JPS60182333A - 内燃機関の燃料空気混合気調整装置 - 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】 イ）技術分野 本発明は、内燃機関の燃料空気混合気調整装置、さらに
詳細には燃料空気混合気に影響を与える機関変数（噴射
量等）を基本制御するため内燃機関の動作量（回転数、
負荷等）に従って特性値を格納した特性値発生器と、少
なくとも１つの動作量に応答して特性値を補正制御する
補正調節装置とを備えた内燃機関の燃料空気混合気調整
装置に関する。

口）従来技術 ドイツ特許公開公報第２８４７０２１号あるいはイギリ
ス特許出願第２０３４９３０Ｂ号には内燃機関の特性を
最適値に制御する装置が記載されている。この場合にた
とえば混合比や点火時点のような機関変数を前もって基
本制御しておき、所定の時点でこれらの変数を変化させ
る。その場合この変化に対する内燃機関の応答を見てた
とえば出力最適値あるいは最小燃料消費率を決定するよ
うにしている。

すなわち従来の装置にはたとえば燃料供給量を基本制御
し、その後縦続制御により基本値を補正し、基本制御値
を設定する場合に発生する避は難い誤差を補正するよう
にしている。制御時の過渡工程をできるだけ小さくする
ために混合気をたとえば回転数や絞り弁位置に従ってで
きるだけ正確に基本制御しておくことが必要である。こ
の基本制御値をできるだけ正確に設定するための欠点を
避けるために従来からいわゆる「学習する特性値発生器
」が用いられている。このような特性値発生器では特性
値が記憶装置に格納され、内燃機関が始動されるときに
逐次読み書き記憶装置（ＲＡＭ）に移される。続いて個
々の特性値あるいは特性値領域が動作特性量に従って補
正され記憶装置に書き込まれる。

しかしこのような特性値学習方法は全ての内燃機関の駆
動領域にわたって最適の効果を持つものでないことが判
明している。特に従来の方法では内燃機関の駆動領域が
周辺領域であるときには排気ガスを減少させ同時に最小
燃費に保つことが困難である。

ハ）目的 従って本発明はこのような従来の欠点を除去するために
成されたもので内燃機関の走行特性を全ての駆動状態に
おいて最適にし同時に排気ガス並ひに燃料消費率を最小
にすることかできる内燃機関の燃料空気７１ル合気調整
装置を提供することを目的とする。

二）発明の構成 本発明はこの目的を達成するために特性値発生器に格納
された特性値を内燃機関の動作量に従って読み出し、異
なる制ｊ卸、すなわち低負荷ないし部分負荷領域では燃
料消費率を最小にする制御によってまた高負荷領域では
出力を最大にする制御によって前記特性値を補正調節す
る構成を採用した。

ホ）実施例 以下図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

本−日１の４ 本発明による制御では燃料消費率（燃費）を最小値にす
る。排気ガス放出を少なくする。良好な走行特性を達成
するなどの要件を解決するために成されている。

その場合一般的に言って以下に詳細に説明するように種
々の制御方法が用いられ、それによって構成が簡単で安
価なセンサや操作器を用いることが可能になり、保守が
少なく長期間の安定性が達成される。さらに製造品のば
らつきが無視でき、例えばセンサの交換性が確実になり
、本発明装置を種々のエンジンに簡単に適合させること
ができる。さらに閉ループ制御を用いることにより、始
動時、暖機運転時、アイドリング時並びに全負荷時にお
いて内燃機関の駆動特性を最適化できるなと、機能的に
種々の動作特性を向上させることができる。同様なこと
が例えば加速時や減速運転時（エンジンブレーキ）の間
など内燃機関が定常モードにない場合にもあてはまる。

発生し得る外乱量を検出はするが、燃焼工程やガスの伝
播時間が不均一であることにより内燃機関を比較的緩慢
にしか新しい条件に適合させることができない閉ループ
制御と異なり、開ループ制御では入力条件が変化しても
それに急速に適合させることができる。しかし開ループ
制御では外乱　肴の検出は不完全であり、またかなり複
雑な構成を特徴とする特性値発生器によりまず基本制御
値を発生させ、それを縦続制御（カスケード／制御）に
より調節する自己適合する（学習能力のある）特性値発
生器を用いることによりそれぞれ開ループ制御と閉ルー
プ制御の利点を用いることが可能になる。

第１図にはガソリン式（オツト一式）内燃機関の特性が
図示されており、第１図（ａ）には燃料の量をパラメー
タとして（点線で図示）、ないし空気量をパラメータと
して（実線で図示）空気比ないし空気過剰率入に対して
出方に比例する平均有効圧力Ｐｅが図示されている。こ
の特性からある範囲を持った所定の平均有効圧力ないし
出方（この例ではＰｅ＝５パール）を任意のλ値を用い
て実現することができることがわかる。その場合釣人＝
１．１の空燃比のところで燃料は最も少なくなる。これ
は燃料の量を一定とした特性（点線）が入＝１．１の領
域で最大値になることに起因している。これに対して空
気量を一定に保った場合の出力最大値は入＝０．８近辺
の領域で得られる。最初の場合、すなわち燃料の量を一
定に保った場合には燃料と空気の混合気のλ値が１．１
になるように空気量を制御したときに内燃機関は最大出
力に達することになる。燃料を定める燃料主導型（空気
量調節型）の噴射装置では空気量は出力が最大値になる
ように調節されるので、内燃機関は自動的に燃料消費率
が最小値となる領域で運転されることになる。

