JPH0392570A - 内燃機関の燃料量及び点火時期制御方法および装置 - 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燃料消費率を向上させるために燃料
量及び点火時期を最適値に制御維持するのに、また正確
に故障診断するのに好適な制御方法および装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

内燃機関は運転条件，例えば燃料供給量、回転数，負荷
、燃料の性状，などが同一の条件で、燃料量及び点火時
期を調整すると発生トルクが変化し、最適の燃料量及び
点火時期において最大トルクを発生する。したがって，
それら諸条件の下で、最大トルクを発生するように燃料
量及び点火時期を常に制御すれば，内燃機関の燃料消費
率は改善されることは明らかである。

従来から、内燃機関回転数および負荷に応じて最大出力
を発生する燃料量及び点火時期のマツプデータを設定し
，それらに応じて実際の内燃機関を制御することが提案
されている．しかしながら、上記の最適燃料量及び点火
時期は機差，経年変化，デポジット，センサやアクチュ
エータのドリフト，オクタン価の異なる燃料の使用など
により変動するため，それらの変動に応じて制御するこ
とは極めて難しかった。

一方、内燃機関の運転中に点火時期を僅かに増減変更し
、その時の内燃機関の速度変化率を検出し、その値から
最大の出力を発生する点火時期を予期する方法がエス・
二一・イー・ペーパ（ＳＡＥ）８７００８３　（　１　
９　８　２年２月）第４３ページ〜５０ページに述べら
れている．これは点火進角に対する内燃機関の出力トル
クの変化率に比例して点火進角を移動させる方法である
． いま，内燃機関の出力トルクをＴ，回転数をＮ，点火進
角をθとすると、 ΔＴ　　ΔＴ　　ΔＮ　　　　ΔＮ Δ　θ　　ΔＮ　　Δ　θ　　　　Δ　θである．した
がって、点火進角に対する出力トルクの変化勾配（ΔＴ
／Δθ）の代わりに、点火進角に対する内燃機関の回転
数の変化勾配（ΔＮ／Δθ）を求め，その勾配に比例し
て点火進角量を移動させるいわゆる山登り法を適用する
ことにより，最適制御ができるのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

この方法で最適の点火時期値を検出するには、上述のよ
うに点火時期変化に対する内燃機関回転数の変化勾配を
求めることが必要であるが，公知の装置ではＳ／Ｎ比が
小さく、内燃機関回転数を大きく変化させないと十分な
出力が得られないために、乗り心地が悪くなるという問
題があった。

本発明の主目的は，内燃機関の正常な運転を何等害する
ことなく燃料量及び点火時期の最適値を検出できる方法
および装置を提案することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の基本的概念は，燃料量及び点火時期をその自己
相関関数がインパルス状であるＭ系列信号のような検索
信号に従って変化させ，その時の内燃機関回転数の変化
率に基づき燃料量及び点火時期を制御することである。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を第ｌ図から第工８図により説明
する。

（実施例ｌ）本発明の構成例 第１図は，本発明の要部を示す構成図であり、コントロ
ールユニットにより点火プラグ及びインジェクタを駆動
し、空気量センサ，Ｏｘセンサ，クランク角センサ，シ
リンダ内圧力センサ，トルクセンサ，振動センサ等を計
測して適宜に機関の運転状態を良好に維持する。

第２図は、本発明の一実施例である．内燃機関回転数Ｎ
はクランク角センサ２によって検出され、内燃機関シリ
ンダに吸入される空気量Ｑａは、空気量センサ４によっ
て検出される構或とし、Ｍ系列信号を燃料噴射時間及び
点火時期に重畳して，Ｍ系列信号と回転数Ｎとの相関関
数の位相積分値から補正信．号を生成し、燃料噴射時間
及び点火時期を最適化するものである。

