JPS59170443A - エンジン性能監視制御システム - Google Patents

エンジン性能監視制御システム

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JPS59170443A
JPS59170443A JP58243028A JP24302883A JPS59170443A JP S59170443 A JPS59170443 A JP S59170443A JP 58243028 A JP58243028 A JP 58243028A JP 24302883 A JP24302883 A JP 24302883A JP S59170443 A JPS59170443 A JP S59170443A
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crankshaft
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PURUDOYUU RESEARCH FUAUNDEISHI
PURUDOYUU RESEARCH FUAUNDEISHIYON
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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】 本発明は内燃機関に関し、特に多気筒内燃機関のシリン
ダの性能を監視するシステム及び技術に関する。本発明
は、多気筒内燃機関のシリンダの性能を監視するのみな
らず制御をもする、該システムを用いたフィードバック
システムにも関する。
多気筒内燃機関のシリンダの性能、燃焼効率、圧縮バラ
ンス等を監視する技術及びシステムは公知である。例え
は、米国特許4.292.670号、同第4.277.
850号、同第4.197.767号、同第4、 O5
5,998号、同第4. O15,467号、及び同第
4.015,4fS6号に開示されたシステム及び技術
がある。多気筒内燃機関のシリンダの個々の性能を測定
するために様々の技術及びシステムが用いられた。これ
ら様々の技術は、多気筒内燃機関の運転及びtlil、
l’ Iflllに関する様々の方法及び原理の実行’
iJ能性を包含し、そして立証した。
多気筒内燃機関の全シリンダが同一の仕#量を発生する
とに限らないことは周知である。すなわち、平均的には
、あるシリンダは他のシリンダより大きな仕事をする。
シリンダの発生仕事−hlに、このようなばらつきが生
じる原因の1つは、各シリンダに燃料及び空気が不均一
に配給されることである。空気及び燃料を各シリンダに
均等に配給し得る吸気マニホールドを設計することの困
難性が知られているシングルポイント燃料噴射装置μを
用いたエンジンやキャブレター付きエンジンの場合には
、特にこのことが当てはまる。燃料の均等な配給を実現
する問題は、シリンダに取付けられたインジェクタの許
容差の故にマルチプルポイント燃料噴射装置付きエンジ
ンにおいても、多少とも存在するのである。
更に、部品のザイジング及び動作のシリンダ毎のばらつ
きは個々のシリンダの仕事量における変化の一因となる
シリンダの相対燃焼効率尺度は、エンジンの全シリンダ
の平均トルク(又は仕事)レベルに対する当該シリンダ
の発生するトルク(又は仕事)の尺度である。シリンダ
毎の燃焼効率の変化量に関する知Paは、エンジンを診
断するにも、エンジンを制御するにも、有益である。例
えば、成るシリンダの燃焼効率が終始一貫して低ければ
、そのことは欠陥部品(例えはスパークプラグや燃料噴
射器など)が存在する可能性を示す。
成る時間にわたって測定された個々のシリンダの炉焼効
率出力は、空気及び燃料をシリンダに均等に配給するこ
とについて、空気/燃料配送システムの有効性を評価す
る手段として役立つ。
史に、シリンダの相対燃焼効率の測定は、例えばシリン
ダ毎の点火又は噴射タイミングなどの制御設定値を最適
化することによりエンジンの全体としての効率を向上さ
せるうえで有益である場合がある。
本発明によれば、多気筒内燃機関のシリンダの相対燃焼
効率を測定するシステムは、該エンジンのクランク軸の
位置を感知する手段と、タイムベースを発生するクロッ
クと、該クロックの出力を該位置感知手段の出力と比較
してクランク!1i111回転速匿関連(g号を発生す
るインタバルタイマと、該クランク軸位1ffl /i
&知十段手段クロックを該インタバルタイマに接続する
手段とを含む。各シリンダにおけるパワーストロークの
上死点を感知するだめの手段が付加される。データ処理
装置と、該上死点感知手段及び該インタバルタイマを該
データ処理装置に接続して該上死点の周りに複数のデー
タ点を設ける手段とが設けられる。該データ処理装置は
、これらデータ点の値を用いて該上死点の周辺でのクラ
ンク軸の回転速朋を計算する。
更に、本発明によれば、多気筒内燃機関の個々のシリン
ダの性能を制御するシステムは、点火発電機及びスパー
ク配電システムと、該点火発電機及びスパーク配電シス
テムを該エンジンのシリンダに接続する手段と、該エン
ジンのクランク軸の位1はを感知する手段と、タイムベ
ースを発生するクロックとから成る。各シリンダにおけ
るパワーストロークのh死点をte知する手段が設けら
れるとともに、クランク軸回転速r11を計賀する手段
と、該クランク軸位置感知手段及び該クロックを該クラ
ンク軸回転速度計算″−F段に接続する手段とが設けら
れる。更に、シリンダの燃焼効率を計算する手段が設け
られる。
該燃焼効率計9手段は該クロック、該クランク軸位置k
、知手段、及び該上死点感知手段に接続される。シリン
ダの燃焼効率を許容誤差限界内に合わせるへく、シリン
ダの点火タイミングを計算する手段が設けられる。該?
炉効率呂1p手段は該点火タイミング計鉋手段に接続さ
れ、該点−火タイミング割算手段は該点火発電機及びス
ノく−り配電システムに接続されてこれを制御する。
一実施例においては、該燃焼効率計(転)手段は、該タ
イムベース発生器からの信号、該クランク軸位置A6知
手段からの信号、及び該上死点感知手段からの信号を用
いて該上死点を中心とする1組のデータ点を設けるデー
タ処理装置から成っている。
史に本発明によれば、多気筒内燃機関の個々のシリンダ
の性能を制御するシステムは、燃料配給システムと、該
燃料配給システムをシリンダに接続する手段と、該エン
ジンのクランク111位(dを感知する手段と、タイム
ベースを発生するクロックとを含む。このシステムは更
に、各シリンダにおけるパワーストロークの上死点を感
知する手段と、クランク軸回転速度を計算する手段と、
該クロック及び該クランク軸位置感知手段を該クランク
軸回転速度計算手段に接続する手段とを含む。伺加的手
段がシリンダの燃焼効率を計嘗する。該燃焼効率計9手
段を該上死点感知手段と該クランク軸位置感知手段と該
クロックとに接続する手段が設けられる。更に、シリン
ダの出力を許容誤差限界内に合わせるべくシリンダの燃
料配給パラメータを計話する手段が設けられる。該燃焼
効率計9手段を該燃料配給パラメータ計嘗手段に接続す
る手段が設けられ、該溶料配給パラメータ計豹手段を該
燃料配給システムに接続する手段が設けられる。
−実371例においては、該熔料配給パラメータれ1、
各シリンダに計量供給されるべき燃料の量である。
他の実施例では、該燃料配給パラメータは各シリンダの
作動サイクル中の、燃料がシリンダに計量供給される時
点である。
以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。
定常状態で作動しているエンジンの場合、平均回転数は
一定に保たれる。しかし、各シリンダのパワーストロー
ク中にクランク軸にエネルギーが加えられる結果、瞬時
回転数は平均回転数を中心として周期的に変動する。理
