JPS61239130A - クランク軸の速度変動測定を利用するエンジン制御用のオン−ライン・エンジン・トルクおよびトルク変動測定法、およびその利用装置 - 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） この発明は、内燃機関に働く平均荷重トルク、気筒ごと
のトルク発生、および平均エンジン・トルクについて、
各気筒のトルク発生の変動の大きさく相対燃焼効率の大
きさ）をオンライン測定する方法に関するものである◎
またこの発明は、多気筒内燃機関のいろいろな気筒の性
能ｆ、監視する装置および方法にも関する。さらにこの
発明は、多気筒内燃機関の全性能ならびにエンジンのい
ろいろな気筒の個別性能を監視するだけではなく制御す
るかかる装置および方法を利用するフィードバックシス
テムに関するものである〇 （従来の技術） トルク出力のオン・ライン情報は、エンジンの診断およ
び制御の両店用にとって非常に役に立つ。−責して１例
えば与えられた気筒の低トルク出力は、点火栓または燃
料噴射器不良のような不良部品、または弁汚染のような
装置の作動不良の兆候であることがある。さらに、気筒
における発生トルクの値は個別でも一括でも、エンジン
の全効率を増加するのに使用できるが、この場合一括で
も気筒ごとに基づく個別でも。

点火または噴射タイミングのような一定の制御セツティ
ングを最適化する。

多気筒内燃機関のいろいろな気筒の性能、燃焼効率、圧
縮バランスなどを監視する方法および装置が知られてい
る。例えば、米国特許第４．２９２．６７ｒｆ号、　第
４，２７７．８３０　号、第４，１９７，７６７号、第
４，０５５，９９８号、第４，０１５，４６７号、およ
び第４，０１５，４６６号に開示された装置および方法
がある。多気筒内燃機関のいろいろな気筒の個別性能を
決定するのに異なる手法および装置が使用されている。

これらの異なる手法は、多気筒内燃機関の作動および制
御の実行可能性、異なる方法および原理を包含し、説明
している。

（発明が解決しようとする問題点） 内燃機関制御方法に対するトルクの値の適用性は広い０
例えば、火花点火内燃機関において、点火進角は主とし
て２個のパラメータ、すなわちエンジン速度とエンジン
負荷とに基づいて決定される。エンジン負荷の共通に使
用される尺度は吸気マニホルド圧である。

しかし、エンジン負荷は吸気マニホルド圧の程度に反映
されるに過ぎない。吸気マニホルド圧が代表的な制御戦
略に選ばれるのは、それを感知するセンサが利用できる
からであり、また吸気マニホルド圧に基づく点火進角制
御の多くの経験が積み重ねられている。しかし、吸気マ
ニホルド圧とエンジン負荷との間には完全な相関が存在
しない０例えば、吸気マニホルド圧は。

負荷変化以外の原因による変動を受ける◎さらに、吸気
マニホルド圧に関連する信号を作る変換器はエンジンの
状態から若干絶縁されなければならず、それによって吸
気マニホルド圧力変換の応答時間が比較的遅くなる〇 したがって２本発明の１つの目的は、現在使用されてい
る吸気マニホルド圧関連信号よシも１．　　　　正確に
エンジン負荷を表わす信号に応答する点５′。

大進角制御方法および点火進角制御装置を提供すること
である。

本発明の１つの側面は１発生したエンジン・トルクの値
を決定する方法には、特定な気筒の発火時間中のクラン
ク軸の最低速度の位置および最高速度の位置と組み合わ
されるデータを利用する。発生した気筒トルクのこの値
は次に。

火花点火エンジンの点火進角または圧縮点火エンジンの
燃料噴射タイミングといったような制御パラメータ用の
制御の基準レベルを用意するのに使用される。

特定の気筒のトルク変動または相対燃焼効率の値は、エ
ンジンの全気筒の平均トルク（または仕事）レベルに関
するその気筒によって発生されたトルク（または仕事）
の値になる。燃焼効率の気筒間変化量の知識は、エンジ
ン診断にもエンジン制御にも大いに役立つ〇−貫して。

例えば与えられた気筒の低い燃焼効率は不良部品（例え
ば点火栓または燃料噴射器）の表示かもしれない０１つ
の周期にわたって測定された個別気筒の燃焼効率の出力
Ｆｉ、気筒の中に空気と燃料を一様に分布して空気／燃
料供給装置の効果を評価する手段として役立つことがあ
る０さらに、いろいろな気筒の相対燃焼効率の値は。

例えば各気筒における点火または噴射タイミングのよう
な制御セツティングを最適にすることによって二／ジ／
の全効率を増加するのに役立てることができる０ かくて１本発明のもう１つの側面では、連続した気筒の
最低速度の位置で収集されたデータは、平均エンジン・
トルクについて各気筒のトルク発生の変動の値（相対燃
焼効率の大きさンを提供する。すなわち、連続した気筒
の最低速度の位置におけるこれらのデータは、多気筒内
燃機関にあるいろいろな気筒の相対燃焼効率を測定する
方法を提供する。平均エンジン・トルクについて各気筒
のトルク発生の変動のもう１つの大きさであるが１代わ
りに上死点（ＴＤＣ）についてのクランク軸速度を用い
るものは。

１９８２年１２月２２日に出願され、かつ本発明と同じ
譲受人に譲渡された米国特許出願第４５２．５７２号の
主題である。

（問題点を解決するための手段） 説明のための実施例においてこれらの両生目的を達成す
るために、ｍ子回路はエンジンに取ｐ付けられる１対の
磁気ピックアップおよび歯車と共に使用されて、クラン
ク軸の連続する既知角度回転の経過時間を測定しかつ燃
焼サイクルにおける各気筒の動力行程の上死点（ＴＤＣ
）゛のような位置にこれらの時間を関係づける。このデ
ータは、データを処理するとともに、各気筒のトルク発
生の値、全エンジン・トルク発生の値、および平均エン
ジン・トルクについての各気筒のトルク発生の変動の値
（相対燃焼効率の値）を処理する汎用マイクロプロセッ
サの入力である。

特に１本発明の装置には、エンジン・クランク軸の位置
を感知する装置が設けられる０クロツクは時間軸を発生
させる。間隔タイマは、クロックの出力を位１［感知装
置の出力に比較して。

クランク軸速度関連信号を発生させる０クランり軸位置
感知装置およびクロックを間隔タイ、に結合する装置が
設けられる０気筒の発火時間中の最低クランク軸速度点
および最高クランク軸速度点でクランク軸速度の値を得
るために。

間隔タイマをデータ・プロセッサに結合する装置として
のデータ・プロセッサが設けられる０制御パラメータの
基準レベルと、個別気筒の性能を最適化するのに要する
それらのレベルの変動と、をいずれもセットすることに
関する本発明の側面により、多気筒圧縮点火内燃機関の
性能を制御する装置には、エンジン点火火花発生および
燃料分配装置と５点火火花発生および燃料分配装置をエ
ンジンのいろいろな気筒に結合する装置と、エンジン・
クランク軸位ｔを感知する装置と１時間軸発生クロック
とを含む。

最低クランク軸速度の位置および最高クランク軸速度の
位置でクランク軸速度を計算する装置。

ならびにクロックおよびクランク軸位置センナをクラン
ク軸速度計算器に結合する装置が提供されている。さら
に、いろいろな気筒のトルクの値およびトルク変動の値
（相対燃焼効率）１−計算する装置が提供されている０
これらの計算装置はクロック、クランク軸位置セ／す、
および上死点を感知する装置に結合されている◇受は入
れられる誤差範囲内で、いろいろな気筒の性能を最適化
するために、いろいろな気筒の点火タイミングを計算す
る装置が提供されている。

その計算装置は、点火タイミング計算器に結合され１点
火タイミング計算器は点火火花発生および燃料分配装置
に結合されてそれを制御する。

説明のための実施例による計算装置は、時間軸発生器お
よびクラ／り軸位置センサからの信号を利用して、気筒
の発火時間中に最低および最高クランク軸速度を中心と
する１組のデータ点を供給するデータ・プロセッサを含
む。

さらに、制御パラメータの基準レベルのセツティングお
よび多気筒圧縮点火内燃機関の個別気筒の性能を最適化
するのに要するそれらのレベルの変動のセツティングの
両方に関する本発明の側面により、説明のための実施例
はエンジン燃料分配装置と、燃料分配装置をいろいろな
気筒に結合する装置と、エンジンのクランク軸位置を感
知する装置と１時間軸を発生させるクロックとを含む。

この装置はさらに、最低および最高クランク軸速度の位
置でクランク軸速度を計算する装置と、クロックおよび
クランク軸位置セン？をクランク軸速度計算器に結合す
る装置とを含む。さらに、いろいろな気筒のトルクの値
およびトルク変動の値（相対燃焼効率）を計算する装置
が提供されている。これらの計算装置はクロック、クラ
／り軸位置センサ、および上死点を感知する装置に結合
されている。

受は入れられる誤差の範囲内で、いろいろな気筒の性能
を最適化するために、いろいろな気、筒の燃料分配パラ
メータを計算する装置が提供されている。計算装置は燃
料分配パラメータを計算する装置に結合され、燃料分配
パラメータを計算する装置はエンジン燃料分配装置に結
合されてそれを制御する。

説明のための実施例では、燃料分配パラメータはそれぞ
れの各気筒に入るべき燃料の量であるＯ もう１つの説明のための実施例では、燃料分配パラメー
タは、燃料が気筒に入るそれぞれの気筒の作動サイクル
における時間である。

（作用） この発明は、上記の構成により、現在使用されている吸
気マニホルド圧関連信号よシも正確に工／ジン負荷を表
わす信号に応答する点火火花発生制御方法および点火火
花発生制御装置が得られるようになる。

また、特定な気筒の発火時間中のクランク軸の最低速度
の位置および最高速度の位置と組み合わされるデータを
利用することによってエンジントルクの値を精度良く決
定することができるようになり、この値を利用して、火
花点火エンジンの点火進角または圧縮点火エンジンの燃
料噴射タイミングといったような制御パラメータ用の制
御の基準レベルを用意するのに使用できるようになる。

特定の気筒のトルク変動または相対燃焼効率の値が、エ
ンジンの全気筒の平均トルク（または仕事）レベルに関
するその気筒によって発生されたトルク（または仕事ン
の値として得ることができる。

これらの値より、１つの周期にわたって測定された個別
気筒の燃焼効率の出力が、気筒の中に空気と燃料を一様
に分布して空気／燃料供給装置の効果を評価する手段と
して役立つようになる。さらに、いろいろな気筒の相対
燃焼効率の値は１例えば各気筒における点火または噴射
タイミングのような制御セツティングを最適にすること
によってエンジンの全効率を増加するのに役立てること
ができるようになる。

さらにまた、多気筒内燃機関の連続した気筒の最低速度
の位置で収集されたデータより、平均エンジン・トルク
について各気筒のトルク発生の変動値（相対燃焼効率の
値）ｆ：与え、連続した気筒の最低速度の位置における
これらのデータより、多気筒内燃機関にあるいろいろな
気筒の相対燃焼効率を与えることができるようになる〇 これらの値を用いることによう、オンラインエンジン診
断およびエンジン設計ならびに制御方法のためのオフラ
イン評価手段等ができるようになる。

（実施例） 本発明は、下記の説明および本発明を示す付図を参照す
ることによって最もよく理解することができる。

以下の解析において、特定の変数を表わす特定の記号が
使用される。下記の表はこのような記号およびそれによ
って表わされる変数の表である。

記号および対応する変数の表 Ａ　　エンジンの１サイクルにおける平均化されたすべ
ての気筒の速度変動振幅 Ａ　　エンジンの多数サイクルにおける平均化されたす
べての気筒の速度変動振幅 Ａｊ　　ｊ番目の点火間隔の際に生じる動力行程を持つ
単気筒の速度変動振幅 Ａｊ　　　その気筒の多数の点火にわたって平均化され
たｊ番目の点火間隔の際に生じる動力行程を持つ単気筒
の速度変動振幅 Ｃｉ　　１番目のデータ点に対応する濾波されていない
カウント値 会ｉ　　五番口のデータに対応する濾波されたカウント
値 ＣＡｊ　　ｊ番目の点火間隔における濾波されたカウン
ト変動振幅 ＣＡｊ　　その気筒の多数の点火における平均化された
第ｊ番目の点火間隔の際にその動力行程を受ける気筒の
濾波され九カウント変動振幅 ＣＡ　　エンジンの１サイクルの際にすべての気筒にわ
たって平均化された濾波されたカウント変動振幅 ＣＡ　　すべての気筒および多数のエンジン・サイクル
における平均化された濾波されたカウント変動振幅 ｆｃＬＫ　　磁気ピックアップを通す連続歯の時間を定
めるためにＤＩＴに使用されるクロックの周波数 Ｊ　　エンジン駆動ラインの回転慣性 Ｎ　　エンジンの気筒数 Ｃｂ、１７番目の点火間隔における最低速度の点に対応
する濾波されないカウント値 危゛　　ｊ番目の点火間隔における最低速度の点Ｋ対応
する濾波されたカウント値 ＱＩｊｊ番目の点火間隔における最高速度の点に対応す
る濾波されないカウント値 亀ｊ　ｊ番目の点火間隔における最高速度の点に対応す
る濾波されたカウント値 金。

ｊ番目の点火間隔におけるカウント値の平均に対応する
濾波されたカウント値 Ｓ　　クランク軸速度 Ｓｉ　　　クランク軸の歯車の歯がΔθ度回転するため
のｉ番目の時間間隔にわ・ける平均エンジン速度 Ｓｆｊ　　ｊ番目の点火間隔に生じる最高り之／り軸速
度 Ｓｓｊ　　ｊ番目の点火間隔に生じる最低クランク軸速
度 Ｔｉ　　　クランク軸の多歯輪がΔθ度回転するｉ番目
の時間 ＴＦＸｊ（ｔ）時間ｔでｊ番目の気筒によって発生する
トルク ＴＥｊｊ番目の点火間隔に生じる動力行程を持つ単気筒
によってエンジン・サイクルの間に発生する平均トルク
ｒ　（”ｐｊ）ＴＥｊ　　ｊ番目の点火間隔に生じる動
力行程を持つ単気筒の多数の点火全体にわたって平均化
された量Ｔｇｊ？　（ｔＦｊ） ＴＥ（ｔ）時間ｔですべての気筒によって発生するエン
ジンＣトルク ＴＥ　　　エンジンの１サイクルにわた９すべてのＮ気
筒によって発生する平均エンジン・トルク ＴＥ多数のエンジン・サイクルにわたって平・均化され
た量ＴＥ ＴＬ　　　エンジン負荷トルク ｔｙ　　　連続するＴＤＣ間の時間（点火時間）Δθ　
　カウントが測定される固定角度回転。これはクランク
軸歯車の歯間隔に対応する。

