JPH06221215A

JPH06221215A - 内燃機関の燃焼状態検出装置及び燃焼制御装置

Info

Publication number: JPH06221215A
Application number: JP1270193A
Authority: JP
Inventors: Seiji Asano; 誠二浅野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関の燃焼状態を、特殊なタイミング制御
を必要とせず、かつ過渡時においても正確に検出するこ
とができる燃焼状態検出装置を提供すること。【構成】代表回転変動テーブル群１０から読出した代表
パターンと、この代表パターンの正規直交系のパターン
とを用い、ブロック１３と１７で乗算積算してブロック
１８によりテーブル検索して、内燃機関の燃焼状態を表
わす燃焼指標を求めるようにしたもの。【効果】回転変動の代表パターンと、その正規直交系の
パターンとを用い、これらと出力軸の回転数変動との積
和を取れば、燃焼状態を検出するときでの位相差を吸収
することができる。従って、そのための特殊なタイミン
グを考慮することなく燃焼状態を検出することができ
る。また、このとき、各回転数毎にそれぞれ回転変動の
代表パターンを設定しておくことにより、過渡時でも燃
焼状態を容易に検出することができ、別途、過渡状態を
検出する手段は不要にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レシプロエンジンなど
間欠的に爆発(燃焼)動作を行なう内燃機関の燃焼状態を
リアルタイムで判定する装置に係り、特に自動車用エン
ジンの燃料供給量制御や回転変動抑制制御に好適な燃焼
状態検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンなどの内燃機関(以
下、単にエンジンと記す)では、その燃焼状態により効
率や排ガス成分などの運転性能が大きく左右され、従っ
て、リアルタイムで燃焼状態が判定できれば、それを制
御に反映させることにより、運転性能の大きな向上が期
待できる。

【０００３】そこで、特開昭６０−１３９３８号公報で
は、各爆発(燃焼)行程毎に間欠的に燃焼が行なわれる複
数の気筒(シリンダ)を有するレシプロエンジンエンジン
において、各爆発行程毎に周期的に発生する燃焼変動量
を検出することができる燃焼変動量検出手段を備え、こ
れによりエンジンの燃焼状態が判定できるようになって
いる。

【０００４】そして、この従来技術では、その燃焼変動
量検出手段が、１．エンジンの回転速度変動量２．複数の気筒の中から選定した２個の気筒の爆発行程
間におけるトルクの変化量３．エンジンの筒内圧変動量の３種のデータを取り込み、それらにより逐次燃焼変動
量を求めた上で、各々の燃焼変動量の２個の気筒の爆発
行程間での変化量を求め、この変化量の標準偏差を計算
し、燃焼指標を得るように構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、各々
の燃焼変動などを、２個の気筒の爆発行程間の変化量か
ら求めるとき、所定のタイミング信号を発生しなければ
ならない点について配慮がされておらず、このため、例
えば、マイクロコンピュータなどにより処理しようとし
た場合、内部のハードウェアを専用に構築しなければな
らず、従って、他の制御処理などが制限を受けてしまう
という問題があった。

【０００６】また、上記従来技術では、エンジンの運転
状態が、自動車の運転者の指令など外部からの指令によ
り変更される場合がある点について配慮がされておら
ず、このため、外部からの指令による運転状態の変化も
エンジンの燃焼変動量として捉えられてしまい、これが
燃焼状態の悪化として判断され、従って、過渡状態にお
いては、この燃焼指標の計算を中止しなければならない
という問題があった。

【０００７】しかして、このようにして計算を中止する
としても、そのためには過渡状態にあることを確実に検
出しなければならないが、このためには、例えば高精度
の絞り弁開度センサを正確に設置する必要があり、従っ
て、システムが大規模化してコストアップにつながる。
さらには燃焼指標の判断条件も複雑になり、定数整合時
に困難を極めるなどの問題があった。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたもので、その目的とするところは、特
殊な割込みタイミングなどの設定を要することなく、ま
た高精度のセンサ等を新たに設置することなく、エンジ
ンの過渡運転時においても、その影響を受けずに、常に
正確に燃焼指標が検出でき、かつ、初期の定数整合も簡
単に行えるようにした燃焼状態検出装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的は、内燃機関の
回転変動を検出する手段と、検出した回転変動の代表パ
ターンを記憶する手段と、前記回転変動の代表パターン
の正規直交系のパターンを記憶する手段と、これら回転
変動の代表パターン及び前記正規直交系のパターンと前
記内燃機関の回転変動から燃焼指標を演算する手段とを
設け、この燃焼指標により内燃機関の燃焼状態を検出す
るようにして達成される。

