１を介してＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる
制御回路１２に入力され、演算処理される。その結果に
より出力インタフェース１３、１４を介してアクチュエ
ータ１５、１６が作動され、機関の各種制御対象がフィ
ードバック制御される。
【００２２】図６は、図５の制御装置をさらに詳細に示
す。図６において、図５と同一の部品は同一の番号で示
す。図中、１７は水温センサで冷却水の温度を検出し、
１８はＯ2センサで、排気中の酸素濃度を検出する。１
９はニュートラルスイッチでトランスミッションのギア
位置がニュートラルかまたはパーキング位置かを検出
し、２０は車速センサで例えばスピードメータ・ケーブ
ルの回転軸から車速を検出し、２１はエアフローメータ
で吸入空気量Ｑを検出する。Ｉ／Ｏ ＬＳＩおよび周辺
回路２２は図５の入力インターフェース１１と出力イン
ターフェース１３、１４を１つにしたものである。２３
はイグニッションコイル、２４はディストリビュータ、
２５はスロットルバルブ、２６は三元触媒である。２７
はインジェクタ、２８はアイドルコントロールバルブ、
２９はＥＧＲコントロールバルブで、これらは図５のア
クチュエータ８、９に相当する。３０はアイドルエアア
ジャストバルブで、アイドルコントロールバルブ２８で
デューティ制御されてリフト量が変わり、スロットルバ
ルブ２５をバイパスする空気量Ｑaを変えて、アイドル
回転が制御される。３１はＥＧＲバルブで、ＥＧＲコン
トロールバルブ２９によりリフト量が変えられ、ＥＧＲ
（排気還流）量が制御される。また、３２は燃焼室内圧
力センサであり、機関８の各気筒毎に備えられ、各気筒
の燃焼室内圧力Ｐを検出する。
す。図６において、図５と同一の部品は同一の番号で示
す。図中、１７は水温センサで冷却水の温度を検出し、
１８はＯ2センサで、排気中の酸素濃度を検出する。１
９はニュートラルスイッチでトランスミッションのギア
位置がニュートラルかまたはパーキング位置かを検出
し、２０は車速センサで例えばスピードメータ・ケーブ
ルの回転軸から車速を検出し、２１はエアフローメータ
で吸入空気量Ｑを検出する。Ｉ／Ｏ ＬＳＩおよび周辺
回路２２は図５の入力インターフェース１１と出力イン
ターフェース１３、１４を１つにしたものである。２３
はイグニッションコイル、２４はディストリビュータ、
２５はスロットルバルブ、２６は三元触媒である。２７
はインジェクタ、２８はアイドルコントロールバルブ、
２９はＥＧＲコントロールバルブで、これらは図５のア
クチュエータ８、９に相当する。３０はアイドルエアア
ジャストバルブで、アイドルコントロールバルブ２８で
デューティ制御されてリフト量が変わり、スロットルバ
ルブ２５をバイパスする空気量Ｑaを変えて、アイドル
回転が制御される。３１はＥＧＲバルブで、ＥＧＲコン
トロールバルブ２９によりリフト量が変えられ、ＥＧＲ
（排気還流）量が制御される。また、３２は燃焼室内圧
力センサであり、機関８の各気筒毎に備えられ、各気筒
の燃焼室内圧力Ｐを検出する。
【００２３】クランク角センサ１０からのクランク角位
置θ信号と、燃焼室内圧力センサ３２からの燃焼室内圧
力Ｐ信号から、クランク角位置θに対する燃焼室内圧力
Ｐの波形が例えば図７のように得られる。このＰ−θ曲
線から燃焼室内圧力Ｐが最大値Ｐmaxとなる時のクラン
ク角位置θpmaxを得ることが出来る。このθpmaxを運転
変数Ｖとする。そして、各サイクル毎にθpmaxをｎ個サ
ンプリングすれば、（θpmax)k（ｋ＝１、２…、ｎ）が
得られる。この（θpmax)kから前述の（数３）式に従っ
て、θpmaxの平均値θpmaxが下記（数８）式で求められ
る。
置θ信号と、燃焼室内圧力センサ３２からの燃焼室内圧
力Ｐ信号から、クランク角位置θに対する燃焼室内圧力
Ｐの波形が例えば図７のように得られる。このＰ−θ曲
線から燃焼室内圧力Ｐが最大値Ｐmaxとなる時のクラン
ク角位置θpmaxを得ることが出来る。このθpmaxを運転
変数Ｖとする。そして、各サイクル毎にθpmaxをｎ個サ
ンプリングすれば、（θpmax)k（ｋ＝１、２…、ｎ）が
得られる。この（θpmax)kから前述の（数３）式に従っ
