JPH01290966A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に係り、特にスロ
ットル開度と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量およ
び点火時期を制御する内燃機関における点火時期制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、スロットル弁上流側を通過する空気量と機関
回転速度またはスロットル弁下流側の吸気管絶対圧力（
以下吸気管圧力という）と機関回転速度とに基づいて燃
料噴射量および点火時期を制御する内燃機関が知られて
いる。上記の空気量および吸気管圧力の物理量は、いず
れも機関燃焼室に吸入される吸入空気量に対応しており
、上記内燃機関では、これらの物理量と機関回転速度と
から機関１回転当りの吸入空気量を演算すると共に機関
１回転当りの吸入空気量がら空燃比を考慮して基本燃料
噴射時間を演算し、この基本燃料噴射時間を吸気温や機
関冷却水温等で補正して燃料噴射時間を求め、この燃料
噴射時間に相当する時間燃料噴射弁を開弁することによ
り燃料噴射量を制御している。また、機関１回転当りの
吸入空気量と機関回転速度とから基本点火進角を演算し
、この基本点火進角を吸気温や機関冷却水温等で補正し
て実行点火進角を求めて点火時期を制御している。

以下、燃料噴射量の制御につい゛Ｃ説明すると、吸気管
圧力と機関回転速度に基づいて燃料噴射量を制御する場
合は、ダイヤフラム式の圧力センサをスロットル弁下流
側の吸気管に取付け、機関脈動成分を除去するために時
定数が３〜５　ｍ５ｅｃのフィルタを介して圧力センサ
出力を処理することにより吸気管圧力を検出して間接的
に吸入空気箪を検出するようにしている。しかしながら
、圧力センサのダイヤフラムによる応答遅れおよびフィ
ルタの時定数による応答遅れが存在するため、加減速時
等の過渡運転時には、実際の吸気管圧力の変化に対して
検出された吸気管圧力の変化に時間遅れが生ずる。この
ため、加速時にはスロットル弁が急開されて実際の吸気
管圧力が急激に上昇するのに対して検出された吸気管圧
力に時間遅れが生じ、実際の吸気管圧力より小さい値の
吸気管圧力によって基本燃料噴射時間が演算されること
になるため、空燃比がオーバリーンになり加速応答性が
悪化すると共に排気エミッションが悪化する。

逆に、減速時にはスロットル弁が急閉されることから吸
気管圧力が急激に低下するため実際の吸気管圧力より大
きな値の吸気管圧力によって基本燃料噴射時間が演算さ
れることになり、空燃比がオーバリッチになってドライ
バビリティが悪化すると共に排気エミッションが悪化す
る。この空燃比のオーバリッチおよびオーバリーンを防
止するために、加速増量や減速減量等の各種の増減補正
を行なっているが、過渡時には検出された吸気管圧力に
時間遅れが存在するため全運転領域で完全に目標空燃比
に制御することが不可能である。

また、空気量と機関回転速度とに基づいて燃料噴射量を
制御する場合は、スロットル弁の上流側にエアフロメー
タやカルマン渦流量計等の流量センサを取付けて空気量
を検出することにより直接吸入空気量を検出しているが
、流量センサはスロットル弁の上流側に取付けられてい
るため、流量センサ出力の変化が実吸入空気量の変化に
対して応答遅れが生じ、上記と同様の問題が発生する。

このため、実吸入空気量に対して時間遅れのない物理量
としてスロットル開度を用い、このスロットル開度と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量を制御することが行
なわれている。例えば、特開昭５９−２８０３１号公報
、特開昭５９−１９６９４９号公報および特開昭６０−
１２２２３７号公報には、スロットル開度と機関回転速
度とで基本燃料噴射時間を演算して燃料噴射量を制御す
ることが開示されており、特開昭５９−３９９４８号公
報には、スロットル開度と機関回転速度とで吸気管圧力
を演算し、演算された吸気管圧力と機関回転速度とで基
本燃料噴射時間を演算し°Ｃ燃料噴射量を制御すること
が開示されている。上記のスロットル開度は、スロット
ル弁の回動軸に固定された接触子と一端に電源が接続さ
れかつ他端が接地された可変抵抗とで構成されたスロッ
トル開度センサから出力されるスロットル開度に比例し
た電圧によって検出されている。しかしながら、通常ス
ロットル弁は機関燃焼室から離れたト流側の位置に配置
されており、スロットル弁を通過した空気が機関燃焼室
へ到達するまでに時間遅れが生じ、また、スロットル弁
と吸気弁との間の容積のためスロットル開度は実吸入空
気量の変化に対して位相が進むことになる。このため、
スロットル開度と機関回転速度とで定められた吸気管圧
力Ｐ　（ＴＡ、ＮＥ）は第５図に示すように実際の吸気
管圧力Ｐより位相が進んだ値となる。なお、ＰＭは圧力
センサから得られる吸気管圧力である。

また、第６図に示すように、スロットル開度と機関回転
速度とで定められた基本燃料噴射時間ＴＰ（ＴＡ、ＮＥ
）はスロットル開度の変化が実吸入空気量の変化に対し
て位相が進んでいるため要求燃料噴射量よりも多くなる
。このため、スロットル開度と機関回転速度とに基づい
て燃料噴射量を制御すると、スロットル開度センサが正
常であっても加速時には燃料噴射量が要求値より多くな
って空燃比がオーバリッチになり、減速時には燃料噴射
量が要求値より少な（なって空燃比がオーバリーンにな
る。また、加速増量補正を行なった場合においても増量
値は第６図の斜線で示すようになり、上記の位相進みを
補正することはできない。