定常状態で作動するエンジンにおいて、平均エンジン速
度は・一定である。しかし、瞬間エンジン速度は各気筒
の動力行程の際にクランク軸に与えられる周期的エネル
ギの結果として、平均速度を中心とした周期的変化を受
ける。理想のエンジンでは、すべての気筒は同じ機能を
果たし、同量のトルクを発生する。この場合、周期的速
度変化は第１図に示される通り規則正しく、４行程、Ｎ
気筒エンジンでけ７２０ハ度ごとに反復する。実際のエ
ンジンでは、気筒はすべてが同量のトルクを作らず、速
度変化は不規則である。濾波された瞬時エンジン速度対
テスト・スタンド上の実際のエンジンから取られたクラ
ンク軸角度のプロットが第２図に示されている。この速
度プロットに含まれる情報は、個別気筒およびエンジン
全体の両方のトルク発生レベルを求めるのに使用される
。

どんな時点でも、エンジンによって発生する正味エンジ
ン・トルクは個別気筒のトルク寄与の和である。しかし
、クランク軸回転の特定な部分では、正味トルクはその
クランク軸回転の特定部分の間にその動力行程を実行し
ている１気筒に作られるトルクによって適当に概算し得
ることが示される。すなわち、クランク軸回転のこの部
分に対して、残υのＮ−１気筒の寄与は無視できるもの
と考えられる。シミユレータ、７のエンジン・データと
実際のエンジン・データとの両方にこの考え方を適用す
ると、エンジンにより作られるトルクを求める場合、ク
ランク軸速度が最低である１気筒の動力行程のＴＤＣ付
近から、クランク軸速度が最高である次のＴＤＣＯ前の
点までのクランク軸回転角度を使用することによって最
良の結果が得られる。換言すれば、特定な気筒の動力行
程のこの角度にわたって、正味エンジン・トルクは当該
気筒により作られるトルクによって極めて正確に概算す
ることができる。

い−１第５図から、点火順序における第１気筒は、ｌ’
−ＴＤＣＩ　Ｊとして示されるクランク軸角度で動力行
程を始める前にＴＤＣに達する。この発明の文脈では、
ＴＤＣは気筒の動力行程の上死点を指すことを理解すべ
きである。点火順序の次の気筒は、「ＴＤｃ２Ｊで７２
０／Ｎ度遅れてＴＤＣに達する。Ｓｓｌは２つのＴＤＣ
の間の最低速度を表わし、Ｓｆｌは最高速度を表わす。

これら２つの点の瞬時速度の差は、含まれる時間におけ
る正味エンジン加速度の大きさであり、この時間におけ
るクランク軸速度変動の振幅Ａｔを定める。

そこで、 Ａｊ　＝Ｓｆｊ　　Ｓｓｊ　　　　　　　（１）ただし
指標ｊＶｉｊ番目のＴＤＣとｊ　−１−１番目のＴＤＣ
との間の時間（点火間隔）を表わす。

クランク軸角速度の時間変化″４Ｉ／ｉ、装置の回転慣
性Ｊによって割られた装置に作用する正味トルクに等し
いことが知られている。

ただし ＴＢｊ（り時間ｔでｊ番目の気筒によって発生するエン
ジン・トルク ＴＢｊｊ番目の点火間隔中に生じる動力行程を持つ単気
筒によってエンジン・サイ クルの間に発生する平均トルク Ｔｐ　（ｔ　）時間ｔですべての気筒によって発生する
エンジン・トルク ＴＥ　　　エンジンの１サイクルにおいて全Ｎ気筒によ
り発生する平均エンジン・トル ク ＴＬ　　　エンジン負荷トルク ｉｐ　　継続するＴＤＣ間の時間（点火間隔）ＴＤＣｊ
に続く最低速度と最高速度の時間の間で第（２）式を積
分すると、 定常状態の作動を想定し、分析モデルと実験結果の両方
を用いると、第（３）式の右側の積分は負荷トルクＴＬ
および気筒点火間隔１（と共に直接変化することが判明
しておシ、下記の式を生じる 第４式は、上記時間間隔内に生じる動力行程を持り気筒
によ）て作られるトルクのｊ番目の点火間隔にわ九フて
平均を求める手段を提供する。定常状態の作動では、す
なわち連続する点火間隔全体にわたり一定に保たれる平
均エンジン速度でけ、各気筒から見た平均負荷トルクが
、各点火間隔にわたって発生する平均エンジン・トルク
に等しくなければならない。ｊ番目の点火間隔では、動
力行程を受けている気筒によって発生するトルクが顕著
であるので、第（４）式は単気筒の速度変動振幅を点火
間隔における当該気筒によって発生する平均トルクに関
係させるものと考えられる。第（４）式のＴＬをＴＥｊ
に代えると、 ＴＢｊ　ｔｐ Ａｊ〜□　　　　　　（５） ・−もし金気筒の点火が等しければ、量Ａｊ、すなわち
ｊ番目の気筒と組み合わされるクランク軸速度変動の振
幅は、すべての気筒について同じであり、速度波形は第
１図のように規則正しい。

第２図に示される通９、これは実際のエンジンの場合で
はない。かくて、量Ａｊおよび第（５）式は、ｊ番目の
気筒によって発生するエンジン・トルクと共に組み合わ
される。すべての気筒にわたってエンジンにより発生す
る平均トルクの関係式ｔ−得ルために、エンジン・サイ
クルにおいて波振幅が平均化される。かくて、 ただし Δ 第（５）式は単気筒の速度変動振幅を点火間隔にわ九っ
て当該気筒によって発生する平均トルクに関係させるも
のと考えられる。第（６）式はエンジンの１サイクルに
おける平均速度変動振幅とエンジン拳サイクルにおいて
作られる平均エンジン・トルクとの対応する関係を提供
する。１サイクルの間の平均気筒およびエンジン・トル
クについて解くと、 １Ｊ ＴＢｊ〜□　　　　　　　（８） ｐ Ｊ ＴＥ〜−（９） ｐ ただし ＴＥｊ　　３番目の点火間隔（ｔｐｊ）の際に生じる動
力行程を持つ単気筒によってエンジ ン・サイクルの間に発生する平均エン ジン・トルク ＴＢ　　　エンジンの１サイクルに対して全Ｎ気筒によ
り発生する平均エンジン・トル ク エンジンの燃焼事象は本質的に不安定である。

そのために、１つの気筒における燃焼すなわち１つのエ
ンジン・サイクルの間に発生する平均トルクの大きさだ
けではなく、同じ気筒の多数の燃焼における平均化され
た気筒トルク発生およヒ多数のエンジン・サイクルにお
ける平均化されたエンジン・トルク発生をも得ることが
望まし、い。これらの量は、第（８）式および第（９）
式の各従属変数の上のパーによって表わされる。かくて ＴＥ〜□　　　　　　　（２） ｐ ただしバーの付いた量は多数の気筒燃焼およびエンジン
・サイクルにおける平均を示す。

本発明による方法で汀、速度変調振幅を作るために必要
な瞬時エンジン速度、およびそれによるトルクは得られ
ない。むしろ、組み合わされる「カウント変動振幅」は
、クランク軸の固定角回転が生じる時間Ｔｉを測定する
ことによって導かれる。この方法で計算されるカウント
変動振幅先、前述の速度変動振幅Ａによって供給される
情報に比較し得る情報を供給する。各気筒の平均トルク
の計算はそのとき４段階、すなわち（１）クランク軸時
間間隔Ｔｉの測定、（２）これらの測定のオン・ライン
・ディジタル・フィルタ作用、（３）各発火についての
カウント振幅値の計算、および（４）継続燃焼における
各気筒のカウント振幅の平均化、によって達成される。

これらの段階は下記に説明される。

気筒のトルクを計算する基礎はり２ンク軸時間間隔のデ
ータである。エンジン・クランク軸に取り付けられる歯
車、固定式磁気ピックアップ、およびゲイジタル電子回
路は、クランク軸の固定角回転の際に生じる高周波クロ
ックのサイクルをカウントするのに用いられる。クロッ
クの測定されたカウントは、クランク軸が既知の角度に
回転するに要する時間に正比例する。

回転の固定角にわたって測定されたカウントと、回転の
時間間隔と、エンジン速度との間の関係式は次の通シで
ある： Ｃｉ　＝　ｆｏＬＫ　Ｔｉ　　　　　　　　（６）−Δ
θ ただしＣ１Ｉｒ１高周波クロックの測定されたカウント
であり、ｆａｕｃｒｒｉＨｚで訝わしたりｃＩヴク周波
数であり、Ｔｉはクランク軸がΔθ度回転する秒で表わ
した時間間隔であり、Ｓｉは回転の対応する角度におけ
るＲＰＭで表わした平均エンジン速度であシ、Δ４θは
クランク軸が回転する角度である。

添字ｉは１番目のデータ点を表わす。

第（６）式と第（至）式との間で時間間隔Ｔｉを消去す
ると、回転の与えらｎた角度における測定されたカウン
トの数がこの間隔における平均エンジ速度に反比例する
ことが分かる。

かくて、もし継続した既知の角度回転のカウントが測定
され、かつ第（ロ）式のＳｉをＣｉについて解くならば
、瞬時エンジン速度対クランク軸速度の近似曲線が再び
作られる。Δθの微小値について、この曲線は第２図に
示された瞬時エンジン速度対クランク軸角の曲線に近づ
く。

テスト・スタンド上に置かれたエンジンから取られる連
続測定カウントのプロットが第４図に示されている。こ
の場合、Δθ＃′ｉ６度であシ、ｆＯＬＫｔｉ６ＭＨ２
である。信号に重ねられる高周波ノズルは測定誤差の結
果、すなわち継続するΔθの極めてわずかな変化の結果
である。これらの変化は歯車の歯間隔の不ぞろいによる
。かかる誤差はより精密な輪を使用することによって減
少することができるが、これは装置の全費用に加算され
る。ノイズを減らすもう１つの手段はデータをフィルタ
することである。説明された装置ｉＦｉノイズを減少さ
せるオン・ライン、非反復ディジタル・フィルタ法を利
用している。第５図は第４図からのデータのフィルタ後
のプロットである。ディジタル・フィルタはノイズを良
好に除去するが、正規のエンジン変動は依然として残る
。

各気筒のトルク発生レベルを求める方法は、点火間隔内
の２点における瞬時エンジン速度を要求する。これらの
２点は最低速度と最高速度の点である。かくて、完全な
速度対クランク軸角度曲線は不要である。同様に、カウ
ント変動振幅に基づくトルクを計算するために、完全が
曲線は不要である。

Ｃｉを１番目のフィルタされないデータ点とし、Ｇ、を
五番目のツイータされたデー１点とすれば、非反復フィ
ルタ方式は９個のフィルタされないデータ点を用いて各
フィルタされたデータ点を計算する。９という値は歯数
６０の歯車が使用される場合に適している、問題の点の
両側の４個のフィルタされない点は、自らのフィルｐさ
れなｉデータ点と共に使用される。かくてＣ１＝ｆ　（
Ｃｉ−４，Ｃ１−５＠Ｃｉ−■、Ｃｉ−＊　、Ｃｉ　、
Ｃｉ＋ｔ　）Ｃｉ−ｈ　ｙｃｉ＋ｓ　＊Ｃ５＋ａ）　　
　　　　　（２） Ｑｓ　ｊおよびもｊＦｉ、ＴＤＣｊおよびＴＤＣｊ＋１
の間の最低速度と厳島速度の点と組み合わされるフィル
タされないカウント・データとして定義れた値として定
義される。第（ロ）式から、量４ｊおよび亀ｊは速度に
反比例することが分かる。

それらは正常なエンジン作動中に、　ＴＤＣの後で生じ
る順序に番号づけされる。

第（８）式により与えられた気筒トルクを計算するため
に、速度変動振幅Ａｊがまず見いだされ危ければならな
い。フィルタされたカウント値は速度を求めるのに用い
られる。第（１）式および第ａ→式から 上記関係式において、微小なΔθの場合、瞬時エンジン
速度は間隔Δθにわたる平均速度Ｓによって正当に概算
される。

簡単に表わすと ただしｊ番目の点火間隔におけるフィルタされたカウン
ト変動振幅ＣＡｊは下記によつて与えられる ＣＡｊ　＝Ｇｔ　ｊ−琺ｊ　　　　　　　　　（至）正
式には ＣＡｊ　　ｊ番目の点火間隔におけるフィルタされたカ
ウント変動振幅 ＣＡｊ　　気筒の多数の燃焼において平均化された、ｊ
番目の点火間隔の際にその動力 行程を受ける前記気筒に対するフィル タされたカウント、変動振幅 ＣＡ　　エンジンの１？イクル中に全気筒にわたって平
均化されたフィルタされたカ ウント変動振幅 ＣＡ　　全気筒および多くのエンジン・サイクルにおい
て平均化されたフィルタされ たカウント変動振幅 第（８）式に代入すると、気筒トルクの大きさが得られ
る。

平均値付近の速Ｉｆ（またはカウント）変動は燃焼時間
中において多くても数パーセントの大きさに過ぎないの
で、第Ｑ呻式の量’ｈ　ｊ　ｅ＝　ｊは大きな精度でか
に置き替えることができる。さらに、ＧｊおよびｔＦは
いずれも点火間隔にわたる平均エンジン速度に反比例す
るので、 ＴＢｊ”Ｓｊ”　ＣＡｊ　　　　　　　　＠一定の平均
エン′）／速度で、１回の燃焼における気筒トルクは下
記の式で与えられる ＴＢｊ−ＣＡｊ　　　　　　　　　　＠ま念、エンジン
の１サイクルからの全エンジン・トルクは下記の式で与
えられる ＴＩ−ＣＡ＠ トルク発生工程に固有のランダム性を克服するために５
ある応用では、適当数の気筒点火またはエンジン・サイ
クルにわたってこれらの大きさを平均化することが望ま
しい。対応するトルクの大きさは、次の通シである： ＴＥｊ　−ＣＡｊ　　　　　　　　　　翰および ＴＥ−ＣＡ％ 本発明のトルク測定法は、ディジタル・コンビｚ−夕の
エンジン・シミニレ−ジョンによって作られたデータと
、テスト・スタンド上のエンジンから取られた実際のデ
ータとに応用された。いずれの場合も、仮定されたトル
クとシミュレーションおよびテスト・スタンドの結果と
の間に極めて良好な相関が発見された。

シミュレーション・モデルでは、各気筒の瞬時トルク寄
与に、計画の各積分段階で計算された。瞬時トルクは、
慣性および圧力の両成分によって構成されている。圧力
トルクの計算は、気筒の圧力が気筒容積の変化および燃
焼工程により加えられた熱の両方の関数である熱力学モ
デルに基づく。