【００１０】ここで、回転変動の代表パターンとは、回
転変動の大きさの数値、若しくは回転変動を模倣した数
値を時系列データとして記憶したものであり、回転変動
の代表パターンの正規直交系のパターンとは、回転変動
の代表パターンに対して９０°の位相差を与えたパター
ンのことである。

【００１１】

【作用】回転変動の代表パターンと、その正規直交系の
パターンとを用い、これらと出力軸の回転数変動との積
和を取れば、燃焼状態を検出するときでの位相差を吸収
することができる。従って、そのための特殊なタイミン
グを考慮することなく燃焼状態を検出することができ
る。

【００１２】また、このとき、各回転数毎にそれぞれ回
転変動の代表パターンを設定しておくことにより、過渡
時でも燃焼状態を容易に検出することができ、別途、過
渡状態を検出する手段は不要にできる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について、図示の実施例により
詳細に説明する。まず、図２は、本発明の一実施例が適
用されたエンジン制御システムのブロック図で、図にお
いて、１００はエンジンを表わす。そして、このシステ
ムは、エンジン１００に吸入される空気の質量流量を計
測する熱式空気流量計１０２と、吸入される空気の流量
を調整する絞り弁(スロットルバルブ)の開度を検出して
開度信号を出力する絞り弁開度センサ１０３、熱式空気
流量計１０２に検出されないバイパス通路を通る空気量
を制御する制御弁１０４、エンジン１００が要求する燃
料量を供給する燃料噴射弁１０５、エンジンの気筒内に
供給された混合気に点火する点火栓１０６、排気管に設
置され排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ
１０７、エンジン１００の出力軸を中心に設置され、同
心円上に複数個、例えば１０８個の突起が等間隔に並べ
られた鋼製のリングギア１０９、このリングギア１０９
の突起の近傍に設置され、エンジンが回転することによ
り、その直前を通過する突起を検出して信号(クランク
角信号ＰＯＳ)を発生する磁気式検出器１１０、それに
前述した各種のセンサからの信号によりエンジン１００
の運転状態を検出し、予め定められた手順でエンジン１
００が要求する燃料量を計算し、燃料噴射弁１０５など
を駆動するエンジン制御装置１０８とから構成されてい
る。

【００１４】図３は、エンジン制御装置１０８の内部回
路ブロック図で、このエンジン制御装置１０８は、図２
に示した各種のセンサからの信号を入力すると共に、小
さいレベルの信号をアクチュエータ駆動用の大レベルの
信号に変換する働きをするドライバ回路２００と、入出
力信号をデジタル演算処理が行えるようアナログ−ディ
ジタル信号に変換する入出力回路２０１、ディジタル演
算処理を行うマイクロコンピュータ或いはそれに準ずる
演算機能を保有する演算回路２０２、この演算回路２０
２の演算処理に用いる定数、変数及びプログラムなどを
格納するための不揮発性メモリとして働くＲＯＭ２０
３、同じく揮発性のメモリとして働くＲＡＭ２０４、そ
れに揮発性のＲＡＭ２０４の内容を保持するバックアッ
プ回路２０５とで構成されている。

【００１５】なお、この実施例では、ディジタル演算装
置で構成されているが、アナログ式演算装置でも構成可
能なことは言うまでもない。そして、この実施例では、
入力信号として酸素濃度センサ１０７からの酸素濃度信
号、絞り弁開度センサ１０３からの絞り弁開度信号、磁
気式検出器１１０からのクランク角度信号、それに熱式
空気流量計１０２からの空気流量信号の各信号が入力さ
れ、これにより点火栓１０６に供給すべき点火信号、制
御弁１０４に供給すべきアイドルスピードコントロール
バルブ制御信号、それに燃料噴射弁１０５に対する駆動
信号の各信号が出力されるようになっている。

【００１６】次に、図４は、図２のエンジン制御装置１
０８として、信号処理専用集積回路を用いた場合の一実
施例で、クランク角度信号と気筒信号は入出力ドライバ
回路３００から信号処理専用集積回路３０１へ入力され
ている。そして、外部制御装置とのデータ通信用に双方
向バスのＲＡＭ３０２が装備されている。なお、演算装
置３０３、メモリ３０４、３０５、それにバックアップ
回路３０６などは、図３と同様であるので、説明は割愛
する。

