JPS6285149A - 内燃機関の適応制御方法および装置 - 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】 〔卒業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の適応制御方法及び装置に関し、特に
、内燃機関を動作させる方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕近年
、各国で排気制御規則がますます厳しくなっていること
を考慮して、良好な機関駆動能力を維持しつつ有害排気
ガスの排出を抑制するために機関の燃料供給システムを
改良する試みが数多くなされている。

有害排気を減少させる方法の１つによれば、燃料と空気
は化学量論的な割合でシリンダに供給され、汚染物質は
触媒を使用して除去される。この方法には、触媒が使用
されるにつれて劣化しやすく、化学量論的な割合で機関
を動作させるために燃料消費量は相当に多くなるという
欠点がある。

「リーンバーン−］方法とし２て知られる別の方法にお
いては、過剰空気量を含む混合気がシリンダに供給され
る。−酸化炭素及び窒素酸化物としての汚染物質の発生
は化学量論的な割合に基づく方法よりはるかに少ない。

この方法を採用する構成は化学量論的な方法を採用する
（ＩＮ成より経時劣化しにくく、この方法により燃料消
費￥は化学量論的な方法と比べて残少される。

窒素酸化物の形成は燃焼室内の高温と関連している。組
成が化学量論的な混合気ご最高の温度が発生する。この
ような条件の下で、窒素酸化物の形成に関与する自由酸
素はほとんど存在しない。

従って、窒素酸化物形成速度は幾分かの過剰空気を含有
する混合気で最高となる。燃料中のピーク温度がｌ昆合
気を過剰空気又は排気ガスにより、あるいは水の噴射に
より希釈することによって低下されるならば、窒素酸化
物の形成は抑制される。

圧縮比を低くするか又は点火タイミングを１１シ延させ
ることにより温度を下げても良いが、こ、ｌｉ９らの方
法は燃料消費量の増加を招く。

燃焼室内で、点火後の火炎伝播は限定された速度で起こ
る。ピストンが上死点位置を通過してからピーク圧力が
約５°〜１５°後に発生されたときに最大効率が得られ
ることがわかっている。これを達成するために、点火は
ピストンが上死点に達する前に起こる。

混合気が徐々に希薄にされるにつれて火炎速度は落ち、
最大効率を維持するためには点火を徐々に早めなりれば
ならない。非常に希薄な混合気の場合、又は排気ガス再
循環レベルが高い場合、火炎速度は非常に低くなり、点
火タイミングは非常に早められる。その結果、点火の時
点における混合気の温度と圧力は低く、火炎伝播も遅く
なる。

このような条件の下で、燃料組成のわずかな変動と乱流
は混合気を燃焼させるために必要な時間を大きく変動さ
せると考えられ、サイクルごとのう・リング圧力のこの
ような変化は機関ネＨｍ”を増加させる。

従って、混合気の組成を窒素酸化物の発生が所望のレベ
ルを越えるか否かの境となる高速燃焼限界と、機関相変
が許容しえないほどになるか否か又は点火ミスが起こる
か否かの境となる低速燃焼限界との間で制御することが
必要である。実際には、それら２つの限界の間に許容し
うる混合気組成の狭いウィンドウがあり、この混合気組
成は最適点火タイミングと関連している。

内燃機関の点火タイミング及び燃料組成を制御する最新
のシステムはデジタル「マツプＪを利用する。それらの
マツプは、機関回転数及びマニホルド圧力などの２つの
異なる機関動作パラメータの値の多数の組合せについて
点火タイミング及び燃料組成に関するデータをあらかじ
めプログラムされた記憶装置から構成される。それらの
マツプは機械的なカム又は簡単な電子関数発生器を使用
したのでは得られない非常に複雑な面を表わすので、従
来の構成と比べて大きな改善が見られる。

しかしながら、燃料組成及び揮発性、火炎速度にも影響
を及ぼず機関シリンダヘッドの堆積物の影響、混合気を
制御する装置の動作精度の変化、並びに点火エネルギー
及びスパークギャップの変動など考慮に入れることので
きない多数の変数があるので、マツプは排気及び効率の
問題を解決する方法としては完全ではない。

これらの可変係数の問題を克服するために様々な閉ルー
プシステムが提案されている。

そのような閉ループシステムの１つは排気ガス酸素セン
サを使用する。このシステムは燃料組成の変動と、混合
気の空燃比の変化とを補償することはできるが、圧縮比
の変化又は混合気を希釈するために排気ガスが使用され
る場合の再循環排気ガスの量の変化を補償することはで
きない。

別のシステムは、ピーク圧力が発生ずるクランク軸の位
置を検出することができるシリンダ圧力センサを使用す
る。ピーク圧力が発生する位置は火炎速度と関連してい
るので、このシステムを窒素酸化物の発生を制御するた
めに使用することができる。残念ながら、今日知られて
いるシリンダ圧力センサは低コストで高い信頼性という
条件に適合できない。

さらに別のシステムは火炎がシリンダヘッドを横断する
のに要する時間を測定することにより火炎速度を直接測
定する火炎前面電離センサを使用する。センサは慎重に
位置決めされなければならないので、低排気量と適切な
燃料消費量を得るためのシリンダヘッドの形状を自由に
設計しにくい。

Ｐａｕｌ　Ｈ，Ｓｃｈｗｅｉｔｚｅｒ及びＴｈｏｍａｓ
　Ｗ、　Ｃｏ１１ｉｎｓによる論文ｒＥｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃ　５ｐａｒｋ　Ｔｉｍ１ｎ（ＨＣｏｎｔｒｏｌ　ｆ
ｏｒＭｏｔｏｒ　　ＶｅｈｉｃｌｅｓＪ　　、Ｔｈｅ　
　５ｏｃｉｅｔｙ　　ｏｆ　　ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥ
ｎｇｉｎｅｅｒより論文７８０６５５として発表、並び
に米国特許第４０２６２５１号には、点火タイミングを
最適化するシステムが記載されている。このシステムに
おいては、点火タイミングに小さな摂動が重ね合され、
その結果起こる機関回転数の変化を利用して、点火タイ
ミングに関する機関回転数の微分、すなわち傾きを決定
する。その後、点火タイミングは（頃きがゼロになるま
で８周整される。

このシステムは現在存在する混合気に対して点火タイミ
ングを最適化し、従って最適の機関出力トルクを提供す
るが、混合気組成の誤差を補償しない。たとえば、窒素
酸化物の過剰発生につながるような混合気組成の誤差を
補償しない。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕従って、本発
明の目的は内燃機関を動作させる新規な又は改良された
方法と、前述の問題が解決又は緩和されるような内燃機
関の新規な又は改良された適応制御方法及び装置を提供
することである。

本発明の】つの面によれば、２つの制御入力の一方を機
関動作条件に従って設定される基本値を中心として周期
的に摂動させる過程と、機関出力を監視する過程と、該
一方の制御入ノ〕に関する機関出力の傾きを決定する過
程と、他方の制御入力を該傾きの所望の値を得るように
制御する過程とから成る、共に機関出力に影響を与える
２つの制御入力を有する内燃機関を制御する方法が提供
される。

傾きの所望の値は動作条件の関数として絶えず設定され
るのが好ましい。

一方の制御入力は点火タイミング制御装置に対する制御
入力であり、他方の制御入力は混合気組成制御装置に対
する制御入力であるのが好ましい。

本出願人は、点火タイミングと混合気組成が次のような
関係を有することを発見した。機関回転数の特定の値と
マニホルド圧力の特定の値の組合せのような特定の機関
動作条件に対して、混合気組成は点火タイミングの特定
の値と、点火タイミングに関する機関出力の傾きの特定
の値とにより規定される。さらに、本出願人は、混合気
組成は先に概略的に述べたような変動を生じやすいが、
点火タイミングの精度は、通常、十分に維持されること
も発見した。従って、動作条件のそれぞれの組合せに対
して点火タイミングが指定され、混合気組成は点火タイ
ミングに関する機関出力の傾きの所望の値を達成するよ
うに調整されるならば、所望の燃料供給が達成される。

このように、本発明は、燃料供給の誤差を補償するきわ
めて好都合な方法を提供する。

通常、傾きの所望の値は最大トルク出力を提供するので
ゼロである。しかしながら、動作条件によっては、ゼロ
以外の値を選択することが望ましい場合もある。たとえ
ば、アイドリング状態では、点火角度は、通常、未燃炭
化水素の排出をさらに減少させるように最適トルク出力
の位置から遅らされる。

