JPH0143142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の出力及び燃料消費率を向上
させるために点火時期、空燃比及び燃料供給量を
帰還制御する内燃機関の最適制御の方法に関す
る。

内燃機関の点火時期は、ノツキング、排ガス特
性の問題等の特別の理由のない限り、内燃機関の
出力を最大限に発揮でき同時に燃料消費率を最小
に抑えるように内燃機関の運転状態に合わせて、
回転速度、吸気管圧力等に基づいて点火時期調節
を行なつている。しかしながらこれらの従来の方
法による効果には限界があり、ある程度の出力及
び燃料消費率の損失は避けられない。たとえば
個々の機関のバラツキ、点火時期補正のバラツ
キ、環境条件の変化等の原因によつて生じるもの
である。

これらの損失をなくして内燃機関の出力を最大
限に発揮させるように、点火時期を帰還制御する
方法が考え出されている。このような点火時期の
帰還制御方法の１例においては、内燃機関の運転
条件に応じて求めた計算点火時期の近傍において
かつこの計算点火時期より所定の点火角度だけ変
化した互いに異なる少なくとも２点の点火時期を
選択し、この選択した少なくとも２点の点火時期
において交互に所定の期間づつ内燃機関を運転
し、これら各点火時期において運転したときの機
関の回転速度を表わす信号を検出し、前記の少な
くとも２点の点火時期で運転したときの前記回転
速度信号のうちの少なくとも連続して運転した３
点の信号を比較することにより、前記計算点火時
期が機関出力を最大限に発揮させる最適点火時期
〔Minimum spark advance for best torque
（MBT）〕より進み側にあるか遅れ側にあるか判
定し、この判定結果に基づいて前記計算点火時期
を修正することによつて、機関の最大トルクを与
える最適点火時期に制御するようになつている。

この方法によれば、出力の変化を回転速度の変
化によつて判別する場合、回転速度は元来種々の
要因によつて変化しうるものではあるが、実際に
起きた回転速度の変化が点火時期によるものか、
他の外的要因（たとえばアクセル操作）によるも
のかの判別が可能であり、加減速時、登降坂等で
は補正を中止することにより、最適点火時期とは
逆方向に点火時期を修正制御することは起きな
い。

しかしながら前記の従来の制御方法において
は、計算点火時期と最適点火時期の差が大きいと
きは問題なく最適点火時期の方向を判別できる
が、その差が小さくなつてくると燃焼ごとの空燃
比のわずかなばらつきとか、点火後の火炎伝ぱん
速度のばらつき等の他の要因による回転速度の変
動との判別が困難になつてくる。

そのために計算点火時期が最適点火時期近傍に
あるときは点火時期を補正する必要がないにもか
かわらず、前記の他の要因による回転速度の変化
の検出に基づいて補正を行なつてしまうことがあ
つた。

以下、内燃機関の最適制御を行なうために制御
変数を意図的に変化させそれに基づく運転状態の
変化を判別する操作を「デイザ」と称し、デイザ
を行なう期間を「デイザ期間」、デイザを行なう
ときの制御変数の変化量を「デイザ量」と呼ぶ。

また以後内燃機関をエンジンと略称する。

本発明は前記の問題点を解消することを意図し
てなされたものである。

本発明は、エンジンの制御変数の１つを所定値
だけ変化させてデイザ運転を行い、各デイザ期間
中の異なつた計測時期に少なくとも２回、エンジ
ン回転速度の計測を行い、それにより得られた回
転速度データを互いに比較することにより、燃費
率又は出力を向上させる方向にあると判定されれ
ば、上記の制御変数をその方向に変化させる内燃
機関の最適制御の方法を提供することを目的とす
る。本発明はまたエンジン回転速度の比較判別の
結果制御変数のプラスあるいはマイナスの補正条
件が成立したときでもエンジンの回転速度の変化
量が所定値を超過したときに限り補正を行なうこ
とにより、制御変数の最適値の近傍において無用
の補正が行なわれることを防止する内燃機関の最
適制御の方法を提供することを他の目的とする。

以下、本発明による点火時期を制御変数としエ
ンジンの最大トルクを得るための最適制御の方法
を、添附図面に示した実施例により説明する。第
１図は４気筒エンジンに本発明を適用した制御シ
ステムの構成図であり、１は４気筒４サイクルエ
ンジン、２はエンジンの冷却水の温度を検出する
水温センサである。３はスタータであり、３１は
スタータスイツチである。５はエンジン１の回転
角度位置を測定する回転センサであり、エンジン
１が回転して上死点位置になつた時に上死点信号
を発生し、更に上死点位置からエンジン１回転の
角度を等分した一定角度（本実施例では30度クラ
ンク角度、以下すべて角度単位はクランク回転角
度とする）回転する毎に回転角度信号を発生す
る。６は制御用マイクロコンピユータを示し、１
０は気化器であり、８は制御コンピユータ６に内
蔵された圧力センサであり、エンジン１の吸気マ
ニホールド９の中の圧力が配管１１により圧力セ
ンサ８の圧力入力口に伝達され、吸気マニホール
ド圧力を測定する。４及び７は本システムの点火
アクチユエータである。本実施例では、コイルを
２個用いたデイストリビユータレスダブルコイル
方式を採用しており、４が点火コイル、７がイグ
ナイタである。

