JPH05312081A

JPH05312081A - ガソリン機関の燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH05312081A
Application number: JP17439892A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Miyata; 繁宮田; Hideji Yoshida; 秀治吉田; Yoshihiro Matsubara; 佳弘松原; Yasuo Ito; 康生伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1993-11-22
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2914825B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ガソリン機関を、空燃比センサを用いたフィ
ードバック制御と、スパークプラグに流れるイオン電流
のばらつきを検出する各気筒ごとの制御とにより、安定
運転の限界に近い状態で運転する。【構成】排気路２００に装着した全領域空燃比センサ
２０１、クランク角速度センサ８、または燃焼圧力セン
サ９と、二次回路１２の逆流防止用ダイオード２２、ス
パークプラグ３での一次電流断続手段４、スパークプラ
グの電極間の二次電圧の分圧する分圧器５、二次電圧の
減衰特性検出回路６、および設定期間に検出した二次電
圧の減衰特性の変動の度合いを判別するとともに空燃比
センサの出力を入力する制御回路７とを備え、各気筒ご
とに設けた燃料噴射装置３０１で予め設定した希薄空燃
比や、理論空燃比となるようフィードバック制御しなが
ら、各気筒ごとに空燃比を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ガソリン機関を安定
して運転できる、空燃比のリーン限界または理論空燃比
に制御するための燃焼制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンでは、排気ガスの浄化及
び燃費向上の要求が高まっており、このためには、機関
の各気筒毎に着火燃焼状態を検出し、機関を空燃比のリ
ーン限界に近い運転条件で運転させることが望ましい。
このため、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排
気中の残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域に
おいて吸入混合気の空燃比を検出する全領域空燃比セン
サが使用され、機関を希薄燃焼させる燃焼制御がなされ
ている。また、機関が安定燃焼の希薄燃焼限界に近づく
と、クランク角速度（機関の回転速度と同義）および燃
焼圧力のピーク値の変動（ばらつき）が増大し、このば
らつきが一定値を越えると機関の円滑な運転が困難にな
ることが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、全領域空燃
比センサを用いた燃焼制御においては、各気筒間の空燃
比のばらつきを考慮して、最も希薄となる気筒において
も正常に着火ができるよう、空燃比を制御せざるを得な
いため、排気ガスの浄化及び燃費向上が充分にできない
欠点があった。この発明の目的は、ガソリン機関におい
て、排気中の成分検出による全領域空燃比センサを用い
た空燃比のフィードバック制御に加えて、スパークプラ
グに流れるイオン電流の電流密度が、希薄空燃比の限界
運転状態に近づくほど大きくばらつくという知見に基づ
き、イオン電流密度を検出して各気筒ごとに安定運転の
限界に近い状態でガソリン機関を運転する燃焼制御装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の、この発
明のガソリン機関の燃焼制御装置は、機関の排気路に装
着され、排気中の残存酸素量及び可燃性分量から空燃比
の全領域において吸入混合気の空燃比を検出する全領域
空燃比センサと、点火回路の二次回路の点火コイルとス
パークプラグとの間に設けた逆流防止手段、スパークプ
ラグでの火花放電後の所定時期に所定時間、点火コイル
の一次回路に通電し、二次回路に起電力を発生させてス
パークプラグの浮遊静電容量に充電するイオン電流検出
電圧発生手段、スパークプラグの電極間の二次電圧を分
圧する分圧器、該分圧器に接続された二次電圧の減衰特
性検出回路、及び設定期間に検出した二次電圧の減衰特
性の変動の度合いを判別する判別回路からなる燃焼状態
検出装置と、各気筒ごとに設けた燃料噴射装置と、運転
条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比となるよう、
前記全領域空燃比センサによりフィードバック制御しな
がら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御
すると共に、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃焼状態
検出装置で検出し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を
安定運転限界に近い限界希薄空燃比まで希薄に調整し
て、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比によ
り決定される目標希薄空燃比に書き換えて制御する制御
回路とからなる。

【０００５】請求項２に記載のガソリン機関の燃焼制御
装置は、制御回路が、運転条件に応じて予め設定した目
標希薄空燃比となるよう、前記全領域空燃比センサによ
りフィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴射装
置からの燃料噴射総量を制御すると共に、各気筒ごとの
運転状態を燃焼状態検出装置で検出し、各燃料噴射装置
からの燃料噴射量を各気筒の運転状態が同程度となるよ
う制御する。

