JPS59136543A - 内燃機関の制御装置 - 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】 （発明の利用分野） 本発明は内燃機関の燃焼状態を最適に制御する装置に関
するものである。

（従来技術） 内燃機関の燃焼状態を制御する技術としては、例えば次
のようなものが開示されている。

まず特公昭４９−１７９７３号は、燃焼室内圧力をイオ
ン化電流に変換し、このイオン化電流のピーク値を検出
し、点火時期を調整して、上死点に対する最高燃焼圧力
点の角度を最適に制御することにより、内燃機関の出力
を最大にしようとするものである。

また特公昭４９〜２９２０９号は、内燃機関の燃焼室内
圧力の尖頭値発生時期を電気的に検出する装置とクラン
ク軸の回転角基準位置を電気的に検出する装置とを備え
、燃焼室内圧力の尖頭値の発生位置を′クランク軸の回
転角基準位置信号を用いて検知し、これを最適位置にす
るように点火位置を変えるものである。

また特開昭５３−５６４２９号は、燃焼室内圧力が予め
決められた成る値以上にならないように点火時期を制御
して排気ガス中の有害成分を低減しようとしたものであ
る。

また特開昭５２−７７９３５号は、燃焼ガスの最高圧力
と予め決められた基準設定圧力との差を検知して、最高
圧力を基準設定圧力に適合させるように制御する点火時
期制御方法を開示しているまた特開昭５２−１５１４３
２号は、点火時期を進めるに従って燃焼室内圧力の最大
値Ｐｍａｘとモータリング圧力Ｐｍとの比Ｐ　ｍ　ａ　
ｘ　／　Ｐ　ｍが大きくなる傾向があり、Ｍ　Ｂ　Ｔ　
（ｍｉｎｉｍｕｍ　５ｐａｒｋａｄｖａｎｃｃ　ｆｏｒ
　ｂｅｓｔ　ｔｏｒｑｕｅ）では、回転速度、吸入負圧
、空燃比等のパラメータに拘らすＰｍａｘノＰｍが殆ど
一定である性質を利用して、点火時期をＰｍａｘ７Ｐｍ
が一定となるように制御するものであり、従来の内燃機
関の試験結果に基づいて平均的点火時期をプログラムし
た方式の点火時期制御装置と比較して、大気状態、内燃
機関特性のばらつき等の補正を必要としない点で優れて
いるまた特開昭５３−６０４３１号は、上記の特開昭５
２−１５１４３２と同様に、ＰｍａＸ／Ｐｍが所定値と
なるように制御する点火時期制御装置において、ノッキ
ングが生じた持点では点火時期を遅らせるように制御す
るものである。

また特開昭５２−３９０３８号は、燃費率を最小にする
最適な点火時期は、単に内燃機関の回転速度と吸気圧の
二つのパラメータのみでプログラムすることは難しく、
かつ内燃機関や点火装置等のばらつきを考慮すると、点
火時期を周期的に変化させることによってトルク変化を
発生させ、点火時期の変化する位相とトルクの位相関係
を判別してこの両者の位相関係によって点火時期を制御
することにより、最小燃費率で内燃機関を動作させよう
とするものである。

しかし上記のごとき従来技術においては、燃焼室内圧力
において、モータリング圧力（ピストンの上下によって
燃焼室内の気体が圧縮されて生じる圧力）と燃焼圧力（
混合気の燃焼によって生じる圧力）とを識別していない
。そのため圧力波形の値が変化したとき、圧力センサの
指示値が変化したのか現象そのものか変ったのかを明確
に区別できない。

また燃焼室内圧力を検出する圧力センサの出力を内燃機
関の動作中に較正することが出来なか°ったので、燃焼
室内における物理現象が変化したのか、圧力センサの温
度変化、経時変化にょる出力変化かを明確に識別するこ
とが出来ない。

従って従来の装置においては、燃焼に密接な関係のある
燃焼圧力の最大値、燃焼圧力が姑大となるクランク角、
燃焼圧力の立丘り勾配、立下り勾配、熱発生量および燃
焼継続時間等の各パラメータを実時間で正確に検出する
ことが出来なかったので、内燃機関の固体間のばらつき
ゃ経時変化等を有効に補正することが出来ず、また点火
時期、空燃比、ＥＧＲｉを個別に制御していたので、燃
焼制御において十分な性能を得ることが出来ないという
問題があった。

（発明の目的） 本発明は上記の問題を解決するためになされたもので′
あり、前記のごとき燃焼に密接な関係のあるパラメータ
を内燃機関の実働中に検出し、その値に応じて燃焼を最
適に制御する装置を提供することを目的とする。