制御コンピユータ６は、回転センサ５で発生さ
れる回転角度信号の時間間隔からエンジン回転速
度を求め、又圧力センサ８の出力電圧から吸気マ
ニホールド圧力を計算して、エンジンの運転状態
を測定し、点火時期を制御する。又、エンジン始
動時は特定の点火時期に制御するため、スタータ
スイツチ３１からスタータ３へ供給される電圧が
スタータ信号として、制御コンピユータ６に入力
される。又、点火コイル４の通電時間をバツテリ
ー電圧に応じて変えるため、バツテリー電圧がバ
ツテリー電圧信号として制御コンピユータ６に取
込まれる。１２は制御コンピユータ６の必要とす
る電圧を車両が搭載するバツテリ１３の電圧から
生成する電源である。

第２図により制御コンピユータ６の構成につい
て詳しく説明する。１００は点火時期を算出する
マイクロプロセツサ（CPU）であり、１０１は
回転センサ５からの信号によりエンジン回転数を
カウントする回転数カウンタである。この回転数
カウンタ１０１はエンジンクランク角に同期して
割り込み制御部１０２に割り込み指令信号を送
る。割り込み制御部１０２はこの割り込み指令信
号を受けると、コモンバス１１２を通じてマイク
ロプロセツサ１００に割り込み信号を出力する。
１０３はデイジタル入力ポートで論理信号の入力
に使用されるポートであり、第１図中のエンジン
始動用のスタータ３が作動中であることを示すス
タータスイツチ３１により印加される入力電圧の
信号を入力する。１０４はアナログ入力ポートで
あり、エンジン冷却水温センサ２、吸気管圧力セ
ンサ８、バツテリ１３よりの各信号をアナログデ
イジタル（Ａ／Ｄ）変換して順次マイクロプロセ
ツサ１００に読み込ませる機能を持つ。これら各
ユニツト１０１，１０２，１０３，１０４の出力
情報はコモンバス１１２を通してマイクロプロセ
ツサ１００に伝達される。

１０５は電源回路で後述する一時記憶ユニツト
（RAM）１０７に電力を供給する。１８はキー
スイツチであるが、電源回路１０５はキースイツ
チ１８を通さず直接バツテリ１３に接続されてい
る。また、電源回路１０６はRAM１０７以外の
部分に電源を供給する。１０７のRAMはプログ
ラム動作中一時的な情報の記憶のために使用され
る一時記憶ユニツトであるが、前述のようにキー
スイツチ１８に関係なく常時電源が印加されキー
スイツチ１８をOFFにして機関の運転を停止し
ても記憶内容が消失しない構成を有する不揮発性
メモリである。１０８はプログラムや各種の定数
等を記憶しておく読み出し専用のメモリ
（ROM）である。１０９は通電点火制御部で、
レジスタを含む通電及び点火時期制御用のカウン
タとしてのダウンカウンタより成り、マイクロプ
ロセツサ（CPU）１００で演算されたイグナイ
タへの通電時期及び点火時期を表わすデイジタル
信号を実際にイグナイタを制御する出力信号に変
換するものである。１１１はタイマであり、経過
時間を測定し測定結果をCPU１００に伝達する。

回転数カウンタ１０１は8μsのクロツクパルス
をカウントし、回転数センサ５の出力により、エ
ンジン半回転につき１回前記8μsのクロツクパル
スの計数値によりエンジン回転速度を測定し所定
の角度にて割り込み制御部１０２に割り込み指令
信号を供給する。割り込み制御部１０２は割り込
み指令信号により割り込み信号を発生し、マイク
ロプロセツサ１００に点火時期の演算を行なう割
り込み処理ルーチンを実行させる。

第３図はマイクロプロセツサ１００の演算処理
手順を示す既略フローチヤートであり、このフロ
ーチヤートに基づきマイクロプロセツサ１００の
機能を説明すると共に構成全体の作動をも説明す
る。

キースイツチ並びにスタータスイツチがONし
てエンジンが始動されると、ステツプ１０００の
スタートにてメインルーチンの演算処理が開始さ
れ、ステツプ１００１において初期化が実行さ
れ、ステツプ１００２においてアナログ入力ポー
ト１０４からの冷却水温に応じたデイジタル値を
読み込む。ステツプ１００３では、冷却水温をも
とに、後述する基本点火角度θ_B（第１１図図示）
を補正するための補正進角θ₁を演算し、結果を
RAM１０７に格納する。ステツプ１００４では
後述の同じく基本点火角度θ_Bを補正するための学
習進角θ₂を増減演算し、結果をRAM１０７に格
納する。

第４図はこの学習進角θ₂を修正演算し格納す
る、つまり記憶処理するステツプ１００４の詳細
なフローチヤートである。

本発明の実施例においては、本発明の実施例を
図解した第１２図Ｂからわかるように、点火時期
の進角（プラス）側及び遅角（マイナス）側のデ
イザの各デイザにおいて２回ずつエンジン回転速
度を表わすデータを求め、更に３回のデイザを行
なつた結果得られたデータを用いるので、結局６
個のエンジン回転速度データを用いて回転速度変
化の比較判別を行なう。