【００１７】なお、この明細書では、回転数と回転速度
を同じ意味で使用している。

【００１８】次に、図５は、エンジンの定常運転時での
回転変動を示したもので、この実施例では、４気筒のエ
ンジンの場合を示しており、このため、図６の下側の拡
大図から明らかなように、エンジンの出力軸(クランク
軸)が２回転(７２０°ＣＡ)する間に４個のピークを生
じていることになる。なお、ＣＡはクランク角のことで
ある。

【００１９】図６は、磁気式検出器１１０の内部処理ブ
ロック図を示したもので、まず、ブロック６００の波形
成形回路で、ここで磁気式検出器１１０の出力ｐ(ＰＯ
Ｓ)が正規化され、次いでブロック６０１のカウンタで
カウントされる。そして、このカウントされたデータ値
が、比較器６０３により、ブロック６０２から与えられ
ている所定の値の閾値ｓと比較される。

【００２０】こうして、カウントデータが閾値ｓを越え
ると、ブロック６０１のカウンタはリセットされ、これ
と同時にブロック６０４のフリーランタイマの値がブロ
ック６０５のラッチ回路でラッチされ、制御装置のバス
に出力される。そして、ブロック６０６では、フリーラ
ンタイマにより計測された時間を、回転速度Ｎに換算す
る。

【００２１】図７は、図６の内部処理ブロック図におけ
る各部の信号の状態を示すタイミンチャートで、図の
(a)は磁気式検出器１１０の出力信号を表わし、以下、
(b)はブロック６００の波形成形回路で正規化された出
力信号ｑを、(c)はブロック６０１のカウンタの出力信
号ｒを、(d)はブロック６０４のフリーランタイマの出
力信号ｔを、そして(e)はフリーランタイマでラッチさ
れた値ｔから計算された回転数Ｎをそれぞれ表わす。

【００２２】次に、図８は、エンジン１００の回転速度
Ｎの変動と空燃比Ａ／Ｆの関係を示したもので、空燃比
Ａ／Ｆが、１４.７として知られている理想的な混合比
である理論空燃比Ａ／Ｆ₁になっているときには、図(a)
に示すように、ほぼ三角波状の回転数変動状態を示し、
空燃比がＡ／Ｆ₁＞Ａ／Ｆ₂＞Ａ／Ｆ₃と希薄側へと移行
するにつれ、図の(b)、(c)に示すように、三角波状から
崩れて波形が潰れてゆくことが、実験で確認されてい
る。なお、この例は、図５で説明したように、４気筒エ
ンジンによる実施例の場合の例である。

【００２３】図９は、本発明の実施例において使用する
エンジンの回転速度の変動パターンについて示したもの
で、図の(a)は、実際のエンジンの回転速度データから
代表化したパターンを示し、(b)は実データをシミュレ
ートした三角波状の代表パターン、(c)は同じく矩形波
状にシミュレートされた代表パターン、そして(d)は正
弦波状を呈する代表パターンであり、本発明では、何れ
のパターンを採用しても良い。なお、各々の代表パター
ンは、(a)に示す実データに対して位相を合わせて示し
てある。

【００２４】なお、ここで、回転変動の代表パターンと
は、上記したように、回転変動の大きさの数値、若しく
は回転変動を模倣した数値を時系列データとして記憶し
たもののことである。

【００２５】次に、図１０により、本発明の実施例によ
る燃焼指数検出の基本原理について説明する。この図１
０において、９０１は、理論空燃比のときでのエンジン
の回転変動パターンを表わす代表波形(理論空燃比なの
で三角波となっている)データ列からなるパターンを実
線ｊで示し、これを代表パターンと呼び、他方、この波
形に対して９０°の位相差を持つ波形データ列からなる
パターンを破線ｈで示し、これを正規直交系パターンと
呼ぶ。そして、この実施例では、図示のように、これら
２種の波形データを用い、これらの波形データをエンジ
ン制御装置１０８の中でテーブルデータとして格納記憶
しておき、入力してきた回転変動データと重畳(乗算)し
て燃焼指標を計算するように構成してある。