て、θpmaxの平均値θpmaxが下記（数８）式で求められ
る。
【００２４】
【数８】
【００２５】上記の平均値θpmaxを運転変数Ｖの１つの
成分Ｖ1とする。さらに前記（数６）式に従えば、分散
σθpmaxが下記（数９）式で求められる。
成分Ｖ1とする。さらに前記（数６）式に従えば、分散
σθpmaxが下記（数９）式で求められる。
【００２６】
【数９】
【００２７】上記の分散σθpmaxを運転変数Ｖの他の成
分Ｖ2とする。図７において、θpmaxの位置は点火時期
が早いか遅いかにより変化する。機関が最大トルクすな
わち最良燃費で運転されるように点火時期を制御する
（これをＭＢＴ制御：Minimun advance for Best Torqu
eと称している）と、Ｐ−θ曲線はＡ1のようになり、こ
のＭＢＴ制御時のθpmaxは、機関の機種に応じて異なっ
た値となるが、特定の機種では運転条件に拘らずほぼ一
定値（１４°ＡＴＤＣ：上死点後１４°程度）となる。
従って、機関をＭＢＴ制御とした場合のあるべきθpmax
の値を目標値（θpmax)rとして設定し、計測された実際
のθpmaxが目標値（θpmax)rに合致するように点火時期
を調整すれば、機関をＭＢＴ制御することができる。な
お、図７において、波形Ａ2はＭＢＴ制御時の波形Ａ1に
対して点火時期が進み過ぎた場合、波形Ａ3は遅れ過ぎ
た場合をそれぞれ示す。
分Ｖ2とする。図７において、θpmaxの位置は点火時期
が早いか遅いかにより変化する。機関が最大トルクすな
わち最良燃費で運転されるように点火時期を制御する
（これをＭＢＴ制御：Minimun advance for Best Torqu
eと称している）と、Ｐ−θ曲線はＡ1のようになり、こ
のＭＢＴ制御時のθpmaxは、機関の機種に応じて異なっ
た値となるが、特定の機種では運転条件に拘らずほぼ一
定値（１４°ＡＴＤＣ：上死点後１４°程度）となる。
従って、機関をＭＢＴ制御とした場合のあるべきθpmax
の値を目標値（θpmax)rとして設定し、計測された実際
のθpmaxが目標値（θpmax)rに合致するように点火時期
を調整すれば、機関をＭＢＴ制御することができる。な
お、図７において、波形Ａ2はＭＢＴ制御時の波形Ａ1に
対して点火時期が進み過ぎた場合、波形Ａ3は遅れ過ぎ
た場合をそれぞれ示す。
【００２８】また図８に示すように、空燃比Ａ／Ｆを変
えると燃焼の安定度が変わり、空燃比Ａ／Ｆを理論空燃
比（Ａ／Ｆ)thよりもリーンにしていくと燃焼の安定度
が徐々に低下していき、或る値以上にリーン化すると安
定度が急激に悪化し、不安定となる。また燃焼室内圧力
が最大となるクランク角位置の分散σθpmaxも空燃比Ａ
／Ｆのリーン化と共に徐々に大きな値を示し、ある値以
上にリーン化すると、燃焼の安定度の急激な悪化と共
に、分散σθpmaxの値も急激に大きくなる。そこで、燃
焼が不安定とならない限界の空燃比Ａ／Ｆとなる分散σ
θpmaxを目標値（σθpmax)rとして設定し、計測された
分散σθpmaxがこの目標値（σθpmax)rに合致するよう
に、空燃比Ａ／Ｆをフィードバックすれば、燃焼が安定
な範囲内で、空燃比を最大限リーンにすることができ、
燃費の向上が得られる。
えると燃焼の安定度が変わり、空燃比Ａ／Ｆを理論空燃
比（Ａ／Ｆ)thよりもリーンにしていくと燃焼の安定度
が徐々に低下していき、或る値以上にリーン化すると安
定度が急激に悪化し、不安定となる。また燃焼室内圧力
が最大となるクランク角位置の分散σθpmaxも空燃比Ａ
／Ｆのリーン化と共に徐々に大きな値を示し、ある値以
上にリーン化すると、燃焼の安定度の急激な悪化と共
に、分散σθpmaxの値も急激に大きくなる。そこで、燃
焼が不安定とならない限界の空燃比Ａ／Ｆとなる分散σ
θpmaxを目標値（σθpmax)rとして設定し、計測された
分散σθpmaxがこの目標値（σθpmax)rに合致するよう
に、空燃比Ａ／Ｆをフィードバックすれば、燃焼が安定
な範囲内で、空燃比を最大限リーンにすることができ、
燃費の向上が得られる。
【００２９】次に、作用を図９のフローチャートを参照
して説明する。クランク角センサ１０からのクランク角
位置θ信号と、燃焼室内圧力センサ３２からの燃焼室内