ステツプ４００において点火回数カウント値が
デイザ期間の終りを示す点火回数としての設定回
数L₃に達しているかどうかの判別がなされる。
設定回数L₃に達するまではその処理時点におけ
る運転状態に対応した学習進角θ₂がRAM１０７
から選択され、設定回数L₃に達した場合にはス
テツプ４０１へ進む。通常は第３図中のステツプ
１００２〜１００４のメインルーチンの処理を制
御プログラムに従つてくり返し実行する。そし
て、割り込み制御部１０２から点火時期の割り込
み信号が入力されると、マイクロプロセツサ１０
０はメインルーチンの処理中であつても直ちにそ
の処理を中断しステツプ１０１０の割り込み処理
ルーチンに移る。

ステツプ１０１１では回転数カウンタ１０１か
らのエンジン回転速度Neを表わすクランク角
180゜ごとのパルス数T180を取りこみ、かつアナ
ログ入力ポート１０４から吸気管圧力に応じたデ
イジタル値Pmを取り込み、Ne，Pmを計算して
RAM１０７に格納する。ステツプ１０１２では
点火回数のカウント値ｎが０かどうか、すなわち
デイザ期間のスタートにあたるかどうか（第１２
図Ａ及びＢ並びに第１５図中のｎを参照のこと）
を判断し、スタートにあたるときはYESに分岐
してステツプ１０１３に進み、スタート以外の時
はステツプ１０１４に進む。ステツプ１０１３に
おいては、第１２図Ｂ，３に示されているクロツ
クパルスの第１回目のカウントを開始する位置を
示す点火回数L₁、第２回目のカウントを開始す
る位置を示す点火回数L₂、デイザ終了位置を示
す点火回数L₃、クロツクパルスの第１回及び第
２回カウント期間のおのおのを示す点火回数△
Ｌ、並びに点火時期のデイザ量θ_Dをそれぞれ演算
し、更にそれぞれのクロツクパルス・カウント期
間△Ｌの中の点火回数を表わすN_C1及びN_C2をN_C1
＝△Ｌ，N_C2＝△ＬとおいてRAM１０７に格納
する。

第７図ａに示すように、同じデイザ量θ_D、デイ
ザ期間L₃で点火時期θを変化させた場合、運転
状態（第６図の吸気管圧力Pm₁，Pm₃）によつ
て、回転速度Neの変化量は第７図ａのNe₁，Ne₃
のように異なる。そこで、第７図ｂのように運転
状態に応じてデイザ量をθDPm₁，θDPm₃、デイ
ザ期間をL₃pm₁，L₃pm₃のように定めれば、回転
速度の変化量Nepm₁，Nepm₃はほぼ類似した値
になる。

一般に回転速度を一定としたとき点火時期と吸
気管圧力（負荷）及びエンジントルクとの関係
は、第６図に示したように、スロツトル弁全閉側
の吸気圧力が低い（Pm₃）とき、いわば低負荷時
の点火時期に対するトルクの変化は緩やかであ
り、吸気圧力がPm₂，Pm₁と高くなる程（高負荷
になる程）、その勾配は急となる。そこでデイザ
量θ_Dを運転状態毎に次式で表わされる値にすれば
制御性が向上する。

θ_D＝（θ_B＋θ₂）×K₁（但しθ_Bは基本点火角度、K₁
は定数である） 上式で求めたデイザ量θ_Dに基づいて点火時期を
変化させて運転すればあらゆる運転状態で精度よ
く、燃費率が良くなる方向の判別が可能であり、
また、デイザによる回転変動を制御時点の回転速
度の一定比率内に抑えることができ、ドライバビ
リテイの悪化を防ぐことができる。さらに上式に
基づいて計算したθ_Dの正負符号として、現在の点
火時期の状態が第１２図Ａ，１に示されるような
計算点火時期θ＝θ_B＋θ₁＋θ₂（但しθ_Bはその時々
の吸気管圧力及びエンジン回転速度に基づき求め
られる第１１図図示の基本点火角度を示す）より
進角側で運転されるアドバンスステツプであるな
らばプラスのデイザ量＋θ_D、上記の計算点火時期
より遅角側で運転されるリタードステツプである
ならばマイナスのデイザ量−θ_Dとする。

点火回数のカウント期間△Ｌは第８図に示すよ
うにエンジン回転速度に対して回転速度が上昇す
るほどカウント期間を長くする。また４気筒エン
ジンの場合１つの点火がエンジンのクランク角度
180゜に相当しており、気筒間のトルクの差等によ
るバラツキをなくすため４つの気筒の燃焼状態の
平均をとるため、カウント期間は気筒数の整数倍
の点火回数を含む期間とする。

次に、比較回転速度NsはNs＝N_C×K₂／C_P N_C：クロツクパルスのカウント期間（△Ｌ）中
の点火回数 K₂：3.75×10⁶の定数 C_P：カウント期間中のクロツクパルス数（繰返
し周期8μsのパルス）によつて求めることが
できる。このカウントパルス数C_p及び比較回転
速度Nsの分解能Nmとエンジン回転速度Neとの
関係を第９図に示す。第９図によれば、たとえば
N_C＝４に固定した場合のクロツクパルス数C_Pは
回転速度が上昇するほど減少する。そのためNm
＝Ne／Cpで表わした比較回転速度N_sの分解能（N_n） は、たとえばN_c＝４の場合、2000rpmでN_n＝
0.267rpmであつたものが6000rpmではN_n＝
2.4rpmとなる。この分解能の値は小さいほど点
火時期のデイザによるエンジン回転速度の変化を
感度良くとらえることができるため、分解能の値
はできるだけ小さいのが好ましいが、第７図から
わかるようにデイザ期間L₃の終りに近い所でN_s
を求める方がエンジン回転速度の変化を大きくと
らえることができる。この両者の最良の妥協点を
検討した結果、分解能N_nがほぼエンジン回転速
度に対して一定の値になるようにすることが良い
ことが実験により明らかになつた。その場合の特
性を第９図中に太い実線で示す。このようにすれ
ば分解能N_nの値をほぼ0.5rpm以下にすることが
できる。

