JPS62150059A - 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
（本説明の末尾術語表参照）の比に応答して各燃焼室間
の燃料をつりめわせることに関する。

一般に内燃機関の制御は、冷、ｆｌ］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連の変数を検卸し、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
る所要の一様性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、ロールを設ける。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
、イグニション・タイミング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°−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
ミング｝ＥＧＲ割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。一方又は他方の触媒の効率は、
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
しなければならなくて、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。ＥＧＲは一般に、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
ションのタイミングは一般に、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種の形で提案されて
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
督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分合んでいる。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渡状態についての困難とに関連する
障害がある。燃焼圧力の測定直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米国特許第４、４１８．６
６９号明細書であると考えられる。

この明細書には、クランク軸の回転速度変動からクラン
ク軸に加えられる各トルクパルスの振幅及び位相角を定
めるように「ディジタル周期アナライザ」を備えた多シ
リンダエンジンについて記載しである。植種のシリンダ
からのトルクパルスの振幅は平均して平均振幅を生成す
る。又各トルクパルスの特性はこの平均振幅と比較して
燃料修正パルスを誘導する。この構造は、明らかにエン
ジン回転速度変動に基づいていて、費用の高い「ディジ
タル周期アナライザ」とクランク軸回転速度センサとを
必要とする欠点がある。

本発明は、燃焼圧力及びモータード圧力の最終圧力比の
変動に基づいた構造を提供することによりこの欠点を除
くものである。従って本発明は、米国特許第４．４１８
．６６９号明細書とは実質的に異なる方法を持ち、はと
んど余分でないコンピュータプログラミングとおそらく
は余分でないセンサとを必要とするだけである。

本発明の、主な目的は、エンジンサイクル中に少数の所
定のクランク軸回転角で計測し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。本発明では、空燃
比の希薄限度で運転することができるように内燃機関の
植種の燃焼室に供給する燃料をつシあわせるようにしで
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項の特徴部分に特定しｆｃ溝構造特徴
とする。とくに燃料流量は、各燃焼室に対し燃料流量補
正率を加えることにより均等な空燃比のために各燃焼室
間でクシあわせる。第１及び第２の各圧力比が燃焼中と
実質的な燃焼終了時とにそれぞれ位置する各所定のクラ
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
ド圧力の比である場合に、第１及び第２の圧力比のうち
の比をエンジン運転中に各燃焼室に対し反復して計算し
、全部の燃焼室に対する平均を誘導する。各燃焼室に対
する補正率はその燃焼室に対する比によって割った平均
比である。モータード圧力は、燃焼前の所定のクランク
軸回転角で検知した燃焼室圧力から誘導する。燃焼前の
なお別のクランク軸回転角で燃焼室圧力を検知すれば、
燃焼室の圧力センサは、このセンサが直線形で１つのエ
ンジンサイクル中にその利得又はバイアスを変えない限
シは絶対圧力を検印する必要がない。

全部の燃焼室への燃料流量のつりあいにより、ＥＧＲに
よる燃料混合気の希釈の要求を滅らして低い窒素酸化物
（ＮＯｘ）のための一層希薄な空燃比が得られる。

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

数理的背景 先ず本発明が基づく数理方程式を誘導する。

この誘導の目的は、エンジン運転に使用できるように計
算上十分に早い燃焼室圧力測定に基づいた一次近似を生
ずることである。

エンジンの燃焼室の内容物は一定の性質を持つ理想気体
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。

ｄｗ＝ｐｄｖ　　　　　　　　　　　　　　　（２）理
想気体に対するその他の関係を表記する。

ｄ　Ｕ＝ｍ　　ｃｖ　　ｄＴ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（３）ＰＶ＝ｍＲＴ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　（４）ｃｐ−ｃｖ　＝Ｒ（５） ｃ　ｐ／　ｃ　ｖ　＝Ｇｍ　　　　　　　　　　　　　
　　　（６）熱付加は、燃焼過程；Ｃより燃焼室内容物
ンこ与えらｎ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。