圧力Ｐ信号とを用いて、燃焼室内圧力が最大となるクラ
ンク角位置θpmaxを計測する（図９ステップ５０）。次
にｎ個のサンプル値（θpmax)k（ｋ＝１、２、…、ｎ）
を最新の値を読み込む毎に最古の値を捨てて更新しなが
ら記憶し（ステップ５１）、（数８）式に従って平均値
θpmaxを、（数９）式に従って分散σθpmaxを、それぞ
れ算出する（ステップ５２）。次いで、その時の機関の
運転状態から、燃焼室内圧力が最大となるクランク角の
目標値（θpmax)rを設定する（ステップ５３）。そし
て、θpmaxと（θpmax)rを比較し、θpmax−（θpmax)r
＜０、すなわちθpmaxが進んでいれば、その差の値に応
じて点火時期を遅らせ、θpmax＞（θpmax)r、すなわち
θpmaxが遅れていれば、その差の値に応じて点火時期を
進ませる（ステップ５４）。これにより実際値θpmaxを
常に目標値（θpmax)rに合致させ、機関が常にＭＢＴ制
御となるようにフィードバック制御する。さらにその時
の機関の運転状態に応じて、燃料室内圧力が最大となる
クランク角位置の分散の目標値（σθpmax)rを設定し
（ステップ５５）、実際値σθpmaxと目標値（σθpma
x)rを比較し、σθpmax−（σθpmax)r＜０の時は、そ
の差に応じて空燃比Ａ／Ｆをリーン化し、σθpmax−
（σθpmax)r＞０の時は、その差に応じて空燃比Ａ／Ｆ
をリッチ化する（ステップ５６）。かくして機関は燃焼
が安定な範囲で可能な限りリーンで運転される。
して説明する。クランク角センサ１０からのクランク角
位置θ信号と、燃焼室内圧力センサ３２からの燃焼室内
圧力Ｐ信号とを用いて、燃焼室内圧力が最大となるクラ
ンク角位置θpmaxを計測する（図９ステップ５０）。次
にｎ個のサンプル値（θpmax)k（ｋ＝１、２、…、ｎ）
を最新の値を読み込む毎に最古の値を捨てて更新しなが
ら記憶し（ステップ５１）、（数８）式に従って平均値
θpmaxを、（数９）式に従って分散σθpmaxを、それぞ
れ算出する（ステップ５２）。次いで、その時の機関の
運転状態から、燃焼室内圧力が最大となるクランク角の
目標値（θpmax)rを設定する（ステップ５３）。そし
て、θpmaxと（θpmax)rを比較し、θpmax−（θpmax)r
＜０、すなわちθpmaxが進んでいれば、その差の値に応
じて点火時期を遅らせ、θpmax＞（θpmax)r、すなわち
θpmaxが遅れていれば、その差の値に応じて点火時期を
進ませる（ステップ５４）。これにより実際値θpmaxを
常に目標値（θpmax)rに合致させ、機関が常にＭＢＴ制
御となるようにフィードバック制御する。さらにその時
の機関の運転状態に応じて、燃料室内圧力が最大となる
クランク角位置の分散の目標値（σθpmax)rを設定し
（ステップ５５）、実際値σθpmaxと目標値（σθpma
x)rを比較し、σθpmax−（σθpmax)r＜０の時は、そ
の差に応じて空燃比Ａ／Ｆをリーン化し、σθpmax−
（σθpmax)r＞０の時は、その差に応じて空燃比Ａ／Ｆ
をリッチ化する（ステップ５６）。かくして機関は燃焼
が安定な範囲で可能な限りリーンで運転される。
【００３０】このように本実施例によれば、機関はリー
ン限界制御かつＭＢＴ制御を同時に行なうことができる
が、このように両制御を同時に行なう方が、それぞれを
単独で行なうより効果が大きいことを図１０に示す。す
なわち図１０において、点線で示すように点火時期を固
定にして空燃比Ａ／Ｆをリーン化するよりも、ＭＢＴ制
御となるように点火時期を制御しながら、空燃比Ａ／Ｆ
をリーン化する方が、燃焼を安定に保ったまま、よりリ
ーンにすることができる。
ン限界制御かつＭＢＴ制御を同時に行なうことができる
が、このように両制御を同時に行なう方が、それぞれを
単独で行なうより効果が大きいことを図１０に示す。す
なわち図１０において、点線で示すように点火時期を固
定にして空燃比Ａ／Ｆをリーン化するよりも、ＭＢＴ制
御となるように点火時期を制御しながら、空燃比Ａ／Ｆ
をリーン化する方が、燃焼を安定に保ったまま、よりリ
ーンにすることができる。
【００３１】なお上記実施例では、検出された燃焼室内
圧力Ｐとクランク角位置θとを制御回路（コントロール
