JPH0823329B2 - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ）技術分野 本発明は、内燃機関の制御方法、さらに詳細には内燃
機関の動作特性に影響を与える機関変数を基本制御する
ため内燃機関の動作量に関係した特性値を格納した特性
値発生器と、機関変数の少なくとも１つに応答して特性
値を補正調節する調節装置とを備えた内燃機関の制御方
法に関する。

ロ）従来技術 例えばドイツ特許第2847021号ないしイギリス特許出
願第2034930B号には燃料空気の混合比を制御する方法を
実施する装置が記載されている。

これらの文献には特に混合比の制御をいわゆる「学習
する制御装置」によって求めるようにした混合比制御装
置が開示されている。この「学習する制御システム」で
は噴射量を定める特性値が固定記憶装置に格納され、内
燃機関が始動されるときこの特性値が逐次読み書き記憶
装置（RAM）に移される。この特性値は例えば噴射量あ
るいは一般的に燃料供給量を基本制御する機能を果た
す。それに続いて個々の特性値が動作特性に関係して補
正され記憶装置に書き込まれる。

閉ループ制御により個々の値のみを適合させるかある
いは全体の特性値領域を適合させるかに従って種々の問
題が発生する。個々の値を適合する場合は内燃機関の各
駆動点ごとに関連する特性値出力量を制御方法を用いて
それぞれの目標値に適合させなければならない。この場
合全体の特性値を変化させるためにはすべての出力量を
選び出さなければならないという問題がある。これによ
って特性値がすべて新しい状況に適合されるまでには通
常非常に長い時間がかかることになる。特に特性値を微
小に分割した場合には非常にまれにしか選ばれなかった
りあるいは全く選ばれなかったりする特性値があり、従
ってこれらの特性値を適合させることができないという
欠点がある。

一方特性値領域を適合させる他の方法では一群の隣接
した特性値が同じ乗算ないしは加算補正値により補正さ
れてしまい、この場合は個々の特性値は概略的な補正し
かできないことになる。特に特性値領域において個々の
特性値が逆の変化傾向を示す場合には、この方法では最
適の特性値適合を行うことができないことになる。

ハ）目的 従って、本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、内燃機関の運転時短時間の内に多くの特性値を適合
させ、内燃機関を最適に駆動できる内燃機関の制御方法
を提供することを目的とする。

ニ）発明の構成 本発明は、この目的を達成するために、内燃機関の運
転パラメータに従って内燃機関を予め制御する複数の特
性値を格納した特性値発生器と、前記特性値に従って制
御される内燃機関の少なくとも一つの運転パラメータに
応答して内燃機関を閉ループ制御する閉ループ制御装置
とを備えた内燃機関の制御方法において、内燃機関の運
転パラメータに従って選択される特性値発生器内の特性
値を前記閉ループ制御装置によって形成される補正係数
に基づいて最適値に補正して書き換え、一つの特性値が
補正されたとき、その補正された特性値の周囲にある特
性値を更に補正して書き換え、補正された特性値の周囲
にある特性値の補正の度合を、前記補正された特性値か
らの距離が大きくなるに従い減少させる構成を採用し
た。

ホ）実施例 以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

本発明原理の説明 本発明による制御では燃料消費率（燃費）を最小値に
する，排気ガス放出を少なくする，良好な走行特性を達
成するなどの要件を解決するために成されている。

その場合一般的に言って以下に詳細に説明するように
種々の制御方法が用いられ、それによって構成が簡単で
安価なセンサや操作器を用いることが可能になり、保守
が少なく長期間の安定性が達成される。さらに製造品の
ばらつきが無視でき、例えばセンサの交換性が確実にな
り、本発明装置を種々のエンジンに簡単に適合させるこ
とができる。さらに閉ループ制御を用いることにより、
始動時，暖機運転時，アイドリング時並びに全負荷時に
おいて内燃機関の駆動特性を最適化できるなど、機能的
に種々の動作特性を向上させることができる。同様なこ
とが例えば加速時や減速運転時（エンジンブレーキ）の
間など内燃機関が定常モードにない場合にもあてはま
る。

発生し得る外乱量を検出はするが、燃焼工程やガスの
伝播時間が不均一であることにより内燃機関を比較的緩
慢にしか新しい条件に適合させることができない閉ルー
プ制御と異なり、開ループ制御では入力条件が変化して
もそれに急速に適合させることができる。しかし開ルー
プ制御では外乱量の検出は不完全であり、またかなり複
雑な構成を必要とする。特性値発生器によりまず特性値
を発生させ（開ループ制御に対応）、その特性値が閉ル
ープ制御の出力量により調節される自己適合する（学習
能力のある）特性値発生器を用いることによりそれぞれ
開ループ制御と閉ループ制御の利点を用いることが可能
になる。

第１図にはガソリン式（オットー式）内燃機関の特性
が図示されており、第１図（ａ）には燃料の量をパラメ
ータとして（点線で図示）、ないし空気量をパラメータ
として（実線で図示）空気比ないし空気過剰率λに対し
て出力に比例する平均有効圧力Peが図示されている。こ
の特性からある範囲を持った所定の平均有効圧力ないし
出力（この例ではPe＝５バール）を任意のλ値を用いて
実現することができることがわかる。その場合約λ＝1.
1の空燃比のところで燃料は最も少なくなる。これは燃
料の量を一定とした特性（点線）がλ＝1.1の領域で最
大値になることに起因している。これに対して空気量を
一定に保った場合の出力最大値はλ＝0.9近辺の領域で
得られる。最初の場合、すなわち燃料の量を一定に保っ
た場合には燃料と空気の混合気のλ値が1.1になるよう
に空気量を制御したときに内燃機関は最大出力に達する
ことになる。燃料を定める燃料主導型（空気量調節型）
の噴射装置では空気量は出力が最大値になるように調節
されるので、内燃機関は自動的に燃料消費率が最小値と
なる領域で運転されることになる。

一方、第２の場合、すなわち内燃機関が空気量を一定
として最大出力を得る場合にはλ＝0.9で駆動されるの
で、最大出力を目指す運転となる。この関係が第１図
（ｂ）に図示されており、同図では一定の平均有効圧力
Peに対してλ値に対する空気量（mL）ないし燃料の量
（mK）が図示されている。この平均有効圧力では混合気
のλ値が1.1になった時に燃料値は最小値に達する。こ
の点は従って最小燃料消費率be minと同じになる。それ
に対して最小空気量でこの平均有効圧力を達成する場合
は混合気のλ値は0.9となる。従って内燃機関の主力最
大値Pmaxは空気量を定めた場合に得られる。

この関係から内燃機関の混合気組成を制御するにあた
っては次のような制御が考えられる。すなわち低負荷な
いし部分負荷領域では内燃機関の燃料消費率が最小値と
なるように、すなわち第１図（ａ）に点線で図示した特
性が最大値となるように制御を行い（be min制御）、そ
れに対し高負荷ないし全負荷時には出力最大値、すなわ
ち第１図（ａ）で実線で図示した特性が最大値となるよ
うに制御を行うようにする（Pmax制御）。いずれの場合
も目標値は燃料の量ないし空気量を定めた場合内燃機関
の出力が最大値となる値によって与えられるので、極値
制御が可能になる。同様に内燃機関の出力値に従って対
応する混合気のλ目標値を与えるλ特性制御も考えられ
る。

例えばλ制御（空燃比フィードバック制御）、ノッキ
ング制御あるいは点火時点制御などのような内燃機関の
閉ループ制御では遅延時間が発生するために外乱量に対
しては比較的緩慢にしか応答できない。従って内燃機関
において急速にしかもダイナミックに応答するようにで
きるために特性値をあらかじめ形成して（以下基本制御
という）おくのが好ましい。その後閉ループ制御装置の
出力量を乗算的あるいは加算的にこの基本制御値ないし
予備制御値に作用させるようにする。例えばメモリやマ
イクロコンピュータなどのような電子手段を用いれば例
えば回転数と負荷に従って特性値をアドレスできる特性
値発生器（ROM,RAM等記憶装置で実現される）を用い基
本制御ないし予備制御を実現することが可能になる。一
方後段の閉ループ制御によりメモリに格納した特性値を
変えることなく読み出された特性値を乗算的あるいはさ
らに加算的に変化ないし補正することが可能になる。一
方特性値を閉ループ制御により変化させることも可能で
ある。外乱の影響を常に特性値を変えることにより考慮
する場合には自己適合する特性値発生器あるいは学習す
る特性値発生器と呼ばれる。以下に述べるようにこれら
の方法を組合わせる方法は非常に好ましいものとなる。

