JPS61106948A - 内燃機関の制御システム - 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］ この発明はコンピユータ化した制御装置を使用して燃料
及び／又は空気流量及び／又は点火進角ｊ・、　　　　
＆　ｆａ　Ｊ　１ｍ　ｆｔ″”Ｉ　’６０　′＋）ｉ　
ＷＡ　ｍ　ｒＪＡ　（７）　ｆｌ″“１ｆｌ＋　ｃ　１
−　ｈ・００制御装置は電子制、御のデジタル制御装置
でも、電子制御のアナログ制御装置でも、あるいは他の
形［従来技術１ 内燃機関の制御（４１、従来型の気化器から７−ジクル
て、環境の変化に適切に対応して修正を加えることが困
難であった。着目すべき唯一の例外１１排気ガス中に燃
焼後残っている未使用Ｍ素の含有率パーセントを推定づ
−ることを試みる制御装置（・ある。

残念ながら、この方ｖ１は単にあらかじめた（だスケジ
、ｌ−ル上の一点での空燃比が幾らかを判定−リ゛るか
も知れないが、最良条ｆ１を！ｊえるものて゛は＜７い
。すべＣの以前の内燃機関制御り法が非７１’＋にイ・
都合なのは内燃機関の運転状態を直接測定りる代りに推
論上の測定舶によって内燃機関の運転状態を間接的に判
定しＪ、うどしていたことである１、燃焼過程を直接に
測定した特￥ｆ（例えば特開昭５７−４６０３３号）が
公開ひれでいるが、情報はあらがじめスケジコールをた
てた制御システム中の申に摘持性を判定Ｊ−るための直
接変数どしては使用されていない。

［口　的１ 内燃機関の性能を支配する３゛つの主変数は空気流間、
燃料流量、点火進角である。空気流ｔ１あるいは燃オ′
３１流最の何れかが運転者によって操作されて、他の２
つの変数は出力を最大にするか、化学量論的空燃比で走
るか、あるいはあらかじめ定めた空燃比で走るかするの
に最も適した値をとることになる。

この発明においては、圧縮行程及び燃焼行程中のシリン
ダ内の瞬時圧力を測定しそれを積分演算することにより
、空気流量及び／又は燃料流量と点火進角の最良値が求
められる。

この手法は運転者が燃料流量あるいは空気流母料流量と
の組合せ及び点火進角が適切に定められるエンジン制御
装置としても用いることが出来る。

この発明はあらゆる環境及び運転条１′１の１・１・：
おいて適正な点火進角（最良１−ルクのための最小の進
角即ちＭ　Ｂ　ｌ’　）及び最適な空燃化（最人出ツノ
、単位燃料当りの最大出力、あるいは稀薄燃焼の何れに
基礎を圓く場合でも食い）を！ｊえるための手法と装置
を包含し−Ｃいる。

［発明の構成］ この発明は内燃機関の基本的過程を取り扱うものである
から、順序どして特に４１ナイクル［ンジンの基本的過
程を例にどって簡単に説明“づる。

１、吸入行、程ではピストンが」下死点（’１−１）　
Ｃ）から下死点（Ｂ　Ｔ　Ｃ’）に向かって移動覆るの
に伴って、開いている吸入弁を通って空気と燃（′・１
が燃焼室内に導かれる。

２、圧縮行程では吸入弁が閉じ、供給された空気と燃料
はピストンが下死点から１死点に向かって伴って燃焼室
内の圧力が増加しである最大値となってから、ピストン
が上死点から下死点に向かって移動するのに伴って減少
づる。

４、　Ｊ、ＩＩ気行程で１、Ｌ排気弁がＩｊｆｌき、ビ
ス１−ンが下死点から上死点に向かって移動するのに伴
って排気カスは１１＋気通路中に押出される。

これで１つのエンジンサイクルが完了して次のサイクル
が開始する。

この明細出は特にピストン型内燃機関について記載して
はいるが、燃料の燃焼が燃焼室内の圧力変化となるよう
な他の型式の内燃機関、例えばディーゼル機関等にもこ
の発明は同様に適用されるものである。