【００２６】そして、このようにして燃焼指標を求める
と、その一定クランク角度間積算値は、回転変動が代表
波形に近づいたとき大きくなるので、この一定クランク
角度間積算値を求めるだけで、回転変動が代表波形に近
づいたことを容易に判定することができ、従って、この
実施例によれば、容易に、しかも精度良く燃焼状態を検
出することができる。

【００２７】そして、この明細書では、これら２種の波
形データ列、すなわち、代表波形データ列と、これに対
して位相差が９０°のデータ列からなる代表波形データ
を正規直交系テーブルデータと呼ぶ。そして、この正規
直交系テーブルデータの理論式は、次の式で表わされ
る。ここで、Ｓ１は代表波形データ列による代表波形デ
ータ成分を、そしてＳ２は代表波形データに位相差９０
°を加えた代表波形データ列による代表波形のデータ成
分を表わしており、そして、この実施例では、これら２
種の成分のノルムＳを計算して燃料指標とするように構
成されている。

【００２８】

【数１】

【００２９】図１は、本発明における回転変動データと
代表波形データから燃焼指標を計算するようにした処理
ブロックの一実施例で、図２のエンジン制御装置１０８
内での演算処理の一種として実行されているものであ
り、図において、まずブロック１０は、各回転数毎の代
表回転変動の正規直交系データが格納されている代表回
転変動テーブル群で、ここには磁気式検出器１１０から
供給されるクランク角度信号ＰＯＳが入力されており、
エンジン１００が回転して、その出力軸(クランク軸)が
所定の回転角、例えば、図２の場合には、回転角が３６
０／１０８＝１０／３°に達する毎に、そこから各代表
回転変動の正規直交系データが読出され、切換スイッチ
１２に供給されるようになっている。

【００３０】ブロック１１はフィルタで、回転数Ｎが入
力されており、それをフィルタリングし、平均化された
エンジン回転数を出力して切換スイッチ１２に入力し、
そのときのエンジンの回転数に応じて代表回転変動テー
ブル群１０からのデータを切換え、そのうちの一種を選
択させて計算ブロックＡに入力する。

【００３１】この計算ブロックＡは、数１で示した計算
処理を実行する部分で、その中にあるブロック１３で
は、まず回転数Ｎに含まれている回転変動データと、切
換スイッチ１２により選択された代表回転変動データ
と、その位相差９０°のデータからなる代表回転変動の
正規直交系データとを乗算し、数１に示す代表波形デー
タ成分Ｓ１と、代表波形データの位相差９０°のデータ
成分Ｓ２とを得る。

【００３２】次いで、このブロック１３による乗算結果
はブロック１７の積分器に供給されて積算され、積算値
Ｓとなる。

【００３３】一方、ブロック１４、１５、１６は、クラ
ンク角度信号ＰＯＳから、数１での積算区間ｎの決定を
行っている。ここで、この積算区間ｎは、ブロック１６
から与えられている比較データにより、エンジン１００
のクランク軸が１８０°回動する間に発生するクランク
角度信号ＰＯＳの個数、すなわち、１０８／２＝５４個
により定まるようになっている。

【００３４】こうして、積算区間ｎ毎に、積算値Ｓのピ
ーク値が、図１ではスイッチで表わしてあるピークホー
ルド手段により取り出されてブロック１８に供給され
る。このブロック１８は、積算値Ｓのピーク値と回転数
Ｎとを検索値(引き数)とするマップ(三次元テーブル)か
らなり、積算値Ｓのピーク値と回転数Ｎから定まる燃焼
指標Ｉｎを出力する計算を行う。

【００３５】図１１は、図１の実施例により計算した燃
焼指標Ｉｎと空燃比Ａ／Ｆの関係を実験値として求めた
特性図で、図のように、空燃比Ａ／Ｆと燃焼指標Ｉｎは
反比例の関係にあることが判り、従って、この実施例に
よれば、常に的確にエンジンの燃焼状態を検出し、判定
することができる。なお、このとき、データにはバラツ
キが有るので、実際の制御装置に適応する場合、加重平
均等で平均化するのが望ましいことは言うまでもない。

【００３６】次に、図１２は、本発明の他の一実施例
で、この実施例は、エンジンの回転変動と代表波形デー
タから燃焼指標を求め、これにより燃焼失火を判定し、
運転者に表示するようにしたものである。