クランク角センサ２は、例えば第１０図（Ａ），（Ｂ）
の（イ）および（口）に示すように各気筒のＴ　Ｄ　Ｃ
　（Ｔｏｐ　ｄｅａｄ　ｃｅｎｔｅｒ）の手前１１０＠
で発生するレファレンス信号ＲＥＦ、機関が１＠回転す
る毎にパルスを発生する位置信号ＰＯＳを制御装置に供
給する．割算器６は空気量Ｑａと内燃機関回転数Ｎの比
、Ｑａ／Ｎ＝Ｌを計算し、負荷Ｌに応じた信号を発生す
る．空燃比補正装置８は負荷Ｌ及び内燃機関回転数Ｎ．
Ｏｚセンサの出力Ａ／Ｆに応じた補正信号を発生し，負
荷Ｌに応じた基準噴射時間借号Ｔｐとともに内燃機関シ
リンダに対する燃料噴射時間信号ＴｉＢを決定する制御
装置１０に与える。制御装［１０は負荷Ｌによって決め
られた基準噴射時間’ｒｐに空燃比補正装置８で計算さ
れた噴射時間を加算するか，あるいは基準時間に補正係
数を掛けて実際の燃料噴射時間ＴｉＢを出力する． 検索信号であるＭ系列信号は，第５図（Ｂ）に示すよう
なデータに基づいてマイクロコンピュータにより発生さ
れ、Ｍ系列信号成分燃料噴射時間ΔＴｉＭとして基本燃
料噴射時間ΔＴｉＢに重畳される．Ｍ系列信号によって
燃料噴射時間が変更されたのち、内燃機関回転数Ｎが検
出され，順次Ｍ系列信号と回転数Ｎの相関関数とその移
相積分を求め，移相積分値に応じた最適化燃料噴射時間
ΔＴｉＣを基本燃料噴射時間ΔＴｉＢに重畳し、燃料噴
射時間Ｔｉをインジェクタに与える．インジェクタ１８
はこの噴射時間Ｔｉの間内燃機関の気簡に燃料を噴射す
る．このＭ系列信号は、第３図（イ）に示すように、振
幅ａ，最小パルス幅Δ，周期ＮΔ（Ｎ：最大シーケンス
で実施例では１５であるが７，３１も使用できる）のパ
ラメータをもち、その自己相関関数は第３図（口）のよ
うにインパルス状である． 一方制御装置ｌ４は内燃機関回転数Ｎ及び負荷Ｌに応じ
て決定される基本点火進角ΔａｄｖＢを発生する．Ｍ系
列信号は，Ｍ系列信号成分点火進角ΔθａｄｖＭとして
基本点火進角θａｄｖＢに重畳される。

Ｍ系列信号によって点火時期が変更されたのち、内燃機
関回転数Ｎが検出され、順次Ｍ系列信号と回転数Ｎの相
関関数とその移相積分を求め、移相積分値に応じた最適
化点火進角ΔθａｄｖＣを基本点火進角θａｄｖＢに重
畳し、点火時期θｉｇを点火コイルに与える。

後述するようにドライバに感じられない程度の回転数変
化しか与えない範囲の振幅ａでＭ系列信号？（ｔ）を発
生させ、これを燃料噴射時間Ｔｉに重畳する。このＭ系
列信号？（ｔ）とこのときの内燃機関の回転数ｙとの相
関関数及び移相積分を計算して出力トルク勾配η（δＬ
）を求める。この出力トルク勾配η（δＬ）の正負及び
大きさに応じて燃料噴射時間の現在値からの増減及びそ
の大きさを決定するために、出力トルク勾配を積分して
当初の燃料噴射時間に重畳する。

以下同様にしてＭ系列信号の出力トルク勾配の積分値の
重畳を繰返し実施することによって、燃料噴射時間は常
に最適値に保たれるように制御される。

Ｍ系列信号は微小変化であり，また出力トルク勾配の積
分値は滑らかに変化するので第２図に破線で示すように
直接最適化燃料噴射時間ΔＴｉＣとしてＭ系列信号成分
燃料噴射時間ΔＴｉＭとともに基本点火進角ΔＴｉＢに
重畳しても内燃機関回転数の変動も少なく、ドライバの
運転感性を損なうことがない． また、Ｍ系列信号を所定期間印加し，求めた最適化燃料
噴射時間ΔＴｉＣが大きな値でドライバの運転感性を損
なうことが予想される場合は、第９図に実線で示すよう
に遅延回路１３．１７を使用して最適化制御分を分割し
て２段階に与えることによって、回転数の急激な変動を
回避できる。その場合の詳細な方法は後述する。第２図
に示した燃料噴射時間最適化Ｍ系列信号処理１２，点火
時期最適化Ｍ系列信号処理１６，点火時期制御装置１４
，空燃比補正装置８は、マイクロコンピュータによって
実行される． （実施例２）Ｍ系列信号により点火時期を最適化する一
実施例 ここでは、Ｍ系列信号により点火時期を最適化する手法
を説明する． Ｍ系列信号？（ｔ）をプロセス（エンジン制御系）の入
力信号とした場合のインパルス応答ｇ（α）は入力信号
’ｊ（ｔ）と，その入力に基づく出力ｙ　（ｔ）との相
互相関関数φ２ｙ（α）を計算すれば求められる。した
がって，第ｌ図において ｘ（ｔ）　＝ｘｏ（ｔ）　＋ｘｘ（ｔ）とすると、（１
）　，　（２）式が戊立する。ｘ　（ｔ）はｘ（ｔ）に
比べてその変化が緩やかであるので、直流分と見なすこ
とができる．ｙ（ｔ）はこの入力信号の直流分による出
力である。

ｘ　（ｔ）　＝　ｘ　（ｔ）　＋　ｘ　（ｔ）　　　　
　　　　−　（１）ｙ　（ｔ）　＝　ｙ（１　＋　ｙ　
（ｔ）　　　　　　　　・・・（２）ここで入力信号で
ある探索信号？（ｔ）の振幅が十分に小さければ、その
振幅内での内燃機関の燃焼効率特性（燃料量及び点火時
期に対する出力トルク特性）を線形とみなせるため、探
索信号ｘ　（ｔ）と，このｘ　（ｔ）に対応する出力或
分ｙ（ｔ）との関係、すなわち点火時期と内燃機関回転
数との関係は、 インパルス応答ｇ（α）を用いて（３）（５） 式で表わされる。