想エンジンの場合は、全シリンダが同一の挙動をなして
則−のトルクを発生する。この場合、周期的回転数変動
は規則的であり、4ストロークNシリンダエンジンの場
合には、第1図に示されてい20 るように丁度毎に反復される。現実のエンジンでにシリ
ンダの全てが同一のトルクを発生するのではなく、回転
数の変動は不規則になる。
試験台上のエンジンから採取したクランク軸角度に対す
る濾波した瞬時回転数のグラフを第2図に示す。この回
転数グラフに含まれる情報は、該エンジンのシリンダの
相対トルクレベルekめるために用いることが出来る。
如伺なる時点においても、エンジンの正味トルクは個々
のシリンダのトルクに関わる因子の和である。しかし、
クランク軸回転の特定の部分では1シリンダにおいて発
生されたトルクにより正味トルクを近似し得ることを示
すことが出来る。すなわち、クランク軸回転のその部分
では、残りのN−1個のシリンダの寄与は無祝し得ると
見做すことが出来る。この考えをエンジンデータに適用
すると、1シリンダの上死点(TDC)から次に点火さ
れるシリンダのTDCへのクランク軸回転を用いること
によってエンジン性能を最も良く制御し得ることが示さ
れる。
例えば、第2図では、点火順序において第1番のシリン
ダは、〃TDC1″として示したクランク角でパワース
トローク開始前にTDCに到達する。次に点火されるシ
リンダは−720度後にTDC2でTDCに到達する。
TDC1からTDC2までのクランク軸回転期間におい
ては、エンジンの発生する正味トルクは、第1番シリン
ダによシ発生されるトルクにほぼ等しいと近似すること
が出来る。換菖すれば、特定のシリンダのパワー20 ストロークの最初の]1度の間は、正味エンジントルク
はそのシリンダの発生するトルクにほぼ等しいと近似し
得るのである。
TDC1とTDC2との間ではクランク軸回転速度の変
動は1サイクル経過する。理想エンジンでは、連続する
サイクル中の同一点では瞬時回転数は同一である(すな
わち、S+=S2−・・・・・・=SNI。連続するT
DSにおける瞬時回転数の、第3図に示した差は、該期
間でのエンジン加速度の尺度である。Slを5番目の上
死点における瞬時クランク軸回転連層とし、ΔS、を連
続する上死点間における速度変化としてΔS、をΔSj
 = S3++ −SJ と定義すれば、上死点j、  j+i間の加速度SJは となる。工/ジン加速1疋はエンジントルクに比例スル
から、ΔS、カ正ならばTDC4、TDc1++間の期
間の正味トルクは正であり、ΔSjが負ならは正味トル
クは俤である。若し各ΔSjがTDCjがラソノパワー
ストロークを開始するシリンダにより発生されるトルク
に関連づけられれば、エンジンの各シリンダの相対的ト
ルク寄与を計算“することが可能である。
定常状態では、適当なエンジン回転数にわたって測定し
た平均エンジン及び負荷トルクはゼロでなければならな
い。すなわち、所望の速度を維持するために心安な、エ
ンジンにおける燃焼過程により発生されたトルクは、負
荷トルクと釣り合うのである。この場合、ΔSjの和は
ゼロに落迎する。k番目のシリンダの連続する数回の点
火の間の平均ΔS、としてΔ5kffiV成すると、一
般に、 であるか に=1.、  ・・・・・・・・・、NのときΔsk\
0であることが見出される。すなわち、幾つかのシリン
ダは平均トルク以上のトルクを発生し、他は平均以下の
トルクを発生するのである。Δskが正の大きな値であ
れば、当該シリンダは平均以上のトルクを発生している
のであシ、ΔSkが負の大きな値であれば、平均以下の
トルクを発生していることを示す。点火順序で、上死点
に達する連続するシリンダの間のこの瞬時工/ジン回転
数変化は、相対熱焼効率尺度を決定する基礎をなす。
本発明の実施例では、燃焼効率尺度を計算するために必
要な情報は、クラン軸の連続する固定角度回転間の時間
間隔T、を測定することによって導出される。このよう
にして計算された燃焼効率尺度は、上記Δskと同様の
情報を供給する。各シリンダの燃焼効率尺度を定式化す
るには次の4つの段階、すなわち、 (1)  クランク軸時間間隔T1の測定、(2)  
これら測定のオンラインディジタル濾波、(6)  各
点火に対する性能指数(IP)の計算、(4)  連続
する点火にわたる各シリンダに対するIPの平均化、 が必要である。
燃焼効率尺度を計算するための基礎はクランク軸時間間
隔データである。エンジンのクランク軸に取付けられた
長歯歯車と、固定した磁性ピンクアップと、ディジタル
電子回路とが、クランク旬1の所定角度回転中に生ずる
冒周波クロックのサイクルを数えるために用いられる。
クロックの測定されたカウントは、クランク軸が該既知
の角度を回転するのに’llHする時間に正比例する。
該所定回転角にわたって測定されたカウントと、該回転
の時間間隔と、エンジン回転数との間の関係は、 Cr = fCLKTi   (co+rnts )■
=互   (RPMI Ti で表わされる。ここで、Ciは高周波クロックの測定さ
れたカラy ト(counts )\ fCLKはクロ
ック周t&数(Hz ) 、Tiはクランク軸がΔθ度
回転するのに要する時間(秒)、Slは対応する回転角
度にわたる平均エンジン回転i (RPMI、Δθはク
ランク軸が回転する角#(度)である。添字iは1番目
のデータ点との関連を示す。
時間間隔Tiをこれらの等式から消去すれは、所定回転
角にわたって測定されたカウント数C9がその時間間隔
中の平均エンジン回転数に逆比例することが解る。すな
わち、 である。従って、連続する既知角度回転中のカウントを
測定するとともに上の等式をSiについてC1の項で解
くと、クランク軸角度対瞬時エンジン回転数の近似カー
ブを再現することが出来る。Δθの値が小さければ、こ
のカーブは第2図に示したクランク−11角度対瞬時回
転数のカーブに近刊く。
試験台に取付けたエンジンがら採板した、連続測定カウ
ントのプロットを第5図に示す。この場合、Δθは6度
でfCLKは5 MB2である。信号II(重なった画
周波ノイズは測定誤差の結果であシ、最も顕著には連続
するΔ0の変動である。
これらのf動は該多歯歯車上の歯の間隔の不正確である
ことの結果である。そのような誤差は精度の商い歯車を
用いることによって減少させることが出来る。ノイズを
減らす他の手段は、データを濾波することである。本明
細曹に記載シタシステムハ、ノイズを減らすためにオン
ジインの非再帰的(non−recursive )デ
ィジタル濾波技術を用いる。第4図は、その濾波処理後
の、第6図に示したものと同一のデータのプロットであ
る。該フィルタは首尾よくノイズを除去し、一方、通常
のエンジン回転数変動のゆらぎは減少しなかった。
各シリンダの相対的トルク寄与を測定するための本発明
の方法は、シリンダの上死点にほぼ対応するクランク軸
角Iνにおける瞬時回転数のみを必要とした。従って、
完全なりランク軸角反対回転級のカーブを考慮する必要
はない。同様に、クランク軸デ・−夕に基づく燃焼効率
の計嘗のためにも、完全なカーブは不要である。
△ C1をi@目の未撫波データ点、C1をi番目の濾波済
みデータ点と定義する。該制−システムに用いられた非
再帰的濾波法は、9個の未濾波データ点を用いて1個の
濾波済みデータ点を計算する。所望の点の両側の4個ず
つの未濾波データ点に加えてその未濾波データ点自体が
用いられる。すなわち、 ハ Ci  ” f  (Ci −a 、Ci〜3.C,、
、Ci−蔦、  Ci 、  Ci十重、 C直+2・
C: + 3. c++ 41 ここで、Q、をi番目の上死点に一致する未濾波データ
点と定義するとともに第1番目の上死点(j=11がm
番目のデータ点に対応すると仮定すれば、 QH=Cn  ;  n−(2−1(j−1)十mとな
る。ただし、nlは該多肉歯車の歯の数であ△ す、NFiエンジンのシリンダの数である。QlをQ、