【００３７】この図１２の実施例は、基本的な構成は、
図１の実施例と同じであるが、代表回転変動テーブル群
の中にエンジンがアイドル状態のときの代表回転パター
ンテーブルを持っており、アイドル信号ＩＤＬＥにより
供給スイッチ１２を制御し、アイドル状態のときにも、
このアイドル時代表回転パターンテーブルから読出され
る代表回転変動の正規直交系データを用いて燃焼指標Ｉ
ｎを計算し、計算した結果、失火と判断された場合は、
所定の表示手段により、自動車などの運転者に警報表示
が与えられるように構成したものである。

【００３８】次に、図１３は、エンジンの回転数Ｎと空
燃比Ａ／Ｆ、それに図１の実施例により検出した燃焼指
標Ｉｎとの関係を示したもので、空燃比Ａ／Ｆが希薄側
へ移行していくと、エンジンの回転状態が不安定になっ
て燃焼指標Ｉｎが小さくなって行くことが判る。そこ
で、この図１の実施例による燃焼指標Ｉｎを用いて構成
した本発明によるエンジンの燃焼制御装置の一実施例に
ついて、以下に説明する。

【００３９】図１４は本発明による燃焼制御装置の一実
施例を示すブロック図で、図において、ブロック４００
は、検出されたエンジン１００の吸入空気量と回転数か
ら基本燃料量を計算する。同時にブロック４０１で燃料
量補正係数を検索し、ブロック４０２で基本燃料量を補
正する。そして、この補正された基本燃料量がブロック
４０９に入力される。一方、ブロック４０３では、目標
とする希薄空燃比を得るための希薄燃焼係数が検索さ
れ、そして、ここで検索された希薄燃焼係数は、さらに
ブロック４０６で、ブロック４０５から読出された希薄
燃焼学習係数により補正された上でブロック４０９に入
力される。

【００４０】さらに、ブロック４０７では、酸素濃度セ
ンサによる空燃比フィードバックが実行される。そし
て、ここで計算された係数は、ブロック４０８で内燃機
関の回転数とブロック４００で計算された基本燃料量を
引き数(検索データ)として、マップに空燃比補正係数と
して学習され、これによりブロック４０９の空燃比補正
を行う。

【００４１】従って、ブロック４０９では、ブロック４
０６からの希薄燃焼係数と、ブロック４０８からの空燃
比補正係数のいずれかによりブロック４０２から供給さ
れている基本燃料量が補正され、燃料噴射弁１０５に供
給され、エンジン１００に対する燃料供給量制御が実行
されることになる。そして、このブロック４０９で補正
に使用される係数は、エンジンの運転状態に応じて切換
えられるようになっている。

【００４２】ここで、ブロック４０４は、図１に示した
燃焼状態検出装置と同様な処理を行なう部分で、エンジ
ン１００が希薄燃焼状態となり回転が不安定になると、
図１３に示すように、燃焼指数Ｉｎが小さくなってゆ
く。そこで、それが限界に達したことを、予め設定して
ある閾値との比較により検出する。そして、このブロッ
ク４０４からの希薄燃焼限界データによりブロック４０
５の希薄燃焼係数学習で学習領域に学習され、ブロック
４０６の希薄燃焼学習係数に反映させるようになってい
る。

【００４３】従って、この図１４の実施例によれば、燃
焼指数Ｉｎがある閾値より小さくなると、それに応じて
空燃比Ａ／Ｆが小さくなる方向に、つまり混合気が濃く
なる方向に制御されることになり、エンジンの運転状態
を常に安定に保つことができる。

【００４４】次に、図１５は、図１４の実施例における
燃焼制御処理を示すジェネラルフローチャートである。
この処理が開始されると、まず、熱式空気流量計１０２
から吸入空気量を、磁気式検出器１１０からなるクラン
ク角度センサからエンジンの回転数を、そして酸素濃度
センサ１０９から排気ガス中の酸素濃度を、それぞれ読
み込む(ステップ１８００、１８０１、１８０２)。

【００４５】次に、これらのパラメータをもとにして基
本燃料量を計算する(ステップ１８０３)。そして、ステ
ップ１８０４で理論空燃比領域にあるか否かを判断し、
理論空燃比領域であれば、酸素濃度センサ１０９の出力
にもとづき空燃比フィードバックを開始し、第１の燃料
量を計算する(ステップ１８０５、１８０６)。