（発明の概要） 上記の目的を達成するため本発明においては、内燃機関
の燃焼室内圧力を測定し、その値から燃焼圧力の最大値
、燃焼圧力が最大となるクランク角、燃焼圧力の立上り
勾配、立下り勾配、熱発生量および燃焼継続時間の各パ
ラメータのうちの少なくとも一つを算出し、上記の各パ
ラメータのうちの少なくとも一つまたは二つ以上の組合
せを基準の値と比較することによって所定の運転状態に
おける内燃機関の出力トルク、ＮＯｘの排出量および燃
費率の基準値（設計基準値）からの偏りを検出し、上記
の偏りを無くすように空燃比、点火時期、ＥＧＲ量の少
なくとも一つを制御するように構成している。

（発明の実施例） 以下実施例に基づいて本発明の詳細な説明する第１図は
本発明の内燃機関制御装置の一実施例図である。

第１図において、■は内燃機関本体（４気筒の場合を示
す）、２は吸気管、３は排気管である。

吸気管２のスロットル弁４の上流部と下流部とは、／ヘ
イバス管６で連結されており、かつバイパス管６の途中
には空気量調節器７が設けられている。この空気量調節
器７は、例えば電磁弁又は電磁弁と負圧弁との組合せで
構成されており、流量制御信号Ｓ８に応じてバイパス管
６を流れる吸入空気流量を調節する。

また吸入空気量センサ（例えばエアフローメーｌり）８
は、内燃機関に吸入される空気量に対応した吸入空気量
信号Ｓｌを出力する。

またスロットル弁４と連動するスロットルセンサ５は、
スロットル弁４の開度に対応したスロットル信号Ｓ２を
出力する。

また各気筒の吸気ポートには、燃料噴射弁９が設けられ
ており、噴射信号Ｓ９に対応した量の燃料を噴射する。

一方、排気管３には、排気センサ１０が設けられている
。

この排気センサ１０は、排気ガス中の酸素濃度に対応し
て動作し、混合気がリッチ（空燃比が理論空燃比より小
）のときは高レベル、リーン（空燃比が理論空燃比より
大）のときは低レベルの空燃比信号Ｓ７を出力する。

また排気管３と吸気管２とは、排気還流管１１を介して
接続されている。

この排気還流管１１の途中には、還流量調節器１２が設
けられており、還流量制御信号Ｓ１０に応して排気還流
量を制御する。この還流量調節器１２の構造は、前記の
空気量調節器７と同様である。

また点火信号Ｓ１１によって制御される点火装置１３は
、各気筒毎に設けられている点火プラグ（図示せず）に
高電圧を与えて点火動作を行なうまたクランク角センサ
１４は、内燃機関のクランク軸が単位角度（たとえば１
°）回転する毎に単位角信号Ｓ４を出力し、基準角度（
４気筒機関では１８０°）回転する毎に基準角信号Ｓ５
を出力する。

また水温センサ１５は、内燃機関の冷却水温度に対応し
た温度信号Ｓ３を出力する。

また圧力センサ１６は、燃焼室内圧力に対応した圧力信
号Ｓ６を出力する。この圧力センサとしては、例えば第
２図に示すごとく、点火プラグ１８と燃焼室壁１９との
間にワッシャの形で圧設された圧電素子２０を用いるこ
とが出来る。

また演算装置１７は、例えばＣＰＵ　、ＲＡＭ。

ＲＯＭ、Ｉｌｏ、Ａ／Ｄ変換器等からなるマイクロコン
ピュータで構成されており、上記の各センサからの信号
Ｓ１〜Ｓ７を入力し、各種の演算を行なって上記の各制
御信号８８〜Ｓｌｌを出力する。

次に本発明の制御の基礎となる圧力センサの出力の較正
方法について説明する。

なおこの較正演算は、各種入力信号５ｔ−３７に応じて
演算装置１７で行なう。

自動車の内燃機関に設置されている圧力センサが動作す
る環境は、−４０°Ｃ程度の極寒から１００°Ｃを越、
するような高温まであり、圧力センサは当然この温度範
囲で正常に作動する必要がある。

しかし圧電素子や歪ゲージで構成される圧力センサは、
高温での温度変化が大きく、これを精密に温度補償する
ことは非常に困難であった。

また自動車のように長年月にわたって使用される装置に
おいては、当然、経時変化が生じることが予想されるが
、その分を正確かつ自動的に補正することは極めて困難
であった。

しかし燃焼室内圧力と吸入空気量とは比例関係にあり、
また吸入空気の温度変化範囲は圧力センサのそれに比べ
て大幅に狭いから、吸入空気量に基ずいて圧力センサの
出力を較正することか出来る。