一方第２の場合、すなわち内燃機関が空気量を一定とし
て最大出力を得る場合には入＝０．９で駆動されるので
、最大出力を目指す運転となる。この関係が第１図（ｂ
）に図示されており、同図では一定の平均有効圧力Ｐｅ
に対してλ値に対する空気量（ｍ　Ｌ　）ないし燃料の
量（ｍ　Ｋ　）が図示されている。この平均有効圧力で
は混合気のλ値が１．１になった時に燃料値は最小値に
達する。この点は従って最小燃料消費率ｂｅ　ｗｉｎと
同じになる。

それに対して最小空気量でこの平均有効圧力を達成する
場合は混合気のλ値は０．８となる。従って０ 内燃機関の出力最大値Ｐｍａｘは空気量を定めた場合に
得られる。

この関係から内燃機関の混合気組成を制御するにあたっ
ては次のような制御が考えられる。すなわち低負荷ない
し部分負荷領域では内燃機関の燃料消費率が最小値とな
るように、すなわち第１図（ａ）に点線で図示した特性
が最大値となるように制御を行い（ｂｅ　ｍｉｎ制御）
、それに対し高負荷ないし全負荷時には出力最大値、す
なわち第１図（ａ）で実線で図示した特性が最大値とな
るように制御を行うようにする（　Ｐｍａｘ制御）。い
ずれの場合も目標値は燃料の都ないし空気量を定めた場
合内燃機関の出力が最大値となる値によって与えられる
ので、極値制御が可能になる。同様に内燃機関の出力値
に従って対応する混合気の入目標値を与えるん特性制御
も考えられる。

例えば入制御（空燃比フィードバック制御）、ノッキン
グ制御あるいは点火時点制御などのような内燃機関の閉
ループ制御では遅延時間が発生するために外乱量に対し
ては比較的緩慢にしか応答できない。従って内燃機関に
おいて急速にしかもダイナミックに応答するようにでき
るために特性値をあらかじめ形成して（以下基本制御と
いう）おくのが好ましい。その後縦続制御（カスケード
／制御）により例えば乗算的あるいは加算的にこの基本
制御値ないし予備制御値に作用させるようにする。例え
ばメモリやマイクロコンピュータなどのような電子手段
を用いれば例えば回転数と負荷に従って特性値をアドレ
スできる特性値発生器（ＲＯＭ　、ＲＡＭ等記憶装置で
実現される）を用い基本制御ないし予備制御を実現する
ことが可能になる。一方後段の縦続制御によりメモリに
格納した特性値を変えることなく読み出された特性値を
乗算的あるいはさらに加算的に変化ないし補正すること
が可能になる。一方特性値を縦続制御により変化させる
ことも可能である。外乱の影響を常に特性値を変えるこ
とにより考慮する場合には自己適合する特性値発生器あ
るいは学習する特性値発生器と呼ばれる。以下に述べる
ようにこれらの方法を組合わせる方法は非常に好ましい
もの１ となる。

基本的な構成として最も簡単な場合回転数ｎと絞り弁位
置αを入力信号とした特性値発生器が用いられる。最初
の初期化では比較的大まかな初期値が特性値発生器にロ
ードされる。駆動時継続して適合化が行われる。その場
合重要なコンセプトとして特性値を、例えばアイドリン
グ領域９部分負荷領域、全負荷領域並びに減速領域など
の種々な領域に区分する。減速領域（エンジンブレーキ
）を除き各領域の要件に適合される制御が用いられるの
で、「学習する」特性値発生器が得られる。自動車の遅
転をやめる時、最新の学習した特性値を格納し、次に始
動させる場合それを初期値として用いることが可能であ
る。

第２図には本発明装置の第１実施例の構成がブロック図
として図示されている。内燃機関に供給される燃料の量
の制御は特性値発生器２０を介して行われる。この特性
値発生器には入力信号とし３ ２ て回転数ｎと絞り弁２１の絞り弁位置α等の内燃機関の
動作量が入力される。この絞り弁２１はアクセルペダル
２２によって駆動される。特性値発生器２０に格納され
た噴射時間ｔｉは噴射弁２３を介してそれに対応した燃
料供給量ＱＫに変換される。燃料ＱＫ並びに絞り弁位置
によって定まる空気量ＱＬが概略図示された内燃機関２
４に供給される。その場合燃料空気混合気のλ値に従っ
て所定の回転トルクＭが得られる。制御系では「内燃機
関」は概略積分器２５によって近似できる。

内燃機関の出力信号ｎは特性値発生器２０を動作させる
のに用いられる。ここまで述べた部分は混合気組成を制
御する純粋な開ループ制御である。

本実施例では縦続制御は極値制御を基礎にしている。そ
のために以下に述べるそれぞれの制御方法に従い例えば
空気バイパス路を介して空気量ＱＬに変動量ΔＱＬが与
えられるかあるいは噴射時間ｔｉに変動量Δｔｉが与え
られる。これに必要なテスト信号がテスト信号発生器２
６により作られる。このテスト信号発生器はそれぞれの
制御４ 方法に従って燃料供給量ないし空気量を変動Ｓせ、その
場合変動周波数は一定にあるいは回転数に関係して選ば
れる。テスト信号によって得られる回転トルクの変動は
回転数の変動となって現われるので、回転数に比例した
信号を受ける測定装置２７によりこの回転数の変動が分
析される。測定装置２７は好ましくはデジタルフィルタ
２８並びにその後段に接続された演算ユニット？９から
構成され、この演算ユニット２９はフィルタにかけられ
た信号の大きさ並びに位相を分析し、テスト信号発生器
２６からの出力信号と比較する。その場合フィルタ２８
はデジタル技術を用いて構成するのが好ましい。デジタ
ルフィルタは時間的にディスクリートに動作し、そのサ
ンプリング率は一定の時間間隔であるいは回転数に比例
して選ばれる。フィルタの共振周波数は一定又は回転数
に比例して変化され正確に変動周波数に同調されるのＣ
ノイズ信号を抑圧することができる。調節器３０には好
ましくはフィルタ出力信号の位相値（ｌ５ｔ）と位相の
目標値（Ｓｏｌｌ）を比較する比較器が設けられる。そ
の場合両信号の差が積分器３１に入力される。この積分
器は最も簡単な構成では可逆カウンタとして実現できる
。この積分器３１の出力信号は特性値を乗算的に調節す
るのに用いることができる。さらに詳細に述べるように
特性値の各領域をそれごとに適合させる制御方法を用い
ると好ましい。この制御方法がブロック３２で概略図示
されている。