に対応する濾波済みデータ点と定義すると、△ Qj  f  (Cn 、、Cn−3,cn−、、cn
 、、Cn、Cn+、、Cn+、。
Cn+3. Cn+41 従って、Qjは第4図に示したS、に逆に関連づけられ
る。
各シリンダの性能指数は、連続する上死点における濾波
済みデータ点に基づいて計9される。
従って、 となる。負のIPjは、TDCjからTDCj+、まで
のカウントの増分に対応する。これは、連続するTD鋼
の期間のエンジンの回転数が減少したことを表わすとと
もに、正味トルクが負であることを表わす。正のIPj
はエンジン回転数の増大及び正の正味トルクを表わす。
IPjの大きさは所定クランク軸回転中の回転数変化の
尺度であるが、これは加速IW及び正味トルクに比例す
る。この関係を確立するため、 を記しておく。ここで、Sjは上死点の周妙の30度の
クランク軸回転中の平均エンジン回転数である。Δθが
小さいときは、 Sj ; Sj である。ただしSjはj番目の上死点における瞬時エン
ジン回転数である。斯くして、 となる;ここで、Sjは連続する上死点間の正味エンジ
ン加速度であ5、t7及びJ+1はそれぞれj番目とj
 +1番目の上死点に到達する時点である。TDCjと
TDCj+、間の経過時間をΔt、と定義すれば、 ΔtI =j3+I−tj となり となる。しかしながら、 である。ここで、Klはクロック周波数及び歯間の間隔
である。この等式を解いて署を槍の項で表わし、先の式
に代入すると、 が得られる。
を示すことが出来る。ここで、TQは正味トルクである
。最後の二式は、斯くして、当該時間中のIPjと正味
トルクとの間の所望の関係を表わす。
IPjは、各シリンダの点火中に発生されるトルクの尺
度である。負のIPjは孕く焼が〃不充分〃である(平
均トルク発生に至らない)ことを表わし、一方、正のI
Pjは燃焼が〃良好〃である(平均トルクを上回るトル
クを発生する)ことを表わす。
所定のシリンダの発生するトルクは、該シリンダ内の燃
焼状態が変化するので、サイクル毎栂に窒化する。19
r定のシリンダの発生する相対トルクの正編な尺度を得
るには、連続する数量の点火にわたってIP、を平均せ
ねはならない。
シリンダの燃焼効率尺度は へイ と定=iれる。ここで、1pkf−i点火順序でに番目
のシリンダの燃焼効率尺度、IPikは1番目の点火時
のに番目のシリンダのIPであり、MはIPイ1αを平
均するべき連続する点火の回数である。
個々のシリンダの性能指数IPはまたオンラインのラフ
ネス(roughness )測定の基礎を形成する。
エンジンのラフネスは、それぞれのシリンダで発生さね
、るトルクが不均等であって、しかも同一のシリンダで
発生されるトルクがサイクル毎に変動することの結果で
ある。性能指数は各シリンダ点火中の相対トルク発生に
関する情△ 報を含んでいる。ラフネス指数R6は と定戎される。ここで、IIP;klは1査目のエンジ
ンサイクル中のに番目のシリンダのIPの絶対値である
定常状態では、整数のエンジンサイクルにわたる個々の
性能指数(IP)の代数和tよゼロに収束してゆく。し
かしながら、個々のシリンダのIPはゼロ以外の値を有
する。IPの大きさは、個々のシリンダの発生するトル
クの平均値から偏差の尺度である。1エンジンサイクル
にわたるIPの絶対値の和は、そのサイクル中のシリン
ダからシリンダへのトルク偏差の指標である。ラフネス
指数の大きな値は、大きなエンジンラフネスを増大する
結果となるシリンダ毎のトルク八 発生量の大きな偏差を表わす。従って、R3の値はエン
ジンラフネスの数量を矩める尺度である。
ラフネス指数は、閉ループアイドルモード制御システム
等のフィードバックfli1.I 御システムに用いる
ことが出来るし、またエンジン制御方法を評1曲する手
段とすることも出来る。
次に、本発明の燃焼効率監視システムについて詳述する
火花点火エンジンにおける相対燃焼効率反間を測定する
ために用いられるシステムの略図を第5図に示す。1対
の磁性ビックアンプ20゜22が回転する長歯歯車24
.26の近傍に配設されている。一方の歯車24は多気
筒内燃機関52のクランク11++ 5 Qに取付けら
れている。歯車24は母性ピックアップ20及びトリガ
回路34と協働して、クランク軸50の所定角度位置で
信号を発生する。第2の歯車26はエンジン62のディ
ストリビュータシャフト56に取付けられている。歯車
26、磁性ピックアップ22、及びトリガ回路40は、
エンジン32の各シリンダにおけるパワーストロークの
開始の一ヒ死点への基準(R3号を発生するために用い
られている。
一、クロック42はディジタルインタバルタイマ(DI
TI 44へ5 MHzのパルスを供給する。
DIT44は14の並列出力d。+ ’I+ d2・・
・・・・dti、d13゜及びVCOunt出力を有す
る。Vcountはプログラマブルインタラブトマスク
(PIM)46の入力に接続されている。トリガ回路5
4.49はそれぞれ磁性ピックアップ20.22の出力
(M号波形を整える。クロック42及びDIT44は、
クランク++q++ 30の連続するH[足角度回転中
に経過する時間を測定する。DIT44及びPIM46
け信号を発生してこれをマイクロプロセッサ5oに伝送
スる。マイクロプロセッサ50はその他の電子回路から
データを受はし、相対燃焼効率尺度を測定するのに必賛
な濾波及び計9を行なう。
このシステムの動作を以下に説明する。歯車24の各歯
が固定磁性ピックアップ2oの近傍を通過するとき、電
圧Vmagが発生する。Vmagが成る基準電圧V R
EFを越えると、トリガ電圧Vtrigが低レベル(0
ボルト)になる。低レベルのVtrig伯号がD信号 
44に供給されると、r)IT44の16ビノトアソブ
カウ/りの内容がDIT44の出力端の16ビノトラソ
チ56 t/C,1t<列にロ−ドされる。低レベルV
trig 18号によシ、DIT44の該アンプカウン
タ54がクリアされるとともK 画周波クロックパルス
VCLKの計数が再開される。更に、低レベルVtri
g信号は、DIT44からPIM46へのVcount
ラインを低レベルに変化させて、データが処理待ち状態
であることを示す。
そして、Vtrigが低レベルになると、マイクロプロ
セッサ50からのRESETラインの状態と内部信号と
に依存して、21M46は、VDRラインを低レベルに
することによってマイクロプロセッサ50に〃データ待
機“信号を送るか、あるいはVDRラインを高レベルに
維持することによっテマイクロプロセッサ50から〃デ
ータ待機″信号を遮断する。
低レベルVDRM号を受信すると、マイクロプロセッサ
50はラッチ56の14個の下位ビットdo −d+i
の内容を読取る。この14ビツト数は多肉歯車24の連
続する2つの歯が磁性ビ・ツクアップ20の近傍を通過
する間の時間に比例する。ラッチ56の内容が読取られ
た後、マイクロプロセッサ50はVME8ラインを双安
定化し、データが読取られたことを確認する。これによ
如VDHラインが尚レベルになる。マイクロプロセッサ
50により♂r取られたデータはディジタル?1lIl
t波法を用いて濾波される。濾波されたデータは、後述
するように、各シリンダの燃焼効率尺度(IPklを計
算するために用いられる。
ティストリビュータの近傍に配設された第二の磁性ピッ
クアップ22は、ティストリビュータシャフト56に接
続された部品26の各突出部が通過するとき電圧vdi
stを発生する。この部品26はエンジン32の各シリ
ンダにつき1個突出部を有するとともに、対応するシリ
ンダがTDCK達すると同時にトリガ回路の出力v’r
pcが高レベルから低レベルに遷移するように位置決め
されている。vl・■)cラインは約60マイクロ秒の
間低レベルに留まり、その後高レベルに復帰する。VT
l)C信号は、上死点に標識を付すとともに、マイクロ
