JPH0552418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の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し厳しくな
つ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制御するために
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。一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構成より経時劣化
しにくく、この方法により燃料消費量は化学量論
的な方法と比べて減少される。

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で最高の温度が
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。
従つて、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
温度が混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つて低下
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遅延さ
せることにより温度を下げても良いが、これらの
方法は消費量の増加を招く。

燃焼室内では、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つている。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
に早めなければならない。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、サイクルごとのシ
リンダ圧力のこのような変化は機関出力変動を増
加させる。

従つて、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、機関出力変動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
気組成の狭いウインドウがあり、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」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
に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
も影響を及ぼす機関シリンダヘツドの堆積物の影
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ヤツプの変動
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。

そのような閉レープシステムの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、ピーク圧力が発生するクラン
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ツドを
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
めのシリンダヘツドの形状を自由に設計しにく
い。

Paul H. Schweitzer及びThomas W. Collins
による論文「Electronic Spark Timing
Control for Motor Vehicles」、The Society
of Autmotive Engineer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、点火タイミングは傾きがゼロになるまで調
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、従つて最適の機関出力
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〕

従つて、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１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つ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、期間出力
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、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。従つて、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
よつては、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、未然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
れか一方に従つて、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を詳細に説
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
わす軸に対してとつ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ベクトルが存在する。等ト
ルク曲線に沿つて移動してもトルクの変化は起こ
らないので、等トルク曲線に沿つたあらゆる位置
で、傾きベクトルは曲線に対して直角である。従
つて、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組合せについて同
じ手順が繰返される。本出願人は、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。従つて、線ｅ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
により限定される。

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が負で
ある。線ｅの下方及び右側では、傾きが正であ
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ｅ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
止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。通常、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、
動作条件によつて曲線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
素の排出量が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、火炎速度に影響を与える係数
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する。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。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、下記の実施例では機関
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、スロツ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装置の機関構成要素が
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
つずつ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間の
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はスロツトル角度な
どの負荷要求を表わす別のパラメータを測定する
ものであつても良い。クランク軸位置変換器はク
ランク軸の歯車と共動するピツクアツプである。
クランプ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
分を識別するための回路又はコンピユータプログ
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
同期させることができるように電子燃料制御装置
１１と点火制御装置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のマツプは、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１１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
動作条件によつ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つ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憶アドレスに適切
な長さの語として記憶されるようにデジタル記憶
装置の形態をとると好都合である。

点火進み角度マツプ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１２に供給される。加算器１７はクロ
ツ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に繰返し、従つ
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せて、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
検出器もクロツ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響を監視
するように動作する。従つて、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に実際
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
傾きの実際値の傾き要求マツプ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つて変化する。誤差信号は、
同様にクロツ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に印加され、加
算器は燃料要求マツプ１５から取出された燃料要
求信号から制御装置２１の出力を減ずる。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。

従つて、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が調整される。

たとえば、第２図に戻つて説明すると、図示さ
れる特定の動作条件に対して、内燃機関で点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におえる誤差のために、燃料要求マ
ツプ１５により提供される値は内燃機関を点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。従つ
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ツクは第３図に示さ
れるよなマイクロコンピユ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の使用して容易に実現され、摂動
発生器はソフトウエ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からの点火進み角み加算される。傾
き検出器はマイクロコンピユータの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）２
１は、RAMに記憶され、要求される傾きと実際
の傾きとの誤差に従つて絶えず更新される空燃比
修正スケジユールにより実現される。

第３図に示されるように、マイクロコンピユー
タシステムは、マイクロコンピユータと、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27c64）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
るマイクロコンピユータ３０から構成される。一
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
2142436号に記載されておら、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本ずつ歯が欠けてい
る。この変換器の巻線は、主に雑音を除去し、そ
れぞれの歯がピツクアツ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ユータの
入力端子に供給するように動作するインターフエ
ース回路３３を介して、マイクロコンピユータ３
０の割込み入力端子とインターフエースする。
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と、
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。マイクロコンピユータ３０はそれらのパルス
を使用して機関回転数を計測し、それにより速度
計算器１３の機能を実行する。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
りマイクロコンピユータ３０とインターフエース
される。Ａ／Ｄ変換器３４も同様に前期インテル
社の集積回路タイプ8097の一部を形成する。