基本的な構成として最も簡単な場合回転数ｎと絞り弁
位置αを入力信号とした特性値発生器が用いられる。最
初の初期化では比較的大まかな初期値が特性値発生器に
ロードされる。駆動時継続して適合化が行われる。その
場合重要なコンセプトとして特性値を、例えばアイドリ
ング領域，部分負荷領域，全負荷領域並びに減速領域な
どの種々な領域に区分する。減速領域（エンジンブレー
キ）を除き各領域の要件に適合される制御が用いられる
ので、「学習する」特性値発生器が得られる。自動車の
運転をやめる時、最新の学習した特性値を格納し、次に
始動させる場合それを初期値として用いることが可能で
ある。

第１実施例（極値制御による実施例、第２〜第４図） 第２図には本発明装置の第１実施例の構成がブロック
図として図示されている。内燃機関には供給される燃料
の量の制御は特性値発生器20を介して行われる。この特
性値発生器に入力信号として回転数ｎと絞り弁21の絞り
弁位置α等の内燃機関の動作量が入力される。この絞り
弁21はアクセルペダル22によって駆動される。特性値発
生器20に格納された噴射時間tiは噴射弁23を介してそれ
に対応した燃料供給量Q_Kに変換される。燃料Q_K並びに絞
り弁位置によって定まる空気量Q_Lが概略図示された内燃
機関24に供給される。その場合燃料空気混合気のλ値に
従って所定の回転トルクＭが得られる。制御系では「内
燃機関」は概略積分器25によって近似できる。内燃機関
の出力信号ｎは特性値発生器20を動作させるのに用いら
れる。ここまで述べた部分は混合器組成を制御する純粋
な開ループ制御である。

本実施例では閉ループ制御は極値制御を基礎にしてい
る。そのために以下に述べるそれぞれの制御方法に従い
例えば空気バイパス路を介して空気量Q_Lに変動量ΔQ_Lが
与えられるかあるいは噴射時間tiに変動量Δtiが与えら
れる。これに必要なテスト信号がテスト信号発生器26に
より作られる。このテスト信号発生器はそれぞれの制御
方法に従って燃料供給量ないし空気量を変動させ、その
場合変動周波数は一定にあるいは回転数に関係して選ば
れる。テスト信号によって得られる回転トルクの変動は
回転数の変動となって現われるので、回転数に比例した
信号を受ける測定装置27によりこの回転数の変動が分析
される。測定装置27は好ましくはデジタルフィルタ28並
びにその後段に接続された演算ユニット29から構成さ
れ、この演算ユニット29はフィルタにかけられた信号の
大きさ並びに位相を分析し、テスト信号発生器26からの
出力信号と比較する。その場合フィルタ28はデジタル技
術を用いて構成するのが好ましい。デジタルフィルタは
時間的にディスクリートに動作し、そのサンプリング率
は一定の時間間隔であるいは回転数に比例して選ばれ
る。フィルタの共振周波数は一定又は回転数に比例して
変化され正確に変動周波数に同調されるのでノイズ信号
を抑圧することができる。調節器30には好ましくはフィ
ルタ出力信号の位相値（Ist）と位相の目標値（Soll）
を比較する比較器が設けられる。その場合両信号の差が
積分器31に入力される。この積分器は最も簡単な構成で
は可逆カウンタとして実現できる。この積分器31の出力
信号は特定値を乗算的に調節するのに用いることができ
る。さらに詳細に述べるように特性値の各領域をそれご
とに適合させる制御方法を用いると好ましい。この制御
方法がブロック32で概略図示されている。

第２図の装置の機能を理解するために、まず第３図に
図示した極値制御の原理を説明する。

第３図には混合器のλ値に対して平均有効圧力Peが図
示されている。所定のλ値を持った燃料と空気の混合気
にテスト信号が重畳される。このテスト信号は散発的に
発生させ例えばステップ状の関数を持つかあるいは周期
的に発生させ正弦波あるいは矩形波の形状を持たせるこ
とができる。このテスト信号に対する内燃機関の反応は
平均有効圧力Peの変動を介して、特に好ましくは回転ト
ルクの変動ないしはそれに結合された回転数の変動とし
て検出することができる。第３図から明らかなように分
析すべき量としては平均有効圧力（回転トルクあるいは
回転数）の振幅変動かあるいはテスト信号の位相に対す
るこの出力信号の位相が適当である。

入力信号へのテスト信号の重畳は燃費最小制御（be m
in制御）の場合には例えば空気バイパス路を介して空気
量を変動して行われ、出力最大制御（Pmax制御）の場合
には燃料供給量ないし噴射時間を変動させることによっ
て行われる。このような制御方法が第２図実施例に用い
られる。

絞り弁21を介して並びに噴射時間を定める特性値発生
器20を介して混合気のλ値が大まかに定められる。閉ル
ープ制御装置はテスト信号発生器26,回転数変動を処理
する測定装置27並びに特性値発生器20を調節する調節器
30から構成される。それぞれの制御方法に従い空気量が
ΔQ_Lだけ変動されるかあるいは燃料供給量が例えば噴射
時間をΔti変動させることによって変動される。第２図
ではそれぞれ負荷状態に従って、すなわち部分負荷状態
かあるいは全負荷かに従ってテスト信号発生器からの信
号により空気量あるいは燃料供給量が変動される。この
変動に対する内燃機関24の反応は例えば回転数の変動と
してとらえられることができる。このために測定装置27
が用いられる。この測定装置27は本実施例の場合ノイズ
信号を抑圧するデジタルフィルタ28並びに回転数変動の
大きさ並びに位相を処理する演算ユニット29から構成さ
れる。この測定装置27の出力信号は回転数変動の実際値
となり、それが極値制御での目標値すなわち回転数変動
Δｎ＝０と比較される。その場合実際値と目標値の偏差
に応じてブロック31ないし32を介して種々の以下に述べ
る方法で特性値発生器20からの特性値が調節される。

第４図には演算ユニット29の機能を理解するためにそ
の出力信号が図示されている。第４図（ａ）にはλ値に
対して振幅が図示されており、また（ｂ）にはbe minの
理想値より上側のλ値並びにその下側のλ値の２つに対
する位相が図示されている。出力最大制御（Pmax制御）
を行う場合にも同様の関係が用いられ、その場合λ値は
濃い領域に存在することになる。第４図（ａ）に図示し
た振幅は回転数変動の大きさを測る尺度となる。第３図
に図示したように出力振幅の変動は極値となる場合は０
の値となる。この最適値から両側にずれるに従って振幅
は大きくなる。この振幅のみでは極値のどちら側に位置
しているかが明瞭でないので、フィルタ28からの出力信
号の位相を処理することによってそれを求める。また振
幅変動を測定量として用いることも可能である。

第４図（ｂ）は任意の矩形波のテスト信号が図示さ
れ、それに対してフィルタの出力信号が図示されてい
る。混合器のλ値がbe minの点の上側にあるか下側にあ
るかに従ってフィルタからの出力信号はテスト信号に対
して異なった位相を示す。その位相位置に従って一義的
に混合気がbe minの点に関し濃い側にあるかあるいは薄
い側にあるかを明らかにすることができる。

第２図の調節器30ではフィルタ28からの出力信号の位
相とその位相の目標値が比較され、この両信号の差が積
分される。そのために例えば可逆カウンタが用いられ
る。その計数状態に従って補正係数が定められ、この係
数により噴射値を定める特性値が乗算されるか所定の特
性値領域が変更される。

燃費最小制御では空気量が変動されるので、絞り弁の
バイパス路とシリンダ間の区間が大きいことにより遅延
時間が発生し、それによって変動周波数は制限される。
また自動車に固有な共振振動が存在するために燃費最小
点に対する位相の目標値は回転数あるいは場合によって
負荷に従って調節することができる。

出力最大制御（Pmax制御）は高負荷領域に用いられる
ので、そのために内燃機関は負荷が大きい場合絞り弁が
定められた時にそれに対して常に最大可能な出力を発生
するようにさせる。しかしこの場合空気量でなく燃料の
量を例えば噴射時間を介して変動させるようにする。測
定装置並びに調節器は同様に構成される。