プロセッサ50内のクロックと関連してエンジン52回
転数を測定するため、マイクロプロセッサ5oにより用
いられる。
DIT4 aの略回路図が第6図に示きれている。
この回路の5基本部分はタイミング回路52、アップカ
ウンタ54、及びラッチ56である。
DIT44のタイミングチャートは第7図に示されてい
る。
vtrig (g 号はタイミング回路52への入力で
ある。回路52の出力はVclr + Vlatch 
、及びVcountである。vtrig ’Iij号の
立下υ57(第7図)でタイミング回路52はVlat
chライン上に持続時間約75ナノ秒のパルス58(第
7図)を発生する。Vlatch信号の立上り60(第
7図)でアップカウンタ54の内容が16ビ、トのラッ
チ56に並列にロードされ、う、チ56の出力dO,・
・・・・・d13・・・−に出現する。Vlatch信
号の立下!762(第7図)で、持続時間75ナノ秒の
正パルス64がVclrライン上に出現し、アップカウ
ンタ54をゼロにリセットさせる。パルス64の終ると
きVclrラインが低レベルになると計数が再開される
。Vlatchパルスの立下り62でもVCountラ
インは第7図の66で低レベルと  ′なって約887
420秒の間低レベルに留まる。
21M46は、2つの機能すなわち、燃焼効率尺度の計
算に不要なデータをマイクロプロセッサ50からマスク
する機能と、データがマイクロプロセッサにaNられて
しまうまでデータ待機ラインVDI(を低レベルに保つ
機能とを有する。
ここに記載した制御システムでは、6o個の歯を有する
歯車24が用いられている。従って、6気筒4ストロー
クエンジン32の場合、各エンジン点火につき20個の
データ点が測定される(1回転当シロQの歯が、1回転
に点火される6個のシリンダに分けられる。)。燃焼効
率尺度を計算するため1点火当り9デ一タ点がマイクロ
プロセッサ50に用いられるので、各点火について不要
の11デ一タ点がDIT44の出力do・・・・・・d
13に順次ラッチされる。PIM46は不要なデータ点
に対応するデータ待機信号VDt<がマイクロプロセッ
サ5−0に送られるのを阻止して、マイクロプロセッサ
5oが不都合な割込みを被ることなくプログラムを実行
し続けることを可能ならしめる。
新たなデータ点がDIT44の出力do・・・d13に
う、チきれると、DIT44は持続時間約a8マイクロ
秒の低パルスk Vcountライン上に発生する。P
IM46はこれら信号の中の幾つがをマイクロプロセッ
サ50からマスクし、曲をVl)l(ラインを介して送
る。マイクロプロセッサ50に送られるべきデータ点が
ラッチ56で利用可能パルスの立下り70で低レベルと
なる。VDI(ラインは、マイクロプロセッサ50がデ
ータ点を読取って、Vnlラインを双安定化することに
より該データ点が読取られたことを確認するまで、低レ
ベルに留まる。
第8図にPIM46の概1略を示す。PIM46の入力
はVcount +  VRM8 + 及びRESET
である。出力はVIEである。PIM46のマスク動作
中、ENABLEラインは高レベルに保たれ、vcou
nt信号がSET −RESETフリップフロップ74
のS入力に送られるの(rlJ止する。このことにより
、VDIIライフ/が市レベルに1呆たれる。EABL
E  ラインは、マイクロプロセッサ50(第5図)か
らのRESETラインがA’7+レベルになるか、又は
Cf1nラインが低レベルになると、能rMJ(低レベ
ル)となる。ENABLEラインが低レベルになるとV
count Q1号が7リツプフロノブ74に送られる
。S人力に低レベル状態を受信すると、フリップフロッ
プ74の出力Vl+ t<は低レベルとなり、マイクロ
プロセッサ50によってR入力V HE8が能動低レベ
ルにされるまで、低レベルに留まる。
マイクロプロセッサ50からマスクされたデータ点の数
を記録するため、4ピント2進カウンタ76がPIM4
6に用いられている。RESETラインが高レベルであ
るときはこのカウンタは不能であって出力qo’=q3
はゼロに保たれる。一旦RESETラインが低レベルに
なると、カウンタ76は動作可能となる。4ピット2進
比較回路78の出力Cf1nkf、1組のスイッチ(図
示せず)を介して入力される4ビット2進ワードC6−
c3VC2進カウンタ76の出力Qo−Q3が一致する
ときは常に低レベルである。この2進ワードco〜C,
U、RESETラインの扁レベルカラ低レベルへの遷移
に続いてマイクロプロセッサ5oがらマスクされるデー
タ点の数を設定する。RESETラインがはじめに低レ
ベルにされていれば2進カウンタ76の出力はゼロであ
り、c0〜c3の全てがゼロでeユないならば、比較回
路78の出力Cf inは尚レベルである。このことに
より”count信号がアンドゲート80を介してカウ
ンタ76の入力に送られることが可能となる。2進カウ
ンク76の内容はV。ountラインが菌レベルがら低
レベルに遷移する毎に1づつ増大する。カウンタ76の
出力90〜93 カC6−C3VC、J: ’I m定
された値に一致すると、cfinラインが低レベルとな
る。このことにより、ENABLEラインが能動にナリ
、次のVcountハルスの7リノプフロ。
ブ74への伝送が可能となる。同時に、RESETライ
ンからの高レベル信号によりカウンタ76がクリアされ
るまで、Cf inラインの低レベル状態と’finラ
インに接続されたANDゲート80入力とによりそれ以
上のや。。untパルスはカウンタ76の入力から阻止
される。
第5図に戻って説明する。エンジン32の制御プログラ
ムの始動時に、マイクロプロセッサ50はRESETラ
インを2占動させて、PIM 46を介するVcoun
tパルスの伝送を可能ならしめる。
VTDにをTDCへの参照信号として用いて、マイクロ
10セツサ50はデータ取込動作をクランク軸3afs
’LhM、に同調させる。これはV Tl)Cパルスに
続< VDI(パルスの故を斂えることによってなされ
る。ス薗当数のVDRパルスを受信した後、マイクロ1
0セツサ50は各VDn ハルス毎にDIT44の出力
d、〜d13からのデータの読取りを開始する。
9テ一タ点を読取ると、マイクロプロセッサ5゜は次の
11デ一タ点をマスクするためRESETラインを低レ
ベルにする。このことは第9図のタイミングチャー ト
に示されている。次の11(固のVcountパルスは
PIM46によってマイクロプロセッサ50からマスク
される。RESETラインの動レベルー低レベル遷移の
後の12番目ラインをイネーフ゛ルする。すなわち、1
2番目のVCOunt ハルスはVDRラインを介して
マイクロプロセッサ50に送られる。最初のVDIIパ
ルスを受傷すると、マイクロプロセッサ50はRESE
Tラインを筒レベルにして、更に9テ一タ点が読取られ
てしまうまでRESETラインを冒レベルにに保つ。R
ESETラインはその後低レベルにされてマスク動作を
再開させる。この過程はプログラムが実行されている間
反復される。
次に、燃焼効率に基づくエンジンの制御を説明する。
多気筒内炉機関の各シリンダに空気と燃料との一様な混
合気を配給するという問題は良く知られている。気化器
付きエンジン及びシングルポイント燃料噴射装置付きエ
ンジンの場合、空気と燃料との混合気をシリンダに等し
く分配し得る吸気マーホールドを設計するのは困難であ
る。マルチポイント燃料噴射装置においても(火花点火
エンジンでも圧縮点火エンジンでも)、例えば噴射器の
許容範囲偏差などの故に、シリンダに配給される燃料の
量には偏走がある。
空気/燃料混合気を効率良く燃焼させるための、火花点
火エンジンにおける最適点火タイミング及びティーゼル
エンジンにおける最適嘘射タイミングは、とりわけ、燃
料の質量と、シリンダ内での空気の燃料に対する比との
関数である。ここに記載した制御システムは、各シリン