マイクロコンピユータ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、補間の
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ユールの
全般的な配列と、それらのモジユール間のデータ
の流れとを示す。第４図に示されるように、プロ
グラムはMISDET、IGNLU、SAFIRE及び
DWELLの４つのモジユールから構成される。モ
ジユールIGNLUはサブモジユールLOOK UP1
及びLOOK UP2を呼出し、モジユールSAFIRE
はサブモジユールMAP STORE及びLOOK UP
CORRECTION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ユール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ユール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
ケジユール１１１を示す。この修正スケジユール
はサブモジユールMAP STORE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つて更
新される。空燃比修正スケジユール１１１に記憶
される値はサブモジユールLOOK UP CORRの
制御の下に空燃比を修正するために使用される。
このように、サブモジユールMAP STORE及び
LOOK UP CORRは空燃比修正スケジユール１
１１と共に第１図に制御装置２１の機能を実行す
る。

モジユールMISDETは割込み信号Ｔ１を受信
し、このモジユールは歯が検出されるたびに実行
される。変数TOOTHはモジユールDWELLに供
給され、歯車の１つの歯に対するクランク軸の位
置を表わす。このモジユールMISDETはそれぞ
れの歯の間の時間を比較し、それにより歯なし部
分に検出する。歯なし部分が検出されると、この
モジユールは変数TOOTHとクランク軸の絶対
位置との関係を再設定する。モジユール
MISDETはさらに点火期間を計算し、これを変
数FIRE PEDIODとしてモジユールIGNLU及び
SAFIRE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。

モジユールIGNLUはマニホルド圧力を表わす
変数MAN 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。

スケジユール１１０，１１１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。スケジユ
ール１１０，１１１及び１１２をアドレスするた
めに、モジユールIGNTUは機関回転数のマニホ
ルド圧力とにそれぞれ対応するアドレス変数
SPEED及びLOADを発生する。

モジユールIGNLUは、さらに、変数FIRE
PERIODから機関回転数を計算し、これを変数
ENG SPEEDとしてモジユールSAFIRE及び
DWELLにそれぞれ供給する。

モジユールIGNLUは、基本点火進み角を標準
補間プロセスにより分数SPK ANG BASEとし
て計算するサブモジユールLOOK UP2を呼出
す。次に、この変数はモジユールSAFIRUに供
給される。モジユール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AFR BASEとして供給するサブモジユ
ールLOOK UP1をさらに呼出す。この変数もモ
ジユールSAFIREに供給される。モジユール
IGNLUは点火スパークの後にそれぞれ実行さ
れ、モジユールSAFIREはモジユールIGNLUの
後に実行される。

モジユールSAFIREは、点火進み角の＋3°と−
3°との間で10Hzの周波数で交互に変化する摂動値
を発生する。摂動値は、モジユールDWELLに供
給される点火指令値SPK ANGを発生するため
に基本点火進み角値SPK ANG BASEに加算さ
れる。

モジユールSFIREは空燃比の修正値を得るた
めにサブルーチンLOOK UP CORRをさらに呼
出す。この修正値は指令空燃比値AFRを発生す
るために基本空燃比値AFR BASEに加算され、
これはモジユールDWELLにさらに供給される。

モジユールSALFRE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。機関回転数な対
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つている。そこ
で、１つの摂動サイクルの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
火期間は、その50ｍｓ後に点火角度が基本値から
3°遅らされる直前に記録される。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
100ｍｓ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期間が動作
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。

モジユールSAFIREは空燃比修正スケジユール
１１１を更新するためにサブモジユールMAP
STOREをさらに呼出す。空燃比修正スケジユー
ル１１１が更新されるたびに、これは次の式に従
つて実行される。

新修正値＝旧修正値＋ｋ×（SLOPE）式中、ｋ
は定数であり、SLOPE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、突然比修正スケジユール１１１
は主要な動作条件に対応する点で更新される。

