JPS62150058A - 内燃機関用燃焼コントロ−ル - 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】 本発明は、内燃機関の燃焼コントロール、ことにクラン
ク軸回転角の関数としての燃焼室圧力対モータード圧力
（本発明の末尾術語表参照）の比に応答する希釈ガス流
量のコントロールに関する。

一般に内燃機関の制御は、冷却温度、マニホルド圧力（
ＭＡＰ）、エンジン速度及び排気酸素濃度のような１連
の変数を検知し、そしてイグニションタイミング、排気
ガス循環（ＥＧＲ）割合及び燃料流量を基準エンジンに
対する規定の校正のために調整することに基づいている
。この方法についての問題は、製造の違い及びエージン
グによって、制御されるエンジンが標準のために使う基
準エンジンと必ずしも同じでないことである。この問題
の１つの解決法では、全部の燃焼室が同じ作用をし又各
部品がエージングによってあまり特性を変えないように
するのにエンジンの設計に多大の努力を必要とする。し
かしこのような設計と製造工程における緊密な品質管理
とによっても、このようなエンジンの長時間にわたる所
要の一様ｌ生及び安定性は必ずしも得られるとは限らな
い。

この問題の第２の解決法では、これ等の違い及び変化を
調節することのできるコントロールを没ける。このよう
なコントロール装置は、燃焼室用の圧力センサを使い、
イクニ／ヨン・タイミンク希釈ガス割合及び燃料割合に
フィードバック制御を加えることができる。

現用の典型的なエンジンコントロールでは制御される３
つの燃焼パラメータはイグニション・タイミング（又は
ディーゼルエンジンでは燃料インジェクション・タイミ
ンク）、ＥＧＲχ１ｊ合及び空燃比である。第１は燃焼
過程の開始の時期に影響を及ぼすが、後の２つは燃焼過
程の速度及び持続時間に影響を及ぼす。実際上空燃比は
一般に、排気装置内の酸化環元触媒により排気制御用の
一定の理論混合比を生ずるように排気酸素センサにより
密閉ループ内で制御される。一方又は曲刃の触媒の効率
は、空燃比が理論値からどちらかの向きにわずかでもそ
れると急速に低下するから、このパラメータは、厳密に
制御しなければなるなくて、動力又は燃料効率を最高に
するのに利用することができないっＥ（、Ｒは一役（こ
、排気背圧、エンジン冷却材温度、エンジン速度、スロ
ットル位置又はマニホルド圧力のような互いに異なるパ
ラメータの組合せにより制御されるが、正確に制御する
のがむずかしいことが分っている。イグニション又はイ
ンジェクンヨンのタイミンク゛は一般に、ノッキング、
ＭＡＰ又はスロットル運動の検知器に応答して若干の場
合に付加的な遅れを伴ってエンジンの速度及び負荷のパ
ラメータによりアドレス指定される記憶した表から定め
られる。

閉ループ燃焼コントロールは従来種々の形で提案されて
いる。ＬＰＰ点火（ピーク圧力の位置）タイミング・コ
ントロールが提案されている。この場合点火タイミング
は、ピーク燃焼圧力の所定の位置を保つように制御され
る。ピーク燃焼圧力のタイミングのこの安定性により、
多くのエンジン運転条件に対しＭＢＴ（最良のトルクの
ための最小の点火時期進み）運転の得られることが分っ
ている。ピーク圧力の位置は、エンジンシリンダヘッド
に加わる圧力に反応して生ずる応力に応答する埋込みの
圧電材料を持つヘッドボルトを使い検知することができ
る。しかしこの方法は、燃焼ガスが極めて薄いか又はエ
ンジンが軽負荷の状態にあるときは障害がある。イグニ
ション・タイミングを調整して成る所定の基準レベルに
対し最高絶対燃焼圧力を制御する若干の装置が提案され
ている。さらに米国特許第４．４４９．５０１号明細書
には、イグニション・タイミングを制御して、エンジン
の回転速度及び負荷要因によりアドレス指定した記憶表
に従って最高燃焼室圧力対最高モータード圧力の比を保
持するようにする提案が行なわれている。しかしこれ等
の方法では、基準エンジンに対し定められているが任意
の与えられたときに任意特定のエンジンに対しては所望
の基準にならない記憶した基準を含んでいる。他の方法
では、イオンギャップ又はエンジン回転速度変動を使い
火炎位置を検知する。これ等の方法にはそれぞれ、火炎
位置の周期的可変性と車両過度状態についての困難とに
関連する障害がある。燃焼圧力の測定値が利用できるな
らば複数種類の他の方法が提案されている。計算能力に
制限がなければ詳細な熱釈放解析を行ない又は燃焼持続
時間を求めて空−燃比を推定することができる。しかし
これ等の計画の計算値の要求上から近い将来にはこれ等
を適用することができない。

本発明に最も近い従来技術は前記した米国特許第４．４
４９．５０１号及び同第４．５３１．４９９号であると
考えられている。この後者の特許明細書には自己点火エ
ンジンの燃焼室圧力に応答するＥＧＲ（希釈剤）コント
ロールについて記載しである。しかしこの明細書には、
燃焼圧力対モータード圧力の圧力比を計算することは記
載してない。そしてコントロールは燃焼中の圧力ピーク
の数だけに応答する（すなわちこの数を計数する）。さ
らにこの特許明細書では希釈剤流最を制御するのに最終
圧力比の使用はいずれにしても指示していない。米国特
許第４．４４９．５０１号明細書には、圧力比を計測し
この１直を使いイグニション・タイミングを定める二と
が記載しである。この特許明細書では、圧力比は、単一
のクランク軸回転角における燃焼室圧力対モータード圧
力の比ではなくて、最高燃焼室圧力の比である。この最
高圧力はＭＢＴに対し約１５°ａｔｄｃ　（本説明の末
尾の術語表で定義しである）で生ずる。この比は計算し
て記憶した所望の値と比較し、イグニション・タイミン
グを閉ループで調整しこの値を保持するようにする。し
かしこの圧力比は、最高燃焼室圧力に対するものであり
イグニション・タイミングに使われる。希釈剤流量コン
トロールに使われる最終圧力比については言及されてい
ない。これ等の特許明細書のいずれも、最終圧力比が希
釈剤レベルの指示値になることは述べていない。

本発明の主な目的は、エンジンサイクル中に幾つかの所
定のクランク軸回転角で測った燃焼室圧力から内燃機関
の運転を制御しようとするにある。

本発明の目的は、内燃機関で希釈剤（ＥＧＲ又はおそら
くは空燃比）を最適の状態に調整しようとするにある。

このために本発明による燃焼コントロールは特許請求の
範囲第（１）項の特徴部分て特定した構造を特徴とする
。とくに最適な希釈ガス、すなわちＥＧＲは、点火後の
所定のクランク軸回転角における検知された燃焼室圧力
対モータード圧力の比を基準値と比較することによって
定めることができる。所定のクランク軸回転角は燃焼の
実質的な完了時の角度である。この場合基準値はエンジ
ン試験から前もって定めた記憶した基準値である。或は
所定のクランク軸角度は燃焼中に生ずる。この場合基準
として１吏うために燃焼の実質的完了時における別の所
定のクランク軸回転角に対し同様な圧力比を定める。モ
ータード圧力は、燃焼に先だって所定のクランク軸回転
角で検知した燃焼室圧力から誘導する。燃焼室圧力を燃
焼に先だってなお別のクランク軸回転角で検知する場合
には、燃焼室の圧力センサが直線型でその利得又はバイ
アスを１つのエンジンサイクル中にあまり変えない限り
は、この圧力センサは絶対圧力を検知する必要はない。

以下本発明によるイグニション・タイミング・コントロ
ールの実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

数理的背景 先ず本発明かノ１（づく数理）Ｊ稈式を誘導する。この
、；誘導の目的は、エンジン試験に使用できるように１
；１算に１−分に甲い燃焼室圧ツノ測定にノｉｔつ１．
Ｘた一次近似を生ずることである。

一エンジンの燃焼室の内容物は一定の性質を持つ理世気
体として動作するものとする。この誘導はこの混合気に
対し熱力学の第一法則で出発する。

用語についてはこの明細書の末尾に図面の説明の前に定
義しである。

ｄＵ＝ｄＱ−ｄＷ　　　　　　　　　（１）ピストンに
より行なわれる仕事は次の式で表わされる。

ｄ　Ｗ　＝　Ｐ　ｄ　Ｖ　　　　　　　　　　　（２）
理想気体に対するその他の関係を表記する。

ｄＵ＝ｍ　　ｃｖｄＴ　　　　　　　　（３）ＰＶ＝ｍ
ＲＴ　　　’　　　　　　　（４）ｃｐ　　−ｃｖ　＝
Ｒ（５） ｃｐ／ｃｖ　　＝Ｇｍ　　　　　　　　　（６）熱付加
は、燃焼過程により燃焼室内容物に与えられるエネルギ
ーと燃焼室壁との熱交換との差として考えられる。