・・・（３） ＮΔ：Ｍ系列信号の一周期 Δ 二Ｍ系列信号の最小パルス数 Ｎ：Ｍ系列信号のシーケンス数 さらに探索信号ｘ　（ｔ） と出力信号？（ｔ） との相 互相関関数φｉバα）は（６） 式のように表わされる。

ここでφｘｘ（α〉はＭ系列信号の自己相関関数で、で
与えられる。

一方，Ｍ系列信号である探索信号？（ｔ）はあらゆる周
波数或分を含んでいるので、そのパワースペクトル密度
関数φｉｘ（ω）は一定であるからφ妄ｉ（ω）＝Φｉ
ｉ（０） である。その結果、（６）式中の自己相関関数φｉ（α
一τ）は，デルタ関数δを用いて（８）式で表わせる。

φｉ（α一τ）＝Φ社（０）・δ（α−で）　　・・・
（８）したがって、（６）式に示された相互相関関数φ
；９（α）は次のように変形される。

＝Φニ；（０）・ｇ（α）　　　　　　　・・・（９）
上式から明らかなように，インパルス応答ｇ（α）は？
（ｔ）と７（ｔ）の相互相関関数φ哀９（α〉を用い（
１０）式で与えられる。

ｇ（α）＝φｉシ（α）／Φｉｉ（０）　　　　　　・
・・（１０）ここで、Φｉλ（０）は自己相関関数φｉ
ｉの積分値に相当し、 Φｉｉ（０　）＝　（Ｎ　＋　１　）Δ・ａ”／Ｎ＝Ｚ
（一定）・（１１）ａ：Ｍ系列信号の振幅 で与えられる。相互相関関数φｘｙ（α）は（２）式か
ら次式のようになる． ＝φ灸ｙ（α）一φ尤（α）　　　　　　・・・（Ｉ２
）したがって ｇ（α）＝｛φｘｙ（α）一φ′Ｘマ（α）｝／Ｚ　　
・・・（１３）となる．ここで（ｌ３）式の第２項φｘ
ｙ（α）は，Ｍ系列信号ｒ（ｔ）と、出力の直流分７（
ｔ）との相互相関関数である．第一項のφｔｙ（α）は
Ｍ系列信号入力ｘ　（ｔ）と出力ｙ（ｔ）との相互相関
関数である。

ｙ　（ｔ）はＭ系列信号ｘ　（ｔ）の影響による変動或
分と、ｘ　（ｔ）による直流或分とからなっているが，
その戒分を分離して検出するのは難しく、直接に求めら
れるのは次式に示す相互相関関数φ２ｙである。

ここでφｘｙ（α）の値は、αの値をｘ　（ｔ）の影響
が無くなるまで十分大きくとれば，φｘｙ（α）の値と
一致する。したがって、φ；ｙ（α）をφ″ｘｙ（α）
の区間α１，α２における平均値ｇ（α）で近似するこ
とができる。

・・・（１４） ここでα１，α２はバイアス補正項で、Ｎ・Δに近い値
を選ぶ。

さらに，区間αＳ一αＬにおけるインデシヤル応答γ（
αＬ）は（１５）式で与えられる。

αＳはＭ系列信号の擬似白色性によるインパルス応答の
立上りのずれを考慮した積分開始時刻である．αＬはイ
ンパルス応答を積分するときの積分区間の終了時刻で，
インパルス応答の特性に合わせて予め設定しておく。こ
のインデシヤル応答γ（αＬ）が点火時期を探索信号に
よって単位量だけ変化させた時の内燃機関回転数の変化
に相当し，出力トルク勾配と呼ぶ。

第２図に示す本発明の実施例では、上述した出力トルク
勾配γ（αＬ）を積分制御すなわち最適化制御分を積算
して、点火時期信号θｉＨに重畳させる方法により円滑
に最適点火時期に到達させている。

（実施例３）マイクロコンピュータを使用した本発明の
実施例 第４図（Ａ）は前記（実施例２）で示した点火時期を最
適化する実施例をマイクロコンピュータを利用して遂行
する場合の処理フローを説明する図である。基本点火進
角ルーチン４０１で内燃機関回転数Ｎ、負荷Ｌに対して
予め設定された基本点火進角θａｄｖＢを求める。次に
最適化制御ルーチン４０２のフラグオンの条件でＭ系列
点火進角設定ルーチン４０３を起動し、さらに点火進角
ルーチン４０４で（１６）式に従って点火進角θｉｇを
求め，θｉｇ＝θａｄｖＢ＋ΔθａｄｖＭ＋Δθａｄｖ
Ｃ　　　　・＝　（１６）θｉｇ：点火進角 θａｄｖＢ　：基本点火進角 ΔθａｄｖＭ　：　Ｍ系列信号成分点火進角Δθａｄｖ
Ｃ　：最適化信号或分点火進角点火コイル通電開始時期
ルーチン４０５で点火コイルに印加する処理を実施する
。