【００４６】しかして、理論空燃比領域外であれば、目
標空燃比を検索して希薄燃焼限界である燃焼指標を計算
し(ステップ１８０７、１８０８)、次いで希薄燃焼係数
を検索し、それにより希薄燃焼補正係数を計算し、第２
の燃料噴射量を計算する(ステップ１８０９、１８１
０、１８１１)。そして、計算された第１と第２の噴射
量は、ステップ１８１２で燃料噴射制御手段にセットさ
れ、燃焼噴射弁１０５の制御に使用される。

【００４７】次に、図１６は、図６で説明したエンジン
回転数検出処理のジェネラルフローチャートで、まず、
始動直後か否かを判断し(ステップ１９００)、始動直後
であれば、カウンタ、フリーランタイマ等を初期化する
(ステップ１９０１)。その後、カウンタをインクリメン
トし(ステップ１９０２)、次いでカウンタが閾値以上か
どうかを判断し(ステップ１９０３)、閾値以上になって
いたときにはフリーランタイマの値をラッチし(ステッ
プ１９０４)、その値をエンジン制御装置１０８のＣＰ
Ｕへ送り(ステップ１９０５)、その後、フリーランタイ
マ、カウンタをリセットするのである(ステップ１９０
６、１９０７)。

【００４８】次に、図１７は、燃焼指標計算のジェネラ
ルフローチャートで、まずステップ２０００で、エンジ
ンが始動直後であるか否かを判断し、始動直後であれ
ば、ステップ２００３で各々の変数を初期化する。そし
て、初期化終了後は、次の計算タイミングで、図１６の
処理で得られている回転変動時間を取り込み、回転数換
算する(ステップ２００１)。

【００４９】ステップ２００２では、この回転数にフィ
ルタリングを施し、次いでステップ２００４で、このフ
ィルタリングされた回転数を用いて基準回転変動テーブ
ルを検索する。続いて、ステップ２００５で、代表回転
変動テーブルのデータと、取り込まれた回転変動とを乗
算し、積算する。これは、位相差９０°データについて
も同様に実行する。こうして一定角度のクランク角度分
積算されたらステップ２００７でノルムを計算し、続く
ステップ２００８で燃焼指標を検索計算するのである。
なお、燃焼指標と燃焼失火を計算する場合でも、ジェネ
ラルフローチャートはほぼ同様であるので、ここでは割
愛する。

【００５０】従って、上記の実施例によれば、安定した
エンジンの希薄燃焼制御を容易に得ることができる。ま
た、エンジンがアイドル状態のときでも燃焼状態を検出
できるので、アイドル時でも確実に失火検出を行うこと
ができる。

【００５１】ところで、以上の実施例では、エンジンの
回転数を検出する手段として、リングギアと磁気式検出
器を用いているが、自動車用のエンジンでは、ディスト
リビュータ(配電器)に内蔵され、その軸に取付けられた
スリット付円板を用い、このスリットを光源とフォトダ
イオードなどからなる光学式検出器で検出して回転数を
求めるようにした回転数検出器が用いられることがあ
る。

【００５２】従って、本発明でも、このような光学式の
回転検出器を用いて実施が可能なことは言うまでもな
い。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関の回転変動の
代表パターンと、その正規直交系のパターンの双方を用
い、それを回転変動に積和するようにしているので、計
算開始のタイミング、及び位相あわせ等を考慮する必要
がないから構成が簡単になり、コストアップの虞れを無
くすことができる。

【００５４】また、回転変動の代表パターンとして、各
回転数毎に設置することができるので、高精度のアクセ
ル開度センサなどを用いる必要が無く、過渡変動におい
ても確実に燃焼状態の検出ができ、且つ、アイドル時に
おいても、燃焼状態を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃焼状態検出の制御ブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施例が適用されたエンジン制御シ
ステムの一例を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施例におけるエンジン制御装置の
一例を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施例におけるエンジン制御装置の
他の一例を示すブロック図である。

【図５】内燃機関の出力軸の回転変動の一例を示す説明
図である。

【図６】本発明の一実施例における回転変動計測処理の
一例を示す制御ブロック図である。

【図７】図６の処理を説明するためのタイミングチャー
トである。

【図８】内燃機関の回転変動と空燃比の関係を示す波形
図である。

【図９】本発明の一実施例において採用される内燃機関
の回転変動の代表パターンの説明図である。

【図１０】本発明による燃焼状態検出の基本概念を示す
説明図である。

【図１１】本発明による燃焼指標と内燃機関の空燃比と
の関係を示す特性図である。

【図１２】本発明の他の一実施例による燃焼状態検出の
制御ブロック図である。

【図１３】本発明の一実施例における内燃機関の回転数
と空燃比それに燃焼指標の関係を示す特性図である。

【図１４】本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置
の一実施例を示すブロック図である。

【図１５】本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置
の一実施例の動作を説明するためのジェネラルフローチ
ャートである。