本発明の別の面によれば、制御入力の一方の基本値を機
関動作条件の関数として設定する手段と、該一方の制御
入力を該基本値を中心として周期的に摂動させる手段と
、機関出力を監視する手段と、該一方の制御入力に関す
る機関出力の傾きを決定する手段と、他方の制御入力を
該傾きの所望の値を得るように制御する手段とを具備す
る、共に機関出力に影響を与える２つの制御入力を有す
る内燃機関の適応制御装置が提供される。

本発明はスパーク点火ガソリン機関に特に適用可能であ
り、以下に説明する実施例は全てそのような機関に関す
るが、圧縮点火機関に本発明を適用することもできる。

その場合、上述の面のいずれか一方に従って、一方の制
御入力は噴射タイミング制御装置に対する入力であり、
他方の制御入力は排気ガス再循環制御システムなどのそ
のような機関において知られている種類の何らかの混合
気組成制御装置に対する入力である。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず、第２図に関して説明する。グラフａ　、　ｂ。

ｃ、ｄは空燃比及び点火タイミング角度を表わす軸に対
してとった定トルクの線を示す。これらのグラフは機関
を試験台上で特定の回転数及び給気速度で動作させ、点
火角度及び空燃比の異なる値に対して得られるトルクを
測定することにより得られる。さらに詳細にいえば、機
関は特定の値に設定された空気流量と点火タイミング角
度で動作される。機関の燃料供給設定値及び機関に対す
る制動負荷は、特定の燃料流量及び機関回転数が得られ
るまで調整される。次に、トルクが測定される。

空燃比と点火タイミング角度との関係を表わすグラフ上
の、１つの特定のトルクレベルが得られる点を結合して
等トルク曲線ｄを形成する。同様に、さらに別の高いト
ルクレベルについて等トルク曲線ｃ、ｂ及びａを順次描
くことができる。第２図のどの点にも、トルクの最大増
加を発生させる方向を指示する傾きヘクトルが存在する
。等トルク曲線に沿って移動してもトルクの変化は起こ
らないので、等トルク曲線に沿ったあらゆる位置で、傾
きベクトルは曲線に対して直角である。従って、等トル
ク曲線が点火タイミング軸と平行である点は、点火タイ
ミングの方向に傾きベクトルの成分が存在しない点であ
る。点火タイミングに関するトルクの偏微分は、第２図
の線ｅにより結合されたそれらの点においてはゼロにな
る。空気流量と回転数の値のそれぞれの鮪合せについて
同じ手順が繰返される。本山Ｈ人は、そのようにして得
られた一群の線ｅが試験される機関の種類の特性を表わ
すことを発見した。

このように、特定の機関回転数と特定の空燃比に対し７
て、線ｅは点火タイミングを空燃比に関係づける関数を
表わす。従って、線Ｃを使用して、空燃比のそれぞれの
値は特定の点火タイミング値により規定される。

線ｅ上にないそれぞれの点においては、点火タイミング
に関する機関トルクの偏微分、すなわち傾きはゼロ以外
の値を有する。線ｅからはずれた点を使用して、点火タ
イミングに関する機関トルクの傾きの関連値と共に特定
の点火タイミング値により特定の空燃比を規定すること
ができる。

第２図の線ｅの上方及び左側の点においては、点火タイ
ミングに関する機関トルクの傾きは負である。ｖＡｅの
下方及び右側では、傾きは正である。

第２図の曲線ｅの下方及び右側の領域は、機関の動作出
力に最大限に寄与するために燃焼するのに十分な時間を
もたない混合気を表わす。第２図の曲線Ｃの上方及び左
側の領域は、最大の寄与を行なうために速く燃焼しすぎ
る混合気を表わす。

第２図に示される曲線を発生するために機関が試験され
ている間、汚染物質、特に窒素酸化物の排出量も測定さ
れる。

このような試験の結果を利用して、それぞれの機関回転
数と空気流量に対して、点火タイミングと空燃比の最適
の組合せを選択すれば良い。空燃比は、混合気が過剰な
量の窒素酸化物の発生を阻市するように十分に希薄では
あるが、効率の良い性能を得て、しかも点火ミスを回避
するほどには十分に濃厚であるように選択される。ｊｊ
常、点火タイミングは最大トルク出力に対応するという
理由により曲線ｅ上の１点である。しかしながら、動作
条件によっては曲線ｅからはずれた点が選択される。た
とえば、アイドリング中は、未燃炭化水素の排出量を減
少させるように点火タイミングを遅延させることが望ま
しいであろう。それぞれ選択された点火タイミングと空
燃比の組合せに対して、機関回転数に関する機関出力の
傾きも測定される。

本出願人は、点火タイミングを正確に設定できること及
び機関が使用されるときに起こる誤差はごく小さいこと
を発見した。これに対し、空燃比や圧縮比のような、火
炎速度に影Ｕを与える係数は相当に大きく変化し、機関
が使用されるときに著しく大きな誤差が発生ずる。本発
明においては、以下に様々な実施例に関して説明するよ
うに、点火タイミング値は機関動作条件に対する最適の
値に設定される。点火タイミングに関する機関出力の傾
きは測定され、次に、空燃比は傾きの所定の値が達成さ
れるまで調整される６傾きのこの値が達成されたとき、
火炎速度はその最適値にあり、点火タイミング値の特定
の値に対応するように選択された空燃比に対応する。

以上の第２図の説明において、機関トルクは機関出力を
規定するためのパラメータとして使用されていた。機関
出力を機関回転数又は機関動力により規定することもで
き、下記の実施例では殿関回転数が使用される。

また、第２図の説明の中で、給気速度は機関が受ける負
荷要求を規定するためのパラメータとして使用されてい
た。負荷要求を規定するために燃料流量、混合気流量、
スロットル角度又は吸気マニホルド圧力を使用しても良
い。下記の実施例においては、マニホルド圧力が使用さ
れる。

次に第１図に関して説明する。第１図には上述の原理を
採用した適応制御３′Ｉｌ装置の機能構成要素が示され
ている。

内燃機関１０は電子燃料制御装置１１を有する。

電子燃料制御装置１１は、シリンダごとに１つずっ設け
られる噴射器が対応するシリンダに通じる吸気マニホル
ドの分岐路に燃料を噴射するように配列される公知の種
類の電子燃料噴射制御装置である。噴射は内燃機関の動
作サイクルの特定の時点で開始され、燃料制御装置は各
サイクルにおける噴射器開放時間を決定する燃料量入力
信号を受信する。

内燃機関１０は点火制御装置１２を有し、この装置は、
周知のように、受信する点火角度入力信号により決定さ
れるクランク軸角度で内燃機関の個々の点火プラグを点
火させる。

内燃機関１０はクランク軸位置変換器１０ａと、吸気マ
ニホルドの圧力を負荷要求を表わすパラメータとして測
定する別の変換器１０ｂとを有する。

あるいは、変換器１０ｂはスロットル角度などの負荷要
求を表わす別のパラメータを測定するものであっても良
い。クランク軸位置変換器はクランク軸の歯車と共動す
るビノクアフプである。クランク軸の基準位置を識別で
きるような構成が含まれる。この構成は歯車に配置され
る歯なし部分を識別するだめの回路又はコンピュータプ
ログラムにより形成されても良い。適切な構成は英国特
許第２１４２４３６号に記載されている。クランク軸位
置変換器１０ａから得られるクランク軸位置信号は燃料
噴射及び点火動作を機関の動作と適正に同期さゼること
ができるように電子燃料制御装置ｌｌと点火側’４８　
装置１２の双方に供給される。クランク軸位置信号は、
クランク軸の現在回転数を表わす、頻繁に更新される信
号を発生する速度計算器１３にも供給される。

回転数信号及びマニホルド圧力信号は３つの「マツプ」
形要求信号発生器に供給される。その１つは、機関回転
数及びマニホルド圧力の現在値に対して所定の点火進み
角を表わす出力を発生する点火進み角要求マツプ１４で
ある。

第２のマツプば、機関回転数とマニホルド圧力の組合せ
ごとに所望の火炎速度を得るために電子燃料制御装置１
１に供給されるべき燃料要求信号の複数の近似値を記憶
する燃料要求マツプ１５である。