ユニット）１２に直接入力したが、コントロールユニッ
トを計測ユニットと制御ユニットに別け（演算速度、能
力の関係で３系統に別けた方が有利な場合がある）た
時、計測ユニットで上記Ｐとθとを入力して燃焼室内圧
力が最大となるクランク角位置θpmaxに応じた信号を出
力する場合、制御ユニットでその出力の低周波成分に応
じて点火時期を制御し、かつその高周波成分に応じて空
燃比Ａ／Ｆを制御することになる。
圧力Ｐとクランク角位置θとを制御回路（コントロール
ユニット）１２に直接入力したが、コントロールユニッ
トを計測ユニットと制御ユニットに別け（演算速度、能
力の関係で３系統に別けた方が有利な場合がある）た
時、計測ユニットで上記Ｐとθとを入力して燃焼室内圧
力が最大となるクランク角位置θpmaxに応じた信号を出
力する場合、制御ユニットでその出力の低周波成分に応
じて点火時期を制御し、かつその高周波成分に応じて空
燃比Ａ／Ｆを制御することになる。
【００３２】空燃比Ａ／Ｆがリーン過ぎて失火した場合
は、分散σθpmaxが大となるほか、その失火サイクルの
θpmaxはほぼ０°（ＡＴＤＣ）となる。上記のように失
火した場合は、分散σθpmaxが大きくなるので、通常の
制御でも分散σθpmaxの値が目標値（σθpmax)rを越え
た時点で空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するように制御される
が、失火が続くと運転性や排気特性が大幅に悪化するの
で、出来るだけ急速に失火を防ぐ必要がある。そのた
め、分散σθpmaxの値が目標値（σθpmax)rを越えてい
ない場合でも、θpmax＝０°が観測された場合には、直
ちに空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するするように構成するこ
とにより、失火を防いで運転性不良や排気特性の悪化を
防止することができる。この方法は、統計的処理の欠点
である時間遅れや鈍感さを補う手段として有効である。
は、分散σθpmaxが大となるほか、その失火サイクルの
θpmaxはほぼ０°（ＡＴＤＣ）となる。上記のように失
火した場合は、分散σθpmaxが大きくなるので、通常の
制御でも分散σθpmaxの値が目標値（σθpmax)rを越え
た時点で空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するように制御される
が、失火が続くと運転性や排気特性が大幅に悪化するの
で、出来るだけ急速に失火を防ぐ必要がある。そのた
め、分散σθpmaxの値が目標値（σθpmax)rを越えてい
ない場合でも、θpmax＝０°が観測された場合には、直
ちに空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するするように構成するこ
とにより、失火を防いで運転性不良や排気特性の悪化を
防止することができる。この方法は、統計的処理の欠点
である時間遅れや鈍感さを補う手段として有効である。
【００３３】次に、第２の実施例を説明する。前記第１
の実施例で示したＰ−θ波形（図７）には、機関にノッ
キングが発生すると特定の高周波（約７ｋＨz）の波形
が現われる。従って、燃焼室内圧力Ｐ信号を７ｋＨz程
度を中心としたバンドパスフィルタを通して、ノッキン
グ波形を抽出し、サイクル（Ｐ−θの１波形）毎の高周
波の最大振幅ＰNを求め、このＰNが基準値（ＰN)max以
上であればノッキング発生と判断して点火時期を遅らせ
て、ノッキングを防止することができる。この場合に、
燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置の平均値θpm
axが目標値（θpmax)rに常に合致するように点火時期を
制御するＭＢＴ制御よりも、上記ノッキング防止のため
の点火時期の制御の方を優先させることが好ましい。
の実施例で示したＰ−θ波形（図７）には、機関にノッ
キングが発生すると特定の高周波（約７ｋＨz）の波形
が現われる。従って、燃焼室内圧力Ｐ信号を７ｋＨz程
度を中心としたバンドパスフィルタを通して、ノッキン
グ波形を抽出し、サイクル（Ｐ−θの１波形）毎の高周