噴射弁は各シリンダの吸気弁直前に配置されているの
で、be min制御に比較して遅延時間は少なくなる。本実
施例において１つのチャンネル噴射を行う４気筒エンジ
ンを用いた場合、すなわち噴射弁を配置しクランク軸２
回転あたり２回噴射を行う場合には少なくとも２つのパ
ルスを濃くしまた希薄化させなければならない。従って
その場合には燃費最小制御に対する変動周波数に比較し
て４倍大きい変動周波数が得られる。もちろんそれに対
応してフィルタ28も合わせるようにする。

第２実施例（λ制御による実施例、第５図） 第５図には本発明の第２の実施例が図示されており、
同実施例では基本制御値ないし予備制御値を調節する極
値制御はλ制御（空燃比フィードバック制御）に置換え
られる。同図において第２図と同一部分には同一参照符
号を付し、その詳細な説明は省略する。第５図に図示し
た実施例と第２図に図示した実施例の違いは、絞り弁の
位置αと回転数ｎに従って噴射時間tiを格納した特性値
発生器20に対する調節が内燃機関の排気ガス中にさらさ
れる酸素センサからの出力信号によって行われることで
ある。そのために第５図に図示した実施例では測定装置
27は絞り弁の位置並びに回転数を入力信号として受ける
λ目標値発生器36と、酸素センサ（詳細に図示せず）に
接続される処理ユニット35から構成される。酸素センサ
としては種々の実施例が考えられ、例えば（λ＝１）セ
ンサ、内燃機関の種々の動作量（パラメータ）に従って
加熱される希薄センサあるいは限界電流センサなど種々
の文献に記載されたものが用いられる。さらに第５図実
施例では酸素センサだけでなく、例えばCOセンサあるい
は排気ガス温度センサなどのような排気ガスセンサを用
いることもできる。

λ目標値発生器には絞り弁位置α並びに回転数ｎのパ
ラメータ（動作量）に応じて内燃機関の種々の運転状態
に対して最適なλ値（λsoll）が格納されている。簡単
な例では、λ＝１となるλ目標値と処理ユニット35から
供給されるλの実際値が比較器で比較される。このλ値
の目標値（λsoll）と実際値の偏差量はブロック31,32
から成る直列回路に入力され、その後特性値発生器20に
対して乗算的に全体的に調節が行われるかあるいは動作
量に従った所定の特性値領域を調節する。λ目標値発生
器36に対してはその概略値として自動車のタイプなどに
よって変化させることができる値を入れておくことがで
きる。全負荷領域並びにアイドリング領域に対してはλ
の目標値はλ＝１近辺の値となりまた部分負荷領域では
λ＞１の値をとる。

この第２の実施例の場合には第２図に図示した実施例
と比較して、基本制御に用いられる特性値を調節する制
御に対する電子的な構成並びに機械的な構成をわずかに
することができるという利点が得られる。すなわち、テ
スト信号発生器や空気量を変動させる操作器などが不必
要になるとともに、処理ユニット35並びにλ目標値発生
器36などを備えた測定値27の構成が比較的安価であると
いうことである。一方λ目標値発生器の目標値を正確に
しかも綿密に前もって調節しておく必要が生じ、それに
加えてその値を内燃機関のタイプに合わせて種々な値に
変化させなければならないという問題がある。

空気量を変動させるバイパス路が設けられた第２図に
図示の実施例は、例えば冷房装置などを駆動させた時に
発生するような負荷の変動に無関係に内燃機関のアイド
ル回転数を一定に保持させるアイドル充填制御装置に好
適に用いられる。このようなアイドリング充填制御は例
えばドイツ特許公開公報第3120667号に記載されてい
る。

特性値適合化の接（第６図〜第10図） 次に噴射装置，キャブレタ装置並びに点火装置に対し
てすでに知られている特性値の適応化原理について詳細
に説明する。特性値適合化のやり方を大まかに分類する
と次のようになる。第６図（ａ）は、噴射時間の基本値
を定める特性値は変えられず、閉ループ制御を介して特
定値発生器からの出力量に対して乗算的あるいは加算的
な補正が行われる方法が図示されている。この場合特性
値自体閉ループ制御によって変えられることはない。こ
の方法の利点は非常に簡単であり安価に実施できること
であるが、１度与えた特性値はその構造上もはや変える
ことができないという問題がある。それに対して第６図
（ｂ）には特性値発生器からの個々の特性値が閉ループ
制御により継続的に適合させる方法が図示されている。
さらに正確に言うと、入力信号によって与えられるそれ
ぞれの動作点においてそれに関連する特性値発生器から
の出力信号がそれぞれ最適値に合わされることになる。
それぞれの動作点を離脱する場合前回に求めた最適特性
値が格納され、この動作点が再び選ばれるまで不変に保
たれる。この方法の利点は特性値発生器を任意の構造に
適合化させることができることである。一方全体の特性
値を変化させるためには全ての特性値信号を選択して選
び出さなければならないという問題がある。これは必ら
ずしも常に確実に行えるものではない。それは種々の駆
動点を選ぶことができるのは非常に困難でまたほとんど
できないからであるとともに、個々の動作点にとどまる
時間は非常に短かく適合化を行うことができないからで
ある。

上に述べた両方法の欠点はその間に存在する妥協案に
よって解決することができる。直接適合される出力値
（特性値）の他にこの出力値の周囲の領域を適合するよ
うにする。その場合隣接した特性値の調節ないし適合化
は各出力値からの距離が大きくなるに従って減少させる
ようにする。この方法によれば特性値をほぼ任意に適合
化させることができ、さらに選ばれることがないかある
いはあってもまれである領域にも調節することができる
という利点が得られる。

第７図にはヒストグラム的に図示された特性値の実際
の値とそれに対応して太線で描かれた特性値の目標値が
図示されており、この第７図を参照して上述した適合化
の方法を説明する。第７図（ａ）には個々の値の適合化
が図示されており、同図において選択された出力量が矢
印で図示されている。個々の値は制御により目標値の特
性に従って正しく適合化されるけれども、特性値発生器
に格納された実際の特性値は全ての特性値が選ばれた後
に初めて目標値に調節される。選択された動作点を去り
それに隣接した領域に移行する場合前回と同じ方向で適
合化が行われなければならない。他のもう１つの方法、
すなわち全体の特性値を乗算的に適合化する方法が第７
図（ｃ）に図示されている。矢印で図示された実際の特
性値と目標値との偏差からある（補正）係数が得られ
る。この係数によりそれに対応した特性値は正しく適合
化されるが、全ての他の特性値も同様に変化してしま
う。目標値特性から明らかなように、このような乗算的
な適合化では特性値を所望の目標値に正確に合わせるこ
とができない。第７図（ｂ）に概略図示したように上述
した２つの方法を混合させることにより種々の適合化が
得られる。その１つの方法は特性値をサンプリング点ご
とに区分することである。中間値は最も簡単な場合例え
ば線形補間法により計算される。特性値を対応した目標
値に適合化させる場合サンプリング点における特性値だ
けが適合されるので、その周囲の適合化は補間法によっ
て行われる。この場合適合化されたサンプリング値の周
囲の領域は選ばれたサンプリング点と同様に調節適合さ
れるが、その場合そのサンプリング点からの距離が大き
くなると重みを軽くして調節するように適合させる。こ
のような適合化の場合には特性値を変化させるのに各サ
ンプリング点を選択する必要はない。すなわち特性値の
適合化は急速に行われるとともに、それぞれのサンプリ
ング点における値を少なくとも近似値的に適合化させる
ことが可能になる。

第５図を参照してさらに他の適合化の例を説明する。
噴射時間を定める特性値発生器20は回転数ｎ並びに負荷
情報としての絞り弁位置αにより作動される。λ制御に
より、混合気は所定のλ値に調節される。そのために例
えばＩ成分を有する調節器により噴射時間と乗算される
係数が定められる。この調節器は第５図でブロック31で
示されている。この乗算係数は絶え間なく作用し、調節
器は制御時定数ができるだけ小さくなるように調節され
ている。この係数により特性値が補正されるシステムに
依存した遅延時間により、補正係数は定常駆動において
も必ずしも一定でなく時間的に変動する。この理由から
補正係数は平均され、その場合平均された補正係数によ
って所定の時点で特性値発生器が適合化される。その後
補正係数は「１」の値にリセットされる。この方法は適
合化の時間は長くなるが特性値を確実に適合できる利点
がある。