また，第４図（Ｂ）はＭ系列信号によって燃料噴射時間
を最適化する場合の説明図であって、基本燃料噴射時間
ルーチン４１１で内燃機関回転数Ｎ，負荷Ｌに対して予
め設定された基本燃料噴射時間ＴｉＢを求める。次に最
適化制御ルーチン４１２のフラグオンの条件でＭ系列燃
料噴射時間設定ルーチン４１３を起動し，さらに燃料噴
射時間ルーチン４１４で（１６’　）式に従って燃料噴
射時間点火進角Ｔｉを求める． Ｔｉ＝ＴｉＢ＋ΔＴｉＭ＋ΔＴｉＣ　　　　　　・・・
（１６’　）Ｔｉ　：燃料噴射時間 ＴｉＢ：基本燃料噴射時間 ΔＴｉＭ：Ｍ系列信号或分燃料噴射時間ΔＴｉＣ：最適
化信号或分燃料噴射時間第５図（Ａ）はＭ系列信号成分
点火進角設定ルーチン４０３を詳細に示す図で、このル
ーチンでは予め設定されたＭ系列信号ｘ　（ｔ）データ
からビットデータを順次読み出してＭ系列信号を発生さ
せる。初回にカウンタＭＣＮＴを零にし、以降Ｍ系列信
号ビットデータ検索を行ない、（ｌ７）式に従ってＭ系
列信号或分点火進角ΔθａｄｖＭを発生させる。

次にカウンタＭＣＮＴ（１７’　）式に従って更新する
。

・・・（１７’　　） ここで、Ｎ：Ｍ系列信号のシーケンス数。

第６図は、最適化制御ルーチンを示す。まずデータ人力
６０１でＭ系列信号ｘ　（ｔ）及び内燃機関回転数ｙを
同期してサンプリングし，マイクロコンピュータに入力
し，記憶する。Ｍ系列信号の１周期分のサンプリングを
実施したときに（１．２），（１３’　）式に従って切
互相関関数＄ｘｙ（α）を計算し、引き続いて（１４）
，　（１５）式に従って、出力トルク勾配γ（αＬ）を
計算する。ここで、ｍは後述するように整数である。

つぎに第７図に示すように（１８）．　（１９）式に従
って最適化信号成分を求める． Δθａｄｖｃ＝Δθａｄｖｃ＋（１−β）ｋ−γ（（Ｅ
Ｌ）　　・・｛１８）ΔＴｉＣ＝　ΔＴｉＣ＋（１　−
　ε）ｈ　・　η（δし）　　　　　　　・・・（１９
）ここで ｋ，ｈ：積分制御ゲインで出力トルク勾配と最適点火時
期との関係を示す係数で， 内燃機関に応じて設定する。

β，ε：位相を遅らせて出力する割合を示し、０．５〜
０．７に設定される。

である。

さらに位相を遅らせて出力するためには，第７図に示す
ようにマイマをセットして独立した処理ルーチンである
第２制御ルーチンを起動する。第２制御ルーチンでは、
第８図に示すようにタイマを読み込み、位相遅れ時間Ｌ
θあるいはＬＴだけ経過していれば（１８’　），　（
１９’　）式を実行し、ΔＯ　ａｄｖＣ　＝Δθａｄｖ
Ｃ＋β・ｋ・γ（αＬ）・・・（ｌ８′）ΔＴｉＣ＝Δ
ＴｉＣ＋ε・ｈ・η（δＬ）　　・・・（１９’　）そ
うでない場合には第２制御ルーチンを再起動する。した
がって，例えば最適化信号成分点火進角ΔθａｄｖＣは
、第９図に示すように２段階に出力されるので、急激な
点火時期の変化が抑制される。

（実施例４）最適化ルーチンのタイミングの一例第１０
図はそれぞれの計算ルーチンが作動するタイミングを示
す。第１０図（Ａ）は、点火時期最適化の場合であり、
同図（Ｂ）は燃料噴射時間最適化の場合である。

第１０図（Ａ）の（イ）に示すように各気筒ごとに生成
されるレファレンス信号ＲＥＦのタイミングで点火時期
設定ルーチンを起動し、この計算結果に応じて点火コイ
ル電流を制御して，点火時期を予め定めて点火パルスを
発生させる．点火コイル電流の通流時間はパツテリの出
力電圧、内燃機関の回転数などによって決定され、通流
開始時刻Ｔｓは点火進角設定ルーチンによって算出され
た値に調整される．例えば第ｌＯ図（Ａ）の（ハ）のよ
うなＭ系列信号が与えられ、点火進角が±Ａ変更された
時は，通流開始時間Ｔｓｔが±Ａ変更され、その結果同
図（ホ）のように点火時期Ｔｆが調整されるのである。