シミュレーションの結果は第６図に示され、テスト・ス
タンドの結果は第７図に示されている。シミュレーショ
ン・モデルのパラメータを実際のエンジンのものと一致
させる調整は行われなかった。２つの場合のクロック・
レートは違っていた。テスト・スタンドのエンジンは２
２５立方インチ排気量のフライスラー・スラント６であ
った。

シミュレーションおよびテストｅスタンドの両結果では
、エンジンにより作られた平均トルクをカウント波振幅
に直線に関係づける第（ハ）式の予言は完全に立証され
ている。定常状態では、エンジンにより作られる平均ト
ルクがエンジンから見た負荷トルクに等しくなければな
らないことを思い出すべきである。

内燃機関の気筒およびエンジン・トルクの測定値の両方
を求めるために使用される装置の概略図が第８図に示さ
れている。この図は、（１）センサ、（２）電子回路、
および（３）マイクロプロセッサ、の５つの部分に分け
られる。

センナは、２個の回転歯車１２４．１２６のすぐそばに
置かれた２個の磁気ピックアップ１２０．１２２を含む
。歯車１２４はエンジン１３２のクランク軸１３０に取
シ付けられて、組み合わされる磁気ピックアップ１２０
およびトリが回路１３４と共に、クランク軸の固定角回
転で信号を発生させる。第２歯車１２６は、火花点火エ
ンジンの場合にエンジン１５２のディストリビエータ軸
１３６に取り付けられている（圧縮点火エンジンの場合
と用語が違うが、方法は同じである）。この第２歯車１
２６は、その組合せ磁気ピックアップ１２２およびトリ
が回路１４０と共に、各気筒の上死点に対する基準を発
生させるのに用いられる。

電子回路は、２個のトリが回路１３４，１４０と、クロ
ック−パルス発生部１４２と、ディジタルインターバル
・タイマ（ＤＩＴ）　１４４と、プログラマブル割込み
マスク１４６とを含む。この回路は、磁気ピックアップ
１２０，１２２の出力を調整する信号を供給し、クラン
ク軸１３０の連続固定角回転の経過時間を測定し、さら
にマイクロプロセッサ１５０に対する信号およびデータ
を発生させて同プロセッサに送る。

マイクロプロセッサ１５０は電子回路からデータを受け
る。次にそれは、個別気筒およびエンジン全体のカウン
ト波振幅ならびにそれらによる対応するトルクを決定す
るのに必要なフィルタ動作および計算を実施する。

装置の作動は基本的には、後で詳しく説明するが、Ｕ、
Ｓ、Ｓ、Ｎ、４５２．３７２号に前述された通りである
。本発明と［１，Ｓ、Ｓ、Ｎ、４５２．５７２号に開示
された装置との作動の重要な相違は、Ｕ、Ｓ。

８、Ｎ。４５２，５７２号で求められた相対燃焼効率の
大きさが上死点でクランク軸回転の角度当たりのカウン
ト、すなわち各発火ごとに１カウントであることを要求
した点である。他方では、トルクの測定値は最低および
最高速度の点での測定値を要する。かくて、この場合で
は、点火間隔当たり２つの異なる点をフィルタするだけ
の歯カウント・データはむしろマイクロプロセッサによ
って処理されなければならない。もう１つの重要な相違
は、Ｕ、８．Ｓ、Ｎ、４５２，５７２号に開示された装
置Ｉけ各気筒の性能の指標を計算するために連続するＴ
ＤＣについてのクランク軸速度を使用した点である。本
発明は、各気筒の性能の指標を計算するために、継続す
る点火間隔における最低回転の点でクランク軸速度を使
用する。

ＴＤＣ後の最低および最高速度の点の位置は、任意な平
均速度で最低速度の点が、火花点火エンジンの場合には
点火タイミングの、また圧縮点火エンジンの場合には噴
射タイミングの直接関数であることを知って、求められ
てきた。かくて、最低速度はマイクロプロセッサにアラ
かじめ記憶することができる。実例として、特定なｍの
エンジンの最低速度の点は、エンジンをテスト・スタン
ド上で運転することにより実験的に求められる。エンジ
ンはいくつかの速度で運転され、各速度でいくつかの異
なる負荷条件を受ける。最低速度の点はそのとき、各速
度および負荷条件について求められる。これらの最低速
度の点は次に、マイクロプロセッサにあらかじめ記憶さ
れる。

最高速度の対応する点は、点火間隔における最低速度点
、から一定な数のクランク軸角度を極めて規則正しく生
じる傾向がある。かくて、蝦高速度の点もマイクロプロ
セッサにあらかじめ記憶きれ念データから求められる。

実例として、最高速度の点が最低速度の点から生じるク
ランク軸角度の数は、いろ、いろな速度でかついろいろ
な負荷条件の下でテスト・スタンド上のエンジンを運転
することによっても実験的に求められる。

速度（カウント）基準位置のオン・ライン測定を利用す
る代替実施法も可能である。後で詳しく説明するが、任
意の与られた点におけるクランク軸速度は、磁気センナ
によつてクランク軸に結合される歯車の２個の連続した
歯の通過時間中に生じる固定周波数クロックのパルス数
をカウントすることによって求められる。カウント・デ
ータをオン・ラインで調査することによって、最高速度
（最低カウント数）および最低速度（最高カウント数）
が求められる。

多気筒内燃機関の個別気筒について、また全体のエンジ
ンについての絶対トルクの大きさを求める方法を説明す
る。この方法はいろいろな制御および診断用の要求を満
たす基礎を提供する。本方法はＵ、Ｓ、ＪＮ、４５２，
３７２号の主題を補うとともに、以下ＫＭ明される気筒
の相対トルク出力をも求めることができる。

火花点火エンジンの最適な点火タイミングは、他の諸量
よりもとシわけ、エンジン運転中の負荷トルクの関数で
ある。かくて、エンジン負荷トルクの知識はエンジン・
コントローラにとって重要である。負荷トルクの情報は
先行技術では直接利用できなかったので、取入口マニホ
ルドの真空センナからのデータを用いて推測によって得
られ次。高真空は低負荷を意味し、低真空は高負荷を意
味した。このような人力の不利は、センナの費用、その
信頼性、その応答時間、および単一エンジン負荷トルク
にその値を明確に関係づけることのむずかしさなどによ
る。もう１つの不利は、最良の場合でもエンジン全体の
測定値しか得られず、気筒ごとにあてはまるものけ得ら
れない。

本発明のトルク測定はこうした困難を克服する。最も重
要なことは、入力信号がトルクに直接関連づけられるよ
うに示され、応答時間が気筒の発火と同時であり、個別
気筒のトルクの大きさが工程の一部として発生され、セ
ンナ技術が十分確立され、さらにある場合には・・−ド
ウエアが既に車に搭載済であること、などである。

トルク測定の応答は迅速であるので、オンライン装置効
率を最大にすることがトルクの測定値を用いて達成され
る。この作動モードでは、コントローラは与えられた使
用燃料についてエンジン・トルク出力を最大にする最適
の点火タイミングをさがし求める。これを達成する方法
は、点火タイミングの値をトルク出力増加、すなわちカ
ウント振幅増加の方向に微調整することを意味する。応
答を最適圧するためにコントロールを微調整することは
周知の方法であるが、内燃機関の火花タイミングにそれ
を応用することは、これまでの方法における本質的な低
速応答時間のためによく受は入れられていない。本方法
はその困難を克服するｔｌか、気筒ごとに基づく方法の
実施を提供する。

エンジンに使用される燃料の性質は、エンジンの性能に
重要な影響を及ぼす。ガソリン燃料は現在では全く一様
な品質を確保しているが、ディーゼル燃料の品質につい
てはそうは言えない。これは、燃料の供給源および内容
が著しく変わることがある長距離トラック輸送の場合に
特に明白である。ディーゼル・エンジンでは、燃料経済
に関する最適運転のための噴射タイミング、エミヴシ筺
ンレベル、　オ！ヒ性１ｆｆｌＵ、使用燃料の性質に左
右される。

ここに説明される制御方法は、エンジンを改造せずに与
えられたエンジンに異なるグレードの燃料を使用できる
ようにする。これは、燃料の供給源が著しく変わる軍用
の場合にも重要な価値がある。

気筒トルク測定法は、オン・ラインのエンジン診断用の
道具でもある。個別気筒トルク出力の識別は、気筒間の
トルク差を変化の原因と結び付ける基礎を提供する。こ
の点で、個別気筒のトルク出力の知識は、気筒間の相対
トルク出力を与えるＵ、Ｓ、Ｓ、Ｎ、　４５２，３７２
号に開示された資料を補足する資料を提供するとともに
、下記気筒間の相対トルク出力を求める方法を提供する
。

トルク変動（相対燃焼効率）値の取得 エンジン性能の気筒ごとの変化の最良な制御は、１つの
気筒の動力行程での最低クランク軸速度の点から、点火
順序で次の気筒の動力行程での最低クランク軸速度の点
までのクランク軸回転を用いることによって得られる。

例えば第３図において、点火順序の第１気筒は「ＴＤＣ
ｌ」　として示されるクランク軸角で動力行程を開始す
る前にＴＤＣに達する。点火順序の次の気筒はＴＤＣ２
で−Ｎ　　度遅れてＴＤＣに達する。ＴＤＣ１からＴＤ
Ｃ２までのクランク軸回転の期間において、エンジンに
より発生する正味トルクは第１気筒によって発生するト
ルクとして概算される。換言すれば、特定気筒の動力行
程の最初の７２０度では、正味エンジン・トルクはその
気筒によって発生したトルクとして概算される。

ＴＤＣ１とＴＤＣ２との間で、クランク軸速度変動は１
ｆイクルを受ける。理想のエンジンでは、連続サイクル
の同じ点における瞬時速度は同じである（すなわちＳ、
＝Ｓ、＝・・・＝３．　）。連続するＳ８１　すなわち
点火順序の連続気筒の点火間隔中の最低クランク軸速度
の点、における瞬時速度の差は、第３図に示される通り
、その期間におけるエンジン加速度の大きさである、Δ
８ｊが下記のように定められる場合 Δ５ｊ＝Ｓｊ◆１−８３ ただしＳＪは１番目とｊ十第１上死点との間の気筒の点
火間隔中の最低クランク軸速度の点における瞬時クラン
ク軸速度であり、Δｓｊは点火順序の連続気筒の連続点
火間隔中の最低クランク軸速度の変化であプ、その場合
最低クランク軸速度Ｓｊの点Ｓ８ｊ　　と最低クランク
軸速度Ｓｊ＋ｘの点８Ｓｊ＋１　　との間の加速度９ｊ
は下記の式で与えられる Ａ）＝÷＝子 エンジン加速度はエンジン・トルクに比例するので、正
のΔＳＪはＳ８ｊ　ｈ　８８ｊ＋ｔとの間の期間にわた
る正の正味トルクを表わし、負のΔ８ｊは負の正味トル
クを表わす。各Δ８ｊがＴＤＣｊでその動力行程を開始
する気筒によって作られるトルクと組み合わされるなら
ば、エンジン内の各気筒の相対トルク寄与が求められる
。

定常状態では、適当なエンジン回転数にわたって測定さ
れる平均エンジンおよび荷重トルクはゼロでなければな
らない、すなわち、所望の速度を保つのに要求されるエ
ンジンの燃焼工程によって作られるトルクは、負荷トル
クによって平衡を保たれる。この場合、Δ８ｊの和はゼ
ロに接近する。第に気筒の数回の連続発火の平均Δ８ｊ
をΔＳｋ　　とすれば、一般に下記の式が得られる。

だが、　１（＝１．・・・・・・、Ｎに対してΔ５ｋｆ
−０すなわち、ある気筒は平均トルクより大きいトルク
を作り、他の気筒は平均に満たないトルクを作る。大き
な正のΔＳｋは開運気筒による平均以上のトルク発生を
示すが、大きな負のΔ８には平均に満たないトルク発生
を示す。動力行程で最低クラ／り軸速度の点に達する、
発火順序の連続気筒間の瞬時エンジン速度の変化は、相
対燃焼効率を求める基準を形成する。

本発明の説明のための実施例により、相対燃焼効率を計
算するのに要する情報は、クランク軸の連続固定角回転
について、時間間隔Ｔｉ　　を測定することから導かれ
る。この方法で計算され九相対燃焼効率の値は、上述の
ΔＳｋと同じ情報を供給する。各気筒の相対燃焼効率の
大きさの公式化は、（１）　　クランク軸の時間間隔Ｔ
ｉ　　の測定、（２）　　これらの測定のオン・ライン
・ディジタル・フィルタ作用、（３）各発火時の性能指
標（ＩＰ）の計算、および（４）連続発火にわたる各気
筒のＩＰの平均化、といった４段階を要求する。

相対燃焼効率の値を計算する基本は、クランク軸の時間
間隔データである。エンジン・クランク軸に取シ付けら
れた歯車、固定磁気ビック・アップ、訃よびディジタル
電子回路は、クランク軸の固定角回転中に生じる高周波
クロックのサイクルをカウントするのに用いられる。ク
ロックの測定されたカウントは、クランク軸が既知の角
度を回転するのに要する時間に正比例する０回転の固足
角における測定されたカウント、回転の時間間隔、およ
びエンジン速度の間の関係は下記の通りに示される： Ｃｉ　＝　ｆＣＬＫＴｉ　　　（カウント）ただしＣｉ
　　は高周波クロックの測定されたカウントであり、ｆ
ＣＬＫ　はクロック周波数（Ｈｚ）であり、Ｔｉはクラ
／り軸がΔ＃　度だけ回転する時間間隔（秒）であり％
８ｉ　　は対応する回転角における平均エンジン速度（
ＲＰＭ）、であり、Δ−はクランク軸が回転する角度（
度Δである。

添字ｉは１番目のデータ点を表わす。

時間間隔Ｔ１　　がこれらの式から消去されると、与え
られた回転角にわたって測定されたカラン）Ｃｉハこの
間隔にわたる平均エンジン速度に反比例することが分か
る。すなわち、 かくて、もし連続既知角度の回転のカウントが測定され
、かつ最後の式がＣｉに関してＳｆについて解かれるな
らば、概略瞬時エンジン速度対クランク軸角度の曲線を
作り直すことができる。

Δｌの値が微小であれば、この曲線は第２図に示される
瞬時速度対クランク軸角度の曲線に近づく。

テスト・スタンドの上に置かれたエンジンから取られた
連続測定カウントのプロットが第４図に示されている。

この場合、Δ−は６°で、ｆＣＬＫは５勅である、信号
に重なった高周波ノイズは、連続Δ−で最も顕著に変化
する測定誤差の結果である。これらの変化は歯車の歯間
隔の精度不良の結果である。かかる誤差はより精密な歯
車を使用することによって減らすことができる。ノイズ
を減らすもう１つの手段は、データを濾波することであ
る、説明された装置、はオン・ライン、非反復の、ディ
ジタル・フィルタ法を利用してノイズを減らしている。

