JPH09324690A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

内燃機関制御装置

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JPH09324690A
JPH09324690A JP8140439A JP14043996A JPH09324690A JP H09324690 A JPH09324690 A JP H09324690A JP 8140439 A JP8140439 A JP 8140439A JP 14043996 A JP14043996 A JP 14043996A JP H09324690 A JPH09324690 A JP H09324690A
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
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control
ion current
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JP8140439A
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Yasuhiro Takahashi
康弘 高橋
Wataru Fukui
渉 福井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to DE19655262A priority patent/DE19655262B4/de
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    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
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    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼室内の燃焼状態に応じて敏感に変化する
イオン電流の検出情報を用いることにより、内燃機関の
燃焼状態（出力）を検知した情報の判定値に基づいて制
御パラメータの最適化を行い、高出力を得るための制御
やドライバビリティを悪化させることなく燃費を節減す
るための制御を実現した内燃機関制御装置を得る。 【解決手段】 内燃機関の点火直後に制御気筒内で発生
するイオン量をイオン電流ｉとして検出するイオン電流
検出手段１２と、イオン電流の検出値Ｅｉに基づいて制
御気筒の燃焼状態に対応した判定値を求める判定値検出
手段２と、判定値と基準値との比較結果が出力低下また
は燃焼状態の悪化を示す場合に内燃機関の制御パラメー
タを補正する補正制御手段２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は内燃機関の燃焼に
より生じるイオン量の変化を検出することにより内燃機
関の燃焼状態を検知して点火時期や燃料噴射量の制御を
行う内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、内燃機関においては、各気筒の
燃焼室内に導入された空気および燃料（混合気）をピス
トンの上昇により圧縮し、燃焼室内の点火プラグに高電
圧を印加することにより、点火プラグに発生する電気火
花で圧縮混合気を燃焼させ、このときの爆発エネルギを
ピストンの押し下げ力として取り出し、回転出力に変換
している。
【０００３】上記爆発行程において気筒の燃焼室内で燃
焼が行われると、燃焼室内の分子が電離（イオン化）す
るので、爆発行程の直後に、燃焼室内に設置されたイオ
ン電流検出用の電極に高電圧を印加すると、電荷を有す
るイオンがイオン電流として流れる。
【０００４】また、イオン電流は燃焼室内の燃焼状態に
応じて敏感に変化することが知られており、したがっ
て、イオン電流の状態（ピーク値等）を検出することに
より、気筒内の燃焼状態を判別することができる。
【０００５】そこで、従来より、たとえば特開平２−１
０４９７８号公報または特開平４−５４２８３号公報に
参照されるように、点火プラグをイオン電流検出用の電
極として用い、イオン電流のレベルに基づいて内燃機関
の失火を検出する装置が提案されている。
【０００６】上記公報に記載の装置によれば、点火直後
に検出されるイオン電流が失火判定基準値以下を示す場
合に、燃焼が正常に行われなかった（すなわち、失火状
態である）ことを検知することができる。これにより、
失火が検知された場合には、失火発生気筒に対する燃料
の供給をカットしたり、失火を回避するための種々の補
正処理を施すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関制御装
置は以上のように、イオン電流に基づいて失火発生の有
無を判定しているものの、イオン電流の検出値を内燃機
関の制御に有効に利用することを全く考慮していないの
で、内燃機関の出力状態を精度よく検出して制御パラメ
ータの最適化を行い、高出力を得るための制御やドライ
バビリティを悪化させることなく燃費を節減するための
制御を実現することができないという問題点があった。
【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、燃焼室内の燃焼状態に応じて
敏感に変化するイオン電流の検出情報を用いることによ
り、内燃機関の燃焼状態（出力）を検知した情報の判定
値に基づいて制御パラメータの最適化を行い、高出力を
得るための制御やドライバビリティを悪化させることな
く燃費を節減するための制御を実現した内燃機関制御装
置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る内燃機関制御装置は、内燃機関の点火直後に制御気筒
内で発生するイオン量をイオン電流として検出するイオ
ン電流検出手段と、イオン電流の検出値に基づいて制御
気筒の燃焼状態に対応した判定値を求める判定値検出手
段と、判定値と基準値との比較結果が内燃機関の出力低
下および燃焼状態の悪化の少なくとも一方を示す場合
に、内燃機関の制御パラメータを補正する補正制御手段
とを備えたものである。
【００１０】また、この発明の請求項２に係る内燃機関
制御装置は、請求項１において、判定値を、イオン電流
検出値のピーク値としたものである。
【００１１】また、この発明の請求項３に係る内燃機関
制御装置は、請求項２において、イオン電流検出手段
は、イオン電流検出値のレベルに応じてゲインを切り替
えるゲイン切替回路を含み、判定値検出手段は、イオン
電流検出値およびゲイン切替回路からのゲイン切替信号
に基づいて、最終的な判定値となるピーク値を求めるも
のである。
【００１２】また、この発明の請求項４に係る内燃機関
制御装置は、請求項２において、制御パラメータは点火
時期であり、補正制御手段は、ピーク値と基準ピーク値
との比較結果が内燃機関の出力低下を示す場合に、内燃
機関の最大出力を得るように点火時期を補正するもので
ある。
【００１３】また、この発明の請求項５に係る内燃機関
制御装置は、請求項２において、制御パラメータは、空
燃比を決定する燃料噴射量であり、補正制御手段は、ピ
ーク値と基準ピーク値との比較結果が燃焼状態の悪化を
示す場合に、内燃機関の燃焼状態を最適化するように燃
料噴射量を補正するものである。
【００１４】また、この発明の請求項６に係る内燃機関
制御装置は、請求項１において、判定値を、イオン電流
検出値のピーク発生時期としたものである。
【００１５】また、この発明の請求項７に係る内燃機関
制御装置は、請求項６において、制御パラメータは点火
時期であり、補正制御手段は、ピーク発生時期と基準ピ
ーク発生時期との比較結果が内燃機関の出力低下を示す
場合に、内燃機関の最大出力を得るように点火時期を補
正するものである。
【００１６】また、この発明の請求項８に係る内燃機関
制御装置は、請求項６において、制御パラメータは、空
燃比を決定する燃料噴射量であり、補正制御手段は、ピ
ーク発生時期と基準ピーク発生時期との比較結果が燃焼
状態の悪化を示す場合に、内燃機関の燃焼状態を最適化
するように燃料噴射量を補正するものである。
【００１７】また、この発明の請求項９に係る内燃機関
制御装置は、請求項１において、判定値を、イオン電流
検出値の極点発生数としたものである。
【００１８】また、この発明の請求項１０に係る内燃機
関制御装置は、請求項９において、判定値検出手段は、
イオン電流検出値からピーク成分に相当する周波数成分