ところで、機関燃焼室に供給される空気量が確定するの
は、吸気終了時点すなわち吸気弁閉弁時を含む吸気弁閉
弁付近である。しかしながら、燃料噴射時間を演算する
ために所定時間必要であると共に、燃料噴射弁から噴射
された燃料が燃焼室に到達するまでに所定の飛行時間が
必要であり、燃焼室に供給される空気量が確定したとき
に燃料噴射量を演算すると時間遅れが生じるため、従来
では、燃焼室に供給される空気量が確定する前の吸気管
圧力を用いて基本燃料噴射時間を演算している。このた
め、実際に燃焼室内に吸入された空気量に適合した量の
燃料が噴射されなくなり、加速時には吸入空気量が確定
する吸気管圧力より小さい値の吸気管圧力によって燃料
噴射量が制御されるため、空燃比がリーンとなり、減速
時には吸入空気量が確定する吸気管圧力より大きい値の
吸気管圧力によって燃料噴射量が制御されるため、空燃
比がリッチとなる。

このため本出願人は、実際の吸気管圧力に対して応答遅
れのないスロットル開度と機関回転速度とに基づいて定
常状態での吸気管圧力を演算すると共に定常状態での吸
気管圧力に対して過渡時の応答遅れの補正を行なって位
相進みおよび位相遅れのない吸気管圧力を演算し、演算
された吸気管圧力に基づいて機関に吸入される空気量が
確定する時点での吸気管圧力を予測し、この予測値と機
関回転速度とに基づいて燃料噴射量および点火時期を制
御する方法を既に提案している（特願昭６２−５１０５
６号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本出願人が既に提案している方法では、
実際の吸気管圧力を考慮せずに演算のみによって機関に
吸入される空気量が確定する時点の吸気管圧力を予測し
ているため、予測値は演算された定常状態での吸気管圧
力のずれの影響を受けて精度が悪くなることがあり、ま
た、演算した後の機関の状態変化等により誤差を生じ易
く、このため燃焼空燃比が乱れて点火時期と空燃比とが
対応しなくなり、最適なトルクが得られなくなる、とい
う問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、燃焼
空燃比に対応した点火時期で制御して最適なトルクが得
られるようにした内燃機関の点火時期制御装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、第１８図に示すよ
うに、スロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度検
出手段Ａと、機関回転速度ＮＥを検出する回転速度検出
手段Ｂと、吸気管圧力ＰＭを検出する圧力検出手段Ｃと
、前記スロットル開度と前記機関回転速度とから吸気弁
閉弁時付近の吸気管圧力を予測する予測手段りと、前記
予測手段りで予測された予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤと前
記圧力検出手段Ｃで検出された吸気弁閉弁時付近の検出
吸気管圧力ＰＭとから空燃比Ａ／Ｆを演算する演算手段
Ｅと、前記空燃比に基づいて点火時期を補正する補正手
段Ｆと、を含んで構成したものである。

〔作用〕

以下、本発明の原理について説明する。第２図に示すよ
うに、スロットル弁ＴｈからサージタンクＳを介して機
関Ｅの吸気弁までの吸気系を考え、吸気系内の空気の圧
力（吸気管絶対圧力）をＰ　［ｗＨｇａｂｓ、　］　、
吸気系の容積をＶ　［ｎ］　、吸気系内に存在する空気
の重量をＱ　［ｇ］　、吸気系内の空気の絶対温度をＴ
　［”　Ｋｌ　、大気圧をＰｃ［ｍｍＨｇａｂｓ、　］
とすると共に、吸気系から機関Ｅの燃焼室に吸入される
単位時間当りの空気重量をΔＣ１＋　　［ｇ／５ｅｃｌ
　、スロットル弁Ｔｈを通過して吸気系内に吸入される
単位時間当りの空気重量をΔＱ２　　［ｇ／ｓｅｃ］と
し、微小時間Δを内に吸気系の空気の重量が（ΔＱ２−
ΔＱ、）・Δを変化し、このとき吸気系内の空気の圧力
がΔＰ変化したものとして、吸気系内の空気にボイル・
シャルルの法則を適用すると以下の（１）式に示すよう
になる。

（Ｐ＋Δｐ）ｖ＝ （Ｑ＋　（ΔＱ２−ΔＱｌ）Δｔ）ＲＴ　　　・・・（
１）ただし、Ｒは気体定数である。

一方、ＰＶ＝Ｑ−Ｒ・Ｔであるから上記（１）式を変形
すると、以下の（２）式が得られる。

ここで、流量係数をψ、スロットル弁の開口面積（スロ
ットル開度）をＡとするとスロットル弁を通過する単位
時間当りの空気重量ΔＱ２は以下の（３）式で表わされ
、行程容積をＶＳ、機関回転速度をＮＥ　［ｒｐｍ］　
、吸入効率をηとすると機関の燃焼室に吸入される単位
時間当りの空気重量ΔＱ、は以下の（４）式で表わされ
る。