ｄｑｍｈｃ　ｄ（ｍｂ）　　ｄ（ｑω）（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会せる。

ｄ　Ｐ　＋　（Ｇｍ　Ｐ／Ｖ）　ｄ　Ｖ　＝　（Ｒ／ｃ
ｖ　Ｖ）（ｈｃ　ｄ　（ｍｂ）−ｄ　（ｑω））（８）
各微分値をクランク軸の回転位置又は回転角に対する導
関数として衣わすときは、この方程式は、次の解を持つ
一次線形微分方程式を表わす。

Ｐ（θ）　＝Ｐｎｏ　ｔ　（θ）［１，Ｏ＋（ｃｖＴ６
ｍ）−’ＩＮＴＩＩ　（９）上記の方程式でｌＮＴｌは
次の式のθｓｐｋがらθまでの積分である。

（ｈｃｄｍｂ（θ）／ｄθ−ｃｉｑω（θ）／ｄθ〕〔
Ｖ（θ）／ｖｏ〕（ＱＴＩすｄθ燃焼の全熱量に対する
項をｋｃ　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）は次のように嘗きなお
すことができる。

Ｐ（θ）＝Ｐｍｏｔ（θ）　（１，０＋（ｈｅ　ｍｆ　
）／（ｃｖＴｏｍ）　）ＩＮＴ２　（１０）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、４θ−ｄｑｍ　（θ）Ａθ〕〔Ｖ（
θ）／Ｖｏ）　（Ｇ”−１）ｄθ積分ＩＮＴ２には次の
項を当てはめる。

ｍｂ’　（θ）＝ｍｂ（θ）／ｍｆ　　　　　　　　　
　（１１）ｑω′（θ）＝ｑω（θ）／ｈｅ　ｍｆ）　
　　　　　　　（１２）式（１１）の項は任意のクラン
ク角で燃えた燃料の質量部分′ｆｆ：表わす。

式（１２）の項は全燃料エネルギーの一部分としての壁
熱伝達量金表わす。

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壌排
ガス）の和であることを窮めると、次の方程式が成立つ
。

ｍ＝ｍａ＋ｍｒ＋ｍｆ　　　　　　　　　　　　　　　
　　（１３）この場会式（１１）を次のように醤きなお
すことができる。

Ｐ（θ）＝Ｐｍｏｔ（θ）（ｘ、ｏ＋Ａｘ　Ａ２（θ）
　）　　　　　（１４，）ＡＩ＝（ｈｅ／ｃｖ　　Ｔｏ
）［：ｍｆ／（ｍａ＋ｍｒ＋ｍｆ）］　　　　　　　（
１５）Ａ２＝ＩＮＴ２　　　　　　　　　　　　　　（
１６）因数ＡＩは主として希釈剤の質量に対する燃料の
質量に依存し希釈度が高まるに伴い減少する。項Ａ２は
、傍熱損失割合と共に燃・尭Ｏ時間とサイクルにおける
燃焼のタイミングとに依存する。

ロール 燃焼室給気の完全以下の膨張にもとづ＜　Ｊ’ｓ４゜失
は、燃焼が最小燃焼室容積の点（ｔｄｃ　）　ｆ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・け、燃焼タイミングの１４れるのに伴い減少する
。すなわち最良の効率（Ｍ　Ｂ　Ｔ　）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ｎこ
れ寺の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と及ぼすエ
ンジン回転速度及び圧縮比のような要因とによって、燃
・、尭事象の中央部と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（のは燃ｇＰ、事象のタイミン
グに依存する項である。Ａ２（のは、圧縮比を８とし傍
熱損失は無視して計算した第３図でクランク軸回１伝角
（クランク角）の関数としてプロットする。燃焼の持続
時間は１２００に定める。