を抽出する周波数成分抽出手段と、周波数成分をパルス
信号に波形整形する波形整形手段とを含み、パルス信号
に基づいて極点発生数を求めるものである。
【００１９】また、この発明の請求項１１に係る内燃機
関制御装置は、請求項９において、制御パラメータは点
火時期であり、補正制御手段は、極点発生数と基準極点
発生数との比較結果が内燃機関の出力低下を示す場合
に、内燃機関の最大出力を得るように点火時期を補正す
るものである。
【００２０】また、この発明の請求項１２に係る内燃機
関制御装置は、請求項９において、制御パラメータは、
空燃比を決定する燃料噴射量であり、補正制御手段は、
極点発生数と基準極点発生数との比較結果が燃焼状態の
悪化を示す場合に、内燃機関の燃焼状態を最適化するよ
うに燃料噴射量を補正するものである。
【００２１】また、この発明の請求項１３に係る内燃機
関制御装置は、請求項１において、判定値を、イオン電
流の検出開始時期としたものである。
【００２２】また、この発明の請求項１４に係る内燃機
関制御装置は、請求項１３において、制御パラメータは
点火時期であり、補正制御手段は、イオン電流の検出開
始時期と基準検出開始時期との比較結果が内燃機関の出
力低下を示す場合に、内燃機関の最大出力を得るように
点火時期を補正するものである。
【００２３】また、この発明の請求項１５に係る内燃機
関制御装置は、請求項１３において、制御パラメータ
は、空燃比を決定する燃料噴射量であり、補正制御手段
は、イオン電流の検出開始時期と基準検出開始時期との
比較結果が燃焼状態の悪化を示す場合に、内燃機関の燃
焼状態を最適化するように燃料噴射量を補正するもので
ある。
【００２４】また、この発明の請求項１６に係る内燃機
関制御装置は、請求項１において、ノックの発生を判定
する手段を備え、補正制御手段は、内燃機関がＭＢＴ制
御運転領域にあるか否かを判定する手段を含み、内燃機
関がＭＢＴ制御運転領域にあるときに比較結果が内燃機
関の許容量以上の出力低下を示す場合に、ノックが発生
しない範囲内で、制御気筒に対する点火時期を一定角度
ずつ進角補正するものである。
【００２５】また、この発明の請求項１７に係る内燃機
関制御装置は、請求項１において、補正制御手段は、内
燃機関がリーンバーン運転領域にあるか否かを判定する
手段を含み、内燃機関がリーンバーン運転領域にあると
きに比較結果が燃焼状態の良好状態を示す場合に、制御
気筒に対する燃料噴射量を一定量ずつ減量補正し、内燃
機関がリーンバーン運転領域にあるときに比較結果が燃
焼状態の許容量以上の悪化を示す場合に、制御気筒に対
する燃料噴射量を一定量ずつ増量補正するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１の基本構
成を概略的に示すブロック図であり、ここでは、各気筒
の点火プラグに対してディストリビュータを介した高圧
配電を行う場合を示している。また、図２は図１内の各
信号（電圧）の動作波形を示すタイミングチャートであ
り、燃焼状態が正常の場合を示している。
【００２７】図１において、内燃機関すなわちエンジン
（図示せず）のクランク軸にはクランク角センサ１が設
けられており、クランク角センサ１は、エンジン回転数
に応じたパルスからなるクランク角信号ＳＧＴを出力す
る。
【００２８】クランク角信号ＳＧＴの各パルスエッジ
は、内燃機関の各気筒（図示せず）のクランク角基準位
置を示しており、クランク角信号ＳＧＴは、マイクロコ
ンピュータからなるＥＣＵ２に入力されて種々の制御演
算に用いられる。
【００２９】ＥＣＵ２は、クランク角センサ１からのク
ランク角信号ＳＧＴと、各種センサ３（周知の吸気量セ
ンサおよびスロットル開度センサ等を含む）からの運転
情報とに基づいて、点火コイル４を駆動するパワートラ
ンジスタＴＲに対する点火信号Ｐと、各気筒毎のインジ
ェクタ５に対する燃料噴射信号Ｑと、各種アクチュエー
タ６（スロットルバルブやＩＳＣバルブ等）に対する駆
動信号を出力する。
【００３０】ＥＣＵ２から出力された点火信号Ｐは、パ
ワートランジスタＴＲのベースに印加され、パワートラ
ンジスタＴＲをオンオフ制御する。これにより、パワー
トランジスタＴＲは、点火コイル４の一次巻線４ａに流
れる一次電流ｉ１を通電遮断して一次電圧Ｖ１を昇圧
し、点火コイル４の二次巻線４ｂから点火用の高電圧
（数１０ｋＶ）の二次電圧Ｖ２を発生させる。
【００３１】二次巻線４ｂの出力端子に接続されたディ
ストリビュータ７は、二次電圧Ｖ２を各気筒内の点火プ
ラグ８ａ〜８ｄに分配し、二次電圧Ｖ２の印加により、
点火制御気筒の燃焼室内に放電火花を発生させて混合気
を燃焼させる。
【００３２】整流ダイオードＤ１、電流制限用の抵抗器
Ｒ、電圧制限用のツェナーダイオードＤＺおよび整流ダ
イオードＤ２からなる直列回路は、一次巻線４ａの一端
とグランドとの間に挿入され、イオン電流検出用の電源
（後述するコンデンサ）に対する充電経路を構成してい
る。
【００３３】ツェナーダイオードＤＺの両端間に並列接
続されたコンデンサ９は、充電電流により所定電圧に充
電されてイオン電流検出用の電源として機能し、点火制
御の直後に放電することによりイオン電流ｉを流す。
【００３４】コンデンサ９の一端と各点火プラグ８ａ〜
８ｄの一端との間に挿入された整流ダイオード１１ａ〜
１１ｄ、ならびに、コンデンサ９の他端とグランドとの
間に挿入された電流電圧変換回路１２は、コンデンサ９
とともにイオン電流検出手段を構成しており、イオン電
流ｉの流れる経路となる。
【００３５】電流電圧変換回路１２は、電流検出抵抗器
（図示せず）を含み、イオン電流ｉを電圧変換してイオ
ン電流検出信号ＥｉをＥＣＵ２に入力する。また、ゲイ
ン切替回路１３は、イオン電流ｉのレベルに応じて、電
流電圧変換回路１２の電圧変換レベルを調整し、ゲイン
切替状態を示すゲイン切替信号ＧをＥＣＵ２に入力す
る。
【００３６】図３は図１内のＥＣＵ２の具体的構成例を
示す機能ブロック図であり、イオン電流検出信号Ｅｉお
よびゲイン切替信号Ｇに基づいて燃焼状態を判定する場
合を示している。
【００３７】図３において、ＥＣＵ２は、イオン電流検
出信号Ｅｉのピーク値Ｅｐを保持するピーク値保持手段
２０と、ピーク値Ｅｐおよびゲイン切替信号Ｇをそれぞ
れデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、クラン
ク角信号ＳＧＴに応答してリセット信号ＲＳを出力する
リセットインタフェース（以下、リセットＩ／Ｆと記
す）２２と、ＣＰＵからなる演算部２３と、演算部２３
で算出された各種の制御パラメータの制御量を出力する
出力インタフェース（以下、出力Ｉ／Ｆと記す）とを備
えている。
【００３８】演算部２３は、ピーク値Ｅｐとゲイン切替
信号Ｇとを乗算して最終的な判定値となるピーク値ＥＧ
を求める判定値演算手段２５と、ピーク値ＥＧを平均化
処理して基準ピーク値Ｅｒを求める平均化手段２６と、
ピーク値ＥＧと基準ピーク値Ｅｒとを比較して比較結果
Ｆを出力する比較器２７と、クランク角信号ＳＧＴおよ
び各種センサ３からの運転情報に基づいて各種の制御パ
ラメータ（点火時期および燃料噴射量等）を演算し且つ
比較結果Ｆに基づいて制御パラメータを補正する制御量
演算処理手段２８とを含む。
【００３９】次に、図２を参照しながら、図１に示した
この発明の実施の形態１の概略的な動作について説明す
る。まず、図１において、クランク角センサ１は、内燃
機関の回転に応じてクランク角信号ＳＧＴ（図２参照）
を出力し、ＥＣＵ２は、各気筒毎のクランク角位置を示
すクランク角信号ＳＧＴと各種センサ３からの運転状態
信号とにより、各種駆動信号たとえばパワートランジス
タＴＲの通電および遮断を行う点火信号Ｐを出力する。
【００４０】パワートランジスタＴＲは、点火信号Ｐが
Ｈ（ハイ）レベルのときに通電状態となり、点火コイル
コイル４の一次巻線４ａに一次電流ｉ１を流し、点火信
号ＰがＨレベルからＬ（ロー）レベルになると、点火コ
イル４の一次電流ｉ１を遮断する。
【００４１】このとき、一次巻線４ａには一次電圧Ｖ１
が発生し、これにより、整流ダイオードＤ１、抵抗器Ｒ
および整流ダイオードＤ２からなる充電電流経路を介し
て、コンデンサ９が充電される。コンデンサ９の充電
は、コンデンサ９の充電電圧がツェナーダイオードＤＺ
の逆方向降伏電圧と等しくなった時点で終了する。
【００４２】一方、点火コイル４の二次巻線４ｂは、一
次巻線４ａに一次電圧Ｖ１が発生すると、数１０ｋＶの
二次電圧Ｖ２を発生し、この二次電圧Ｖ２は、ディスト
リビュータ７を介して各気筒の点火プラグ８ａ〜８ｄに
印加され、火花放電を発生させて混合気を燃焼させる。
【００４３】こうして混合気が燃焼すると、燃焼気筒の