圧縮及び燃焼行程（ト記２及び３）のみを考えるイ１ら
ば、Ｉ［縮行程の間にはピストンが閉じ込められｌごガ
スに仕事を加え、燃焼が開始され、それが伝播している
どぎは閉じ込められたガスがビス）−ンに仕事を加えて
いる。φをクランク角どすれ一／− ＩＴ（φ）はクランク角φのときの指示１〜ルクＰ（φ
）　　ｉ、ｔクランク角φのどきのＩＲ１１５ｒＥ力Ａ
　　　　はビス１−・ンの面積 Ｒはクランク半径 Ｓｉｎφ　はクランク角φの正弦 指示１〜ルク１丁（φ）はビス１−ンの１ｍにｆ１川し
ているノＪ（ｆ’（φ）・Ａ）と、このカが１１用し−
（いるどきの有効」′径（Ｒ・８１ｎφ）どの（西に等
しい。

供給された空気と燃料とにＪ、ってこの間Ｍ　／ｌ、　
Ｕた指示イ１事ｆｉｔ（ＩＷ）は指示１〜ルタ（１１）
を−１ンジンリイクルの圧縮及び燃焼行程にゎｌ、一つ
（１１１１分計°算Ｊ−る。こｉｔ　ｌｅｔ関数で表現
づれば、ル　＝ｆｘｕ　ｆユ／Ｐｒｆ）・Ａ−尺・Ｓｔ
’Ｐしダｄダ　　　　　　　　　（２）この手法を実行
？Ｉ’−；、ためデジタルシスラムを使用した場合には
、数値積分に」、っ゛Ｃ積分が遂行さ指示仕事（至）Ｉ
Ｗの計算値はエンジン出力又はエンジンの１−ルクから
Ｃ１算した実際の仕事Ｊ４よりも幾分大きい。吸入排気
行程中には淳擦損失及びボンピング損失があるからであ
る。もし必要ならばコンビニ１−タに推定補正値を与え
ることも出来るが、ＩＷの絶対伯よりもｌＷのサイクル
毎の変化間を知ることが目的であるので、変化に１の大
部分が生じる圧縮及び燃焼ｖＪ服行程に注１」Ｊれば良
い。

［実施例］ 第１図に部分的に示されているエンジン（単気筒エンジ
ンを示してあっても多気筒エンジンの中の１気箇を代表
して示したものである）においで、ビスｉ〜ン１３が内
部を往復運動する内壁１２を備えたシリンダ１１がある
。シリンダ１１は同様に外壁１７Ｉを有し、壁１２と１
４との間には環状の冷却室１５がある。冷却室を通って
冷却剤、通常−〇　− は水又は水溶液が循環づ−る。この発明でｔｉｔ淘撓ｐ
ンサ１６が冷ＩＪＩ苗１５の中の液体の謁１αを読む。

えたシリンダヘッド２０を右４る。吸入ＩＩ　２１４．
１吸入弁２３にＪ：って通常の方法Ｃ開閉される。ＩＩ
気弁２２は排気弁２４によって通常の方法（・開閉され
る。シリンダヘッド２０には点火栓２５があり、特にこ
の発明ではガスの瞬時圧力を測定Ｊる圧力センｇ２６が
シリンダヘッド２ｏにあって、リード線２７が圧力値を
コンピュータ（図承けｆ）に導く。吸気通路２８は空気
を吸入［１２１に運び、燃料インジエクタ２９によって
燃料が噴射される。

排気通路３０はＪ）Ｆ気ガスを導出す。

ビスｊ〜ン１３　ｉＪ、クランク１ｇ１１３／ｌのクラ
ンクアーム３３にピン３２ｃ接続され（いる連結稈ご３
１を持っている１、ピン３２の中心線の半径Ｒが一トさ
れ、上死点及び下死点におけるピン３２の位置が指示さ
れている。シリンダ１１の中の燃焼室３Ｆ）はビ第２図
は燃焼室３５内の圧力が圧縮行程中にどのように上魔し
て点火点に達し、それから点火後燃焼行程中に増大し、
ビス］〜ン１３が移動して更にシリンダヘッド２０から
離れると共に減少するかを示している。