第２図の装置の機能を理解するために、まず第３図に図
示した極値制御の原理を説明する。

第３図には混合気の入植に対して平均有効圧力Ｐｅが図
示されている。所定のλ値を持った燃料と空気の混合気
にテスト信号が重畳される。このテスト信号は散発的に
発生させ例えばステップ状の関数を持つかあるいは周期
的に発生させ正弦波あるいは矩形波の形状を持たせるこ
とができる。

このテスト信号に対する内燃機関の反応は平均有効圧力
Ｐｅの変動を介して、特に好ましくは回転トルクの変動
ないしはそれに結合された回転数の変動として検出する
ことができる。第３図から明　５ らかなように分析すべき畦としては平均有効圧力（回転
トルクあるいは回転数）の振幅変動かあるいはテスト信
号の位相に対するこの出力信号の位相が適当である。

入力信号へのテスト信号の重畳は燃費最小制御（ｂｅ　
ｗｉｎ制御）の場合には例えば空気バイパス路を介して
空気量を変動して行われ、出力最大制御（Ｐｍａｘ制御
）の場合には燃料供給量ないし噴射時間を変動させるこ
とによって行われる。このような制御方法が第２図実施
例に用いられる。

絞り弁２１を介して並びに噴射時間を定める特性値発生
器２０を介して混合気のλ値が大まかに定められる。縦
続制御装置はテスト信号発生器２６、回転数変動を処理
する測定装置２７並びに特性値発生器２０を調節する調
節器３０から構成される。それぞれの制御方法に従い空
気量がΔＱＬだけ変動されるかあるいは燃料供給量が例
えば噴射時間をΔｔｉ変動させることによって変動され
る。第２図ではそれぞれ負荷状態に従って、すなわち部
分負荷状態かあるいは全負荷かに７ ６ 従ってテスト信号発生器からの信号により空気量あるい
は燃料供給量が変動される。この変動に対する内燃機関
２４の反応は例えば回転数の変動としてとらえることが
できる。このために測定装置２７が用いられる。この測
定装置２７は本実施例の場合ノイズ信号を抑圧するデジ
タルフィルタ２８並びに回転数変動の大きさ並びに位相
を処理する演算ユニット２９から構成される。この測定
装置２７の出力信号は回転数変動の実際値となり、それ
が極値制御での目標値すなわち回転数変動Δｎ＝０と比
較される。その場合実際値と目標値の偏差に応じてブロ
ック３１ないし３２を介して種々の以下に述べる方法で
特性値発生器２０からの特性値が調節される。

第４図には演算ユニット２９の機能を理解するためにそ
の出力信号が図示されている。第４図（ａ）にはλ値に
対して振幅が図示されており、また（ｂ）にはｂｅ■ｉ
ｎの理想値より−Ｆ側のλ値並びにその下側のλ値の２
つに対する位相が図示されている。出力最大制御（Ｐｗ
＋ａｘ制御）を行う場合８ にも同様の関係が用いられ、その場合λ値は濃い領域に
存在することになる。第４図（ａ）に図示した振幅は回
転数変動の大きさを測る尺度となる。第３図に図示した
ように出力振幅の変動は極値となる場合はＯの値となる
。この最適値から両側にずれるに従って振幅は大きくな
る。この振幅のみでは極値のどちら側に位置しているか
が明瞭でないので、フィルタ２８からの出力信号の位相
を処理することによってそれをめる。また振幅変動を測
定縫として用いることも可能である。

第４図（ｂ）は任意の矩形波のテスト信号が図示され、
それに対してフィルタの出力信号が図示されている。混
合気のλ値がｂｅ　ｍｉｎの点の１−側にあるか下側に
あるかに従ってフィルタからの出力信号はテスト信号に
対して異なった位相を示す。

その位相位置に従って一義的に混合気がｂｅ　ｍｉｎの
点に関し濃い側にあるかあるいは薄い側にあるかを明ら
かにすることができる。

第２図の調節器３０ではフィルタ２８からの出力信号の
位相とその位相の目標値が比較され、この両信号の差が
積分される。そのために例えば可逆カウンタが用いられ
る。その計数状態に従って補正係数が定められ、この係
数により噴射値を定める特性値が乗算されるか所定の特
性値領域が変更される。

燃費最小制御では空気量が変動されるので、絞り弁のバ
イパス路とシリンダ間の区間が大きいことにより遅延時
間が発生し、それによって変動周波数は制限される。ま
た自動車に固有な共振振動が存在するために燃費最小点
に対する位相の目標値は回転数あるいは場合によっては
負荷に従って調節することができる。

出力最大制御（Ｐｍａｘ制御）は高負荷領域に用いられ
るので、そのために内燃機関は負荷が大きい場合絞り弁
が定められた時にそれに対して常に最大可能な出力を発
生するようにさせる。しかしこの場合空気量でなく燃料
の量を例えば噴射時間を介して変動させるようにする。

測定装置並びに調節器は同様に構成される。

噴射弁は各シリンダの吸気弁直前に配置きれて９ いるので、ｂｅ　１Ｉｉｎ制御に比較して遅延時間は少
なくなる。本実施例において１つのチャンネル噴射を行
う４気筒エンジンを用いた場合、すなわち噴射弁を配置
しクランク軸２回転あたり２回噴射を行う場合には少な
くとも２つのパルスを濃くしまた希薄化させなければな
らない。従ってその場合には燃費最小制御に対する変動
周波数に比較して４倍大きい変動周波数が得られる。も
ちろんそれに対応してフィルタ２８も合わせるようにす
る。