ｄ　Ｑ＝ｈｃ　ｄ（ｍｂ）　−ｄ（ｑｗ）　　　　　　
（７）これ等の関係式は、燃焼室の圧力及び容積と正味
熱付加とによって微分方程式を生ずるように組合せる。

ｄ　Ｐ　＋　（Ｇｍ　Ｐ／Ｖ）ｄｌｌ＝　（Ｒ／ｃｖ　
Ｖ）（ｈｃ　ｄ（ｍｂ）−ｄ（ｑｗ）　）　（８）格微
分値をクランク軸の回転位置又は回転角に対する導関数
として表すときは、この方程式は、次の解を持つ一次線
微分方程式を表わす。

Ｐ（の＝Ｐｍｏｔ（の　（１，Ｑ　　＋（ｃｖＴｏ　ｍ
）−’ＩＮＴＩＩ上記の方程式でｌＮＴｌは次の式のθ
ｓｐｋがらθまでの積分である。

（ｈｃｄｍｂ　（の／ｄθ−ｄｑｗ　（の／ｄθ〕　〔
Ｖ（の／ｖｏ　〕（Ｇｍ−１１ｄθ燃焼の全熱量に対す
る項をｈｃ　ｍｆと定義しこの項を前記の積分内から因
数分解することにより方程式（９）は次のように書きな
おすことができる。

Ｐ（の＝Ｐｍｏｔ（の　〔１，０＋（ｈｃ　ｍｆ）／（
ｃｖＴｏｍ）　　〕ＩＮＴ２上記の方程式でＩＮＴ２は
次の式のθｓｐｋからθまでの積分である。

（ｄｍｂ　’　（の／ｄ　−ｄｑｗ　’　（の／ｄθ〕
〔Ｖ（の／　ｖｏ　：］　　Ｉ　Ｇ　ｆｆ１−１１　ｄ
θ積分ＩＮＴ２には次の項を当てはめる。

、ｍｂ’（の　＝ｍｂψ）／ｍｆ　　　　　　　　　Ｑ
ｌ）ｑｗ　’　（θ）　　＝ｑｗ（θ）／（ｈｃ　ｍｆ
）　　　　　　Ｑ２）弐〇〇の項は任意のクランク角で
燃えた燃料の質量部分を表わす。式０りの項は全燃料エ
ネルギーの一部分としての壁熱伝達量を表わす。

燃焼室内容物の質量が吸入空気、吸入燃料及び残留ガス
（１回のサイクルから燃焼室内に残るガス及び再循環排
ガス）の和であることを認めると、次の方程式が成立つ
。

ｍ＝ｍａ　＋ｍｒ　　＋　ｍｆ　　　Ｑ：（ｌこの場合
式ＯＤを次のように書きなおすことができる。

Ｐ（の＝　Ｐｍｏｔ　（の　［：１．０　　＋ＡＩ　Ａ
２　（の　〕０．０Δｌ　＝（ｈｃ／ｃｖ　Ｔｏ）　Ｃ
ｍｆ／（ｍａ＋ｍｒ＋ｍｆ）　〕０５）Ａ２＝ＩＮＴ２
　　　　　　　　　　　　　　（１６）因数ＡＩは主と
して希釈剤の質量に対する燃料の貿（ｉＮに依（７し希
釈度が高まるに伴い減小する。項△２；ま、璧熱損失割
合と共に燃焼の時間とサイクルｊこおける趨、焼のタイ
ミンクとに依存する。

イグニション・クイミンクの閉ループコントロール燃焼
室給気の完全以下の膨張にもとず（損失は、燃焼が最小
燃焼室容積の点（Ｌｄｃ）を中心とする状態から遠ざか
るに伴って増加する。しかし熱伝達損失は、燃焼タイミ
ングの遅れるのに伴い減少する。すなわち最良の効率（
ＭＢＴ）に対するイグニション・タイミングは、燃焼事
象をサイクル内に入れこれ等の２つの損失の和を最少に
するタイミングである。これは一般に、熱釈放の分布と
熱伝達に影響を及ぼすエンジン回転速度及び圧縮比のよ
うな要因とによって、燃焼事象の中央部を８ないし１５
°ａｔｄｃの範囲に入れることに相当する。

フィードバック・コントロールにおけるイグニション・
タイミングの最適化には、燃焼事象をサイクル内に入れ
た場合に燃焼圧力のこん跡から推定することが必要であ
る。式（１４）からＡ２（θ）は燃焼事象のタイミング
に依存する項である。Ａ２（θ）は圧縮比を８とし堅熱
損失は無視して計算した第３図でクランク軸回転角（ク
ランク角）の１ｙ、１数としてプロットする。燃焼の持
続時間は１２０　　。

に定める。質量燃焼速度は、５０％の質量燃焼点火まで
のクランク軸回転角度により直線的に増加し次いで燃焼
ｏ５終りまで直線的に減少するものとする。これは実験
上観察された反応に近似する。

曲線（４０）〜（４５）はそれぞれ−１０゛、０．１０
．２０．３０及び４０度ａｔｄｃの５０％の燃焼質量部
分のタイミング（ＣＡ５０％）に対応する。

式Ｑ４）に定義した関係に従って同じ燃焼室内容物（Ａ
ｔ一定）と同じモータード圧力とに対し、Ａ２の値の違
いは燃焼圧力の違いに関連する。最も遅くした燃焼（Ｃ
Ａ５０％＝４０°ａｔｄｃ　）により１（１０）°ａｔ
ｄｃにおいて一層早めた燃焼より一層高い値のＡ２を生
ずる。これは、一層早めたサイクルに対し膨張仕事で一
層少いエネルギーが取出されるから起り、この場合内部
エネルギーが一層高くなり一層高い圧力が生ずる。

最良の効率のための５０％質量燃焼部分の位置は、普通
の火花点火エンジンの圧縮比と中速な゛いし高速のエン
ジン回転速度とに対し一般に１０゜ａｔｄｃの付近で起
ることが分った。一層高い圧縮と一層低いエンジン回転
速度ではＭＢＴに対し一層遅い燃焼の方が幾分有利であ
る。この数理的展開のために、ＭＢＴに対しＣＡ３０％
の１０°の位置決めを行なうが、変動する運転条件によ
りこの数字の不変性は本発明の要求する所でないのは明
らかである。第３図に示すように積分Ａ２（ｅ）の値を
１０°ａｔｄｃでサンプリングを行ない燃焼の終ったと
きのクランク角におけるｉ直で割ると、ｌＯｏでＣＡ５
０％によるサイクルは約０．５のこの比の１直を生ずる
。一層早めたサイクルは一層高″７）値を生ずるが、遅
くしたサイクルは一層低い値を生ずる。熱伝達を含めて
もこの結果はほとんど変るない。この作用状態は、圧力
比管理によりイグニション・タイミングを制御する論拠
になる。

燃焼前の値と燃焼完了時の１直との間のＡ２の部分偏差
（フラグショナル・エクスカッジョン）は任、はのクラ
ンク角で燃焼した燃料部分に近似する。

この例をさらに展開するために燃焼が９０°ａｔｄｃの
前に終るものとする。弐（１４）から次にＢとして定義
した比Δ２　（１０）／Ａ２　（９０）を計算すること
ができる。

Ｂ＝（（：Ｐ（１０）／Ｐｍｏｔ（１０））−１）／（
ＣＰ（９０）／Ｐｍｏｔ（９０））−１）Ｑ７＋ Ｂの決定には、直接サンプリングのできる２つの燃焼角
度すなわちＰ　（１０）及びＰ　（９０）と近似させな
ければならない２つのモータード値とを含む４つのクラ
ンク軸回転角における燃焼室圧力の値を必要とする。９
０°ａｔｄｃにおける圧力は、燃焼が生じていなければ
（Ｐｍｏｔ（９０）　）　、９０°ｂｔｄｃにおける圧
力に近いと仮定するのは正当な仮定である。この圧力も
又直接サンプリングすることができる。

９０″’　ｂｔｄｃで測った圧力から１０″’　ａｔｄ
Ｃにおけるモータード圧力は圧縮過程がポリトロピック
であると仮定して推定することができる。

Ｐｍｏｔ（１０）＝Ｐ（−９０）　　〔Ｖ（−９０）、
’Ｖ（１０）　：ｌ　”　　Ｑ８）ポＩＪ）ロープ指数
ｎは公称１．３である。これ等の２つのクランク軸回転
角における容積は特定の工ンジン構造に対して既知であ
る。Ｂの値は従って適当な変換器で計測できる圧力から
計算することができる。