第３図は同じ２つの行程（圧縮行程ど燃焼行程）中のク
ランク角φに対してプロットされたシリンダ圧力を示覆
グラフである。これ（シリンダ圧力）と共に前記方程式
（３）に従って泪詐した指示仕事量の積分胎がプロット
されている。

指示仕事１１１Ｗあるいは指示仕事ｍの関数は、燃焼過
程を最適化するための性能指数として使用される。最適
化手法のそのよう＜２第１の例は適正点火時！ＩＩＪ　
（最良［・ルクのための最小進角即ちＭＢＴ）を決定Ｊ
ることである。第４図はＭ　１３　Ｔ点火進角からのず
れに対して指示仕事量■Ｗをブロワ；、１１″ｔ、　ｔ
＝　’ｂ　ｏ　’ｇ示１・種′様″′数多く′）０イヒ
フルイリズム乃至山登りアルゴリズムの何れかを使つＵ
Ｍｉ３Ｔ（前出）点火進角を容易に定め、かつ保持する
ことが出来る。

第５図は１サイクル当りの燃料流出（・指手イ１１１量
を除した顧（ＩＷ／ＦＰＣ）を空気過剰率に対してプ［
コツトしたしので、化学■論的空燃比が１１／られたと
きに最大のＩＷ／Ｆｌ〕Ｃが得られることを示しＣいる
。種々様々イ【数多くの最適化）アルゴリズム又は山σ
リアルゴリズムの何れかを使って化学ω論的空燃比を容
易に確定し、かつ保持することが出来る。

もし希望する運転条件が超稀薄（Ａ　／　Ｉ：≧２０）
ならば化学量論的空燃比で運転に要求される燃オ′１量
を、希望でる稀薄燃焼条件を与えるように比例して減少
さｌれば良い。

このようにして指示仕事絹関数を最大１．．’：　！Ｊ
る手法はすべての環境因子の総合的影響を決定づるため
の較正方法どして使用される。

」ニ述の場合とは異なり、最大出力条１′１が６望され
ることもある。、η１６図は指示１１事出を空気過剰の
何れかを使って最大Ｂ、ｊ力空燃比を容易に決定し、か
つ保持することが出来る。

」−述した例は最適な運転条件を決定するために最適化
される燃焼室指示仕事量関数の２つだけについて示して
いるが、その他にもまだ希望するエンジン運転条イ′１
の基礎を与えるために計算し、かつ最適化Ｊべき関数が
ある。

積分圧力の手法を利用する３つの異イ【っだエンジン制
６１１装置の構成を考えるが、何れも第１図に示したも
のど同様のエンジンを使用している。３つともコンビコ
ータ化された制御コニツ１〜４０と運転者が操作Ｊるペ
ダル４１を利用する。

考えられる第１の型式のエンジン制御装四構成はエンジ
ン燃料制御（以下ＥＦＣと呼ぶ）システムｅあって第７
図に示しである。Ｅ　Ｆ　Ｃシステムではアクセルペダ
ル４１はスロットルバルブ４３の位置を決めるクープル
４２を介して直接空気流Ｍを制御覆る。制御ユニット４
０はリード線４５して最適な燃オ′≧１と点火進角を演
算し、リード線４６を介して、燃料インジェクタ２９及
びＳ；、（ソ〈の駆動回路７１７を働かせ、駆動回路４
７１．１、続い（リード線４８を介して燃料インジ丁フ
タ２９を制御りる。燃料インジ［フタ２９に（ま燃料ウ
ィン！′）１を経て燃料ポンプ５０から燃料が供給され
る。、制御ユニツ１−４０は又リード線５２を介し【駆
φＩＪ　Ｉｊ！ｌ路４７を動作させ、リード線５３を介
しく貞火栓２５を制御コニット４０が決定した時期に敢
電さける。