第２−シー　λ、ノ１′による　、ｒ５図第５図には本
発明の第２の実施例が図示されており、同実施例では基
本制御値ないし予備制御値に縦続される極値制御は入制
御（空燃比フィード７ヘツク制御）に置換えられる。同
図において第２図と回一部分には同一参照符号を付し、
その詳細な説明は省略する。第５図に図示した実施例と
第２図に図示した実施例の違いは、絞り弁の位置αと回
転数ｎに従って噴射時間ｔｉを格納した特性値発生器２
０に対する調節が内燃機関の排気ガス中にさらされる酸
素センサからの出力信号により１ ０ て行われることである。そのために第５図に図示した実
施例では測定装置２７は絞り弁の位置並びに回転数を入
力信号として受ける入目標値発生器３６と、酸素センサ
（詳細に図示せず）に接続される処理ユニット３５から
構成される。酸素センサとしては種々の実施例が考えら
れ、例えば（入＝１）センサ、内燃機関の種々の動作量
（パラメータ）に従って加熱される希薄センサあるいは
限界電流センサなと種々の文献に記載されたものが用い
られる。さらに第５図実施例では酸素センサだけでなく
、例えばＣＯセンサあるいは排気ガス温度センサなどの
ような排気ガスセンサを用いることもできる。

入目標値発生器には絞り弁位置α並びに回転数ｎのパラ
メータ（動作量）に応じて内燃機関の種々の運転状態に
対して最適なλ値（入５ｏｉｌ）が格納されている。簡
単な例では、に＝１となる入目標値と処理ユニット３５
から供給される入の実際値が比較器で比較される。この
λ値の目標値（入５ｏｉｌ）と実際値の偏差量はブロッ
ク３１゜２ ３２から成る直列回路に人力され、その後特性値発生器
２０に対して乗算的に全体的に調節が行われるかあるい
は動作散に従った所定の特性値領域を調節する。入目標
値発生器３６に対してはその概略値として自動車のタイ
プなどによって変化させることができる値を入れておく
ことができる。

全負荷領域並びにアイドリング領域に対しては入のｌ」
標値は入−１近辺の値となりまた部分負荷領域では入〉
１の値をとる。

この第２の実施例の場合には第２図に図示した実施例と
比較して、基本制御値に縦続される制御に対する電子的
な構成並びに機械的な構成をわずかにすることができる
という利点が得られる。すなわち、テスト信号発生器や
空気量を変動させる操作器などが不必要になるとともに
、処理ユニット３５並びに入目標値発生器３６などを備
えた測定装置２７の構成が比較的安価であるということ
である。−万人目標値発生器の目標値を正確にしかも綿
密に前もって調節しておく必要が生じ、それに加えてそ
の値を内燃機関のタイプに合わせて種々な値に変化させ
なければならないという問題がある。

空気量を変動させるバイパス路が設けられた第２図に図
示の実施例は、例えば冷房装置などを駆動させた時に発
生するような負荷の変動に無関係に内燃機関のアイドル
回転数を一定に保持させるアイドル充填制御装置に好適
に用いられる。このようなアイドリング充填制御は例え
ばドイツ特許公開公報第３１２０８８？号に記載されて
いる。

ヒの５　６〜第１０図 次に噴射装置、キャブレタ装置並びに点火装置に対して
すでに知られている特性値の適合化原理について詳細に
説明する。特性値適合化のやり方を大まかに分類すると
次のようになる。第６図（ａ）は、噴射時間の基本値を
定める特性値は変えられず、縦続制御を介して特性値発
生器からの出力量に対して乗算的あるいは加算的な補正
が行われる方法が図示されている。この場合特性値自体
は縦続制御によって変えられることはない。この方法の
利点は非常に簡単であり安価に実施でき３ ることであるが、１度与えた特性値はその構造−Ｉ−も
はや変えることができないという問題がある。

それに対して第６図（ｂ）には特性値発生器からの個々
の特性値が縦続制御により継続的に適合させる方法が図
示されている。さらに正確に言うと、入力信号によって
与えられるそれぞれの動作点においてそれに関連する特
性値発生器からの出力信号がそれぞれ最適値に合わされ
ることになる。それぞれの動作点を離脱する場合前回に
めた最適特性値が格納され、この動作点が再び選ばれる
まで不変に保たれる。この方法の利点は特性値発生器を
任意の構造に適合化させることができることである。一
方全体の特性値を変化させるためには全ての特性値信号
を選択して選び出さなければならないという問題がある
。これは必らずしも常に確実に行えるものではない。そ
れは種々の駆動点を選ぶことができるのは非常に困難で
またほとんどできないからであるとともに１個々の動作
点にとどまる時間は非常に短かく適合化を行うことがで
きないからである。

５ ４ 」二に述べた両方法の欠点はその間に存在する妥協案に
よって解決することができる。直接適合される出力値（
特性値）の他にこの出力値の周囲の領域を適合するよう
にする。その場合隣接した特性値の調節ないし適合化は
各出力値からの距離が大きくなるに従って減少させるよ
うにする。この方法によれば特性値をほぼ任意に適合化
させることができ、さらに選ばれることがないかあるい
はあってもまれである領域をも調節することができると
いう利点が得られる。

第７図にはヒストグラム的に図示された特性値の実際値
とそれに対応して太線で描かれた特性値の目標値が図示
されており、この第７図を参照して上述した適合化の方
法を説明する。第７図（ａ）には個々の値の適合化が図
示されており。