燃焼室内にイオンが発生するので、コンデンサ９の充電
電圧が電源となってイオン電流ｉが流れる。たとえば、
点火プラグ８ａで混合気が燃焼した場合は、コンデンサ
９→整流ダイオード１１ａ→点火プラグ８ａ→電流電圧
変換回路１２→コンデンサ９の経路でイオン電流ｉが流
れる。このとき、電流電圧変換回路１２は、イオン電流
ｉを電圧に変換し、イオン電流検出信号ＥｉとしてＥＣ
Ｕ２に入力する。
【００４４】また、電流電圧変換回路１２と協動するゲ
イン切替回路１３は、イオン電流検出信号Ｅｉの電圧レ
ベルに応じて電流電圧変換ゲインを切り替え、ゲイン状
態すなわちゲイン切替信号ＧをＥＣＵ２に入力する。な
お、ゲイン切替信号Ｇは、複数段階に設定されており、
たとえば図２のように、ゲイン状態が一段階低減される
毎に電圧値が一定量増加する。
【００４５】図２においては、イオン電流検出信号Ｅｉ
が所定レベルに達した時点（破線参照）でゲインが一段
階低減され、イオン電流検出信号Ｅｉの電流電圧変換比
率が低減された場合を示している。このとき、ゲイン切
替信号Ｇの電圧レベルは一定量増加している。また、ゲ
イン切替回路１３は、イオン電流検出信号Ｅｉが上記所
定レベルよりも低い所定レベル（図示せず）を下回った
場合に、電流電圧変換ゲインを一段階増大させるように
なっている。
【００４６】次に、図２とともに図４〜図６を参照しな
がら、図１および図３に示したこの発明の実施の形態１
の補正処理動作について説明する。図４はイオン電流ｉ
のピーク値ＥＧとエンジン出力トルクＴｅ（燃焼状態の
良否とほぼ相関する）との関係を示す特性図であり、イ
オン電流ｉが５０μＡ〜１５０μＡの領域内で、ピーク
値ＥＧが高くなればなるほど、エンジン出力トルクＴｅ
が上昇して燃焼状態が向上することが分かる。
【００４７】図５は平均化手段２６の動作を示すフロー
チャートであり、基準ピーク値Ｅｒを求めるための平均
化処理ルーチンを示す。また、図６は比較器２７および
制御量演算処理手段２８の動作を示すフローチャートで
あり、比較結果Ｆに基づいて制御パラメータを補正する
ための比較補正処理ルーチンを示す。なお、ここでは図
示しないが、各種センサ３はノックセンサを含み、ＥＣ
Ｕ２は、ノックの有無を判定する手段を含み、ノック発
生時には点火時期を遅角補正してノックを抑制するよう
になっているものとする。
【００４８】ＥＣＵ２内の演算部２３は、クランク角信
号ＳＧＴおよび各種センサ３からの運転状態に基づい
て、点火信号Ｐおよび燃料噴射信号Ｑ（点火時期および
燃料噴射量）を演算するとともに、イオン電流検出信号
Ｅｉおよびゲイン切替信号Ｇから算出したピーク値ＥＧ
に基づいて、補正された最終的な点火信号Ｐおよび燃料
噴射信号Ｑを出力する。
【００４９】まず、ＥＣＵ２に入力されたゲイン切替信
号Ｇおよびイオン電流検出信号Ｅｉのうち、イオン電流
検出信号Ｅｉは、ピーク値保持手段２０によりピーク値
Ｅｐが検出されて保持され、ピーク値Ｅｐは、Ａ／Ｄ変
換器２１を介して、ゲイン切替信号Ｇとともにデジタル
信号に変換される。
【００５０】このとき、リセットＩ／Ｆ２２は、クラン
ク角信号ＳＧＴがＨレベルのときにはピーク値保持手段
２０をマスクし、クランク角信号ＳＧＴがＬレベルのと
きにはピーク値保持手段２０を有効にするためのリセッ
ト信号ＲＳを出力するので、ピーク値保持手段２０は、
クランク角信号ＳＧＴがＨレベルのときにはリセットさ
れ、クランク角信号ＳＧＴがＬレベルのときのみにピー
ク値Ｅｐを保持する。
【００５１】Ａ／Ｄ変換器２１を介してデジタル変換さ
れたゲイン切替信号Ｇおよびピーク値Ｅｐは、演算部２
３内の判定値演算手段２５により乗算され、ゲイン切替
信号Ｇを反映した最終的な判定値すなわちピーク値ＥＧ
となる。イオン電流検出信号Ｅｉは、図２のように、ゲ
イン切替信号Ｇに応答して電圧レベルが低下するので、
実際のピーク値ＥＧは、初期に保持されたピーク値Ｅｐ
にゲイン切替信号Ｇを乗算することによって得られる。
【００５２】平均化手段２６は、過去の一定サイクルに
わたってピーク値ＥＧの平均化処理を行い（図５参
照）、今回のピーク値ＥＧ（ｎ）および前回の基準ピー
ク値Ｅｒ（ｎ−１）を用いて、以下の（１）式のよう
に、今回の基準ピーク値Ｅｒ（ｎ）を求める（ステップ
Ｓ１）。
【００５３】 Ｅｒ（ｎ）＝ＥＧ（ｎ）／Ｋ＋Ｅｒ（ｎ−１）×（Ｋ−１）／Ｋ …（１）
【００５４】ただし、（１）式において、係数Ｋは平均
化の対象となる過去のデータ数である。こうして平均化
処理ルーチン（図５）が終了すると、続いて、演算部２
３は、図６の比較補正処理ルーチンを実行する。
【００５５】図６において、まず、各種センサ３からの
運転情報に基づいて、現在の運転制御状態がＭＢＴ（最
大出力）制御領域か否かを判定し（ステップＳ１１）、
もし、ＭＢＴ制御領域（すなわち、ＹＥＳ）であれば、
続いて、ノックの発生の有無を判定する（ステップＳ１
２）。
【００５６】もし、ノックが発生中（すなわち、ＹＥ
Ｓ）であれば、ノックを抑制するために点火時期を一定
角度だけ遅角させて（ステップＳ１３）、図６の処理ル
ーチンを抜け出る。また、ノックが発生していない（す
なわち、ＮＯ）と判定されれば、続いて、比較器２７
は、（１）式により平均化された基準ピーク値Ｅｒ
（ｎ）と今回検出されたピーク値ＥＧ（ｎ）とを比較
し、両者の差が許容値α以上（燃焼状態が不良）か否か
を、以下の（２）式の成否により判定する（ステップＳ
１４）。
【００５７】Ｅｒ（ｎ）−ＥＧ（ｎ）≧α …（２）
【００５８】比較器２７は、（２）式の成否を比較結果
Ｆとして制御量演算処理手段２８に入力する。もし、
（２）式を満たさず、Ｅｒ（ｎ）−ＥＧ（ｎ）＜α（す
なわち、ＮＯ）と判定されれば、図４から明らかなよう
に、イオン電流のピーク値ＥＧが十分に大きく、エンジ
ン出力トルクＴｅが十分に得られていることが分かる。
したがって、ピーク値ＥＧは正常燃焼状態を示している
ものと見なして、点火時期（および燃料噴射量）の制御
量を補正せずに、図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００５９】また、ステップＳ１４において、（２）式
を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、ピーク
値ＥＧの低下によりエンジン出力トルクＴｅが低下（燃
焼状態が悪化）しているので、点火時期を一定角度だけ
進角させて最大出力が得られるように点火信号Ｐを補正
し（ステップＳ１５）、図６の処理ルーチンを抜け出
る。この進角補正は、燃焼状態が改善されてステップＳ
１１でＮＯと判定されるまで一定角度ずつ繰り返され
る。
【００６０】一方、ステップＳ１１において、現在の運
転制御状態がＭＢＴ制御領域でない（すなわち、ＮＯ）
と判定されれば、続いて、現在の運転制御状態がリーン
バーン運転領域か否かを判定する（ステップＳ１６）。
【００６１】もし、リーンバーン運転領域でない（すな
わち、ＮＯ）と判定されれば、燃料噴射時間が節減され
ずに燃料噴射量が十分供給されている運転状態であるか
ら、制御料演算処理手段２８は、燃料噴射量を補正せ
ず、したがって、制御パラメータの制御量を何ら補正せ
ずに図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００６２】また、リーンバーン運転領域（すなわち、
ＹＥＳ）と判定されれば、ステップＳ１４と同様に
（２）式の成否を判定する（ステップＳ１７）。もし、
Ｅｒ（ｎ）−ＥＧ（ｎ）＜α（すなわち、ＮＯ）と判定
されれば、燃焼状態が良好（許容範囲内）なので、リー
ンバーン（燃料節減）の目的を遂行するために燃料噴射
信号Ｑを補正し、燃料噴射時間を一定時間だけ減少（燃
料噴射量を一定量だけ減少）させて（ステップＳ１
８）、図６の処理ルーチンを抜け出る。
【００６３】また、ステップＳ１７において、上記
（２）式を満たす（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれ
ば、燃焼状態が悪化しているので、燃焼状態を最適化し
て最大出力を得るために、燃料噴射時間を一定時間だけ
増加（燃料噴射量を一定量だけ増大）させて（ステップ
Ｓ１９）、図６の処理ルーチンを抜け出る。この燃料増
加補正は、燃焼状態が改善されてステップＳ１７でＮＯ
と判定されるまで繰り返される。
【００６４】このように、ピーク値ＥＧを過去の一定サ
イクルだけ平均化した基準ピーク値Ｅｒ（ｎ）と今回の
ピーク値ＥＧ（ｎ）との差が許容値α以上となって、燃
焼性の悪化が判定された場合には、点火時期の進角補正
（ステップＳ１５）または燃料噴射量の増量補正（ステ
ップＳ１９）が実行されるので、燃焼状態を最適化して
最大出力を得ることができる。