質量燃焼速度は、５０チの質量燃焼点までのクランク軸
回転角度により直線的に増加し次いで燃焼の終ｊ）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
１１０，２０，３０及び・１０度ａｔｄｃの５０　％　
Ｚつ燃焼質量部分のタイミング（ＣＡ３０％　）に７・
ス応する。

式（１４）にだ覆した関係：て従って同じ然・焼室内容
物（ＡＩ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ｂｖで関連する。最も遅くした
然焼（ＣＡ５０％＝４０’ａｔｄｃ　）により１００°
ａｔｄｃ　　において−・層早めた燃焼より一層高い１
直のＡ２を生ずる。

これｌｒｉ、一層早めたサイクル（で対し膨張仕事で一
層少いエネルギーが取出されるから起り、この場会内部
エネルギーが−）ｖｉ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チのＩ　Ｏ’の位置
決め２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（のの値を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
ク角における領で割ると、ｌＯ６でＣＡ５０％によるサ
イクルは約０．５のこの比の値を生ずる。一層早めたサ
イクルは一層高い値を生ずるが、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
ど変らない。この作用状轢は、圧力比管理に尖りイグニ
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値との間のＡ２の部分偏差（
フラクショナル・エクスカッジョン）は任意のクランク
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９００ａｔｄｃＯ前に終るものとする
。

式（１４）から次にＢとして定義した比Ａ　２　（１０
）／Ａ２（９０）を計算することができる。

Ｂ−（ＣＰ（１０）／Ｐｍｏ　ｔ　（１０）　〕−１）
／（［ｐ　（９０）／Ｐｍｏ　ｔ　（９０）　）−１）
　（１７）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。９０°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で判った圧力から１０°ａ　ｔ　ｄ　ｃ
　Ｋ　ｊ３”けるモータード圧力は圧稲過哩がポリドロ
ピン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）：）ｎ（１８）ポリトロープ指数ｎ（ｉ公休１．
３である。これ等の２つのクランク傭回・１云勇ｌこお
ける容漬は特定のエンジン溝造に対して礪知である。Ｂ
の値は従って適当な変換器で計Ｗすできる圧力力・ら計
算することができる。

一般に絶対圧力の倹知ｌこ、ｄ既ル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　　　　　　
　　　（１９）この変換器の利得Ｇ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θｒ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２　Ｂ（θｒ）ン（
１，０−に２）　　（２０）Ｋ２＝〔Ｖ（θｒ）／’Ｖ
　（−９０）　〕”　　　　　　　　（２１）これ等の
方程式によりＢに対し次の式が得られる。

Ｂ＝に１（（Ｅ（１０）−Ｅｂｉａｓ）　−（Ｅ（−９
０）−Ｅｂｉａｓ）ＡＩ〕／［Ｅ　（９０）　−Ｅ　（
−９０）　、：］　　　　　　　　　　（２２）Ｋｌ＝
（Ｖ（１０）／Ｖ（９０））　ｎ　　　　　　　　　　
（２３）イグニション・タイミングは、４つの特定のク
ランク！前回転角で圧力センサから′酸三のサンプリン
グに行ない式（２０）〜（２３）からＢを計算すること
によりｉｌＪ倒することができる。

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＃値Ｂ。と比較することにより生ずる誤差信
号に比例して、又は誤差の符号に従う一定の増分で電流
１直から調整する。

（Ｂ−Ｂ　ｏ）　＞ｏであれば遅れ燃焼（Ｂ−Ｂ　ｏ）
　＜ｏ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
なる波作用全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ーように仮定するが、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シ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週間
の進みはミスファイイアを生ずる。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ＡＩに燃焼室内の燃料の量に依存して含ま
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！１ｌＡ１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＃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　Ｋ　ＣＡ　５０
％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金持つ。第１ｖｃＩＯ°ａｔｄ
ｃ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童
に主として依存しサイクル内の前回の経歴にばあまシ依
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、１素酸化物（ＮＯｘ）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。実際のエンジンで布４燃焼では訂答布沢レベル及び
対応圧力比で１．０より十分に高い項に限定する。市薄
燃焼はエンジンのツ、＃噴に従って幾通りがの杉で現わ
れる。