第５図はかかるフィルタ動作後の第４図に示されたもの
と同じデータのプロットである。フィルタはノイズを良
好に除去するが、正常なエンジン速度変動は除去されな
い。

本発明により各気筒の相対トルク寄与を決定する方法は
、気筒の動力行程での最低クランク軸速度の点に対応す
るクランク軸角度でのみ瞬時速度を要求する。かくて、
完全な速度対クランク軸角度は考える必要がない。同様
に、クランク軸のデータに基づく燃焼効率の計算でも、
完全な曲線は必要とされない。

Ｃｉ　　ｔ−濾波されないデータ点とし、　Ｃｉ　ｆｔ
濾波されたデータ点とする。制御装置に用いられる非反
復フィルタ方式は、９個の濾波されないデータ点を利用
して、おのおの濾波されたデータ点を計算する。問題の
点の両側にある４個の濾波されないデータ点と、濾波さ
れないデータ点自身とが使用される。すなわち Ｃｉ　＝ｆ（Ｃｉ−ａ、　Ｃ１−３，Ｃｉ−意ｅ　Ｃｔ
−ｉ　１　Ｃｔ　ｔ　Ｃｔ　＋ｌ　ｌＣｉ＋ｚ、　Ｃｉ
＋ｓ、　Ｃｉ＋４） いまＱｊ　　が最低クランク軸速度のｊ番目の点と一致
する濾波されないデータ点として定義されるならば、ま
た最低クランク軸速度の最初の点（ｊ＝１　）がｍ番目
のデータ点に対応するものと想定すれば、 ただしｆｌｉ　　は歯車の歯数であり％Ｎはエンジンの
気筒数である。Ｑｊを９に対応する濾波されたデータ点
と定義すれば− Ｑｊ　＝　ｆ　（Ｃｎ−４，Ｃｎ−５，Ｃｎ−ｘ、　Ｃ
ｎ−１，Ｃｎ。

Ｃｎ＋ｘ、　　Ｃｎ＋ｚ、　　Ｃｎ＋ｓ、　　Ｃｎ＋ａ
　　）かくて、リ　は第５図に示されるＳｊに反比例す
る。

各気筒の性能指標は、連続気筒の動力行程での最低クラ
ンク軸速度の連続点で濾波されたデータ点に基づいて計
算される。かくて ＩＰＪ　＝　Ｑｊ　−Ｑｊ＋を 負のＩＰｊは、ＳＳｊからＳＳｊ＋ｔ　　までのカウン
トの増加に相当する。これは、エンジン速度が連続した
８８０間の期間で減少したことを示すとともに、正味ト
ルクが負であることを示す。正のＩＰｊはエンジン速度
の増加および正の正味トルクを表わす。ＩＰｊの大きさ
は固定クランク軸回転における速度の変化を表わし、こ
れは加速度に比例し、正味トルクに比例する。この関係
を確立するためには ただしＳｊ　　は気筒の動力行程での最低クランク軸速
度の点のまわシのクランク軸回転のΔθ度における平均
エンジン速度である。Δθが微小であれば ８ｊ〜ｇｊ ただしＳｊ　　はｊ番目の気筒の動力行程での最低クラ
ンク軸速度のｊ番目の点における瞬時エンジン速度であ
る。かくて、 ただし８Ｊ　　は連続気筒の動力行程での最低クランク
軸速度の連続する点の間の正味エンジン加速度であり、
ｔｊおよびｔ、＋１はＳＳ番目ならびにＳＳ＋　１番目
の点にそれぞれ到達する時間である。

ΔｔｊをＳＳｊとＳＳｊ＋ｔ　　との間の経過時間とす
れば、 Δｔｊ＝’３＋ｔ　　　’Ｊ したがって しかし 町 ただし狗はクロック周波数および歯間隔の関数である。

この式をＱｊに関してＵｊについて解き、かつ前記の式
に代入すると、 １１　Ｐｊ ”　”　　ＱＩＱｊ”　”ｔｉ したがって ただしＴｑ　　は正味トルクである。かくて、これらの
最後の２つの式は、ＩＰｊとその間隔における正味トル
クとの所望の関係を提供する。

ＩＰｊは各気筒の発火中に作られるトルクの大きさであ
る。負のＩＰｊは「不良」燃焼の事象（平均トルク発生
に満たない事象）を表わし、正のＩＰｊは「良好」燃焼
の事象（平均トルク発生を上回る事象）を表わす。

与えられた気筒によって作られるトルクは、気筒内の燃
焼事象の変化にようサイクルごとに変わる。与えられた
気筒によって作られる相対トルクの正確な値を得るため
に、ＩＰｊは数回の連続点火について平均化されなけれ
ばならない。

気筒の相対燃焼効率の大きさは下記の通り定義される ただしＩＰｋは点火順序の第に気筒のＩＰ　であり。

ＩＰｉｋ　　は１番目の点火の第に気筒のＩＰであり、
ＭはＩＰを平均化すべき連続点火の回数である。

個別気筒の性能指標ＩＰ４．．オン・ラインの粗さ測定
の基準を形成する。エンジンの粗さは、気筒間のトルク
発生が一様でないことおよびサイクルごとに同じ気筒内
に作られるトルクが変化することによる。性能指標は、
各気筒の点火中の相対トルク発生に関する情報を含む。

粗さ指標Ｒｉ　　は次の通り定義される ただしｌ　ＩＰｉｋ　ｌ　　は、１番目のエンジン・サ
イクルにおける第に気筒の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
の性能指標（ＩＰ）の代数和はゼロになる傾向があろう
。しかし、個別気筒のＩＰはある非ゼロ値を持つであろ
う。ＩＰの大きさは個別気筒によって発生するトルクの
平均値からの変化の大きさである。エンジンの１サイク
ルにわたるＩＰの絶対値の和はそのとき、このサイクル
中の気筒ごとのトルク変化を表わす。粗さ指標の大きな
値は、工／ジ／の粗さ分増力ａすることになる気筒ごと
のトルク発生の変化が大きいことを示す、かくて、　Ｒ
ｊ　　Ｏ値はエンジンの粗さの量化可能な大きさである
。

粗さ指標は、閉ループのアイドル・モード・コントロー
ラ、または二／ジン制御方法を評価する道具、のような
ライ−ドパツク制御装置に使用されることがある。

トルクおよびトルク変動（相対燃焼効率）の監視エンジ
ンおよび気筒のトルクおよび内燃機関のトルク変動（相
対燃焼効率）の大きさを測定するのに用いられる装置の
概略図が第８図に示されている。１対の磁気ピックアッ
プ１２０，１２２はそれぞれ回転する歯車１２４，１２
６　　のすぐそばに取り付けられている。第１の歯車１
２４　は多気筒内燃機関１５２　のクランク軸１３０　
に取シ付けられている。歯車１２４　は関連磁気ピック
アップ１２０　および関連トリガ回路１４５４　　と共
に使用されて、クランク軸１３０　　の固定角度位置で
僅号を発生させる。＃ｆ２の歯車１２６は、火花点火エ
ンジンの場合にはエンジン１５２　のディストリビーー
タ軸１５６　に取り付けられる（圧縮点火エンジンの場
合は用語が変わるが、方法は同じである）。歯車１２６
　、関連磁気ピックアップ１２２．およびトリガ回路１
４０　はエンジン１５２　の各気筒における動力行程の
始めの上死点に対する基準を発生させるのに用いられる
。

クロック１４２　はインターバル・タイマ（ＤＩＴ）　
１４４１ｃ　６ＭＨｚ　　のパルスヲ供給する。

ＤＩＴ１４４は１４個の並列出力ｄＯ＃　ｃｔｌｙ　ｄ
ｍ　”””ｄＨ＃　ｄｌｇおよび１個のＶｃｏｕｎｔ出
力を含む。

Ｖｃｏｕｎｔはプログラマブル割込みマスク（ＰＩＭ）
１４６　の入力に結合される。トリガ回路１５４゜１４
０　はそれぞれ磁気ピックアップ１２０，１２２の出力
信号を調整する信号を供給する。クロック１４２および
ＤＩＴ１４４は、クランク軸１５０の連続固定角度回転
の経過時間を測定する。

ＤＩＴ１４４およびＰＩＭ１４６　　は信号を発生させ
てそれをマイクロプロセッサ１５Ｇ　　に送信する。マ
イクロプロセッサ１５０　は他の電子回路からデータ金
受偲して、トルクおよびトルク変動（相対燃焼効率）の
大きさを求めるのに必要な濾波操作および計算を実施す
る。

この装置の作動は以下に説明される。歯車１２４　の各
歯が固定磁気ピックアップ１２０　　を通過するにつれ
て、電圧Ｖｍａｇ　が発生される。

Ｖｍａｇ　が負方向のゼロ交差を提供するとき、トリガ
電圧Ｖｔｒｉｇはロー・レベル（０ボルト）になる、３
ＤＩＴ１４４に対するロー・レベルのＶｔｒｉｇ信号は
、ＤＩＴ１４４にある１６ビツトのアップ・カウンタの
内容ｔ、ＤＩＴ１４４の出力における１６ピツトのラッ
チに並列にロードさセル。ロー・レベルのＶｔｒｉｇ信
号も、ＤＩＴ１４４にあるアップ・カウンタの内容を消
去し。

高周波クロック・パルスｖｃｔｘのカウント？再開させ
る。さらに、ロー・レベルのＶｔｒｉｇ信号は、ＤＩＴ
１４４からＰＩＭ１４６　　に至るＶｃｏｕｎｔライン
をロー・レベルにさせて、データが処理可能の状態にあ
ることを表わす。最後に、　Ｖｔｒｉｇがマイクロプロ
セッサ１５０　　からのＲＥＳＥＴラインの状態および
内部信号次第でロー・レベルになるにつれて、ＰＩＭ１
４６はＶＤＲラインをローにセットすることによって「
データ使用可能」信号をマイクロプロセッサ１５０　に
送信したり、ＶＤＩラインを高位に保つことによって「
データ使用可能信号」がマイクロプロセッサ１５（ｌ　
Ｋ行かないようにする。

ローのＶＤＲ信号を受信すると、ｉイクロプロセッサ１
５０　はラッチ（ｉｏ　−ｄｌｌ　　の１４個の最下位
ビットの内容を読む。この１４ビット数字は、歯車１２
４　の２個の連続した歯が磁気ピックアップを通過する
時間に比例する。ラッチの内容が読み出されてから、マ
イクロプロセッサ１５０は、データが読み出されたこと
を認めるためにＶｉｇｓ　　ラインをトグルする。これ
はＶＤＩＩを高位にさせる。マイクロプロセラ？１５０
　によって読み出されたデータはディジタル・フィルタ
作用音用いて濾波される。濾波されたデータは、これか
ら説明するように各気筒のトルクの値（ＣＡｋ）および
トルクの変動（相対燃焼効率）の値（ＩＰｋ　）を計算
するのに用いられる。

ディストリビユータの隣りに取り付けられた第２磁気ピ
ツクアツプ１２２　は、ディストリビエータ軸１３６　
に接続された歯車１２６　の各歯の通過時に電圧Ｖｄ１
ｓｔ　　ｔ−発生させる。この歯車１２６　はエンジン
１５２　の各気筒につき１個の歯を有し、トリガ回路の
出力ＶＴＤＣが対応する気筒のＴＤＣ到達と符号して高
位から低位への変移を作るように置かれている。ＶＴＤ
Ｃ−）インは約６０マイクロ秒の間低位に保たれ、次に
高位に戻る。ＶＴＤＣ信号は、（り上部死点を参照する
ため、（２）対応する気筒の動力行程での最低および最
高クランク軸速度の点を求めるため、なラヒに（５）マ
イクロプロセッサのクロックと共に、エンジン１３２　
の速度を求めるために、マイクロプロセラ？１５０　に
よって使用される。前述の通り、最低および最高のクラ
ンク軸速度の点はマイクロプロセッサ１５０　にあらか
じめ記憶された値、すなわち標準としてＴＤＣ後の所定
の角度数であることができ、またはオン・ラインで定め
ることができる。

ＤＩＴ１４４回路の概略が第９図に示されている。この
回路の５つの基本部分はタイミング回路１５２　と、ア
ップ・カラ／り１５４　と、ラッチ１５６　とである。

ＤＩＴｌａａのタイミング図は第１０図に示されている
。

Ｖｔｒｉｇ信号がタイミング回路１５２０入力である０
回路１５２の出力はＶｃｌｒ、　Ｖｅａｔｃｈ　、およ
びＶｃｏｕｎｔである。Ｖｔｒｉｇ信号の降下Ｊｉ１１
５７（第１０図）で、タイミング回路１５２　はＶｌａ
ｔｃｈラインに持続時間約７５ナノ秒のパルス１５８（
第１０図）ｆｔ発生させる、Ｖｌａｔｃｈ信号の上昇縁
１６０　（第１０図）で、アップ・カクンタ１５４　の
内容は１６ビツトのラッチ１５６　に並列に読み込まれ
、ラッチ１５６　の出力ｄＯ２・・・ａｔＳに現われる
。Ｖｌａｔｃｈ信号の降下縁１６２　（第１０図）で、
７５ナノ秒の正パルス１６４　がＶｃｌｒラインに現わ
れて、アップ・カクンタ１５４　をゼロにリセットさせ
る。Ｖｃｌｒラインがパルス１６４の終りで低位になる
とカウントが再開される。

また’Ｖｌａｔｃｈパルスの降下縁１６２　では、　Ｖ
ｃｏｕｎｔラインは約ａ８マイクロ秒の間、第１０−の
、１６６　で低位になる。

？ＩＭ１ａ６は２つの機能ｔ４ｆＬ、すなわち相対燃焼
効率の値を計算するのに必要でないデータをマイクロプ
ロセッサ１５０　からマスクするとともに、データがマ
イクロプロセッサ１５０によって匣用可能になるまでデ
ータ使用可能ラインＶＤＲｆ：低位に保つ。ここに説明
される制御装置では、６０個の歯を持つ歯車１２４　が
使用される。かくて、６気筒４行程のエンジン１３２で
は、各エンジン点火で２０圓のデータ点が測定される（
−回転当たり６０個の歯を一回転当たり５気筒の点火で
割ったもの）。トルクの値およびトルク変動（相対燃焼
効ｆ４）の儂を（各速藏点で９回）＃算するためにマイ
クロプロセッサ１５０　によりて−燃焼当た＃）１８（
ＩＩのデータ点が使用されるので、２個の不要データ点
は各点火についてＤＩＴｌａａの出力ｄ・・・・ｄｔｓ
　　で連続ラッチされる。この説明は、最低および最扁
速度の点がサイクル内で適当に分散しているものと想定
する。交互に、すべてのカウント・データはマイクロプ
ロセッサ１５０　に信号として送られ、不要な値はマイ
クロプロセッサ１５０によって簡単に無視される。ＰＩ
Ｍ１ａ６は、これらの不要データ点に対応するデータ使
用可能信号ＶＤＲがマイクロプロセッサ１５０　に送信
されるのを防止し、かくてマイクロプロセッサ１５Ｇ　
　は過度の割込みなしにプログラム実行を続けることが
できる。