【０００６】請求項３に記載のガソリン機関の燃焼制御
装置は、空燃比センサが、排気中の残存酸素量及び可燃
性分量から、空燃比の全領域において吸入混合気の空燃
比を検出する全領域空燃比センサであるか又は理論空燃
比以上であるか否かを検出する酸素センサであり、制御
回路は、吸入混合気が理論空燃比となるよう、前記空燃
比センサによりフィードバック制御しながら、前記全て
の燃料噴射装置からの燃料噴射総量を制御すると共に、
各気筒ごとの運転状態を燃焼状態検出装置で検出し、各
燃料噴射装置からの燃料噴射量を各気筒の運転状態が同
程度となるよう制御する。

【０００７】請求項４においては、全領域空燃比センサ
に代えて機関のクランク角速度の変化（機関の回転速度
と同義）を検出するクランク角速度センサを備え、制御
回路は、前記クランク角速度センサにより検出したクラ
ンク角速度のばらつきの範囲が一定値以下となるよう、
吸入混合気の空燃比を運転条件に応じて予め設定した暫
定希薄空燃比にフィードバック制御しながら、前記全て
の燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると共に、各
気筒ごとの安定運転限界を燃焼状態検出装置で検出し、
各燃料噴射装置からの燃料噴射量を安定運転限界に近い
限界希薄空燃比まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃
比を各気筒の限界希薄空燃比により決定される目標希薄
空燃比に書き換えて制御する。

【０００８】請求項５においては、全領域空燃比センサ
に代えて機関の気筒内の燃焼圧力センサを備え、制御回
路は、前記燃焼圧力センサにより検出した燃焼圧力のば
らつきの範囲が一定値以下となるよう、吸入混合気の空
燃比を運転条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比に
フィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴射装置
からの燃料噴射量を制御すると共に、各気筒ごとの安定
運転限界を燃焼状態検出装置で検出し、各燃料噴射装置
からの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空燃比
まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限
界希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書き換
えて制御する。

【０００９】

【発明の作用及び効果】請求項１に記載の発明では、ガ
ソリン機関を、全領域空燃比センサを用いて、運転条件
に応じ、余裕を持ってリーン側に設定した暫定希薄空燃
比にフィードバック制御すると共に、各気筒の空燃比の
ばらつきを、燃焼状態検出装置で検出し、各気筒ごとに
正常着火の限界まで希薄燃焼となるよう制御する。請求
項２に記載の発明では、ガソリン機関を、全領域空燃比
センサを用いて、運転条件に応じて設定した目標希薄空
燃比にフィードバック制御すると共に、各気筒の運転状
態のばらつきを、燃焼状態検出装置で検出し、各気筒間
のばらつきのみを調整する。請求項３に記載の発明で
は、ガソリン機関を、全領域空燃比センサまたは空燃比
λが１以上か否かを検出する酸素センサを用いて、理論
空燃比にフィードバック制御すると共に、各気筒の運転
状態のばらつきを、燃焼状態検出装置で検出し、各気筒
間のばらつきのみを調整する。

【００１０】請求項４に記載の発明では、ガソリン機関
を、希薄燃焼になるほどクランク角速度のばらつきが増
大するという事実を利用して、運転条件に応じて余裕を
もってリーン側に設定した暫定希薄空燃比にフィードバ
ック制御すると共に、各気筒の空燃比のばらつきを、燃
焼状態検出装置で検出し、各気筒ごとに正常着火の限界
まで希薄燃焼となるよう制御する。請求項５に記載の発
明では、ガソリン機関を、希薄燃焼になるほど気筒の燃
焼圧のばらつきが増大するという事実を利用して、運転
条件に応じて余裕をもってリーン側に設定した暫定希薄
空燃比にフィードバック制御すると共に、各気筒の空燃
比のばらつきを、燃焼状態検出装置で検出し、各気筒ご
とに正常着火の限界まで希薄燃焼となるよう制御する。
これにより、定常運転及び暖機運転において、排気浄
化、燃費向上が同時に達成できる。