希釈レベルを圧力比管理により”利到するｆヱ僅の考え
方ｆ′ｉ３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−
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全時定の値に調
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０１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）に対し目標値を与える。Ｐ
　（９０）及びＰ　ｍｏ　ｔ　（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１．その目標値に対する比の比較によりＥ
ＧＲ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ＥＧＲ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ｘ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
。谷燃焼室間へのＥＧＨ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。

このこと汀高負荷に使うよシ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２＃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？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
関連させることができる。

ＡＩ　Ａ２　＝　ＣＰ　（９０）／Ｐｍｏ　ｔ　（９０
）　−１，０（２４）この式でＡ２は、燃焼が完了して
いるので、その最後頂とした。方程式（２１）〜（２３
）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）　／　Ｐ　ｍｏｔ　（９０）の評価ができ
る。

ＣＰ　（９０）／Ｐｍｏ　ｔ　（９０））１．０（（Ｋ
２−１　）／に２）（Ｃ（Ｅ　（９０）　−Ｅ　（−９
０）　）／Ｅ（−９０）　−Ｅ　（θｒ）））（２５）
このようにして相対希釈度ｔ３つのサンプリングし／＋
、ハ圧からＨ′ｆ算するこ々ができろ。４圧の関係は次
のように定義できる。

Ｃ−１：Ｅ（９０）　−Ｅ（−９０）　）／ＩＣＥ（−
９０）　−Ｅ　（θｒ））　　（２６）ＡｌＡ２の目標
値はエンジン試験により定める。この＋Ｌ［は、回転速
度及び負荷の関数でめるＣｏとして定める。ＥＧＲのコ
ントロールの条）４：は次の条件表示で衣わされる。

Ｃ＞Ｃｏ［Ｋ２／　（Ｋ２１　）　’Ｊ　　　Ｅ　Ｇ　
Ｒ増加Ｃ＜Ｃｏ［Ｋ２／（Ｋ２−１　）　］　　　Ｅ　
Ｇ　Ｒ減少イグニション・タイミング・コントロールの
脣在的な問題条件は、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°ａ
ｔｄｃでコントロール判定基準Ｂ　＝　０．５を満足す
ることができるカ、９０°ａ　ｔｄｃ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
ら眞のＭＢＴ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箕のＭＢＴ
に最終的に安定にする。この状態は、スロットルの急速
な減小後に最も普通に生ずるものである。

己れに対しＭＢＴへの、＠、速な俵婦はおそらく重要で
はない。

前記したような算法７′ｉ復数のエンジンサイクルにわ
たって平均最終圧力比全便りが、この算法はわずかな改
良により一層よい過渡性能を得るために単一サイクルに
対し便ってもよい。第６図は互いに異なる３棟の空燃比
１ｓＡｃｒａａ（ｙｏ）〕２ｘＡＣｍａ、（’ｘ））及
び２４／１　（：曲＃（７２））　　において、多数種
類の燃屍事象に対し１０°ａ　ｔｄｃ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
保持して空気流量を変えることにより変えた。各空燃比
に対し、３ａ類の互いに異なるイグニション・タイミン
グからの谷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
〒り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、９Ｂに対し０．６のサイクル平均値
を生じた。一層高い値を待つサイクルは進み一過きであ
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
への熱損失が大きくなる。

この場合燃焼の完了時に圧力が一層低くなる。

燃現過程がｔｄｃ金中心とする位置から遠ざかるに半い
、燃焼カスから取出される仕事量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＃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終値でサ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）／ｂＢと、サイクルに対する最終圧力比ＰＲ
Ｆｊと、サイクルのタイミングパラメータＢｊ　及び最
適タイミングに対する値Ｂ、の間の差とによって表わす
ことができる。