同図において選択された出力量が矢印で図示されている
。個々の値は制御により目標値の特性に従って正しく適
合化されるけれども、特性値発生器に格納された実際の
特性値は全ての特性値が選ばれた後に初めて目標値に調
節される。選択され６ た動作点を去りそれに隣接した領域に移行する場合前回
と同じ方向で適合化が行われなければならない。他のも
う１つの方法、すなわち全体の特性値を乗算的に適合化
する方法が第７図（Ｃ）に図示されている。矢印で図示
された実際の特性値と目標値との偏差からある（補正）
係数が得られる。この係数によりそれに対応した特性値
は正しく適合化されるが、全ての他の特性値も同様に変
化してしまう。目標値特性から明らかなように、このよ
うな乗算的な適合化では特性値を所望の目標値に正確に
合わせることができない。第７図（ｂ）に概略図示した
ように上述した２つの方法を混合させることにより種々
の適合化が得られる。その１つの方法は特性値をサンプ
リング点ごとに区分することである。中間値は最も簡単
な場合例えば線形補間法により計算される。特性値を対
応した目標値に適合化させる場合サンプリング点におけ
る特性値だけが適合されるので、その周囲の適合化は補
間法によって行われる。この場合適合化されたサンプリ
ング値の周囲の領域は選ばれたサンプリング点と同様に
調節適合されるが、その場合そのサンプリング点からの
距離が大きくなると重みを軽くして調節するように適合
させる。このような適合化の場合には特性値を変化させ
るのに各サンプリング点を選択する必要はない。すなわ
ち特性値の適合化は急速に行われるとともに、それぞれ
のサンプリング点における値を少なくとも近似値的に適
合化させることが可能になる。

第５図を参照してさらに他の適合化の例を説明する。噴
射時間を定める特性値発生器２０は回転数ｎ並びに負荷
情報としての絞り弁位置αにより作動される。入制御に
より、混合気は所定のλ値に調節される。そのために例
えば■成分を有する調節器により噴射時間と乗算される
係数が定められる。この調節器は第５図でブロック３１
で示されている。この乗算係数は絶え間なく作用し、調
節器は制御時定数ができるだけ小さくなるように調節さ
れている。この係数により特性値が補正される。システ
ムに依存した遅延時間により、補正７ 係数は定常駆動においても必ずしも一定でなく時間的に
変動する。この理由から補正係数は平均され、その場合
平均された補正係数によって所定の時点で特性値発生器
が適合化される。その後補正係数はｒｌＪの値にリセッ
トされる。この方法は適合化の時間は長くなるが特性値
を確実に適合できる利点がある。

このような平均値形成の利点を第８図を参照して説明す
る。簡単にするためにここでは同じ値をとる３つのサン
プリングａｓ１．Ｓ２．Ｓ３のみが図示されている。実
線で示した特性値の実際値（１ｓｔ）は直線となる。一
方、点線で図示した特性値の目標値（ｓｏｌｌ）は実際
値とかなり異なる。

各サンプリング点の周囲には、処理領域が設けられ本実
施例の場合、サンプリング点Ｓ２に対して示したように
処理領域の範囲（斜線で図示）は２つのサンプリング点
の半分の距離に対応する。各サンプリング点の特性値は
このサンプリング点の処理領域において１つあるいは複
数の動作点が選ばれた場合にのみ適合される。例えば長
時間、動９ ８ 作意■が選ばれると、この動作点では直線補間を前提と
してサンプリング点Ｓ２における値が初期値ＥからＡの
値に増大された時にのみ目標値と実際値が一致する。こ
れに対し動作点■では、サンプリング点Ｓ２の値は目標
値と実際値が一致するためにはＥからＤの値に増大しな
ければならない。いずれの場合も、サンプリング点では
正しい値Ｂをとらない。この説明から動作点がサンプリ
ング点に近ければ近いほど、適合化は精度を増すと共に
、処理領域における１つの動作点だけでは各サンプリン
グ点の値を必ずしも正確に適合化することはできないと
いえる。

しかしサンプリング値をすぐに適合させるのではなく動
作点がそのサンプリング点に関した処理領域にある限り
補正値を平均化する方法が考えられる。処理領域を去る
時サンプリング値をこの平均値で補正する。この例では
サンプリング点Ｓ２に対しては平均値（ＭＷ）はＣの点
となる。この値は正確に目標値Ｂに対応しないが、かな
り目標値に近い値となっている。それぞれのサンプリン
０ グ点の処理領域内で他の動作点が選ばれると、この値を
さらに平均化することによりサンプリング値の実際値は
限りなく目標値に近づいていくことになる。

第９図には特性値発生器の１つの区画が図示されている
。この例は回転数ｎと絞り弁位置αは量子化され、これ
らの入力量の組み合わせに対してそれぞれ出力量、この
場合は噴射時間ｔｉが定められる。この出力量は逐次読
み書き記憶装置（ＲＡＭ）に格納され、その場合入力量
はそれぞれ記憶装置のアドレスとして定められる。本実
施例では簡単な例として点々で図示された３×３のサン
プリング点を有する特性値発生器が図示されている。直
線補間によりそれぞれ２つのサンプリング点間で３つの
中間値が計算されるので全体として８１個の特性値が得
られる。

第１０図にはサンプリング処理領域内での」−述した補
間値（係数）の平均値形成が図示されている。第１０図
（ａ）には３×３のサンプリング点が図示されており、
１つのサンプリングへの処理領域が斜線で図示されてい
る。特性値発生器の入力量、この場合絞り弁位置αと回
転数ｎが時間的に変化することによって与えられる走行
軌跡が実線で図示されている。この線は時点ｔａでのＡ
の点でそのサンプリング点の処理領域に入り時点ｔｂの
Ｂの点でこの領域を＃脱する。