回転速度N_eとデイザ期間L₃及び第２回目のク
ロツクパルスカウント開始位置L₂の関係を第１
０図に示す。ここでカウント期間△Ｌは△Ｌ＝
L₃−L₂である。

第３図にもどり、ステツプ１０１４においては
クロツクパルスのカウント期間ごとの比較回転速
度N_sを演算しRAM１０７に格納する。

第３図のステツプ１０１４の詳細なフローチヤ
ートを第５図に示す。第５図のフローチヤートは
１つのデイザにおいて第１回目のクロツクパルス
のカウントによる比較回転速度N_s-1と第２回目
のクロツクパルスのカウントによる比較回転速度
N_spとを求めるための演算手順を含んでいる。

第５図のステツプ１４０には、第１回目のカウ
ント以前の演算処理を実行すべきか、第２回目の
カウント以降の演算処理に進むべきかを決定する
ためのフラグ（標識）ビツトが設定されている。
フラグFLが１であることは第１回目のカウント
は終了したことを表わしているので、FLが１で
なく第１回目のカウントがいまだ終了していない
ときはステツプ１４１に進む。ステツプ１４１で
はデイザスタートからの点火回数のカウント値ｎ
を第３図の１０１３で演算した第１回目のカウン
ト開始位置の点火回数L₁と比較し、ｎ＜L₁なら
ば演算処理を行なわず終りに至り、第３図中の次
のステツプ１０１５に進む。ｎ＝L₁のときはス
テツプ１４２に進み、カウント期間中のクロツク
パルス数を表わすC_p1を零にする。また＞L₁のと
きはステツプ１４３へ進む。ステツプ１４３では
クロツクパルスのカウントが開始された後１点火
ごとに（すなわちクランク角180゜ごとに）求めた
クロツクパルス数Ｔ１８０の和を求める加算を行
ない上記の加算結果を現在のC_p1の値に加える。
（もしクロツクパルスの１つのカウント期間を示
す点火回数△Ｌが４であるときは、クロツクパル
ス数Ｔ１８０の和を求める加算は４回繰返すこと
になる。）次のステツプ１４４では現在は第１回
目のカウント期間中のどの位置にあるかの、確認
を行なう。第３図のステツプ１０１３において述
べたように、N_c1＝△Ｌとセツトしてあるので、
ステツプ１４３における１点火当りのクロツクパ
ルス数Ｔ１８０の和の加算が完了するたびにN_c1
の値から１カウントずつ減算する。ステツプ１４
５ではN_c1が零になつたかどうかを判定し、零に
なつたときは第１回目のカウント期間△Ｌの終了
位置に至つたと判定してYESに分岐し、ステツ
プ１４６において求められたC_p1の値を用いて比
較回転速度N_s-1を算出しRAM１０７に格納す
る。次にステツプ１５３においてフラグFLを１
にセツト、この演算処理を完了し、次の第３図の
ステツプ１０１５に進む。上記のステツプ１４６
における比較回転速度N_s-1の演算は、第３図の
ステツプ１０１３についての説明において述べた
式N_s＝N_c×K₂／C_pを用いて演算する。また、ステ ツプ１４５の判定においてN_c1が零でないときは
クロツクパルス数Ｔ１８０の和を求める演算が継
続中であるので、ステツプ１４６における比較回
転速度N_s-1の演算を行なうことなく、第３図の
ステツプ１０１５に進む。

他方において、上記のステツプ１４０のフラグ
FLが１であるときは第１回目のカウントは終了
しているので、次の第２回目のカウント以降の演
算処理に進み、第５図中右側のステツプ１４７〜
１５４よりなる演算処理を実行し、第２回目のカ
ウントによる比較回転速度N_spを求める演算を行
ない、その後第３図のステツプ１０１５に進む。
この場合の演算処理手順は第５図中左側の第１回
目のカウントによる比較回転速度N_s-1を求めた
演算処理手順と類似しているのでその説明は省略
する。第３図のステツプ１０１５では、RAM１
０７に格納されている第１１図に示したマツプの
中の対応するエンジン回転速度N_eと吸気管圧力
P_nとの値から基本点火角度θ_B（点火角度理論値）
を求める。次にステツプ１０１６へ進み、同じく
RAM１０７に格納されているマツプの中の対応
するエンジン回転速度Neと吸気管圧力Pmとの値
から学習進角θ₂を求める。学習進角θ₂とは、エン
ジンを運転し実験値又は試験値として求めた、前
記基本点火角度θ_Bの値を補正するための補正値で
あり、学習進角θ₂のマツプも第１１図図示の基本
点火角度θ_Bのマツプに類似の形態のものである。
ステツプ１０１７において、基本点火角度θ_B、学
習進角θ₂、補正進角θ₁、及びデイザ量θ_Dより最終
点火角度θの演算θ＝θ_B＋θ₁＋θ₂＋θ_Dを行なう。
次のステツプ１０１８において、求められたθを
出力する。ステツプ１０１９では点火回数のカウ
ント値ｎに１を加え、ステツプ１０２０より、メ
インルーチンに復帰する。メインルーチンに復帰
する際は割り込み処理で中断したときの処理ステ
ツプに戻る。