２つのマツプ１４及び１５に記憶されている値は第２図
に関して先に説明した原理を利用して選択される。

第３のマツプは傾き要求マツプ１６である。機関回転数
とマニホルド圧力のそれぞれの組合せに対して、傾き要
求マツプ１６は点火進み角及び空燃比の選択値に対応す
る点火タイミング角度に関する機関回転数の傾きの値を
記憶している。機関回転数とマニホルド圧力の値の組合
せの大半について、傾きの所望の値はゼロである。しか
しながら、前述のように、アイドリングの場合のように
動作条件によっては排出をできる限り少なくするために
正の傾きが要求されることもある。

上述のマツプは、それぞれ、速度計算器１３及びマニホ
ルド圧力変換器１０ｂからの信号が所定の何らかの原則
に従って互いに組合されてアドレス語を形成し且つ要求
がその記ｔａアドレスに適切な長さの語として記憶され
るようなデジタル記憶装置の形態をとると好都合である
。

点火進み角要求マツプ１４からの点火タイミング角度信
号（すなわち語）は加算器１７を介して点火制御装置１
２に供給される。加算器１７はクロックから入力を受取
る摂動発生器１８からの摂動信号をさらに受信する。

摂動信号は正と負の状態を交互乙こ繰返し、従って、点
火制御装置１２に供給される点火タイミング角度信号は
周期的に変化されて、点火角度を少量ずつ前進、後退さ
せる。

摂動信号はクランク軸位置変換器１０ａからの信号と共
に傾き検出器１９にも供給される。この検出器もクロッ
クから入力を受取り、点火タイミング角度の摂動が機関
回転数に与える影■１を監視するように動作する。従っ
て、傾き検出器１９はタイミング角度に関する機関回転
数の傾きの実際に検出された値に対応する信号を発生す
る。この信号は誤差検出器２０に供給され、誤差検出器
は傾きの実際値を傾き要求マツプ１６から取出された要
求値と比較する。その結果得られる誤差信号は大きさと
符号の双方について傾きの所望の値と実際値との関係に
従って変化する。誤差信号は、同様にクロックに接続さ
れる制御装置２１に印加される。制御装置２１は積分伝
達関数を有する。制御装置２１の出力は加算器２２乙こ
印加され、加算器ば燃料要求マツプ１５から取出された
燃料要求信号から制御装置２１の出力を減する。得られ
た修正燃料要求信号は電子燃料制御装置１１に印加され
る。制御装置２１にその他の伝達関数を使用しても良い
ことは明らかであろう。たとえば、制御ループの速度又
は安定性を増すように比例積分伝達関数を使用しても良
い。

従って、内燃機関の動作中、点火タイミング角度は動作
条件に関する選択値を中心として摂動される。傾きの実
際値と所望の値とを比較すること。

により取出される誤差信号は制御装置２１により積分さ
れ、それらの誤差信号の積分値はマツプに記憶された燃
料要求信号から減じられ、それにより噴射される燃料の
量力９周整される。

たとえば、第２図に戻って説明すると、図示される特定
の動作条件に対して、内燃機関を点Ｙで動作させたいと
考える。しかしながら、電子燃料制御装置１１における
誤差のために、燃料要求マ・７プ１５により提供される
値は内燃機関を屯Ｘで動作させてしまう。点Ｘにおける
空燃比は所望の点Ｙよりも濃厚であるので、窒素酸化物
は過剰に排出される。しかしながら、第１図に示される
構成は点Ｙに達するまで空燃比を調整する。従って、燃
料制御装置１１の誤差にもかかわらず、内燃機関は、低
排出と最適の機関出力を得る点火進み角と空燃比の組合
せで動作する。

第１図に示される機能ブロックは第３図に示されるよな
マイクロコンピュータシステムにより実現することもで
きる。３つのマツプ１４　、１５及び１６はＲＯＭを使
用して容易に実現され、摂動発生器はソフトウェアカウ
ンタによりタイミングを限定される。摂動発生器の出力
は点火進み角要求マツプ１４からの点火進み角に加算さ
れる。傾き検出器はマイクロコンピュータのＲＯＭに記
憶される機関回転数の連続する測定値を参照することに
より傾きを計算する。制御装置（積分器）２１は、ＲＡ
Ｍに記憶され、要求される傾きと実際の傾きとの誤差に
従って絶えず更新される空燃比修正スケジュールにより
実現される。

第３図に示されるように、マイクロコンピュータシステ
ムは、マイクロコンピュータと、マツプ１４　、１５及
び１６に関して必要とされる全てのプログラムを記憶す
るプログラム記憶装置３１　　（ＲＯＭタイプ２７　Ｃ
６４）に従来のように接続されるインテル社の集積回路
タイプ８０９７の一部を形成するマイクロコンピュータ
３０から構成される。−次データ記憶装置はＲＡＭ３２
（日立社のタイプ６１１６）に設けられる。

クランク軸位置変換器１０ａは英国特許第２１４２４３
６号に記載されており、１０”　ごとの間隔で歯が付い
ている歯車を使用し、歯車の１８０°離れた２つの基準
位置で、それぞれ１木ずつ歯が欠けている。

この変換器の巻線は、主に雑音を除去し、それぞれの歯
がピックアップ巻線を通過するたびに雑音のない方形パ
ルスをマイクロコンピュータの入力端子に供給するよう
乙こ動作するインターフェース回路３３を介して、マイ
クロコンピュータ３０の割込み入力端子Ｉとインターフ
ェースする。英国特許第２１４２４３６号に記載される
ように、それらのパルスは１０゛間隔のクランク軸位置
信号ど、クランク軸の１回転の間の２つの特定の位置に
対応する基準パルスとを発生するために使用される。

マイクロコンピュータ３０ばそれらのパルスを使用して
機関回転数を計算し、それにより速度計算器１３０機能
を実行する。マニホルド圧力変換器１０ｂはアナログ／
デジタル変換器３４によりマイクロコンピュータ３０と
インターフェースされる。

Ａ／Ｄ変換器３４も同様に前記インテル社の集積回路タ
イプ８０９７の一部を形成する。

マイクロコンピュータ３０の高速出力端子は点火駆動装
置３５に接続される。この駆動装置３５は増幅器を含み
、点火コイルをオン／オフ駆動するために電流を供給す
る。別の高速出力端子は、個々の燃料噴射器に制御信号
を供給する噴射器駆動装置３６に接続される。歯車の歯
は１０゛間隔で配置されているので、さらに微細な分解
は補間により得られる。それぞれの間隔について、補間
は先の１０′間隔の通過に要した時間を利用して実行さ
れる。

第４図は、プログラムを形成するモジュールの全般的な
配列と、それらのモジュール間のデータの流れとを示す
。第４図に示されるように、プログラムは旧５ＤＥＴ、
　ＩＧＮｉ、ＩＪ、　５ＡＦＩＩ？Ｅ及びＤ■ＬＬの４
つのモジュールから構成される。９；・′；１−ルＩＧ
ＮＬＵはサブモジュールＬＯＯＫ　ＵＰｌ及び１．．０
ｆ）Ｋ　ＵＰ２を呼出し、モジュール５ＡＦＩＲＥはサ
フ′モジ３７・−ルＭＡＰＳＴＯＲＥ及びＬＯＯＫ　Ｕ
Ｐ　Ｃ０ＲＲＥＣＴＩＯＮを呼出す。第４図にさらに示
される固定点火進み角スケジュール１１０は固定点火進
み角値を記憶し、第１図に示される点火進み角要求マツ
プ１４に相当する。第４図にさらに示される固定空燃比
スケジュール１１２は第１図に示される傾きマツプ１６
に相当する。さらに、第４図は、空燃比の修正値を記憶
する空燃比修正スケジュール１１１を示す。この修正ス
ケジュールはサブモジュールＭＡＰ　５ＴＯＲＥの制御
の下に、要求される傾きと実際の傾きとの誤差に従って
更新される。空燃比修正スケジュール１１１に記憶され
る値はサブモジュールＬＯＯＫ　ｆｌＰ　Ｃ０１律の制
？Ｉ）ｂ７）Ｆに空燃比を修正３−るために使用される
。このように、サブモジュール１＾Ｐ　５ＴＯＩンＥ及
び［，００Ｋ　ＵＰ　Ｃ０ＲＩぐは空燃比１［ト正スノ
γジュール１１１　と共に第１図の制御装置２１の機能
を実行する。

モジエール旧５ＤＥＴはυｊ込み信号Ｔ］を受信：７、
このモジ、−ルは歯が検出されるたび乙こ実行される。

変数ＴＯＯＴＨはモジュールＤＷＥＬＬζ、こ供給され
、歯車の１つの歯乙こ対するクランク軸の位置を表わす
。、１　ａ）モジ、フ２−ル旧５ＤＥＴはそれぞれの歯
の間の時間を比較（７、それにより歯なし部′ｙ′ｆヲ
検出する。