波の最大振幅ＰNを求め、このＰNが基準値（ＰN)max以
上であればノッキング発生と判断して点火時期を遅らせ
て、ノッキングを防止することができる。この場合に、
燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置の平均値θpm
axが目標値（θpmax)rに常に合致するように点火時期を
制御するＭＢＴ制御よりも、上記ノッキング防止のため
の点火時期の制御の方を優先させることが好ましい。
【００３４】次に作用を図１１および図１２のフローチ
ャートにより説明する。第１の実施例と同様に、θpmax
を計測し（ステップ６０）、ｎ個のサンプル（θpmax)k
（ｋ＝１、２…、ｎ）を記憶する（ステップ６１）。そ
して（数８）式および（数９）式に従って、平均値θpm
axと分散σθpmaxを演算する（ステップ６２）。また、
バンドパスフィルタを介して得た高周波信号の最大振幅
ＰNを計測する（ステップ６３）。毎サイクルに失火が
あるか否かを判定するために、｜θpmax｜があらかじめ
設定された基準値（θpmax)minよりも小さいか否かを比
較し（ステップ６４）、｜θpmax｜≦（θpmax)minであ
れば機関は失火していると判定して、空燃比Ａ／Ｆをリ
ッチ化して（ステップ６５）、失火を防ぐ。なお、上記
の（θpmax)minは、計測系の誤差で定まる定数であり、
０°ＡＴＤＣに近い値であって、θpmaxが失火時になる
値であればよい。また、機関の運転状態に応じて、許容
し得るノッキング振動の最大振幅（ＰN)maxを設定し
（ステップ６６）、実際に計測された最大振幅ＰNをこ
の基準値（ＰN)maxと比較し（ステップ６７）、ＰN＞
（ＰN)maxであればノッキングが発生していると判定
し、点火時期を遅らせて（ステップ６８）ノッキングを
防止する。次いで、前述した第１の実施例と同様に、そ
の時の機関の運転状態に応じて、燃焼室内圧力が最大と
なるクランク角位置の目標値（θpmax)r設定し（ステッ
プ６９）、θpmaxが（θpmax)rより大きいか小さいか
（ステップ７０）に応じて、点火時期を制御して（ステ
ップ７１、７２）、機関をＭＢＴ制御とする。さらに、
第１実施例と同様に、分散の目標値（θpmax)rを設定し
（ステップ７３）、σθpmaxが（σθpmax)rより大きい
か小さいか（ステップ７４）に応じて、空燃比Ａ／Ｆを
調整し（ステップ７５、７６）、機関の燃焼状態をリー
ン側で不安定となる限界に空燃比Ａ／Ｆをリーンに制御
する。なお、このように制御した点火時期と空燃比Ａ／
Ｆの制御出力が、運転状態により予め定められた許容範
囲内にあるか否かをチェックし（ステップ７７）、許容
範囲外である場合には、許容範囲内にあるように制御出
力を修正して出力する（ステップ７８）。
ャートにより説明する。第１の実施例と同様に、θpmax
を計測し（ステップ６０）、ｎ個のサンプル（θpmax)k
（ｋ＝１、２…、ｎ）を記憶する（ステップ６１）。そ
して（数８）式および（数９）式に従って、平均値θpm
axと分散σθpmaxを演算する（ステップ６２）。また、
バンドパスフィルタを介して得た高周波信号の最大振幅
ＰNを計測する（ステップ６３）。毎サイクルに失火が
あるか否かを判定するために、｜θpmax｜があらかじめ
設定された基準値（θpmax)minよりも小さいか否かを比
較し（ステップ６４）、｜θpmax｜≦（θpmax)minであ
れば機関は失火していると判定して、空燃比Ａ／Ｆをリ
ッチ化して（ステップ６５）、失火を防ぐ。なお、上記
の（θpmax)minは、計測系の誤差で定まる定数であり、
０°ＡＴＤＣに近い値であって、θpmaxが失火時になる
値であればよい。また、機関の運転状態に応じて、許容
し得るノッキング振動の最大振幅（ＰN)maxを設定し
（ステップ６６）、実際に計測された最大振幅ＰNをこ
の基準値（ＰN)maxと比較し（ステップ６７）、ＰN＞
（ＰN)maxであればノッキングが発生していると判定
し、点火時期を遅らせて（ステップ６８）ノッキングを
防止する。次いで、前述した第１の実施例と同様に、そ
の時の機関の運転状態に応じて、燃焼室内圧力が最大と
なるクランク角位置の目標値（θpmax)r設定し（ステッ