圧力センサ２６はリード線２７を介しく燃焼室３５内の
瞬時圧力情報の伝達を帷持し、温石センサ１６はリード
線１７を介して冷却室１５内の冷却剤の潟疫情報を流し
続１プる。

更に、第７乃至第９図の各装置は基卑角痘センサ５／Ｉ
及びデルタ角度センサ５５を備え、それぞれリード線５
６及び５７にＪ：って制ａｌｌ　：］ニット４０に接続
されている。

基準角度センサー５４は角度位置計測円板６０の上の突
起５つを感知する。この突起５９はビス１−９’１’　
３がＴＤＣに到達する前のあらかじめ定め１０角亀の位
置に機械加工されて設（）られている。デルタ角度レン
１す５５はずっと目の細い突起６１（代表的にはクラン
ク軸回転の１乃至４度毎に加工されている）の通過を感
知して、角度位置変化情報をデジタル制御ユニツ１−４
０にりえる。基準角［ｆ　ｌ？ン骨す５４の出力とデル
タ角度レンリ−５５の出力との間の関係を示すタイミン
グ線図が第１１図に示されている。

制御ユニット４０が誤動作を起こしたとぎに備えて、制
御ユニット４０に行くリード線１７，７１５．４６．５
２及び５６に対応する１７ａ、４５ａ、４６８．５２ａ
及び５６ａによって、Φ要な要素に接続されている予備
制御ユニット６２がある。予備制御ユニット６２は制御
ユニット４０自身にリード線６３によって接続されＣい
る。

にえられる第２の型式のエンジン制御装「１構成は」ン
ジン空気制御（以下ＥΔ０と呼ぶ）システムであって第
８図に示されている。ＥΔＣシステムでは運転者はペダ
ル４１を使用してリード線燃料流量を制御づる。駆動回
路６５（Ｌリード線６６に」：つて燃料インジェクタ２
９に接わ“ＣされＣいる。駆動回路６Ｆ）はリード線６
７に」つ（侶＋；Ｊを制御コニツｌ−４０に送る。制御
コニツ１〜’Ｉ　０１；Ｌ最適（ｌ空気流量ど点火進角
を演０しり一１〜線７１及び７２を介して点火栓どス１
１ツ１〜ル・ノックｆ　ｒ　’、１−−タどの駆動回路
７０をｆ［動ざぜる。駆動回路７０はリード線７３１を
介してス「１ツトル・）″ノーＩＩ■−タ７４を作動さ
ぜ、リード線７　りｌ、：　Ｊ、）（Ｊ：、！火柱２５
を作動さ］！る９、その他につい（は、このシステムは
基本的には第７図のシスラノ、とＪｉＩ］様Ｃあって、
リード線’１５ａ、４６ａ及び！、”＋　２　）１０代
りに６７８，７１ａ及び７２ａが予備制ね１１．１．：
−ツｌ−６２に接続され（いる。

考えられる第３の型式の「ンジンａ１制御′＋！、、首
措成は完全な］ンビ７−タ制御システム（＝　ｉｉ　０
図に小されている。この構成では、ペダル／１１／１目
）の運転者入力【：ｉ単にリード線７６によっ（制陣：
１ニツ鵡ｉ忽いはエンジン出力のような運転変数を代表
づる値ど児なされる。制御ユニット４０は運転名人力を
翻訳し、駆動回路８０に至るリード線７７及び７８、及
びこれらからそれぞれ点火栓２５、燃料インジェクタ２
９及びスロットル・アクチー１］−一夕７４に至るリー
ド線８１．８２及び８３を介して空気流量、燃料流量及
び点火進角を決定して制御づる。

運転しているとき、給気はスロツｌ−ルバルブ４３を通
過して吸気通路２８の中に吸込まれ、更に吸入弁２３を
通過して燃焼室３５の中に吸込まれる。この過程で燃料
インジェクタ２９が決められた時間開弁し燃焼室３５中
に送り込む燃料流量を計量する。ピストンが移動して下
死点付近に来ると吸入弁２３が閉じ、ピストン１３はシ
リンダ１１のシリンダヘッド２０に向かって動き始める
。