第３図は吸入空気量（吸入空気量信号Ｓｌから求める）
と圧力センサ１６の出力との関係図である。

第３図において、Ｌｌは燃焼室内圧力（圧力センサ１６
の出力そのもの）、Ｂ２は−Ｆ）−タリング圧力（ピス
トンの上下によって燃焼室内の気体が圧縮されて生じる
圧力）を示し、ＬｌとＢ２との差が燃焼圧力（′Ｒ合気
の燃焼によって生じる圧力）である。

なお燃焼室内圧力の値はピストンの位置すなわちクラン
ク角および点火時期、Ｅ　Ｇ　ＲｉＪｚ、空燃比に応し
て変化するから、第３図のＬｌの特性は、特定のクラン
ク角および特定の運転状態における値を示す。

第３図から判るように、一定のクランク角および一定の
運転状態における吸入空気量と燃焼室内圧力とは比例関
係にあるので、吸入空気量を用いて燃焼室内圧力の較正
を行なうことが出来る。

また後述のごとく、モータリング圧力は運転状態に関わ
らず吸入空気量と比例関係にあるから、燃焼室内圧力か
らモータリング圧力を分離することが出来れば、上記の
較正を確実かつ容易に行なうことが出来る。

なお吸入空気の温度の上限はせいぜい５０℃程度であり
、その温度変化範囲は圧力センサの温度変化範囲に比べ
て大幅に狭く、吸入空気量の温度補正は容易である。

次に第４図は、本発明の演算を示すフローチャートの一
実施例図である。

第４図において、まずＰｌで点火時期、ＥＧＲ量および
空燃比が一定の状態で、特定のクランク角における燃焼
室内圧力を測定して記憶する。

なお後述するごとく、燃焼室内圧力から求めたモータリ
ング圧力を用いるときは、点火時期等は一定にする必要
はなく、特定のクランク角での値であればよい。

次にＢ２で、吸入空気量を測定して記憶する。

なおこれは吸入空気量に限らずそれと同等の運転変数、
たとえば吸入負圧、スロットル弁開度等でもよい。

次にＢ３で、吸入空気温度を測定（吸気管２に設けた温
度センサたとえばサーミスタ等で測定）し、それによっ
てＢ２で求めた吸入空気量を基準温度の値に補正する。

次にＢ４で、前記第３図に示すごとき比例関係を利用し
て、その形式の内燃機関について予め実験で求めておい
た基準値と、Ｐｌ、Ｂ３で求めた燃焼室内圧力と吸入空
気量の対応関係とを比較する。

Ｂ４で燃焼室内圧力の伯が過大側に偏っていた場合には
Ｂ５へ行き、基準値との偏差分だけ圧力センサの値を減
少させる補正をする。

Ｂ４で燃焼室内圧力の値が過小側に偏っていた場合には
Ｂ６へ行き、基準値との偏差分だけ圧力センサの値を増
加させる補正をする。

上記のごとき演算によって圧力センサの出力を内燃機関
の作動中に自動的に較正することが出来る。

上記の演算においては、燃焼室内圧力そのものを用いて
較正する方法を示したが、第４図のフローチャートにお
いて、燃焼室内圧力の代りにモータリング圧力を用いて
もよい。

次にモータリング圧力波形と燃焼圧力波形とを識別する
方法について説明する。

実際の内燃機関に取付けた圧力センサ１６によって検出
される燃焼室内圧力波形は、第５図に示すようになる。

第５図において、２ＧＡ　−Ｇ　Ｄは点火時期を変えた
ことによる燃焼室内圧力波形の変化を示し、ＧＡからＧ
Ｄへゆくに従って次第に点火時期が遅くなった状態を示
す。またＡ１．Ｂｌ、Ｃ１，Ｄｉはそれぞれ全体の燃焼
室内圧力波形を示し、Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｂ２はそれぞ
れモータリング圧力波形を示す。また斜線部分が燃焼圧
力である。

第５図から判るように、燃焼室内圧力波形はモータリン
グ圧力と燃焼圧力とが合成されたものであるから、この
ままではモータリング圧力と燃焼圧力とを分離して求め
ることは出来ない。しかしモータリング圧力波形は、そ
の性質上、上死点ＴＤＣに対して対称であるから、ＧＣ
またはＣＤのごとき波形にすれば、モータリング圧力と
燃焼圧力とを分離することが可能となる。

すなわちＧＣやＧＤの波形においては、波形の立上り持
点（■死点に相当）ＴＯから上死点ＴＤＣまでは、モー
タリング圧力のみであるからこの波形を記憶し、」二死
点ＴＤＣ以降はその記憶した値を」二死点ＴＤＣに対し
て対称に演算すれば、燃焼圧力を除いたモータリング圧
力のみが得られ、その値を全体の燃焼室内圧力から引算
すれば、燃焼圧力が求められる。