一般に絶対圧力の検知には既知の利得及びバイアスを持
つ変換器を必要とする。この場合費用上非実用的になる
がこれは避けることができる。圧力検知装置が圧力に直
線的に関連する電圧を生ずる場合には次の関係が成立す
る。

Ｅ（θ）＝ＧＰ（θ）　＋　Ｅｂｉａｓ　　　　　Ｑ９
）この変換器の利ＢＧは、与えられたサイクルに対し一
定と仮定するが、一層長い時間目盛で変えることができ
る。バイアス電圧に同様な仮定を適用する。このバイア
ス電圧は、圧縮行程中にサンプリングを行なった電圧か
ら次の式により計算することができる。この式でｅｒは
燃焼前の圧縮行程における成るクランク軸回転角である
。

Ｅｂｉａｓ＝　［：Ｅ（−９０）−に２Ｂ（ｅｒ）　）
　／（１，０−に２）　　（２［ＤＫ２＝〔Ｖ（ｅｒ　
）　／Ｖ　（−９０））　７Ｃ２１１これ等の方程式に
より已に対し次の式が得られる。　　　Ｂ　＝に１　［
（ＩＥ（１０）−Ｂｂｉａｓ）−（Ｅ（−９０）−Ｂｂ
ｉａｓ）／ＫＤ／〔ｌ・：（９０）−１・：（−９０）
’３　　　　　　　　（２２）Ｋ１＝［Ｖ（１０）／＼
７（９０））”　　　　　　　　　　　　　（２３）イ
　グニショ　ン　・タイミ／りは１．１つの特定のクラ
ンク軸回転角て圧カセンザから電圧のサンプリングを行
ない式（２０）〜（２３）からＢを計算することにより
制御することができる。次いでイグニション・タイミン
グは、Ｂを燃焼した質量部分の目標値Ｂｏと比較するこ
とにより生ずる誤差信号に比例して、又は誤差の符号に
堤う一定の増分で電流値から調整する。

（Ｂ−Ｂｏ）＞Ｏであれば遅れ燃焼 （Ｂ−Ｂｏ）＜Ｑであれば進み燃焼 燃焼事象はサイクル対サイクル基準で確率論的に幾分変
化するから、複数の引続くサイクルからのＢの値を平均
することはおそらくは安定のために望ましいことである
。燃焼圧力に直接関連する信号を利用できるから、ノッ
クコントロール用の信号の適正なら波作用を使いノック
を検出することができる。好適とする実施例は、各燃焼
室を各別に制御するものである。ポリトロープ指数は前
記したように仮定するが、この指数は又、圧縮−曲線に
沿い１つ以上の点をサンプリングすることにより計算す
ることができる。

若干の極端な運転条件ではイグニション・タイミング・
コントロールに提案した方法では問題を生ずる。高い希
釈度（アイドル、高度のＥＧＲ又は極めて希薄な）の条
件に対しては、点火を進めると一層遅くしたタイミング
に対するどのようなサイクルよりも遅く燃焼するサイク
ルを生ずることができる。これ等の条件のもとての過度
の進みはミスファイアを生ずる。これ等の条件のもとて
のイグニション・タイミングは希釈コントロールにより
最もよく補足される。この希釈コントロールは又後述す
る圧力比管理法によってもできる。

希釈の閉ループコントロール 式（１４）〜（１６）において燃焼過程で放出された全
エネルギーはその一時的な動作から隔離される。

全エネルギーは因数Ａｌ内に燃焼室内の燃料の潰に依存
して含まれるが、Ａ２はエネルギー釈放のタイミング及
び割合により影響を受ける。希釈剤の量の増加によりＡ
Ｉの値が減少する。希釈度の増加により一般に火炎速度
が低下することによって、燃焼の時間が増しＡ２を計算
するための積分を変える。項Ａ２の値に対する燃焼持続
時間の影響を次に調べる。

第２図はモータード圧力〔曲線（５０））と、４０°、
８０°及び１２０°の燃焼持続時間〔曲線（５１）、（
５２）、（５３））とＡ１の一定値とに対し熱損失の項
を無視して式（１４）から計算した圧力との線図を示す
。燃焼事象は、１０°ａｔｄｃにＣＡ３０％を位置させ
るように時間調整する。圧カドレースは互いに著しく異
なるように認められる。

しかしこれ等のトレースは共通に成るものを持つ。

第１図１０°ａｔｄｃでは各圧力はほぼ同じである。

さらに燃焼の終った後圧力はふたたび互いにほぼ同じに
なる。このことは、ＭＢＴタイミングに対しサイクル内
の任意の点における圧力がこの点まで燃焼した燃料の量
に主として依存しサイクル内の前回の経歴にはあまり依
存しないことを意味する。この圧力は項Ａ１により示す
ように燃料対希釈剤の比に依存する。燃焼圧力と燃焼の
完了後のモータード圧力との比は燃料対希釈剤の比の測
定値である。

希釈のレベルは、吸気中に燃焼室に入る過剰空気又はＥ
ＧＲ或はこれ等の両方と前回のサイクルから燃焼室内に
残る残留ガスの量とによる。この残留ガス量は負荷、バ
ルブタイミング及び排気圧力による。一般に希釈度が増
すと効率が上昇し、窒累酸化物（ＮＯ，）放出は燃焼率
が効率に悪影響を及ぼすのに十分なだけ遅い点まで減少
する。第４図には燃焼の完了時のクランク軸回転角で評
価した燃焼圧力対モータード圧力の比を希釈剤対燃料比
の関数としてプロットしである。希釈度の増加により圧
力比が減少し高い希釈度で１．０に近づくのが認められ
る。実際のエンジンで希薄燃焼では許容希釈レベル及び
対応圧力比を１．０より十分に高い値に限定する。希薄
燃焼はエンジンの構造に従って幾通りかの形で現われる
。

希釈レベルを圧力比管理により制御する種々の考え方は
３つの主な範鋳に分けることができる。

第１は希釈剤の量を回転速度及び負荷に従って特定の値
に制御することに基づく。第２の考え方では、燃焼率又
は燃焼時間を特定の１直に調整するのに希釈剤レベルを
使う。第３は希釈レベル標準として各サイクルの圧力比
の可変性を使うことに基づく。これ等の各考え方につい
て以下に述べる。

与えられた基準エンジンの試験では若干の標準の１つに
基づいた希釈限度を定めることができる。

この標準がどのようなものであってもこの希釈レベルに
より比Ｐ（９０）／　Ｐｍｏｔ（９０）　ニ対し目標値
ヲ与える。Ｐ　（９０）及びＰｍｏｔ　（９０）　　に
対する信−号はイグニション・タイミング・コントロー
ルの計画から利用できるから、その目標値に対する比の
比較によりＥＧＲレベルに必要な変化を指示する。この
ようなコントロールでは、ＥＧＲバルブの応答時間とＥ
ＧＲバルブから燃焼室への排気ガスの流れの移動時間に
伴う遅延とを考慮しなければならない。このことは希釈
レベルを評価するのに若干のサイクルを平均することに
よってできる。各燃焼室間へのＥＧＲの配分に従って、
特定の燃焼室、おそらくは全部の燃焼室のうち最も希薄
な又は−平均の燃焼室に対し目標とする比を生ずるよう
に希釈度を調整することが望ましい。

目標とする希釈レベルはエンジンの回転速度及び負荷の
関数である。残留ガス部分の負荷への依存はこの方法で
補償される。しかし乱流従って火炎速度は軽負荷時の方
が低い。このことは高負荷に使うよりも一層少い希釈剤
及び一層高い圧力比の目標を必要とすることを示す。エ
ンジン回転速度は、低いエンジン回転速度では熱伝達に
利用できる時間が一層長くなるので圧力比目標に影響を
及ぼす。同じ全希釈度で圧力比は、この効果によって低
いエンジン回転速度で一層低くなる。このことは、目標
比が回転速度の低下に伴い減少することを示す。

この考え方で希釈度を制御する算法は式（１４）から展
開する。式（１４）では燃焼後の圧力比は希釈レベルに
開運させることができる。

Ａ　Ｉ　Ａ　２　＝　ＣＰ（９０）／Ｐｍｏｔ（９０）
　）　−１，０（２４）この式でＡ２は、燃焼が完了し
ているので、その最終値とした。方程式（２１）〜（２
３）で特定した関係によりサンプリングした電圧によっ
てＰ（９０）／Ｐｍｏｔ（９０）の評価ができる。