新しいデータ点がＤＩＴ１ａ４の出力ｄ・・・・（ｉｔ
ｓでラッチされると、それはＶｃｏｕｎｔラインに持続
時間的＆８マイクロ秒のロー・パルスを発生させる。Ｐ
ＩＭ１４６ｊ″ｊ：これらの信号の若干をマイクロプロ
セッサ１５０　からマスクし、他の信号をＶＤＲライン
で送信する。マイクロプロセッサ１５０　に送信すべき
データ点がラッテ１５６　で利用可能になると、ＰＩＭ
１４６からのＶＤＲラインはＶＣＯｕｎｌ　パルスの降
下縁で低位にされる。

Ｖｒｈａ丹ノソ科　−ツカ轡イー山−Ｊ＆　ａ　ｅ＾　
１＋　ｄ−夕点を読み出してその点がＶＲＲ５ラインを
トグルすることによって読まれたことを知るまで、低位
に保たれるであろう。

第１１図はＰＩＭ１４６の概略図である。ＰＩＭ１４６
　の入力はＶｃｏｕｎｔ、ｖｔｉｃｓ　ｓおよびＲＥＳ
ＥＴである。出力はＶＤＲである。ＰＩＭ１４６のマス
ク動作の間、ＥＮＡＢＬＥ　　ラインは高位に保たれ”
Ｃｈ　ｖｃｏｕｎｔ　　信号が５ＥＴ−ＲＥＳＥＴ　　
７リツプ・７０ツブ１７４　のＳ、入力に送られること
を阻止する。これはＶｎｉｎミライン位に保たせる。

ＥＮＡＢＬＥ　ラインは、マイクロプロセッサ１５０（
第８図）からのＲＥＳＥＴラインが高位にされたり、Ｃ
ｆ１ｎラインが低位にされるとき、アクチブ（低位）に
なる。低位のＥＮＡＢＬＥ　　によりＶｃｏｕｎｔ信号
はフリラグ・７０ツブ１７４　に送信される。、Ｓ入力
での低位信号の受信により、フリラグ・７０ツグ１７４
　の出力ＶＤｌは低位にな５、Ｒ入力Ｖｉｇｓ　　がマ
イクロプロセッサ１５０によってアクチブの低位になる
まで低位に保九台−人一 ４ビツト２進カウンタ１７６は、マイクロプロセッサ１
５０　からマスクされているデータ点の数を記録するた
めに２１Ｍ１４６の中で使用される。ＲＥＳＥＴライン
が高位であるとき、カウンタ１７６　は使用不能にされ
、出力ｑ・−ｑ３はゼロに保たれる。几ＥＳ　ＥＴ　ラ
インがいったん低位にされると、カウンタ１７６　は使
用可能にされる。４ビツト２進比較回路１７８の出力Ｃ
ｆ１ｎは、２進カウンタ１７６の出力ｑｏ　　Ｑｓが１
組のスイッチ（図示されていない）により記入される４
ビツト２進語Ｃ０−Ｃ，と合致するとき必ず低位である
。この２進語Ｃ，−Ｃ，は、ＲＥＳＥＴラインの高・低
変移を伴うマイクロプロセラｔ１５０　からマスクされ
るデータ点の数をセットする。

ＲＥＳＥＴ　ラインが最初低位にされるとき２進カウン
タ１７６　の出力はゼロであり、Ｃ，−Ｃｓがすべてゼ
ロでないものと想定すれば比較回路１７８の出力σｆｉ
ｎ　　は高低になるであろう、これはＶｃｏｕｎｔ信号
１ｃＡＮＤゲー）１８０’に経てカウンタ１７６　の入
力に送信させる。２進カクンタ１７６はＶｃｏｕｎｔラ
インの６高・低変移について１つだけ増分する。カウン
タ１７６　の出力（！ｅ−ｑｓがＣ０−０３によってセ
ットされた値と一致するとき、Ｃｆ１ｎ　　ラインは低
位になるであろう。これに二ってＥＮＡＢＬＥ　　ライ
ンはアクチブとな）、相欠（”　Ｖｃｏｕｎｔパルスは
７リツプーフロツプ１７４に送られる。同時に、　Ｖｃ
ｏｕｎｔの後続パルスは、カウンタ１７６　がＲＥＳＥ
Ｔラインからの高位信号によって消去されるまで、ｒｆ
ｉｎラインの低位状態およびＣｆ１ｎに結合されるＡＮ
Ｄゲート１８００Å力によってカウンタ１７６　の入力
から阻止される。

第８図を振り返って見ると、エンジン１３２の制御プロ
グラムの開始時に、マイクロプロセッサ１５０　はＲＥ
ＳＥＴラインを働かせ、かくてＶｃｏｕｎｔパルス全Ｐ
ＩＭ１４６を経て送信させる。

ＴＤＣの基準としてＶＴＤＣ’ｆｃ用いると、マイクロ
プロセッサ１５０　はデータ取得動作をクランク軸１３
Ｇ　　の位置と同期させる。これは第１することによっ
て行われるａ　ＶＤＲパルスの適当な故が受信されると
、マイクロプロセッサ１５０ｕ各ＶＤＲハに、ｘ、　コ
トＫＤＩＴ　１４４　）出力ｄ０−ｄ、。

からのブータラ読み始める。１８個のデータ点が続まれ
、次にマイクロプロセラ？１５０　は次の２個のデータ
点をマスクするためにＲ，ＥＳＥＴラインを低位にする
。これは第１２図のタイミング図で説明される。次の２
個のＶｃｏｕｎｔパルスはＰＩＭ１４６によってマイク
ロプロセッサ１５０からマスクされる。Ｒ，ＥＳＥＴラ
インの高・低変移に続く第３　Ｖｃｏｕｎｔパルスで、
Ｃｆ１ｎは低位になってＶＤＲラインを使用可能にする
。すなわち、Ｖｃｏｕｎｔの第５パルスはＶＤＲライン
によりマイクログロセッｆ１５Ｑ　　に送られる。第１
ｖＤＲパ・ルスの受信により、マイクロプロセッサ１５
０　はＲＥＳＥＴ　　ラインを高位にセットし、エンジ
ンのデータ点が読み出されるまでそれ金制位に保つ。

次にＲＥＳＥＴラインは、再度マスク動作ｔ−％１始す
るために低位にされる。この工程は、プログラム禍（把
りど１侃ｈνＶｌ　ｈ　；ＩｉＦイ七ヱトルクの直およ
びトルク変動（相対燃焼多気筒内燃機関の各気筒に空気
と燃料の一様な混合物を送る問題はよく知られている。

気化器付エンジンおよび単点燃料噴射装置を持つエンジ
ンでは、気筒間に等分に空気と燃料の混合物を分配し得
る吸気マニホルド金設計することは困難である。多点燃
料噴射装！（火花点火または圧縮点火のエンジンにおけ
る）でさえも、例えば噴射器の許容変化により気筒に送
られる燃料の量に変化がある。

空気／燃料の混合物を有効に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またはディーゼル
・エンジンにおける最適噴射タイミングは、他のパラメ
ータの中で、気筒内の燃料の′Ｊｔｔおよび空気対燃料
比の関数である。ここに説明される制御器は各気筒のタ
イミングを別個に調節し、かくて気筒中の空気および燃
料の一様でない分布全補償する。タイミングは、各気筒
内の混合物の最も有効な燃焼にセツトされる。

エンジンのクランク軸速度情報は、各気筒のトルクの値
およびトルク変動（相対燃焼効率）の値をいずれも計算
するのに用いられる。トルクの値は点火進行の基準レベ
ルをセットするのに用いられる一方、トルク変動（相対
燃焼効率）の値は個別気筒に対するタイミングを調節す
る基準として使用される。気筒に対する可燃混合物の組
成が変化するエンジン運転条件と共に変化するので、制
御装置は最適燃焼のためのタイミングを調節し続ける。

火花点火エンジンで実施されかつ点火タイミングをセッ
トするのに用いられる制御装置のブロック図が第１５図
に示されている。燃料供給のバランスが制御される実施
例は下記の通シである０時間の関数としてのエンジン１
８４　のクランク軸位置＃ｃＲは、トルクの値およびト
ルク変動（相対燃焼効率）の値計算装置１８６　によっ
て、エンジン１８４　の各気筒のトルクの値（ＣＡｋ）
ならびにトルク変動（相対燃焼効率）の値（Ｉ　Ｐｋ　
）　ｆ！：導くのに用いられる。トルクの値は燃焼サイ
クルにおける最低速度と最高速度の差に基づくが、トル
ク変動（相対燃焼効率）の値は気筒の連続燃焼サイクル
における最低クランク軸速度間の差を使用する。エンジ
ン速度計算装置１８８は時間の関数としてのクランク軸
位置＃ｃＩＬｋ用いて、平均エンジン速度子を計算し、
上死点＃　ＴＤＣに対する基準を発生させ、そして点火
順序の気筒位置ＣＹＬｋｔ−指標する。

点火タイミング装置１９０　は、装置１８６　からのト
ルクの値（ＣＵＣ）　　およびトルク変動（相対燃焼効
率）の値（ＩＰｋ）、ならびに装置１８８からの平均ニ
ンジン速度百に基づいて各気筒の最適点火進角を決定す
る。気筒指標ｃｙＩＪＣ１平均エンジン速度Ｓ、および
上死点基準＃　ＴＤＣは点火コイル・ドライバおよび火
花分配装置１９２に送られる点火信号ｖＳＡｋ　　のタ
イミングを定めてエンジン１８４　の各気筒に対する適
正な点火進角を保証するのに用いられる。クロック１９
４は装［１８６，１８８の時間従属関数の時間軸を発生
させる。

圧縮点火エンジンのこの制御装置の実施例は第１４図に
示されている。この応用において。

各気筒ＣＹＬｋ　　に対する燃料噴射のタイミングＦＰ
ｋは制御される変数である。時間の関数としてのエンジ
ン１９８のクランク軸位［１’ｃｉ　　は、トルクの値
およびトルク変動（相対燃焼効率）の値の計算装置２Ｑ
Ｑ　によって用いられ、点火サイクルの最低および最高
速度の差に基づきかつ気筒の連秩点火サイクルにおける
相対最低クランク軸速度に基づくエンジン１９８　の各
気筒のトルクの値（ＣＡｋ　）　　ならびにトルク変動
（相対燃焼効ＷＡ）の値（ＩＰｋ）　　を導く。エンジ
ン速度計算装置２０２　は時間の関数としてクランク軸
位置θＣＲを用いて、平均エンジン速度Ｓを計厚し、上
死点に対する基準’ＴＤＣｔ−発生させ、そして点火順
序の気筒位置ＣＹ　Ｌｋを指標する。燃料パラメータ（
この場合は噴射タイミング）装置２０４　は、トルクの
値（ＣＡｋ）、）ルク変動（相対燃焼効率）の値（ＩＰ
ｋ）ならびに平均エンジン速度Ｓに基づくエンジン１９
８の各気筒の最適燃料噴射タイミングを決定する。

気筒指標ＣＹＬｋ、平均エンジン速度Ｓ１および上死点
基準’　ＴＤＣは、燃料分配装置１ｔ２０６　　に送ら
れる燃料噴射信号Ｖｐｐｋ　のタイミングを定めて、各
気筒に対する適当な燃料噴射タイミングを保証するのに
用いられる。

注目すべきことは、制御される燃料装置パラメータＦ’
Ｐｋが噴射寝れる燃料の量であったり（例えば噴射ノズ
ル開放時間または燃料装置圧力の調節により制御される
）、または燃料噴射のタイミングと噴射された燃料の量
とのある組合せでもあることである。

適応空転速度制御 本発明の制御装置を用いるもう１つの制御方法は、空転
エンジンにより消費される燃料がエンジン速度に比例し
、すなわち速度が低いほど使用燃料が少ない、という事
実を利用している。

しかしエンジン速度が下げられるにつれ、エンジンの運
転は粗くなる傾向がある。最適のエンジン空転速度は、
粗さが不快でない最低速度である。この速度はエンジン
運転および環境の両条件と共に変化する。適応空転速度
制御装ｆｌは上述の装置に基づく。

空転モード制御装置は第１５図に示されている。空転制
御装置Ｒは、エンジン運転および環境の条件のどんな組
合せの下でも、プリセットされた所望のエンジン粗さレ
ベルＲｄと一致した最低エンジン速度を保持しようとす
る。速度は関連制御器およびパワー回路（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
よって制御される。

時間の関数としてのエンジン・クランク軸位置θＣＲは
、相対トルク計算装ｆｔ２１２により使用されて、気筒
の連続点火サイクルにおける相対最低クランク軸速度に
基づくエンジン内の各気筒の各燃焼に関する性能指標（
ＩＰｉｋ　）を導く。

粗さの大きさ計算装［２２２ＦｉＩＰｉｋを用いて。

各エンジン・サイクルの粗さ指標化ヲ導く。この粗さ指
標は次にｆ１１波されて、測定されたエンジンの粗きＲ
ｍを作る。速度セット点計算装置２２４は、測定された
エンジンの粗さをプリセットされた粗さセット点Ｒ，ｄ
と比較して、速度セーＩト点Ｓｄを調節し、ＲｄとＲｍ
との間の誤差を減少させる。

エンジン速度計算装置２１４は時間の関数としてのクラ
ンク軸位ｆｉｎ使用して、平均エンジン速度Ｓを計算し
、上死点基準ａＴＤＣを発生させ、点火順序の気筒を指
標する。速度制御装置２２６は平均エンジン速度を濾波
して、測定されたエンジン速度Ｓｍｉ決定する。測定さ
れたエンジン速度と速度セット点は比較される。スロッ
トル作動信号ＵＴＨ８は、測定されたエンジン速度と速
度セット点との間のどんな誤差でも減少するような方法
で求められる。スロットル・アクチェエータ２３０は、
速度制御ユニットからの電子信号を実際のスロットル運
動φＴＨに変える。

点火タイミング装置２１６は、平均エンジン速度Ｓ、上
死点基準信号θＴＤＣ１および気筒指標ＣＹＫｋを用い
て　点火コイル駆動および火花分配装［２１８に送られ
る信号ＶｓＡｋのタイミングを定め、エンジンの各気筒
に対する適正な点火進角を保証する。

さらに、粗さ測定装＠２２２ｄスローｌトル・アクチュ
エータ信号ＵＴＨＥ　ｆ発生させて、エンジンが失速し
ようとする場合に緊急スロット、ル作用を開始させる。

この緊急スローｌトル作用信号は個別気筒の性能指標に
基づくものであり、測定されたエンジン速度値Ｓｍよシ
もはるかに早く速度の急降下を表わす。

所望の粗さセット点几ｄは、緊急作用が要求される頻度
に基づいて変えられる。頻繁な緊急作用の要求は、エン
ジンが失速すると思われる点にごく近い領域で運転して
いることを示す。