ＰＲＦ（Ｂ、））＝ＰＲＦｉ＋（ｄ（ＰＲＦ）／ｄＢ）
（Ｂｉ　Ｂｏ）　　（２７）ＰＲＦ（Ｂｏ）　　から１
．０の値を差引くと相対希釈度ｍｆ　／　（ｍａ＋ｍｒ
＋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、又これ号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ＩＯ’ａｔｄ
ｃ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＄象の認められる
最終圧力比は、１０°ａｔｄｃの部分圧力比が１面別燃
焼＄象に対し耽知である限りは、０．６の１０°ａｔｄ
ｃ圧力比で相当最終圧力比に変換される。この変換の１
例として単一の熱焼事象に対し計算した最終圧力比を３
．１としｌｏ’ａｔｄｃ圧力比ｅ　０．３とする。

第６図に示すようにこのことは曲＠７２に対応する。１
０°ａｔｄｃ圧力比が０６になるまで曲＠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１０〜７２０１つの土になければ、この点を
通シ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、過渡性能
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１００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たエンジン又は老化したエンジン
に対しては必ずしも同じでない。

希釈レベルは、重訳限度で圧力信号により恢知すること
のできる燃７尭の一層基本的→ｑ性ｌこ関連させるのが
よい。１つの可能性はエンジン運転中に記１怠した目漂
最督圧力比全更新することである。そしてこの方法金１
史うズ良全希釈コントロールの第３の考え方と共に運べ
る。しかしその前に５ｇ２の希釈コントロールの考え方
？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、環縫圧力比の大きさ？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次クランク軸
回転角で燃焼した５０チ質重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名ように時間を特定
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、希釈レベルと使う
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Ｂ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
７１０書せ又は値が０．９より小さければ減少てせなけ
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６０°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＝［Ｐｍｏ　ｔ　（９０）／Ｐｍｏ　ｔ　（６０）　
］（Ｐ　（６０）　−Ｐｍｏ　ｔ　（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）　）”（ｇ　（６０
）　−ａ（−６０）　〕／［Ｅ（９ｏｔ−Ｅ（−９ｏ）
］　　　　　　　　　　（２９）この方法はＤの値を１
０として選定すれば有利な符長を持つ。極端な希釈及び
遅れにより燃焼タイミング標準を調定する燃焼を生ずる
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．　Ｏ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。

１０°ａ　ｔｄｃ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ｉる。１０°ａｔ
ｄｃ前のクランク角で・燃′暁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万が存在する。或は燃、焼
開始から５０％の質は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、便様に基づく。前記したよう（Ｃ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の利足基準を
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チ質量部分燃焼点従っ
て５０チの最終圧力比が１０°ａｔｄｃで生ずるように
燃焼を最適状態にした規準サイクルに対応する。曲線６
１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
うことかでさる。遅い燃焼が若干回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で燃焼する
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は補償するこ
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。

前記した植種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全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で記憶した辰から
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・タイミングを各過渡状態に一層迅速に
応答させしかも燃焼室圧力により希釈流量コントロール
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土 ＮＯｘ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及び過剰空気に対
し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ＮＯｘの生成を助長する。過剰空気による十分
な希釈（１８７１以上の空燃比）によって、火炎温度は
Ｎ０ｘｆ制御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
混合比より薄い状態で作動しＸ４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ＮＯ
ｘ全生成するが、薄い方の混合気を含む燃焼室は燃焼が
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。ＮＯｘ　コントロールに
よって、ＥＧＲシステムを側副するのに触媒を減らさな
いで容易に壱在的な利点が得られる。撚ｆ−＋はエンジ
ンの各燃焼室に各別のフュエルインジェクタｔｉ１．ｔ
で供給するものとする。噴射される燃料の量は、インジ
ェクタドライバへの〔４気パルスの幅を特することによ
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ｌ＠を直接調整す
るアクセルペダルによって定める。

空気スロットルは、平均インジエクタパルースに対応す
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もとにな
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ｉを付けて書きなおす。