ΔＱ２＝ψ・Ａ、履Ｖ”・・・（３） 上記（３）、（４）式を（２）式に代入すると次の（５
）式が得ここで、Δｔ→０の極限をとると、 となる。

今、圧力Ｐａ　　（≠ＰＣ）近傍での応答を考えて圧力
がＰｏからＰ。十Ｐに変化したものとして、上記（６）
式のＰに代えてＰ。＋Ｐ（ただし、Ｐは微小値）を代入
すると、以下の（７）式が得られる。

・・・（７） ここで、 ・・・（８） であるから、上記（７）式は以下の（９）式のようにな
る。

・・・（９） ここで、 とすると、上記（９）式は次のようになる。

上記０２１式を次の０３式のように変形して両辺を積分
し、積分定数をＣとすると以下の卸式が得られる。

−−２　ｏ　ｇ　　（−ａ　Ｐ＋　ｂ）　　＝　ｔ　＋
Ｃ−・・ａａここでｔ＝６のときＰの初期値はＰ。であ
るから上記０４）式より積分定数Ｃは次のようになる。

Ｃ＝−ｍ−ｌ　ｏ　ｇ　（−ａ　Ｐ、　＋　ｂ）　　＝
ｉＳ上記卸式とαつ式からＰを求めると次のようになる
。

ａ　　　　　ａ ただし、ｅは自然対数の底である。

従って、スロットル弁の開口面積Ａすなわちスロットル
開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥおよびスロットル開度変化
時点からの経過時間ｔを測定して上記００式に代入すれ
ば、現在の吸気管圧力Ｐを求めることができる。そして
、このようにして求めた現在の吸気管圧力Ｐに基づいて
所定時間先の吸気弁閉弁時付近の吸気管圧力の予測値（
予測吸気管圧力）を演算することができる。

ところで、上記００式の現在の吸気管圧力Ｐをグラフで
表わすと第３図に示すようになり、ｔ＝ＱでＰ＝ＰＱＳ
ｔ→（１）の極限（定常状態）ではＰ＝ｂ／ａ（定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡ）となる１次遅れ要素の出力
である。従って、スロットル開度ＴＡと機関回転速度Ｎ
Ｅとに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算
し、定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを以下のａ″ｒ）
式の伝達関数Ｇ　（ｓ）で表わされる１次遅れ要素で処
理することにより現在の吸気管圧力を演算するようにし
てもよい。

ま ただし、Ｓはラプラス変換の演算子、Ｔは時定数である
。

すなわち、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて
定常状態での吸気管圧力を演算し、演算された定常状態
での吸気管圧力を１次遅れ要素で処理することにより前
記経過時間を変数とする吸気管圧力（現在の吸気管圧力
）を演算するようにしてもよい。

また、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所定
周期で定常状態での吸気管圧力を演算し、過渡時の吸気
管圧力の変化に関する時定数と前記所定周期とで重みに
関する係数を演算し、過去に演算された加重平均値の重
みを重くして過去に演算された加重平均値と前記定常状
態での吸気管圧力と前記重みに関する係数とで現在の加
重平均値を演算し、この現在の加重平均値を現在の吸気
管圧力として用いることができる。

次に、上記の原理を説明する。１次遅れ要素をブロック
図で表わすと第４図に示すようになり、人力をｘ　（ｔ
）　　とし、出力をｙ　（ｔ）　　とし、時定数をＴと
すると、第４図の入出力の関係は以下の式で表わされる
。

・・・（イ） ここで、ｔ２を現在の演算タイミング、ｊ＋　を過去の
演算タイミングとすると次のく２１）式が得られる。

−（ｔｚ−ｔｔ　）　　・（ｘ（ｂ）−ｙ（ｔｉ））＋
　’！　（ｔｉ）　−５’　（ｔ２）　　・・・（２１
）上記（２１）において、Ｘ　（ｔ２）を定常状態での
吸気管圧力ＰＭＴＡＳｙ（ｔ２）を現在の吸気管圧力Ｐ
ＭＳＭＩ　、ｙ（ｔｉ）を過去の吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｓ
　Ｍ　１．−　ｒ、ｔ２ｔ＋（＝Δｔ）を演算周期とす
れば、＋　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ＋−＋　＝　Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ
＋・・・（２２）となり、Ｔ／Δｔ＝ｎとすると、以下
の（２３）式が得られる。

ｎ ・・・（２３） すなわち、上記（２３）式は、過去の吸気管圧力ＰＭ　
Ｓ　Ｍ　１−　＋の重みをｎ−１とし、定常状態での吸
気管圧力ＰＭＴＡの重みを１とした加重平均を求めるこ
とにより、現在の吸気管圧力ＰＭＳＭｉを演算すること
ができることを示している。また、重みに関する係数ｎ
は時定数Ｔと演算周期Δｔとの比で求められる。

従って、スロットル開度と機関回転速度とに基づいて所
定周期Δｔで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算し
、過渡時の吸気管圧力の変化に関する時定数Ｔと所定周
期Δｔとで重みに関する係数ｎを演算し、過去に演算さ
れた加重平均値ＰＭＳＭｉ−＋の重みを重くして過去に
演算された加重平均値ＰＭＳＭ＊−＋　と定常状態での
吸気管圧力ＰＭＴＡと重みに関する係数ｎとで上記（２
３）式に従って加重平均値Ｐ　Ｍ　Ｓ　Ｍ　ｒを演算す
れば、現在の吸気管圧力が求められることになる。この
ような加重平均値はデジタルフィルタ処理によって求め
ることができる。