第１Ｏ図（ｂ）に図示したように時点ｔａとｔｂ間の補
正（制御）係数（実線）並びに時間的に平均した補正係
数（点線）が図示されている。

この平均方法は次のようにして行われる。すなわち、こ
の走行軌跡がｔａ、ｔｂでこのサンプリング点の処理領
域から他の処理領域に変わると、ちょうど離脱した処理
領域に関連したサンプリング点の適合化が行われると共
に補正制御係数はｌの値にリセッＩ・される。このサン
プリングの処理領域に走行軌跡がある時点で補正係数の
平均化が行われる。この平均値形成は内燃機関が所定数
回転した後（例えば１６回転）に行うのが好ましい。そ
れによって過渡振動が除去できると共に内燃機関のダイ
ナミック駆動と定常駆動を区別する　１ ことが可能である。平均化するために特に第１次のデジ
タルローパスフィルタが用いられる。走行軌跡がこの処
理領域を去る場合、この平均値により全部あるいは部分
的にのみサンプリング値の適合化が行われ続いて補正係
数が１の値にリセットされる。

このような学習法の特徴は制御回路の特性を変えないま
までできることである。サンプリング点の周囲内でこの
補正係数により操作量（特性値）が直接調節される。

この処理領域内で多数の補正値を平均化することにより
一義的な変化傾向が検出されてから初めて、しかもこの
処理領域を去る時間連するサンプリング値の変更が行わ
れる。直線補間法では操作量には差値が発生するが、こ
れは支障をきたすものではない。その場合計算により差
値が避けられるように補正係数をセットするのが好まし
い。

特性値の元の値を基準値に用い変化量を制限することに
より外乱があっても常に「動作可能な」特性値発生器が
得られるようにすることができ３ ２ る。同時にこの制限値に達した場合には警告を発生する
ようにすることができる。というのはこのような場合に
は制御回路あるいはエンジンに重大な欠陥があると予想
されるからである。又元の特性値により快適な非常走行
機能が可能になる。

第１１図は平均値を形成することにより特性値を学習す
る実施例が図示されており、同実施例では混合気組成の
基本制御に関しては第２図から第５図の実施例と同一に
構成される。この場合基本値に縦続される制御は極値制
御として構成されるが、上述した学習法の原理はそれと
無関係に適応される。又、極値制御に代わり、例えば第
５図に図示したん制御（入＝１制御）あるいは（希薄化
制御など）を用いることもできる。いずれにしても測定
装置２７からの出力信号が調節器３ｏに入力される。実
際値と目標値を比較する比較器４０を介して好ましくは
積分器として構成された回路４１が駆動される。この回
路４１の出力信号にょ４ り特性値発生器２０からの出力量ｔｉが乗算的に調節さ
れると共に、平均値形成回路４２が駆動され、それによ
り特性値発生器２０の各特性値ないしサンプリング値が
適合される。平均値形成回路４２と特性値発生器２０間
の接続はスイッチＳｌを介して遮断可能である。さらに
平均値形成回路４２と積分器として構成された回路４１
はスイッチＳ２．Ｓ３を介してそれぞれ所定の初期値Ａ
　Ｏ＋　Ｂ　ｌ）にセットできる。スイッチＳＬ。

Ｓ２　、Ｓ３は入力信号として内燃機関の絞り弁位置α
と回転数ｎを受ける領域判別回路４３によって制御され
る。

ここで絞り弁位置α９回転数ｎの内燃機関の駆動状態を
特徴づける動作量（パラメータ）は例示的なものである
ことに注意しておく。従って例えば吸気管圧、空気部、
空気流量あるいは排気ガス温度などの入力量を用いるこ
ともできる。

＆１１０図に関連して説明したように各サンプリング点
に処理領域が定義される。内燃機関の走行軌跡がこの処
理領域内にある限り、平均値形成回路４２では回転数に
関係した遅延時間が経過した後、補正係数が平均化され
るが、このとき特性値発生器はまだ適合化されない。一
方特性値発生器２０から出力された特性値は常に調節器
３０の出力信号により補正される。

走行軌跡がこの処理領域を去るときに領域判別回路４３
によってこれか判別され３つのスイッチＳｔ、Ｓ２．Ｓ
３が作動される。スイッチＳｔを介して平均補正値によ
り離脱直前に選択されたサンプリング点の特性値が適合
化される。それと共にスイッチＳ２　、Ｓ３を介して平
均値形成回路４２並びに回路４１は初期値すなわちＡ　
Ｏ＋　Ｂ　Ｏにリセットされる。同様にこのような学習
法が次に選択されたサンプリング点に対し実施される。

第１２図には噴射時間ｔｉを定める特性値（ｍｓ）が図
示されており、入力量として絞り弁位置α（度）並びに
内燃機関の回転数（回転７分）が用いられる。この場合
特性値は８Ｘ８のサンプリング点、即ち８個の回転数と
８個の絞り弁位置から構成される。出力量ｔｉの６４個
の値は　ｂ 例えば逐次読み書き記憶装置（ＲＡＭ）に格納され上述
した制御（燃費最小制御、出力最大制御）により斜線な
いし点線で図示した領域において出力量が変化される。

絞り弁開度が小さく約１０００回転／分以下の回転数で
は燃費最小制御を縦続させたアイドリング制御により回
転数が制御される。

内燃機関の回転数が大きく絞り弁がほぼ閉じた状態では
内燃機関は減速運転（エンジンブレーキ）状態にある。

他の斜線を施さなかった部分負荷領域では内燃機関の混
合気に対しては燃費最小制御が行われる。特に絞り弁が
全開かほぼ全開に近く回転数が低い場合には、出力最大
制御が好ましい。これらの種々の制御は例えば第２図に
概略図示した装置により実施することができる。