また、燃料噴射時間設定の場合はＲＥＦ信号に同期して
第１０図（Ｂ）の（り）のような±ＢのＭ系列信号が入
力され、燃料噴射時間設定ルーチン（ヌ）が起動されて
、同図（ル）のように燃料噴射時間Ｔｉが調整される． レファレンス信号ＲＥＦは各気筒のＴ　Ｄ　Ｃ　（ｔｏ
ｐｄｅａｄ　ｃｅｎｔｅｒ）の手前１１０゜で発生する
。従って，６気筒の場合には１２０゜毎に発生し，１回
転に３パルス（２回転で１サイクルであるからＲＥＦ信
号は１サイクルに６回発生する）を発生する。

この第１０図（イ）では第１〜第３番目の気簡のレファ
レンス信号Ｒ　ｌ”　Ｒ　ａのみ記載している。このＲ
ＥＦ信号の周期Ｔ　ｒｅｆは回転数が大きくなるにつれ
て小さくなる． レファレンス信号ＲＥＦと同期して起動される点火時期
設定ルーチンとは独立して、ＲＥＦ信号を１／ｍ（ｍ：
整数）に分割した最適化制御タイミングで最適化制御ル
ーチンを起動する．第１０図（Ａ）の（ト），　（チ）
はｍ＝５の場合を示す。

最適化制御ルーチンが起動するタイミング周期Ｔｒｅｆ
　／　ｍは、ＲＥＦ信号に比例するから、最適化制御タ
イミングの発生する間隔を計測することによって，内燃
機関の回転数が検出される。検出される回転数は、一つ
の最適化制御タイミングパルスが発生してから次のタイ
ミングパルスが発生するまでは（たとえば区間Ｔ）同じ
であるから、最適化制御ルーチンは区間Ｔのどこで起動
しても良い．整数ｍは１〜５が選択できるが、ｍを大き
くしても低速時の場合は検出される回転数がほとんど同
じであり、マイクロコンピュータの負担を大きくするに
過ぎない．実用的には１または２が適当である． 上述のように点火進角設定ルーチンと最適化制御ルーチ
ンとを独立して制御すると、両者は必ずしも同期しなく
てもよく、また互いの処理に優先順位を付けることがで
きる．その結果，最適制御ルーチンは時間ベースで処理
したり，処理時間に余裕がない場合に点火進角設定ルー
チンを優先的に処理して燃焼制御を確実にすることがで
きる。

また第１４図に示すようにＭ系列信号の周期Ｔｒｅｆ−
Ｎ毎に出力トルク勾配を求める計測期間、点火時期を最
適値に操作する制御出力期間に処理を分散して実行する
こともできる．また出力トルク勾配を求める期間と点火
時期を操作する期間を分けることにより、Ｍ系列信号に
よる回転数変化分に最適制御のための点火時期操作によ
る回転数変化とが重畳することが無くなるので、出力ト
ルク勾配を精度良く計測できる． Ｍ系列信号の最小パルス幅Δは内燃機関の燃焼工程の整
数倍に設定される．例えば６気筒の場合はレファレンス
信号ＲＥＦは１２０’毎、すなわち２回転の間に６個発
生する最小パルス幅ΔをこのＲＥＦ信号の周期Ｔ　ｒｅ
ｆの整数倍に設定する。

例えば第１０図（ハ）に示すようなＭ系列信号があたえ
られたとき、最小パルス幅Δを燃焼工程と同じに設定し
た場合には第１１図（イ）、最小パルス幅Δを燃焼工程
の６倍に設定した場合には、第工１図（口）のようにな
る。最小パルス幅Δを燃焼工程の気筒数倍に設定したと
きには，全ての気簡に同じ点火時期信号が与えられる。

最小パルス幅Δが燃焼工程より小さいと複数の点火時期
指令が同時に一つの気簡に与えられたり，Ｍ系列信号が
乱れを生ずるおそれがある。この最小パルス幅Δは回転
数が大きくなるに従い短くされる。

（実施例５）Ｍ系列信号を使用した最適化制御の他の実
施例 第１２図は本発明の他の実施例を示すもので，以下に説
明する逐次計算法に従うものである。

インデシヤル応答β（αＬ）の計算式において、相互相
関関数の計算する場合の時間積分と上記の位相αによる
積分を入れ替えて（２０）式に変形する。

ここでＸ　（ｔ） は（２１）式で表わされるように信号 ？（ｔ）の部分積分に応じた関数で、？（ｔ）のみで決
まりプラント （内燃機関制御系） の応答信号 ｙ　（ｔ） に無関係である． ・・・（２１） （１２）式より ・・・（２２） 以上を整理して、 インデシヤル応答γ（αし）は α２−　α　１ （２４）式で与えられるＸ（ｔ）は、探索信号ｘ　（ｔ
）を部分的に積分した値に応じた関数でこれを相関信号
と呼ぶ．この相関信号Ｘ　（ｔ）は予め初期値Ｘ（０）
を求めておき，各時点では変化分を計算すればデータと
して記憶しておく必要が無くなる。

今サンプリング周期をＴｓとすると次式で求められる． Ｘ（ｔ）−Ｘ（ｔ−Ｔｓ）＝Ｔｓ（ｘ（Ｔｓ＋Δ）−ｘ
（ｔ＋Δ一（ｐ＋１）Ｔｓ）−ｋｚ（ｘ（ｔ−αｔ）−
ｘ（ｔ−αｘ−（ｑ＋ｌ）Ｔｓ）））・・・（２８） ここで （２８）式の時間積分は移動平均により近似すれば、積
分演算に要するデータ記憶容量は極めて少量ですむ。