【００１１】

【実施例】図１は、ガソリン機関１００の概略構成図を
示し、排気路２００には全領域空燃比センサ２０１が装
着され、吸気路３００には各気筒ごとに燃料噴射装置３
０１が取り付けられている。４００は点火装置を示し、
点火コイル１、配電器（デストリビュータ）２、スパー
クプラグ３を備え、燃焼状態検出装置５００が設けられ
ている。全領域空燃比センサ２０１は、公知の構成を有
し、ポンプ素子と酸素センサとを組み合わせ、排気中の
残存酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域において
吸入混合気の空燃比を検出する。点火コイル１の一次回
路１１は、車載電源Ｖと、一次電流断続手段４とに接続
され、二次回路１２は、前記配電器２を介してスパーク
プラグ３に接続されている。点火コイル１の二次コイル
Ｌと配電器２のローターギャップ２１との間には、逆流
防止ダイオード２２が挿入されている。

【００１２】燃焼状態検出装置５００は、点火回路の二
次回路１２の点火コイル１とローターギャップ２１との
間に設けた逆流防止ダイオード２２と、後記するイオン
電流検出電圧発生手段と、ローターギャップ２１とスパ
ークプラグ３の火花放電間隙との間の二次回路１２に設
けられ、スパークプラグ３の電極間の二次電圧を分圧す
る分圧器５とを有する。この実施例では、一次電流断続
手段４がイオン電流検出電圧の発生手段を兼ねており、
スパークプラグ３での火花放電後の所定時期に所定時
間、点火コイル１の一次回路１１に通電し、二次回路１
２に起電力を発生させてスパークプラグ３の浮遊静電容
量に充電する。さらに、分圧器５には二次電圧の減衰特
性検出回路６が接続され、該減衰特性検出回路６には、
設定期間に検出した二次電圧の減衰特性の変動（ばらつ
き）の度合いを判別する判別手段を含むマイクロコンピ
ュータなどの制御回路７が接続されている。

【００１３】一次電流断続手段（イオン電流検出電圧発
生手段）４は、スイッチ素子４１及びシグナルジェネレ
ータ４２からなり、エンジンのクランク角及びスロット
ル開度を検出し、火花放電時期がエンジンの負荷及び回
転速度に適応した点火進角となるよう一次電流を断続す
る。分圧器５は、点火コイル１の二次回路１２に近接し
て配された高インピーダンス素子５１と、該高インピー
ダンス素子５１とアースとの間に接続した低インピーダ
ンス素子５２とを有する。

【００１４】この実施例では、分圧器５は、高インピー
ダンス素子５１として二次回路１２の高電圧リードとの
間に１ｐＦ（ピコファラッド）程度の静電容量を生じる
よう配設された導電体からなるセンサが使用され、低イ
ンピーダンス素子５２として３０００ｐＦの静電容量の
コンデンサを用い、二次回路１２に生じた二次電圧を１
／３０００程度に分圧する。この場合、コンデンサ（５
２）に放電回路を形成する２メガオームの抵抗（図示せ
ず）を並列接続すると、分圧器５の時定数が６ｍｓ（ミ
リ秒）となり、後記する３ｍｓという比較的長い減衰時
間の判別が確実にできる。これにより最高３万ボルト前
後の高電圧波形が１０ボルトのレベルに下げられ、二次
電圧の減衰特性検出回路６に入力する。

【００１５】二次電圧の減衰特性検出回路６は、前記分
圧器５の分圧を入力とするピークホールド回路６１、ピ
ークホールド回路６１の出力の分圧回路６２、及び分圧
回路６２の分圧（基準電圧）と前記分圧器５の出力とを
比較し、パルス出力を発するコンパレータ６３からな
り、分圧された二次電圧波形のうち一定レベル以上の電
圧の持続時間を検出する。

【００１６】制御回路７は、運転条件に応じて予め計算
又は測定により求めた記憶装置に格納したデータに基づ
き、機関１００に供給される空気と燃料の混合比（空燃
比）が設定した暫定希薄空燃比となるよう、前記全領域
空燃比センサ２０１によりフィードバック制御しなが
ら、全ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴射量を制御
すると共に、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃焼状態
検出装置５００で検出し、おのおのの各燃料噴射装置３
０１からの燃料噴射量を、その気筒の安定運転限界に近
い限界希薄空燃比まで希薄となるように調整して、暫定
希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比により決定される
目標希薄空燃比に書き換えて制御する。