例えば暖機濃厚化（増量）あるいは加速濃厚化（増量）
のような種々の濃厚化機能が設けられる。暖機濃厚化の
場合混合気は温度に関係した暖機特性に従って濃厚化さ
れる。その場合特性値発生器自体は適合されることはな
い。これに対し加速濃厚化の場合は一時的に変化する吸
気管の湿り７ ６ 度を補償しなければならない。この短時間的に発生する
不整合は、絞り弁の時間変化に対応するファクタだけ燃
料の量を増大させることによって補正することができる
。絞り弁位置を加速濃厚化の入力量として用いることに
よりこの濃厚化に急速に応答させることができる。

ハードウェアの　１３ α−ｎで混合気基本制御を行ない縦続制御で適合化させ
るハードウェア的な回路構成並びにその周辺機器が概略
第１３図に図示されている。マイクロコンピュータ５０
（例えばＩＮ置　８０５１）にはＣＰＵ５１　、ＲＯＭ
５２．ＲＡＭ５３．タイマ５４、第１の入出カニニット
５５並びに第２の入出カニニット５６が設けられ、これ
らはアドレス並びにデータバス５７を介して互いに接続
される。マイクロコンピュータ５０のプログラムの流れ
を時間的に制御するために発振器５８が設けられ、この
発振器はＣＰＵ５１に直接接続され、又、分周器５９を
介してタイマ５４に接続される。第１の入出カニニット
５５は処理回路６０゜８ ６１．６２とそれぞれ接続され、これらの処理回路には
排気ガスセンサ６３１回転数センサ６４並ひに基準マー
ク発生器６５からの信号が入力される。さらに他の入力
量としては電源電圧６６、絞り弁位置６７、冷却水温度
６８並びに回転トルクセンサ６９からの出力信号があり
、これらは対応する処理回路７０，７１，７２．７３を
介してマルチプレクサ７４とアナログデジタル変換器７
５からなる直列回路に入力される。このアナログデジタ
ル変換器７５の出力はバス５７と接続される。マルチプ
レクサ７４の機能並びにアナログデジタル変換器７５の
機能は例えばナショナルセミコンダクターズの石０８０
９により実現される。マルチプレクサ７４の制御は第１
の入出カニニット５５により制御線７６を介して行なわ
れる。第２の入出カニニット５６により出力段７７．７
８を介して空気バイパス路７９並びに噴射弁８ｏが駆動
される。この入出カニニット５６の他の出方信号は診断
の目的あるいは点火制御に用いられる。

上述した入出力量の全部が必ずしも上述した各制御に必
要なものではない。空気バイパス路７９ないし噴射弁８
０を変動させることにより燃費最小ないし出力最大制御
を行なう極値制御に対しては排気ガスセンサ６３．処理
回路６０９回転トルクセンサ６９並びに処理回路７３は
省略することができる。又極値制御に代え、入制御を行
う場合は、回転トルクセンサ６９．処理回路７３．出力
段７７及び空気バイパス路７９を省略することができる
。処理回路７３を含む回転トルクセンサ６９は後述する
制御方法に対して必要なものである。

次にフローチャートを参照して第２図に図示した極値制
御の例に対するプログラムの制御を説明する。その他の
制御ないしは後述する制御に対しでは入力量を変化させ
プログラムを変えることにより当業者には容易に実現で
きるものである。

第１８図（ａ）にはメインプログラムが図示されており
、ステップＳｔにおいて点火時初期化が　行われ、ボー
ト並びに割り込みが定義され、タイマーモードが調節さ
れ、初期値がメモリロードされて時間システムがスター
トする。続いてステップＳ２において基準マーク（回転
数信号）を待ち、ステップＳ３において燃料ポンプを作
動させる。続いてステップＳ４におて点火、基準マーク
あるいは回転数測定終了により回転数割り込みがあるか
否かが判断される。ある場合にはステップＳ５において
サブルーチンに入り回転数に関連したプログラムに入る
（第１８図（ｂ）を参照）。

続いてステップＳ６においてタイマによる０、１ｍ　ｓ
ごとの時間割り込みがあるか否かが判断されある場合に
は第１８図（Ｃ）に図示したサブルーチンに入り時間に
関連したプログラムが開始される（ステップＳ７）。

第１８図（ｂ）に図示した回転数に関係したサブルーチ
ンではステップＳｌｌにおいて回転数に同期して割り込
みが行われる。ステップＳ１２において点火時点と判断
された場合はステップＳ１３において回転セグメントの
周期（Ｔ　Ｎ）測定１ ０ を開始する。点火時点でない場合はステップＳ１４にお
いて周期測定が終了したか否かを判断する。終了した場
合にはステップＳ１５において回転数Ｎ＝に／ＴＮを計
算する。続いてステップＳ１６からＳ１８において出力
最大制御用の回転数に同期したサブルーチンに入る。即
ちステップＳ１６ではテスト信号発生器によりテスト信
号が発生され、続いてフィルタ処理が行われ（ステップ
５１７）、ステ・ンプＳ１８で振幅の大きさと位相の計
算が行われる。又ステップＳ１９では基準マークが前回
と前々回の両点大間に位置するか否かが判断され、そう
でない場合にはステップＳ２０で噴射パルスが出され、
又そうである場合にはステップ５２１において噴射時間
を計算し、ステップＳ２２で学習段階（特性値適合化）
に入る。

次に第１８図（ｃ）を参照して時間に関係したサブルー
チンを説明する。

まずステップＳ３１において各０．１ｍ　ｓごとに時間
カウンタにより割り込みを行う。続いてス２ テップＳ３２においてデユーティ−比を可変にしたｌ　
Ｏｍｓの周期でバイパス路を駆動させるプログラムを行
う。ステップＳ３３でＩ　Ｏｍ　ｓが経過したと判断さ
れた場合にはステップＳ３４から８３６においてテスト
信号発生器を駆動してテスト信号を発生させ、続いて出
力信号をフィルタにかけ、振幅の大きさ並びに位相を処
理して燃費最小用の時間に同期したサブルーチンを行う
（第１８図（ｄ）〜（ｆ）を参照）。続いてステップＳ
３７において１０　ｍ　ｓ間隔で減制御を行う（始動、
始動後濃厚化、加速濃厚化）。