第１２図は（２０）式に従って構成した実施例を示す。

本実施例は，Ｍ系列信号と同期して（２８）式に従って
予め計算し記憶された相関信号Ｕ（ｔ）　１２１及びＸ
（ｔ）１２２を逐次発生し、内燃機関の出力回転数ｙと
乗算した結果をＭ系列信号の周期で時間積分１２３，１
２４Ｌて出力トルク勾配η（δし）及びγ（αＬ）を求
めるものである。

第１３図（Ａ），（Ｂ）はマイクロコンピュータで実施
した場合の点火時期及び燃料噴射時間のそれぞれの最適
化制御プログラムの構成例を示す。

データ入力１３１あるいは１３５で内燃機関回転数ｙを
サンプリングし、Ｍ系列信号の発生と同期して相関信号
Ｘ及びＵを発生し、（３０）式に従って出力トルク勾配
γ（αＬ）あるいはη（δし）を算出１３２，１３６す
る。

γ（αＬ）＝γ（αＬ）＋Ｘ−ｙ　　　　　　・・・（
３０）η（δＬ）＝　　η　（δし）＋ｕ−ｙ　　　　
　　　　　　　　　・・・（３ｌ）Ｍ系列信号（もしく
は相関信号）の１周期分だけ上記の処理を実施する場合
は．　（１８），　（１９）式に従って最適化信号威分
点火進角ΔθａｄｖＣあるいはΔＴｉＣを求める．つぎ
に出力トルク勾配γ（αＬ）あるいはη（δＬ）をリセ
ットして次周期の計算に備える． 本実施例では逐次に相関関数を計算するので、Ｍ系列信
号ｘ　（ｔ）と内燃機関回転数ｙとをＭ系列信号の１周
期に亘り記憶する必要がないので，メモリ容量が大幅に
削減できる。さらに位相αによる積分を予め実施してし
まうことになるので，リアルタイムでは時間積分のみで
良く演算時間も大幅に短縮できる． （実施例６）本発明の効果を示す実施例第ｌ４図は本発
明を６気筒内燃機関に適用したときのシミュレーション
結果を示す。Ｍ系列信号に従って点火時期に気箇別で±
１゜の操作入力を重畳させ，検出した内燃機関回転数と
の相関関数をＭ系列信号の周期毎に計算して得られた出
力トルク勾配を積分して点火時期信号に順次重畳させた
結果、点火時期は初期値ＴＤＣ前２０’から約４秒後に
はＴＤＣ前２８゜　（最適値）に移動した。

このときの車両の前後加速度は±０．０３Ｇ　以内であ
り、ドライバに感じられない範囲であった。

第１５図（Ａ）は、Ｍ系列信号を連続して点火信号に重
畳し、トルク勾配γ（αＬ）を実車試験によって求めた
例を示す。Ｍ系列信号を第１５図（イ）のように±２度
変化させると，回転速度は同図（ロ）に示すように約±
３Ｏｒｐｍ変化する。

このＭ系列信号を約６００ｍｓｅｃ重畳すると、トルク
勾配γ（αＬ）として約６　，　５　ｒｐｍ／度が得ら
れる。なお、トルク勾配は第２図の実施例で説明したよ
うに、（１３’　）式でＭ系列信号？（ｔ）と出力ｙ（
ｔ）との相互相関関数を計算し、その相互相関関数を使
って（１４），　（Ｉｓ）式によって求めたものである
。

第１５図（Ｂ）は同様に実車試験結果を示したもので、
Ｍ系列信号を６２０ｍｓｅｃ間重畳してトルク勾配を計
測し，約１０”点火時期を修正している。制御周期であ
る６　ｓｅｃ経過後再びＭ系列信号を印加し同様に計測
制御したが、点火時期が最適値近傍のためトルク勾配値
が小さく、点火時期修正には至っていない．すなわち，
回転速度は第１５図（へ）の如く山登り特性を示し、最
適点火時期へ変更することができた． 以上述べたように本発明によれば自動車の速度変化が少
なくても，エンジン制御系における点火時期制御が可能
となる。

第１６図は、Ｍ系列信号を連続して燃料噴射時間に重畳
し、トルク勾配η（αＬ）を実車試験によって求めた例
を示す。本実験ではクランク角２４′毎に投入したＭ系
列信号及び機関回転数を計測している。実験条件は第１
０図において．Ｎ＝３１，Δ２Ｔｒｅｆ　，　ｉｎ＝５
である。また，機関回転数を２０００ｒｐ一定速とし，
このときの燃料噴射時間は約４ｍｓｅｃであった。連続
投入したＭ系列信号（イ）により機関回転数（口）が変
化する。Ｍ系列信号は、±Ｑ，４ｍｓｅｃで燃料噴射時
間に加算する．このとき、Ｍ系列信号と機関回転数の相
互相関関数は（ハ）のように求められ，これを積分して
トルク勾配として１　２　０　０　ｒｐｍ／　ｍ　ｓｅ
ｅを得た。