メインルーチンのステツプ１００４に戻ると、
第４図のステツプ４００において点火回数が設定
回数L₃に達したかどうかを判定しL₃に達した場
合（つまりアドバンスステツプ、あるいはリター
ドステツプが終了した場合）は次のステツプ４０
１において今回のデイザにおける第１回目のカウ
ントによる比較回転速度の値をN_-1に、第２回目
のカウントによる比較回転速度の値をN₀におき
かえ、前回のデイザにおける第１回目及び第２回
目のカウントによる比較回転速度の値をそれぞれ
N_-3及びN_-2に、同じく前々回のデイザにおける
値をそれぞれN_-5及びN_-4に置きかえる。

次にステツプ４０２へ進み、デイザ量θ_Dの正負
を判別し、N_-1及びN₀に置き換えた比較回転速
度がアドバンスステツプのものであればYESへ
分岐してステツプ４０５へ進み、リタードステツ
プのものであればNO（否定）へ分岐し、ステツ
プ４０３へ進む。リタードステツプでNO（否定）
へ分岐した場合は、ステツプ４０３において、今
回のリタードステツプ、前回のアドバンスステツ
プ、及び前々回のリタードステツプの比較回転速
度の比較を行ない、アドバンスステツプの比較回
転速度がリタードステツプのそれよりより高い場
合、つまり回転速度が上昇した場合は、アドバン
ス側に燃費率が良くなる点火時期があると判断し
てYESへ分岐しステツプ４０８にてRAM１０７
内にメモリされた各運転状態に対応した学習進角
θ₂に対し学習補正量＋θ₃だけ修正を行ない、再び
RAM１０７の所定の番地へもどす。ステツプ４
０３における判定がNO（否定）であればステツ
プ４０４へ進み、今度は逆にアドバンスステツプ
の比較回転速度がリタードステツプのそれより低
下した場合はリタード側に燃費率が良くなる点火
時期があると判断し、ステツプ４０７へ進み、ス
テツプ４０８とは反対に学習進角θ₂より学習補正
量θ₃を減算する。ステツプ４０４でNO（否定）
の場合はステツプ４０９へ進み、この場合は学習
量の修正は行なわない。

またステツプ４０２でデイザ量θ_Dが正の場合、
つまり今回N_-1及びN_pに置き換えた比較回転速度
がアドバンスステツプの場合はYESに分岐し、
ステツプ４０５へ進み、ステツプ４０３と同様な
比較を行ない、回転速度が低下した場合はYES
へ分岐しステツプ４０７に進み学習量の修正を行
なう。NO（否定）の場合はステツプ４０６へ進
み、回転速度が上昇した場合はYESへ分岐して
ステツプ４０８へ進み、学習進角修正を行なう。
その他の場合は学習進角の修正は行なわない。そ
の後ステツプ４０９において点火回数のカウント
値を０として初期化する。次に第３図に示したよ
うに、ステツプ１００２へ戻り、メインルーチン
の処理をくり返す。

以上説明した本発明による点火時期を制御変数
としエンジンの最大トルクを与える最適点火時期
への制御の状態を、第１２図Ａ及びＢのエンジン
の運転状態の経時変化を例示した特性図によつて
説明する。第１２図Ｂは上述のように本発明によ
る点火時期の正負の各デイザにおいて第１回目及
び第２回目のカウントによる２つの比較回転速度
を求めて比較判別を行なつた結果に基づき最適点
火時期を求める制御の状態を図解した特性図であ
る。それに対し第１２図Ａは、第１２図Ｂ図示の
本発明による最適点火時期への制御の方法と従来
技術による最適点火時期への制御の方法との効果
の相違を図解する目的で示した従来技術の方法に
よる制御の状態を図解した特性図である。

まず、第１２図Ｂに示した本発明による制御の
特性について説明する。第１２図Ｂ，１は、点火
時期の変化する状態を示し、計算点火時期θ＝θ_B
＋θ₁＋θ₂を中心にして進角側でエンジンを運転す
るアドバンスステツプ（デイザ量＋θ_D）及び遅角
側でエンジンを運転するリタードステツプ（デイ
ザ量−θ_D）と、本発明による制御により学習補正
量θ₃が求められ、それにより学習進角θ₂の補正が
行なわれ、その結果点火時期θが最適値に向かつ
て変えられる状態とを示している。第１２図Ｂ，
２は、エンジンの回転速度Neの変動状態を示し、
その中の(a)はいまだ最適点火時期に制御されず変
動幅がある程度の大きさを有する状態を示し、(b)
は点火時期が最適点火時期に近接した時の状態を
示したものである。第１２図Ｂ，３は、デイザス
タート位置ｏから起算した点火回数のカウント値
ｎの位置を示し、L₁は既に説明した第１回目の
クロツクパルスのカウントの開始位置、L₂は第
２回目のクロツクパルスのカウントの開始位置、
L₃はクロツクパルスのカウントの終了位置を示
している。第１２図Ｂ，４はクロツクパルスのカ
ウント期間中のクロツクパルスを示し、第１２図
Ｂ，５はデイザスタート位置ｏから起算した全点
火回数の一貫数値を示している。なお、第１２図
Ｂは、デイザ期間中におけるエンジン回転速度
Neの変動幅が、曲線ｂの場合はもとより、曲線
ａの場合においてもそれほど大きくはなく、その
ためデイザ期間L₃及びカウント期間△Ｌはいず
れも変化していない状態を示している。