歯なし部分が検出されると、このモジュールは変数ＴＯ
ＯＴＨとクランク軸の絶対位置との関係を再設定する。

モジュール間５ＤＥＴはさらに点火期間を計算し５．こ
れを変数ＦＩＲＥ　ＰＥＤＩＯＤとしてモジュールＩＧ
ＮＬＵ及び５ＡＦＩＲＥに供給する。この実施例におい
ては、点火はクランク軸が約１８０°回転するごとに起
こる。点火期間はクランク軸が厳密に１８０゜回転する
ために要する時間として定義される。

モジュールＩＧＮＬＵはマニホルド圧力を表わす変数）
’ＩＡＮ　ＰＲＥＳＳを受取り、この変数はマニホルド
圧力変換器１０ｂの出力信号から取出される。

スケジュール１１０．　Ｉｌｌ及び１１２のそれぞれに
おいて、値は機関回転数とマニホルド圧力のそれぞれの
組合せごとに記憶される。スケジュール１１０゜１１１
及び１１２をアドレスするために、モジュールＩＧＮＬ
Ｕは機関回転数をマニホルド圧力とにそれぞれ対応する
アドレス変数５ＰＥＥＤ及びＬＯＡＤを発生する。

モシュー　ルＩＧＮＬＵ　ハ、サラニ、１ａＦＩＲＥ　
ＰＥＲＩＯＤから機関回転数を計算し、これを変数ＥＮ
Ｇ　５ＰＥＥＤとしてモジュール５ＡＦＩＲＥ及びＤＷ
ＥＬＩ、にそれぞれ供給する。

モジュールｒＧＮＬＵは、基本点火進み角を標準補間プ
ロセスにより変数ＳＰＫ　ＡＮＧ　ＢＡＳＥとして計算
するザブモジュールＬＯＯＫ　ＵＰ２を呼出す。次に、
この変数はモジュール５ＡＦＩＲＥに供給される。モジ
ュールＩＧＮＬＵは、空燃比の基本値を同様の標準補間
プロセスにより計算し、この値を変数ＡＰＲＢＡＳＥと
して供給するサブモジュールＬＯＯＫ　ＵＰＩをさらに
呼出す。この変数もモジュール５ＡＦＩＲＨに供給され
る。

モジュールＩ　Ｇ　Ｎ　Ｌ　ｔｌは点火スパークの後に
それぞれ実行され、モジ１−ル５ＡＦＨ？Ｅはモジュー
ルＩＧＮＬｔ１の後に実行される。

モジュール５ＡＦＩＲＥは、点火進み角の→３゛、と一
３°との間で１０［（ｚの周波数でくジ自、：■〕化す
る摂動値を発生する。摂動値は、モジュール間）馴Ｅｌ
ｆに供給される点火指令値ＳＰＫ　ＡＮＧを発生ずるた
めに基本点火進み角値Ｓｌ’Ｋ　ＡＮＧ　ＢＡＳＨに加
算される。

モジュールＳＡＦ　ＩＲＥは空燃比の修正値を得るため
にサブルーチンＬＯＯＫ　ＩＩＰ　Ｃ０ＲＲをさらに呼
出す。この修正値は指令空燃比値へＦＲを発生ずるため
に基本空燃比値ＡＦＲＢＡＳＥに加算され、これはモジ
ュールＤＷＥＬＬにさらに供給される。

モジュール５ＡＦＩＲＥは点火進み角に関する機関出力
の傾きをさらに計算する。機関回転数に対する摂動の最
大の影響は、摂動周波数が１０Ｈｚであるとき、摂動の
符号が変化した後の摂動サイクルのほぼ中程で生じるこ
とがわかっている。そこで、１つの摂動サイクルの中で
点火角度は基本値から３°進められる。その進みタイミ
ングと関連する点火月間は、その５０ｍ５後に点火角度
が基本値から３°遅らされる直前に記Ｌｋされる。その
遅れタイミングと関連する点火期間は、サイ−クルの開
始から１００　ｍｓ後に点火角度が基本値から３°再び
進められる直前に記録される。点火角度を進めることに
より加速が発生し、点火角度を遅らすことにより減速が
発生するような条件の下で内燃機関が動作している場合
、点火期間の第２の値は点火期間の第１より長くなる。

点火期間の第１の値は第２の値から感じられ、その差は
傾きを表わす。

モジュール５ＡＦＩＲＥは空燃比修正スケグ１−ル１１
１を更新するためにサブモジュールＭＡＰ　５ＴＯＲＥ
をさらに呼出す。空燃比修正スケジュール１１１が更新
されるたびに、これは次の弐に従って実行される。

新修正値−旧修正値＋ｋ　Ｘ　（ＳＬＯＰＥ）式中、ｋ
は定数であり、５ＬＯＰＥは点火進み角に関する機関回
転数の傾きの実際値を表わす。容易に理解できるであろ
うが、空燃比修正スケジュール１１１は主要な動作条件
に対応する点で更新される。

モジュー　ルＤＷＥＩ、１．は変ｎｒｏｏｒｏ及びＥＮ
Ｇ　５ＰＥＥＤを使用して、マイクロコンビ１−夕３０
に点火駆動装置３５及び噴射器駆動装置３Ｇに対して適
切な信号を供給させ、指令値に設定された空燃比値によ
り適切なりランク軸位置で点火及び燃料噴射を実行させ
る。

第５図及び第６図は、第４図に示されるモジュールの動
作シーケンスを示す。プログラムは第５図に示される主
プログラムと、第６Ｍに示される割込みルーチンとから
構成される。

第６図に示される割込みルーチンは、１本の歯の検出に
続いて割込み信号が発生されるたびに実行され、このル
ーチンにおいてはモジュール門１ＳＤＥＴが呼出される
。

第５図に示されるような主プログラムにおいて、変数Ｔ
ＯＯＴＨはステップｓｌで定数５ＴＡＲＴ　ＴＯＯＴｔ
ｌと比較される。定数５ＴＡＲＴ　ＴＯＯＴＨは次のス
パークの発生前にモジュール１ＧＮＬＵ　、、５ＡＦＩ
ＲＥ及びＤＷＥＬＬを実行させるためにクランク軸の正
しい角位置に対応するように選定される。ステップ５１
で２つの値が等しいことが判明すれば、ステップ５１に
戻る前にそれら３つのモジュールはステップ５２　、５
３及び５４において順次実行される。従って、モジュー
ルＩＧＮＬＵ　、　５ＡＦＩＲＥ及びＤ匈ＥＬＬは内燃
機関の点火と同期して実行され、それらのモジュールは
常に実際のスパークとスパークの間で実行される。

第１図から第６図を参照して以上説明した実施例は５ｏ
ｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒＳ刊行の論文及び先に詳細に述べた米国特許に記
載される従来の構成とは基本的に異なっている。従来の
構成においては、点火タイミングは、摂動に対する応答
に従って調整される値を中心として１′■勅される。

空燃比は点火タイミングの調整とは無関係に制御される
。このような構成では、空燃比に誤差がある場合、それ
により点火タイミングは調整されるが、空燃比は全く修
正されない。たとえば、第２図に示されるような動作条
件のとき、この従来の構成は次のように動作すると考え
られる。点Ｙでの動作が望まれるが、燃料供給の誤差の
ために内燃機関は点Ｘで動作している。機関トルクは点
Ｘで最大ではないので、点火タイミングは内燃機関が線
ｅ上の点Ｚで動作するまで調整される。従って、内燃機
関は所望の値より相当に１・農厚な空燃比で動作する。

トルクは最大になるが、燃料供給の誤差は窒素酸化物の
発生を著しく悪化させてしまう。上述の実施例の場合、
点火タイミングは最大トルクを発生する値に設定され、
空燃比は所望の比に達するまで調整されるので、窒素酸
化物の排出を要求レベルに抑えることができる。

空燃比が電子的にタイミングを限定される気化器又は１
点噴射器により制御されるような機関に本発明を適用し
ても良い。そのような気化器を使用する場合、吸気マニ
ホルドの搬送効果のため乙こ機関の燃料供給の変化に対
する応答は遅くなる。