【図１６】本発明の一実施例における回転変動取り込み
処理を説明するためのジェネラルフローチャートであ
る。

【図１７】本発明の一実施例における燃焼指標計算処理
を説明するためのジェネラルフローチャートである。

【符号の説明】

１００内燃機関１０２熱式空気流量計１０３絞り弁開度センサ１０５燃料噴射弁１０６点火栓１０７酸素濃度センサ１０８エンジン制御装置１０９リングギア１１０磁気式検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の出力軸の回転数を検出する手
段と、この手段により検出された回転数から回転変動を
検出する手段と、検出した回転変動の代表パターンを記
憶する手段と、前記回転変動の代表パターンの正規直交
系のパターンを記憶する手段と、これら回転変動の代表
パターン及び前記正規直交系のパターンと前記内燃機関
の回転変動から燃焼指標を演算する手段とを設け、この
燃焼指標により内燃機関の燃焼状態を検出するように構
成したことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
【請求項２】請求項１の発明において、前記内燃機関
の出力軸の回転数を検出する手段が、内燃機関の出力軸
を中心とする同一円周面に沿って等間隔で配列された磁
性体の突起列を有するギヤと、このギアの突起列から一
定間隔をおいて設置された磁気式検出器とで構成されて
いることを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
【請求項３】請求項１の発明において、前記内燃機関
の出力軸の回転数を検出する手段が、内燃機関の出力軸
から回転伝達手段を介して駆動される軸上に設置された
スリットつき円板と、この円板のスリットを検出する光
学式検出器とで構成されていることを特徴とする内燃機
関の燃焼状態検出装置。
【請求項４】請求項１の発明において、前記内燃機関
の回転数変動を検出する手段が、出力軸の一定回転角度
を回転するときの所要時間の時系列変数として回転数変
動を検出するように構成されていることを特徴とする内
燃機関の燃焼状態検出装置。
【請求項５】請求項１の発明において、前記内燃機関
の回転数変動を検出する手段が、一定時間内の内燃機関
の出力軸の回転角度の時系列変数として回転数変動を検
出するように構成されていることを特徴とする内燃機関
の燃焼状態検出装置。
【請求項６】請求項１の発明において、前記出力軸の
回転変動の代表パターンが、内燃機関の実データを記憶
したパターンであることを特徴とする内燃機関の燃焼状
態検出装置。
【請求項７】請求項１の発明において、前記出力軸の
回転変動の代表パターンが、内燃機関の実データを模倣
した三角波パターンであることを特徴とする内燃機関の
燃焼状態検出装置。
【請求項８】請求項１の発明において、前記出力軸の
回転変動の代表パターンが、内燃機関の実データを模倣
した矩形波パターンであることを特徴とする内燃機関の
燃焼状態検出装置。
【請求項９】請求項１の発明において、前記出力軸の
回転変動の代表パターンが、内燃機関の実データを模倣
した正弦波パターンであることを特徴とする内燃機関の
燃焼状態検出装置。
【請求項１０】請求項１の発明において、前記燃焼指
標を演算する手段が、出力軸の一定回転角度間での前記
出力軸の回転変動と、前記出力軸の回転変動の代表パタ
ーンの積和と、前記出力軸の回転変動と、前記正規直交
系のパターンの積和の２乗和から燃焼指標を求めるよう
に構成されていることを特徴とする内燃機関の燃焼状態
検出装置。
【請求項１１】請求項１〜１０の発明において、前記
燃焼指標を表示する手段を設け、燃焼状態がリアルタイ
ムで表示されるように構成されていることを特徴とする
内燃機関の燃焼状態検出装置。
【請求項１２】内燃機関の吸入空気量と回転数から燃
料供給量を算出する燃料量算出手段を備えた内燃機関の
制御装置において、請求項１〜１１に記載の内燃機関の
燃焼状態検出装置のいずれかを用い、それにより与えら
れる燃焼指標により前記燃料供給量を補正するように構
成したことを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。