【００１７】作用を図２と共に説明する。制御回路７
は、気筒間の空燃比のばらつきを考慮して安全側（リッ
チ側）に設定した理論空燃比よりリーンな暫定空燃比、
たとえば２０：１の空燃比となるよう燃料噴射装置３０
１からの燃料供給量を調整し、機関１００を燃焼制御す
る。この空燃比は全領域空燃比センサ２０１で検出され
目標値と差が生じないようにフィードバック制御され
る。

【００１８】燃焼状態検出装置５００による各気筒ごと
の空燃比を、各気筒ごとに正常着火、燃焼が可能な限界
に近い限界希薄空燃比に調整する作用は、つぎのように
なされる。シグナルジェネレータ４２でに示す一次電
流断続のためのパルス信号を出力し、のごとき一次電
流を一次回路１１に生じさせる。巾ｈの大きいパルス波
ａは、スパークプラグ３で火花放電を発生させるための
点火用パルスであり、パルス波ａの終了後、０．５〜
１．５ｍｓ程度の遅延時間ｉだけ遅延した巾の小さいパ
ルス波ｂは、スパークプラグ３の浮遊静電容量を充電し
イオン電流検出電源とするための検出用パルスである。

【００１９】上記一次電流の断続により、二次回路１２
の点火コイル１にはに示す二次電圧が生じる。前記パ
ルス波ａの終了時点で発生した高電圧ｐにより、火花放
電が開始し、これにつづき誘導放電によるなだらかな電
圧波形ｑが生じる。つぎに、前記パルス波ｂに対応し、
二次回路１２には逆起電力波形ｒと、これに続く波形ｓ
が現れる。この二次電圧の再昇圧レベルは、前記遅延時
間ｉとパルス波ｂの巾により所望のレベルに設定するこ
とができる。この発明での波形ｓのレベルは、ローター
ギャップ２１の絶縁破壊が可能であり、スパークプラグ
３の火花放電間隙では放電が不可能となるよう、４〜６
キロボルトに設定される。

【００２０】逆流防止ダイオード２２は、上記スパーク
プラグ３の静電容量に蓄えられた３〜５キロボルトの電
荷が、ローターギャップ２１を飛び越えて点火コイル１
側に逆流し、２〜３キロボルトに降圧することを防止し
ている。これにより、配電器２のローターギャップ２１
とスパークプラグ３の火花放電間隙との間の、主にスパ
ークプラグ３の静電容量（通常１０〜２０ｐＦ）に、３
〜５キロボルトの電荷が充電される。

【００２１】この充電電圧は、イオン電流となって放電
され減衰するが、図２のに示すごとく、空燃比が理論
空燃比である約１５：１に近いときは、波形ｓ₂のごと
く放電電流波形の巾のばらつきが小さい。これに対し、
空燃比が着火限界である２３：１になると波形ｓ₁のご
とく、放電電流波形の巾のばらつきは、極めて大きくな
る。このばらつきの度合いは、減衰特性検出回路６によ
りつぎのように検出する。分圧器５の出力波形から上記
充電電圧のピーク値をピークホールド回路６１でホール
ドし、分圧回路６２で例えばその１／３のレベルに分圧
し、該分圧を基準電圧ｖとして前記分圧器５の出力波形
と、コンパレータ６３において比較する。

【００２２】このコンパレータ６３の出力パルスは、図
２のに示すごとく、基準電圧ｖ以上の二次電圧の時間
を検出し、パルス波ｔ₁〜ｔ₄を制御回路７に出力す
る。パルス波ｔ₂、ｔ₄が上記充電電荷の減衰時間のば
らつきを示す。すなわち、安定運転の限界に近いパルス
波ｔ₂のばらつきは大きい。制御回路７は、たとえば各
気筒ごとにパルス波ｔ₂の連続した１０個のパルス波ｔ
₂の基準値からのばらつき量を積算し、積算量が一定値
以上のときは安定運転の限界が近いと判別する。この判
別情報に基づき燃料噴射装置３０１による燃料供給料を
調整し、気筒ごとに空燃比のリーン限界近くでの安定運
転を実行する。制御回路７は、暫定希薄空燃比２０：１
を、各気筒の限界希薄空燃比の総和により決定される目
標希薄空燃比（たとえば２２：１）に書き換えて、燃料
噴射装置３０１からの燃料噴射総量を制御する。