ＣＰ（９０）／Ｐｍｏｔ（９０））　−１，０＝　（Ｋ
２−１）／に２〕ＣＢ　（９０）　−Ｅ　（−９０）　
）　／Ｅ　（−９０）−８（ｏｒ　）　）　　　（２５
）このようにして相対希釈度を３つのサンプリングした
電圧から計算することができる。電圧の関係は次のよう
に定義できる。

Ｃ＝　ＣＢ（９０）−Ｅ（−９０））　／　　（Ｅ（−
９０）−Ｂ（Ｑｒ））　（２６＞ＡｌＡ２の目標値はエ
ンジン試験により定める。

この値は、回転速度及び負荷の関数であるＣＯとして定
める。ＥＧＲのコントロールの条件は次の条件表示で表
わされる。

Ｃ＞Ｃｏ　　〔Ｋ２／（Ｋ２−１）Ｅ　　　ＥＧＲ増加
Ｃ＜Ｃｏ　　〔Ｋ２／（Ｋ２−１）］　　　ＥＧＲ減少
イグニション・タイミング・コントロールの潜在的な問
題条件は、サイクルが過度に希薄な混合気が使われ点火
時期の遅いときに生ずる。このような条件に対しては燃
焼タイミング・コントロールにより１０°ａｔｄｃでコ
ントロール判定基、ＩＢ−０．５を満足することができ
るが、９０°ａｔｄｃの第２のサンプリング点では燃焼
が不完全になるほど十分に遅くされるから真のＭ　Ｂ　
Ｔは生じない。このような場合でも希釈度の算法は希釈
レベルの低下を適正に指令する。イグニション・タイミ
ングは、希釈レベルの減少に伴い真のＭＢＴに最終的に
安定する。この状態は、スロットルの急速な減少後に最
も普通に生ずるものである。これに対しＭＢＴへの急速
な復帰はおそらく重要ではない。

前記したような算法は複数のエンジンサイクルにわたっ
て平均最終圧力比を使うが、この算法はわずかな改良に
より一層よい過度性能を得るために単一サイクルに対し
使ってもよい。第６図は互いに異なる３種の空燃比１８
／１［：曲線（７０））、２１／１［：曲線（７１）］
及び２４／１［：曲線（７２）］において、多数種類の
燃焼事象に対し１０°ａｔｄｃにおける最終圧力比及び
部分圧力比を示す。空燃比は、燃料流量は一定に保持し
て空気流■を変えるこ止により変えた。各空燃比に対し
、３種の互いに異なるイグニション・タイミングからの
各サイクルに各別の種類の記号が対応している。１０°
ａｔｄｃにおける圧力比の部分増加は前もってＢとして
示したタイミングパラメータである。図示のデータに対
応するエンジン回転速度に対し最良の効率の点火タイミ
ングにより已に対し０．６のサイクル平均値を生じた。

一層高い値を持つサイクルは進み過ぎであり、一層低い
値を持つサイクルは遅れている。第６図に示すように進
み過ぎのサイクルは同じ混合比を持つ一層遅いサイ゛ク
ルより低い最終圧力比を生ずる。この状態は２つの要因
により生ずる。サイクルの進みが大きいほど、燃焼過程
中の温度及び圧力が一層高くなるので、室壁への熱損失
が太き（なる。この場合燃焼の完了時に圧力が一層低く
なる。燃焼過程がａｔｃｌｃを中心とする位置から遠ざ
かるに伴い、燃焼ガスから取出される仕事■が減少し燃
焼後の圧力が増す。このことは、サイクルのタイミング
を一層遅らせるのに伴い熱損失の減少と組合って最終圧
力比を増す。

最終圧力比に対する点火時調整の影響は相対希釈度を推
定するときに考えなけれ、ばならない。このことは、タ
イミングパラメータの最適値でサーイクルを生じさせた
圧力比の値を推定することによってできる。第６図の各
線の傾斜は互いにほぼ等しいから、タイミングパラメー
タに対する最終圧力比の感度は希釈レベルには無関係で
ある。最適タイミングに対する最終圧力比は、線の傾斜
ｄ　（ＰＲＦ）／ｄＢと、サイクルに対する最終圧力比
ＰＲＦｉとサイクルのタイミングパラメータＢ１及び最
適タイミングに対する値ＢＯの間の差とによって表わす
ことができる。

ＰＲＦ（Ｂｏ）＝ＰＲＦｉ＋（ｄ（ＰＲＦ）／ｄＢ）（
Ｂｉ　−Ｂｏ）　　（２７）Ｐ　ＲＦ　（Ｂｏ）から１
．０の値を差引くと相対希釈度ｍｆ／　（ｍａ　＋＋ｎ
ｒ　十ｍｆ）　　に比例するパラメータが生ずる。

単一のサイクルでは、各空燃比における燃焼事象がほぼ
直線の線の付近に集まり、又これ等の線が互いに平行で
あるように見えるのは明らかである。

個別の燃焼事象は１０°ａｔｄｃで部分圧力比が著しく
変わる。ただし平均はたとえば０．６の目標に保持され
る。従って与えられた空燃比に対し各個別燃焼事象の認
められる最終圧力比は、ＩＯｏａｔｄｃの部分圧力比が
個別燃焼事象に対し既知である限りは、０．６の１０°
ａｔｄｃ圧力比で相当最終圧力比に変換される。この変
換の１例として単一の燃焼事象に対し計算した最終圧力
比を３．１とじ１０゜ａｔｄＣ圧力比を０．３とする。

第６図に示すようにこのことは曲線（７２）に対応する
。１０°ａｔｄｃ圧力比が０．６になるまで曲線（７２
）に沿い下降すると補正された最終圧力比３．０が読出
される。この点が曲線（７０）〜（７２）の１つの上に
なければ、この点を通りこれ等の曲線に平行に別の曲線
を引けばよい。単一のサイクルの場合にはこのコントロ
ールは、多くの燃焼事象の平均の事象だけに基づくより
も、個別の燃焼事象ではるかに早いモードに使うことが
でき、過度性能が向上する。

これまで前述したように希釈度コントロールに対するこ
の考え方は簡単である。しかし圧力比は、基準エンジン
の性能に基づいて希釈剤の量を特定のレベルに又は吸入
レベルの１（１０）分率に制御するのに使われている。

この限定は最終的に作られタエンジン又は老化したエン
ジンに対しては必スしも同じでない。希釈レベルは、希
釈限度で圧力信号により検知することのできる燃焼の一
層基本的特性に関連させるのがよい。１つの可能性はエ
ンジン運転中に記憶した目標最終圧力比を更新すること
である。そしてこの方法を使う改良を希釈コントロール
の第３の考え方と共に述べる。

しかしその前に第２の希釈コントロールの考え方を述べ
る。

圧力比管理による圧力希釈レベルコントロールの前記の
考え方では、最終圧力比の大きさを使い希釈レベルを制
御した。燃焼の時間は又希釈レベルによる。別の希釈コ
ントロール算法はこの依存性に基づいて数式化すること
ができる。燃焼タイミングは成る与えられたクランク軸
回転角で燃焼した５０％質量部分を入れることによって
制御するようにしであるから、希釈レベルを変えること
により異なるクランク軸回転角における燃焼質量部分を
調整することができる。このことは与えられた質量部分
を又は成る燃焼持続時間だけ燃焼するように時間を特定
することに相当する。質量燃焼部分輪郭はこのようにし
て、希釈レベルを使うことにより仕上げられる。

最適の希釈に対し燃焼が与えられたクランク軸回転角た
とえば６０°ａｔｄｃで９０％完了するものとする。こ
のクランク軸回転角で電圧のサンプリングを行ない燃焼
タイミング適用にパラメータ已に相当するパラメータを
計算することにより、希釈は値が０．９より大きいと増
加させ又は値が０．９より小さければ減少させなければ
ならない。この適用にはさらに２種の電圧Ｅ　（６０）
及びＥ　（−６０）のサンプリングが必要である。後者
の電圧はＥｍｏｔ（６０）に相当するものとする。Ｅ　
（−６０）を又燃焼タイミング適用でＥ（θｒ）として
選定すれば、この実施には１つだけの特定の電圧Ｅ　（
６０）のサンプリングが必要である。この方式では６Ｑ
　’ａｔｄｃで燃焼した質量部分はＤにより次のように
特定することができる。

Ｄ＝　ＣＰｍｏｔ（９０）／Ｐｍｏｔ（６０）　］　　
（Ｐ（６０）−Ｐｍｏｔ（６０））／　　ＣＰ　（９０
）　−Ｐｍｏｔ　（９０）　］　　　　　　　（２８）
この式はサンプリングした電圧により表わされる。