ダのタイミングを独立に調節してシリンダへの空気及び
燃料の不均一性全補償するものである。
該タイミングは、各シリンダにおける混合気の最も効率
的な燃焼を自相して設定される。
エンジンのクランク軸の回転数に関する情報は、各シリ
ンダの相対燃焼効率尺度を計算するために用いられる。
この燃焼効率尺度は、個々のシリンダに対するタイミン
グを調節するだめの基礎として用いられる。シリンダへ
送られる可溶混合気の成分比はエンジンの運転条件とと
もにf励するので、この制御システムは最適の燃焼のた
めタイミング調節を継続して行なう。
火花点火エンジンに設けられた?l1tlJ御システム
のブロック図を第10図に示す。時間の関数としてのエ
ンジン84のクランク軸位置QCRt/’i、エンジン
84の各シリンダの相対燃焼効率尺度fIPk)を導出
するため燃焼効率尺度計算システム86に用いられる。
エンジン回転数計算システム88は、時間の関数として
のクランク軸位置θCRを用いて、平均エンジン回転&
iSを計算し、上死点参照信号θTDCを発生し、点火
順序においてシリンダ位置CYLkを割出す。点火タイ
ミングシステム90は、システム86からの燃焼効率尺
度IPk及びシステム88からの平均エンジン回転数S
K基づいて各シリンダの最適点火進角を決定する。シリ
ンダ指標CYLk、平均エンジン回転数S、及び上死点
参照信号θTDCは、点火コイルドフイバ及びスパーク
配電システム92へ点火信号vsAkが送出される時期
をWm4整して、エンジン84の各シリンダの適切な点
火進角を保証するために用いられる。タロツク94は、
システム86,88の時間依存関数のタイムペースを発
生する。
圧縮点火エンジンに設けたこの制御システムを第11図
に示す。この実施例では、各シリンダCYLkの燃料噴
射タイミングFPkが被制御変数である。時間の関数と
してのエンジン98のクランク軸位置θCMは、エンジ
ン98の各シリンダの相対燃焼効率尺度(IPk)を導
出するため燃焼効率尺度計算システム100によって用
いられる。エンジン回転数計算システム102は、時間
の関数としてのクランク軸位置θC1(を用いて、平均
エンジン回転数Sを計9し2.上死点参照信号0TI)
c全発生し、点火順序におけるシリンダ位置CYLk 
を割出す。燃料パラメータ(この場合1ま噴射タイミン
グ)システム104Fi、燃焼効率尺+13:IPk及
び平均エンジン回転数Sに基づいてエンジン98の各シ
リンダの最適燃料明゛射タイミングを決定する。シリン
ダ指標CYLk1平均エンジン回転数S、及び上死点参
照信号0TIX:は、・粋料唄射イ6号Vl、・P、が
燃料配給システム106に送出きれる時IJJを調整し
て各シリンダの最適燃料11(i射タイミングを保証す
るために用いられる。
1li11値さ才1.る燃料システムパラメータFPk
は噴射妊れる燃料の量(例えはインジェクタノズル開放
時間ヤ、あるいは燃料システム圧力調整によってtli
lJ御はれる)、又は燃料噴射タイミング及び噴射され
る燃料の61の伺らかの組合せであっても艮いというこ
とに′11!意するべきである。
本発明の制(財)システムを用いる他の制御方法は、無
負荷(アイドル)運転中のエンジンの消費する燃料はエ
ンジン回転数に比例し、回転数が低いほど消費燃料が少
ない、という事実を」1」用している。しかしながら、
エンジン回転数を下げるに従ってエンジンの動作が粗く
なってゆく川向がある。最適のエンジン無負荷回転数は
、ラフネス(粗さ)が許容される最低の回転数である。
この回転数はエンジン運転条件及び環境・条件の双方と
ともに変化する。本発明のアイドル回転数詞ωVシステ
ムは上記システムに基づいている。
アイドルモード開側1システムが紀12図にノドされて
いる。後アイドルモード制ω4)システムは、如何なる
エンジン運転条件及び環境条件の組合せのもとにおいて
も予定の望まし7いエンジンラフネスレベルRdに一致
する最低エンジン回転数を維持しようとするものである
。回転数ンよ、制御及び動力回路(スロットルアクチュ
エータ)を介してスロットルを操作することによって1
lilJ仰される。
時間の関数としてのクランク軸位置θCRは、エンジン
の各シリンダの各点火の性能指数(IP、に1を導出す
るため相対トルク計1つシステムによって用いられる。
ラフネス尺1f計算ンステムが各△ エンンンザイクルのラフネス指数R1を導出するために
I Pi kを用いる。このラフネス指数は次いで測定
エンジンラフネスRmを発生するだめ濾波される。回転
数設定点計9システムは該測定エンジンラ、フネスを予
定のラフネス設定点Rdと比較し、RdとR1T+との
誤差全減少させるため回転数設定点S、をd11Δ整す
る。
エンジン回転数計算システムは、時間の関数としてのク
ランクnQl+位ビtを用いて、平均エンジン回転数S
を計算し、上死点参照信号0TDCを発生し、7・リン
ダを点火順序において割出す。回転数制御システムは平
均エンジン回転数を濾波して測定エンジン回転数Snl
を決定する。測定エンジン回転数及び回転数設定点が比
較される。
スロットル活動信号UTH8は測定エンジン回転数及び
回転数設定点の間の誤差を減少させるように決定される
。スロットルアクチュエータは電子信号を回転数制御ユ
ニットから現実のスロットルの運動m’roに変換する
点火タイミングシステムは、平均エンジン回転数S・上
死点参照信号θ’PI)C1及びシリンダ指13JcY
Li+を用いて、エンジンの各シリンダの適切な点火進
角を保証するため、信号VSAiが点火コイルドライブ
及びスパーク配電システムに送られる時期を調整する。
史に、エンジンが停止しそうになった場合には、ラフネ
ス訓電システムはスロットルアクチュエータ信号を発生
して緊急、スロットル動作を開始させることが出来る。
この緊急スロ・トル動作信号は、個々のシリンダの性能
指数に基づいており、迎」矩エンジン回転数llllS
mより遥かに早く回転数の急檄な低下全表わす。
所望のラフネス設定点Rdは、緊急動作が心安とされる
頻度に基づいて変更される。緊急動作が頻繁に必侵とな
るということはエンジンが停止する点に極めて近い領域
で作動していることを表わす。この状態はラフネス設定
点が而過ぎる埴に設定されていることを/′F、役する
。従って、緊急動作の起される頻度が成る限界値を越え
ると、ラフネス設定点が低下される、この特性によって
、J亥アイドルモード(ilIIJIl中システム)中
玉ステムと、それが用いられている環境とに適応する。
この特性を伺加すれば該tli1.l (tllシステ
ムは予定の較正への依存を免れることが出来る。
本発明のシステムを用いれば他の制御システムの実施例
及び方法が可能である。例えば、改良されたノック制御
システムは、各シリンダの点火タイミングを独立に制御
する方式を用いる。
ノッキングを起しているエンジンに対する通常の調整動
作は、ノックンペルが許谷限界内に収まるまで全/リン
グの点火タイミングを遅らせることである。点火タイミ
ングを遅らせるとエンノンの出力が低下する。一般に、
全てのシリンダが同時にノッキングを起すのではない。
検出されるノックはシリンダの中の1つだけが原因であ
る可能性もある。本発明の1lilJ (m(Iシステ
ムを用いればノツギング金起しているシリンダが識別さ
れる。そしてそれらシリンダのみの点火タイミングが遅
延されるので、出力の損失は全シリンダの点火タイミン
グが遅延された場合より少ない。
他の例と同様に、点火タイミングを遅らせると一般にエ
ミッションノベルは低下する。しかし、また、点火タイ
ミング°を遅らせるとエンジン性能及び燃料効率が低下
する。これらの現象の最善の折衷案では、点火タイミン
グが個々のシリンダについて選択的に遅延される。
先の実験によって、エンジントルクを殆んど低下させず
に幾つかのシリンダの点火タイミングを遅延させること