【００２３】請求項２に記載の燃焼制御はつぎのように
なされる。制御回路７は、運転条件に応じて予め計算又
は測定により求めた記憶装置に格納したデータに基づ
き、機関１００に供給される空気と燃料の混合比（空燃
比）が設定した目標希薄空燃比となるよう、全領域空燃
比センサ２０１によりフィードバック制御しながら、全
ての燃料噴射装置３０１からの燃料噴射総量を制御す
る。

【００２４】これと共に、各気筒ごとの空燃比のばらつ
きを前記燃焼状態検出装置５００で検出し、各気筒ごと
のパルス波ｔ₂の基準値からのばらつき量を積算し、各
気筒間のばらつきが少なくなるよう各燃料噴射装置３０
１からの燃料噴射量を制御する。これにより、各気筒は
空燃比のばらつきが低減し、ほぼ同一条件で運転でき
る。

【００２５】すなわち、制御回路７は、気筒間の空燃比
のばらつきを考慮して予め設定した理論空燃比よりリー
ンな目標希薄空燃比、たとえば２２：１の空燃比となる
よう全ての燃料噴射装置３０１からの燃料供給総量を調
整し、機関１００を燃焼制御する。この目標空燃比は全
領域空燃比センサ２０１で検出され目標値と差が生じな
いようにフィードバック制御される。これと共に、燃焼
状態検出装置５００は、燃料供給総量はそのままで、気
筒間のばらつきのみを検出して調整する。

【００２６】上記実施例においては、空燃比が希薄の限
界でガソリン機関を運転する場合について述べたが、上
記と同様に冷間始動時における暖機運転中の空燃比制御
においても、安定運転の限界に近づけて空燃比制御する
ことが可能である。この場合には、暖機燃焼制御である
ため、みかけの空燃比はたとえば１３：１などリッチ側
に制御される。この暖機空燃比制御においての、排気浄
化及び燃費の向上が達成できる。

【００２７】請求項３に記載の理論燃焼制御を図３を用
いて説明する。この発明の制御回路７は、前記全領域空
燃比センサ２０１や理論空燃比より希薄側では排出ガス
中の酸素濃度が増加し、センサ出力電圧が急減すること
を利用した酸素センサを用い、検出された空気と燃料の
混合比（空燃比）が理論空燃比となるよう、全ての燃料
噴射装置３０１からの燃料噴射総量を制御することによ
りフィードバック制御する。このため、各気筒ごとの減
衰特性のばらつきは小さく、例えば図３のごとく空燃比
１５：１や空燃比１４．７：１などの気筒がある。請求
項２の燃焼制御と比べてばらつき量は著しく少ないた
め、各気筒ごとの減衰特性のばらつきは検出精度を充分
に上げることが必要となる。

【００２８】フィールドバック制御と同時に、各気筒ご
との空燃比のばらつきを前記燃焼状態検出装置５００で
検出する。このとき、パルス波ｔ₅からのばらつき量や
パルス波ｔ₆からばらつき量を積算し、これら各気筒間
のばらつきが少なくなるよう各燃料噴射装置３０１から
の燃料噴射量を制御する。これにより、各気筒は理論空
燃比により近い同一条件で、各気筒ごとの条件を細部ま
で近づけることができる。燃焼状態検出装置５００は、
燃料供給総量はそのままで、気筒間のばらつきのみを、
各気筒のスパークプラグの浮遊静電容量に充電した電荷
の減衰特性のばらつき度合い（パルス波ｔ₅、ｔ₆）を
検出して調整する。

【００２９】この燃焼制御は、排気の一部を再び吸気系
に戻して混合気に加える方法である排気再循環（ＥＧ
Ｒ）でも有効に利用できる。ＥＧＲ率が気筒毎にばらつ
いているとエンジン運転の安定性を確保するためＥＧＲ
率を限界まで増すことはできなかった。ＥＧＲ率より限
界近くまで増すために、各気筒ごとのばらつきを検出し
て各気筒へのＥＧＲ量を制御し、これによって、有効な
ＥＧＲを実施することができる。