【００６５】ここで、各制御量補正ステップＳ１５およ
びＳ１９における一定角度（進角補正量）および一定時
間（燃料増量補正量）は、微調整が可能な比較的小さい
値に設定されているものとする。
【００６６】実施の形態２．なお、上記実施の形態１で
は、最終的なピーク値ＥＧを求めるために、イオン電流
検出信号Ｅｉとゲイン切替信号Ｇとを乗算したが、ゲイ
ン切替信号Ｇが十分に細分化されていれば、ゲイン切替
信号Ｇのみを用いて十分な精度の判定値を求めることが
できる。
【００６７】図７はゲイン切替信号Ｇのみを用いて簡易
的に制御補正を行うようにしたこの発明の実施の形態２
によるＥＣＵ２内の構成を示す機能ブロック図であり、
ピーク値保持手段２０およびリセットＩ／Ｆ２２（図３
参照）が除去されている点を除けば前述と同様である。
この場合、Ａ／Ｄ変換器２１は、ゲイン切替信号Ｇのみ
をデジタル変換し、判定値演算手段２５Ａは、デジタル
変換後のゲイン切替信号Ｇを判定値ＥＧａとして出力す
る。
【００６８】判定値演算手段２５Ａは、クランク角信号
ＳＧＴがＨレベルのときに、演算部２３内のソフトウェ
ア処理によりリセットされるので、クランク角信号ＳＧ
ＴがＬレベルのときのみに、ゲイン切替信号Ｇに基づく
判定値ＥＧａの保持を行う。このとき、クランク角信号
ＳＧＴがリセット信号となるので、リセットＩ／Ｆ２２
は不要となる。
【００６９】一方、平均化手段２６は、判定値ＥＧａを
平均化処理して基準判定値Ｅｒａを出力し、比較器２７
は、判定値ＥＧａと基準判定値Ｅｒａとを比較して比較
結果Ｆを出力する。これにより、前述（図６参照）と同
様に、制御量演算処理手段２８は、比較結果Ｆに基づい
て、制御パラメータの制御量（点火時期または燃料噴射
量）を最適に補正し、最大のエンジン出力トルクＴｅを
得ることができる。
【００７０】実施の形態３．なお、上記実施の形態１で
は、燃焼状態の正否を判定する判定値として、イオン電
流ｉのピーク値ＥＧを用いたが、イオン電流検出信号Ｅ
ｉのピーク発生時期が燃焼状態と関連することに着目
し、イオン電流検出信号Ｅｉのピーク発生時期を判定値
として用いてもよい。
【００７１】図８は燃焼状態の判定値としてイオン電流
検出信号Ｅｉのピーク発生時期を用いたこの発明の実施
の形態３の基本構成を概略的に示すブロック図である。
図９は図８内の各信号の動作波形を示すタイミングチャ
ートであり、不完全な燃焼状態が２回目に改善された場
合を示している。また、図１０は図８内のＥＣＵ２の構
成例を示す機能ブロック図である。
【００７２】図８において、前述（図１参照）と同様の
構成については、同一符号を付して説明を省略する。電
流電圧変換回路１２と協動するピーク値調整回路１３Ａ
は、イオン電流検出信号Ｅｉの電圧レベルを、前述のゲ
イン切替回路１３（図１参照）よりもさらに精密に調整
し、イオン電流検出信号Ｅｉのピーク値を点火毎にほぼ
一定に保つようになっている。
【００７３】電流電圧変換回路１２の出力側に挿入され
た波形整形手段１４は、イオン電流検出信号Ｅｉをピー
ク値レベルに対応した一定電圧Ｅｐｒ（図９参照）と比
較して波形整形し、これをピークパルスＰｉとしてＥＣ
Ｕ２に入力する。図９において、クランク角信号ＳＧＴ
の立ち下がり時刻からピークパルスＰｉの立ち上がり時
刻までの時間はピーク発生時期Ｔｐ、ピーク発生時期Ｔ
ｐを電圧変換した値はピーク発生時期検出信号Ｅｔ、ピ
ーク発生時期検出信号Ｅｔを平均化した値は基準ピーク
発生時期Ｅｔｒである。
【００７４】図１０において、前述（図３参照）と同様
の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
この場合、ＥＣＵ２内に設けられたピーク発生時期検出
手段２９は、クランク角信号ＳＧＴの立ち下がりからピ
ークパルスＰｉの立ち上がりまでのピーク発生時期Ｔｐ
を電圧に変換してピーク発生時期検出信号Ｅｔとし、Ａ
／Ｄ変換器２１を介して演算部２３内の比較器２７に入
力する。
【００７５】また、平均化手段２６は、前述（図５参
照）と同様に、ピーク発生時期検出信号Ｅｔを平均化し
て基準ピーク発生時期Ｅｔｒとし、比較器２７に入力す
る。これにより、比較器２７は、ピーク発生時期検出信
号Ｅｔと基準ピーク発生時期Ｅｔｒとを比較し、燃焼状
態の正否を反映した比較結果Ｆを制御量演算処理手段２
８に入力する。
【００７６】このとき、ピーク発生時期検出手段２９
は、クランク角信号ＳＧＴがＨレベルの期間は、リセッ
トＩ／Ｆ２２からのリセット信号ＲＳによりリセットさ
れるので、比較器２７は、今回のピーク発生時期検出信
号Ｅｔと過去の一定サイクルで平均化した基準ピーク発
生時期Ｅｔｒとを比較し、クランク角信号ＳＧＴがＬレ
ベルの期間のみにピーク発生時期検出信号Ｅｔの正否判
定を行う。
【００７７】次に、図９とともに図１１および図１２を
参照しながら、図８および図１０に示したこの発明の実
施の形態３による補正処理動作について説明する。図１
１はイオン電流ｉのピーク発生時期Ｔｐとエンジン出力
トルクＴｅとの関係を示す特性図であり、ＴＤＣよりも
遅角側のクランク角位置Ａ１０°〜Ａ４０°の領域で、
ピーク発生時期Ｔｐが短くなって進角側に移行すればす
るほど、エンジン出力トルクＴｅが上昇して燃焼状態が
向上することが分かる。
【００７８】図１２は比較器２７および制御量演算処理
手段２８の動作を示すフローチャートであり、比較判定
ステップＳ２４およびＳ２７（ステップＳ１４およびＳ
１７に対応する）内の判定式が（２）式と異なる点を除
けば、前述（図６）と同様である。また、平均化手段２
６の動作は、演算対象となる変数が異なるのみであり、
前述（図５参照）のフローチャートおよび（１）式で示
した通りである。
【００７９】まず、電流電圧変換回路１２と協動する波
形整形手段１４は、イオン電流検出信号Ｅｉを波形整形
して、ピークパルスＰｉ（図９参照）を生成する。ＥＣ
Ｕ２内のピーク発生時期検出手段２９は、クランク角信
号ＳＧＴの立ち下がりエッジで解除されるリセット信号
ＲＳに応答して動作を開始し、ピークパルスＰｉの立ち
上がり時刻までの時間Ｔｐを電圧変換してピーク発生時
期検出信号Ｅｔを検出する。
【００８０】ピーク発生時期検出信号Ｅｔは、Ａ／Ｄ変
換器２１でデジタル値に変換された後、比較器２７の比
較端子に入力されるとともに、一方では平均化手段２６
を介して基準ピーク発生時期Ｅｔｒとなって比較器２７
の基準端子に入力される。
【００８１】この場合、比較器２７は、比較判定ステッ
プＳ２４またはＳ２７において、今回検出されたピーク
発生時期検出信号Ｅｔ（ｎ）と平均化された基準ピーク
発生時期Ｅｔｒ（ｎ）とを比較し、両者の差が許容値β
以上（燃焼状態が不良）か否かを、以下の（３）式の成
否により判定して、その比較結果Ｆを制御量演算処理手
段２８に入力する。
【００８２】Ｅｔ（ｎ）−Ｅｔｒ（ｎ）≧β …（３）
【００８３】もし、（３）式を満たさず、Ｅｔ（ｎ）−
Ｅｔｒ（ｎ）＜β（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、
図１１から明らかなように、ピーク発生時期Ｔｐが十分
に進角側であって、エンジン出力トルクＴｅが十分に得
られていることが分かる。したがって、制御量演算処理
手段２８は、ピーク発生時期検出信号Ｅｔが正常燃焼状
態を示しているものと見なして、ＭＢＴ制御領域におい
ては制御パラメータの制御量を補正せずに、また、リー
ンバーン運転領域においては燃料噴射量を減少させて
（ステップＳ１８）、図１２の処理ルーチンを抜け出
る。
【００８４】一方、比較判定ステップＳ２４またはＳ２
７において、上記（３）式を満たす（すなわち、ＹＥ
Ｓ）と判定されれば、ピーク発生時期Ｔｐが遅角側に移
行して、燃焼状態が悪化（エンジン出力トルクＴｅが低
下）しているので、前述のように、現在の運転制御状態
に応じた点火時期の進角補正（ステップＳ１５）または
燃料噴射量の増量補正（ステップＳ１９）を実行する。
【００８５】図９の場合、ピーク発生時期検出信号Ｅｔ
は、初期のピークパルスＰｉにおいては高レベルであっ
て、燃焼状態が悪い状態を示しているものの、２回目の
ピークパルスＰｉにおいては制御量補正により低レベル
となり、燃焼状態が改善されている。
【００８６】このように、ピーク発生時期検出信号Ｅｔ
と基準ピーク発生時期Ｅｔｒとを比較して、燃焼状態の
正否を反映した比較結果Ｆを制御量演算処理手段２８に
入力することにより、制御パラメータの制御量（点火時
期または燃料噴射量）を最適化して最大のエンジン出力
トルクＴｅを得ることができる。なお、上記実施の形態
３では、ピークパルスＰｉを得るための波形整形手段１
４を、イオン電流検出手段内に設けたが、ＥＣＵ２内に
設けてもよい。