なお、上記α０１αａ式から理解されるように、時定数
Ｔ＝１／ａは機関回転速度ＮＥが大きくなる程小さくな
り、スロットル開度ＴＡが大きくなる程小さくなる。こ
のように、時定数はスロットル開度ＴＡと機関回転速度
ＮＥを変数とする関数で表わされる。従って演算周期Δ
ｔを一定とすれば、重みに関する係数ｎはスロットル開
度ＴＡと機関回転速度ＮＥとを変数とする関数で定める
ことができる。なお、スロットル開度ＴＡと機関回転速
度ＮＥとで定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡが一義的に
定まるから、スロットル開度ＴＡと機関回転速度ＮＥと
に代えて定常状態での吸気管圧力Ｉ〕ＭＴＡと機関回転
速度ＮＥとに応じて重みに関する係数ｎを定めるように
してもよい。

一方、上記（２３）式においてスロットル開度Ｔ　Ａと
機関回転速度ＮＥとが変化しないものと仮定すると、加
重平均値演算時から吸入空気量が確定するまでの間、す
なわち加重平均値演算時から所定時間先までの間定常状
態での吸気管圧力ＰＭＴＡは一定である。従って、上記
（２３）式の加重平均値を繰り返し演算することによっ
て吸入空気量確定時の実際の吸気管圧力を予測すること
ができる。

この場合、過去の吸気管圧力ＰＭＳＭｉ−１に誤差が生
じていると予測値にも誤差が発生するので、定常状態で
の吸気管圧力を演算した時点から機関に吸入される空気
量が確定するまでの時間を演算周期Δｔで除算すること
により演算回数を求め、圧力センサによって吸気管圧力
を検出し、検出した吸気管圧力を初期値としてこの演算
回数だけ上記（２３）式の加重平均の演算を繰り返すこ
とにより、機関に吸入される空気量が確定する時点での
加重平均値すなわち機関に吸入される空気量が確定する
時点での吸気管圧力を予測することができる。

なお、上記では燃料噴射時間演算時から機関に吸入され
る空気量が確定するまでの間スロットル開度と機関回転
速度とが変化しないものと仮定したが、スロットル開度
や機関回転速度が変化する場合には、燃料噴射時間演算
時でのスロットル開度の微分値および／または機関回転
速度の微分値を用いて次の燃料噴射時間演算時点でのス
ロットル開度および／または機関回転速度を予測して、
吸入空気量が確定するときの定常状態での吸気管圧力を
予測し、上記のように加重平均値を演算して実際の吸気
管圧力を予測すれば、スロットル開度や機関回転速度変
動時の実際の吸気管圧力の予測値の精度が更に向上する
。

そして、上記のように予測された吸気管圧力の予測値と
機関回転速度ＮＥとに基づいて、基本燃料噴射時間ＴＰ
を求め、この基本燃料噴射時間ＴＰを吸気温や機関冷却
水温等に応じて補正して燃料噴射時間を求め、この燃料
噴射時間に相当する時間燃料噴射弁を開弁することによ
り燃料噴射が実行される。通常、燃料の噴射は吸気弁開
弁前に終了されるから噴射された燃料の全てが燃焼室に
吸入され、吸気管圧力の予測値は燃料噴射量に比例しま
た吸気弁開弁時付近の吸気管圧力は燃焼室に吸入される
空気量に比例するから、予測吸気管圧力と検出吸気管圧
力とから空燃比を演算することができ、演算手段Ｅはこ
の空燃比を演算する。

補正手段Ｆは、空燃比に基づいて、例えば、空燃比が目
標空燃比（例えば、理論空燃比）よりリッチの場合は遅
角しかつリーンの場合は進角するように点火時期を補正
する。これによって最適なトルクを得ることができる。

なお、空燃比に応じてドエル時間を変化させて点火エネ
ルギを制御するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、空燃比に応じて点
火時期を補正するようにしているため、吸気弁閉弁時の
吸気管圧力を予測して燃料噴射量を制御した後に運転状
態が変化した場合においても最適なトルクを得ることが
できる、という効果が得られる。

〔実施例〕 以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第７図は本発明が適用可能な点火時期制御装置を備えた
内燃機関の概略図である。