次に第１２図Ｂと第１２図Ａとを対比し、本発
明による制御方法と従来技術による制御方法との
重要な相違点について説明する。

第１２図Ａに示した従来技術による制御方法に
おいては、その中の３に示したように、各デイザ
期間内の１つの点火回数のカウント期間△Ｌの中
のみクロツクパルスをカウントし、各デイザごと
に１つの比較回転速度、N_-2，N_-1，N₀，N₁及
びN₂を求めていた。この場合、例えば第１２図
Ａ，５の全点火回数の120点火までにおける判別
を考えると、N_-2＞N_-1＜N₀の条件が成立したと
きはθ₂←θ₂＋θ₃の進角側補正が行なわれ、N_-2＜
N_-1＞N₀の条件が成立したときはθ₂←θ₂−θ₃の遅
角側補正が行なわれるがその他の場合は補正をし
ないことになつていた。しかしながらこの方法に
おいては最適点火時期に近づき第１２図Ａ，２に
示したエンジン回転速度Neの曲線のように変動
幅が小さくなつたときはわずか３点のみの比較回
転速度の比較判別では外乱的要因により上記の補
正条件が成立する欠点があつた。第１２図Ａは点
火時期の最適点火時期の近傍における制御状態を
示したもので、外乱的要因によるエンジン回転速
度変化の判別の結果によりN_-2＞N_-1＜N₀の条件
が成立し点火時期の進角側補正が無用に行なわれ
たことを示している。

本発明による制御の特性を示した第１２図Ｂの
中の２のエンジン回転速度Neの変動を示した曲
線の中のａは、前述の通り、最適点火時期と計算
点火時期との差がある程度以上の大きさを有する
時の変動状態を示し、この状態では外乱的要因に
基づく変動は、あつたとしてもその影響は相対的
に微少であり、このとき第１２図Ａの場合と同一
の全点火回数の120点火までにおける判別におい
て、N_-5，N_-4＞N_-3，N_-2＜N_-1，N₀の条件が
成立し、θ₂←θ₂＋θ₃の点火時期の進角補正が行な
われたことを示している。計算点火時期が補正さ
れて最適点火時期に近づいた時の状態を示す曲線
ｂにおいては、外乱的要因に基づくエンジン回転
速度の変動によつて補正条件のN_-5，N_-4＞N_-3，
N_-2＜N_-1，N₀又はN_-5，N_-4＜N_-3，N_-2＞
N_-1，N₀が成立する確率は第１２図Ａの従来技
術による制御の場合と比べて低下することは数学
上の解析によつても明白にされ、また上記の補正
条件が成立することはほとんどないことが実験に
よつて確かめられた。

以上の実施例においては、点火時期をエンジン
の最大トルクを与えるための最適点火時期へ制御
したが、エンジンの空燃比を、燃費率を最良にす
るための空燃比へ制御するものや出力を最大にす
るための空燃比へ制御するものにおいても同様な
方法で制御することができる。

エンジンの燃費率を最良にするための空燃比へ
制御する場合の実施例の構成を第１３図に示す。

第１３図図示のエンジン空燃比制御装置は、エ
ンジン本体２００１、デイストリビユータと一体
に構成された回転センサ２００２、スロツトル弁
下流の吸気管２００３、アクセルに連動するスロ
ツトル弁２００４及び空気量センサ２００６を具
備する。空気量センサ２００６は、空気通路中に
設置された邪魔板の開度が空気流量によつて変化
し、同邪魔板の開度に応じて出力電圧が変化する
ことにより空気流量を検出するものである。第１
３図のエンジン空燃比制御装置は、また、空気量
センサ２００６とスロツトル弁２００４の部分と
を接続する空気導入下流管２００５、エアクリー
ナ２００８、該エアクリーナと空気量センサ２０
０６とを接続する空気導入上流管２００７、吸気
管圧力を検出する圧力センサ２００９、スロツト
ル弁２００４の全閉状態とスロツトル弁２００４
の開度が60％以上であることを検出するスロツト
ルセンサ２０１０、空気量センサ２００６とスロ
ツトル弁２００４とをバイパスするように設置さ
れたバイパス空気電磁弁２０１３、該バイパス空
気電磁弁２０１３と吸気管２００３とを接続する
バイパス下流導入管２０１１、該バイパス空気電
磁弁２０１３と空気導入上流管２００７とを接続
するバイパス上流導入管２０１２、および制御コ
ンピユータ２０１４を具備する。制御コンピユー
タ２０１４は、空気量センサ２００６、回転セン
サ２００２、スロツトルセンサ２０１０及び吸気
管圧力センサ２００９からの信号を受け、その時
点における噴射弁２０１５よりの燃料噴射量をパ
ルスの時間幅として計算し、燃料噴射弁２０１５
に供給される出力信号を生成する。

一定圧力に保たれた燃料を前記パルス時間幅に
対応して燃料を間欠的に噴射する電磁式の噴射弁
２０１５に印加されるパルスの（時間）幅と燃料
噴射量との関係を第１４図に示す。制御コンピユ
ータ２０１４が発生する出力パルスの幅Ｔが大と
なるに従い、噴射弁の燃料噴射量Ｊは直線状に増
大する。噴射弁の開弁遅れ及び閉弁遅れ時間の和
に対する弁開閉むだ時間がTvであらわされ、噴
射弁制御用パルス幅の実効範囲がTeであらわさ
れている。