【００８７】また、ピーク発生時期検出手段２９とし
て、ピークパルスＰｉの立ち上がり時刻までの時間Ｔｐ
を電圧変換するアナログ回路を用いたが、演算部２３内
の時間カウント手段（図示せず）を用いてもよい。この
場合、たとえばクランク角信号ＳＧＴまたは点火信号Ｐ
のエッジを基準として、ピークパルスＰｉの立ち上がり
までの時間を計測したデジタル値を平均化手段２６およ
び比較器２７に入力すればよいので、Ａ／Ｄ変換器２１
は不要となる。
【００８８】実施の形態４．また、上記実施の形態３で
は、燃焼状態の正否を判定する判定値として、イオン電
流検出信号Ｅｉのピーク発生時期Ｔｐ（ピーク発生時期
検出信号Ｅｔ）を用いたが、イオン電流検出信号Ｅｉの
極点（正極点または負極点）発生数が燃焼状態と関連す
ることに着目し、イオン電流検出信号Ｅｉの極点発生数
を判定値として用いてもよい。
【００８９】図１３は燃焼状態の判定値としてイオン電
流検出信号Ｅｉの極点発生数を用いたこの発明の実施の
形態４の基本構成を概略的に示すブロック図である。図
１４は図１３内の各信号の動作波形を示すタイミングチ
ャートであり、不完全な燃焼状態が２回目に改善された
場合を示している。また、図１５は図１３内のＥＣＵ２
の構成例を示す機能ブロック図である。
【００９０】図１３において、前述（図８参照）と同様
の構成については、同一符号を付して説明を省略する。
この場合、ピーク値調整回路１３Ｂは、電流電圧変換回
路１２の変換比率を無段階に調整するとともに、イオン
電流検出信号Ｅｉの極点波形に相当する周波数成分をカ
ットしないように設計されている。
【００９１】電流電圧変換回路１２の出力側に挿入され
た周波数成分抽出手段１５は、イオン電流検出信号Ｅｉ
の極点波形に相当する周波数成分のみを抽出して増幅
し、周波数成分信号Ｅｆ（図１４参照）として出力す
る。
【００９２】波形整形手段１４Ａは、周波数成分信号Ｅ
ｆを一定電圧（たとえば、ノイズレベルよりもわずかに
高い電圧）と比較して波形整形し、極点（正極点）発生
数を示す周波数パルスＰｆとして出力する。波形整形手
段１４Ａおよび周波数成分抽出手段１５は、電流電圧変
換回路１２と協動しており、イオン電流検出手段に含ま
れる。
【００９３】なお、図１４では、正極点のみを抽出して
周波数パルスＰｆとしているが、負極点のみをパルス化
してもよく、または正負の両極点をパルス化してもよ
い。正極点および負極点の両方をパルス化する場合、波
形整形手段１４Ａは、周波数成分信号Ｅｆを正負２つの
一定電圧と比較して波形整形することになる。
【００９４】図１５において、前述（図１０参照）と同
様の構成については、同一符号を付して説明を省略す
る。ＥＣＵ２内に設けられた極点発生数検出手段３０
は、波形整形手段１４Ａからの周波数パルスＰｆに基づ
いて、極点発生数に相当する電圧を極点発生数検出信号
Ｅｃ（図１４参照）として生成する。
【００９５】このとき、極点発生数検出手段３０は、リ
セット信号ＲＳにより、クランク角信号ＳＧＴがＨレベ
ルのときにはリセットされるので、クランク角信号ＳＧ
ＴがＬレベルの期間に極点発生数の電圧変換（カウン
ト）を行い、極点発生数検出信号Ｅｃを出力することに
なる（図９参照）。
【００９６】以下、平均化手段２６は、Ａ／Ｄ変換器２
１を介してデジタル変換された極点発生数検出信号Ｅｃ
を平均化して基準極点発生数Ｅｃｒを生成し、比較器２
７は、デジタル変換された極点発生数検出信号Ｅｃを基
準極点発生数Ｅｃｒと比較し、比較結果Ｆを制御量演算
処理手段２８に入力する。これにより、制御量演算処理
手段２８は、燃焼状態の正否を反映した比較結果Ｆに基
づいて制御量を補正する。
【００９７】次に、図１４とともに図１６および図１７
を参照しながら、図１３および図１５に示したこの発明
の実施の形態４による補正処理動作について説明する。
図１６はイオン電流ｉの極点発生数Ｃとエンジン出力ト
ルクＴｅとの関係を示す特性図であり、極点発生数Ｃが
２０以下の領域で、極点発生数Ｃ（極点発生数検出信号
Ｅｃ）が小さくなればなるほど、エンジン出力トルクＴ
ｅが上昇して燃焼状態が向上することが分かる。
【００９８】図１７は比較器２７および制御量演算処理
手段２８の動作を示すフローチャートであり、比較判定
ステップＳ３４およびＳ３７（ステップＳ２４およびＳ
２７に対応する）内の判定式が（３）式と異なる点を除
けば、前述（図１２）と同様である。また、平均化手段
２６の動作は、演算対象となる変数が異なるのみであ
り、前述（図５参照）のフローチャートおよび（１）式
で示した通りである。
【００９９】まず、電流電圧変換回路１２と協動する周
波数成分抽出手段１５は、イオン電流検出信号Ｅｉの極
点に相当する周波数成分信号Ｅｆを出力し、波形整形手
段１４Ａは、周波数成分信号Ｅｆを波形整形して周波数
パルスＰｆを出力する。ＥＣＵ２内の極点発生数検出手
段３０は、クランク角信号ＳＧＴの立ち下がりエッジで
解除されるリセット信号ＲＳに応答して動作し、周波数
パルスＰｆのパルス（極点）発生数を電圧変換して極点
発生数検出信号Ｅｃを出力する。
【０１００】極点発生数検出信号Ｅｃは、Ａ／Ｄ変換器
２１でデジタル変換された後、比較器２７において基準
極点発生数Ｅｃｒと比較される。すなわち、比較器２７
は、比較判定ステップＳ３４またはＳ３７において、今
回検出された極点発生数Ｅｃ（ｎ）と基準極点発生数Ｅ
ｃｒ（ｎ）とを比較し、両者の差が許容値γ以上（燃焼
状態が不良）か否かを、以下の（４）式の成否により判
定して、その比較結果Ｆを制御量演算処理手段２８に入
力する。
【０１０１】Ｅｃ（ｎ）−Ｅｃｒ（ｎ）≧γ …（４）
【０１０２】もし、（４）式を満たさず、Ｅｃ（ｎ）−
Ｅｃｒ（ｎ）＜γ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、
極点発生数Ｃが十分に小さくて、エンジン出力トルクＴ
ｅが十分に得られていることが分かる。したがって、制
御量演算処理手段２８は、極点発生数検出信号Ｅｃが正
常燃焼状態を示しているものと見なして、ＭＢＴ制御領
域においては制御パラメータの制御量を補正せずに、ま
た、リーンバーン運転領域においては燃料噴射量を減少
させて（ステップＳ１８）、図１７の処理ルーチンを抜
け出る。
【０１０３】一方、比較判定ステップＳ３４またはＳ３
７において、上記（４）式を満たす（すなわち、ＹＥ
Ｓ）と判定されれば、極点発生数Ｃの増大により燃焼状
態が悪化（エンジン出力トルクＴｅが低下）しているの
で、前述のように、現在の運転制御状態に応じた点火時
期の進角補正（ステップＳ１５）または燃料噴射量の増
量補正（ステップＳ１９）を実行する。
【０１０４】図１４の場合、周波数パルスＰｆの極点発
生数Ｃを示す極点発生数検出信号Ｅｃは、１回目のイオ
ン電流検出信号Ｅｉに関しては高レベルであって、燃焼
状態が悪い状態を示しているものの、２回目のイオン電
流検出信号Ｅｉに関しては制御量補正により低レベルと
なり、燃焼状態が改善されている。
【０１０５】このように、極点発生数検出信号Ｅｃと基
準極点発生数Ｅｃｒとを比較して、燃焼状態の正否を反
映した比較結果Ｆを制御量演算処理手段２８に入力する
ことにより、制御パラメータの制御量（点火時期または
燃料噴射量）を最適化して最大のエンジン出力トルクＴ
ｅを得ることができる。なお、上記実施の形態４では、
周波数パルスＰｆを得るための波形整形手段１４Ａを、
イオン電流検出手段内に設けたが、ＥＣＵ２内に設けて
もよい。
【０１０６】実施の形態５．また、上記実施の形態４で
は、周波数パルスＰｆの極点発生数Ｃを求めるために、
パルス数を電圧変換する極点発生数検出手段３０を用い
たが、演算部２３内のカウント手段を用いて、周波数パ
ルスＰｆのパルス数すなわち極点発生数Ｃをそのまま計
数してもよい。
【０１０７】図１８は極点発生数カウント手段を用いた
この発明の実施の形態５によるＥＣＵ２内の構成を示す
機能ブロック図であり、Ａ／Ｄ変換器２１およびリセッ
トＩ／Ｆ２２（図１５参照）が除去されている点を除け
ば前述と同様である。また、極点発生数カウント手段３
０Ａは、極点発生数検出手段３０に対応している。
【０１０８】この場合、前述（図１５参照）の極点発生
数検出手段３０に代えて、極点発生数Ｃ（デジタル値）
を出力する極点発生数カウント手段３０Ａが演算部２３
内に設けられているので、前述のＡ／Ｄ変換器２１は不
要となる。また、極点発生数カウント手段３０Ａは、ク
ランク角信号ＳＧＴにより直接リセットされるので、リ
セットＩ／Ｆ２２は不要となる。
【０１０９】極点発生数カウント手段３０Ａは、クラン
ク角信号ＳＧＴがＨレベルのときに、演算部２３内のソ
フトウェア処理によりリセットされるので、クランク角