【００３０】また始動暖気運転では、低温時でのガソリ
ンの気化率の低下などのために供給燃料を増やして気化
率の不足分を量で補わなくてはならない。すなわち、低
温であればあるほど始動時には、みかけの空燃比を濃く
して実際の混合気が可燃範囲になるようにする必要があ
る。またエンジンが始動しても暖気状態に併せた空燃比
の減少が必要となる。このため、この発明の燃焼制御装
置によれば、各気筒ごとにばらついている空燃比を気温
やエンジンの暖気状態に併せた最適空燃比に調整するこ
とができる。

【００３１】この発明において、一次回路１１に電流を
所定のタイミングで流し、イオン電流検出電圧発生手段
は、上記一次電流断続手段４とは別に設けてもよく、二
次電圧の逆流防止手段は、デストリビュータ・レス・イ
グナイタ（ＤＬＩ）では、点火タイミング以外に火花放
電が生じることを防止するため通常装着されている逆流
防止用ダイオードが、その機能を果たす。

【００３２】点火コイル１の極性は、プラス、マイナス
いずれでも使用でき、図２の、に示す二次電圧の極
性は、マイナスでも良いがプラスの方が測定時の検出精
度が向上できる。また、検出用パルスの発生時期は、エ
ンジンでのクランク角を基準にして、たとえば、ＡＴＤ
Ｃ１０°に設定すると、エンジンの回転速度など運転条
件の変化に対する精度が向上できる。

【００３３】請求項４に記載の燃焼状態検出装置５００
を、図４および図５とともに説明する。この発明では、
図１における全領域空燃比センサ２０１に代えて、図４
に示す如く機関のクランク角速度を検出するクランク角
速度センサ８を備える。機関のクランク角速度は、図５
に示す如く、吸入混合気の空燃比が希薄になるほどばら
つきが大きく、空燃比Ａ／Ｆが２２を越えると機関の安
定運転ができなくなる。制御回路７は、クランク角速度
センサ８によりクランク角速度の変動が一定範囲内とな
り機関の安定運転が可能である希薄空燃比（たとえばＡ
／Ｆ＝２０）を、気筒間の空燃比のばらつきを考慮し、
余裕を持って暫定希薄空燃比として設定する。つぎに、
各気筒ごとの安定運転限界を燃焼状態検出装置５００で
検出し、各燃料噴射装置３０１からの燃料噴射量を安定
運転限界に近い限界希薄空燃比まで希薄に調整して、前
記暫定希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比により決定
される目標希薄空燃比に書き換えて制御することは、上
記実施例と同一である。

【００３４】請求項５に記載の燃焼状態検出装置５００
を、図６および図７とともに説明する。この発明では、
上記クランク角速度センサ８に代えて、図６に示す如く
気筒内の燃焼圧力を検出する燃焼圧力センサ９を備え
る。気筒内の燃焼圧力は、図７に示す如く、吸入混合気
の空燃比が希薄になるほどばらつきが大きく、空燃比Ａ
／Ｆが２２を越えると機関の安定運転ができなくなる。
制御回路７は、燃焼圧力センサ９によりクランク角速度
の変動が一定範囲内となり機関の安定運転が可能である
希薄空燃比（たとえばＡ／Ｆ＝２０）を、気筒間の空燃
比のばらつきを考慮し、余裕を持って暫定希薄空燃比と
して設定する。つぎに、各気筒ごとの安定運転限界を燃
焼状態検出装置５００で検出し、各燃料噴射装置３０１
からの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄空燃比
まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限
界希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に書き換
えて制御することは、上記実施例と同一である。なお燃
焼圧力センサ９は、スパークプラグに組み込まれるか、
スパークプラグと独立した圧力センサプラグ型式の公知
のセンサが利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の燃焼状態検出装置を装着したガソリ
ン機関の点火回路図である。