この状態は、粗さセット点があまりにも高位にセー！ト
されていることを示す。かくて、緊急作用が開始される
頻度が制限値を越えると、粗さセット点が減少される。

この特徴により、空転モード・コントローラはエンジン
およびそれが使用されている環境に適応するようにされ
る。

適応性の追加は、コントローラをプリセット較正への従
属から解放する。

空転速度制御用の火花点火エンジンでのトルク変動（相
対燃焼効率）値制御装置の実施例が第１５図に示されて
いる。この応用では、時間の関数としてのエンジン２１
０のクランク軸位置θＣＲは、燃焼効率の値の計算装置
２１２により使用されて、気筒の連続点火時間における
相対最低クランク軸速度に基づくエンジン２１０の各気
筒の相対燃焼効率の値（ＩＰｉｋ）を導く。

エンジン速度計算装置２１４は時間の関数としてのクラ
ンク軸位置σＣＲｔ”用いて、平均エンジン速度Ｓを計
算し、上死点基準θＴＤＣを発生させ、点火順序の気筒
位ｆｌｌｃＹＬｋ　？指標する。

点火タイばング装置２１６は、クランク軸位置、上死点
基準、およびエンジン速度計算装置＆２１４からの発火
順序の気筒位置、に基づく各気筒用の点火進角を決定す
る。この装置は、ＣＡｋおよびＩＰｋが燃料噴射タイミ
ングを最適にするために同時に使用されるように容易に
変形することができる。点火タイミング装置２１６は、
この情報を点火コイル駆動および火花分配装置２１８に
供給して、エンジン２１０の各気筒に対する適正な点火
進角を保証する。クロック２２０は装置２１２，２１４
の時間従属関数の時間軸を発生させる。

本発明の粗さ仮計算装置２２２は性能指標ＩＰｉｋ′ｆ
ｔ用いて、ｇＩｆＬｍすなわち測定されたエンジンの粗
さを提供するために濾波される粗さ指標を導く。さらに
、エンジン粗さ仮計算装置２２２は、個別気筒の性能指
標に基づく緊急スロットル制御信号ｕＴＨ１を提供する
。信号Ｕ　ＴＨＩＮは、エンジン２１０の失速を防止す
るために緊急スロットル作用が必要であることを事実上
即時に表示する。信号Ｒｍは速度セ−／　ト点計算装置
２２４に送られ、ここで測定された粗さは絶えず更新さ
れる所望の粗さセット点信号Ｒｄと比較される。速度セ
ット点計算装置２２４からの所望の速度出力信号８ｄは
エンジン速度制御比較器２２６に供給され、ここでそれ
はエンジン速度計算装置２１４Ｉ／ｃよって提供される
平均エンジン速度信号Ｓと比較される。非緊急スロット
ル制御信号Ｕ　ＴＨ８は速度制御装置２２６によって供
給される。信号ｕ’ｒｉｉｓは、粗さ仮計算装置２２２
によって供給される緊急スロットル制御信号ＵＴＨ１ｌ
と共に加算５２２８で加算され、装置のスロットル・ア
クチェエータ２３０に帰還されるスロットル・アクチェ
エータ信号Ｕ’ｒＨを発生させる。スロットル・アクチ
ェエータ２３０によって供給される出力φＴＨ１すなわ
ちスロットル位置は、エンジン２１０のスロットルの位
置を制御する。

第１６図はプログラム制御の流れ図の一般化された形を
示す。プログラムが開始してすべての変数が初期設定さ
れると、プログラムは背景ルーケンに入る。本発明にし
たがって作られたエンジン性能コントローラの背景ルー
チンは第１７ａ図に示されている。このルーチンでは、
プログラムは割込みがフィルタ・サブルーチンに進むの
を待機す・る。プログラムはフィルタ・サブルーチンに
あったり、エンジンがエンジン性能コントローラの制御
を受けているとき、その関連サブルーチンの１つにある
。本発明によって作られたエンジン性能モニタ用の背景
ルーチンは第１７ｍ図に示されている。このルーチンで
は、プログラムＦｉｃｋＬを゛またはスクリーン上に出
力されるべき一定のデータ用の基本的な指令である入力
の指令キーボードを絶えず走査する。かかる指令の発生
により、要請されるデータはスクリーンに出力され、背
景ルーチンは走査モードに戻る。

第１７ａ図または第１７ｍ１ｆ４からの割込みによって
、プログラムは第１７ｂ図で流れ図にされたフィルタ・
サブルーチンＦＩＬＴに入る。

６クランク軸に結合された６０歯車を持つ６気筒、４行
程サイクルのエンジンについて説明された通り、各燃焼
事象では、最低クランク軸速度の点を中心にした９個の
データ点がエンジン性能計算に使用される。フィルタ・
サプルーチ／において、データ点がまぜ読み込まれてフ
ィルタ係数と掛は合わされる。次に、決定ブロックにお
いて、プログラムは絖み込まれた最後のデータ点が現在
の燃焼事象中に読むべき最後の（第９）データ点である
かどうかを決定する。

それがそうでない場合は、データ点カクンタは増分され
て、プログラムは次のデータ点を待ち受けるために戻る
。読み込まれた最後のデータ点が第９データ点であるな
らば、カウンタは消去されて、最低クランク軸速度の点
を中ＩＬ）とした９個のデータ点が使用されて、性能指
標を計算する。これＦｉ第１６図の一般流れ図に示され
る性能指標のサブルーチンによって行われる・第１５図
のエンジン粗さ制御装量がプロゲラによって作動されて
いるならば、性能指標サブルーチンは第１７ｃ図〜第１
７ｄ図に示される通シである。性能指標計算が前述の通
り行われると、性能指標サブルーチンは性能指標が受は
入れられないエンジン粗さレベルＲＵＦＥＭＧ　Ｋ比較
される決定プロ・ツクに達する。几ＵＦＥＭＧより大き
くない個別気筒の性能指標は、緊急カウンタＥＭＧＣＮ
Ｔを増分させる。、ＥＭＧＣＮＴは代数的にＲＵ　Ｆ　
ＥＭＧよシ小さい性能指標を持つ点火順序の連続した気
筒数であり、粗さレベルは緊急スロットル作用を蓋求す
る。次の決定７’。

ツクにおいて、ＥＭＧＣＮＴは緊急カウント制限ＥＭＧ
Ｉ、ＩＮに比較される。ＥＭＧＬ、ＩＭは緊急スロット
ル作用を開始させるのに必要な連続「無効」気筒燃焼の
回数である。ＥＭＧＣＮ’ｌ’がＥＭＧＬＩＭ制限に達
すると、緊急フラグＥＭＧＦＬＧがセットされ、累積的
な緊急カウンタＥＭＧＳＵＭが増分されて、スロットル
制御出力ＬｌｒｕｘＮｌを　ＥＭＧＴＨＫ等しくセット
され、その後制御信号は第１７」図〜第１７１！図に示
されるスロットル・アクチーエータ制御サブルーチンを
通ってスロットル・アクチェエータに出力される。

次にＥＭＧＣＮＴが０にセットされ、気筒の性能指標が
記憶されて、その絶対値はいろいろな気筒の性能指標の
絶対値の和に加えられる。次の決定ブロックにおいて、
プログラムは性能指標が記憶された最後の気筒が点火順
序の最後の気筒であったかどうかを質問する。それがそ
うでない場合、サブルーチンはデータ収集および次の気
筒の性能指標計算工報の開始に戻る。性能指標が計算さ
れた最後の気筒が点火順序の最後の気筒でめったならば
、カウンタ０ＰＣｔＮＴは増分される。次の決定プロー
ツク（ＪＬ’ＣＮＴは（ＪＰＣＹＣに比較される。もし
くＪＰＣＮ’ｌ’がＵＰＣＹＣに等しくなければ、プロ
グラムは次の気筒の性能指標に関するデータの受信に戻
る。０ＰｅＮＴがＵ　Ｐ　ＣＹ　Ｃに等しければ、プロ
グラムは第１６図および第１７ｅ図〜第１７ｇ図に示さ
れる閉ループ制御サブルーチンを実行する。

いま、ＥＭＧＣＮＴがＥＭＧＬＩＭに比較される第１７
Ｃ図の決定プロ・・Ｉりを奈り返って見ると、もしＥＭ
ＧＣＮＴがＥＭＧＬＩＭよシ小であるならば、気筒の性
能指標が記憶されて、その絶対値は性能指標の絶対値の
和に加えられる（第１７ｄ図）。

プログラムは次に、前述の通り気筒＝６決定ブロックで
始まる性能指標のサブルーチンの部分に戻る。

いま第１７ｃ（ｉ９のＲＵＦＥＭＧに対する性能指標の
比較を振り返って見ると、もし性能指標が几Ｕｌ；’Ｅ
ＭＧよυ犬であれば、ＥＭＧＣＮＴ　ＦｉＯにセットさ
れて、気筒の性能指標が記憶され、その絶対値は性能指
標の絶対値の和に加えられる。そのとき性能指標のサブ
ルーチンは前述の通り性能指標す・ブルーチンの気筒＝
６の部分に進む。

閉ループ制御プログラム・ルーチンは第１６図に示され
るとともに、第１７ｅ図、第１７ｆ図および第１７　ｇ
図に詳しく示されている。プログラムはこのルーチンに
入って、平均エンジン速度および粗さ指標を順次計算し
、濾波操作する。平均速度計算およびフィルタのサブル
ーチン５ＰＣＦは平均エンジン速度を計算し、濾波する
のに用いられる。粗さ指標計算およびフィルタのサブル
ーチンＲＣＦは粗さ指標を計算し、フィルタするのに用
いられる。次に粗さループ・カウンタが増分される。Ｅ
ＭＧＦ’ＬＧ、すなわち緊急フラグが消えていれば、プ
ログラムはこのＣ０ＵＮＴＥＲのカウントをＲＵＦ’Ｃ
ＮＴに比較する口もしＥＭＧ　Ｆ　ＬＧが消えていて、
Ｃ０ＵＮＴＥ几がＲＵＦ’ＣＮＴよシ小であるならば、
プログラムは第１７ｇ図に進んで、空転速度セット点Ｓ
ｄからフィルタされたエンジン平均速度Ｓｍを引いたも
のに等しい速度誤差Ｅｓを計算する。次に、プログラム
は制御出力ＵＴＨＩＮ、すなわちスロットル・アクチュ
エータに対する制御出力を決定する。

この制御出力は、スロットル・アクチーエータ制御器が
動くように指令されるステップ・モータの制御ステップ
数でるる。制御信号は次にスローｌトル・アクチーエー
タに出力される。緊急フラグＥＭＧＦＬＧはそのとき消
去され、グログラムＦｉ１！！：能指標サブルーチン（
ＩＰ８ＵＢ）の制御に戻る。

もしＣ０ＵＮＴＥＲがＲＵＦＣＮＴよシ小でないならば
、カラ／りは消去される。いま特に第１７ｆ図から、閉
ループ制御プログラム・サブルーチンＶｉＥＭＧＳＵＭ
＜８ＵＭｌ、ＩＭの決定ブロックを続ける。答がノーで
あれば、粗さセット点几ｄ（第１５図）、またはＲＵＦ
ＭＡＸ　（第１７ｆ図）が減少される。次にＲｔｌ’Ｍ
ＡＸの新しい値が記憶される。もしＥＭＧ　Ｓ　ＵＭが
８　［ＪＭＬ　Ｉ　Ｍより小であるならば、またはＲ，
ＵＦＭＡＸの新しい値が記憶でれてから、ＥｆｖｌＧＳ
　ＵＭ　＃：ｔＯにリセットされる。次に、新しい速度
セット点Ｓｄが計算される。第１７ｇ図から、Ｓｄが５
ｄｕｌより小であるかどうかが決定される。８ｄｕｌは
空転速度上ウド点の上限である。これは最高許容空転速
度セット点である。もし８ｄが５ｄｕｌより小でなけれ
ば、８ｄは８ｄｕｌに等しくなるようにセットされる。

次にプログラムは、８ｄ　−Ｓｍ等に等しくなるように
セットされる速度誤差Ｅｓを計算する。次に、プログラ
ムは制御出力ＵＴＨＩＮ、すなわちス。ットル・アクチ
ェエータに対する制御出力を決定する。制御信号はスロ
ットル・アクチェエータに対する次の出力でおる。その
とき緊急フラグＥＭＧＦＬＧが消去されて、プログラム
は性能指標制御のサブルーチンに戻る。

もしＳｄが５ｄｕｌよシも小であれば、プログラムは決
定プロ１りＳｄ　＞　８ｄｌｌに進む、　５ｄｌ−１は
空転速度セット点の下限である。これは最低許容空転速
度セーｌト点である。もし８ｄが５ｄｌｌよりも大であ
れば、プログラムは速度誤差に−５の計算に進み、かつ
前述のように続ける。もし８ｄが８ｄｌｌよシ大でなけ
れば、Ｓｄは８ｄｌｌに等しくなるようにセットされる
。次にプログラムは速度誤差Ｅｓの計算に進み、かつ前
進のように続ける。

第１７　ｅＦＱを振シ返りて見ると、もし緊急フラグＥ
ＭＧＦＬＧが消去されていなければ、プログラムは第１
７ｇＶＣ示される通シブログラムはＥＭＯＦＦＬ（）を
消去し１次に第１６図に示される通シ性能指標サブルー
チンに戻る。

粗さ計算およびフィルタのサブルーチン（ＲＣＦ＋は第
１７ｈ図に示されている。このサブルーチンでは、性能
指標の絶対値の和は、速度ループ更新時間・０ＰＣＹＣ
にわたって得られる。次に、性能指標の絶対値の和は０
にリセットされ、粗さ指標几は前述の通シ計算される。

粗さ指標は記憶され、濾波されて、濾波された粗さ指標
は記憶され、そしてプログラムばＲＣＦ□サブルーチン
からＣＬＣＰ丈ブルーチン（第１６図ンに戻る。

平均エンジン速度計算およびフィルタのサブルーチンｓ
　ｐ　ｃ　Ｆは第１７１図に示されている。

このサブルーチンでは、０）’ＣＹＣ工／ジン・、サイ
クル、すなわ’５　（ＪＰＣＹＣ速度ループ災新時間に
おけるクロック・カウントの総数が読まれ、ＵＰＣＹＣ
クロック・カウントは０にリセットされる。次にエンジ
ン・サイクル当たシのクロワク・カウントの平均数が計
算される。次にこのサブルーチンは、サイクル当たりの
クロック・カウントを同等の平均エンジン速度（ｒｐｍ
　）に変換する。この平均エンジン速度は次に濾波され
、記憶されて、プログラムは５ＰＣＦサブルーチンから
ＣＬＣＰサブルーチ／に戻る（第１６図）。