プ６９）、θpmaxが（θpmax)rより大きいか小さいか
（ステップ７０）に応じて、点火時期を制御して（ステ
ップ７１、７２）、機関をＭＢＴ制御とする。さらに、
第１実施例と同様に、分散の目標値（θpmax)rを設定し
（ステップ７３）、σθpmaxが（σθpmax)rより大きい
か小さいか（ステップ７４）に応じて、空燃比Ａ／Ｆを
調整し（ステップ７５、７６）、機関の燃焼状態をリー
ン側で不安定となる限界に空燃比Ａ／Ｆをリーンに制御
する。なお、このように制御した点火時期と空燃比Ａ／
Ｆの制御出力が、運転状態により予め定められた許容範
囲内にあるか否かをチェックし（ステップ７７）、許容
範囲外である場合には、許容範囲内にあるように制御出
力を修正して出力する（ステップ７８）。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置θpmaxを
求め、そのθpmaxの平均を代表する値に基づいて点火時
期を制御し、θpmaxの変動を代表する値に基づいて空燃
比を制御するように構成したことにより、機関を最大ト
ルクで、かつ燃焼の安定限界内で空燃比を最もリーンに
制御することが出来、燃費と排気性能を共に向上させる
ことが出来る、という効果が得られる。
ば、燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置θpmaxを
求め、そのθpmaxの平均を代表する値に基づいて点火時
期を制御し、θpmaxの変動を代表する値に基づいて空燃
比を制御するように構成したことにより、機関を最大ト
ルクで、かつ燃焼の安定限界内で空燃比を最もリーンに
制御することが出来、燃費と排気性能を共に向上させる
ことが出来る、という効果が得られる。
【図１】本発明の基本的技術思想を説明するブロック
図。
図。
【図２】図１を具体化した技術思想を説明するブロック
図。
図。
【図３】図２をさらに具体化した技術思想を説明するブ
ロック図。
ロック図。
【図４】図２をさらに具体化した別の技術思想を説明す
るブロック図。
るブロック図。
【図５】本発明の内燃機関の制御方法の第１の実施例を
実現する装置を示す構成図。
実現する装置を示す構成図。
【図６】図５の制御装置を詳細に示す構成図。
【図７】クランク角位置に対する燃焼室内圧力の波形を
示す特性図。
示す特性図。
【図８】空燃比に対する燃焼の安定度と燃焼室内圧力が
最大となるクランク角位置の分散との関係を示す特性
図。
最大となるクランク角位置の分散との関係を示す特性
図。
【図９】第１の実施例の演算内容を示すフローチャー
ト。
ト。
【図１０】空燃比に対する点火時期および燃焼の安定領
域を示す特性図。
域を示す特性図。
【図１１】第２の実施例の演算内容の一部を示すフロー
チャート。
チャート。
【図１２】第２の実施例の演算内容の残りの一部を示す
フローチャート。
フローチャート。
５…ローパスフィルタ ６…ハイパスフィルタ ７…平滑器 ８…内燃機関 １０…クランク角センサ １２…制御回路 ２２…Ｉ／Ｏ ＬＳＩおよび周辺回路 ２５…スロットルバルブ ２７…インジェクタ ２８…アイドルコントロールバルブ ２９…ＥＧＲコントロールバルブ ３０…アイドルエアアジャストバルブ ３１…ＥＧＲバルブ ３２…燃焼室内圧力センサ Ｃ1、Ｃ2…制御変数 Ａ／Ｆ…空燃比 Ｐ…燃焼室内圧力 Ｑa…バイパス空気量 Ｖ…運転変数 Ｖ1、Ｖ2…運転変数の成分 θ…クランク角位置 θpmax…燃焼室内圧力が最大となるクランク角位置θ pmax…θpmaxの平均値 σθpmax…分散
Claims (3)
- 【請求項１】機関の燃焼室内圧力が最大となるクランク
角位置θpmaxを検出し、該クランク角位置の平均を代表
する値と、該クランク角位置の変動を代表する値とを求
め、上記平均を代表する値に基づいて点火時期を制御
し、上記変動を代表する値に基づいて空燃比を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 【請求項２】機関が最大トルクとなるように点火時期を
制御し、かつ、機関の燃料状態が空燃比のリーン側で不