この遅延に対応するため、より遅い修正速度を提供する
ように定数にとして相対的に小さい値が使用される。

本出願人は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）を採用する機関
についても試験した。試験は一連の定スロソトル角度を
設定して実施された。試験の結果を、水平軸が排気ガス
再循環比を表わす点を除いて第２図に示されるのと同様
のグラフに記入した。この再循環比は空気の質量と排気
ガスの質量の和と、機関に供給される燃料の質量との比
として定義される。試験の結果は第２図に示されるのに
ごく近い特性を示す。

混合物の組成を制御する手段として排気ガス再循環を利
用する機関の場合、第１図の実施例を次のように変形す
れば良い。

燃料要求マツプ１５の代わりにＥＧＲ要求マツプを使用
し、電子燃料制？１１装置１１の代わりにＥＧＲ制御装
置を使用する。　ＥＧＲ要求マツプは機関回転数とスロ
ットル角度の様々な組合せにおける所望のＥＧＲ比の近
似値を含む。

空燃比を制御するために排気ガス再循環と、気化器とを
使用する機関においては、排気ガスは気化器の下流側の
位置で空気と燃料の混合物に加えられる。供給される排
気ガスの量は排気ガスを供給するダクトの中のソレノイ
ド動作弁により制御される。排気ガス制御装置に供給さ
れる信号としては様々なものが考えられる。信号は大き
さの点で単にソレノイド動作弁に供給される信号に対応
しているだけでも良い、あるいは、信号は弁の特定の動
作位置に関する指令信号であっても良く、その場合、指
令位置が確実に達成されるように帰還ループが設けられ
る。また、信号は排気ガスの流量の特定の値を指令して
も良く、その場合ムこも、この値を確実に達成するため
に帰還ループは必要である。

排気ガス再循環を実施する別の構成においては、混合物
をシリンダ内に導入させる弁の開放タイミングが制御さ
れる。それらの弁を通常より早ｌ」に開放することによ
り排気ガスの一部は吸気マニホルドに吸込まれ、その結
果、必要な排気ガス再循環が得られる。

排気ガス再循環を採用する場合、気化器のような独立し
た燃料制御装置が使用される。この動作は本発明の目的
である制御システムにより制御されるのではない。

排気ガス再循環を達成するための第１図の変形例におい
ては点火制御装置１２、内燃機関１０及びクランク軸位
置変換１０ａは先に第１図を参照して説明したままであ
る。変換器１０ｂはスロットル角度を測定するのが好ま
し、く、その理由を以下に説明する。

点火進み角要求マツプ１４は、ＥＧＲ比の所望の値が要
求される排出レベルを達成するように選定されていると
き、その時点で有効である機関回転数及びスロットル角
度の値に対して最大トルクを発生する点火角度を表わす
出力を提供する。あるいは、点火角度は点火タイミング
に関して機関回転数の既知の傾きを提供し且つＥＧＩｌ
比の所望のレベルに対応する角度であっても良い。

第３の傾き要求マツプ１６は第１図の実施例に関連して
説明したのと全く同じである。また、誤差検出器１７、
加算器２０．１■動発生器１８、傾き検出器１９及び制
御装置２１も全て第１図を参照して説明した通りである
。

ただし、測定された（頃きが所望の傾きより小さく、従
って、所望の火災速度より実際の火災速度が速いことが
示されたとき、混合気が確実に希釈されるように、制御
装置２１の出力はＥ　Ｇ　Ｒ要求マツプから得られる値
の出力に加算される。

制御装置２１の積分器は限界をｈするのが好ましい。こ
れにより、加算器２２の出力がＩＥ　Ｇ　Ｒ比の限界値
に達した後は、信号を限Ｗに到達させた誤差信号は依然
として存在していてもそれ以トの積分は実行されなくな
る。従っζ、積分器の出力は誤差信号の極性が逆転した
ときに急速に限界から離れることができる。

点火進み角要求マツプ１４、ＥＧＲ要求７７・プ及び傾
き要求マツプ１６ば、寄生制御ループζこ起因する問題
を回避するようと、二、マニホルド圧力又は空気の’ｆ
ｌｆｆｉではなくスロットル角度によってアドレスされ
るのが好ましい。それらの問題は１、マツプ出力がＥＧ
Ｒに影誓を与え、そこで、ＥＧＲがマニホルド圧力又は
空気の質”ｄ、清Ｖなどのアドレッシングパラメータ、
ひいては７７ノブ出力乙こ影５Ｊを及ぼず場合に起こる
と考えられる。スロ・）１ル角度は運転者により直接制
御されるので、そのような影響を受けない。従って、ス
ロットル角度は、ＥＧＲ比の変化がトルクの変化を発生
させ、運転者がそのトルク変化に反応してスロットル角
度を変更Ｌ　タｔａ合にのみ影響を受ける。このように
して発生するスロットル角度の変化は安定性に問題を起
こすほどの大きさではない。

従って、本発明を排気ガス再循環を伴なう機関について
帰還制御を実行するために採用しても良い。排気ガス再
循環に使用される弁は機関の寿命に従って堆積物形成な
どの特性変化を起こしやすいので、そのような帰還は特
に有用である。

Ｎａｋａｊ　ｉｍａ他による論文「１、ｅａｎ　Ｍｉｘ
ｔｕｒｅ　ｏｒ　ＥＧＲ−ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂｅｔｔ
ｅｒ　ｆｏｒ　ｆｕｅｌ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ａｎｄ　Ｎ
ｏｘｒｅｄｕｃｔｉｏｎｓＪ　、　ｐａｐｅｒ　Ｃ９４
／７９　、　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉ
ｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、ロンドン１９７９年、に
おいては、過剰な空気による燃料混合物の希釈と排気ガ
スによる希釈とが比較されている。この論文によれば、
排気ガスによる希釈は機関粗度を低下させるが、過剰空
気による希釈は燃料消費量を減少させる。

機関粗度をいくつかの設定間隔を経たクランク軸回転の
周期の測定値から測定することは良く知られている。そ
のような測定はＬａ　ｔｓｃｈ他の論文ｒＥｘｐｅｒｉ
ｅｎｃｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ
　ｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｎｇｉｎｅ　ｒｏｕｇｈｎｅｓ
ｓＪ　、　ｌ５ＡＴＡ　Ｇｒａｚ　Ａｕｔｏｍｏｔｆｖ
ｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ、ロンドン１９７８年、並びに
米国特許第４．１７８，８９１号に記載されている。

次に、第１１図を参照して本発明の別の実施例を説明す
る。この実施例においては、必要な低レベルの機関粗度
が達成される。同時に、混合気の総希釈レベルは、先に
過剰空気による混合気の希釈及び排気ガスによる混合気
の希釈に関して説明したように、窒素酸化物の排出を低
レベルに抑えるように制御される。

第１１図に示される実施例は第１図に示される要素を全
て含み、同様の要素は同じ図中符号により示される。第
１１図の実施例においては、クランク軸位置変換器１０
ａの出力は粗度検出器５１９にも供給される。粗度検出
器は上述のＬａｔｓｅｈ他による論文に記載される通り
のものであっても良い。

変換器１０ｂ及び速度計算器１３の出力によりアドレス
される粗度要求マツプ５１６及びＥＧＩ？要求マツプ５
１５も設けられている。粗度検出器５１９の出力信号は
誤差検出器５２０において粗度要求マツプの出力から減
じられ、それにより得られた誤差信号は粗度制御装置５
２１に供給される。粗度制御装置５２１は制御装置２１
と同様に動作する。

前述と同様に、制御装置２１の出力信号は加算器２２に
おいて燃料要求マツプ１５からの近似燃料要求信号から
減じられ、それにより得られた信号は電子燃料制御装置
１１に供給される。傾き検出器１９の出力が傾き要求マ
ツプ１６の出力より大きい場合、これは、燃焼持続時間
が短ずぎることを示し、制御装置２１は空燃比を低下さ
せる。

同様に、粗度制御装置５２１の出力は加算器５２２にお
いて近似ＥＧＲ要求信号から減じられ、これにより得ら
れた信号はＥＧＲ制御装置５１１に供給される。粗度検
出器５１９の出力が粗度要求マツプ５１６の出力より大
きい場合、これは、混合気中の排気ガスの比率を高くす
る必要があることを示し、粗度制御装置５２１は排気ガ
スの流量を増加させる。

第１Ｉ図の実施例は、クランク軸位置変換器１０ａが空
燃比とＥＧＲ比の双方の帰還制御を実行するために使用
されるという利点を有する。加算器５２０からの誤差信
号は機関粗度の誤差を表わし、ＥＧＲ比を制御するため
に使用される。粗度が過剰であるとわかれば、システム
はＥＧＲ比を高くする。