以下、第５図のＧＢとＧＣの波形および第６図のフロー
チャートに基づいて説明する。

第６図において、まずＰ７で、点火時期を上死点ＴＤＣ
より十分前の位置たとえば第５図ＧＢのＴ２に設定し、
ＧＢのごとき単峰性の燃焼室内圧力波形になるようにす
る。

次にＰａで、α＝α＋１にする。これは点火時期を前回
の値より一定量だけ遅らせることを意味している。

次にＰａで、点火時期をＴ２＋αに設定する。

ＰａとＰａとによって点火時期が一回の演算毎に一定量
ずつ遅れることになる。

次にＰＩＯで、各クランク角度毎に燃焼室内圧力を測定
し、各クランク角度毎の平均値を求めての値を求める。

また測定値の平均を求めるのは、−回の測定では、ばら
つきがあるため数回の平均値を求めるのである。

次にＦｉｌで、前回の測定値（クランク角度がＴＯに近
い方）Ｐｂと今回の測定値Ｐａとを比較する。

Ｐａ≧ｐｂであれば、圧力が上昇していること（圧力波
形の極大値前）を示すから、Ｐａへ戻って上記の手順を
繰返す。Ｐ　ａ　＜　Ｐ　ｂになれば、少なくとも一つ
の極大値があったことを示すから、ＰＩ３へ行く。

ＰＩ３では、Ｐａの方が引き続き小か否か、すなわち連
続して下降したか否かを判定する。

ＰＩ３でＹＥＳの場合は、第５図ＧＢのごとき単峰性の
特性であるこ４を示すから、再びＰａ、へ戻って上記の
手順を繰返す。

ＰＩ３でＮＯの場合は、ＰＩ３へ行き、小から大への変
化があったか否か、すなわち極小値があったか否かを判
別する。

ＰＩ３でＮｏの場合は前記と同様にＰａへ戻って繰返す
。

ＰＩ３でＹＥＳの場合は、第５図のＧＣの波形のごとく
、双峰性の特性であることを示すからＰＩ３へ行く。

ＰＩ３では、極小値の生じたクランク角度が上死点ＴＤ
Ｃ以後か否））を判別する。

ＰＩ３でＮｏの場合すなわち上死点ＴＤＣ以前に極小値
が生じた場合は、通常ありえない異常状態であるからＰ
１７八行へ、そのような状態の生じた回数を判定する。

ＰＩ７で所定回数（例えば１〜２回）以下の場合は、測
定誤差と考えられるので、Ｐａへ戻る。

所定回数以上連続した場合は、異常燃焼が生じたか、ま
たは圧力センサ１６等に異常が発生したことが考えられ
るので、ＰＩ８へいって異常警報を行なう。

一方Ｐ１４でＹＥＳの場合は、第５図のＧＣの波形であ
るから、ＰＩ３、ＰＩ３で燃焼圧力わよびモータリング
圧力の演算を行なう。

以下第５図のＧＣの波形を用いてＬ記の演算を説明する
。

第５図のＧＣにおいて、ＴｏをＯ１上死点ＴＤＣをθ、
ＴＩを２０とすれば、モータリング圧力波形は上死点Ｔ
ＤＣに対して夷称であるから、上死点ＴＤＣから等距離
にあるクランク角Ｔ３とＴ４のモータリング圧力Ｐｍは
等しく、Ｔ４の圧力Ｐｍ（Ｔ４）は、Ｐｍ’（Ｔ４）＝
Ｐｍｆ　（２θ−Ｔ４）となる。なおＰｍｆは０〜θま
でのクランク角度に対する圧力の関数を示す。

したがって上死点ＴＤＣからＴ１までの各クランク角度
について上記と同様の計初５を行なえば、すべてのクラ
ンク角度におけるモータリング圧力（Ｃ２の波形）を検
出することが出来る。

そしてその求めたモータリング圧力を、各クランク角度
毎に燃焼室内圧力（Ｃ１の波形）から引算すれば、燃焼
圧力Ｐｎを求めることが出来る。　　゛なお同一運転状
態（吸入空気量が同一）では、モータリング圧力波形は
同一であるから、一度モータリング圧力を求めたのちは
点火時期を正常な進角値まで進め、その時の燃焼室内圧
力から上記のモータリング圧力を引算することによって
、必要な燃焼圧力を求めることが出来る。