Ｃｉ＝［Ｅｊ　（９０）　−Ｅｉ　（−９０）　］／Ｃ
Ｅｆ　（−９０）　−Ｅｉ　（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１陥に乗する
ことにより調整することができる。

Ｔｉ＝Ｔｍｅａｎ　（Ｃｍｅａｎ／Ｃ４）　　　　　　
　　　（３１）エンジンの空気流量は、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、理論混曾比に近い空
燃比が生ずる。負荷要求の増すのに伴い、はぼ一定の希
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ｔ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％の負句では空燃比は約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ｌて「切替え」で高いＮＯｘ生成の領域を避け
るこ七により、ＮＯｘ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
、高い希釈レベルでダニ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
ング判御により抑制する。

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全判＠］することのでさる
コントロール装置？巣１図Ｑｃ線図的に示しである。エ
ンジン１０は、４個の然・５暁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により形成
した空気供給装置と酸化触媒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・駆動列ンこ動力を伝達する。各燃焼室１１には
、吸気マニホルド１２に通ずる吸気弁１１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（燃料供給装置全形成する）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、中央処理ユニットＣＰＵ、等速呼
出し記憶装置ＲＡ　Ｍ、固定記憶装ｆｉＲＯＪ入出力回
路及びクロッ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（Ｆ’１〜Ｆ４
ン及び点火プラグ２０（Ｓｔ〜Ｓ４）に又圧力センサ２
２　（Ｐｉ〜Ｐ４）からコンピュータ２３に信号を送る
ように指示される。

コンピュータ２３は、モトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）
６８０００　（Ｒ）シリーズマイクロプロセッサに基つ
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るる。点火プラグ２０
及びフェルインジェクタ２１は従米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゛イ
圧出力信号と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汗意の公矧の
７杉弐の圧力センサでよ・ハ。適当とする圧力センサ２
２は、燃焼室の壁の圧力により生ずるひずみを横加する
ように燃焼室１１の水ジャケットを貫いて突出する指状
片を備えた圧電ひすみ式のものである。適当な別の圧力
センサ２２は燃焼室１１の壁に直接取付けた圧厖気セン
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２０に組合せた圧醒気材料又はその他の材料から
成る隔膜金付つ圧力センサ２２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の本体内の彎曲したｆヱ
路を経て光ファイバー導体ｒ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足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？動作状＝２．４　ｐてし適正な点火プラグ〆こ
パルスを差向ける作用？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た従
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する
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３弁上０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。

ノ王刀センサ２２及びコンピュータ２３は、各燃焼室１
１内の圧力に応答して実質的な燃焼完了時ｌこ所定のク
ランク・紬回転角に２けゐ燃・虎圧力及びモータード圧
力を指示する然・尭事象ＶＣ対する信号を発生する圧力
応答手段全形成する。コンピュータ２３は又、実質的な
燃焼完了時に所定のクランク軸回転角における１然焼圧
力対モータード圧力の比に＠記の信号から計算するよう
に作用する計算手段を形成する。フェルインジェクタ２
１及びコンピュータ２３は、前記計算手段により計算し
た比の値から全部の燃焼室１１に対する平均の比を誘導
し、各燃焼室間の燃料分布を均等にするように各燃焼室
に対する比−ＩＶこより割った平均比−１に従ってこの
燃焼室に供給する燃料全調整するように作用する誘導手
段を形成して、燃料流量が希薄燃焼運転に対し最適にな
るようにする。

前記した計算法の実施は、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からの信用パルスは、コンピュータ２
３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。なお起シやすいように各
側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側込
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。このような谷圧力検知信号によりディ
ジタル化圧力屯圧信号を頒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°ｂｔｄｃ及び９０°ａｔｄｃ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ｈ
る。最後の所要の恢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、イグニションは号、フ
ェルインジェクション信号及びＥＧＲ弁３弁上０のの制
＠１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、Ｉ＋ｉ１１は装置筺及び算法の選択に
よる。