【図２】燃焼状態検出装置の作動説明のための波形図で
ある。

【図３】燃焼状態検出装置の作動説明のための波形図で
ある。

【図４】請求項４に記載の燃焼状態検出装置を示す点火
回路図である。

【図５】クランク角変動を示す波形図である。

【図６】請求項５に記載の燃焼状態検出装置を示す点火
回路図である。

【図７】燃焼圧力の変動を示す波形図である。

【符号の説明】

１点火コイル２配電器３スパークプラグ４一次電流断続手段（イオン電流検出電圧発生手段）５分圧器６減衰特性検出回路７制御回路８クランク角度センサ９燃焼圧力センサ１２二次回路２２逆流防止用ダイオード（逆流防止手段）１００ガソリン機関２００排気路３００吸気路４００点火装置５００燃焼状態検出装置２０１全領域空燃比センサ３０１燃料噴射装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤康生名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の排気路に装着され、排気中の残存
酸素量及び可燃性分量から空燃比の全領域において吸入
混合気の空燃比を検出する全領域空燃比センサと、点火回路の二次回路の点火コイルとスパークプラグとの
間に設けた逆流防止手段、スパークプラグでの火花放電後の所定時期に所定時間、
点火コイルの一次回路に通電し、二次回路に起電力を発
生させてスパークプラグの浮遊静電容量に充電するイオ
ン電流検出電圧発生手段、スパークプラグの電極間の二次電圧を分圧する分圧器、該分圧器に接続された二次電圧の減衰特性検出回路、及び設定期間に検出した二次電圧の減衰特性の変動の度
合いを判別する判別回路からなる燃焼状態検出装置と、各気筒ごとに設けた燃料噴射装置と、運転条件に応じて予め設定した暫定希薄空燃比となるよ
う、前記全領域空燃比センサによりフィードバック制御
しながら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射量を
制御すると共に、各気筒ごとの安定運転限界を前記燃焼
状態検出装置で検出し、各燃料噴射装置からの燃料噴射
量を安定運転限界に近い限界希薄空燃比まで希薄に調整
して、前記暫定希薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比に
より決定される目標希薄空燃比に書き換えて制御する制
御回路とからなるガソリン機関の燃焼制御装置。
【請求項２】請求項１において、制御回路は、運転条
件に応じて予め設定した目標希薄空燃比となるよう、前
記全領域空燃比センサによりフィードバック制御しなが
ら、前記全ての燃料噴射装置からの燃料噴射総量を制御
すると共に、各気筒ごとの運転状態を燃焼状態検出装置
で検出し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を各気筒の
運転状態が同程度となるよう制御するガソリン機関の燃
焼制御装置。
【請求項３】請求項１において、空燃比センサは、排
気中の残存酸素量及び可燃性分量から、空燃比の全領域
において吸入混合気の空燃比を検出する全領域空燃比セ
ンサであるか又は理論空燃比以上であるか否かを検出す
る酸素センサであり、制御回路は、吸入混合気が理論空燃比となるよう、前記
空燃比センサによりフィードバック制御しながら、前記
全ての燃料噴射装置からの燃料噴射総量を制御すると共
に、各気筒ごとの運転状態を燃焼状態検出装置で検出
し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を各気筒の運転状
態が同程度となるよう制御するガソリン機関の燃焼制御
装置。
【請求項４】請求項１において、全領域空燃比センサ
に代えて機関のクランク角速度の変化を検出するクラン
ク角速度センサを備え、制御回路は、前記クランク角速度センサにより検出した
クランク角速度のばらつきの範囲が一定値以下となるよ
う、吸入混合気の空燃比を運転条件に応じて予め設定し
た暫定希薄空燃比にフィードバック制御しながら、前記
全ての燃料噴射装置からの燃料噴射量を制御すると共
に、各気筒ごとの安定運転限界を燃焼状態検出装置で検
出し、各燃料噴射装置からの燃料噴射量を安定運転限界
に近い限界希薄空燃比まで希薄に調整して、前記暫定希
薄空燃比を各気筒の限界希薄空燃比により決定される目
標希薄空燃比に書き換えて制御するガソリン機関の燃焼
制御装置。
【請求項５】請求項１において、全領域空燃比センサ
に代えて機関の気筒内の燃焼圧力センサを備え、制御回路は、前記燃焼圧力センサにより検出した燃焼圧
力のばらつきの範囲が一定値以下となるよう、吸入混合
気の空燃比を運転条件に応じて予め設定した暫定希薄空
燃比にフィードバック制御しながら、前記全ての燃料噴
射装置からの燃料噴射量を制御すると共に、各気筒ごと
の安定運転限界を燃焼状態検出装置で検出し、各燃料噴
射装置からの燃料噴射量を安定運転限界に近い限界希薄
空燃比まで希薄に調整して、前記暫定希薄空燃比を各気
筒の限界希薄空燃比により決定される目標希薄空燃比に
書き換えて制御するガソリン機関の燃焼制御装置。