これが今度は火災速度を低下させようとし、従って、窒
素酸化物の排出を減少させる。その結果、点火進み角に
関する機関出力の傾きは正になり、これは燃料制御装置
１１を介して空燃比を高（する。これにより火災速度、
従って窒素酸化物の排出量と燃料消費量は当初の目標値
に近づく。

修正をより迅速に実行し且つＥＧＲ１ｉＩＩ御ループと
空燃比制御ループとの望ましくない不安定を招く相互作
用の危険を少なくするために、精密命令及び安定化命令
を追加することができる。それらの命令は制御装置２１
の出力端子と加算器５２２との間のクロスリンク５８０
で、粗度制御装置５２１の出力端子と加算器２２との間
のクロスリンクとを含む。

クロスリンク５８０は、傾き誤差に応答する希釈気体の
量の修正がＥＧＲ比と空燃比とを共に変更することによ
り実行されるようにする。クロスリンク５８】　は、粗
度誤差に応答する希釈気体の組成の修正が空燃比とＥＧ
Ｒ比とを共に変更することにより実行されるようにする
。クロスリンク５８０及び５８１は電子燃料制御装置１
１における望ましくない相互作用を低減させるような利
得特性及び周波数特性を有していても良い。これは、Ｈ
，Ｈ。

ＲｏｓｅｎｂｒｏｃｋのｒＰｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｔ
ｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆｍｕｌｔｉｖａｓｓｉｂｌｅ
　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍＪ　、　Ｍｅａｓｕｒ
ｅｍｅｎｔａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ第４巻、１９７１年
、９〜１１ページに概略的に記載されている対角線優先
設計方法を使用して得られる。

このように、機関粗度の誤差から得られた信号を傾きに
ごくわずかしか影響を与えないような割合と相対速度で
、ＥＧＲ制御装置５１１と燃料制御装置１１の双方に供
給することができる。同様に、傾きの誤差から得られた
信号を粗度にごくわずかしか影響を与えないような割合
と相対速度で燃料制御装置１１とＥ（Ｊ制？１１装置５
１１の双方に供給することができる。

多シリンダ機関においては、特定のシリンダが、たとえ
ば、隣接するシリンダの熱効果によって他のシリンダよ
り速い燃焼特性を有することがある。

個々のシリンダ又は複数のシリンダ群の混合気組成を制
御するために本発明を採用する場合、燃焼の速いシリン
ダと遅いシリンダの窒素酸化物の排出を必要な値に近づ
けることができる。

これには、それぞれのシリンダに又は機関の一部を形成
する各シリンダ群に分配される燃料を個別的に制御する
ことが必要である。分配の問題によって空燃比がシリン
ダごとに異なってくることは良（知られている。

個々のシリンダ又はシリンダ群の混合気組成の制御によ
り、たとえば、製造時の公差又は燃料制御装置のエージ
ングに起因する空気又は燃料の分配量の少なさを補償す
ることができる。

次に、第７図を参照して、個々のシリンダの燃料供給を
制御するために適用される本発明の詳細な説明する。た
だし、各群のシリンダが共通気化器又は共通燃料噴射制
御装置などの共通燃料制御装置を有するような複数群の
シリンダの燃料供給を制御するためにも本発明を採用す
ることができると考えられる。

第７図は、原則的には第１図に示されるシステムと同様
であるが、４気筒機関のそれぞれのシリンダについて燃
料供給が最適化されるシステムを示す。

第７図において、内燃機関と変換器１０ａ及び１０ｂは
第１図に関して説明した通りである。第１図の点火制御
装置１２の代わりに、それぞれ対応するシリンダを制御
する４つの独立した点火制御袋Ｚ１２ａ　、１２ｂ、１
２ｃ及び１２ｄが設けられる。第１図の燃料制御装置１
１の代わりに、それぞれ対応するシリンダへの燃料供給
を制御する４つの独立した燃料制御装置１１ａ　、　ｌ
ｌｂ　、　ｌｌｃ及びｌｉｄが設けられる。第７図のマ
ツプ１４　、１５及び１６は第１図に関して説明したの
と全く同じである。

第７図のシステムは、４木のシリンダのどれが燃料供給
を最適化されるべきかを決定するカウンタ３７を含む。

各シリンダは機関のプリセット点火回数に対応する一定
の持綺、時間だけ最適化される。カウンタ３７はこの持
続時間が経過した後に最適化のための別のシリンダを選
択する。

カウンタ３７は２個のセレクタ３８及び３９を介して、
どのシリンダが最適化されるべきかを制御する。セレク
タ３９は、４つの加算器１７ａ。

１７ｂ、１７ｃ及び１７ｄのどれが所定の時点で摂動信
号を受信するかを決定する。最適化すべきシリンダのみ
が摂動される。セレクタ３８は、４つの積分制御袋ｆｆ
２１ａ　、　２１ｂ　、　２１ｃ及び２１ｄのどれが更
新されるかを決定する。これら４つの制御装置は第１図
に関して説明した制御装置２１に対応する。

カウンタ３７は、燃料供給が更新されるシリンダが点火
を摂動されるシリンダと同じであるように保証する。

最適化すべきシリンダを選択した後は、第７図のシステ
ムの動作は第１図の場合と同様である。

点火進み角要求マツプ１４からの点火タイミング角度信
号は加算器１７，１〜１７ｄを介して点火制御装置１２
ａ〜１．２ｄに供給される。

摂動発生器１８からの摂動信号は、燃料供給が最適化さ
れるべきシリンダに対応する加算器にセレクタ３９を介
して供給される。

摺動信号はクランク軸位置変換器１０ａ及びクロックか
らの信号と共に傾き検出器１９に供給される。傾き検出
器は点火角度の摂動が機関回転数に与える影響を監視す
るように動作する。傾き検出器１９は、最適化すべきシ
リンダに′ついて点火角度に関する機関回転数の傾きに
比例する出力信号を発生する。この信号は、傾きの実際
値を傾き要求マツプからの要求値と比較する誤差検出器
２０に供給される。これにより得られる誤差信号はセレ
クタ３８を介して最適化すべきシリンダの制御装置２１
ａ〜２１ｄに供給される。４つの積分制御装置２１ａ〜
２１ｄの出力は、この出力を燃料要求マツプ１５から取
出される燃料要求信号から減じる４つの加算器２２ａ〜
２２ｄに印加される。これにより得られる修正燃料要求
信号はそれぞれの燃料制御装置１１３〜ｌｉｄに印加さ
れる。

個々のシリンダについて傾き検出器１９により発生され
る信号の大きさは、第１図に関して説明したシステムに
おける対応する信号の大きさより小さくなる。しかしな
がら、この信号の雑音成分は第１図に関して説明したシ
ステムにおける雑音成分に匹敵する。第７図の制御装置
２１３〜２１ｄは公称では第１図の制御装置２１と同じ
利得を有する。そのため、燃料供給の最適化に要する時
間は第１図のシステムの場合より長くなる。

一般に、点火角度の小さな変化に対して、１本のシリン
ダの点火角度に関する機関回転数の傾きは機関全体に関
する傾きとは異なる。平均的にいえば、１本のシリンダ
に関する傾きは機関全体に関する傾きの約四分の−にな
る。従って、第７図に示されるシステムの傾き要求マツ
プ１６の内容は第１図のシステムの傾き要求マツプ１６
の内容の四分の−の大きさでなければならない。

次に第８図に関して説明する。第８図は、本発明の別の
実施例を形成する適応制御装置の機能構成要素を示すブ
ロック線図である。第８図に示される装置において、第
１図に示されるのと実質的に同じ要素は同じ図中符号に
より示される。第１図の点火進み角要求マツプ１４の代
わりに、所望の点火タイミング角度の近似値を表わす出
力を提供するマツプ１４Ａが使用される。このマツプは
加算器１７に直接接続されるのではなく、制御装置２１
の出力をさらに受取る加算器２２ａに接続される。

燃料要求マツプ１５ではなく、必要なレベルの窒素酸化
物排出を達成するために回転数とマニホルド圧力の様々
な組合せにおいて必要とされる空燃比の値を記憶する空
燃比要求マツプ１５Ａが設けられている。

制御装置２１　（安定性を増すために積分特性又は比例
積分特性を有していても良い）は、マツプ１４Ａにより
提供される点火進み角に対する修正値を発生することに
より傾き誤差を減少させるように動作する。この修正値
は、最適点火進み角の現在推定値を提供するために加算
器２２Ａにおいてマツプ１４Ａからの所望の点火進み角
近似出力に加算される。次に、現在推定値は加算器１７
を介して点火制御装置１２に供給される。