第６図においては、ＰＩ３でＰｍ（ｋ）（ｋは各クラン
ク角度を示す変数）を求め、Ｐｊｌ　６でＰｎ（ｋ）を
求めている。なおＰ　（ｋ）は各クランク角度における
燃焼室内−圧力を示す。

上記のようにして分離したモータリング圧力は点火時期
等の他の運転変数に関わらず吸入空気量に比例するから
、この値に基づいて第４図の補正演算を行なえば運転状
態を特定する必要がなくなり、容易に正確な較正を行な
うことが出来る。

次に燃焼圧力の最大値、燃焼継続時間、熱発生量等を測
定する方法を説明する。

第７図は、燃焼室内圧力波形の一例図であり、ＧＥはモ
ータリング圧力と燃焼圧力との合成された燃焼室内圧力
波形、ＧＦは燃焼圧力波形、ＧＧはＧＦの積分値を示す
。またＧＥ、において、破線Ｅ１および実線Ｅ２はそれ
ぞれ点火時期を変化させた場合の燃焼室内圧力波形を示
し、Ｅ３はモータリング圧力波形である。またＧＦおよ
びＧＧにおいて、破線の波形はＥｌに、実線の波形はＥ
２にそれぞれ対応する。

第７図において、まずＧＥに示すごとき燃焼室内圧力波
形から前記のごとき方法によってモータリング圧力Ｅ３
を分離し、それをＥｌおよびＥ２からそれぞれ引算する
ことにより、ＧＦに示すご゛とき燃焼圧力波形を得る。

次にＧＦの波形から、周知の逐次比較法（隣゛合った値
を順次比較してゆくことによってピークを見付ける方法
）や微分値がゼロになる位置を検出することによって燃
焼圧力の最大値ＦＬＩ、ＰＩ２およびその発生位置ＴＤ
Ｃ，Ｔ８を求める。

またＧＦの波形が０以上になったクランク角度Ｔ５およ
びＴ６からＯに戻ったクランク角度Ｔ７およびＴ９まで
の時間τｌおよびτ２が燃焼継続時間である。クランク
角度を時間に変換する番こｔよ、その時の内燃機関の回
転速度から単位クランク角度（例えば１″）回転する時
間を計算ル、その値にＴ５〜Ｔ７またはＴ６〜Ｔ９のク
ランク角度中を乗算すればよい。

またＧＧの波形は、ＧＦの波形を積分したものであり、
その最大値Ｇｌ、Ｇ２はそれぞれ熱発生量を示す。した
がってＴ’７またはＴ９４こおζするＧＧの値を求めれ
ば、それぞれの熱発生量を得ることが出来る。

またＧＦの波形から燃焼圧力波形の立上りと立下りの勾
配（平均斜度）を求めること力く出来る。

上記の燃焼室内圧力およびそれから求められる燃焼圧力
の最大値、そのクランク角、立上り勾配、立下り勾配、
燃焼継続時間、熱発生量４士、１同一の運転状態であっ
ても、ＥＧＲｌ、空燃比１．へ火時期等を変えることに
よって変化し、そのイ直をこよってＮＯｘの排出量、発
生トルク、燃費率等力へ大幅に変化する。したがって前
記の方法で圧力セン番すの出力を較正して燃焼圧力の最
大値等を正確に知ることにより、温度変化や経時変化番
と影響されることなく、燃焼状態を適確に制御すること
力Ｓ　ａ（能になる。

次にＥＧＲ量、空燃比、点火時期と燃焼室内圧力との関
係を詳細に説明する。

第８図は、一定の運転状態でＥＧＲ量、空燃比点火時期
を変えたときの燃焼室内圧力波形の変化を示す。

まずＧＨはＥＧＲ量を変えたときの波形であり初め燃焼
室内圧力がＨｌの状態からＥＧＲ量を増加すると燃焼室
内圧力がＨ２のように変化する。またＨ３はモータリン
グ圧力波形である。

ＧＨから判るように、ＥＧＲ量を増加すると燃焼が低速
になり、燃焼室内圧力の最大値はＨＬＩからＨｌ２へ低
下する。

この変化を更に明確にするため、ＧＨの波形から燃焼圧
力のみを分離した波形をＧＨ’に示す。

ＧＨ’において、ＨｌｌはＧＨのＨｌに対応しＨｌ２は
Ｈ２に対応する。

ＧＨ’の波形から明確に判るように、ＥＧＲ量を増加す
ると、燃焼圧力の最大値がＨＰＩＩからＨＰ１２に低下
し、かつ最大値の生じるクランク角がＴＤＣからＴＩＯ
へと大幅にずれる。