が出来るのに、同一の運転条件下で他のシリンダの点火
タイミングを遅らせるとエンジンの出力がかなり低下す
るということが示された。各シリンダの燃焼効率を上記
の如くVC監祝することによって、個々のシリンダに対
する点火タイミング遅延の効果が測定される。次いで各
シリンダの点火タイミングが、エンジン運転効率を不都
合に低下させることなく遅延される。
ここに記載しだ制御システムは史にリーン限界制御の分
野にも応用されるものである。政府の基準に含まれる排
ガスの3成分(CO,HC,Nox)のノ1βでの放出
レベルは、エンジンへの空気/燃料混合気が薄くなるほ
ど減少する。エンジン制御の花°薄燃焼方式は、充分な
エンジン性能全維持しつつ空気/燃料混合気を出来る限
り希薄にすることによって、この事実を利用するもので
必る。このことによって燃費効率も向上する。
仝気/燃料混合気全希薄(リーン)にしてゆくと、エン
ジンの不点火が始捷る点(リーン限界)VC達してエン
ジン性能が低下するとともに未熔焼炭化水素が急激に増
加する。混合気をリーン限界より更に希薄にするとエン
ジンは停止する。
ここに記載した制御システムは、混合比を絶えずリーン
限界より僅かに濃くしておくことにより、希N燃焼方式
を採用することが出来る。
この構成では、溶炉効率尺度を計(至)して不点火の開
始を検出するためにこれを用いつつ、混合比を絶えず希
薄化する。エンジンの連転条件が変化するにつれて該制
御システムは新たなり一ン限界を探求し紗ける。
他の応用例Tは、エンジンに用いられている燃料がその
エンジンの特性に大きな影響を及はすことが知られてい
る。燃費効率、エミッションレベル、及び性能の見地か
ら最適の運転のだめの点火タイミング、空燃比、噴射タ
イεフグなどの制御パラメータは、使用される燃料の性
質に依存する。火花点火エンジンの場合、ここに記載し
た制御システムは点火タイミングを、使用された燃料に
最適の値に調整する。圧縮点火エンジンの場合VCは、
燃料噴射タイミング及び噴射される燃料の量をAカ1′
iする。斯くして、梢製処理の結果生ずる一般グレード
慾科の性質における通常のばらつきを補償する手段が3
nしられている。
ここに記載した制御技術は、エンジンを改造することな
く様々の品質の燃料を一定のエンジンで燃焼させること
が可能となるように、拡張させることが出来るものであ
る。これにより、性能を低下させずに成る範囲の燃料を
用いてエンジンを作動させることが可能となる8従って
、乗物の運転手は、その地域で利用出来るものの中から
、例えば無鉛ガソリンや、アルコール含有量を変えたガ
サホール(gasahol )などを自由に選ぶことが
出来る。使用された燃料に拘らず、該11i11仰シス
テムは点火タイミングを最適値に調整する。
−まだ、燃焼効率尺度はオンライン式エンジン診断のだ
めの手段として用いられる。燃焼効率尺度は各シリンダ
の性能を他のシリンダとの比4侵において表示するもの
である。成るシリンダの性能があらゆる作動条件下で一
貫して低いということは、例えば、そのシリンダの点火
プラグが発火しないこと(火花点火エンジンの場合)を
示す。同様に、圧縮点火エンジンの場合、燃焼効率尺度
が一貫して平均以下であるシリンダは、燃料噴射器が光
分に作動していないことを示す。
燃焼効率尺度は、エンジン用の空気/燃料配給システム
の設計を評価するにも用いることが出来る。最適の運転
のために、空気7′燃料配給システムは空気及び燃料全
シリンダに均等に配分するべきである。空気及び燃料の
配分が不均一であれば、シリンダの発生するトルりが不
均等となる。煙焼効率尺度は各7リングの相対トルク発
生レベルを表わすから、シリンダ毎σ)燃焼効率尺度の
偏走は該配分状態の尺度として有用である1、 火花点火エンジンに設けたこのflrlJ fdJJシ
ステムを第12図に示す。この失施例では、時間の関数
としてのエンジン110のクランク軸位置Qcl<は、
エンジン110の各シリンダの相対燃焼効率尺IJf 
(I Phk)を導出するため燃焼効率尺度計算システ
ム112に用いられる。エンジン回転数計算システム1
14は、時間の関数としてのクランク軸位置Qcl+を
用いて、平均エンジン回転数Sを計算し、上死点参照信
号(hncを発生し、点火1i1Lt序におけるシリン
ダ位置CYLkを割出す。点火タイミングシステム11
6は、エンジン回転数計カシステム114からのクラン
ク軸位置信号、上死点参照信号、及び点火順序における
シリンダ位置信号VC2I!;づいて、各シリンダの最
適点火進+Yaを決足する。点火タイミングシステム1
16は、エンジン110の各シリンダの適切な点火進角
を保証する点火コイルドライバ及びスパーク配電システ
ム118にこの18報を供給する。クロック120は、
システム112.114の時間依存機能のだめのタイム
ベースを発生する。
本発明のラフネス尺度計算システム122は、性fiミ
ニft!IIP1kを用いてラフネス指数を導出する。
ラフネス指数は濾波されて、尺度Rmすなわちエンジン
ラフネス測定値となる。更に、エンジンラフネス尺度計
算システム122は、個々のシリンダの性能指数に基づ
いて緊急スロットル制御信号UTnを発生する。信号U
THPiは、エンジン110が停止するのを防止するた
めに緊急スロットル作動が必要であることを本質的に直
接的に表示するものである。信号R5nは回転数設定点
計9システム124に送られる。システム124におい
て、ラフネス測定値は、絶えず更新される所望のラフネ
ス設定点信号Rdと比較される。回転数設定点計′j7
7ステム124からの所望の回転数出力信号Sdは、エ
ンジン回転数制御比較回路126に供給されて、この回
路126により、エンジン回転数計9システム114に
よって発生された平均エンジン回転数信号Sと比較され
る。非緊急スロットル制fIQI Ig号U’l’H8
が回転数16制御比較回路126によって供給される。
信号UTH8は、該システムのスロットルアクチュエー
タ150にフィードバックされるスロットルアクチュエ
ータ信号U’l”Hを発生させるため、加算回路128
においてラフネス尺度計縛システム122がら供給され
る緊急スロットル制御信号UTHEと加算される。スロ
ットルアクチュエータ130がら供給されるスロットル
位tjk 信号φTHUエンジン11Qのスロットルの
位置を制御する。
第13図はプログラム制御フローチャートの一般化され
た形を示す1 プログラムが始動して全変数が初期化さ
れた後、プログラムはバックグランドルーチンに入る。
本発明に従って構成されたエンジン性能制XIシステム
用バンクグランドルーチンが第14a図に示されている
。このルーチンにおいて、プログラムはフィルタサブル
ーチンに行くべき旨の割込みを待つ。エンジンが該エン
ジン性能制御システムの制御の下にあるときは、プログ
ラムは^亥フィルタサブルーチンに従って構成されたエ
ンジン性能監視システム用バックグランドルーチンが第
14H1図に示されている。このルーチンにおいて、プ
ログラムは、基本的ecは成るデータをCRT又はスク
リーンに出力するべき旨の指令である入力のための指令
キーボードk 4続的に走査する。そのような指令信号
が現われると、所要のデータがスクIJ−ンに出力され
、バンクグランドルーチンは走査モードに復帰する。
第14a図又は第14m図からの割込みは、プログラム
を、第14b図にそのフローチャートが示されているフ
ィルタサブルーチンF I LTSUBに入らせる。6
0歯歯車がそのクランク軸に接続された6気筒4ストロ
ークエンジンに関して説明したように、各燃焼過程につ
いて、上死点を中心とする9デ一タ点がエンジン性能計
嘗に用いられる。フィルタサブルーチンVこおいて、デ
ータは先ず読取られ、そしてフィルタ係数が乗ぜられる
。次いで、判断ブロックにおいて、プログラムは、最後
に読取られたデータ点が現に進行中の燃焼過程中に、?