この構成では、点火タイミング角度は前述の先行技術の
文献に記載されているのとほぼ同様に最適化される。

最適点火進み角の現在推定値は加算器２２Ａを介して別
のマツプ２３にさらに供給される。

マツプ２３は実際既存の空燃比の推定値を得るために使
用される。この場合、デジタル記憶装置のアドレス語は
機関回転数と、マニホルド圧力と、加算器２２Ａの出力
である最適点火進み角の現在推定値とを組合せることに
より規定される。この記（１装置の様々なアドレスに記
憶される語は第２図のｅのような曲線を表わす。マツプ
１．５Ａの出力とマツプ２３の出力は加算器２４により
比較され、それにより得られる空燃比誤差信号は、燃料
制御装置Ｉｌｌこ対する燃料要求イ；）号を提供するメ
ニめに適切な制御装置２５により積分される。

この構成では、点火制御装置１２に比較的速い応答を与
えることができるので、点火進み角は常にその最適レベ
ルに近い値に維持される。制御装置２５の動作の下で、
燃料供給ループは、最適点火進み角の正しい推定値が形
成されるまで空燃比を修正できないために、より低速で
応答する。

第８図に示される装置は燃料効率良く機関を動作させる
と共に、窒素酸化物の排出の制御にすぐれた効果を発揮
する。

本発明の別の実施例は第９図に示されている。

この実施例においては、誤差検出器２０の出力は制御装
置４０（安定性を増すために積分伝達特性を有していて
も良い）に印加される。制御装置４０の出力は加算器４
１に印加される。加算器４１は、既存の燃料供給条件に
対して点火タイミングを要求値に修正するように制御装
置４０の出力を点火進み角要求マツプ１４Ｂの出力に加
える。

従って、点火タイミングは前述の先行技術による構成と
同じ方法で制御される。しかしながら、制御装置４０の
出力は別の制御装置４２にも印加され、制御装置４２の
出力は加算器４３により燃料要求マツプ１５Ｂの出力に
加えられる。制御装置４２　（積分伝達特性を有してい
ても良い）はその入力端子に制御装置４０から供給され
る信号を減少させるように空燃比を調整する。このよう
な構成では、点火制御ループに比較的速い応答を与える
ことができるので、点火進み角はほぼあらゆる時点で最
適レベルに維持される。しかしながら、制御装置４２の
影響を受ける燃料供給制御ループは比較的低速で動作す
るが、点火タイミングの修正を空燃比の修正にゆっくり
と置換える効果を有する。定常動作状態において、点火
タイミングに加えられる修正はゼロまで減少される。従
って、定常状態にあるとき、第９図のシステムは第１図
のシステムで達成されたのと同じ値に燃料供給値を調整
するが、誤差に対する２つのシステムの応答は著しく異
なる。

第２図のグラフ上で第１図、第８図及び第９図のシステ
ムがたどる軌跡は点Ｘから始まると考え且つ傾き要求は
ゼロであると仮定する。第１図のシステムは基本点火進
み角を全く変更せずに組成を直接修正するために、点火
進み角に関する機関出力の傾きの誤差を使用する。従っ
て、動作点は第２図の点Ｙ７′線ｅに達するまで水平方
向に右へ移動する。

第８図及び第９図の装置は、共に、点火進み角を修正す
るために第１に傾き情報を使用するので、最初は、前述
の先行技術のシステムの場合と全く同様に、第２図の線
ｅ上の点Ｚに向かって垂直に下腎する。しかしながら、
線ｅに達する前に、組成制御ループは、第２図の軌跡が
右へ湾曲し且つ上方へ幾分傾いて線ｅに漸近し、上昇し
、最後に第１図のシステムの場合と同様に点Ｙに落着く
まで右へ移動するように反応し始めると考えられる。

これに対し、従来のシステムは空燃比を変更せず、点Ｘ
から垂直方向にずれた線ｅ上の点Ｚで落着いてしまうの
で、窒素酸化物を十分に制御することはできない。

第１０図は、それぞれのシリンダの点火タイミングは別
個に制御されるが、混合気の組成は共通して（たとえば
気化器により又は排気ガス再循環により）制御されるよ
うな内燃機関に第６図のシステムの原理を適用した実施
例を示す。図示される実施例において、加算器４１及び
１７の機能は組合されており、各点火チャンネルは加算
４５ａ。

４５ｂ　、　４５ｅ　、　４５ｄを含む。摂動信号はチ
ャンネルセレクタ４７によりそれらの加算器に印加され
る。

カウンタ４６は、加算器２０からの誤差信号をシリンダ
ごとに１つずつ設けられる一連の制御装置４０ａ　、　
４０ｂ　、　４０ｃ　、　４０ｄに供給するセレクタ４
８をさらに制御する。平均化回路４９は全ての制御装置
４０３〜４０ｄの出力を受取り、制御装置４０２〜４０
ｄの出力の平均値を表わす出力を制御装置４２に供給す
る。従って、定常動作中、点火進み角の平均修正値は燃
料修正ループの動作によってゼロまで減少する。