スコーＩトル・アクテニエータ制御サブルーチンＴＡＣ
ｌ／１第１７ｊ図〜第１７／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
の出力アドレスがまずセクトされる。次に、開スロット
ル／閉スロットル・フラグが開にセットされる。サブル
ーチンは次に制御ステ・ノブＵＴＨＩＮの所望数を読み
取る。

これはスロットル・アクチュエータに対する制御出力、
すなわちスロットル・アクチュエータ制御器が動くよう
に指令されるステップ・モータ制御のステーｌプ数であ
る。このサブルーチンの最初の決定ブロックにおいて、
ＵＴＨＩＮＦｉｏと比較される。第１７１！図に示され
る通り、もしＵＴＨＸ　Ｎが０に等しければ、″スロッ
トル・アクチェエータ制御器に送られる制御ステップ数
が記憶されて、プログラムｔ；；ｍＴＡＣサブルーチン
からＣＬＣＰサブルーチンに戻る。もしＵＴＨＩＮが０
に等しくなければ、ＴＡＣサブルーチンは次の決定プＯ
＋７りＩＪＴＨＩＮ　＞　Ｏに進む。もしＵ’ｒＨＩＮ
が０よシ大であれば、第１７に図に最もよく示される通
り、スロットル・アクチュエータ・イネーブル・ライン
は高位にストローブされる。

開スロットル／閉スＯ−／　）ル信号はスロットル・ア
クチェエータ制御器に送られる。次の決定ブロックにお
いて、ＵＴＨＩＮ　　の絶対値はＵ　ＴＨＭＡ）ｉ％す
なわち最大許容スロットル指令と比較される。

Ｕ　ＴＨＭＡＸ　　の絶対値がＵ　ＴＨＭＡＸより小で
なければ・ＵＴＨＩＮはＬＩ　ＴＨＭＡＸに等しくなる
ようにセットされるＧもしＵＴ旧Ｎの絶対値がＵＴＨＭ
ＡＸより小であれば、このサブルーチンは第１７／図に
示される通シ続ける。スロットル・アクチュエータ制御
回路に制御ステップ出力が送られる。スロットル制御イ
ネーブル・ラインは低位にストローブされて、スロット
ル運動を開始させる。スロットル・アクチーエータ制御
回路に送られた制御ステーノブ数は記憶され、プログラ
ムはＴ　Ａ　ＣサブルーチンからＣＬＣｆ’サブルーチ
ンに戻る。

第１７ｊ図を振り返って見ると、もしＵＴＨＩ　Ｎが０
よｐ大でなければ、開スロットル／閉スロットル・フラ
グは閉にリセーＩトされる（第１７に図）。次にＵＴＨ
ＩＮの絶対値が計算され、スロットル・アクチュエータ
・イネーブル・ラインは高位にストローブされる。開ス
ロットル／閉スロットル信号はスロットル・アクチュエ
ータ制御器に送られる。次にサブルーチンはＵＴＨＩＮ
の絶対値とＵ　ＴＨＭＡＸ　　との比較を続け・また前
述の通ｆｉ　ＴＡＣサブルーチンの残りを続ける。

第１６図、第１７ａ図〜第１７／図の変数の表Ｂ８　　
　　速度誤差、速度セット点から濾波されたエンジン速
度を引いたもの。

ＥＭＧＣＮ’ｌ”　　緊急カウンタ。几ＵＦＥＭＧよシ
代数的に小さいＩＰを持つ、点火順序の連続 気筒数 ＥＭＧＦＬＧ　　緊急フラグ。緊急スロットル作用がＩ
ＰＳＬＩＢで開始される場合はフラグはＦＦＦＦ＋ｓ　
にセットされる。フラグがセットされる場合は、閉ルー
プ・サブル ーチン（ＣＬＣＰ　）はどんなスロットル作用をも開始
しないであろう。フラグ はＣＬＣＰの終りにｏ　ｏ　ｏ　ｏ、、にリセットされ
る。

ＥＭＧＬＩＭ　　緊急カウント制限。緊急スロットル作
用を開始しなければならない連続 「不良」気筒燃焼の回数。

ＥＭＧ　Ｓ　ＵＭ　　累積緊急カウンタ。過去の粗さル
ープ更新時間中に開始された緊急作用の 回数。

ＥＭＧＴ）ｌ　　緊急スローｌトル運動。スローｌトル
・アクチュエータが緊急時に開くように 指令されるステップ・モータの制御ス テ・Ｉプ数。

ＩＰ　　　　性能指標。１気筒の１回の燃焼に関する個
別のＩＰｃ。

０ＰＣＹＣ速度ループ更新時間。速度ループはＵＰＣＹ
Ｃエンジン・サイクルごとに一度更新される。

ＲＵＦＯＮＴ　　粗さループ・カウンタ制限。粗さルー
プはＲＵＦＣＮＴ・０ＰＣＹＣエンジン・サイクルごと
に一度更新される。

ＲＵＦＥＭＧ　　緊急粗さレベル。大きな負の値。

ＲＵＦＥＭＧよシ小さい個別気筒のＩＰは緊急カウンタ
を増分させる。

ＲＵＦＭＡＸ　　粗すセ−）　点 Ｓｄ　　　　空転速度セーＩト点 ８ｄｌ　ｌ　　　　空転速度セーｌト点の下限。最低許
容速度セット点。

８ｄｕｌ　　　　空転速度セット点の上限。最高許容速
度セット点。

８ｍ　　　　　フィルタされた平均エンジン速度ＳＵＭ
ＬＩＭ　　累積緊急カウントの制限。１つの粗さループ
更新時間（ＲＵＦ’ＣＮＴ　−０ＰＣＹＣエンジン・サ
イクル）の間にＳＵＭＬＩＭ緊急作用がよシ多く開始さ
れる場合は、粗さセット点は減少される。

ＵＴ）ｉＩＮ　　　スロットル・アクチェエータに対す
る制御出力。スロットル・アクチェエ −夕制御器が運動するように指令され るステップ・モータの制御ステップ数。

ＵＴＨＭＡＸ　　最大許容スロットル指令。スロットル
・アクチュエータが一方向に運動す るように指令される最大制御ステップ 数。

追加の応用 本発明の装置によって、他の制御変化および方法が可能
である。例えば、改良されたノック制御方法は、各気筒
の点火タイミングを別個に制御するという考え方を用い
ている。ノック中のエンジンに関する通常の修正作用は
、ノック・レベルが許容制限内になるまですべての気筒
の点火タイミングを遅らせることである。点火タイミン
グの遅れは、エンジンにパワーの損失を生じさせる。一
般に、すべての気筒がすべて同時にはノックしない。検
出されるノックは気筒の１つだけによることがある。本
発明の制御装置では、ノックしている特定の気筒が識別
される０そのとき、これらの気筒の点火タイミングは遅
延され、点火タイミングが全気筒に対して遅延された場
合よシもパワーの損失は減少する。

もう１つの例として、一般に点火タイミングの遅れはエ
ミッション・レベルを低下させる。

しかし点火タイミングの遅れはエンジン性能および燃料
効率の低下をも生じさせる。これらの現象間の最良の兼
ね合いを得る方法では、点火タイミングは個別気筒に対
して選択的に遅延される。

これまでの実験的作業で示されている通シ。

点火タイミングはエンジン・トルクの損失を極めて少く
しである気筒に対して遅延されるが、同じ作動条件の下
で他の気筒に対する点火タイミングの遅延はエンジン出
力の大幅な損失を招く。上述の通シ各気筒の燃焼効率を
監視することによって、個別気筒に及ぼす点火タイミン
グ遅延の影響が測定される。点火タイミングはそのとき
、エンジン運転効率の過度の損失なしに。

各気筒に対して最大量だけ遅延される。

１１、　　　　説明された制御装置のさらにもう１つの
応用は、希薄制限制御の分野である。政府規格に包含さ
れる全５種類の排気成分の工ば７シヨン・レベルは、エ
ンジンの空気／燃料混合物を薄くするにつれて減少する
。エンジン制御の希薄燃焼法は、良好なエンジン性能を
保ちながら、できるだけ希薄な空気／燃料混合物を使用
する。

この作用は同時に、燃料経済を改善することになる。空
気／燃料混合物が希薄になるにつれて、それはエンジン
の点火不良を開始する点（希薄制限）に達し、エンジン
性能を劣化させるとともに不燃焼炭化水素の量を大幅に
増大させる。

混合物が希薄制限よりもはるかに薄くなると、エンジン
は失速する。

ここに説明された制御装置は、希薄制限よりわずかに濃
い混合比を絶えずさがし求めることによって希薄燃焼制
御方法を使用することができる。この装置では、混合比
は絶えず希薄にされる一方、燃焼効率の大きさが計算さ
れて点火不良のぎさしを検出するのに用いられる。エン
ジンの運転条件が変わるにつれて、制御装置は新しい希
薄制限をさがし求め続ける。

もう１つの応用では、エンジンに便用される燃料の性質
がエンジンの性能に重大が影響を及ぼすことが知られて
いる。燃料経済、エミッション・レベル、および性能に
ついて最適に作動するための点火タイミング、空気／燃
料比、また１ｉ燃料噴射タイミングといったような制御
要素は、使用燃料の性質に左右される。火花点火エンジ
ンの場合には、説明された制御装置は特定の使用燃料に
関する最適値に点火タイミングを調節する。圧縮点火エ
ンジンでは、燃料噴射のタイミングおよび噴射燃料の量
が調節される。

かくて、洗練された工程の結果として生じる与えられた
グレードの燃料の性質に見られる正常な変化について補
償が行われる。

説明された制御方法は、異なるグレードの燃料を与えら
れたエンジンで燃焼させ、当該エンジンの変形を不要と
するようにすぐに拡大される。これによってエンジンは
、性能を低下することなく多くの燃料の領域で運転する
ことができる。かくて、車両の運転者は例えば、地方で
入手する非希薄ガノリンまたはアルコール含有量がま′
ｃ）まちなガソホールから自由に選択することができる
。使用燃料にかかわらず、本制御装置は点火タイミング
を最適値に調節する。

さらに、燃焼効率の値はオン・ラインのエンジン診断用
の道具として用いられる。燃焼効率の櫃は、各気筒の他
の気筒に関する性能を表わす。あらゆる運転条件の下で
一貫して性能不良を示す気筒の識別は、例えば当該気筒
の点火栓では点火しないこと（火花点火のエンジンの場
合）を意味することがある。同様に、圧縮点火エンジン
では、相対燃焼効率の値が一貫して平均以下である気筒
は燃料噴射器のｊａ能不良を示すことがある。

相対燃焼効率の値は、エンジンの空気／燃料供給装置の
設計を評価するのにも使用される。

最適の運転では、空気／燃料供給装置は気筒間に空気と
燃料を一様に分配すべきである。空気と燃料の分配が一
様でないと、気筒間に作られるトルクは一様でない。相
対燃焼効率の値は各気筒の相対トルク発生量を表わすの
で、気筒間の相対燃焼効率の値の変化は分布の大きさと
して役立つ。

（発明の効果） 内燃機関によって発生される平均トルク、および多気筒
内燃機関の気筒のトルク変動（相対燃焼効率）の両方の
値をオンラインで測定する方法が提供され、これらの方
法では最高および最低クランク軸速度の位置におけるク
ランク軸速度のデータが使用できる。また、上記量のオ
ン・ライン測定用のエンジン性能モニタが実現されたた
め、エンジン性能モニタが、エンジン燃料分配製雪と点
火装置の両方の制御方法をテストするエンジン性能の監
視を可能にする。上記方法およびエンジン性能モニタは
、多気筒内燃機関の各個別気筒の性能を制御するフィー
ドバックシステムに組み込むことができる。エンジンの
クランク軸速度は所要の計算の基礎として用いられ、こ
のデータに基づきエンジン・トルクが得られる。エンジ
ン・トルクのオン・ライン測定は、エンジン制御装置に
組み込まれたり、診断の目的で使用できる。１つの制御
装置はエンジン・トルクに対する気筒ごとおよび燃焼事
象ごとの寄与の大きさを利用して、気筒ごとの点火また
は噴射タイミングを最適にできる。