次にコントロール算法の列を示す。然暁至圧力は９０°
及び６０°ｂｔｄｃ　　（−９０、−６０）　　と１０
°及び９０°ａｔｄｃ　とでサンプリング乞行なりもの
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＋１Ｍｋ求めるがＥ（θｒ）は−６０°に寂
ける読みである。次にＥ　ｂｉａｓの得られる値を、パ
ラメータＢｖｃ対し方程式（２２）の１蝉に使う。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値をメモリ内の衣又は単一の場
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ｎているかを足める。

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＠Ｂ己したようにＭＢＴタ
イミングに対する相当値に変、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丞づ
く更新基準である。ＥＧＲは比較の符号Ｖこよって増減
する。第２の希釈コントロールの考え方全選定すれば、
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４圧が必要である。Ｄの値
はＲＯＭに記憶した所定の目標１直と上ヒ較する。第３
の希釈コントロールの考え方だけ全通定すればＣもＤも
計算する必要がない。Ｂの平均１直は、Ｂの個別情念比
ぺする基準として保つ。所定の記憶した基準値より大ぎ
い量だけ平均頃から不足するＢの個別値は、所定の待伏
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
基準と比戟する。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の多すき゛る低い値によって
生ずる。第３の考え方全使い第１の考え方に朽しＣの目
標値を更新する場合には、この比較の結果を匣い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うアドレス指
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ｇ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渡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１固別制御のフェル・インジ
ェクタとつりお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Ｃ１は容態焼室に対し方程式（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、
分救Ｃｍｅａｎ　／　Ｃ４が各燃焼室に対し定まる。各
フェル・インジェクタに対し、所望の平均燃料流量にど
のようなフェル・コントロール算法を７パ定するかによ
り定まるインジェクタ・パルス・ｌ’ｒｉ　　Ｖ（−こ
のフェル・インジェクタに対するｆｉｌｌ　％　Ｃｍｅ
ａｎ　／　Ｃ４を乗じつりあったフェル・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・
バンドを認定する。そして補正値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・タイミング及びＥＧＲ
Ｋｉする出力補正項は、エンジンが希薄燃焼エンジンで
なけｎ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。フェル・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升及びフェル・インジェク
ションの実際の１ｌｌｉｌＪ　ｒ卸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対モータード圧力の最終圧力比は、
燃焼の完了後所定のクランク角（たとえば９０°ａｔｄ
ｃ　）で各燃焼室から誘導する。全部の燃焼室に対する
平均の最終圧力比ｒ計算する。各燃焼室に対する正規の
燃料量は、この燃焼室の最終圧力比対平均圧力比の比に
よって調整する。