上記のような特性は、ＧＨの燃焼室内圧力波形からは判
らず、ＧＨ”のように燃焼圧力のみを分離して初めて明
確になる。

次にＧＪは、空燃比を変えたときの燃焼室内圧力波形の
変化を示し、Ｊｌ、Ｊ２は燃焼室内圧力波形、Ｊ３はモ
ータリング圧力であり、ＧＪ’は燃焼圧力波形を示す。

一定の運転条件下では、空燃比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝
　１４．８）付近で燃焼圧力が最大となり、空燃比がこ
の点より過濃でも稀薄でも燃焼圧力は小さくなる傾向を
示す。

また空燃比を変えても、燃焼圧力が最大となるクランク
角はほとんど変化しない。

次にＧＫおよびＧＫ’は、点、火時期を変えたときの燃
焼室内圧力と燃焼圧力の変化を示し、Ｋｌとに２は燃焼
室内圧力波形、Ｋ３はモータリング圧力波形である。

点火時期を変えると、燃焼室内圧力が最大値となるクラ
ンク角はＴＤＣからＴｌｌに大きく変化する。また燃焼
圧力の最大値は同一値のＫＬＩＩであったとしても、燃
焼室内圧力の最大値はＫＬｌとＫｌ２のごとく大幅に異
なる。

次に燃焼圧力波形と点火時期、ＥＧＲ量、空燃比の関係
を更に詳細に検討するため、燃焼圧力から求められる燃
焼圧力最大値Ａ、燃焼圧力が最大値となるクランク角Ｂ
、立トリ、立下り勾配Ｃ１熱発生量Ｄ、燃焼継続時間Ｅ
の各パラメータと点火時期、ＥＧＲ量、空燃比の関係を
第９図に示す。第９図において、「大」は影響が大きい
ことを示し、「小」は影響が小さいことを示す。

第９図から次のようなことが判る。

（１）ＥＧＲ量を変えると、燃焼圧力最大値は大きく影
響される。そしてＥＧＲｉを増加すると燃焼圧力最大値
は小さくなる。したがって燃焼圧力最大値を知れば、例
えば第１０図に示すごとき簡単な関数関係からＥＧＲ量
、ＮＯｘ量、トルク燃費率を求めることが出来る。

（２）ＥＧＲ量を大きくすると燃焼圧力が最大値となる
クランク角が遅れるので、実際の内燃機関で燃焼圧力が
最大値となるクランク角を検出すれば、ＥＧＲ量、ＮＯ
ｘ量、トルク、燃費率を求めることが出来る。

（３）同様に立上り、立下り勾配、燃焼継続時間、熱発
生量からもＥＧＲ量、ＮＯｘ量、トルク、燃費率を求め
ることが出来る。また上記の燃焼圧力最大値、クランク
角、立上り、立下り勾配、燃焼継続時間、熱発生量の二
つ以上のものを組合せたものから求めれば、更に正確に
なる。

（４）空燃比を変えることによって燃焼圧力最大値、立
上り、立下り勾配、熱発生量、燃焼継続時間は大きな影
響を受ける。しかし常用の空燃比範囲では、燃焼圧力が
最大値となるクランク角に対しては、空燃比の影響は少
ない。

したがって燃焼圧力最大値、立上り、立下り勾配、燃焼
継続時間、熱発生量を検出することによって空燃比、Ｎ
Ｏｘ量、トルク、燃費率の変化を知ることが出来る。

（５）点火時期を変えることによって燃焼圧力最大値、
燃焼圧力が最大値となるクランク角は大きく変るので、
これらから点火時期、ＮＯｘ量、トルク、燃費率を求め
ることが出来る。

第１１図は、上記の各パラメータＡ〜Ｅをトルク、ＮＯ
ｘ量、燃費率について整理したものである。

第１１図から判るように、各パラメータＡ−Ｅの少なく
とも一つまたは二つ以上の組合せからトルク、ＮＯｘ量
、燃費率の変化を知ることが出来る。

次に第１２図は、一定の運転条件でＥＧＲ量、空燃比、
点火時期を変えたときの特性をＮＯｘ量、トルク、燃費
率について示したものであり、ＧＭはＥＧＲ量、ＧＮは
空燃比、Ｇ　Ｑ　ｔｉ点火時期を変えたときの変化を示
す。なお縦軸はＮＯｘの排出量、トルクの大きさ、燃費
率を表わす。

第１２図の特性は成る運転点における特性であり、他の
運転点では異なった値となる。すなわち内燃機関を運転
するということは、これらの特性上の点を時間的に連ね
ることである。