信号ＳＧＴがＬレベルのときのみに、周波数パルスＰｆ
の極点発生数Ｃをカウントして保持する。なお、極点発
生数カウント手段３０Ａは、周波数パルスＰｆの立り上
がりエッジまたは立ち下がりエッジをカウントして極点
発生数Ｃを計数する。
【０１１０】また、平均化手段２６は、極点発生数Ｃを
平均化処理して基準極点発生数Ｃｒを出力し、比較器２
７は、極点発生数Ｃと基準極点発生数Ｃｒとを比較して
比較結果Ｆを出力する。これにより、前述と同様に、制
御量演算処理手段２８は、比較結果Ｆに基づいて、制御
パラメータの制御量（点火時期または燃料噴射量）を最
適化し、最大のエンジン出力トルクＴｅを得ることがで
きる。
【０１１１】実施の形態６．なお、上記実施の形態４で
は、燃焼状態の正否を判定する判定値として、イオン電
流検出信号Ｅｉの極点発生数Ｃを用いたが、イオン電流
ｉの検出開始時期が燃焼状態に関連することに着目し、
イオン電流ｉの検出開始時期（イオン電流検出信号Ｅｉ
の立ち上がり時期）を判定値として用いてもよい。
【０１１２】図１９は燃焼状態の判定値としてイオン電
流ｉの検出開始時期を用いたこの発明の実施の形態６の
基本構成を概略的に示すブロック図であり、図１９にお
いて、前述（図１３参照）と同様の構成については、同
一符号を付して説明を省略する。図２０は図１９内の各
信号の動作波形を示すタイミングチャートであり、２回
目のイオン電流検出信号Ｅｉが不完全な燃焼状態を示し
ている。
【０１１３】この場合、波形整形手段１４Ｂは、イオン
電流検出信号Ｅｉを一定電圧Ｅｄｒ（ノイズレベルより
もわずかに大きい電圧値）と比較して、検出開始パルス
Ｐｄを出力するようになっている。また、ここでは、特
に必要としないので省略されているが、図１３と同様
に、電流電圧変換回路１２にピーク値調整回路１３Ｂが
設けられていてもよい。
【０１１４】図２１は図１９内のＥＣＵ２の構成例を示
す機能ブロック図であり、図２１において、前述（図１
８参照）と同様の構成については、同一符号を付して説
明を省略する。
【０１１５】この場合、演算部２３内の検出開始時期カ
ウント手段３０Ｂは、クランク角信号ＳＧＴのパルスエ
ッジを基準時刻として、検出開始パルスＰｄの立ち上が
りエッジの時刻までの検出開始時期Ｃｂを求め、演算部
２３内のソフトウェア処理によりリセットされるように
なっている。
【０１１６】また、平均化手段２６は、検出開始時期Ｃ
ｂを平均化処理して基準検出開始時期Ｃｂｒを出力し、
比較器２７は、検出開始時期Ｃｂと基準検出開始時期Ｃ
ｂｒとを比較して比較結果Ｆを出力する。これにより、
前述と同様に、制御量演算処理手段２８は、比較結果Ｆ
に基づいて、制御パラメータの制御量（点火時期または
燃料噴射量）を最適化し、最大のエンジン出力トルクＴ
ｅを得ることができる。
【０１１７】次に、図２０のタイミングチャートととも
に図２２のフローチャートを参照しながら、図１９およ
び図２１に示したこの発明の実施の形態６による補正処
理動作について説明する。なお、図２１において、検出
開始時期カウント手段から出力される検出開始時期Ｃｂ
は、エンジン出力トルクＴｅが高く燃焼状態が良好であ
れば早く（小さく）なり、エンジン出力トルクＴｅが低
く燃焼状態が悪化していれば遅く（大きく）なる。
【０１１８】図２２は比較器２７および制御量演算処理
手段２８の動作を示すフローチャートであり、比較判定
ステップＳ４４およびＳ４７（ステップＳ３４およびＳ
３７に対応する）内の判定式が（４）式と異なる点を除
けば、前述（図１７）と同様である。また、平均化手段
２６の動作は、演算対象となる変数が異なるのみであ
り、前述（図５参照）のフローチャートおよび（１）式
で示した通りである。
【０１１９】まず、波形整形手段１４Ｂは、電流電圧変
換回路１２からのイオン電流検出信号Ｅｉを一定電圧Ｅ
ｄｒと比較してパルス化し、検出開始パルスＰｄ（図２
０参照）として出力する。ＥＣＵ２内の検出開始時期カ
ウント手段３０Ｂは、クランク角信号ＳＧＴのエッジを
基準として動作し、検出開始パルスＰｄの立ち上がりエ
ッジまでの時間を計測して検出開始時期Ｃｂを出力す
る。
【０１２０】続いて、比較器２７は、比較判定ステップ
Ｓ４４またはＳ４７において、今回検出されたイオン電
流ｉの検出開始時期Ｃｂ（ｎ）と基準検出開始時期Ｃｂ
ｒ（ｎ）とを比較し、両者の差が許容値δ以上（燃焼状
態が不良）か否かを、以下の（５）式の成否により判定
して、その比較結果Ｆを制御量演算処理手段２８に入力
する。
【０１２１】Ｃｂ（ｎ）−Ｃｂｒ（ｎ）≧δ …（５）
【０１２２】もし、（５）式を満たさず、Ｃｂ（ｎ）−
Ｃｂｒ（ｎ）＜γ（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、
イオン電流ｉの検出開始時期Ｃｂ（ｎ）が十分に早く
（小さく）、燃焼状態がよい（エンジン出力トルクＴｅ
が十分に得られている）ことが分かる。
【０１２３】したがって、制御量演算処理手段２８は、
検出開始時期Ｃｂが正常燃焼状態を示しているものと見
なして、ＭＢＴ制御領域においては制御パラメータの制
御量を補正せずに、また、リーンバーン運転領域におい
ては燃料噴射量を減少させて（ステップＳ１８）、図２
２の処理ルーチンを抜け出る。
【０１２４】一方、比較判定ステップＳ４４またはＳ４
７において、上記（５）式を満たす（すなわち、ＹＥ
Ｓ）と判定されれば、イオン電流検出信号Ｅｉの立ち上
がり時期が遅れており、燃焼状態が悪化（エンジン出力
トルクＴｅが低下）しているので、前述のように、現在
の運転制御状態に応じた点火時期の進角補正（ステップ
Ｓ１５）または燃料噴射量の増量補正（ステップＳ１
９）を実行する。
【０１２５】このように、イオン電流ｉの検出開始時期
Ｃｂと基準検出開始時期Ｃｂｒとを比較して、燃焼状態
の正否を反映した比較結果Ｆを制御量演算処理手段２８
に入力することにより、制御パラメータの制御量（点火
時期または燃料噴射量）を最適化して最大のエンジン出
力トルクＴｅを得ることができる。
【０１２６】なお、上記実施の形態６では、検出開始パ
ルスＰｄを得るための波形整形手段１４Ｂを、イオン電
流検出手段内に設けたが、ＥＣＵ２内に設けてもよい。
また、検出開始パルスＰｄ（イオン電流検出信号Ｅｉ）
の立ち上がり時期を計測する基準時刻として、クランク
角信号ＳＧＴのパルスエッジを用いたが、点火信号Ｐに
基づく点火時期を用いてもよい。
【０１２７】さらに、演算部２３内の検出開始時期カウ
ント手段３０Ｂを用いて、デジタル演算処理によりイオ
ン電流ｉの検出開始時期Ｃｂを求めたが、回路の大形化
等のデメリットを無視すれば、基準時刻から検出開始パ
ルスＰｄの立ち上がりまでの時間（検出開始時期Ｃｂ）
をアナログ電圧に変換する検出回路（図示せず）を用
い、Ａ／Ｄ変換器を介して演算部２３に入力するように
してもよい。
【０１２８】
【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、内燃機関の点火直後に制御気筒内で発生するイオン
量をイオン電流として検出するイオン電流検出手段と、
イオン電流の検出値に基づいて制御気筒の燃焼状態に対
応した判定値を求める判定値検出手段と、判定値と基準
値との比較結果が内燃機関の出力低下および燃焼状態の
悪化の少なくとも一方を示す場合に、内燃機関の制御パ
ラメータを補正する補正制御手段とを備え、エンジンの
燃焼状態および出力状態に応じて変化するイオン電流検
出情報を用いて、制御パラメータの最適化を高精度に行
うようにしたので、高出力を得るためのＭＢＴ制御やド
ライバビリティを悪化させることなく、燃費を節減する
ためのリーンバーン制御を実現した内燃機関制御装置が
得られる効果がある。
【０１２９】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、イオン電流検出値のピーク値を判定値と
したので、エンジンの燃焼状態および出力状態を効果的
に判定することのできる内燃機関制御装置が得られる効
果がある。
【０１３０】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、イオン電流検出手段は、イオン電流検出
値のレベルに応じてゲインを切り替えるゲイン切替回路
を含み、判定値検出手段は、イオン電流検出値およびゲ
イン切替回路からのゲイン切替信号に基づいて、最終的
な判定値となるピーク値を求めるようにしたので、簡単
な構成でエンジンの燃焼状態および出力状態を判定する
ことのできる内燃機関制御装置が得られる効果がある。
【０１３１】また、この発明の請求項４によれば、請求
項２において、制御パラメータは点火時期であり、補正
制御手段は、ピーク値と基準ピーク値との比較結果が内