以上の構成により空気量センサ２００６の計量
による空気流量一定（かつ燃料流量一定）のと
き、バイパス空気電磁弁２０１３によりバイパス
空気を開閉して空燃比を変化させると、バイパス
空気のある場合（空燃比が大きい場合）とそれが
無い場合（空燃比が小さい場合）とでエンジン回
転速度が変化し、エンジン回転速度が上昇する空
燃比の方向が燃費率の良い方向であるため、それ
に合わせて燃料噴射量を表わすパルス幅Ｔを補正
する。

上記の最良燃費率への空燃比制御の経時変化の
一例を第１５図に示す。すなわち、第１５図は、
第１２図Ｂに示した本発明による最大出力トルク
を得るための最適点火時期への制御と同様の手法
を最良燃費率を得るための最適空燃比への制御に
適用した実施例の特性図である。

第１５図の中のパルス幅Ｔの補正量△Ｔ（ｐ，
ｒ）は、第１１図図示のマツプと同様の制御コン
ピユータ２０１４の中のRAMに格納されたパル
ス幅補正用マツプにおいてエンジン回転速度Ne
と吸気管圧力Pmとから決まる学習補正パルス幅
△Ｔ（ｐ，ｒ）をRAMの該当番地から読み取つ
て用いる。また第１５図中の△Ｔは１回のエンジ
ン回転速度変化の判定のたびに△Ｔ（ｐ，ｒ）を
補正するための１回当りの増分補正量であり、こ
の増分補正量を加減算して補正した△Ｔ（ｐ，ｒ）
の値はRAMの対応番地に格納される。

スロツトルセンサ２０１０はアイドル状態とス
ロツトル弁の全開に近い状態とを検出するスイツ
チであり、燃費率を最良にするための空燃比への
制御の動作領域をアイドル状態及びスロツトル弁
全開以外に限定するためのものである。

なお、上記の制御の場合にも、第８図〜第１０
図について述べた説明と同様に、カウント期△Ｌ
を回転速度の関数として回転速度の変化を敏感に
とらえることによりすぐれた制御性能を発揮する
ことができる。また、出力を最大にするための空
燃比へ制御する場合には空気流量一定のもとで燃
料流量を変化させることにより制御することが可
能であるが、この場合にもカウント期間△Ｌを回
転速度の関数として変化させれば上記と同様の効
果が得られる。

以上述べた本発明の実施例においては、エンジ
ン運転の制御変数のデイザのおのおのについて２
回比較回転速度を求めて比較判別を行なつたが、
各デイザごとに求める比較回転速度の回数を必要
に応じて３回以上にすることもでき、そのときは
２回のとき以上の上記の効果を得ることができ
る。なお上述の比較回転速度を２回求める場合に
おける２つのクロツクパルスのカウント期間は互
いに等しくなくてもよいし、また互いに重複した
部分を持たせてもよい。

上記のデイザのおのおのについて２回比較回転
速度を求める最適制御のほかに、エンジンの最大
トルクを得るための最適点火時期への制御の場合
を例にとれば、制御が最適点火時期の近傍に達し
たときのエンジン回転速度の変動のうねりを防止
するために、点火時期のデイザを行なつたときの
エンジン回転速度の変化幅が所定値を超過したと
きにのみ点火時期の補正を行なうことにすること
ができる。この方法を適用すれば、エンジンの回
転速度の変動幅が所定値以下に減少したときはそ
れ以上の点火時期の補正を停止させ、先に述べた
方法の効果と同様に、外乱的要因による回転速度
の変動には応答せず無用の補正を行なうことを防
止し、それにより迅速に制御操作を終了させる効
果が得られる。

この方法を適用して最適点火時期への制御を行
なう場合の実施例のフローチヤートを第１６図に
示す。第１６図のフローチヤートを、先に述べた
各デイザごとに２回比較回転速度を求める最適制
御方法における学習進角θ₂の修正演算処理のフロ
ーチヤートを示した第４図と対比すると、第１６
図のフローチヤートにおいてはエンジン回転速度
の変動幅が所定の大きさを超過したかどうかを判
定するためのステツプ４１０及び４１１が追加さ
れている点が第４図のフローチヤートと相違して
いる。従つて第１６図のフローチヤートによる演
算処理においては、連続した３回のデイザで求め
た６個の比較回転速度N₀，N_-1，N_-2，N_-3，
N_-4，N_-5の大小の比較判別を行なつた後、今回
のデイザで求めた２つの比較回転速度の和と前回
のそれとの差の絶対値が所定の正数値N_Mを超過
したときにのみ次のそれぞれのステツプ４０７及
び４０８で学習進角θ₂の修正を行ない、反対に上
記の差の絶対値がN_M以下のときは学習進角θ₂の
修正処理は行なわない。