第１２図において、たとえば点火時期を７１７に設定し
たとしても、それだけではＮＯｘ量、トルク、燃費率は
一義的には決らず、ＥＧＲｉ、空燃比を例えばＴ１２、
Ｔ１５と決める事によって初めてその運転点におけるＮ
Ｏｘ量、トルク、燃費率が決まる。

内燃機関を運転するのは運転条件によって異なる第１２
図のような特性を積重ねることであり、第１２図の特性
でも、内燃機関を動作させる設定条件はＴ１２〜Ｔ１８
以外にも無数にある。

これらの設定条件を定めるためには、第１２図の特性か
らその運転点での動作平均値を知り、ＮＯｘ量、トルク
、燃費率を基準として決める方法が従来性なわれていた
。

しかし従来は、前記のごとく燃焼圧力波形を実時間で知
ることが困難であったため、その形式の内燃機関の完成
時に各種の試験を行なって第１２図に相当する特性を調
べて設定条件を決め、一旦決めた後は修正しない方法を
用いている。そのため内燃機関の固体間のばらつきや経
時変化等は無視しており、それらを適確に補正すること
が出来なかったので、燃焼を最適に制御することが出゛
来ず、それが燃費性能や一運転性能を低下させる原因し
かし本発明においてＪよ、前記のごとく燃焼圧力波形を
実時間で正確に知ることが出来、またそれに基づいたＡ
−ＨのパラメータからＮ　Ｏｘ　ｉ、トルク、燃費率を
知ることが出来るので、経時変化を正確に補正すること
が出来る。

例えば、第１２図のＧＭにおいて、実線で示すＮＯｘ量
Ｍｌ、トルクＭ２、燃費率Ｍ３のごとき初期値が、破線
で示すＭｌｌ、Ｍ２１．Ｍ３１のように変化した場合、
その変化を直ちに知ることか出来るので、即時補正する
ことが出来る。たとえばトルクを基準に補正するとすれ
ば、ＥＧＲ量をＴ１４からＴ１３に変えるようにすれば
よい。

上記の説明は、ＥＧＲ量について行なったが、空燃比、
点火時期についても同様のことが行なえる上記の説明を
基にして次に本発明の制御について説明する。

第１３図は、第１図の演算装置１７の動作を機能別の要
素で示したものであり、第１図と同符号は同一物を示す
。

第１３図において、２１は各種の入力信号３１〜Ｓ　７
．　（主として圧力信号Ｓ６）からそれぞれの運転状態
における燃焼室内圧力を測定し、その値から燃焼圧力の
最大値、燃焼圧力が最大となるクランク角、燃焼圧力の
立上り勾配、立下り勾配、熱発生量および燃焼継続時間
すなわち前記の各パラメータＡ−Ｅのうちの少なくとも
一つを算出するパラメータ演算手段、２２は上記の各パ
ラメータのうちの少なくとも一つまたは二つ以上の組合
せをメモリ２３（例えばＲＯＭ）に予め記憶させておい
た基準の値（例えば設計基準値）と比較することによっ
て所定の運転状態における内燃機関の出力トルク、ＮＯ
ｘの排出量および燃費率の基準値からの偏りを検出する
比較手段、２４は一ヒ記の偏りを無くすように空燃比、
点火時期、ＥＧＲ号の少なくとも一つを制御する信号Ｓ
９〜Ｓｌｌを出力する制御信号出力手段である。

上記の信号Ｓ９〜Ｓｌｌによって第１図の燃料噴射弁９
、還流量調節器１２、点火装置１３を制御することによ
り、空燃比、ＥＧＲ量、点火時期を調節してＮＯｘ量、
トルク、燃費率を設計基準値に一致させるように制御す
ることが出来る。

次に第１４図は、本発明の演算を示すフローチャートの
一実施例図である。

第１４図において、まずＰ１９で圧力信号８６等に基づ
いて燃焼室内圧力を測定する。

なおこのとき前記第４図の方法を用いて測定値を較正し
ておけば、より精密な制御が出来る。

次にＰ２Ｏで、上記の燃焼室内圧力から、前記第６図の
フローチャートに示す方法によって燃焼圧力を演算する
。すなわちＰ２Ｏには第６図のフローチャートが入る。

次にＰ２１で、前記第７図等で説明した方法によって各
パラメータすなわち燃焼圧力最大値Ａ、燃焼圧力が最大
値となるクランク角Ｂ、立上り、立下り勾配Ｃ１熱発生
量Ｄ、燃焼継続時間Ｅを求める。

次にＰ２２で、前記の第１１．１２図で説明した方′法
により、上記の各パラメータを基準値と比較することに
よってＮＯｘ、量、トルク、燃費率の基準値（例えば第
１２図ＧＭの実線の特性）からの偏りを演算する。