Ｄ＝　　［：Ｖ（６０）／Ｖ（９０）　　］”　　　（
巳（６０）−Ｂ（−６０））／　　〔Ｂ（９０）−１３
（−９０））　（２９）この方法はＤの値を１．０とし
て選定すれば有利な特長を持つ。極端な希釈及び遅れに
より燃焼タイミング標準を満足する燃焼を生ずる場合に
は、Ｄの値は、６０°ａｔｄｃで燃焼が完了しないとき
はつねに１．０より小さい。この場合希釈を一層減らし
イグニション・タイミングを安定にする要求が生ずる。

ｌ　Ｑ　’ａｔｄｃ後のクランク軸回転角におけるサン
プリングに基づく圧力比管理コントロールを特定する際
には、燃焼中の燃焼遅れの特性が強調される。１０°ａ
ｔｄｃ前のクランク角で燃焼する質量部分を特定するこ
とにより燃焼の第１の部分に対する時間を強調するのに
同様なコントロールの考え方が存在する。或は燃焼開始
から５０％の質最燃焼部分点までの時間は、ＭＢＴタイ
ミングが目標の進みで起るまで希釈レベルを調整するこ
とにより特定することができる。

希釈コントロールの前記の２つの考え方はサイクルの集
合の平均態様に基づく。前記したように希釈限度に近づ
くと一層多数の異常遅れ燃焼サイクルの生ずることが認
められる。この態様は希釈コントロールに対する第３の
判定基準を示す。

、第５図はクランク軸回転角の関数としての圧力比のト
レース例を示す。曲線（６０）は、５０％質量部分燃焼
点従って５０％の最終圧力比が１０゜ａｔｄｃで生ずる
ように燃焼を最適状態にした基準サイクルに対応する。

曲線（６１）は遅い燃焼サイクルに対応する。遅い燃焼
サイクルは１０°ａｔｄｃサンプリング点で燃焼する低
い値の質量部分を生ずるが、サイクルの集合の平均が０
．５の値を生ずる。その理由は燃焼タイミングをこの値
が生ずるように調整するからである。１０°ａｔｄｃ点
におけるＢの電流サイクル平均は遅い燃焼のインジケー
タとして使うことができる。遅い燃焼が若干口のサイク
ルのサンプリング周期にわたって検出されると、希釈を
減少させなければならない。遅い燃焼が検知されなけれ
ば希釈を増さなければならない。この方法ではサイクル
内の与えられた点て燃焼する質量の変動の末端に境界を
置く。同様にＢの可変性を計算し希釈レベルを使い目標
値に調整する。

遅い燃焼法は又、希釈コントロールの第１の考え方の目
標の最終圧力比を更新するのに使うことのできることを
示す。この最終圧力比は、基準エンジンに対し定められ
るものとして前記し、固定記憶装置ＲＯＭに基準として
おそらくは表に回転速度や負荷のような１つ又は複数の
その他のエンジンパラメータの関数として記憶した。し
かしエンジン間の正常な違いとエンジンの老化及び摩耗
に基づく変化とは、エンジンの運転中に記憶した基準を
補正できる若干のパラメータが存在すれば補償すること
ができる。遅い燃焼法は、これが効率の低下し始めるミ
スファイアの生じそうなときの運転条件を表わすから、
エンジンに対する希薄混合気の限度を定める。第１の考
え方は、連続的に実施され所定の最終圧力比を保つよう
に希釈レベルを制御する。しかし遅い燃焼の数は比較的
長い１連のサイクルにわたって計数されその結果は目標
の最終圧力比を調整するのに使う。すなわち記憶した基
準はエンジン運転で規則正しく更新し希薄限度でエンジ
ン運転が行なわれるようにする。

前記した種々の希釈コントロールの考え方は、多、くの
方程式が共通のものであり計算の効率及びコンピュータ
時間を促進するから、前記したようにイグニション・タ
イミングの燃焼圧力コントロールと組合わせて使うのが
通常望ましい。しかし、またイグニション・タイミング
・コントロールのわずかに異なる方法では希釈コントロ
ール法の任意のものを単独で使うこともできる。前記し
た方法のうちの任意の方法に従って希釈レベルを計算す
るときは、イグニション・タイミングは、エンジン回転
速度及び希釈レベルでアドレス指定される固定記憶装置
ＲＯＭ又は等速呼用し記憶装置ＲＡＭで記憶した表から
誘導される。希釈レベル入力は燃焼圧力によるから、こ
の要因は又テーブルルックアップを介してイグニション
・タイミングに影響する。しかしこの方法は、前記した
ようにイグニション・タイミング・コントロールに通常
必要な平均化（遅いフィルタ機能）を行なわないで使わ
れイグニション・タイミングを各過度状態に一層迅速に
応答させしかも燃焼室圧力により希釈流堡コントロール
ができると考えられる点で若干の利点がある。

燃料流量及び希薄燃焼エンジンのコントロールＮＯ，放
出を制御するＥＧＲは、希薄混合気運転の別の対策を行
なおうとするときに障害を伴うので、広く行なわれてい
る。一般に同じ質量のＥＧＲ及び過剰空気に火炎温度は
幾分高くなり、過剰空気では酸素が多くなりこれはＮＯ
，の生成を助長する。過剰空気による十分な希釈（１８
／１以上の空燃比）によって、火炎温度はＮしを抑制す
るのに十分低くなる。この希釈レベルでは燃焼率は遅く
なる。多くのエンジンでは全部の燃焼室に燃料を均等に
は配分しないから、成る燃焼室は全体の混合比より薄い
形態で作動し構成る燃焼室は一層濃い状態で作動する。

濃い方の混合気を含む燃焼室は点火を早めて作動し全空
燃比により示されるよりも一層高いＮＯＸを生成するが
、薄い方の混合気を含む燃焼室に燃焼が遅くなり最適な
タイミング調整時よりも発生動力が低い。エンジンの全
希釈レベルは、最も薄い混合気による燃焼室内の希薄燃
焼により付加的に制限される。

、これ等の理由で、希薄混合気で校正したエンジンの最
適の運転には個別の燃焼室基準で燃焼タイミング及び空
燃比を調整することが望ましい。

ＮＯ，コントロールによって、ＥＧＲシステムを制御す
るのに触媒を減らさないで容易に潜在的な利点が得られ
る。燃料はエンジンの各燃焼室に各別フユエルインジエ
ククを経て供給するものとする。

噴射される燃料の世は、インジェクタドライバへの電気
パルスの幅を持することにより調整するようにする。製
造公差及び温度の違いによって、各燃焼室に送出される
燃料の量は変動する。吸気マニホルド及び吸気口は燃焼
室間の空気流量の違いが最少になるように構成しである
ものとする。従って燃焼室間の空燃比の違いは燃料流量
の違いのもとになる。

希釈度は過剰空気を調整することにより制御するように
定めると、燃料流量は通常のインテークスロットルによ
り調整する空気でなくて運転者の負荷要求に応答する変
数とするのが妥当である。

提案された計画では負荷要求は、フェルインジェクタの
平均パルス幅を直接Ａｌｌ　ｇＭするアクセルペダルに
よって定める。空気スロットルは、平均インジェクタパ
ルスに対応するように調節するが、希釈剤流量を調節す
るように調整する。

方程式（１４）、（１５）に示すように燃焼後の圧力比
は燃焼室内の燃料質量対全質量の比に正比例する。

圧力比の個別燃焼室値の違いは燃料送給の違いのちとに
なる。サンプリングされた電圧によって、燃料流量に比
例する項は方程式（２６）により表わす。

式（２６）は、各燃焼室に対し値を計算することを指示
するようにこの場合文字１を付けて書きなおす。

Ｃｉ＝　　　Ｃε１（９０）−［Ｅｉ（−９０）：ｌ／
　　　〔Ｂｉ（−９０）−巳ｉ（θｒ）〕（３０〉 エンジンに対する全燃料流量は、平均パルス幅が一定の
ままであればほぼ一定のままである。各フェルインジェ
クタに対するパルス幅はこの場合、全部の燃焼室間のＣ
の平均値対個別燃焼室の値の比を平均パルス幅に乗する
ことにより調整することができる。

Ｔｉ　＝　Ｔｍｅａｎ　（Ｃｍｅａｎ　／Ｃｉ　）　　
　　　　　（３１）エンジンへの空気流量は前記した３
通りの方法の１つにより検知した希釈限度を保持するよ
うに制御する。この燃料流量制御法は、圧力センサと方
程式の若干とが共通であるから、前記したように燃焼室
圧力に基づくイグニション・タイミング・コントロール
によく適合するのはもちろんである。