以上述べたように、本発明によれば、燃費率又
は出力の向上を目的としエンジンの最適制御を行
なうために、制御変数として点火時期を選定する
場合を例にとれば、エンジンの運転状態に応じて
求めた計算点火時期の近傍でかつこの計算点火時
期より所定の点火時期量（デイザ量）だけ変化し
た互いに異なる少なくとも２点の点火時期を選択
し、この選択した少なくとも２点の点火時期にて
交互に所定の期間（デイザ期間）ずつエンジンを
運転し、各デイザ運転期間中の異なつた計測時期
において少なくとも２回、エンジン回転速度の計
測を行い、それにより得られた回転速度データを
互いに比較することにより、前記計算点火時期が
エンジンの最良の燃費率又は出力を得るための最
適点火時期より進み側にあるか遅れ側にあるか判
定し、この判定結果に基づいて前記計算点火時期
を修正するエンジン点火時期の最適制御の方法に
おいて、点火時期をデイザした時のエンジン回転
速度変化の検出を各デイザにつき２回以上行ない
エンジンの回転速度変化の方向を判別することに
より、最適点火時期の近傍において外乱的要因に
よるエンジンの回転速度の変動に基づく無用の点
火時期の補正を防止するというすぐれた効果が得
られる。

更に、本発明によれば上記の最適制御の方法と
同一の目的を達成するための制御変数として最適
の空燃比又は燃料供給量を求める最適制御を行な
う場合においても、同様のすぐれた効果を得るこ
とができる。

また、上記の本発明による最適制御の方法にお
いてデイザによる回転速度の変化幅が所定値を超
過した時のみ点火時期の補正を行なうことにして
も同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による内燃機関の最適制御方
法において、点火時期制御方法を適用する場合に
用いる点火時期制御装置の一実施例の構成を示す
ブロツク図である。第２図は第１図に図示した制
御コンピユータの構成を示すブロツク図である。
第３図〜第５図は、第２図図示の制御コンピユー
タによる演算処理手順のフローチヤートを示す図
面である。第６図は、内燃機関の回転速度を一定
とし吸気管圧力をパラメータとしたときの同内燃
機関の出力トルクと点火時期との関係を示す特性
図である。第７図は、点火時期をデイザした内燃
機関の運転においてデイザ期間によつて内燃機関
の回転速度の変化の状態が異なることを示す図面
である。第８図は、本発明において決定された内
燃機関の回転速度に応じて変化するカウント期間
を示す特性図である。第９図は、内燃機関の回転
速度とカウントパルス数及び比較回転速度の分解
能との関係を示す特性図である。第１０図は、本
発明における内燃機関の回転速度とデイザ期間を
表わす点火回数及びカウント開始点火回数との関
係を示す特性図である。第１１図は、第２図中の
RAMに格納された基本点火角度のマツプを示す
図面である。第１２図Ａは、従来技術による最適
点火時期への制御を行なう場合の内燃機関の運転
状態の経時変化の一例を示す特性図であり、第１
２図Ｂは、本発明による最適点火時期への制御を
行なう場合の内燃機関の運転状態の経時変化の一
例を示す特性図である。第１３図は、本発明の第
２の実施例である内燃機関の最適制御方法の中の
燃費率を最良にするための最適空燃比への制御を
行なう装置の概略構成図である。第１４図は、第
１３図図示の電磁式噴射弁の開弁付勢用パルス幅
と燃料噴射量との関係を示す特性図である。第１
５図は、本発明による内燃機関の最適制御方法の
中の空燃比制御を行なう場合の経時変化の一例を
示す特性図である。第１６図は、本発明による内
燃機関の最適点火時期への制御において、エンジ
ン回転速度の変動幅が所定値を超過したときにの
み点火時期の補正を行なう方法の演算処理手順を
示した、第４図のフローチヤートに対応するフロ
ーチヤートである。 （符号の説明）、１，２００１…エンジン、４
…点火コイル、７…イグナイタ、５，２００２…
回転センサ、６，２０１４…制御コンピユータ、
１００…マイクロプロセツサ、２００６…空気量
センサ、８，２００９…圧力センサ、２０１０…
スロツトルセンサ、２０１３…バイパス空気電磁
弁、９…吸気マニホールド、２００３…吸気管、
１０…気化器、２０１５…燃料噴射弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関を運転するための制御変数の１つを
   計算によつて求めた値の近傍で所定値だけ変化さ
   せ、この変化した値に基づいて内燃機関を運転
   し、それに伴なう前記内燃機関の回転速度の変化
   を検出し、前記内燃機関の回転速度の変化が燃費
   率を向上させる方向、又は出力を向上させる方向
   にあれば前記１つの制御変数をその方向に修正す
   る内燃機関最適制御方法であつて、前記内燃機関
   の１つの制御変数を変化させた１回の運転期間中
   における前記１つの制御変数の変化により変化す
   る前記内燃機関の回転速度を検出する期間を、前
   記１回の運転期間中に少なくとも２回設定し、前
   記の少なくとも２回の検出期間中に検出された前
   記内燃機関の回転速度がすべて燃費率を向上させ
   る方向、又は出力を向上させる方向に変化してい
   ると判定されたときのみ、前記１つの制御変数を
   その方向に修正することを特徴とする内燃機関の
   最適制御の方法。 ２ 前記内燃機関の１つの制御変数が点火時期で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の内燃機関の最適制御の方法。 ３ 前記内燃機関の１つの制御変数が空燃比であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の内燃機関の最適制御の方法。 ４ 前記内燃機関の１つの制御変数が燃料供給量
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の内燃機関の最適制御の方法。 ５ 前記内燃機関の回転速度の変化幅が所定値を
   超過したとき、前記制御変数の修正を行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項より第４項ま
   でのいずれかに記載の内燃機関の最適制御の方
   法。