モジユールDWELLは変数TOOTH及ENG
SPEEDを使用して、マイクロコンピユータ３０
に点火駆動装置３５及び噴射器駆動装置３６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ク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図に示されるモジユ
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６図に示される
割込みルーシ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ユール
MISDET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TOOTHはステツプs1で定数START
TOOTHと比較される。定数START TOOTH
は次のスパークの発生前モジユールIGNLU、
SAFIRE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。ステツプ51で２つの値が等しいことが判明が
すれば、ステツプ51に戻る前にそれら３つのモジ
ユールはステツプ52、53及び54において順次実行
される。従つて、モジユールIGNLU、SAFIRE
及びDWELLは内燃機関の点火と同期して実行さ
れ、それらのモジユ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society of Automotive Engineers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つている。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
答に従つて調整される値を中心として摂動され
る。空燃比は点火タイミングの調整と無関係に制
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こと考えられる。点
Ｙでの動作が望まれるが、燃料供給の誤差のため
に内燃期間は点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で動作るまで調整される。従
つて、内燃機関は所望の値より相当に濃厚な空燃
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。そのように気化器を使
用する場合、吸気マニホルドの搬送効果のために
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
供することに定数ｋ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
ロツトル角度が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、電子燃料制御装置１１の代わりに
EGR制御装置を使用する。EGR要求マツプは機
関回転数とスロツ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つても良く、
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、信号の排気ガスの
流量の特定の値を指令しても良く、その場合に
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
目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はスロツ
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
転数及びスロツ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EGR比の所望
のレベルに対応する角度であつても良い。

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ものである。ま
た、誤差検出器１７、加算器２０、摂動発生器１
８、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、測定された傾きか所望の傾きより小さ
く、従つて、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EGR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の積分器は限界を有するのが好ま
しい。これにより、加算器２２の出力がEGR比
の限界値に達した後は、信号を限界に到達させた
誤差信号は依然として存在していてもそれ以上の
積分は実行されなくなる。従つて、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要求マツプ
及び傾き要求マツプ１６は、寄生制御ループに起
因する問題を回避するように、マニホルド圧力又
は空気の質量流量ではなくスロツトル角度によつ
てアドレスされるのが好ましい。それらの問題
は、マツプ出力がEGRに影響を与え、そこで、
EGRがマニホルド圧力又は空気の質量流量など
のアドレシツングパラメータ、ひいてはマツプ出
力に影響を及ぼす場合に起こると考えられる。ス
ロツト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。従つて、スロツトル
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ツト
ル角度を更新した場合にのみ影響を受ける。この
ようにして発生するスロツトル度の変化は安定性
に問題を起こすほどの大きさではない。

従つて、本発明を排気ガス再循環を伴なう機関
について機関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
に従つ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。

Nakajima他による論文「Lean Mixture or
EGR−wich is better for fuel economy and
Nox reducitons」、paper C94／79、Institute
of Mechanical 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帰還出力変動
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。

機関出力変動をいくつか設定間隔を経てクラン
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Latsch他の論
文「Experience with ａ new method of
measuring engine roughness」、ISATA Graz
Automotive Automation、ロンドン1978年、並
びに米国特許第4178891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
ルの機関出力変動が達成される。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器の
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、同様の要素は同じく図中符号に
より示されている。第１１図の実施例において
は、クランク軸位置変換器１０ａの出力は変動検
出器５１９にも供給される。変動検出器は上述の
Latsch他による論文に記載される通りのもので
あつても良い。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変動要求マツプ５１
６及びEGR要求マツプ５１５も設けられている。
変動検出器５１９の出力信号は誤差検出器５２０
において変動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変動制御装置５２１
に供給される。変動制御装置５２１は制御装置２
１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、燃焼持続時間が短すぎるこ
とを示し、制御装置２１は空燃比を低下させる。

同様に、変動制御装置５２１の出力は加算器５
２２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。変動検出器５１９の出力が変動要
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、変動制御装置５２１は排気ガスの流
量を増加させる。

第１１図の実施例は、クランク軸位置変換器１
０ａ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出力変動の誤差を
表わし、EGR比を制御するために使用される。
変動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、従つて、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
空燃比を高くする。これにより火災速度、従つて
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EGR制御ループ
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、変動制御装置５
２１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５８１は、変動誤差に応答する希釈気体の
組成の修正が空燃比とEGR比とを共に更新する
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１１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「Progress in the
design of multivassible control system」、
Measureurement and 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、機関出力変動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変動にご
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EGR制御装置５１１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つ
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
よつて空燃比がシリンダごとに異なつてくること
は良く知られている。