この期間、あらかじめ定められたクランク角の増分がデ
ルタ角［Ｌ？ンサ５５で検知される旬にシリア、ンダ圧
力が圧力センサ２６によって測定される。

′ｙ　　　　　　　−１７− する■ン］−ダによって決定されＣ指示１１小７１’（
関数の演粋に使われる。ピストン１３がＬ死点に近付く
と、適正なｓｉＸ火進角の角度に到達りる。制御ユニッ
ト／ｌＯは点火駆動回路８０を介して点火栓２５に火花
を飛ばして燃焼室３５の中に閉込的られている混合気に
点火する。このｉＩＰ合気が燃焼Ｊるのにつれて、内部
圧力が増加し、ピストン１３の頂面を押す。ピストンが
［死点から下死白に向かって移動しているとぎ、内部圧
力はある最大飴まで増加して、それから減少し始める（
第２及び第３図）　、　ＪＪ［気弁が開くまでピストン
の１ｔｉ１面を押し続けてプラスの仕事をＪる下死貞ｆ
ｄ近で排気弁２４が聞き、排気ガスは排気通路３０中に
解散されて大気中に出る。これでエンジン１フイクルが
完了して次のサイクルが始まる。

圧縮及び燃焼行稈中に行なわれたシリンダ１〔力の測定
は閉ループ制御のλ↓木である。　−二ｔ＋らの測定値
ト１デジタル型のシステムで集計され積分方程指示仕事
量のこの値は最適な点火進角を求める場合には直接に使
用され、化学量論的空燃比が希望される場合には１サイ
クル当りの燃１１流量で割算（ＩＷ／ＦＰＣ）される。

どちらの場合にも、計算された関数は、前の測定値及び
ｉｉｌ算と比較される。もし関数が最適でないならば制
御変数の１つ（空燃比又は点火進角）を最適条件が得ら
れるまで変化させる。すべての変数を理論的経過に従っ
て変化させる、即ら、大きくしたり小さくしたりＪるこ
とによって、最適なエンジン運転が保証される。しかも
玉ンジン１サイクルという短い時間内で変化させること
が出来るし、結果を解析することしできる。この過程は
」−分に１１−確に限定されかつ制御可能のエンジン過
渡運転性能を作り出す。

この経過を示す論理線図を第１０図に示しである。第１
０図に示されている通りエンジンの運転過程は、温度セ
ンサ１６からの水海情報に従ってＴンジン条件の初期値
を与えるステップ９０を以）・□゛ｉ　　　　　て開始
する。これはステップ９１に導かれで、エンジンのモデ
ルから既知の空気流量、点火進角、艙料流間を求める動
的方程式を解く。運転者の要求値と基準角庶信号が読込
まれ、必曹イ１空気流出、燃Ｆ１流用、点火進角が求め
られる３、これは次にステップ９２に導かれる。即ち、
］ンピコータどセンサは働いているか？もし答がｎｏな
らばステップ９３に進み、予備制御ユニット６２を働か
せて引継がれる。もし答がｙｅｓならば、スナップ９４
に進み、制御ユニツ１〜４０がス１］ツトル・アクチュ
エータ７４、燃料インジェクタ２９の量弁時間、及び点
火栓２５を制御する点火進角システム等をセットする。

次にステップ９５τ・は１１ニカセンサ２６によってシ
リンダ圧力を測定し、イして制御ユニツ１〜４０が指示
イ１事損関数をｉｔ　Ｄｉ　＝＋る。ぞれからステップ
９６で質問される。即１５指示什事量関数は最大にある
か？もしｎｏならば、点火進角又は燃＄１１流間又は空
気流量を変化さ１±るためにステップ９７が誘導され、
妥当な信号が次のサイクルのためにステップ９１に戻さ
れる。ｂし答がｙｅｓならば、ステップ９８に進んで動
的方程式のパラメータを更新して更新したパラメータを
スアップ９１に送る。