このような平均値形成の利点を第８図を参照して説明
する。簡単にするためにここでは同じ値をとる３つのサ
ンプリング点S1,S2,S3のみが図示されている。実線で示
した特性値の実際値（Ist）は直線となる。一方、点線
で図示した特性値の目標値（soll）は実際値とかなり異
なる。各サンプリング点の周囲には、処理領域が設けら
れ本実施例の場合、サンプリング点S2に対して示したよ
うに処理領域の範囲（斜線で図示）は２つのサンプリン
グ点の半分の距離に対応する。各サンプリング点の特性
値はこのサンプリング点の処理領域において１つあるい
は複数の動作点（絞り弁位置αと回転数ｎにより定ま
る）が選ばれた場合にのみ適合される。例えば長時間、
動作点Ｉが選ばれると、この動作点では直線補間を前提
としてサンプリング点S2における値が初期値ＥからＡの
値に増大された時にのみ目標値と実際値が一致する。こ
れに対し動作点IIでは、サンプリング点S2の値は目標値
と実際値が一致するためにはＥからＤの値に増大しなけ
ればならない。いずれの場合も、サンプリング点では正
しい値Ｂをとらない。この説明から動作点がサンプリン
グ点に近ければ近いほど、適合化は精度を増すと共に、
処理領域における１つの動作点だけでは各サンプリング
点の値を必ずしも正確に適合化することはできないとい
える。

しかしサンプリング値をすぐに適合させるのではなく
動作点がそのサンプリング点に関した処理領域にある限
り補正係数を平均する方法が考えられる。例えば、動作
点が第８図のＩにある場合には、特性値の実際値と目標
値間の差は、調節器30からの主力信号に対応している。
この場合、サンプリング点S2の特性値ＥがＡになるよう
に補正されたときに、動作点Ｉにおける実際値と目標値
が一致する。従って、第８図において、S1とＩ点間の距
離、S1とS2間の距離の幾何学的な関係からS2点における
実際値Ｅに乗算すべき補正係数であって、この補正係数
によるサンプリング点S2の特性値が補正されたときに、
動作点Ｉにおける特性値の実際値と目標値が一致するよ
うな補正係数を求めることができる。また、例えば動作
点IIに移動したときにも同様に、サンプリング点S2の特
性値をＤにして動作点IIにおける特性値の実際値と目標
値が一致するような補正係数を求めることができる。内
燃機関が処理領域にある限りこのような補正係数が形成
され、前の補正係数との平均値が形成される。処理領域
を去るまでこのようにして形成された補正係数を平均す
る。第８図の例では、内燃機関が処理領域を離れるとき
に得られる補正係数の平均値でサンプリング点S2の特性
値を補正すると、特性値はMWの大きさのＣの値となる。
この値は正確に目標値Ｂに対応しないが、かなり目標値
に近い値となっている。それぞれのサンプリング点の処
理領域内で他の動作点が選ばれると、この値をさらに平
均化することによりサンプリング値の実際値は限りなく
目標値に近づいていくことになる。

第９図には特性値発生器の１つの区画が図示されてい
る。この例は回転数ｎと絞り弁位置αは量子化され、こ
れらの入力量の組み合わせに対してそれぞれ出力量、こ
の場合は噴射時間tiが定められる。この出力量は逐次読
み書き記憶装置（RAM）に格納され、その場合入力量は
それぞれ記憶装置のアドレスとして定められる。本実施
例では簡単な例として点々で図示された３×３のサンプ
リング点を有する特性値発生器が図示されている。直線
補間によりそれぞれ２つのサンプリング点間で３つの中
間値が計算されるので全体として81個の特性値が得られ
る。

第10図にはサンプリング処理領域内での上述した補正
係数の平均値形成が図示されている。第10図（ａ）には
３×３のサンプリング点が図示されており、１つのサン
プリング点の処理領域が斜線で図示されている。特性値
発生器の入力量、この場合絞り弁位置αと回転数ｎが時
間的に変化することによって与えられる走行軌跡が実線
で図示されている。この線は時点taでのＡの点でそのサ
ンプリング点Sxの処理領域に入り時点tbのＢの点でこの
領域を離脱する。

第10図（ｂ）に図示したように時点taとtb間の補正
（制御）係数（実線）並びに時間的に平均した補正係数
（点線）が図示されている。この平均方法は次のように
して行われる。すなわち、この走行軌跡がta,tbでこの
サンプリング点の処理領域から他の処理領域に変わる
と、ちょうど離脱した処理領域に関連したサンプリング
点の適合化が行われると共に補正制御係数は１の値にリ
セットされる。このサンプリングの処理領域に走行軌跡
がある時点で補正係数の平均化が行われる。この平均値
形成は内燃機関が所定数回転した後（例えば16回転）に
行うのが好ましい。それによって過渡振動が除去できる
と共に内燃機関のダイナミック駆動と定常駆動を区別す
ることが可能である。第８図に示した例では、各動作点
の特性値を用いて補正係数を求め、その平均値を求めて
いるが、第10図の例では、補正係数の平均は、補正係数
の信号をローパスフィルタ（特に１次のデジタルローパ
スフィルタが用いられる）に通すことにより平均化を行
なっている。これは、以下に説明する第11図の実施例で
は、積分器41の出力信号（補正係数に対応）を平均値形
成回路42に通すことに対応している。第10図（ｂ）にお
いて調節器の出力信号（補正係数）が実線で示したよう
に変化したときは、その補正係数の平均値は点線で図示
したようになる。走行軌跡がこの処理領域を去る場合
（時点tb）、その平均値Ｆにより全部あるいは部分的に
のみサンプリング値の適合化が行われ続いて補正係数が
１の値にリセットされる。

このような学習法の特徴は制御回路の特性を変えない
ままでできることである。サンプリング点の周囲内でこ
の補正係数により操作量（特性値）が直接調節される。

この処理領域内で多数の補正値を平均化することによ
り一義的な変化傾向が検出されてから初めて、しかもこ
の処理領域を去る時関連するサンプリング値の変更が行
われる。直線補間法では操作量には差値が発生するが、
これは支障をきたすものではない。その場合計算により
差値が避けられるように補正係数をセットするのが好ま
しい。

特性値の元の値を基準値に用い変化量を制限すること
により外乱があっても常に「動作可能な」特性値発生器
が得られるようにすることができる。同時にこの制限値
に達した場合には警告を発生するようにすることができ
る。というのはこのような場合には制御回路あるいはエ
ンジンに重大な欠陥があると予想されるからである。又
元の特性値により快適な非常走行機能が可能になる。

第３実施例（平均値を形成して特性値を適合する例、第
11図） 第11図は平均値を形成することにより特性値を学習す
る実施例が図示されており、同実施例では混合気組成の
基本制御に関しては第２図から第５図の実施例と同一に
構成される。この場合基本制御に用いられる特性値を調
節する制御は極値制御として構成されるが、上述した学
習法の原理はそれと無関係に適応される。又、極値制御
に代わり、例えば第５図に図示したλ制御（λ＝１制
御）あるいは（希薄化制御など）を用いることもでき
る。いずれにしても測定装置27からの出力信号が調節器
30に入力される。実際値と目標値を比較する比較器40を
介して好ましくは積分器として構成された回路41が駆動
される。この回路41の出力信号により特性値発生器20か
らの出力量tiが乗算的に調節されると共に、平均値形成
回路42が駆動され、それにより特性値発生器20の各特性
値ないしサンプリング値が適合される。平均値形成回路
42と特性値発生器20間の接続はスイッチS1を介して遮断
可能である。さらに平均値形成回路42と積分器として構
成された回路41はスイッチS2,S3を介してそれぞれ所定
の初期値A₀,B₀にセットできる。スイッチS1,S2,S3は入
力信号として内燃機関の絞り弁位置αと回転数ｎを受け
る領域判別回路43によって制御される。

ここで絞り弁位置α，回転数ｎの内燃機関の駆動状態
を特徴づける動作量（パラメータ）は例示的なものであ
ることに注意しておく。従って例えば吸気管圧，空気
量，空気流量あるいは排気ガス温度などの入力量を用い
ることもできる。

第10図に関連して説明したように各サンプリング点に
処理領域が定義される。内燃機関の走行軌跡がこの処理
領域内にある限り、平均値形成回路42では回転数に関係
した遅延時間が経過した後、補正係数が平均化される
が、このとき特性値発生器はまだ適合化されない。一方
特性値発生器20から出力された特性値は常に調節器30の
出力信号により補正される。