/1取られるべき最後の(9査目の)データ点であるが
否が判定する。
若し否であれば、データ点カウンタの内容が増加される
とともにプログラムは元VC戻って次のデータ点を待つ
。最後に読取られたデータ点が9査目のデータ点であれ
ば、カウンタはクリアされ、−上死点を中心とする9デ
一タ点は性能指数を計゛nするために用いられる。これ
は第15図の一般的フローチャートに記した性能指数サ
ブルーチンによってなされる。
第12図のエンンンラフネス開側jシステムがこのプロ
グラムによって運転されるときは、性能指数サブルーチ
ンは第14c〜14d図に示す通りである。性能指数計
舞が上記した如くにしてなされた後、性能指数ザブルー
チンは、性能指数’を許容不可能のエンジンラフネスレ
ベルRUFEMGと比ψりする判断ブロックに到達する
シリンダ性能指数がRUFEMGより大きくなければ緊
急カウンタEMGCNTの内容が増分される。
EMGCNTは、緊急スロットル制御動作を要するう7
ネスレベルRUFEMGより代数的に小ζい性nヒ指数
を有する、点火順序において連続するシリンダの数であ
る。次の判断ブロックでEMGCNTは緊急計数限界E
MGLIMと比較される。EMGLIMは、緊急スロッ
トル制御動作を発動させるのに必安な連続したr悪い」
シリンダ点火の回数である。EMGCNTがEMGLI
M限界に達すると、緊急フラグEMGFLGが立てられ
、累積緊急カウンタEMGSUMの内容が増分され、ス
ロットルjfilJ (Ill出力UTHINがEMG
THに等しく設定され、その後、第14j〜141図に
示されたスロットルアクチュエータ?l1lJ fiA
Jサブルーチンを介してスロットルアクチュエータに制
御信号が出力される。
次いでEMGCNTがゼロにセントされ、シリンダの性
能指数が記憶されるとともにその絶対値が様々のシリン
ダの性能指数の絶対値の和に加讐テれる。次の判断ブロ
ックにおいて、プログラムに、その性能指数が記憶され
た最後のシリンダが点火順序において最後のシリンダで
あったか否か間合わせる。若し否であれば、該サブルー
チンは元に戻って次のシリンダについてデータ収県及び
性能指数計鞠のプロセスを開始する。その性能指数が計
算された最後のシリンダが点火順序において最後のシリ
ンダであったならば、カウンタ0PCNTの内容が増加
される。次の判断ブロックで0PCNTfl 0PCY
Cと比較される。0PCNTが0PCYCK等しくなけ
れば、)”ログラムは元に戻って、次のシリンダの性能
指数に関するデータを受信する。0PCNTがopcy
cに等しければ、プログラムは第13図、第14e〜1
4g図に示された閉ループ制御サブルーチンを実行する
ここで、EMGCNT′fr:EMGLIMと比較する
第14C図の判断ブロックに戻る。若し、 EMGCN
TがEMGLIMより小さければ、シリンダの性能指数
が記憶されるとともにその絶対値か性能指数の絶対値の
和に加算される(第14d図)。次にプログラムは、先
の場合と同様に、CYL4NDER=6?判断ブロック
で如する性能指数ザブルーチンの部分に4帰する。
ここで第14c図に示した性能指数とRUFEMGとの
比較に戻る。若し性能指数がRUFEMGより人であれ
ばEMGCNTはゼロにセットされ、シリンダの性能指
数が記憶されるとともにその絶対値が性能指数の絶対値
の和に加算される。次いで、先の場曾と同様に、性能指
数サブルーチンは性能指数サブルーチンの「CYLIN
DER=67jの部分に入る。
閉ループ制御プログラムルーチンは1X13図に示され
ており、更に第148. 14(,14g図に詳細に示
されている。プログラムはこのルーチンに入って、平均
回転数及びラフネス指数を計算し、次いでか貨波する。
平均回転数針切及び濾波サブルーチン5PCFは、平均
エンジン回転数を計算して濾波するために用いられる。
ラフネス指数計算及び濾波サブルーチンRCFはラフネ
ス指数を計にして濾波するのに用いられる。その際ラフ
ネスループカウンタの内容が増加される。緊急フラグE
MGFLGがクリアされると、プログラムはこのC0U
NTERの計数内容をRUFCNTと比較する。
EMGFLGカクリアされテC0UNTERカRUFC
NTより小さい場合は、プログラムは第14g図に行っ
て、アイドル回転数設定点Sdマイナス濾波済みエンジ
ン平均回転数5111に等しい回転数誤差Esを計算す
る。次に、プログラムは、スロットルアクチュエータへ
のflilJ Ml出力、すなわち制御出力UTHIN
 k決定する。この1i111@出刃は、スロットルア
クチーエータflIll fill装置が動かすよう指
令されたステンプモータのft1lJ 御ステップ数で
ある。
該11ilJ 11信号は次いでスロットルアクチュエ
ータに出力される。次いで緊急フラグEMGFLGがク
リアされ、該システムは性能指数制御サブルーチン(T
 PSUB )に復帰する。
若しC0UNTERがRUFCNTより小さくなければ
、該カウンタはクリアされる。ここで特に第14f図を
参照すると、閉ループ制O1lプログラムサブルーチン
は判断ブロックII” Is EMGSUM (SUM
LIM ? Jlから継続[7ている。若し答えが否な
らば、ラフネス設定点Rd(第12図)又はRUFMA
X (t414f 図1 カ低減される。RUFMAX
の嫂fたな1直が次いで記憶される。EMGSUMがS
UMLIM、1:り少fx イ、!:き、又iJ RU
FMAX (7)新たな値が記憶された後、EMGSU
MHG ICIJ上セツトれる。次いで、ソ■だな回転
数設定点sd  が計4−マされる。第14g図を参照
すると、Sdが5du1より小ざいか否か判定される。
5du1はアイドル回転数設定点上限である。これは許
容し得る最商のアイドル回転数設定点である。SdがS
du lより小さくなければ、Sdは5dulに等しく
セントされる。次1ハでプログラムはSa −s、、に
等しくセットされた回転数誤差Esを計算する。次に、
プログラムは制@1出力UTIIIN 、すなわちスロ
ットルアクチュエータへの’+till all出力を
決定する。該11i11 (l m号はスロットルアク
チュエータに出力されろ。次いで緊、檜、フラグEMG
がクリアされ、システムは性能指数11ilJ rai
lサブルーチンに復帰する。
sdがS d u I lり小さければ、プログラムは
判断ブロック「S、1 > Sc+++ ? 、11に
行く。5dllはアイドル回転1i9. j&定点下限
である。すなわち、許容可能な最低のアイドル回転数設
定点である。
Sdが5dllより大きければ、ノーログラムは回転数
誤差E3の計算に進み、先に説明したようにして進行す
る。5d−1JXSd11 より太〜くなければ、Sd
は5dllに等しくセットされる。次いでプログラムは
回転数誤差E3の計算に進んで先に説明したようにして
進行する。
第14e図に戻って、緊急フラグEMGFLGがクリア
でなければ、第14g図に示されているようにプログラ
ムはEMGFLGをクリアして第13図に示された性能
指数ザブルーチンに仮帰する。
ラフネス計算及び濾波ザブルーチン(RCF)がvJ1
4h図に示されている。このザブルーチン″Cは、回転
数ループ更新間隔opcyc中に性能指数の絶対値の和
が得られる。次に、性能指数の絶対値の和が0にリセッ
トされ、ラフネス指数Rが既述の如くにi19される。
ラフネス指数は記憶され、濾波され、そして(!M波済
みラフネス指数がdC1,(3され、そして〕“ログラ
ムはRCFザフ゛ルーチンからCLCPザブルーチン(
第13図)VCイU帰する。
平均・ンジン回転数計算及びdメ波サブルーチン5PC
Fが第141図に示されている。このサブルーチンでハ
、0PCYCエンジンサイクル又はopcyc回転数ル
ープ更新間隔中のクロックカウントの総数が読取られ、
opcycクロックカウントが0にリセットされる。次
いでエンジンサイクル当りの平均クロックカウント数が
計算される。次いでこのサブルーチンは、そのサイクル
当りクロックカウントを、等価な平均エンジン回転数(
rpm)に変換する。次いで、この平均エンジン回転数
は濾波されて記憶され、そして該プログラムは5PCF
サブルーチンからCLCPサブルーチンに復帰する(第
13図)。
スロットルアクチュエータ1[1」(財)サブルーチン
TACが第14j〜141図に示されている。このサブ
ルーチンでは、スロットルアクチュエータ制御回路の出
力アドレスが先ずセットされる。次いで、スロットル開
/スロットル閉フラグが開にセントされる。次いで該サ
ブルーチンは所望の叙の1111IIii41ステツプ
U’l’1llNを読込む。これはスロットルアクチー
エータへの制御出力、すなわち、スロットルアクチュエ
ータ制御回路が動かすよう指令されたステップモータの
制砥ステップ数である。このザブルーチンの最初の判断
ブロックでUTHINは0と比較される。第141図に
示されているように、若しU・川INが0に等しければ
、スロットルアクチュエータ制御回路に送られる市IJ
御ステップの数が6己+MされるとともにプログラムF
iTACサブルーチンがらCLCPサブルーチンに復帰
する。若しUT’HINが0に等しくなければ、TAC
サブルーチンは次の判断ブロックf UTIIIN >
 07 」に到達する。若しU’l’1llNが0より
太きければ、第14に図に最も良く示されているように
、スロットルアクチュエータイネーブルラインが高レベ
ルにストローブ(5trobe )サレル。スロットル
開/スロットル閉1.n 号カスロソトルアクチュエー
タ制仰回路VC送られる。
次の判断ブロックで、U、・IIINの絶対値が最大許
容スロットルコマンドUTIrへ(AXと比較される。
U、・IIINの絶対値がUTHMAX  より小さく
なければ、LJ’rnrNはUTIIMAX に等しく
セットされる。UTlIINの絶対値がUTIJMAX