このエンジン制御ユニット４０は、アナログ電子装置、
流体装置、あるいは好ましくはデジタル電子装■の何れ
か適当なものからなる。簡単に、デジタル型の制御ユニ
ット４０を説明して、システムの構成と実施例にお（）
るセンサの関係を示そう。

この構成に対しては、エンジン制御システムはデジタル
制御システムからなり、制御ユニット４０はＣＰＵ、Ｒ
ＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性のＲＡＭ。

デジタルＩ１０．タイマ、カウンタ、及びエンジン制御
に必要なすべての数値計算及び論理的決定を遂行Ｊるの
に使用するアナログ・デジタルコンバータとからなる。

インジェクタ、点火、及びスロワ１−ル・アクチユエー
タ等の駆動回路８０は、トランジスタ、抵抗器、コンデ
ンサ、及びスイッチングロジックからなり、スイッチン
グ１コシツクは論理出力を燃オ′七１インジェクタ２９
、点火栓２５ために必要である。駆動回路８０はデジタ
ル制御３１１ユニツ１−４０からの論理信号を費（）る
。−ｒ備制御コニット６２はデジタル制徊１ユニツ１〜
が、ｌ、（ｚ　ｌｉｆ、ｒ、　Ｌ、たとぎにあらかじめ
スケジコールされたエンジン制御をするのに必要な回路
からなる。ス１−１ツトル・アクチユエータ７４どスロ
ワ１〜ルバルゾ／４３は吸気通路２８に流れ込む空気流
ｆＲｆ　ｉｔ量づるス１１ツ１−ルバルブ４３を制御す
るのに使用される。角葭センサ５４と５５については既
に述べた。燃焼室圧力センサ２６は、この制御システム
では重要なセンサであって、これは燃焼室３５内のｒｆ
力をそれに比例した電気信号に変換する。

デジタル塑システムの代表的な始動及び運転シーケンス
は次の通りである。運転者が点火スイッチを入れると制
御システムの電子回路に電力が供給される。渇撓センサ
１６を介してエンジン運転が測定される。この入力から
初期の始動燃料流ｈ１と点火進角が計棹される。スロッ
トルバルブ４３ンジンの回転をスター１〜させるスター
タモータニ通電する。エンジンは基準角度センサ５７１
によって第１の基準マーク５９が感知されるまで回転し
、このときずべての燃焼室圧力センサ２６が読まれてど
のシリンダ１１が圧縮行程にあるかを判定覆る。これに
よって他のすべてのピストン１３がエンジンリーイクル
のどの部分にあるかを判定するだめの情報が得られる。

デルタ角度センサ５５からの信号をカウントしてピスト
ン１３の−Ｆ死点に対する関係位置が判定される。シリ
ンダ１１の燃料インジェクタ２９が正しい時期に、定め
られた時間開かれて燃焼室３５内に流入する燃料流量を
計量する。

ピストン１３がそのサイクル運動をしている間に圧力セ
ンサ２６によって圧力測定が行なわれる。

点火栓２５はサイクル中の所定の時期に放電される。シ
リンダ圧力は排気行程まで連続的に監視される。給気及
び排気行程中に、指示仕事量が計算され、もしあればそ
のほかの最適化すべき関数が計算される。燃料インジェ
クタ２９の次のサイク！の量弁時間又はスロットルバル
ブ７Ｉ３の聞痘か次の吸入行程に先立って計量され、最
適化する過程が始まる。上記の過程のシーケンスのタイ
ミング線図が第１２図に示しである。

次のり一イクル、及び後に続くづべでのサイクルで、指
示仕事量（または仙の最適化Ｊべき関数）が再び計算さ
れ、直前に先行している変化が最適な方向にそった結果
を生じているかどうかが判定される。燃料流量又は空気
流量の最適（１６がひとたび見出されるど論理スイッチ
が切換えられて＠適な点火進角を決定する動作が行なわ
れる。点火進角の最適値が見出されると論理スイッチ１
．１元通りに切換えられて、もし必要ならば燃１（Ｉ流
ｂ４又は空気流量を再び最適にＪる。この論理は二１ン
シンの運転が続いている限り反復継続りる。