燃機関の出力低下を示す場合に、内燃機関の最大出力を
得るように点火時期を補正したので、効果的にＭＢＴ制
御を実現した内燃機関制御装置が得られる効果がある。
【０１３２】また、この発明の請求項５によれば、請求
項２において、制御パラメータは、空燃比を決定する燃
料噴射量であり、補正制御手段は、ピーク値と基準ピー
ク値との比較結果が燃焼状態の悪化を示す場合に、内燃
機関の燃焼状態を最適化するように燃料噴射量を補正し
たので、効果的にリーンバーン制御を実現した内燃機関
制御装置が得られる効果がある。
【０１３３】また、この発明の請求項６によれば、請求
項１において、イオン電流検出値のピーク発生時期を判
定値としたので、エンジンの燃焼状態および出力状態を
効果的に判定することのできる内燃機関制御装置が得ら
れる効果がある。
【０１３４】また、この発明の請求項７によれば、請求
項６において、制御パラメータは点火時期であり、補正
制御手段は、ピーク発生時期と基準ピーク発生時期との
比較結果が内燃機関の出力低下を示す場合に、内燃機関
の最大出力を得るように点火時期を補正したので、効果
的にＭＢＴ制御を実現した内燃機関制御装置が得られる
効果がある。
【０１３５】また、この発明の請求項８によれば、請求
項６において、制御パラメータは、空燃比を決定する燃
料噴射量であり、補正制御手段は、ピーク発生時期と基
準ピーク発生時期との比較結果が燃焼状態の悪化を示す
場合に、内燃機関の燃焼状態を最適化するように燃料噴
射量を補正したので、効果的にリーンバーン制御を実現
した内燃機関制御装置が得られる効果がある。
【０１３６】また、この発明の請求項９によれば、請求
項１において、イオン電流検出値の極点発生数を判定値
としたので、エンジンの燃焼状態および出力状態を効果
的に判定することのできる内燃機関制御装置が得られる
効果がある。
【０１３７】また、この発明の請求項１０によれば、請
求項９において、判定値検出手段は、イオン電流検出値
からピーク成分に相当する周波数成分を抽出する周波数
成分抽出手段と、周波数成分をパルス信号に波形整形す
る波形整形手段とを含み、パルス信号に基づいて極点発
生数を求めるようにしたので、極点発生数を効果的に検
出することのできる内燃機関制御装置が得られる効果が
ある。
【０１３８】また、この発明の請求項１１によれば、請
求項９において、制御パラメータは点火時期であり、補
正制御手段は、極点発生数と基準極点発生数との比較結
果が内燃機関の出力低下を示す場合に、内燃機関の最大
出力を得るように点火時期を補正したので、効果的にＭ
ＢＴ制御を実現した内燃機関制御装置が得られる効果が
ある。
【０１３９】また、この発明の請求項１２によれば、請
求項９において、制御パラメータは、空燃比を決定する
燃料噴射量であり、補正制御手段は、極点発生数と基準
極点発生数との比較結果が燃焼状態の悪化を示す場合
に、内燃機関の燃焼状態を最適化するように燃料噴射量
を補正したので、効果的にリーンバーン制御を実現した
内燃機関制御装置が得られる効果がある。
【０１４０】また、この発明の請求項１３によれば、請
求項１において、イオン電流の検出開始時期を判定値と
したので、エンジンの燃焼状態および出力状態を効果的
に判定することのできる内燃機関制御装置が得られる効
果がある。
【０１４１】また、この発明の請求項１４によれば、請
求項１３において、制御パラメータは点火時期であり、
補正制御手段は、イオン電流の検出開始時期と基準検出
開始時期との比較結果が内燃機関の出力低下を示す場合
に、内燃機関の最大出力を得るように点火時期を補正し
たので、効果的にＭＢＴ制御を実現した内燃機関制御装
置が得られる効果がある。
【０１４２】また、この発明の請求項１５によれば、請
求項１３において、制御パラメータは、空燃比を決定す
る燃料噴射量であり、補正制御手段は、イオン電流の検
出開始時期と基準検出開始時期との比較結果が燃焼状態
の悪化を示す場合に、内燃機関の燃焼状態を最適化する
ように燃料噴射量を補正したので、効果的にリーンバー
ン制御を実現した内燃機関制御装置が得られる効果があ
る。
【０１４３】また、この発明の請求項１６によれば、請
求項１において、ノックの発生を判定する手段を備え、
補正制御手段は、内燃機関がＭＢＴ制御運転領域にある
か否かを判定する手段を含み、内燃機関がＭＢＴ制御運
転領域にあるときに比較結果が内燃機関の許容量以上の
出力低下を示す場合に、ノックが発生しない範囲内で、
制御気筒に対する点火時期を一定角度ずつ進角補正する
ようにしたので、効果的にＭＢＴ制御を実現した内燃機
関制御装置が得られる効果がある。
【０１４４】また、この発明の請求項１７によれば、請
求項１において、補正制御手段は、内燃機関がリーンバ
ーン運転領域にあるか否かを判定する手段を含み、内燃
機関がリーンバーン運転領域にあるときに比較結果が燃
焼状態の良好状態を示す場合に、制御気筒に対する燃料
噴射量を一定量ずつ減量補正し、内燃機関がリーンバー
ン運転領域にあるときに比較結果が燃焼状態の許容量以
上の悪化を示す場合に、制御気筒に対する燃料噴射量を
一定量ずつ増量補正するようにしたので、効果的にリー
ンバーン制御を実現した内燃機関制御装置が得られる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の基本構成を概略的
に示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態１によるＥＣＵの具体
的構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】 一般的なイオン電流のピーク値とエンジン出
力トルクとの関係を示す特性図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による平均化手段の
処理動作を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１による比較補正処理
動作を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態２によるＥＣＵの具体
的構成を示す機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態３の基本構成を概略的
に示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態３の動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態３によるＥＣＵの具
体的構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】 一般的なイオン電流のピーク発生時期とエ
ンジン出力トルクとの関係を示す特性図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３による比較補正処
理動作を示すフローチャートである。
【図１３】 この発明の実施の形態４の基本構成を概略
的に示すブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
【図１５】 この発明の実施の形態４によるＥＣＵの具
体的構成を示す機能ブロック図である。
【図１６】 一般的なイオン電流の極点発生数とエンジ
ン出力トルクとの関係を示す特性図である。
【図１７】 この発明の実施の形態４による比較補正処
理動作を示すフローチャートである。
【図１８】 この発明の実施の形態５によるＥＣＵの具
体的構成を示す機能ブロック図である。
【図１９】 この発明の実施の形態６の基本構成を概略
的に示すブロック図である。
【図２０】 この発明の実施の形態６の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
【図２１】 この発明の実施の形態６によるＥＣＵの具
体的構成を示す機能ブロック図である。
【図２２】 この発明の実施の形態６による比較補正処
理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ クランク角センサ、２ ＥＣＵ、３ 各種センサ、
４ 点火コイル、８ａ〜８ｄ 点火プラグ、９ コンデ
ンサ、１１ａ〜１１ｄ ダイオード、１２ 電流電圧変
換回路、１３ ゲイン切替回路、１３Ａ、１３Ｂ ピー
ク値調整回路、１４、１４Ａ、１４Ｂ 波形整形手段、
２０ ピーク値保持手段、２３ 演算部、２５、２５Ａ
判定値演算手段、２６ 平均化手段、２７ 比較器、
２８ 制御量演算処理手段、２９ ピーク発生時期検出
手段、３０ 極点発生数検出手段、３０Ａ 極点発生数
カウント手段、３０Ｂ 検出開始時期カウント手段、Ｃ