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実施
例を説明する。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
御装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃ及び１２ｄが設け
られる。第１図の燃料制御装置１１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，１１ｂ，
１１ｃ及び１１ｄ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本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ツト点
火回数に対応する一定の持続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
つの積分制御装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び２
１ｄ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１７ａ〜１７ｄを介して点火制
御装置１２ａ〜１２ｄ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。

摂動信号はクランク軸位置変換器１０ａ及びク
ロツ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２
０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２１ａ〜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１１ａ〜１１ｄ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２１ａ〜２１
ｄ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一になる。従つて、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
の四分の一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適応制御装置の機能構成
要素を示すブロツク線図である。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に提供される。

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。
この記憶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１５Ａ
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１１に対する燃料要求信号を提供す
るた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
を有しても良い）に印加される。制御装置４０の
出力は加算器４１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。従つ
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
空燃比の修正にゆつ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。従つて、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。従つて、動作点は
第２図の点Ｙで線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に向かつて垂
直に下降する。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、各点火チヤンネルは加算４５
ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄを含む。摂動信号は
チヤンネルセレクタ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４８をさらに制御する。平均化
回路４９は全ての制御装置４０ａ〜４０ｄの出力
を受取り、制御装置４０ａ〜４０ｄの出力の平均
値を表わす出力を制御装置４２に供給する。従つ
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つ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の混合気制
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１４Ｂ及び１５Ｂ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１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ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
成要素のブロツク線図、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ユータ
システムのブロツク線図、第４図は、第３図の制
御システムのコンピユ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
ブロツク線図である。 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、１
６，１６Ａ，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……チヤンネルセレ
クタ、４８……セレクタ、４９……平均化回路、
５１１……EGR制御装置、５１９……変動検出
器、５２０……誤差検出器、５２１……変動制御
装置、５２２……加算器。

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つて設定
   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つ
   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 該傾きは、点火タイミングを変え、機関出力
   を測定し、機関出力の変化を点火タイミングの変
   化で除した微分により得られ、該傾きの該所望の
   値は機関動作条件の関数として設定される特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 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項に記載の方法。 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項に記載の方法。 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
   して点火角度のタイミングデータを提供するマツ
   プから取り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項に記載の方法。 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に達成するように制
   御される特許請求の範囲第３項に記載の方法。 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項に記載の方法。 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項に記載の方
   法。 １１ 制御入力の一方を機関動作条件に従つて設
   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３つの制
   御入力を有する内燃機関を動作させる方法であつ
   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と、さらに、別の制
   御入力として、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
   ことを特徴とする適応制御方法。 １２ 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、該他方の制御入力は
   混合気組成制御装置に対する制御入力であり、別
   の制御入力は排気ガス再循環制御装置に対する別
   の制御入力である特許請求の範囲第１１項に記載
   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項に記載の方法。 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
   に制御する過程を含む特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 １５ 該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，
   １８，３９：１８，４７，４５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
   機関出力の傾きを設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つ
   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：
   ２３，２４，２５：２０，４０，４２，４３：２
   ０，４８，４０，４９，４２，４３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項に記載の装置。 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項に記載の装置。 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す特許請求の範
   囲第１５〜１７項のいずれかに記載の装置。 １９ 該適応制御装置の混合気組成制御装置は燃
   料噴射制御装置である特許請求の範囲第１７項又
   は第１８項に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項に記載の適応制御装
   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項に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１７〜２０項のいずれかに記載の装置。 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２
   ０，３８，２１，２２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項に記載
   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項に記載
   の適応制御装置。 ２５ 該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；３９：１８，４７，４５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
   機関出力の傾きを設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３つの制御入
   力を有する内燃機関１０の適応制御装置であつ
   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：
   ２３，２４，２５：２０，４０，４２，４３：２
   ０，４８，４０，４９，４２，４３と、別の制御
   入力信号に応答する排気ガス再循環装置５１１
   と、内燃機関の変動を監視する手段５１９と、該
   別の制御入力を機関出力変動の所望の値を得るよ
   うに制御する手段５２０，５２１，５２２とをさ
   らに具備することを特徴とする適応制御装置。