もし主要なＩ！ンザの故障が検知さ（′シるか、あくに
。

いはもしデジタル制御二１ニット／４０か１ｌＩ９陣Ｉ
Ｉｔｔぽ。

予備制御コニツ１へ６２が働く。点火栓２５を１＋り電
させるために１１角度センリ５４を使用し、おおざっば
な燃料流量を与えるために］ンジン辿１ム情ル４１の位
置の信号を使用して、この予備制御ユニット６２は問題
が正常化するまでの役割を果すことが出来る。

完全コンピュータ制御に代って、第７図及び第８図にそ
れぞれ関連して前に述べたＥＦＣ又はＥ△Ｃシステムが
用いられたとしても同様の運転経過が得られる。ちょっ
としたハードウェアの相違と運転者入力に対する翻訳の
違いがあるだけである。基本的な運転論理の最適化手法
と圧力感知は同様のままである。

この手法は従来から使われている電子燃料制御システム
においてエンジンの運転条件を較正する場合にも応用づ
ることができる。その場合指示仕事量関数情報は、直接
−ノイードバック変数として（゛はなく、従来の排気ガ
ス組成フィードバック、又は他のフィードバック情報と
同様の間接的な変数として使用される。圧力情報及び関
連するタイこの発明が関係する技術に精通覆る名にと・
）（、構造上の多くの変形及び発明の広範囲にねＩこる
異なった実施例と応用が発明の精神と範囲から逸脱する
ことなく示唆される。ここにお（〕る開承と記述は単に
説明的なもの（゛あって如何なる意味でｂこれに限定す
るものではない。

［効　果］ 以上述べたＪ：うに、シリンダ内指示仕事量をＦ１］縮
及び燃焼膨張行程にわたって（３）式のように数値積分
した値又はその関数の１サイクル毎の変化を求めること
により、エンジンの発生するトルク、空気と燃料の混合
比及び燃料消費率等の良否の傾向を知ることができる。

従って」−記数値積分値又はその関数値の変化量をエン
ジンを−Ｉン１〜１１−ルするコンピュータが求め、そ
れに基づいて」−ンシンに供給づ−る燃料及び／又は、
空気Ｂ３及び／又は、点火時期ぞの他のエンジンパラメ
ータを調節づることにＪ：っで、トルク、空燃比、燃費
その他の１圧縮及び燃焼膨張行程に相当するクランクシ
ャフト回転角（点火時期付近のＴＤＣにおけるクランク
角を０°どした場合、例えば−１８０６〜＋　１８０６
の間の角度、即ちクランククセ１８１回転分）とづるこ
とにより、仙の行程（排気及び給気）の１回転分の間に
エンジンパラメータの変更ができるから、次の積分区間
では新しいパラメータによるシリンダ内圧変化が生じる
。即ちエンジン状態の検出からそれに応じたパラメータ
の変更までを１ガイクルの間で済ませることが出来るの
で高速の最適制御が可能である。積分を１サイクルの区
間全体に行なった場合には次の積分区間（サイクル）中
にパラメータの変更をすることになるから、正しい結果
の観測は更にぞの次のサイクルの積分値を見な【ノれば
ならないので、制御が遅くなる。

尚、２サイクル内燃機関においても、本発明が適用でき
、その場合においても、従来から排気ガス成分の検出器
を用いての燃料と空気の況合比をｊ・・１・　　　よい
ヵ、。エアツア、１１．１カ、（３１い、。、速の最適
制御方法を提供することができるｂのでり ある１゜