次にＰ２３で、前記第１２図で説明した方法により、上
記の偏りを無くすようにする。例えば第１２図のＧＭに
おいて、トルクを合せるためＥＧＲｉをＴＩ４からＴ１
３へ減少させるように還流量制御信号ＳＩＯの値を変化
させてやる。

上記のようにすることにより、ＮＯｘ量、トルク、燃費
率を設計時の基準値に一致させることが出来るので、経
時変化に影響されることなく常に最適の制御を行なうこ
とが出来る。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明によれば、燃焼室内圧力から
燃焼圧力を求め、更にその値から内燃機関の燃焼状態に
重要な関係をもつ燃焼圧力最大値、燃焼圧力が最大値と
なるクランク角、立上り、立下り勾配、熱発生量、燃焼
継続時間を求め、それらの値と基準値との偏りを無くす
ように点火時期、ＥＧＲ量、空燃比を制御するように構
成したことにより、内燃機関の燃焼状態を適切かつ有効
に制御することが可能になり、したがって燃費性能、運
転性能、排気節イビ性能を向上させることが出来るとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関制御装置の一実施例図、第２
図は燃焼室内圧力を検出する圧力センサの一例図、第３
図は吸入空気量と燃焼室内圧力との関係図、第４図は較
正方法の演算を示すフローチャートの一例図、第５図は
燃焼室内圧力波形の一例図、第６図はモータリング圧力
と燃焼圧力とを分離する演算のフローチャート、第７図
は燃焼圧力の測定を説明するための波形図、第８図は点
火時期、ＥＧＲ量、空燃比を変化させたときの燃焼圧力
波形の変化を示す波形図、第９図は各パラメータＡ−Ｅ
と点火時期、ＥＧＲ量、空燃比の関係図、第１Ｏ図は燃
焼圧力最大値とＥＧＲ量との関係図、第１１図は各パラ
メータＡ−ＥとＮＯｘ量、トルク、燃費率との関係図、
第１２図はＮ。 Ｘ量、トルク、燃費率と点火時期、ＥＧＲ量、空燃比と
の関係図、第１３図は本発明の演算装置の一実施例図、
第１４図は本発明の演算を示すフローチャートの一実施
例図である。 符号の説明 １・・・内燃機関本体 ２・争・吸気管 ３命・・排気管　゛ ４・・・スロトツル弁 ５１・スロットルセンサ ６・・・バイパス管 ７・・・空気量調節器 ８・・・吸入空気量センサ ９・・・燃料噴射弁 １０・・争排気センサ １１Φ・・排気還流管 １２・・・還流量調節器 １３・・・点火装置 １４０１クランク角センサ １５拳・φ水温センサ １６Φ・令圧カセンサ １７・・・演算装置 １８舎争・点火プラグ １９・・・燃焼室壁 ２０・・拳圧電素子 ２１・・・パラメータ演算手段 ２２・・・比較手段 ２３・・・メモリ ２４・・・制御信号出力手段 代理人弁理士　中村純之助 第１図 第２図 ；？　３　図 ノ）＼ ・丁イさｊ両矛１）　　　　　　　　　１”１８２″℃
量　　　　　　　　　　　　　　“（ｈ龜荷） 第４図 −２８３− ：団 ＤＣ 勿′９図 十１０図 ”’　　ＥＧＲ量大 矛１１図 パラメータ パラメータ ノマラメータ 遅東←臭すｌ柿Ｕ　−′ＩＩ−η 矛１３図 手続補正書（自発） 昭和５９年　４月２０日 特許庁長官　　若杉和夫　殿 事件の表示　　　昭和５８年特許願第９９２７号発明の
名称　　　内燃機関の制御装置 補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　（３９９）　　日産自動車株式会社代理人 補正の対象　　　明細書の発明の詳細な説明の欄および
図面。 補正の内容　　１．明細書第１５頁第２０行目乃至第１
６頁第４行目を下記のとと？補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の燃焼室内圧力を測定する手段と、その値から
   燃焼圧力の最大値、燃焼圧力が最大となるクランク角、
   燃焼圧力の立上り勾配、立下り勾配、熱発生量および燃
   焼継続時間の各パラメータのうちの少なくとも一つを算
   出する手段と、上記の各パラメータのうちの少なくとも
   一つまたは二つ以上の組合せを基準の値と比較すること
   によって所定の運転状態における内燃機関の出力トルク
   、ＮＯｘの排出量および燃費率の基準値からの偏りを検
   出する手段と、上記の偏りを無くすよう（こ空燃比、点
   火時期、ＥＧＲ量の少なくとも一つを制御する手段とを
   備えたことを特徴とする照温装置。