これは、燃料噴射時間をｌｍｓｅｃ延長すれば機関回転
数が１２０Ｏｒｐｍ増加することを示している．燃料量
を増加すれば機関回転数が増大することは通常運転では
当然である．しかし、通常運転以外の状況例えば始動暖
機時では混合気を非常に濃くすることが通例であり、こ
れが既定値に従って燃料噴射時間を決定する適応性のな
い制御方式であるため、プラグがくすぶるなど異常燃焼
を誘発することが多い．このような場合に本発明を適用
すれば，始動暖機に必要とされる機関回転数を得るに必
要十分な燃料噴射時間を求めることが可能となり，点火
プラグのくすぶりなど燃焼状態を悪化させる要因を＃｝
′除することができる．第１７図は、６気筒エンジンに
おいて気箇別に燃料噴射時間と点火時期にＭ系列信号を
投入する構成を示している，エンジン１７０の制御系の
構成としては，基本的に燃料噴射時間制御１７１と点火
時期制御１７２を有しており，それぞれ別個のＭ系列信
号発生器を有する１７３，１７４。Ｍ系列信号はそれぞ
れの気簡の独立に投入され、第１気筒の燃料噴射時間＃
１１ｎｊから第６気筒の＃６Ｉｎｊ及び第１気筒の点火
時期＃ＩＡｄｖから第６気筒の＃６Ａｄｖに重畳される
。これらの入力信号とエンジン回転数との相互相関関数
も燃料噴射時間と点火時期のそれぞれについて気箇別に
計算１７５，１７６する。

第１７図のように構或すれば特定の気簡についてのイン
ジェクタ，点火コイル，点火パワートランジスタ，点火
プラグ、等の劣化、故障に起因する異常燃焼，トルク減
少を検出できる。

第１８図は本発明を使用して失火を検出する例を示すシ
ミュレーションの結果である。正常な燃焼では第１８図
（イ）のような相互相関関数が求められるのに対し、第
１気筒に失火が発生すると同図（口）のように相互相関
関数に顕著な差異が現れ、これをもって失火検出が可能
となるのである。

また、エンジン回転数のみならず，シリンダ内圧力セン
サ，０２センサ，振動センサの出力とＭ系列信号と相互
相関関数を求めることによっても、上記のような異常燃
焼を検出できることは特に例を挙げないが明らかである
。