走行軌跡がこの処理領域を去るときに領域判別回路43
によってこれが判別され３つのスイッチS1,S2,S3が作動
される。スイッチS1を介して平均補正値により離脱直前
に選択されたサンプリング点の特性値が適合化される。
それと共にスイッチS2,S3を介して平均値形成回路42並
びに回路41は初期値すなわちA₀,B₀にリセットされる。
同様にこのような学習法が次に選択されたサンプリング
点に対し実施される。

第12図には噴射時間tiを定める特性値（ms）が図示さ
れており、入力量として絞り弁位置α（度）並びに内燃
機関の回転数（回転／分）が用いられる。この場合特性
値は８×８のサンプリング点、即ち８個の回転数と８個
の絞り弁位置から構成される。出力量tiの64個の値は例
えば逐次読み書き記憶装置（RAM）に格納され上述した
制御（燃費最小制御，出力最大制御）により斜線ないし
点線で図示した領域において出力量が変化される。絞り
弁開度が小さく約1000回転／分以下の回転数では燃費最
小制御を縦続させたアイドリング制御により回転数が制
御される。内燃機関の回転数が大きく絞り弁がほぼ閉じ
た状態では内燃機関は減速運転（エンジンブレーキ）状
態にある。他の斜線を施さなかった部分負荷領域では内
燃機関の混合気に対しては燃費最小制御が行われる。特
に絞り弁が全開かほぼ全開に近く回転数が低い場合に
は、出力最大制御が好ましい。これらの種々の制御は例
えば第２図に概略図示した装置により実施することがで
きる。

例えば暖機濃厚化（増量）あるいは加速濃厚化（増
量）のような種々の濃厚化機能が設けられる。暖機濃厚
化の場合混合気は温度に関係した暖機特性に従って濃厚
化される。その場合特性値発生器自体は適合されること
はない。これに対し加速濃厚化の場合は一時的に変化す
る吸気管の湿り度を補償しなければならない。この短時
間的に発生する不整合は、絞り弁の時間変化に対応する
ファクタだけ燃料の量を増大させることによって補正す
ることができる。絞り弁位置を加速濃厚化の入力量とし
て用いることによりこの濃厚化に急速に応答させること
ができる。

ハードウェアの構成（第13図） α−ｎで混合気基本制御を行ない閉ループ制御で適合
化させるハードウェア的な回路構成並びにその周辺機器
が概略第13図に図示されている。マイクロコンピュータ
50（例えばINTEL8051）にはCPU51,ROM52,RAM53,タイマ5
4,第１の入出力ユニット55並びに第２の入出力ユニット
56が設けられ、これらはアドレス並びにデータバス57を
介して互いに接続される。マイクロコンピュータ50のプ
ログラムの流れを時間的に制御するために発振器58が設
けられ、この発振器はCPU51に直接接続され、又、分周
器59を介してタイマ54に接続される。第１の入出力ユニ
ット55は処理回路60,61,62とそれぞれ接続され、これら
の処理回路には排気ガスセンサ63,回転数センサ64並び
に基準マーク発生器65からの信号が入力される。さらに
他の入力量としては電源電圧66,絞り弁位置67,冷却水温
度68並びに回転トルクセンサ69からの出力信号があり、
これらは対応する処理回路70,71,72,73を介してマルチ
プレクサ74とアナログデジタル変換器75からなる直列回
路に入力される。このアナログデジタル変換器75の出力
はバス57と接続される。マルチプレクサ74の機能並びに
アナログデジタル変換器75の機能は例えばナショナルセ
ミコンダクターズの石0809により実現される。マルチプ
レクサ74の制御は第１の入出力ユニット55により制御線
76を介して行なわれる。第２の入出力ユニット56により
出力段77,78を介して空気バイパス路79並びに噴射弁80
が駆動される。この入出力ユニット56の他の出力信号は
診断の目的あるいは点火制御に用いられる。

上述した入出力量の全部が必ずしも上述した各制御に
必要なものではない。空気バイパス路79ないし噴射弁80
を変動させることにより燃費最小ないし出力最大制御を
行なう極値制御に対しては排気ガスセンサ63,処理回路6
0,回転トルクセンサ69並びに処理回路73は省略すること
ができる。又極値制御に代え、λ制御を行う場合は、回
転トルクセンサ69,処理回路73,出力段77及び空気バイパ
ス路79を省略することができる。処理回路73を含む回転
トルクセンサ69は後述する制御方法に対して必要なもの
である。

フローチャートによる説明（第18図（ａ）〜（ｈ）） 次にフローチャートを参照して第２図に図示した極値
制御の例に対するプログラムの制御を説明する。その他
の制御ないしは後述する制御に対しては入力量を変化さ
せプログラムを変えることにより当業者には容易に実現
できるものである。

第18図（ａ）にはメインプログラムが図示されてお
り、ステップS1において点火時初期化が行われ、ポート
並びに割り込みが定義され、タイマーモードが調節さ
れ、初期値がメモリロードされて時間システムがスター
トする。続いてステップS2において基準マーク（回転数
信号）を待ち、ステップS3において燃料ポンプを作動さ
せる。続いてステップS4において点火，基準マークある
いは回転数測定終了により回転数割り込みがあるか否か
が判断される。ある場合にはステップS5においてサブル
ーチンに入り回転数に関連したプログラムに入る（第18
図（ｂ）を参照）。続いてステップS6においてタイマに
よる0.1msごとの時間割り込みがあるか否かが判断され
ある場合には第18図（ｃ）に図示したサブルーチンに入
り時間に関連したプログラムが開始される（ステップS
7）。

第18図（ｂ）に図示した回転数に関係したサブルーチ
ンではステップS11において回転数に同期して割り込み
が行われる。ステップS12において点火時点と判断され
た場合はステップS13において回転セグメントの周期（T
N）測定を開始する。点火時点でない場合はステップS14
において周期測定が終了したか否かを判断する。終了し
た場合にはステップS15において回転数Ｎ＝K/TNを計算
する。続いてステップS16からS18において出力最大制御
用の回転数に同期したサブルーチンに入る。即ちステッ
プS16ではテスト信号発生器によりテスト信号が発生さ
れ、続いてフィルタ処理が行われ（ステップS17）、ス
テップS18で振幅の大きさと位相の計算が行われる。又
ステップS19では基準マークが前回と前々回の両点火間
に位置するか否かが判断され、そうでない場合にはステ
ップS20で噴射パルスが出され、又そうである場合には
ステップS21において噴射時間を計算し、ステップS22で
学習段階（特性値適合化）に入る。

次に第18図（ｃ）を参照して時間に関係したサブルー
チンを説明する。

まずステップS31において各0.1msごとに時間カウンタ
により割り込みを行う。続いてステップS32においてデ
ューティー比を可変にした10msの周期でバイパス路を駆
動させるプログラムを行う。ステップS33で10msが経過
したと判断された場合にはステップS34からS36において
テスト信号発生器を駆動してテスト信号を発生させ、続
いて出力信号をフィルタにかけ、振幅の大きさ並びに位
相を処理して燃費最小用の時間に同期したサブルーチン
を行う（第18図（ｄ）〜（ｆ）を参照）。続いてステッ
プS37において10ms間隔で減制御を行う（始動，始動後
濃厚化，加速濃厚化）。

次に第18図（ｄ）を参照してテスト信号発生器を駆動
させる場合の制御を説明する。出力最大制御の場合はス
テップS40において点火ごとに１回、又燃費最小制御の
場合は10msごとに１回行う。続いてステップS41におい
て絞り弁開度が25度以下と判断された場合はステップS4
2において変動周波数fwoを3Hzと一定にしてバイパス空
気量を変動させる。特性値＝ｆ（α_DK,n）とし変動振幅
に対して用いΔλ＜±0.05とし燃費最小制御を行う。又
ステップS43において絞り弁開度が35度以上と判断され
た場合にはステップS44において1500回転／分で変動周
波数を6.25Hzとして回転数に比例して燃料噴射時間tiを
変動させる（２回転「濃くし」、２回転「薄くす
る」）。その場合変動振幅に対してΔλ＜±0.05とし出
力最大制御を行う。

さらに第18図（ｅ）に図示したフィルタ処理ではステ
ップS51において出力最大制御の時は点火あたり１回、
又燃費最小制御の場合は10msごとに１回行う。尚、ステ
ップS52に図示したようにサンプリング期間は出力最大
制御の場合テスト信号周期あたり８回、又燃費最小制御
の場合はテスト信号周期あたり32回にする。又ステップ
S53に図示したようにフィルタのフィルタアルゴリズム
は BNF＝−a₁・BNF1−a₂・BNF2＋b₁・BN1−b₂・BN2 で行われる。但しBNFは新しいフィルタ出力値（16ビッ
ト）,BNF1,BNF2はフィルタ出力値の前の値（24ビッ
ト）,BN1,BN2は回転数の前の値（16ビット）である。続
いてステップS54で位相と振幅値（ピーク値）を格納し
てこのプログラムを終る。