平均化回路４９を使用する代わりに、制御装置４０ａ〜
４０ｄからの最正（進み）修正信号又は最負（遅れ）修
正信号を制御装置４２への印加のために選択しても良い
。

混合気制御装置が燃料の流量を変更する一方、空気流量
又は混合気流量が機関を内蔵する自動車の運転者により
制御されるような従来ｐ混合気制御装置と共に採用する
ものとして本発明を説明した。しかしながら、混合気制
御装置が空気流量を変更し、燃料流量が運転者により直
接制御されるような従来にないシステムにも本発明を適
用することができる。この場合、第２図に示されるのと
同等のグラフが得られるが、回転数と空気流量ではなく
、回転数と燃料流量が一定に保持されることになる。そ
こで、要求点火進み角は点火進み角要求マツプ１４に記
憶されるべく選定され、第１図及び第７図の燃料要求マ
ツプ１５に代わり空気要求マツプが使用される。同様に
、第９図及び第１０図においてマツプ１４．８及び１５
Ｂのデータは前述のように置換えられる。第８図の実施
例に関しては、点火進み角要求マツプ１４Ａのみを前述
のように置換えれば良い。いずれの場合も、燃料制御装
置ｌｌ　Ｌ　ｌｌａ　、　ｌｌｂ　、　ｌｌｃ　、　ｌ
ｉｄの代わりにサーボ駆動絞り弁などの空気制御装置が
使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による適応制御装置の機能構成要素の
ブロック線図、 第２図は、特定のトルクレベルを提供するために必要と
される点火角度と空燃比との関係を示す特性図、 第３図は、第１図の機能構成要素を実現するマイクロコ
ンピュータシステムのブロック線図、第４図は、第３図
の制御システムのコンピュータプログラムのレイアウト
図、 第５図及び第６図は、プログラムの流れ図、及び 第７図から第１１図は、本発明による適応制御装置の別
の５つの実施例の機能構成要素のブロック線図である。 １０・・・内燃機関、 １０ａ・・・クランク軸位置変換器、 １０ｂ・・・（マニホルド圧力）変換器、１１・・・電
子燃料制御装置、 １２・・・点火制御装置、　　１３・・・速度計算器、
１４　、１４Ａ　、　１４Ｂ・・・点火進み角要求マツ
プ、１５．１５Ｂ・・・燃料要求マツプ、 １５Ａ・・・空燃比要求マツプ、 １６．１６Ａ、１６Ｂ・・・傾き要求マツプ、１７・・
・加算器、　　　　　１８・・・摂動発生器、１９・・
・傾き検出器、　　２０・・・誤差検出器、２１・・・
制御装置、　　　２２．２２Ａ・・・加算器、２３・・
・マツプ、　　　　　２４・・・加算器、２５・・・制
御装置、　　　　３８．３９・・・セレクタ、４０　、
４２・・・制御装置、　　４３・・・加算器、４５・・
・加算器、 ４７・・・チャンネルセレクタ、 ４８・・・セレクタ、　　　　４９・・・平均化回路、
５１１・・・ＥＧＲ制御装置、　　５１９・・・粗度検
出器、５２０・・・誤差検出器、　　　５２１・・・粗
度制御装置、５２２・・・加算器。 以下全白 ＦＩＧ・２・　　　　　　　　　　　　　　空安λ・ヒ
　〔０σ乱５謎）ＦＩＧ、３゜ ＦＩｏ、７ ＦＩＧ、ａ ？３ ＦＩＧ、９゜ ＦＩＧＩＯ’”３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御入力の一方を機関動作条件に従って設定される
   基本値を中心として周期的に摂動させる過程と、機関出
   力を監視する過程と、該一方の制御入力に関する機関出
   力の傾きを決定する過程とから成る、共に機関出力に影
   響を与える２つの制御入力を有する内燃機関を動作させ
   る方法であって、該方法は、他方の制御入力を該傾きの
   所望の値を得るように制御する過程をさらに含むことを
   特徴とする適応制御方法。 ２、該傾きの該所望の値は動作条件の関数として設定さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、該一方の制御入力は点火タイミング制御装置に対す
   る制御入力であり、該他方の制御は混合気組成制御装置
   に対する制御装置である特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の方法。 ４、該一方の制御入力は噴射タイミング制御装置に対す
   る制御入力であり、該他方の制御入力は混合気組成制御
   装置に対する制御入力である特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の方法。 ５、該機関出力は機関回転数である特許請求の範囲第１
   〜４項のいずれかに記載の方法。 ６、該基本値は機関回転数及び負荷要求の関数としてタ
   イミングデータを提供するマップから取出される特許請
   求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の方法。 ７、該適応制御方法の混合気組成制御装置は、それぞれ
   の機関シリンダに順次噴射される燃料の量を個別的に決
   定する燃料噴射制御装置であり、点火タイミング値は各
   シリンダに関する基本値を中心として順次摂動され、点
   火タイミングに関する機関出力の傾きは各シリンダにつ
   いて順次決定され、且つ各シリンダに噴射される燃料は
   シリンダごとに該傾きの所望の値を達成するように制御
   される特許請求の範囲第３項記載の方法。 ８、シリンダは少なくとも２つのシリンダ群に分割され
   、混合気組成制御装置は、各シリンダ群に順次噴射され
   る燃料の量を個別的に決定する燃料噴射制御装置であり
   、点火タイミング値は各シリンダ群に関する基本値を中
   心として順次摂動され、且つ各シリンダ群に噴射される
   燃料はシリンダ群ごとに該傾きの所望の値を達成するよ
   うに制御される特許請求の範囲第３項記載の方法。 ９、該適応制御装置の混合気組成制御装置は、それぞれ
   が対応する１つのシリンダ群に混合気を供給する少なく
   とも２つの気化器であり、点火タイミング値は各シリン
   ダ群に関する基本値を中心として順次摂動され、点火タ
   イミングに関する機関出力の傾きは各シリンダ群につい
   て順次決定され、且つ各シリンダ群に供給される混合気
   はシリンダ群ごとに傾きの所望の値を達成するように制
   御される特許請求の範囲第３項記載の方法。 １０、該適応制御方法の混合気組成制御装置は、機関の
   少なくとも一部を形成する少なくとも２本のシリンダか
   ら成るシリンダ群に供給される混合気の組成を決定し、
   点火タイミングはシリンダ群の各シリンダに関する基本
   値を中心として順次摂動され、シリンダ群の各シリンダ
   に関する点火タイミングの修正値はシリンダ群のシリン
   ダごとに該傾きの所望の値を達成するように発生され、
   点火タイミング修正値の所定の関数が計算され、且つシ
   リンダ群に供給される混合気の組成は点火タイミング修
   正値の該所定の関数を減少させるように制御される特許
   請求の範囲第３項記載の方法。 １１、内燃機関は別の制御入力を有し、該方法は、該内
   燃機関の別の機関出力を監視する過程と、該別の制御入
   力を該別の機関出力の所望の値を達成するように制御す
   る過程とを含む特許請求の範囲第１項〜３項のいずれか
   に記載の方法。 １２、内燃機関は排気ガス再循環制御装置に対する別の
   制御入力を有し、該方法は、該内燃機関の粗度を監視す
   る過程と、該別の制御入力を機関粗度の所望の値を達成
   するように制御する過程とを含む特許請求の範囲第３項
   記載の方法。 １３、該方法は、該一方の制御入力を該傾きの所望の値
   を得るように制御する過程を含み、該一方の制御入力は
   該他方の制御入力より急速に変化される特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 １４、該方法は、最初に該一方の制御入力を該傾きの所
   望の値を得るように修正する過程と、次に、該他方の制
   御入力を該一方の制御入力に対する修正を排除しつつ該
   傾きの該所望の値を維持するように徐々に制御する過程
   とを含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 １５、制御入力の一方に関する基本値を機関動作条件の
   関数として設定する手段（１４；１４Ａ；１４Ｂ）と、
   該一方の制御入力を該基本値を中心として周期的に摂動
   させる手段（１７、１８；１７、１８、３９；１８、４
   ７、４５）と、機関出力を監視する手段（１０ａ）と、
   該一方の制御入力に関する機関出力の傾きを測定する傾
   き決定手段（１９）とを含む、共に機関出力に影響を与
   える２つの制御入力を有する内燃機関（１０）の適応制
   御装置であって、該装置は、他方の制御入力を該傾きの
   所望の値を得るように制御する手段（２０、２１、２２
   ；２０、３８、２１、２２；２０、２１、２２Ａ；２３
   、２４、２５；２０、４０、４２、４３；２０、４８、
   ４０、４９、４２、４３）をさらに具備することを特徴
   とする適応制御装置。 １６、該装置は、該傾きを該機関動作条件の関数として
   設定する手段（１６；１６Ｂ）を含む特許請求の範囲第
   １５項記載の装置。 １７、該装置は、該一方の制御入力に応答する点火タイ
   ミング制御入力（１２）と、該他方の制御入力に応答す
   る混合気組成制御装置（１１）とを含む特許請求の範囲
   第１５項又は第１６項記載の適応制御装置。 １８、該装置は、機関回転数を検出し且つ出力信号を該
   傾き決定手段（１９）に印加する手段（１０ｂ）を含み
   、機関回転数は機関出力を表わす特許請求の範囲第１５
   〜１７項のいずれかに記載の適応制御装置。 １９、該適応制御装置の混合気組成制御装置は燃料噴射
   器制御装置（１１）である特許請求の範囲第１７項又は
   第１８項記載の適応制御装置。 ２０、該適応制御装置の混合気組成制御装置は電子的に
   トリミングされる気化器である特許請求の範囲第１７項
   又は第１８項記載の適応制御装置。 ２１、該適応制御装置の混合気組成制御装置は排気ガス
   再循環を制御する装置である特許請求の範囲第１７項又
   は第１８項記載の適応制御装置。 ２２、該装置は、内燃機関が受ける負荷要求を決定する
   手段（１０ｂ）と、機関回転数を決定する手段（１０ａ
   、１３）とを含み、負荷要求及び機関回転数は該機関動
   作条件として使用される特許請求の範囲第１７〜２１項
   のいずれかに記載の適応制御装置。 ２３、該適応制御装置の混合気組成制御装置（１１）は
   各機関シリンダに順次噴射される燃料の量を決定し、該
   一方の制御入力を摂動させる手段（１７、１８、３９）
   は点火タイミング値を各シリンダに関する基本値を中心
   として順次摂動させるように構成され、該傾き決定手段
   （１９）は各シリンダについて点火タイミングに関する
   機関出力の傾きを順次決定し、且つ該他方の制御入力を
   制御する手段（２０、３８、２１、２２）は各シリンダ
   に噴射される燃料をシリンダごとに該傾きの所望の値を
   達成するように制御する特許請求の範囲第１７項記載の
   適応制御装置。 ２４、該適応制御装置の混合気組成制御装置は、それぞ
   れが対応する１つのシリンダ群に混合気を供給する少な
   くとも２つの気化器から成り、該一方の制御入力を摂動
   させる手段は点火タイミング値を各シリンダ群に関する
   基本値を中心として順次摂動させるように構成され、該
   傾き決定手段は各シリンダ群について点火タイミングに
   関する機関出力の傾きを順次決定し、且つ該他方の制御
   入力を制御する手段は各シリンダ群に供給される混合気
   をシリンダ群ごとに傾きの所望の値を達成するように制
   御する特許請求の範囲第１７項記載の適応制御装置。 ２５、該適応制御装置は、別の制御入力信号に応答する
   排気ガス再循環制御装置（５１１）と、内燃機関の粗度
   を監視する手段（５１９）と、該別の制御入力を機関粗
   度の所望の値を得るように制御する手段 （５２０、５２１、５２２）とを含む特許請求の範囲第
   １４項記載の適応制御装置。