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（Ｆｒａｃｔｊｏｎａｌｐｒｅｓｓｒｅ
　ｒａｉｔｉｏ　） 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　） Ｃ１個別燃焼室の燃料希釈剤パラメータＣｍｅａｎ　　
個別Ｃｉの平均 ｃｐ　　　定圧比熱（Ｊ７％　−Ｋ　）ｃｖ　　　定容
比熱（Ｊ／にり−Ｋ） ＥＧＲ排気ガス循環 Ｅ　　　転圧（Ｖ） Ｅ　ｂｉａｓ　　バイアス低圧（■） Ｅｉ　　　　閏別燃焼室に対する変換器電圧Ｇ　　　ｆ
換器利得（Ｖ／ｋＰａ） Ｇｍ　　　比熱の比（ｃｐ／ｃｖ　） ｈｅ　　　燃焼熱（Ｊ／に９Ｊ ｍ　　　質量（Ｋ９） ｍａ　　　吸入空気の質量（Ｋ９） ｍｂ　　　燃焼した燃料の質量（Ｋ７）ＭＢＴ　　最良
のトルクのための最小点火進め（ｂｔｄｃ　） ｍｒ、　　　燃料の質量（Ｋ９） ｍｒ　　　残留ガスの質量（Ｋ９） 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
くてクランク軸全外部作用体 により回転したときの燃焼室内圧力 （ｋＰａ　） ＰＲＦ　　最終圧力比、燃焼の完了後の圧力比ＰＲｐ（
Ｂｏ）最適のタイミングによる最終圧力比ｑω　　壁の
熱伝達（Ｊ） Ｑ　　　熱付加（Ｊ） Ｒガス定数（Ｊ／Ｋｒ−Ｋ） Ｔ　　　温度 Ｔｉ　　　個別のフェル・インジェクタに対する燃料パ
ルス Ｔｍｅａｎ　　全部のインジェクタ間の平均燃料パル　
ス Ｔｏ　　吸気弁閉時の温度（Ｋ） ｔｄｃ　　　上死点 Ｕ　　　内部エネルギー（Ｊ） Ｖ　　　容積（−） Ｖｏ　　吸気弁閉時の容積（扉） θ　　　クランク軸回転角（ｔｄｃ＝ｏ、ａｔｄｃ＞０
、ｂｔｄｃ＜０） ｖｒ　　　ＥＥａ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実施例を備えた
エンジンの配置図、第２図は複数棟類の燃焼持α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
（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暁完了麦の燃焼室圧力対モータード
圧力の比を衣わした線図、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
ード圧力の比と表わした線図、第６図は１０°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
焼事象全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・・・
空気供治装置、２０・・・点火プラグ、２１・・・燃料
供治装置、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、２８・・
ピックアンプ、３０・・・ＥＧＲ弁。 出　頭　人　：　ゼネラル　モータース゛°　コーポレ
ーション３０ｏＯ＝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の燃焼室（１１）と、これ等の各燃焼室用の空
   気供給装置（１２）と、前記各 燃焼室に対する個別のコントロールを持つ 燃料供給装置（２１）と、回転クランク軸 と、前記各燃焼室用のイグニシヨン装置 （２０、２５）とを備えた形式の内燃機関 用の燃焼コントロールにおいて、各燃焼室 内の圧力に応答して燃焼の実質的な完了時 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、２３）と
   、燃焼の実質的な完了時に所定の クランク軸回転角における燃焼圧力対モー タード圧圧力の比を前記の信号から計算す るように作用する計算手段（２３）と、こ の計算手段により計算した比の値から全部 の燃焼室に対する平均の比を誘導し前記燃 焼室間の燃料配分を均等にするようにこれ 等の各燃焼室に供給される燃料をこの燃焼 室に対する比−１により割つた平均比−１ に従つて調整するように作用する誘導手段 （２１、２３）とを備えて、希薄燃焼運転 に対し燃料流量が最適になるようにしたこ とを特徴とする燃焼コントロール。 ２、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 持つ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、所定 のクランク軸回転角と点火前の圧縮行程に おける第１の付加的な所定クランク軸回転 角と点火後の第２の付加的な所定クランク 軸回転角とにおける圧力センサの出力電圧 をサンプリングする作用をする手段（２３）とにより構
   成し、前記の所定クランク軸回 転角及び第１付加的クランク軸回転角が互 いにほぼ同じ燃焼室容積を持つようにし、 計算手段（２３）が各燃焼室ｉに対する量 Ｃｉを次の方程式 Ｃｉ＝（Ｅｉ３−Ｅｉ１）／（Ｅｉ１−Ｅｉ２）｛この
   式中でＥｉ１、Ｅｉ２及びＥｉ３は第１の付加的所定ク
   ランク軸回転角、第２の 付加的所定クランク軸回転角及び所定クラ ンク軸回転角における各燃焼室ｉに対する 圧力センサからの出力電圧であり、誘導手 段（２１、２３）は量Ｃｍｅａｎを全部の燃焼室（１１
   ）に対する各量Ｃｉの平均として 誘導し各燃焼室に対する燃料を量Ｃｍｅａｎ／Ｃｉに従
   つて調整するように作用する。｝ に従つて誘導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項記載 の燃焼コントロール。