続いて第18図（ｆ）では振幅値と位相の処理が行われ
る。この処理はテスト信号周期あたり１回行い（ステッ
プS61）、続いてステップS62において加速あるいは減速
（エンジンブレーキ）でないと判断され、又ステップS6
3においてアイドリングと判断された場合は、ステップS
64においてアイドリング混合気用に燃費最小制御を行
う。アイドリングでなくステップS65において絞り弁開
度が25度以下と判断された場合はバイパス空気量を変動
させて燃費最小制御を行う。即ちステップS6において位
相値を判断することによりλ＜λbe minのときは混合気
を希薄化し（ステップS67）、又逆のときは混合気を濃
厚化し（ステップS68）燃費を最小にする。一方ステッ
プS69で絞り弁開度が35度以上と判断された場合は位相
値を調べ混合気を濃厚化ないし希薄化させ（ステップS7
0,S71,S72）燃料供給量を変動させた出力最大制御を行
う。

又、第18図（ｇ）には噴射時間を制御するプログラム
が図示されている。この処理はクランク軸１回転につき
１回行い（ステップS80）、ステップS81において絞り弁
位置，温度，電源電圧などのアナログ入力信号を検出す
る。ステップS82において始動と判断された場合にはス
テップS83において噴射量te＝一定とする。又始動時で
ない場合はステップS84でアイドリングか否かが判断さ
れる。アイドリングでない場合はステップS85において
アイドリング特性値を選び（４×８）te＝ｆ（τ,n）に
従い噴射量を定める。一方アイドリングでない場合はス
テップS86において噴射特性値（８×８）をte＝ｆ（α
_DK,n）に従って噴射量を計算する。続いてステップS87
において減速運転（エンジンブレーキ）と判断された場
合はステップS88において燃料供給量を遮断する（te＝
０）。このようにしてステップS89で暖機，加速濃厚
化，補正係数，電圧補正などの補正量を考慮して ti＝te・ΣF_KORR＋t_V の式に従って噴射時間を計算する。

続いて第18図（ｈ）に図示したプログラムに沿って特
性値の学習（適合化）を行う。まずステップS90におい
て変化すべきサンプリング点のアドレスを計算する。続
いてステップS91においてこのサンプリング処理領域を
離脱したか否かが判断される。また離脱しない場合はス
テップS92において補正係数を平均する。一方離脱した
場合はステップS93において平均化された補正係数のサ
ンプリング値を計算し特性値を適合させる。続いてステ
ップS94において補正係数をリセットしプログラムを終
了する。

第４実施例（噴射時間を変動させて行う燃費最小制御、
第14図） 上述したように極値制御を行うプログラムの流れに沿
ってこれまで述べた制御方法の改良及び簡単化する方法
について説明する。

第１図及び第２図に関連して説明したように燃費最小
の極値制御を行う場合、絞り弁をバイパスする空気バイ
パス路を介して空気量を変動させなければならない。バ
イパス路と各シリンダ間は比較的長い距離があるのであ
る種の時間遅れが発生し、この時間遅れにより空気量変
動周波数が制限されそれによって制御は比較的緩慢なも
のとなる。これに対して燃料の量を変動させる場合には
比較的周波数を高くすることができる。というのは噴射
弁は直接燃焼室近くに配置され遅延時間はほぼ無視でき
るからである。以下に燃費最小制御を行う場合テスト信
号として空気量を変動させるのではなく燃料の供給量を
変動させることによって行う方法について説明する。こ
の方法では空気バイパス路を省略できるという利点があ
る。

前述したように第14図（ａ）には補正前の噴射時間te
に対する内燃機関の回転トルクＭが、また第14図（ｂ）
には同じく補正前の噴射時間teに対し効率ηすなわち燃
料消費率がそれぞれ図示されている。空気量並びに回転
数を一定にした第14図（ａ）の回転トルクの特性は第１
図の実線から導き出すことができ、第14図では第１図の
混合気のλ値に対し横軸として噴射時間teが図示されて
いる。回転トルクＭと噴射時間teの商は効率に対応する
ので図示した接線ｍは効率の最大値ないし燃料消費率の
最少値に対応する。第14図（ｂ）はこれに対応した効率
並びに燃料消費率の特性が図示されている。

ここで噴射時間teを変動させ第13図で符号69により示
された回転トルクセンサを用いそれぞれの回転トルク並
びにそれから得られる内燃機関の効率M/teを求める方法
を説明する。この値が例えばデジタルフィルタにかけら
れ、テスト信号と比較される場合には、テスト信号の位
相値とフィルタ出力信号値（第２図，第３図，第４図参
照）から最大値の右側か左側かであることを調べなけれ
ばならない。それにより調節器を介して対応した補正が
可能になる。一般的に噴射時間を変動させると回転トル
クの変動をもたらすので、実際の走行時にはこの変動量
を小さくしなければならない。ここで回転トルクの測定
は絶対値の測定で行われることに注意しておく。例えば
オフセット電圧の０点の変位は計算された最大値の変位
を意味する。この制御方法では吸入された空気量を変動
される空気バイパス路を省略できるという利点がある。
基本的にはこの噴射時間を変動させるこの方法は必ずし
も回転数並びに絞り弁位置が入力量として用いられない
他の混合気供給装置にも用いられるものである。

次にテスト信号として燃料の量が変動されるが、回転
トルクセンサのいらない燃費最小制御の方法を説明す
る。すなわちこれは下記に示す式から明らかなように回
転トルクが回転数変動から得られることにより可能にな
る。

ただし上式においてＭは回転トルク,Wは負荷トルク，
ΔＭは１回転あたりのトルク変動の平均値，θは慣性モ
ーメント,Tは１回転の周期期間，ΔＴはこの期間の変動
を示す。

ΔM/Δteの商を形成すると、第14図（ａ）に図示した
回転トルク特性曲線の傾斜を求めることができる。一
方、内燃期間の個々の動作点において燃費最小点に対す
る傾斜を求め、例えば目標値としてメモリに格納してお
くと、目標値と実際値の比較を介して閉ループ制御を構
成することができる。また他の目標値を設定することに
より燃費最小値と異なる動作点に制御することも可能で
ある。

上式から明らかなように慣性モーメントθが傾斜の計
算に用いられる。しかし慣性モーメントは変速比並びに
内燃機関の負荷に従って変化する。しかしトルク変換機
を備えた自動車では計算した傾斜に対する影響はごくわ
ずかである。一方手動切換えのギアを備えた自動車では
この影響は必ずしも無視することができない。ここで例
えば目標値を変速比あるいは負荷に従い設定する方法が
考えられる。このための最も簡単な方法は噴射特性値を
１つの変速比、例えば高速においてのみ定め、他の変速
比に対しては与えられたものとすることである。上式は
正確には負荷トルクＷが一定であるとした時のみ得られ
るものであるが、負荷トルクのわずかな変動から発生す
る誤差は内燃機関の普通の駆動条件では第１近似として
無視することができる。

第５実施例（第15図） 上述したような特性値に対して基本制御しその閉ルー
プ制御を行ない、その場合内燃機関の駆動領域に従って
種々の制御形態で行う噴射方法の簡単化した方法ないし
改良した方法を以下に説明する。第12図に図示したよう
に特性値は、例えば絞り弁位置α，回転数ｎのような入
力量に従いアイドリング，減速運転，部分負荷並びに全
負荷領域など種々の領域に区分される。同様に部分負荷
領域における燃費最小制御に対し空気量を変動させるの
を避けるようにする。さらに全負荷領域における基本制
御の特性値はエンジンが出力最大で動作するように調節
される。空気比はアイドリング領域と同様にλ≦1.0の
値にされる。部分負荷領域においては特性値は燃費最小
値be minに合わされ、この場合空気比λは1.1≦λ1.5の
間で変化する。減速運転（エンジンブレーキ）では燃料
供給量は非常に小さな値あるいは０に減少される。絞り
弁位置は空気量に対して直接的な尺度とならないので、
空気圧並びに空気温度の変動は直接内燃機関に供給され
た混合気のλ値に影響する。従って特性値発生器に格納
された燃料供給量の基本制御値は閉ループ制御により補
正されなければならず、λ値はそれに対応して調節する
ことができる。