気筒間の空気および燃料の一様でない分布は空気および
燃料供給装量の固有の精度不良に起因し、また発注動力
の変動は気筒ごとの部品のサイズと作動の差に起因する
が、これらが適切に補償できるようになる。本方法およ
びノル−ドウエアは火花および圧縮点火のエンジンに適
用でき、前述トルク値の有用性は、希薄燃焼エンジンの
希薄制限制御器、燃料変周上の重大な変化を補償する装
置、およびオン・ライン・エンジン診断およびエンジン
設計ならびに制御方法のオフ・ライン評価のための診断
道具といったような、他の各種応用を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は理想的なエンジンのエンジン速度対クランク角
のグラフ、第２図は実際のエンジンの実際のエンジン速
度対クランク角のグラフ。 第３図は実際のエンジンの瞬時エンジン速度キー・ポイ
ント対クランク軸角のグラフ、第４図は実際のエンジン
のクランク軸の連続固定角回転に関する測定されるカウ
ントのグラフ、第５図は第４図のエンジン・データにつ
いて、実際のエンジンのクランク軸の連続固定角回転に
関するフィルタされたカウントのグラフ、第６図、はシ
ミユレートされたエンジンのカウント波振幅対負荷トル
クのグラフ、第７図は実際のエンジンのカウント波振幅
対負荷トルクのグラフ、第８図は多気筒火花点火内燃機
関の気筒のトルクの太ささおよびトルク変動の大きさく
相対燃焼効率）を求める本発明により作られた装置のブ
ロック図、第９図は第８図に示された装置の一部のブロ
ック図、第１０図は第９図に示された装置のタイミング
図、第１１図は第８因に示された装置のもう１つの部分
のブロック図、第１２図は第１１図に示された装量のタ
イミング図、第１３図は本発明による多気筒内燃機関の
性能を制御する装置のブロック図、第１４図は本発明に
よる多気筒内燃機関の性能を制御する装置のブロック図
、第１５■は本発明の１つの面により作られた多気筒燃
機関の空転速度を制御する装置のブロック図、第１６因
は本発明の１つの面により作られた装置のプログラム流
れ図、第１７８囚〜第１７ｍ図は第１６図のプログラム
流れ図の部分の一般と詳細な流れ図を示す０ １３２−エンジン；１５０−クランク軸；１２４゜１３
６−多歯輪；　１２０，１２２−磁気ピツクアップ；　
１！１４，１４０−　）リガ回路；１４２−クロック；
１４４−ディジタル・インターバル・タイマ（ＤＩＴ）
；　１４６−プログラマブル割込みマスク（ＰＩＭ）；
　１５０−マイクロプロセッサ特許出願人　　バーデエ
　リサーチ　ファウンデーション　ディビジ冒ン　オプ
　スボ 牙５図 クランク轄角　Ｃ度ン 工゛ノジン遭度（ＲＰＭ） 刀つント／６度 フィルタ１れｒ；エンジン遅９徽（ＲＰＭ）浪振暢（ク
ロック・カウントフ ０　　ω　　＝　　ミ　　ズ　　ａ　　ズ　　已　　に
波Ｉ反幅ｔクロック・でウントン 第１７ｈ図 手続補正書 〕 １、事件の表示昭和６０年特許願第２４５２５５号事件
との関係　特許出願人 名　称　パーデュ　リサーチ　ファウンデーションデイ
ビジョン　オブ　スポンサード　プロダラム５、補正命
令の日付 「自　発」 ６、補正の対象 ７、補正の内容 （１）　　明細書第３２員第１２行目の第３式左辺に「
８ｆｉ　−８ｓｊ　Ｊとあるのを、 ［Ｓｆｊ　−８ｓｊ　Ｊと補正する。 ；２）明細書第３４貞第１０行目の第６式右辺にｒ　　
ｊ＝Ｎ Σ　ｈ３ ｊ＝Ｉ　　　　ＴＥｔＦ　　　　とあるのを［ｊ＝へ Σ　ＡＪ （３）明細４Ｉ第３４負第１２行内）第７式石辺にｒ　
　Ｊ＝へ Σ　ｌ１ｌＥ。 「」＝へ Σ　′１゛Ｅｊ ｊ＝１　　　　　　と補正する。 へ　　　」 （４）明細書第３５頁第５行目の第８式右辺に（５）明
細書第３８貞第１１行目の 「エンジ」の恢に「ン」全挿入する。 （６）　　明細書第３８頁第１３行目の第１４式右辺に
（７）明細書第３９貞第６行目に 「ノズル」　とめるのを 「ノイズ」　と補正する。 （８）明細書第５８頁第３行目の式左辺に［ｓｉＪとあ
るのを「１　」と補正する。 （９）明細書第５８貞第７行目に 「ＳｉＪとあるのを「Ｓｉ」と補正する。 ＱＩ　　ＢＡｌ１４ＪＪ　４ｔ　ＩＸ　５８　頁第９　
行目Ｋ「（度Δ」とあるのを「（度）」と補正する。 αυ　明細書第５８頁下から２行目に 「粗き」とあるのを「粗さ」と補正する。 （至）明細書第８５頁第８行目に 「ＣＹＫｋ」とあるのを「ＣＹＬｋ　Ｊと補正する。 α４１Ｔ：！Ａ細誓書第８９Ｘ第４ 「ルーケン」とあるのを「ルーチン」と補正する。 （へ）　明細書第９０頁第３行目に ｒ６０ｍ車」とあるのを「６０歯歯車」と補正する。 （ト）明細書第９０頁第８行目に 「データ点がまぜ」とあるのを「データ点がまず」と補
正する。 ａη　明細書第９１頁第１行目の 「プロゲラ」の後に「ム」を挿入する。 （至）明細書第９６頁第１５行目に １−前進」とあるのを「前述」と補正する。 αリ　明細書第５８頁下行に ［ＥＭＧｉ”ＦＬＧ　Ｊとあるのを［ＷＭ（ｆＦＬＧ　
Ｊと補正する。 （ホ）明細書第１１１頁第１３行目に 「多歯輸」とあるのを「歯車」と補正する。

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１気筒を持つ内燃機関において、前記
   気筒の動力行程に対するクランク軸速度の変化の値を得
   る段階と、得られた値に基づく前記気筒の動力行程中に
   発生するエンジン・トルクを求める段階と、を含むこと
   を特徴とするエンジン・トルクを測定する方法。
2. （２）エンジンの１サイクルにおいて各気筒の動力行程
   に対するクランク軸速度の変化の値を得る段階と、得ら
   れた値に基づくエンジンのサイクル中に発生する平均エ
   ンジン・トルクを求める段階と、をさらに含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）エンジンの１サイクルにおける平均エンジン・ト
   ルクを測定する段階には、得られた値を平均化する段階
   と、得られた値の平均に基づく平均エンジン・トルクを
   求める段階と、を含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の方法。
4. （４）各エンジン・サイクルの間に前記気筒の動力行程
   に対するクランク軸速度の変化の値を得ることによって
   複数のエンジン・サイクルにおける前記気筒によって発
   生する平均トルクを求める段階と、得られた値を平均し
   て複数のエンジン・サイクルにおける前記気筒によって
   発生する平均トルクを求める段階と、をさらに含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）複数のエンジン・サイクルにおける各気筒の動力
   行程に対するクランク軸速度の変化の値を得ることによ
   って複数のエンジン・サイクルにおける平均エンジン・
   トルクを求める段階と、複数のエンジン・サイクルにお
   いて得た値を平均化する段階と、全気筒について得られ
   た値の平均変化を平均化して複数のエンジン・サイクル
   における平均エンジン・トルクを求める段階と、をさら
   に含むことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方
   法。
6. （６）前記気筒の動力行程に対するクランク軸速度の変
   化を測定する段階には、前記気筒の発火時間中に最低ク
   ランク軸速度の値を得る段階と、前記気筒の点火間隔中
   に最高クランク軸速度の値を得る段階と、最高クランク
   軸速度の値と最低クランク軸速度の値との差に基づくク
   ランク軸速度の変化を求める段階と、を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. （７）クランク軸と複数の気筒とを有し、各気筒は他の
   気筒の動力行程と点火順序で生起する動力行程を持つ、
   内燃機関において、前記気筒の動力行程に対する各気筒
   の最低クランク軸速度の値を得る段階と、前記気筒の動
   力行程に対する各気筒の最高クランク軸速度の値を得る
   段階と、各気筒の最高および最低クランク軸速度の値の
   差に基づく各気筒により発生するトルクを求める段階と
   、を含むことを特徴とするエンジン・トルクを測定する
   方法。
8. （８）複数の気筒を持つ内燃機関において、前記気筒の
   動力行程に対するクランク軸速度の変化の値を得る装置
   と、クランク軸速度の変化の得られた値に基づく前記気
   筒の動力行程中に発生するエンジン・トルクを求める装
   置と、大きさを得る装置をトルク測定装置に結合する装
   置と、を含むことを特徴とするエンジンにより発生する
   トルクを求める装置。
9. （９）前記クランク軸速度変化の値を得る装置にはエン
   ジンの１サイクルにおける各気筒の動力行程に対するク
   ランク軸速度変化の値を得る装置を含み、また前記トル
   ク測定装置はエンジンのサイクルにおける前記気筒に関
   するクランク軸速度変化の得られた値に基づくエンジン
   ・サイクル中に発生する平均エンジン・トルクを求める
   装置を含む、ことを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の装置。
10. （１０）前記エンジン・サイクルにおける平均エンジン
    ・トルクを求める装置には、エンジン・サイクルにおけ
    る前記気筒に関するクランク軸速度変化の得られた値の
    平均に基づく平均エンジン・トルクを求める装置を含む
    、ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の装置。
11. （１１）前記クランク軸速度変化の値を得る装置には複
    数のエンジン・サイクル中に前記気筒の動力行程に対す
    るクランク軸速度変化の値を得る装置を含み、また前記
    トルク測定装置には前記気筒のクランク軸速度変化の得
    られた値の平均に基づく複数のエンジン・サイクルにお
    ける前記気筒によって発生する平均エンジン・トルクを
    求める装置を含む、ことを特徴とする特許請求の範囲第
    ８項記載の装置。
12. （１２）前記クランク軸速度変化の値を得る装置には複
    数のエンジン・サイクルについて前記気筒の動力行程に
    対する各気筒のクランク軸速度変化の値を得る装置を含
    み、また前記トルク測定装置には複数のエンジン・サイ
    クルにおける前記気筒によって発生する平均エンジン・
    トルクを求める装置を含み、前記平均エンジン・トルク
    測定装置には複数のエンジン・サイクルにおける各気筒
    のクランク軸速度変化の得られた値を平均化しかつ各気
    筒のクランク軸速度変化の得られた値の平均に基づく複
    数のエンジン・サイクルにおける前記気筒によって発生
    する平均エンジン・トルクを求める装置を含む、ことを
    特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の装置。
13. （１３）クランク軸および複数の気筒を持つ内燃機関で
    あって、各気筒は他の気筒の動力行程と点火順序で生起
    する動力行程を有する前記内燃機関において、前記気筒
    の発火時間中に各気筒の最低クランク軸速度の値を得る
    装置と当該気筒の点火間隔中に当該気筒の最高クランク
    軸速度の値を得る装置と当該気筒の最高クランク軸速度
    および最低クランク軸速度の差に基づく各気筒のクラン
    ク軸速度変化の値を得る装置とを含む前記気筒の動力行
    程に対する各気筒のクランク軸速度変化の値を得る装置
    と、こうして測定された各気筒のクランク軸速度変化に
    基づく各気筒によって発生するトルクを測定する装置と
    、を有することを特徴とするエンジン・トルク測定装置
    。
14. （１４）エンジン・サイクル中に各気筒の動力行程にお
    ける最低クランク軸速度の値を得る装置と、気筒の最低
    クランク軸速度の得られた値に基づく各気筒のトルク変
    動（相対燃焼効率）を計算する装置と、最低クランク軸
    速度の値を得る装置に計算装置を結合する装置と、を含
    むことを特徴とする多気筒内燃機関の各気筒のトルク変
    動（相対燃焼効率）を求める装置。
15. （１５）クランク軸速度の値を得る装置は、各気筒の動
    力行程の上死点（ＴＤＣ）を感知するとともに、当該気
    筒のＴＤＣとエンジンの発火順序で次の気筒のＴＤＣと
    の間で前記気筒の点火間隔における各気筒の最低クラン
    ク軸速度の値を得る装置を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第１４項記載の装置。
16. （１６）エンジン点火装置および火花分配装置と、点火
    装置および火花分配装置を各気筒に結合する装置と、エ
    ンジン・クランク軸位置を感知する装置と、時間軸を発
    生させるクロックと、各気筒の動力行程の上死点を感知
    する装置と、各気筒の動力行程において最低クランク軸
    速度の値を得る装置と、クロックおよびクランク軸位置
    センサをクランク軸速度の値を得る装置に結合する装置
    と、前記気筒の最低クランク軸速度の値に基づく各気筒
    のトルク変動（相対燃焼効率）を計算する装置と、相対
    燃焼効率計算装置をクロックに、クランク軸位置センサ
    に、また上死点を感知する装置に結合する装置と、各気
    筒の性能を制御するために各気筒の点火タイミングを計
    算する装置と、相対燃焼効率計算装置を点火タイミング
    計算装置に結合する装置と、点火タイミング計算装置を
    点火装置および火花分配装置に結合する装置と、を含む
    ことを特徴とする多気筒内燃機関の個別気筒の性能を制
    御する装置。
17. （１７）前記トルク変動（相対燃焼効率）計算装置には
    、時間軸発生器からの信号を利用するデータ・プロセッ
    サと、クランク軸位置センサと、各気筒の動力行程にお
    ける最低クランク軸速度の点のまわりに１組のデータ点
    を供給するために上死点を感知する装置と、を含むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の装置。
18. （１８）エンジン燃料分配装置と、該燃料分配装置を各
    気筒に結合する装置と、エンジン・クランク軸位置を感
    知する装置と、時間軸を発生させるクロックと、各気筒
    の動力行程において最低クランク軸速度の値を得る装置
    と、クロックおよびクランク軸位置センサをクランク軸
    速度の値を得る装置に結合する装置と、前記気筒の最低
    クランク軸速度の値に基づく各気筒の相対燃焼効率を計
    算する装置と、トルク変動（相対燃焼効率）計算装置を
    クランク軸位置を感知する装置およびクロックに結合す
    る装置と、各気筒の性能を制御するために各気筒の燃料
    分配パラメータを計算する装置と、トルク変動（相対燃
    焼効率）計算装置を燃料分配パラメータを計算する装置
    に結合する装置と、燃料分配パラメータ計算装置をエン
    ジン燃料分配装置に結合する装置と、を含むことを特徴
    とする多気筒内燃機関の個別気筒の性能を制御する装置
    。
19. （１９）前記トルク変動（相対燃焼効率）計算装置には
    、時間軸発生器からの信号を利用するデータ・プロセッ
    サと、クランク軸位置センサと、各気筒の動力行程にお
    ける最低クランク軸速度の点のまわりに１組のデータ点
    を供給する上死点を感知する装置と、を含むことを特徴
    とする特許請求の範囲第１８項記載の装置。
20. （２０）前記燃料分配パラメータはそれぞれの各気筒に
    入るべき燃料の量である、ことを特徴とする特許請求の
    範囲第１８項記載の装置。
21. （２１）前記燃料分配パラメータは燃料が前記気筒に入
    るそれぞれの気筒の作動サイクルの時間である、ことを
    特徴とする特許請求の範囲第１８項記載の装置。
22. （２２）エンジン燃料分配装置と、エンジンの速度を制
    御するために燃料分配装置を通る燃料の流れを制御する
    スロットルを含むエンジンの気筒にエンジン燃料分配装
    置を結合する装置と、エンジンのクランク軸位置を感知
    する装置と、時間軸を発生させるクロックと、各気筒の
    動力行程において最低クランク軸速度の値を得る装置と
    、クロックおよびクランク軸位置センサをクランク軸速
    度の値を得る装置に結合する装置と、各気筒の最低クラ
    ンク軸速度の大きさに基づく各気筒の性能指標を計算す
    る装置と、性能指標計算装置をクロックおよびクランク
    軸位置センサに結合する装置と、性能指標に基づくエン
    ジンの粗さを計算する装置と、粗さ計算装置を性能指標
    計算装置に結合する装置と、粗さを粗さセット点に比較
    してスロットルを比較に応じて調節してエンジンの空転
    速度を制御する装置と、比較および調節装置をスロット
    ルに結合する装置と、性能指標に応じて粗さセット点を
    測定する装置と、粗さセット点測定装置を性能指標計算
    装置に結合する装置と、を含むことを特徴とする内燃機
    関用の適応空転制御装置。
23. （２３）前記粗さセット点測定装置には所定の制限を越
    えている連続した気筒の性能指標の所定数に応じて粗さ
    セット点を変える装置を含む、ことを特徴とする特許請
    求の範囲第２２項記載の装置。
24. （２４）前記制限が１つの気筒から次の気筒への性能指
    標の所定制限を越えた劣化を表わすことを特徴とする特
    許請求の範囲第２３項記載の装置。
25. （２５）前記粗さセット点の変化が比較および調節装置
    にエンジン空転速度を増加させる、ことを特徴とする特
    許請求の範囲第２３項記載の装置。