エアクリーナ（図示せず）の下流側にはスロットル弁８
が配置されている。このスロットル弁８には、スロット
ル弁８０開度を検出するスロットル開度センサ１０が取
付けられている。スロットル開度センサ１０は、第８図
の等価回路に示すように、スロットル弁８０回動軸に固
定された接触子１０Ｂと一端に電源が接続されかつ他端
が接地された可変抵抗１０Ａとで構成されており、スロ
ットル弁８の開度が変化するに伴って、接触子１０Ｂと
可変抵抗１０Ａとの接触状態が変化し、スロットル弁８
の開度に応じた電圧が接触子１０Ｂから得られるように
構成されている。また、スロットル開度センサ１０内に
は、スロットル弁全開時（アイドル時）にオンするアイ
ドルスイッチ１１が設けられている。スロットル弁８の
上流側の吸気管壁には、吸入空気の温度を検出するサー
ミスタで構成された温度センサ１４が取付けられている
。スロットル弁８の下流側にはサージタンク１２が配置
されている。このサージタンク１２には、ダイヤフラム
式の圧カセンザ６が取り付けられている。この圧力セン
サ６からの出力信号は、吸気管圧力の脈動成分を取り除
くための時定数が小さく　（例えば、３〜５　ｍ５ｅｃ
　）且つ応答性の良いＣＲフィルタ等で構成さたフィル
タ７（第９図参照）によって処理される。また、スロッ
トル弁を迂回しかつスロットル弁上流側とスロットル弁
下流側とを連通ずるようにバイパス路１５が設けられて
いる。このバイパス路１５には４極の固定子ヲ備、ｔ　
タバルスモータ１６Ａとこのパルスモータによって開度
が制御される弁体とで構成された工ＳＣバルブエ６が取
り付けられている。サージタンク１２はインテークマニ
ホールド１８、吸気ボート２２および吸気弁２３を介し
て機関本体２０の燃焼室２５に連通されている。このイ
ンテークマニホールド２４には、各気筒に対応するよう
に燃料噴射弁２４が取付けられており、各気筒独立にま
たは各気筒グループ毎にまたは全気筒−斉に燃料を噴射
できるように構成されている。

燃焼室２５は、排気弁２７、排気ポート２６およびエキ
ゾーストマニホールド２８を介して三元触媒を充填した
触媒装置（図示せず）に連通されている。このエキゾー
ストマニホールド２８には、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力する０２センサ３０が取付けられている。

シリンダブロック３２には、ウォータジャケット内に突
出するように機関温度を代表する機関冷却水温を検出す
るサーミスタ等で構成された冷却水温センサ３４が取付
けられている。シリンダヘッド３６には、各々の燃焼室
２５内に突出するように点火プラグ３８が取付けられて
いる。点火プラグ３８はディストリビュータ４０および
点火コイルを備えたイグナイタ４２を介してマイクロコ
ンピュータ等で構成された制御回路４４に接続されてい
る。ディストリビュータ４０には、ディストリビュータ
シャフトに固定されたシグナルロータとディストリビュ
ータハウジングに固定されたピックアップとで各々構成
された気筒判別センサ４６および回転角センサ４８が取
付けられている。

気筒判別センサ４６は、例えば７２０″ＣＡ毎に気筒判
別信号を出力し、回転角センサ４８は、例えば３０’Ｃ
Ａ毎に回転角信号を出力する。そして、この回転角信号
の周期から機関回転速度を演算することができる。

マイクロコンピュータ等で構成された制御回路４４は、
第９図に示すように、マイクロプロセッシングユニット
　（ＭＰＵ）６０、リード・オンリ・メモリ　（ＲＯＭ
）６２、ランダム・アクセス・メモリ　（ＲＡＭ）６４
、バックアップＲＡＭ　（ＢＵ−ＲＡＭ）６６、入出カ
ポ−トロ８、人力ポードア０、出力ポードア２．７４．
７６およびこれらを接続するデータバスやコントロール
バス等のバス７５を備えている。入出カポ−トロ８には
、アナログ−デジタル（Ａ、／Ｄ）変換器７８およびマ
ルチプレクサ８０が順に接続されており、このマルチプ
レクサ８０には、バッファ８２を介して吸気温センサ１
４が接続されると共に、バッファ８４およびバッファ８
５をそれぞれ介して水温センサ３４およびスロットル開
度センサ１０が接続されている。また、マルチプレクサ
８０にはバッファ８３および抵抗ＲとコンデンサＣとで
構成されたＲＣフィルタ７を介して圧力センサ６が接続
されている。そして、入出カポ−トロ８は、Ａ／Ｄ変換
器７８およびマルチプレクサ８０に接続されて、ＭＰＵ
からの制御信号に応じて吸気温センサ１４出力、ＲＣフ
ィルタ７を介して入力される圧カセンザ６出力、水温セ
ンサ３４出力およびスロットル開度センサ１０出力を順
次所定周期でＡ／Ｄ変換するように制御する。

入力ポードア０には、コンパレータ８８およびバッファ
８６を介して０゜センサ３０が接続されると共に波形整
形回路９０を介して気筒判別センサ４６および回転角セ
ンサ４８が接続され、また図示しないバッファを介して
アイドルスイッチ１１が接続されている。そして、出力
ポードア２は駆動回路９２を介してイグナイタ４２に接
続され、出力ポードア４は駆動回路９４を介して燃料噴
射弁２４に接続され、また、出力ポードア６は駆動開路
９６を介してＩＳＣバルブのパルスモータ１６Ａに接続
されている。

上記ＲＯＭ６２には、以下で説明する本発明の実施例の
制御ルーチンのプログラムや第１０図に示すスロットル
開度ＴＡと機関回転速度ＮＥとで定められた定常状態で
の吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプ、第１１図に示す機関回
転速度ＮＥと定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡ　（また
はスロットル開度ＴＡ）とで定められた重みに関する係
数ｎのマツプ、第１２図に示す実際の吸気管圧力ＰＭＳ
Ｍと機関回転速度ＮＥとで定められた基本燃料噴射時間
ＴＰＯマツプ、および実際の吸気管圧力ＰＭＳＭと機関
回転速度ＮＥとで定められた基本点火進角θＢＡＳＥの
マツプが予め記憶されている。第１０図に示す定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡのマツプは、スロットル開度Ｔ
Ａと機関回転速度ＮＥとを設定し、設定したスロットル
開度ＴＡと機関回転速度ＮＥに対応する吸気管圧力を測
定し、吸気管圧力が安定したときの値を用いることによ
り作成される。第１１図に示す重みに関する係数ｎのマ
ツプは、スロットル弁をステップ状に開いたときの吸気
管圧力の応答（インデシャル応答）時の時定数Ｔを測定
し、この測定値と演算ルーチンの実行周期Δｔ　ｓｅｅ
とからＴ／Δｔ　（ζｎ）を機関回転速度ＮＥと実際の
吸気管圧力ＰＭＴＡ（またはスロットル開度ＴＡ）とに
対応して求めることにより作成される。そして第１２図
の基本燃料噴射時間ＴＰＯマツプや基本点火進角θＢＡ
ＳＥのマツプは、従来と同様の方法で作成される。