特に簡単な制御方法として出力最大制御をアイドリン
グ領域以外は全負荷領域においてだけにする方法が考え
られる。その場合調節器により補正係数を発生させそれ
により圧力ないし温度の変動に基づく吸入空気量の変動
を考慮する。全負荷領域ないし高負荷領域においてのみ
求められるこの係数は、もちろん部分負荷領域の特性値
に対しても近似値的にあてはまる。この理由からこの係
数を部分負荷領域に移行する場合も保持させ、部分負荷
領域においても有効にさせる。この補正係数は内燃機関
の全負荷領域だけにおいて求められるが、この係数によ
って全体の部分負荷並びに全負荷領域が調節される。

第15図にはこの制御回路のブロック図が図示されてお
り、同図において第２図から第５図に図示したものと同
一ないし同様な部分では同一の参照符号が付されてい
る。従ってここではその異なる所だけを説明する。この
場合出力最大制御が行われるので、加算点80並びに乗算
点81を介して特性値発生器20から読み出された噴射期間
tiのみが調節される。それぞれ２つの噴射パルスが交互
に濃厚化及び希薄化されるので、回転数に関係した調節
が行われる。全負荷ないし高負荷時測定装置27からの出
力信号を受ける調節器30によりスイッチS2を介して特性
値発生器から読み出された特性値（噴射時間）が乗算的
に調節される。この調節器は可能な限り小さな時定数で
動作し、その場合同時に平均値形成回路82を介して平均
化される。全負荷領域を離脱する時調節器30は遮断さ
れ、スイッチS2が開放し、スイッチS1が閉じられる。こ
のようにして部分負荷領域では平均値形成回路82によっ
て形成され格納された補正係数が有効となり、特性値発
生器20から読み出された噴射時間tiはこれにより乗算的
に補正される。アイドリング時には同様に出力最大制御
が行われるので、調節器30並びにスイッチS2が用いられ
る。調節器の投入ないし遮断をそれぞれソフトウェア的
に実現する場合には、領域判別回路83は機能を示すブロ
ックとなる。

この装置を用いることにより部分負荷領域の噴射時間
tiの特性値を全負荷制御によって内燃機関の変化する駆
動条件に簡単に適合させることができる。従ってこの場
合には多大なコストをかけることなく純粋にソフトウェ
ア的に実現できる安価で簡単な方法が実現されることに
なる。

第６実施例（第16図，第17図） 自動車が例えば数日にわたって部分負荷領域のみ例え
ば市街路交通においてだけしか用いられないような時に
は全負荷駆動に従った再キャリブレーションが行われる
のがごく少なくなってしまう場合がある。場合によって
はこのような特性値の再キャリブレーションがあまり行
われない場合には部分負荷領域での内燃機関の特性は悪
くなってしまう。しかし部分負荷領域においてもキャリ
ブレーションできる時には補正係数をかなり頻繁に再調
整することが可能である。

この部分負荷領域においてキャリブレーションする方
法が第16図に第12図の特性値の一部を取出した形で図示
されている。この場合、特に部分負荷領域でしばしば用
いられる４つの特性値が再キャリブレーション用に選択
されている。ｎ＝120並びにα＝７度に対しては中央の
値ti＝2.9msが通常の部分負荷領域で用いられる。上のt
i＝3.5msは内燃機関が出力最大に制御される時のその動
作点における噴射時間に対応している。この値は前もっ
て実験的に求められる。走行中第16図に例示した４つの
部分負荷点のうち１つが選ばれさらにシステムが新たに
キャリブレーションされる場合には、このキャリブレー
ションの機関中噴射量はこの例ではti＝2.9msからti＝
3.5msに変化される。出力最大制御を介してこの選択さ
れた噴射量が内燃機関のこの領域における出力最大値に
対応するかどうかが判別される。通常の状態に対して空
気温度ないし空気圧力が変化したことに起因する偏差が
ある場合には、この変化を補正する補正係数が求められ
る。この係数は上述した方法に従い部分負荷領域の特性
値tiの補正に用いられる。

キャリブレーション中内燃機関の出力が増大する事に
よりこの内燃機関を装備した自動車の運転手に不安を与
えないために、キャリブレーションによって内燃機関の
出力が変動しないようにしなければならない。

そのために点火時点の制御が行われる。即ち出力最大
制御により強制的に増大した内燃機関の出力は点火時点
を遅らせることにより補償することができる。補正係数
が求められると、新しい補正係数を用い再び通常の点火
時点並びに消費最小の特性値を用いることができるよう
になる。

他の方法は補正係数を内燃機関の一部のシリンダにお
いてのみ求めることによってキャリブレーション中の内
燃機関の増大した出力を変化させる方法である。しかし
そのためには別の噴射弁が前提になる。上述したように
一部のシリンダにおいて出力最大制御が行われ、一方の
残りのシリンダでは全体の出力が平均して一定となるよ
うに噴射時間が減少される。本実施例（α＝７度,n＝12
00）では例えば半分のシリンダがti＝3.6msで又他の半
分のシリンダがti＝2.3msで駆動される。続いてこの求
められる補正係数が全てに応用される。しかしこの方法
を残りのシリンダで繰り返し各シリンダで平均された補
正係数を用いることもできる。

第17図にはこの方法の実施例が図示されており、同図
で第15図に図示したブロックと同一のものは同一の参照
部分が付され、ここでの説明は省略される。この例では
噴射弁が２つのグルーブ23,23′に分割される。それに
対応して２つの噴射弁グループ23,23′に供給される特
性値を補正するための乗算点81,81′が設けられる。こ
れらの乗算点81,81′は既に述べたように加算点80を介
して調節器30あるいは平均値形成回路82により駆動され
る。キャリブレーション中例えば、噴射弁グループ23は
全負荷用に増大した特性値で、又他の噴射弁グループ2
3′は全体の出力を一定にするために減少した特性値で
駆動される。それでも回転数変動の形となって出力変動
が現われる場合には、回転数変動（dn/dt）に応答する
制御回路90よりこれを補償する。そのためスイッチS4が
閉じられるので、制御回路90はスイッチS4,乗算点81′
を介してあるいは噴射弁グループ23′に作用する。キャ
リブレーションが終了すると、スイッチS4が開放し、ス
イッチS3が閉じるので、加算点80は乗算点81,81′と接
続される。

キャリブレーション中内燃機関の出力を一定にさせる
第１の方法は、特性値発生器20に接続された点火装置91
によって行われる。この場合内燃機関の噴射弁を分割す
る必要はない。というのはキャリブレーション中噴射時
間を増大することによって増大した内燃機関の出力は点
火装置91により点火時点を遅らせることによって補償で
きるからである。このために噴射時間の値を減少する代
わりに内燃機関の点火角を遅延させるための値を特性値
発生器に格納させる。

第17図に図示した装置により部分負荷領域における噴
射時間の特性値に対する補正係数の再キャリブレーショ
ンを頻繁に行うことが可能になり、特に部分負荷領域に
おいて内燃機関の駆動特性を向上させることができる。

本発明は間欠的な噴射、即ち噴射弁が開放している時
間を介して計量が行われる燃料供給装置に限定させられ
るものでなく、例えばＫジェトロニックないしKEジェト
ロニック装置のような連続噴射を行う電子制御噴射装置
にも同様に用いられるものである。燃料の噴射は燃料制
御部材並びに対応した噴射弁を介して行われる。燃料制
御部材の制御ロットはよく知られた電子油圧調節器を介
して調節される。その場合電子油圧調節器は回転数と負
荷情報（空気質量，空気重量吸気管圧，絞り弁位置）に
よって入力情報が与えられる電子制御装置によって駆動
される。この場合例えば絞り弁開度と回転数により概略
的ではあるが容易に基本制御値を発生させる特性値発生
器を用い、その基本値を閉ループ制御により微調節する
方法を用いるのが好ましい。連続噴射での特性値の絶対
値は間欠噴射のものとは異なることは明らかである。と
いうのはストロークあたりか単位時間あたりの噴射量が
基礎になるからである。さらに開ループ制御に続いて行
われる混合気組成の制御、即ち加速濃厚化，全負荷濃厚
化，部分負荷希薄化，λ制御，高度補正などの制御が行
われなければならない。基本制御に用いられる特性値を
調節する制御としては基本的に上に述べた閉ループ制
御、例えばλ制御あるいは燃費最小，出力最大に制御す
る極値制御あるいは回転の円滑度を制御するための極値
制御等が用いられる。