しかしこの燃料制御法は、これ自体の用途があり、他の
イグニション・タイミング・システムと、希釈のために
希薄な空燃比でなくて希釈ガスを使うエンジンとに使わ
れる。

運転時にエンジンは次のように作動する。アイドル運転
では残留分が高くて、理論混合比に近い空燃比が生ずる
。負荷要求の増すのに伴い、ほぼ一定の希釈度が保たれ
空燃比が増す。最終的には６０％負荷の付近で空気スロ
ットルが広く開きエンジンがその最も希薄な許容空燃比
（通常２２／１　）で運転される点に達する。この点で
は空気流量は最高であり、一層高い動力の要求により一
層高い燃料流量及び一層濃い混合気が生ずる。約７５％
の負荷では空燃比は約１８／１に減少している。さらに
空燃比を理論混合比の燃焼室の他方の側に１度に切替え
て高いＮＯ＋１生成の領域を避けることにより、ＮＯ８
生成をあまり増さないで濃厚比が得られる。

圧力比管理に基づく希薄燃焼エンジン・コントロールは
、高い希釈レベルで校正したエンジンより一層高い操縦
性が得られるように作用しなければならない。後者のエ
ンジンでは増大した負荷要求は、空気スロットルの変更
により開始する。すなわち空気流量は燃料流量を先導す
る。この場合一時的に一層希薄なサイクルとエンジン応
答の潜在的なたるみとを生ずる。コントロール構造を逆
にすればこの場合提案された希薄混合気による実施の場
合のように燃料流量が空気流量を先導し加速の初期段階
に一層濃厚な混合によるサイクルを生じ一層早い燃焼を
生ずる。この方法によりさらにノッキングを生じやすく
なる。実際のノッキングは同じ圧力信号に基づくノッキ
ング制御により抑制する。

ハードウェア及びソフトウェアの説明 、前記した原理による内燃機関を制御することのできる
コントロール装置を第１図に線図的に示しである。エン
ジン１０は、４個の燃焼室すなわちシリンダ１１とスロ
ットル１３を持つ吸気マニホルド１２と酸化触媒１６を
持つ排気マニホルド１５と回転クランク軸（図示してな
い）とを持つ火花点火内燃機関である。このクランク軸
を介し燃焼室１１から車両駆動列に動力を伝達する。各
燃焼室１１には、吸気マニホルド１２に通ずる吸気弁１
７と排気マニホルド１５に通ずる排気弁１８と点火プラ
グ２０と吸気弁１７に隣接する吸気マニホルド１２内の
フェルインジェクタ２１と各燃焼室用の圧力センサ２２
とを設けである。

コンピュータ２３は、中央処理ユニッ）ＣＰＵ、等速呼
出し記憶装置ＲＡＭ、固定記憶装置ＲＯＭ、人出回路及
びタロツク回路から成る標準要素を備えたディジタルコ
ンピュータである。適当な入力及び出力は、コンピュー
タ２３からフェルインジェクタ２１（Ｆｌ〜Ｆ４）及び
点火プラグ２０（Ｓｌ−Ｓ４）に又圧力センサ２２（Ｐ
Ｉ〜Ｐ４）からコンピュータ２３に信号を送るように指
示さｆｉル。コンピュータ２３は、モトローラ（Ｍｏｔ
ｏｒｏｌａ）６８（１０）０　（Ｒ）シリーズマイクロ
プロセッサに基づいて従来の車両のコンピユータ化エン
ジンコントロールに使われるコンピュータの変型である
。点火プラグ２０及びフュエルインジェクタ２１は従来
通常使われている形式のものである。

圧力センサ２２は、これ等がエンジン１０のサイクル中
にあまり変化しない利得及びバイアスを持つ直線形電圧
出力信号を生ずる場合には燃焼室１１内の圧力を検知す
るようにした又は検知することのできる任意の公知の形
式の圧力センサでよい。適当とず圧力センサ２２は、燃
焼室の壁の圧力により生ずるひずみを検知するように燃
焼室１１の水ジャケットを貫いて突出する指状片を備え
た圧電ひずみ式のものである。適当な別の圧力センサ２
２は燃焼室１１の壁に直接取付けた圧電気センサである
。さらに、燃焼室内部に直接露出した又は点火プラグ２
０に組合せた圧電気材料又はその他の材料から成る隔膜
を持つ圧力センサ２−２も使うことができる。光伝達率
に影響を及ぼすように燃焼室圧力変動によりたわませよ
うとする点火プラグ２０の本体内の湾曲した径路を経て
光フアイバー導体を導いた別の圧力センサが考えられる
。最良の圧力センサを定めるにはさらに探求が必要であ
る。

イグニション・サーキット２５は、コンピュータ２３に
より信号を加えたときに高電圧のパルスを生じ点火プラ
グ２０を動作状態にし適正な点火プラグにパルスを差向
ける作用をする。イグニション・サーキット２５及び点
火プラグ２０はイグニション装置を形成する。この装置
は、標準のディストリビュータを備え従来からの任意適
当な形状にすることができる。本発明は、パルスをどの
ようにして発生し点火プラグ２０に差向けるかには関連
しないで、イグニション・タイミングのためにコンピュ
ータ２３内に信号パルスをいつ発°生ずるかに関連する
。クランク軸回転位置を指示する信号は、歯車２７とホ
ール効果でマグネチック・ピックアップ又は光学式ピッ
クアップ２８とを備えたクランク軸回転位置センサ２６
で発生する。

従来からの適当に正確な回転位置検知装置を使ってよい
。しかしこの検知装置及びそのエンジン１０への取付部
が正確であるほど、本発明から得られる利点がそれだけ
多くなる。ＥＧＲ弁３０は酸化触媒１６からの希釈ガス
の流れを吸気マニホルド１２にもどるように制御し、コ
ンピュータ２３からＥＧＲの名称を付した回線による信
号によって制御する位置決めモータを備えている。ＥＧ
Ｒ弁３０は希釈剤ガス流量制御装置を構成する。

圧力センサ２２及びコンピュータ２３は、燃焼室圧力に
応答して燃焼が実質的に完了したときに所定のクランク
軸回転角における燃焼圧力及びモータード圧力を指示す
る燃焼事象に対する信号を発生する圧力応答手段を形成
する。コンピュータ２３は又、燃焼が実質的に完了した
ときに所定のクランク軸回転角における燃焼圧力対モー
タード圧力の最終圧力比を前記の信号から計算する作用
をする計算手段を形成する。コンピュータ２３及びＥＧ
Ｒ弁３０は、最終圧力比を所定のレベルに保つように希
釈剤流量を調整する調整手段を形成して、希釈剤流量を
最適に制御する。

前記した算法の実施は、エンジン・コントロール業界の
熟練したプログラマには明らかである。

クランク軸回転位置センサ２６からの信号パルスは、コ
ンピュータ２３の主演算プログラムに割込みを生ずるの
に使う。これ等の割込みがクランク軸角度の決定の所要
の精度と同程度に高い頻度で生ずる場合には、これ等の
割込みにより簡単にカウンタをトリガし又は角度の進路
を追うのに使われるメモリ場所を増分する。なお起りや
すいように各割込みの間に若干の補間が必要であればリ
アルタイムクロックからの比較的高い繰返し数のパルス
を使い各割込み間の時間を計測し、この時間をカウンタ
トリガパルスを生ずるように計算により再分する。圧力
検知のために所要のクランク軸回転角を表わす数は、メ
モリ内に記憶し、適正な時に圧力検知信号を生ずるよう
にカウンタと絶えず比較する。このような各圧力検知信
号によりディジクル化圧力電圧信号を捕捉し適当なメモ
リ場所又はレジスタに記憶する。

圧力検知は９０°ａｔｄｃ及び９０°ｂｔｄｃの間のク
ランク軸回転角中に各エンジンサイクルに対し行なわれ
る。最後の所要の検知圧力値に次いでコンピュータ２３
は信号を受け、所要のパラメータの計算と、適当な記憶
し又は計算した基準との比較と、イグニション信号、フ
ェルインジェクション信号及びＥＧＲ弁３０のための制
御信号を生ずる作用をする出力回路へのコントロール信
号の出力とを開始する。プログラムの詳細は装置及び算
法の選択による。

次にコントロール算法の例を示す。燃焼室圧力は９０°
及び６０°ｂｔｄｃ（−９０、６０）と１０°及び９０
°ａｔｄｃとでサンプリングを行なうものとする。イグ
ニション・タイミングに対し先ず方程式（２０）の数値
を求めるがＥ（θｒ）は−６０。