次に所定時間（例えば、３　ｍ５ｅｃ　）毎に実行され
る燃料噴射時間ＴＡＵ演算ルーチンを第１図に基づいて
説明する。ステップ９８において吸気弁閉弁時刻を演算
し、ステップ１００において機関回転速度ＮＥＸＡ／Ｄ
変換されたスロットル開度ＴＡおよびＲＣフィルタを介
して入力された後Ａ／Ｄ変換された吸気管圧力ＰＭを取
り込む。なお、スロットル開度および吸気管圧力のＡ／
Ｄ変換は、図示しない所定時間（例えば、３　ｍ５ｅｃ
　）毎に実行される割込みルーチンによって行なわれる
。次のステップ１０２では、機関回転速度ＮＥとスロッ
トル開度ＴＡとから第１０図に示すマツプから定常状態
での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する。次のステップ１０
４では、機関回転速度ＮＥとステップ１０２で演算され
た定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡとから第１１図に示
すマツプから重みに関する係数ｎを演算する。

次のステップ１０６では、現在時刻から吸気管圧力予測
時点く吸気弁閉弁時）までの時間Ｔ０ｍｓｅｃを演算周
期Δｔ　（例えば、３　ｍ５ｅｃ　）で除算することに
より現在時刻から吸気管圧力予測時点までの演算回数Ｎ
”Ｔｏ／Δｔを演算する。この予測時間Ｔ。ｍ５ｅｃは
、現在時刻から吸入空気量確定までの時間すなわち現在
時刻から吸気弁が閉じるまでの時間を採用することがで
き、各気筒独立に燃料を噴射しない場合には燃料噴射弁
から燃焼室までの燃料の飛行時間等も考慮して決定され
るが、現時点から予測光までのクランク角が同一であっ
てもこの予測時間Ｔ。ｍ５ｅｃは機関回転速度が速くな
ると短くなるので機関回転速度等の運転条件によって変
化することが好ましいく例えば、機関回転速度が速くな
るに従って短くする）。次のステップ１０８では、圧力
センサによって検出されかつＲＣフィルタを介してＡ／
Ｄ変換された吸気管圧力ＰＭ、重みに関する係数ｎおよ
び定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを用いて以下の式に
従って初期値ＰＭＣＲＴを演算する。

■ ＰＭＣＲＴ　　＝ＰＭ＋　　−（ＰＭＴＡ−ＰＭ）　　
　　　　　　　・・・（２４）次のステップ１１０では
、ステップ１０６で演算された初期値ＰＭＣＲＴ、重み
付は係数ｎおよび定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを用
いて以下の式に従ってＮ−１回加重平均値の演算を繰り
返すことによって予測吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｆ　”ｖＶ　
Ｄを演算する。

ＰＭＦＷＤ　−ＰＭＣＲＴ十−（ＰＭＴＡ　　−ＰＭＣ
ＲＴ）口 のＮ−１回演算 ・・・（２５） 以上説明したように予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤは、圧カ
センザによって検出された吸気管圧力ＰＭを初期値とし
てＮ回加重平均値を繰り返し演算することにより求めら
れる。

次のステップ１１２では、予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤを
吸気管圧力ＰＭＳＭに置換え、この吸気管圧力ＰＭＳＭ
と機関回転速度ＮＥとから第１２図に示すマツプから基
本燃料噴射時間ＴＰを演算し、ステップ１１４において
基本燃料噴射時間ＴＰを吸気温や機関冷却水温等で定ま
る補正係数ＦＫで補正することにより燃料噴射時間ＴＡ
Ｕを演算し、ステップ１１５においてステップ９８で演
算した吸気弁閉弁時刻をコンベアレジスタにセットする
。

そして、図示しない燃料噴射量制御ルーチンにおいて燃
料噴射タイミングになった時点で燃料噴射弁が燃料噴射
時間ＴＡＵに相当する時間開弁されることにより燃料噴
射量が制御される。