〔発明の効果〕

このように、本発明により機関の運転性を向上するだけ
でなく、部品の故障を検出し、故障部位を特定すること
を可能とできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の原理図、第
３図はＭ系列信号の説明図、第４図〜第８図はプログラ
ムｔ＃戒図、第９図はＭ系列信号の重畳例を説明する図
、第１０図はプログラムの動作タイミング図、第１１図
はＭ系列信号のエンジンへの分配状況を説明する図、第
１２図は本発明の他の実施例を示す図、第１３図はその
プログラム構成図，第１４１はシミュレーション結果を
示す図，第１５図〜第１６図は実際の試験結果を示すグ
ラフ、第１７！ｉ！ｉは本発明の他の実施例を示す構或
図，第１８図はシミュレーション結果を示す図である． ２・・・クランク角センサ，４・・・空気量センサ、５
・・・Ｏｘセンサ、ｌ２・・・燃料噴射時間最適化処理
装置，第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 ｃＡ） ＲＥＦ信号に同期して起動 第 ４ 図 （Ｂ） ＲＥＦ信号に同期して起動 第 ５ 図 第 ５ 図 第 ６ 図 第８図 （Ａ） 第２制御ル チ／ 第 ９ 図 期間 １ア｝最適化制御 ルーテン 第１０図 ■》 第１０図 １Ｂ＋ 第 １１ 図 Ｍ系列信号 （ｊ＝６Ｔｒ．ｆ） ６ １　２　３ ４５ ６ １ ２ ３ ４５ 第 １２ 図 第 １３図 ＩＡＩ 第１３ 図 第 １４ 図 ω 第１５図 （Ｂ） 第 １６ 図 ０　　　３１　　　６２　　　９３　　　１２４　　１
５５　　１８６　　　２１７　　２４８　　２７９　　
　３１０Ｘ２４（ＣＡ クラノク角度 第１７ 図 １７６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の回転数および負荷に応じて演算処理を実
   行し、演算処理結果に基づいて生成した燃料量及び点火
   時期信号によつて燃料量及び点火時期を調整するマイク
   ロコンピュータを備えた内燃機関の燃料量及び点火時期
   制御方法において、自己相関関数がインパルス状である
   検索信号を、前記燃料量及び点火時期信号に重畳して前
   記燃料量及び点火時期を増減操作することにより内燃機
   関の回転数あるいは運転状態を微小変化させ、回転セン
   サによつて検出した内燃機関の回転数もしくは運転状態
   検出センサによつて検出した運転状態と前記検索信号と
   の相互相関関数を演算し、該相互相関関数を用いて毎回
   の燃焼の正常性もしくは異常性を判定する内燃機関の燃
   料量及び点火時期制御方法。 ２、前記燃焼の正常性もしくは異常性の判定に基づいて
   、前記相関関数を用いて生成した補正信号により前記燃
   料量及び点火時期を修正する内燃機関の燃料量及び点火
   時期制御方法。 ３、前記相互相関信号を用いてインパルス応答を求め、
   このインパルス応答を積分してインデシヤル応答を求め
   、このインデシヤル応答から生成した信号を前記補正信
   号とする特許請求の範囲第２項に記載された内燃機関燃
   料量及び点火時期制御方法。 ４、内燃機関の回転数および負荷に応じて演算処理を実
   行し、演算処理結果に基づいて生成した燃料量及び点火
   時期信号によつて燃料量及び点火時期を調整するマイク
   ロコンピュータを備えた内燃機関の燃料量及び点火時期
   制御方法において、自己相関関数がインパルス状である
   検索信号を、前記燃料量及び点火時期信号に重畳して燃
   料量及び点火時期を増減操作することにより内燃機関の
   回転数あるいは運転状態を微小変化させ、前記マイクロ
   コンピュータのメモリに記憶された前記検索信号を部分
   積分した関数である相関信号を前記検索信号と同期して
   読み出し、前記相関信号と回転センサによつて検出した
   内燃機関の回転数もしくは運転状態検出センサによつて
   検出した運転状態との積和から、毎回の燃焼の正常性も
   しくは異常性を判定する内燃機関の燃料量及び点火時期
   制御方法。 ５、前記燃焼の正常性もしくは異常性の判定に基づいて
   、前記相関信号と回転センサによつて検出した内燃機関
   の回転数もしくは運転状態検出センサによつて検出した
   運転状態との前記積和から燃料量及び点火時期を所定量
   変化させた場合に相当する出力トルク勾配を求め、前記
   出力トルク勾配から補正信号を生成し、この補正信号に
   よつて前記燃料量及び点火時期を修正する内燃機関の燃
   料量及び点火時期制御方法。 ６、前記検索信号が２値の大きさを持つＭ系列信号であ
   る特許請求の範囲第１項ないし第５項の内燃機関の燃料
   量及び点火時期制御方法。 ７、内燃機関の回転数および負荷に応じて演算処理を実
   行し、前記演算処理結果に基づいて生成した燃料量及び
   点火時期信号によつて燃料量及び点火時期を調整するマ
   イクロコンピュータを備えた内燃機関の燃料量及び点火
   時期制御方法において、大きさが２値、最小パルス幅が
   内燃機関の燃焼工程の整数倍、その自己相関関数がイン
   パルス状である検索信号を、前記燃料量及び点火時期信
   号に重畳して燃料量及び点火時期を増減操作することに
   より内燃機関の回転数あるいは運転状態を微小変化させ
   、検出された前記内燃機関回転数もしくは運転状態検出
   センサによつて検出した運転状態の燃料量及び点火時期
   に対する変化割合に応じて毎回の燃焼の正常性もしくは
   異常性を判定する内燃機関の燃料量及び点火時期制御方
   法。 ８、前記検索信号の最小パルス幅が内燃機関の回転数の
   増大とともに短縮する特許請求の範囲第７項の内燃機関
   の燃料量及び点火時期制御方法。 ９、内燃機関の回転数Ｎを検出する装置と、内燃機関に
   供給される空気量Ｑａを測定する空気量センサと、前記
   機関に燃料を供給するインジェクタと、点火装置と、前
   記インジェクタおよび点火装置に制御信号を供給するマ
   イクロコンピュータを備え、上記以外に必要に応じて機
   関の出力トルクを検出するトルクセンサ、排気中の空燃
   比を測定する理論空燃比用酸素センサあるいは希薄燃焼
   用酸素センサ、シリンダ内圧を測定する圧力センサ、内
   燃機関の振動を検出する振動センサ、等の運転状態検出
   センサを備え、前記マイクロコンピュータは、前記空気
   量センサと回転数検出装置の出力の比である内燃機関負
   荷量Ｌ：Ｑａ／Ｎに依存する燃料噴射時間信号Ｔｉを生
   成し、前記内燃機関負荷量Ｌと回転数Ｎに依存する基本
   燃料量及び点火時期信号を生成し、自己相関関数がイン
   パルス状である検索信号を前記基本燃料量及び点火時期
   信号に重畳した後、燃料量及び点火時期に対する前記回
   転数の変化勾配を求め、その変化勾配に応じて毎回の燃
   焼の正常性もしくは部品の故障を判定する内燃機関の燃
   料量及び点火時期制御装置。 １０、前記検索信号を所定の周期で前記基本燃料量及び
   点火時期信号に重畳する特許請求の範囲第９項の内燃機
   関の燃料量及び点火時期制御装置。 １１、前記所定周期は内燃機関の回転速度の上昇ととも
   に減少する特許請求の範囲第９項の内燃機関の燃料量及
   び点火時期制御装置。