における読みである。次にＥｂｉａｓの得られる１直を
、パラメータ已に対し方程式（２２）の解に使う。

これ等の式でに１及びに２はそれぞれ方程式（２３）、
（２１）から公知の燃焼室形状から前もって定められ計
算に使うためにＲＯＭに記憶する。パラメータＢは第１
次の遅れ関数で複数のエンジンサイクルにわたって平均
する。各新情報によりこの平均１直をメモリ内の表又は
単一の場所からの所定の定数と比較しイグニション・タ
イミングが進んでいるか遅れているかを定める。

第１の希釈コントロールの考え方で継続して、パラメー
タＣを、方程式（２６）から計算し、複数のエンジンサ
イクルにわたって平均し又は前記したようにＭＢＴタイ
ミングに対する相轟値に変換し、所定の目標値と比較す
る。この目標値は、ＲＯＭ内に記憶した基準であり、又
は前記の又後述のように第３の考え方の遅い燃焼基準に
基づく更新基準である。ＥＧＲは比較の符号によって増
減する。第２の希釈コントロールの考え方を選定すれば
、ＣでなくてパラメータＤを方程式（２９）から計算す
る。この場合もちろん、６０°ａｔｄｃでさらに１種類
のサンプリングされるセンサ電圧が必要である。Ｄの値
はＲＯＭに記憶した所定の目標値と比較する。第３の希
釈コントロールの考え方だけを選定すればＣもＤも計算
する必要でない。

Ｂの平均値は、Ｂの個別値を比較する基準として保つ。

所定の記憶した基準値より大きい量だけ平均値から不足
するＢの個別値は、所定の持続時間のサンプル周期中に
互いに合計して別の所定の記憶基準値と比較する。この
比較の結果によりＥＧＲを増すか減らすかを定める。こ
の減少は前記したように多すぎる遅い燃焼の信号を生ず
るＢの多すぎる低い値によって生ずる。第３の考え方を
使い第１の考え方に対しＣの目標値を更新する場合には
、この比較の結果を使いＣの目標値を一方向又は他方向
に調整する。

エンジンで希釈コントロールの考え方の１つを使うが、
イグニション・タイミングの考え方は使わない場合には
前記した算法の任意のものにより先ず希釈度を定め、次
いで希釈レベル及びエンジン回転速度によりアドレス指
定するＲＯＭ又はＲＡＭ内のルックアップ・テーブルか
らイグニション・タイミングを誘導する。エンジン回転
速度はクランク角信号装置２６により生ずるパルスから
当業界にはよく知られているようにして測定する。

希釈レベルの個別値は良好な過度的応答のために平均化
しないで使うものとする。

エンジンが各燃焼室に対し個別制御のフェルインジェク
タとつりあいの吸気流量とを持つ希薄燃焼・エンジンで
あれば、フェルチャージのつりあわせも行なわれる。パ
ラメータＣｉは各燃焼室に対し方程式（３０）から計算
する。これ等の値からＣの平均値Ｃｍｅａｎが計算され
、分数　Ｃｒｎｅａｎ／Ｃｉが各燃焼室に対し定まる。

各フュエルインジェクタに対し、所望の平均燃料流量に
どのようなツユエル・コントロール算法を選定するかに
より定まるインジェクタ・パルス幅Ｔｉにこのツユエル
・インジェクタに対する部分Ｃｍｅａｎ／Ｃｉを乗じつ
りあったツユエル・チャージを生ずる。

正常なフィードバック・コントロール法はすべて所望に
より使うことができるのはもちろんである。たとえば記
憶した基準と比較しようとするＢ、Ｃ又はＤのようなパ
ラメータの値は遅れフィルタ機能で平均する。デッド・
バンドを設定する。そして補正１直は一定の絶対値又は
比例制御の若干の変数でよい。これ等はすべて特定のエ
ンジンに適合するように設計者が自由に選定する。

計算が完了するとイグニション・タイミンク及びＥＧＲ
に対する出力補正値は、エンジンが希薄燃焼エンジンで
なければ、これ等のパラメータを制御するように正規の
コントロール・ルーチン又はコントロール・サーキット
に送る。ツユエル・インジェクション・タイミングに対
する修正率はインジェクション・タイミング・ルーチン
に送る。

イグニション、ＥＧＲ弁及びツユエル・インジェクショ
ンの実際の制御はこの点から従来よく知られている。

本発明では燃焼圧力及びモータード圧力は、燃焼の完了
後の所定のクランク軸回転角（たとえば９０°ａｔｄｃ
　）に対し圧力センサ２２から誘導する（複数のクラン
ク軸回転角でサンプリングを行なう）。これ等の圧力の
比はＥＧＲのフィードバック・コントロールに使う。本
発明は、校正してない圧力センサを付加的なりランク軸
回転角のサンプ−リングにより使うことができ、又この
燃焼コントロールがエンジン運転パラメータをその最適
値から乱さないし、記憶した表に対し多■のメモリを必
要としなくて、又ピーク圧力の検出を必要としないとい
う別の利点がある。

術語表 ａｔｄＣ上死点後 ｂｔｄｃ　　　上死点前 Ｂ　　　タイミング・パラメータ、１０　’ａｔｄｃに
おける部分圧力比（ｆｒａｃｔｉｏｎｓａｌｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ　ｒａｔｉｏ） ＢＯ最適のタイミングに対応するタイミング・パラメー
タ Ｃａ５０％　５０％の質量が燃焼したときのクランク角
（ａｔｄｃ　） ０１　　　　個別燃焼室の燃料希釈剤パラメータＣｍｅ
ａｎ　　個別Ｃｉの平均 ｃｐ　　　　定圧比熱（Ｊ／ｋｇ−Ｋ）ｃｖ　　　　定
容比熱（Ｊ／ｋｇ−Ｋ）ＥＧＲ排気ガス循環 Ｅ　　　電圧（■）　。

ＥｂｌａＳ　　バイアス電圧（Ｖ） Ｅｌ　　　　個別燃焼室に対する変換器電圧Ｇ　　　変
換器利得（Ｖ／ｋＰａ　） Ｇｍ　　　　比熱の比（ＣＰ／ｃｖ） ｈｃ　　　　燃焼熱（Ｊ／ｋｇ） ｍ　　　質量（ｋｇ） ｍａ　　　　吸入空気の質量（ｋｇ　）ｍｂ　　　　燃
焼した燃料の質量（ｋｇ　）ＭＢＴ　　最良のトルクの
ための最小点火進め（ｂｔｄｃ　） ｍｆ　　　　燃料の質量（ｋｇ　） ｍｒ　　　　残留ガスの質量（ｋｇ　）ｎ　　　ポリト
ロープ指数 Ｐ　　　圧力（ｋＰａ　） Ｐｍｏｔ　　　モータード圧力、すなわち燃焼が生じて
なくてクランク軸を外部作用体によ り回転したときの燃焼室内圧力（ｋ・Ｐａ）ＰＲＦ　　
最終圧力比、燃焼の完了後の圧力比ＰＲＦ（Ｂｏ）　最
適のタイミングによる最終圧力比−ｇｗ　　　　壁の熱
伝達（Ｊ） Ｑ　　　熱付加（Ｊ） Ｒガス定数（Ｊ／ｋｇ−Ｋ） Ｔ　　　温度 Ｔｉ　　　　個別のツユニル・インジエクタに対する燃
料パルス Ｔｍｅａｎ　　全部のインジエクク間の平均燃料パルス Ｔｏ　　　　吸気弁閉時の温度（Ｋ） ｔｄｃ　　　上死点 口　　　内部エネルギー（Ｊ） ■　　　容積（ｍ゛） ｖＯ吸気弁閉時の容積（ｍ゛） θ　　　クランク軸回転角（ｔｄｃ＝Ｑ、　ａｔｄｃ５
Ｑ。