第１３図は、ステップ１１５でセットされた時刻になっ
たときに割込まれる時刻一致割込みルーチンを示すもの
で、ステップ１４０において圧力センサで検出された吸
気管圧力ＰＭを取込み、ステップ１４２においてこの吸
気管圧力ＰＭを予測吸気管圧力Ｐ　Ｍ　Ｆ　Ｗ　Ｄで除
算することにより空燃比Ａ／Ｆを演算する。次のステッ
プ１４４では、目標空燃比Ａ　／　Ｆ　Ｏからステップ
１４２で演算された空燃比Ａ／Ｆを減算した偏差ΔＡ／
Ｆに応じて補正進角値θつ、を演算する。すなわち、空
燃比の偏差ΔＡ／Ｆが負のとき、すなわち空燃比が目標
空燃比よりリーンのときはこの偏差ΔＡ／Ｆの絶対値に
比例した量点火時期を進角させる補正進角値θ１を演算
し、空燃比の偏差ΔＡ／Ｆが正のとき、すなわち空燃比
が目標空燃比よりリッチのときは、この偏差ΔＡ／Ｆに
比例した量点火時期を遅角させる補正進角値θ０．を演
算する。そして、ステップ１４６において点火エネルギ
を一定にするために補正進角値θ８．に応じてドエル時
間を補正する。

第１４図は点火時期演算ルーチンを示すもので、ステッ
プ１５０において予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤ１機関回転
速度ＮＥを取込み、ステップ１５２において機関回転速
度ＮＥと予測吸気管圧力ＰＭＦＷＤとから基本点火進角
θＢＡＳゆを演算する。なお、予測吸気管圧力ＰＭＦＷ
Ｄに代えて吸気弁閉弁時の吸気管圧力ＰＭを用いてもよ
い。そして、ステップ１５４において吸気温や機関冷却
水温等に応じて基本点火進角θＢＡＳＥを補正すると共
に、ステップ１４４で演算された補正進角値θ１に基づ
いて基本点火進角を補正することにより実行点火進角θ
を演算する。次のステップ１５６では、ドエルオン時刻
になったか否かを判断し、ドエノトオン時刻になったと
きにはスロットル弁１５８においてイグナイタをオンさ
せる。次のステップ１６０ではドエルオフ時刻になった
か否かを判断し、ドエルオフ時刻になったときにステッ
プ１６２においてイグナイタをオフする。この結果イグ
ナイタオフ時に高電圧が点火プラグに供給されて点火が
実行される。

次に、第１５図を参照して上記のように制御したときの
加速時における点火タイミングを通常の点火タイミング
と比較して説明する。まず、予測吸気管圧力について説
明すると、時刻ｔ１では吸気弁閉弁時すなわち時刻ｔ３
での吸気管圧力を予測することになり、このときの予測
吸気管圧力はａである。次に時刻ｔ２では時刻ｔ１より
スロットル開度Ｔ’Δが大きくなっているため吸気弁閉
弁時の予測吸気管圧力はｂになり、この予測吸気管圧力
すに基づいて演算された燃料噴射時間によって燃料噴射
弁が開弁されることにより燃料噴射が実行される。この
燃料噴射は吸気弁が閉弁される前に終了する。従って、
時刻ｔ２で求めた燃料噴射量の全てが燃焼室に吸入され
ることになる。次に、時刻ｔ３（吸気弁閉弁時）で圧力
センサを用いて吸気管圧力を測定すると、時刻ｔ２から
の機関運転状態の変化等により実測吸気管圧力Ｃと予測
吸気管圧力す、＝の間にずれｌｄが発生している。

この予測吸気管圧力すは実測吸気管圧力Ｃより小さくな
っているため、ずれｉｄに対応する９空燃比がリーンに
なり、このため本実施例による点火では通常の点火タイ
ミングと比較して補正進角値θイ、だけ進角されている
。

次に、吸気管圧力の予測方法の他の例について第１６図
および第１７図を参照して説明する。

第１７図は所定時間（例えば、３　ｍ５ｅｃ　）毎に実
行されるルーチンを示すもので、ステップ１１６におい
て機関回転速度ＮＥとスロットル開度ＴＡとから第１０
図に示すマツプに基づいて定常状態での吸気管圧力ＰＭ
ＴＡを演算する。次のステップ１１８では、以下で説明
するステップ１２４において演算されてＲＡＭに記憶さ
れている補正係数Ｋを取込み、ステップ１２０において
機関回転速度ＮＥと補正係数Ｋによって補正された定常
状態での吸気管圧力Ｋ　−ＰＭＴＡとを用いて第１１図
に示すマツプから重みに関する係数ｎ１を演算する。次
のステップ１２２では、以下の式に従って加重平均値Ｐ
ＭＣＲＴを演算し、ステップ１２４においてステップ１
２２で演算された加重平均値ＰＭＣＲＴに対する圧力セ
ンサによって検出された吸気管圧力ＰＭ（７）比（ＰＭ
／ＰＭＣＲＴ＞を補正係数にとしてＲＡＭの所定エリア
に記憶する。

Ｐ！ＪＣＲＴ　−ＰＭＣＲＴ＋−（に−ＰＭＴＡ−ＰＭ
［：ＲＴ）　　−（２６＞Ｉ ここで、加重平均値ＰＭＣＲＴと吸気管圧力ＰＭとの比
すなわち補正係数には、第１０図のマツプのずれを原因
とする定常状態での吸気管圧力の実際の吸気管圧力に対
する誤差と考えられ、誤差がない場合にはに＝１となり
、演算された吸気管圧力すなわち加重平均値ＰＭＣＲＴ
が検出吸気管圧力ＰＭより大きい場合にはＫ＜ｉどなり
、演算された吸気管圧力が検出吸気管圧力ＰＭより小さ
い場合にはＫ＞１となる。従って、演算された吸気管圧
力が検出吸気管圧力より小さい場合には補正係数Ｋが１
より大きくなり定常状態での吸゛に管圧力ＰＭＴＡが大
きくなるように補正され、演算された吸気管圧力が検出
吸気管圧力より大きい場合には補正係数Ｋが１より小さ
くなり定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡが小さくなるよ
うに補正される。