安定となる限界に空燃比を制御することを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関の制御方法。 - 【請求項３】上記クランク角位置θpmax≒０が検出され
た場合は、空燃比をリッチ化させることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14321791A JPH05280409A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 内燃機関の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14321791A JPH05280409A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 内燃機関の制御方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5665882A Division JPS58174143A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 内燃機関の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05280409A true JPH05280409A (ja) | 1993-10-26 |
Family
ID=15333617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14321791A Pending JPH05280409A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 内燃機関の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05280409A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147130A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-21 | Nippon Denso Co Ltd | Air-full ratio controller |
| JPS5654965A (en) * | 1979-09-29 | 1981-05-15 | Bosch Gmbh Robert | Method of regulating composition of combustion gas mixture to be supplied into the internal combustion engine |
| JPS5654962A (en) * | 1979-09-29 | 1981-05-15 | Bosch Gmbh Robert | Method of regulating ignition timing |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP14321791A patent/JPH05280409A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53147130A (en) * | 1977-05-26 | 1978-12-21 | Nippon Denso Co Ltd | Air-full ratio controller |
| JPS5654965A (en) * | 1979-09-29 | 1981-05-15 | Bosch Gmbh Robert | Method of regulating composition of combustion gas mixture to be supplied into the internal combustion engine |
| JPS5654962A (en) * | 1979-09-29 | 1981-05-15 | Bosch Gmbh Robert | Method of regulating ignition timing |
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