ｂｔａＣ＜　（］　） ｏｒ　　　圧縮中の基準クランク角 θｓｐｋ　　　イグニションのクランク角

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコントロールの１実施例を（Ｉｉ
：ｉえたエンジンの配置図、第２図は複数種類の燃焼持
続時間に対する第１図のエンジンの燃焼中のクランク軸
回転位置くクランク角）の関数として燃焼圧力及びモー
タード圧力を表わした線図、第３図は選定した燃焼開始
タイミングに対する第１図のエンジンの燃焼中のクラン
ク軸回転位置の関数として方程式（１６）の積分Ａ２を
表わした線図である。第４図は第１図のエンジンのフェ
ル・チャージの相対希釈度の関数として燃焼完了後の燃
焼室圧力対モータード圧力の比を表わした線図、第５図
は平均ＭＢＴサイクル及び遅い燃焼サイクルに対し第１
図のエンジンの燃焼中のクランク軸回転位置の関数とし
て燃焼室圧力対モータード圧力の比を表わした線図、第
６図は１′０°ａｔｄｃにおける最終圧力比対部分圧力
比のプロットで多数の燃焼事象を表わした線図である。 〈主要部分の符号の説明〉 １０　　内燃機関、１１　　燃焼室、１２空気供給装置
、２０　　点火プラグ、２１　　燃料供給装置、２２　
　圧力センサ、２３　　コンピュータ、２５　　イグニ
ション・サーキット、２−８　　　ピックアップ、３０
−、、、、、、−　Ｅ　Ｇ　Ｒ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼室（１１）と回転クランク軸と前記燃焼室用の
   イグニション装置（２０、２５）と希釈剤ガス流量コン
   トロール装置（３０）とを備えた形式の内燃機関（１０
   ）用の燃焼コントロールにおいて、燃焼室圧力に応答し
   て、燃焼が実質的に完了したときに所定のクランク軸回
   転角における燃焼圧力及びモータード圧力を指示する燃
   焼事象に対する信号を発生する圧力応答手段（２２、２
   ３）と、燃焼が実質的に完了したときに前記の所定のク
   ランク軸回転角における燃焼圧力対モータード圧力の最
   終圧力比を前記の信号から計算するように作用する計算
   手段と、最終圧力比を所定のレベルに保つように希釈剤
   流量を調整する作用をする調整手段（２２、３０）とを
   備えて、希釈剤流量を最適に制御するようにしたことを
   特徴とする燃焼コントロール。 ２、燃焼が実質的に完了したときの所定のクランク軸回
   転角における燃焼圧力を直接検知し、燃焼が実質的に完
   了したときの所定のクランク軸回転角におけるモーター
   ド圧力を、ほぼ同じ燃焼室容積を持つ点火前の所定のク
   ランク軸回転角における検知した燃焼室圧力から誘導す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の燃焼コントロール。 ３、燃焼が実質的に完了したときの所定のクランク軸回
   転角を９０°ａｔｄｃとし、点火前の所定のクランク軸
   角度を９０°ｂｔｄｃとしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第（２）項記載の燃焼コントロール。 ４、所定のレベルを記憶した基準値としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項から第（３）項のいずれ
   かに記載の燃焼コントロール。 ５、記憶する基準値をエンジン回転速度及び負荷の関数
   として誘導するようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第（４）項記載の燃焼コントロール。 ６、調整手段（２３、３０）により、燃焼室（１１）に
   対する複数の逐次の最終圧力比の値から時間平均の最終
   圧力比を誘導してこの平均最終圧力比を所定のレベルに
   保つようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項から第（５）項のいずれかに記載の燃焼コントロー
   ル。 ７、イグニション装置（２０）、（２５）がイグニショ
   ン・タイミングをＭＢＴに保つ作用をするようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項から第（６）
   項のいずれかに記載の燃焼コントロール。 ８、イグニション装置（２０、２５）が、燃焼中の別の
   所定のクランク軸回転角における燃焼圧力対モータード
   圧力の別の圧力比を誘導して、燃焼室（１１）に対する
   複数の逐次の燃焼事象にわたる平均基準で他の圧力比−
   １を最終圧力比−１の所定の部分として保持するように
   作用し、さらに計数手段（２３）が、燃焼中に他の所定
   のクランク軸回転角で最終圧力比及び部分圧力比の間の
   数学的関係を記憶し、前記イグニション装置により誘導
   した他の圧力比に応答して前記の記憶した関係を使い個
   別の燃焼事象に対する計算した最終圧力比を修正する作
   用をするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項から第（７）項のいずれかに記載の燃焼コント
   ロール。 ９、別の手段が燃焼圧力に応答して燃焼中の別の所定の
   クランク軸回転角における燃焼圧力対モータード圧力の
   圧力比を誘導するようにし、調整手段（２３、３０）に
   より最終圧力比−１を燃焼中の前記の別の所定のクラン
   ク軸回転角における圧力比−１の所定の部分として保持
   するようにした特許請求の範囲第（８）項記載の燃焼コ
   ントロール。 １０、別の手段がイグニション装置（２０、２５）によ
   り誘導された他の圧力比が最終圧力比の所定の部分から
   所定の量だけ異なる燃焼室（１１）に対する個別燃焼事
   象を計数するように作用し、調整手段（２３、３０）が
   さらに前記の別の手段により定められる計数に応答して
   最終比の所定のレベルを調整する作用をするようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（８）項又は第（９
   ）項に記載の燃焼コントロール。 １１、イグニション装置（２０、２５）により、エンジ
   ンの回転速度及び希釈レベルの記憶した関数からイグニ
   ション・タイミングを誘導するようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項から第（１０）項のいず
   れかに記載の燃焼コントロール。 １２、圧力応答手段を、単一のエンジンサイクル中にあ
   まり変らない利得及びバイアスを持ち直線形で燃焼室圧
   力に応答して出力電圧を発生する圧力センサ（２２）と
   、点火前の圧縮行程の第１の所定のクランク軸回転角と
   燃焼中の第２の所定のクランク軸回転角と燃焼のほぼ完
   了時の第３の所定のクランク軸回転角とにおいて前記圧
   力センサの出力電圧のサンプリングを行なう作用をする
   計算手段（２３）とにより構成し、前記の第１及び第３
   の所定のクランク軸角度で互いにほぼ同じ燃焼室容積を
   持ち、前記計算手段（２３）により前記の第１、第２及
   び第３の所定のクランク軸回転角における各センサ電圧
   出力から、前記圧力センサにより指示される燃焼圧力と
   前記の第３所定クランク軸回転角におけるモータード圧
   力との圧力比を誘導するようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の燃焼コントロール。 １３、量Ｃを次の方程式 Ｃ＝（Ｅ３−Ｅ１）／（Ｅ１−Ｅ２） （この式中でＥ１、Ｅ２及びＥ３はそれぞれ第１、第２
   及び第３の所定のクランク軸回転角におけるセンサ出力
   電圧である）に従って誘導し、そして希釈剤流量を、 Ｃ＞Ｃｏ〔Ｋ２／（Ｋ２−１）〕のときに 増加し Ｃ＜Ｃｏ〔Ｋ２／（Ｋ２−１）〕のときに 減少する （この式中で Ｋ２＝（Ｖ２／Ｖ１）＾ｎ であり、ＣｏはＣの所定の目標値であり、ｎはポリトロ
   ープ指数であり、Ｖ１及びＶ２はそれぞれ第１及び第２
   の所定のクランク軸回転角における燃焼室容積である）
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１２）
   項記載の燃焼コントロール。 １４、圧力応答手段を、単一のエンジンサイクル中はあ
   まり変らない利得及びバイアスを持ち直線形で燃焼室圧
   力に応答して出力電圧を発生する圧力センサ（２３）と
   、点火前の圧縮行程中の第１及び第２の所定のクランク
   軸回転角と点火後の第３及び第４の所定のクランク軸回
   転角とにおいて前記圧力センサの出力電圧のサンプリン
   グを行なう作用をする計算手段（２３）とにより構成し
   、前記の第１及び第４の所定のクランク軸角度が互いに
   ほぼ同じ燃焼室容積を持ち又前記の第２及び第３の所定
   のクランク軸角度が互いにほぼ同じ燃焼室容積を持つよ
   うにし、前記計算手段（２３）により前記の第１、第２
   、第３及び第４の所定のクランク軸回転角における各セ
   ンサ電圧出力から、前記の第３及び第４の所定のクラン
   ク軸回転角において前記圧力センサにより指示される燃
   焼圧力対モータード圧力の圧力比を誘導し、調整手段に
   より希釈剤流量を調整し圧力比を所定の比率に保つよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の燃焼コントロール。 １５、量Ｄを次の方程式 Ｄ＝（Ｖ３／Ｖ４）＾ｎ（Ｅ３−Ｅ２）／（Ｅ４−Ｅ１
   ）（この式中でＥ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４はそれぞれ第
   １、第２、第３及び第４の所定のクランク軸回転角にお
   けるセンサ出力電圧であり、ｎはポリトロープ指数であ
   り、Ｖ３及びＶ４はそれぞれ第３及び第４の所定のクラ
   ンク軸回転角における燃焼室容積であり、希釈剤流量は
   Ｄが目標値より大きいとき又は小さいときにそれぞれ増
   加し又は減少する） に従って誘導するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１４）項記載の燃焼コントロール。