本発明はさらに自己着火式内燃機関にも適用できる。
特性値発生器の入力量としては例えば回転数とそれに絞
り弁位置に代るアクセルペダル位置を用いることができ
る。上述した実施例を自己着火式内燃機関に用いた場合
当業者は容易にそれに対応した変形を行うことができ
る。

本発明は燃料供給量に関する実施例に基づき説明した
が、内燃機関に用いられる他の制御方法にも応用できる
ものである。例えば本発明の制御システムにより内燃機
関の動作特性、例えば燃料と空気の混合気組成，点火時
点，特にターボ過給機での過給圧，排気ガス再循環率あ
るいはアイドル回転数等の閉ループ又は閉ループ制御な
どにも用いられるものである。本発明をこのような各種
制御装置に用いることは上述した実施例により本発明の
核心が十分詳細に明らかにされているので当業者には何
ら問題なく実施できるものである。

以上説明した本実施例によれば、特性値を任意に適合
させることが可能になり、さらにまれにしかあるいは全
く選択されない領域についても特性値を適合させること
ができる。さらに内燃機関が通常の駆動状態にあれば特
性値を短時間のうちに適合化させることができるという
利点がある。

特性値をサンプリング点ごとに細分化しその中間値を
補間するようにした場合には特に好ましい結果が得られ
る。このようにすることにより簡単な方法でサンプリン
グ値の周囲にある特性値をサンプリング値の変化に従っ
て調節することが可能になる。中間値を補間することに
よりそのサンプリング点から遠ざかる特性値に対しては
変化の影響を自動的に減少させるようにすることが可能
になる。

同様に各特性値の変化量をまず所定の時間にわたって
平均化し、内燃機関がその特性値の入力量によって定め
られる動作点に関連した処理領域を離脱した場合に初め
てそれぞれの特性値ならびにその周囲を適合化するよう
にすれば好ましい結果が得られる。平均値を形成する間
読み出された特性値に対して乗算的あるいは加算的な補
正が行われ、それにより上述した学習法に大きな利点、
すなわち制御回路の制御特性を不変のものにしておくこ
とができるという利点が得られる。

ヘ）効果 以上説明したように、本発明では、一つの特性値が補
正されたとき、その補正された特性値の周囲にある特性
値を更に補正して書き換えるようにしているので、稀に
しか選ばれないような特性値でも内燃機関の運転に従っ
てその周囲にある一つの特性値が補正される場合にはそ
れに従って補正されることが多くなり、短時間の内に多
くの特性値を補正することが可能になる。また本発明で
は、補正された特性値の周囲にある特性値の補正の度合
を、補正された特性値からの距離が大きくなるに従い減
少させるようにしているので、過剰に隣接する特性値を
補正することがなく、内燃機関を最適に制御できる、と
いう優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は空気比λと内燃機関の平均有効圧力の関
係を示した特性図、第１図（ｂ）は平均有効圧力を一定
にした時の空気比と空気量ないし燃料の量の関係を示し
た特性図、第２図は極値制御を行う第１の実施例を示し
たブロック図、第３図は極値制御の原理を示す説明図、
第４図（ａ）、（ｂ）は極値制御において得られる信号
の振幅並びに位相値を示した信号波形図、第５図はλ制
御を行う本発明の第２の実施例を示すブロック図、第６
図（ａ）は特性値を乗算的ないし加算的に補正を行なう
閉ループ制御装置の構成を示したブロック図、第６図
（ｂ）は個々の特性値を適合化させるための閉ループ制
御装置の構成を示したブロック図、第７図（ａ）は特性
値の各値を適合化させる方法を説明した線図、第７図
（ｂ）は特性値のある領域にわたって適合させる例を示
した線図、第７図（ｃ）は全体の特性値を乗算的に適合
化させる例を示した線図、第８図は特性値の学習法を示
した説明図、第９図はサンプリング点で示した特性値の
例を示す説明図、第10図（ａ）は平均値形成による特性
値学習法を示した説明図、第10図（ｂ）はその方法によ
る補正係数の特性を示した特性図、第11図は本発明の第
３の実施例を示すブロック構成図、第12図は噴射時間ti
を定める絞り弁回路と回転数に基づいた特性値を示す説
明図、第13図は絞り弁回路と回転数に従って混合気を基
本制御し加算補正をする回路構成を示したブロック図、
第14図（ａ）は噴射時間と回転トルクの関係を示す特性
図、第14図（ｂ）は噴射時間と効率即ち燃料消費率の関
係を示す特性図、第15図は本発明のさらに他の実施例を
示すブロック構成図、第16図は噴射時間を定める絞り弁
開度と回転数に基づく特性値を示した説明図、第17図は
本発明のさらに他の実施例を示すブロック構成図、第18
図（ａ）〜（ｈ）は本発明の制御の流れを説明するフロ
ーチャート図である。 20……特性値発生器、21……絞り弁 22……アクセルペダル、23……噴射弁 24……内燃機関、25……積分器 26……テスト信号発生器、27……測定装置 28……デジタルフィルタ、29……演算ユニット 30……調節器、31……積分器 35……処理ユニット、36……λ目標値発生器 50……マイクロコンピュータ 51……CPU、52……ROM 53……RAM、54……タイマ 60〜62……信号処理ユニット 63……排気ガスセンサ、65……基準マーク発生器 67……絞り弁位置センサ、68……冷却水温度センサ 69……回転トルクセンサ、70〜73……信号処理回路

フロントページの続き (72)発明者 ペーター・ユルゲン・シユミツト ドイツ連邦共和国 7141シユヴイーバーデ インゲン・ヘルマン・エツシツヒ・シユト ラーセ 106 (72)発明者 マンフレツト・シユミツト ドイツ連邦共和国 7141シユヴイーバーデ インゲン・ブレスラウエルシユトラーセ 23 (72)発明者 ヨーゼフ・ヴアール ドイツ連邦共和国 7000シユトウツトガル ト80・シユロスベルクシユトラーセ ４ (56)参考文献 特開 昭60−153448（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−53184（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運動パラメータに従って内燃機
   関を予め制御する複数の特性値を格納した特性値発生器
   と、前記特性値に従って制御される内燃機関の少なくと
   も一つの運転パラメータに応答して内燃機関を閉ループ
   制御する閉ループ制御装置とを備えた内燃機関の制御方
   法において、 内燃機関の運転パラメータに従って選択される特性値発
   生器内の特性値を前記閉ループ制御装置によって形成さ
   れる補正係数に基づいて最適値に補正して書き換え、 一つの特性値が補正されたとき、その補正された特性値
   の周囲にある特定値を更に補正して書き換え、 補正された特性値の周囲にある特性値の補正の度合を、
   前記補正された特性値からの距離が大きくなるに従い減
   少させることを特徴とする内燃機関の制御方法。
2. 【請求項２】特性値をサンプリング点にある特性値とそ
   のサンプリング点間の点にある補間値とに分け、前記サ
   ンプリング点にある特性値を閉ループ制御装置により求
   められた補正係数により補正することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】特性値発生器に入力される運転パラメータ
   によって定められる内燃機関の動作点がその特性値に関
   連した処理領域内に移動する時のみ特性値の補正係数が
   求められることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項に記載の方法。
4. 【請求項４】閉ループ制御装置により求められた特性値
   の補正係数は、内燃機関の動作点が特性値の処理領域に
   留まっている間平均されることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の方法。
5. 【請求項５】各処理領域を離脱した後平均した補正係数
   により関連する特性値を補正することを特徴とする特許
   請求の範囲第４項に記載の内燃機関の動作特性制御方
   法。
6. 【請求項６】補正係数を平均している間は特性値発生器
   内の特性値の補正は行なわれず、特性値発生器から読み
   出される特性値が閉ループ制御装置の出力信号により補
   正されることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第
   ５項に記載の方法。
7. 【請求項７】補正係数の平均値形成は新しい処理領域に
   入った後所定時間経過後に行われることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項から第６項までのいずれか１項に記
   載の方法。
8. 【請求項８】自己着火式内燃機関あるいは間欠的あるい
   は連続的に噴射を行う外部着火式内燃機関に用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項までのい
   ずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】燃料空気混合比制御、点火時点制御、過給
   圧制御、排気ガス再循環率制御あるいはアイドリング制
   御のうち少なくとも１つに用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載
   の方法。