  より小さければ、第141図に示されているように
このサブルーチンが接続する。制御ステップ出力がスロ
ットルアクチュエータ制御回路に送られる。スロットル
の運動を開始させるべくスロットルアクチュエータ制御
イネーブルラインが低レベルにストローブされる。スロ
ットルアクチュエータ制御回路に送られる制御ステップ
数が記憶され、プログラムはTACサブルーチンからC
LCPサブルーチンへ復帰する。
第14j図に戻って、若しUTHINが0より大きくな
ければ、スロットル開/スロットル閉フラグは閉にセッ
トされる(第14に図)。次いでTJt’tirNの絶
対値が計算され、スロットルアクチユニ1−−1 イネ
−フルラインカ高レベルにストローブされる。スロット
ル開/スロットル閉信号がスロットルアクチュエータ制
御回路に送られる。次いで該サブルーチンが継続してU
THINの絶対値とUTIIMAX との比較及びTA
Cサブルーチンの残部が既述の場合と同様に行なわれる
第13,144〜141図の変数を以下に掲げる。
E3     回転数誤差。回転数設定点から濾波済み
エンジン回転数を減じて得られ る値。
EMGCNT  緊急カウンタ。RUFEMGより代数
的に小さなIPを有する、点火順序で連 続するシリンダの数。
EMGFLG  緊急フラグ。緊急スロットル制御動作
がI PSUB で開始されるとフラグはFFF、F、
6にセットされる。フラグが立つと、閉ループサブルー
チンは (CLCPl如伺なるスロットル動作 も開始させない。CLCPが終了する とフラグはo o o o、6にリセットされる。
EMGLIM  緊急カウント限界。緊急スロットル制
御動作を開始させるに要する連続 した「悪い」シリンダ点火の回数。
EMG S UM  累積緊急カウンタ。終了したラフ
ネスループ更新間隔中に起こされた緊 急1h制御動作の数。
EMGTH緊急スロットル運動。スロットルアクチュエ
ータが緊急時に開くように 指令゛されたステップモータの制御ス テップの数。
IP    性能指数。1つのシリンダの1回の点火に
1つのIPo opcyc   回転数ループ更新間隔。回転数ループ
は0PCYCエンジンサイクル毎に1回更新される。
RUFCNT  ラフネスループカウンタ限界。ラフネ
スループは各RUFCNT *0PCyCエンジンサイ
クルに1回更新される。
RUFEMG  緊急ラフネスレベル。大きな負の値。
RUFEMGよシ小さなシリンダIPは緊急カウンタの
内容を増加させる。
RUFMAX  ラフネス設定点。
Sd     アイドル回転数設定点。
5dll    アイドル回転数設定点下限。最、低の
許容回転数設定点。
5dul    アイドル回転数設定点。最高の許容回
転数設定点。
sm     dJ波済み平均エンジン回転数。
SUMLIM  累積緊急カウントの限界。若し1つの
ラフネスループ更新間隔(RUFCNT*0PCYCエ
ンジンザイクル)中に SUMLIMより多く緊急制御動作が起こされると、ラ
フネス設定点が下げ られる。
UTHI N   スロットルアクチュエータへの制御
出力。スロットルアクチュエータ開 側1回路が動かすように指令されたス テップモータの制御ステップの数。
UTHMAX  最大許容スロットルコマンド。スロッ
トルアクチュエータが1方向に動 (ように指令され得る制御ステップ の最大数。
【図面の簡単な説明】
第1図は理想エンジン1分当ねのエンジン回転f>fr
pml  対クランク軸角度(度)のグラフ、8g2図
は現実のエンジンの、纏波断みエンジン回転数(rpm
)対クランク軸角度(度)のグラフであり、北死点に参
照符SI・・・・・・S7が付されている。 第6図はエンジンのクランク軸の連続する6°の回転間
隔中に測定された5、MHzクロックの連続するカウン
トを示すグラフ、 第4図は第3図に類似したグラフで、ノイズ全除去する
だめのオンライン式、非再帰的ディジタル濾波を示す。 第5図は本発明に係わる、多気筒点火内燃機関シリンダ
の相対燃焼効率を決定するシステムのブロック図− 第6図に第5図の1部拡大ブロック図、第7歯は第6図
に示す回路のタイミング図、第8図は第5図に示す回路
の他の部分ブロック図、 第9図は第8図に示す回路のタイミング図、第10図は
本発明による多気筒内燃機関の個々のシリンダの性能を
制御するシステムブロック図、 第11図は本発明による多気筒内燃機関の個々のシリン
ダの性能を制御するシステムブロック図、 第12図は本発明に係る多気筒内燃機関のアイドル回転
数をfltlJ (41するシステムブロック図、第1
6図は本発明に係るシステムのプログラムフローチャー
ト図、 第14a〜14十図は第16図の詳細な部分を示すフロ
ーチャート図。 図中符号 20.22−・・磁性ビックアンプ 24.26・・・歯車  50・・・クランク軸42.
94,120・・・クロック 32.84.98・・・エンジン 44・・・インタバルタイマ 50・・・マイクロブロセソサ F、H;1 Fle; 3 Fl(1; 6 FZ(1;、 7 fj FIc  1aa F16ノ4ζ FIGノ4e HCノ4f                  FI
614hFM、 141! Fl 6″14に 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  クランク軸の位IMヲ感知する手段と、タイ
    ムベースを発生するクロックと、該クロックの出力と該
    位i&感知手段の出力とを比較してクランク軸速度関連
    信号を発生するインタバルタイマと、該クランク軸位置
    感知手段とクロックとを該インタバルタイマに接続する
    手段と、各シリンダにおけるパワーストロークの上死点
    を感知する手段と、データ処理装置と、該上死点感知手
    段と該インタバルタイマとを該データ処理装置に接続し
    て該上死点の周りに複数のデータ点を設ける手段とから
    成(2)  該クランク軸の位置を感知する手段は歯車
    と、該1刺中4をd亥りランク軸に接続して該クランク
    ll1lllVCより該歯車を回転させる手段と、磁性
    ピックアップと、歯車位ta7に応じて信号を発生させ
    るべく該ピックアップを装置血する手段とから成ること
    を特徴とする特許gI4水の範囲第1項に記載のシステ
    ム。 (3)  エンジンの点火発′亀機及びスパーク配′屯
    システムと、該点火発vf機及びスパーク配電システム
    を該シリンダに接続する手段と、クランク軸の位置を感
    知する手段と、タイムベースを発生するクロックと、各
    シリンダにおけるパワーストロークの上死点を感知する
    手段と、クランク軸の速度をキト貌する手段と、該クロ
    ックと該クランク軸位置感知手段とを該クランク軸速度
    計嘗手段に接続する手段と、シリンダの燃焼効率を計9
    する手段と、該燃焼効率計3−1手段を該クロックと、
    該クランク軸位置感知手段と、該上死点感知手段とに接
    続する手段と、シリンダの点火タイミングを計算する手
    段と、該燃焼効率計9手段を該点火タイミング計算手段
    に接続する手段と、該点火タイミング計9手段を該点火
    発′亀機及びスパーク配′−システムに接続する手段と
    から(4)  該燃焼効率計算手段は、該タイムベース
    発生器からの信号と、該クランク軸位置感知手段からの
    信号と、該上死点感知手段からの信号とを用いて該上死
    点の周りに一組のデータ点を設けるデータ処理装置から
    成ることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記載のシ
    ステム。 (5)  エンジンの溶料配給システムと、該燃料配給
    システムをシリンダに接続する手段と、クランク軸の位
    置を感知する手段と、タイムベースを発生するクロック
    と、各シリンダにおけるパワーストロークの上死点を感
    知する手段と、クランク軸の速度を計、算する手段と、
    該クロックと該クランク軸位置感知手段とを該クランク
    軸速度計算手段に接続する手段と、シリンダの燃焼効率
    を計算する手段と、該燃焼効率計19手段を該−上死点
    感知手段と該クランク軸位置感知手段と該クロックとに
    接続する手段と、シリンダに対する溶料配給パラメ゛−
    夕を計量する手段と、該燃焼効率計算手段を該燃料配給
    パラメータ計(譬手段に接続する手段と、該燃料配給パ
    ラメータ計算手段を該燃料配給システムに接続する手段
    とから成る(6)  該燃焼効率計算手段は該タイムベ
    ース発生器からの信号と、該クランク軸位置感知手段か
    らのイg号と、該上死点感知手段からの信号とを用いて
    該上死点の周りに一組のデータ点を設けるデータ処理装
    置から成ることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記
    載のシステム。 (7)  該燃料配給パラメータは各シリンダに計量供
    給されるべき煉料量であることを特徴とする特許請求の
    範囲第5項に記載のシステム。 (8)  該燃料配給パラメータは、各シリンダの作動
    サイクル中の、燃料がシリンダに計量供給される時点で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第5 JJIに記
    載のシステム。
JP58243028A 1982-12-22 1983-12-22 エンジン制御装置 Expired - Lifetime JPH0631562B2 (ja)

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