第１６図は、所定時間（例えは、３　ｍ５ｅｃ　）毎に
実行される燃料噴射時間ＴＡＵ演算ルーチンを示すもの
で、ステップ１２６において機関回転速度ＮＥ、スロッ
トル開度ＴＡ、検出吸気管圧力ＰＭおよび補正係数Ｋを
取り込み、ステップ１２８において機関回転速度ＮＥと
スロットル開度ＴＡとを用いて第１０図に示すマツプか
ら定常状態での吸気管圧力ＰＭＴＡを演算する。次のス
テップ１３０では、機関回転速度ＮＥと補正係数Ｋによ
って補正した定常状態での吸気管圧力Ｋ　−ＰＭＴＡと
から第１１図のマツプに基づいて重みに関する係数ｎ２
を演算する。次のステップ１３２では、第１図のステッ
プ１０６と同様にして演算回数Ｎを演算する。次のステ
ップ１３４では、検出吸気管圧力ＰＭ、重みに関する係
数ｎ２、補正係数におよび定常状態の吸気管圧力ＰＭＴ
Ａを用いて以下の式に従って初期値ＰＭＣＲＴを演算す
る。

ＰＭＣｉマＴ−ＰＭ十−（Ｋ−ＰＭＴＡ−ＰＭ）　　　
−（２７）そして、ステップ１３６において以下の式に
示すように加重平均値の演算をＮ−１回繰り返して演算
した値を吸気管圧力の予測値ＰＭＦＷＤとする。

Ｐ　Ｍ　Ｆ　ｌ＋Ｉ　ＩＦ←ＰＭＣＲＴ　＋−（Ｋ　−
ＰＭＴＡ　−ＰＭＣＲＴ）口？ のＮ−１回演算 ・・・（２８） 以上の結果、定常状態での吸気管圧力が検出された吸気
管圧力と演算された吸気管圧力１１−の誤差に応じて補
正されると共に検出吸気管圧力を初期値としてＮ回加重
平均値が繰り返し演算され、この演算結果の値が吸気管
圧力の予測値ＰＭＦＷＤとされる。

なお、所定時間毎に実行されるスロットル開度のＡ／Ｄ
変換タイミングは所定時間毎に実行される燃料噴射時間
演算タイミングと一致する場合もあるが、最大演算周期
Δｔに相当する時間ずれる。

従って、このずれ時間を平均（０＋Δｔ）／１て、Ｔｏ
±Δｔ／２時間先の吸気管圧力を予測するようにしても
よい。また、上記ではスロットル開度と機関回転速度と
が変化しないものとして重み付は係数を演算する例につ
いて説明したが、現在時刻からＴ。ｍ５ｅｃ時間経過す
る間にスロットル開度や機関回転速度が変化する場合も
あるので、スロットル開度や機関回転速度が増加傾向に
あるか減少傾向にあるかを判断し、この傾向に応じて重
み付は係数を補正することにより吸気管圧力を予測する
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の燃料噴射量演算ルーチンを示
す流れ図、第２図は本発明の詳細な説明するための線図
、第３図は本発明における吸気管内の実際の吸気管圧力
の時間に対する変化を示す線図、第４図は本発明を説明
するためのブロック図、第５図は従来のスロットル開度
と機関回転速度とで定まる吸気管圧力と実際の吸気管圧
力との相異を示す線図、第６図は従来のスロットル開度
と機関回転速度とで定まる燃料噴射量と要求燃料噴射量
との相異を示す線図、第７図は本発明が適用可能な点火
時期制御装置を備えた内燃機関の概略図、第８図はアイ
ドルスイッチを備えたスロットル開度センサの等価回路
図、第９図は第７図の制御回路の詳細を示すブロック図
、第１０図は定常状態での吸気管圧力のマツプを示す線
図、第１１図は加重平均値の重み付けに関する係数のマ
ツプを示す線図、第１２図は基本燃料噴射時間のマツプ
を示す線図、第１３図は」１記実施例の時刻一致割込み
ルーチンを示す流れ図、第１４図は上記実施例の点火時
期制御ルーチンの一例を示す流れ図、第１５図は加速時
における本実施例による点火タイミングと通常の点火タ
イミング等を比較して示す線図、第１６図および第１７
図は吸気管圧力を予測する他の例を説明するための流れ
図、第１８図は本発明の特許請求の範囲に対応したブロ
ック図である。 ８・・・スロットル弁、 １０・・・スロットル開度センサ、 ４８・・・回転角センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル開度を検出するスロットル開度検出手
   段と、 機関回転速度を検出する回転速度検出手段と、吸気管圧
   力を検出する圧力検出手段と、 前記スロットル開度と前記機関回転速度とから吸気弁閉
   弁時付近の吸気管圧力を予測する予測手段と、 前記予測手段で予測された予測吸気管圧力と前記圧力検
   出手段で検出された吸気弁閉弁時付近の検出吸気管圧力
   とから空燃比を演算する演算手段と、 前記空燃比に基づいて点火時期を補正する補正手段と、 を含む内燃機関の点火時期制御装置。