極点発生数、Ｃｂ 検出開始時期、Ｃｂｒ 基準検出開
始時期、Ｃｒ、Ｅｃｒ基準極点発生数、Ｅｃ 極点発生
数検出信号、Ｅｆ 周波数成分信号、ＥＧ、Ｅｐ ピー
ク値、ＥＧａ 判定値、Ｅｉ イオン電流検出信号、Ｅ
ｒ 基準ピーク値、Ｅｒａ 基準判定値、Ｅｔ ピーク
発生時期検出信号、Ｅｔｒ 基準ピーク発生時期、Ｆ
比較結果、Ｇ ゲイン切替信号、ｉ イオン電流、Ｐ
点火信号、Ｐｄ 検出開始パルス、Ｐｆ 周波数パル
ス、Ｐｉ ピークパルス、Ｑ 燃料噴射信号、ＳＧＴ
クランク角信号、α、β、γ、δ 許容値、Ｓ１ 基準
ピーク値を演算するステップ、Ｓ１１ ＭＢＴ制御運転
領域を判定するステップ、Ｓ１２ ノックの発生を判定
するステップ、Ｓ１３ 点火時期を遅角補正するステッ
プ、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ２４、Ｓ２７、Ｓ３４、Ｓ３
７、Ｓ４４、Ｓ４７ 燃焼状態を判定するステップ、Ｓ
１５ 点火時期を進角補正するステップ、Ｓ１６リーン
バーン運転領域を判定するステップ、Ｓ１８ 燃料噴射
量を減量補正するステップ、Ｓ１９ 燃料噴射量を増量
補正するステップ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｐ 5/152 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｄ 5/153 17/00 Ｅ 17/12

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の点火直後に制御気筒内で発生
    するイオン量をイオン電流として検出するイオン電流検
    出手段と、 前記イオン電流の検出値に基づいて前記制御気筒の燃焼
    状態に対応した判定値を求める判定値検出手段と、 前記判定値と基準値との比較結果が前記内燃機関の出力
    低下および前記燃焼状態の悪化の少なくとも一方を示す
    場合に、前記内燃機関の制御パラメータを補正する補正
    制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関制御装
    置。
  2. 【請求項２】 前記判定値は、前記イオン電流検出値の
    ピーク値であることを特徴とする請求項１に記載の内燃
    機関制御装置。
  3. 【請求項３】 前記イオン電流検出手段は、前記イオン
    電流検出値のレベルに応じてゲインを切り替えるゲイン
    切替回路を含み、 前記判定値検出手段は、前記イオン電流検出値および前
    記ゲイン切替回路からのゲイン切替信号に基づいて、最
    終的な判定値となる前記ピーク値を求めることを特徴と
    する請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  4. 【請求項４】 前記制御パラメータは点火時期であり、 前記補正制御手段は、前記ピーク値と基準ピーク値との
    比較結果が前記内燃機関の出力低下を示す場合に、前記
    内燃機関の最大出力を得るように前記点火時期を補正す
    ることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装
    置。
  5. 【請求項５】 前記制御パラメータは、空燃比を決定す
    る燃料噴射量であり、 前記補正制御手段は、前記ピーク値と基準ピーク値との
    比較結果が前記燃焼状態の悪化を示す場合に、前記内燃
    機関の燃焼状態を最適化するように前記燃料噴射量を補
    正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御
    装置。
  6. 【請求項６】 前記判定値は、前記イオン電流検出値の
    ピーク発生時期であることを特徴とする請求項１に記載
    の内燃機関制御装置。
  7. 【請求項７】 前記制御パラメータは点火時期であり、 前記補正制御手段は、前記ピーク発生時期と基準ピーク
    発生時期との比較結果が前記内燃機関の出力低下を示す
    場合に、前記内燃機関の最大出力を得るように前記点火
    時期を補正することを特徴とする請求項６に記載の内燃
    機関制御装置。
  8. 【請求項８】 前記制御パラメータは、空燃比を決定す
    る燃料噴射量であり、 前記補正制御手段は、前記ピーク発生時期と基準ピーク
    発生時期との比較結果が前記燃焼状態の悪化を示す場合
    に、前記内燃機関の燃焼状態を最適化するように前記燃
    料噴射量を補正することを特徴とする請求項６に記載の
    内燃機関制御装置。
  9. 【請求項９】 前記判定値は、前記イオン電流検出値の
    極点発生数であることを特徴とする請求項１に記載の内
    燃機関制御装置。
  10. 【請求項１０】 前記判定値検出手段は、 前記イオン電流検出値から極点成分に相当する周波数成
    分を抽出する周波数成分抽出手段と、 前記周波数成分をパルス信号に波形整形する波形整形手
    段とを含み、 前記パルス信号に基づいて前記極点発生数を求めること
    を特徴とする請求項９に記載の内燃機関制御装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御パラメータは点火時期であ
    り、 前記補正制御手段は、前記極点発生数と基準極点発生数
    との比較結果が前記内燃機関の出力低下を示す場合に、
    前記内燃機関の最大出力を得るように前記点火時期を補
    正することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関制御
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御パラメータは、空燃比を決定
    する燃料噴射量であり、 前記補正制御手段は、前記極点発生数と基準極点発生数
    との比較結果が前記燃焼状態の悪化を示す場合に、前記
    内燃機関の燃焼状態を最適化するように前記燃料噴射量
    を補正することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関
    制御装置。
  13. 【請求項１３】 前記判定値は、前記イオン電流の検出
    開始時期であることを特徴とする請求項１に記載の内燃
    機関制御装置。
  14. 【請求項１４】 前記制御パラメータは点火時期であ
    り、 前記補正制御手段は、前記イオン電流の検出開始時期と
    基準検出開始時期との比較結果が前記内燃機関の出力低
    下を示す場合に、前記内燃機関の最大出力を得るように
    前記点火時期を補正することを特徴とする請求項１３に
    記載の内燃機関制御装置。
  15. 【請求項１５】 前記制御パラメータは、空燃比を決定
    する燃料噴射量であり、 前記補正制御手段は、前記イオン電流の検出開始時期と
    基準検出開始時期との比較結果が前記燃焼状態の悪化を
    示す場合に、前記内燃機関の燃焼状態を最適化するよう
    に前記燃料噴射量を補正することを特徴とする請求項１
    ３に記載の内燃機関制御装置。
  16. 【請求項１６】 前記内燃機関のノックの発生を判定す
    る手段を備え、 前記補正制御手段は、 前記内燃機関がＭＢＴ制御運転領域にあるか否かを判定
    する手段を含み、 前記内燃機関がＭＢＴ制御運転領域にあるときに前記比
    較結果が前記内燃機関の許容量以上の出力低下を示す場
    合に、ノックが発生しない範囲内で、前記制御気筒に対
    する点火時期を一定角度ずつ進角補正することを特徴と
    する請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  17. 【請求項１７】 前記補正制御手段は、 前記内燃機関がリーンバーン運転領域にあるか否かを判
    定する手段を含み、 前記内燃機関がリーンバーン運転領域にあるときに前記
    比較結果が前記燃焼状態の良好状態を示す場合に、前記
    制御気筒に対する燃料噴射量を一定量ずつ減量補正し、 前記内燃機関がリーンバーン運転領域にあるときに前記
    比較結果が前記燃焼状態の許容量以上の悪化を示す場合
    に、前記制御気筒に対する燃料噴射量を一定量ずつ増量
    補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制
    御装置。
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