【図面の簡単な説明】

第１図は４サイクル内燃機関の概略図であって、この発
明に適用された栓型構成をボしている。 第２図はクランク角を底とＪる１力変化のグラフである
。 第３図は圧縮及び燃焼行程中の代表的４１シリンダ圧力
とこの発明に従って計ｎした指示イ［車量の積分値をク
ランク角度に対してプ１］ツトシたグラフである。 第４図は点火進角に対して指示（ｌ　’ｄｉ　ｆｉｉを
プロワ１〜したグラ−）である。 第５図は１サイクル当りの燃料ＨＢで指示（１小ｍを割
った値を空気過剰率に対してブロワｌ−Ｌ、たグラフで
ある。 第６図は指爪ｔｌ事吊を空気過剰率（Ｃ対してブロワ１
−シたグラフである。 第７図はこの発明の原理を具体化したエンジンで燃焼領
域への空気流を直接決定する運転者制御のスロットルバ
ルブを持ったものを示づブロックブ［１ツク図である。 第９図は同様にこの発明の原理を具体化した他のエンジ
ンで完全にコンピュータ制御を使用したものを示すブ［
１ツク図である。 第１０図は第９図の完全にコンビコータ制御を１゛るシ
ステムの論理ブロック図である。 第１１図はクランク角のタイミング図で、デルタ角度出
力に対する代表的な基準角度出力の関係を示す。 第１２図は代表的なエンジン及び制御システム図で、エ
ンジン及び制御システムの入力と出力の重要事項の時間
的関係を近似的に示している。 １１・・・シリンダ、１６・・・温度センサ、２６・・
・圧力センサ、２９・・・燃料インジェクタ、３３・・
・クランクアーム、４３・・・スロットルバルブ、４４
・・・エアーフローセンサ、 ５４・・・基準角度センサ、５５・・・デルタ角度セン
サ、６０・・・角亀位置計測円板。 第　１　図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸に接続されたピストンを内蔵するシリ
   ンダとシリンダの一端部にあつて吸入口と排気口とを備
   えた燃焼室と、前記燃焼室に供給する燃料の流量を制御
   する燃料流量制御手段と、前記燃焼室に供給する空気の
   流量を制御する空気流量制御手段と、及び前記燃焼室内
   における点火の時期を制御する点火進角手段とを有する
   火花点火式内燃機関において、 ピストンが上死点に近付く毎にピストン位置を判定し、
   ピストンが上死点に到達する直前に信号を発生するため
   の基準角度指示装置手段と、クランク軸の回転角φを各
   行程内の小さな増分で指示し、かつそれに従って信号を
   発生するためのデルタ角度指示装置手段と、 前記燃焼室内の瞬時圧力を測定するための前記燃焼室の
   圧力測定手段、及び 上記のものを有するコンピュータ、 ピストン頂面の面積Ａ、クランクの半径Ｒ、及びクラン
   ク角度φの各々の値に相当する正弦を知つているメモリ 前記基準角度指示手段、前記デルタ角度指 示手段、前記圧力測定手段及び前記メモリに接続されて
   いる入力手段 次式に従つて瞬時トルクＩＴ（φ）を計算 する手段 ＩＴ（φ）＝Ｐ（φ）・Ａ・Ｒ・ｓｉｎφ ピストンの各燃焼行程の後で、指示仕事量 ＩＷの積分値を発生させるための計算手段 ＩＷ＝Σ＾φ＾＝＾φ＾＿＾２＿φ＿＝＿φ＿１Δφ・
   ＩＴ（φ）φ＿１＝圧縮行程開始付近のクランク角 φ＿２＝燃焼膨脹行程終了付近のクラン ク角 ＩＷの計算値に従って次の燃焼行程に最適 な燃料流量、及び／又は空気流量、及び／又は点火進角
   を制御するための出力手段 とからなる内燃機制御システム。
2. （２）エンジンの運転を変化させようとする運転者の要
   求値をコンピュータに信号で伝えるための、上記コンピ
   ュータへの運転者要求値の入力手段を備えた特許請求の
   範囲第１項記載の内燃機関制御システム。
3. （３）スロットル開度を運転者自身が制御する手段、燃
   料流量と点火進角を決定するコンピュータ出力手段を備
   えている特許請求の範囲第１項記載の内燃機関制御シス
   テム。
4. （４）燃料流量を運転者自身が制御する手段と、空気流
   量及び／又は点火進角を決定するコンピュータ出力手段
   を備えている特許請求の範囲第１項記載の内燃機関制御
   システム。