次に第１８図（ｄ）を参照してテスト信号発生器を駆動
させる場合の制御を説明する。出力最大制御の場合はス
テップＳ４０において点火ごとに１回、又燃費最小制御
の場合は１　Ｏｍｓごとに１回行う。続いてステップＳ
４１において絞り弁開度が２５度以下と判断された場合
はステップＳ４２において変動周波数ｆｗｏｓを３Ｈｚ
と一定にしてバイパス空気量を変動させる。特性値＝ｆ
（α０に　、ｎ）とし変動振幅に対して用いΔ入く±０
．０５とし燃費最小制御を行う。又ステップＳ４３にお
いて絞り弁開度が３５度以上と判断された場合にはステ
ップＳ４４において１５００回転／分で変動周波数を８
．２５Ｈｚとして回転数に比例して燃料噴射時間ｔｉを
変動させる（２回転ｒ儂＜ＬＪ、２回転「薄くする」）
。その場合変動振幅に対してΔ入く±０．０５とし出力
最大制御を行う。　さらに第１８図（ｅ）に図示したフ
ィルタ処理ではステップＳ５１において出力最大制御の
時は点火あたり１回、又燃費最小制御の場合は１０　ｍ
　ｓごとに１回行う。尚、ステップＳ５２に図示したよ
うにサンプリング期間は出力最大制御の場合テスト信号
周期あたり８回、又燃費最小制御の場合はテスト信号周
期あたり３２回にする。又ステップＳ５３に図示したよ
うにフィルタのフィルタアルゴリズムは ＢＮＦ＝−ａｌ　−ＢＮＦＩ−ａ２−ＢＮＦ２＋ｂ、　
参ＢＮ　１−　ｂ２・ＢＮ２ で行われる。但しＢＮＦは新しいフィルタ出力値（１６
ビツト）、ＢＮＦＩ、ＢＮＦ２はフィルタ３ 出力値の前の値（２４ビツト）、ＢＮＩ　、ＢＮ２は回
転数の前の値（１６ビツト）である。続いてステップ３
５４で位相と振幅値（ピーク値）を格納してこのプログ
ラムを終る。

続いて第１８図（ｆ）では振幅イ自と位相の処理が行わ
れる。この処理はテスト信号周期あたり１回行い（ステ
ップ５６１）、続いてステップＳ６２において加速ある
いは減速（エンジンブレーキ）でないと判断され、又ス
テップＳ６３においてアイドリングと判断された場合は
、ステップＳ６４においてアイドリング混合気用に燃費
最小制御を行う。アイドリングでなくステップ３６５に
おいて絞り弁開度が２５度以下と判断された場合はバイ
パス空気量を変動させて燃費最小制御を行う。即ちステ
ップ３６６において位相値を判断することにより入く入
ｂｅ　ｗｉｎのときは混合気を希薄化しくステップ５６
７）、又逆のときは混合気を濃厚化しくステップ８６８
）燃費を最小にする。

一方ステップＳ６９で絞り弁開度が３５度以上と判断さ
れた場合は位相値を調べ混合気を濃厚化な５ ４ いし希薄化させ（ステップ３７０，３７１，５７２）燃
料供給量を変動させた出力最大制御を行う。

又、第１８図（ｇ）には噴射時間を制御するプログラム
が図示されている。この処理はクランク軸１回転につき
１回行い（ステップ５８０）、ステップＳ８１において
絞り弁位置、温度、電源電圧などのアナログ入力信号を
検出する。ステップＳ８２において始動と判断された場
合にはステップＳ８３において噴射量ｔｅ＝一定とする
。又始動時でない場合はステップ５８４でアイドリング
か否かが判断される。アイドリングでない場合はステッ
プＳ８５においてアイドリング特性値を選び（４Ｘ８）
ｔ　ｅ＝　ｆ　（（、ｎ）に従い噴射量を定める。一方
アイドリングでない場合はステップＳ８６において噴射
特性値（８Ｘ８）をｔｅ＝ｆ（αＯＫ　Ｉ　ｎ　）に従
って噴射量を計算する。続いてステップ３８７において
減速運転（エンジンブレーキ）と判断された場合はステ
ップ３８８において燃料供給量を遮断する（ｔｅ＝ｏ）
。このよ６ うにしてステップＳ８９で暖機、加速濃厚化、補正係数
、電圧補正などの補正量を考慮してｔｉ＝ｔｅｅΣＦ＊
ｏＦ？Ｒ＋ｔｖ の式に従って噴射時間を計算する。

続いて第１８図（ｈ）に図示したプログラムに沿って特
性値の学習（適合化）を行う。まずステップＳ９０にお
いて変化すべきサンプリング点のアドレスを計算する。

続いてステップＳ９１においてこのサンプリング処理領
域を離脱したが否かが判断される。また離脱しない場合
はステップＳ９２において補正係数を平均する。一方離
脱した場合はステップＳ９３において平均化された補正
係数のサンプリング値を計算し特性値を適合させる。続
いてステップ３９４において補正係数をリセットしプロ
グラムを終了する。

−Ｌ述したように極値制御を行うプログラムの流れに沿
ってこれまで述べた制御方法の改良及び簡単化する方法
について説明する。

第１図及び第２図に関連して説明したように燃費最小の
極値制御を行う場合、絞り弁をバイパスする空気バイパ
ス路を介して空気量を変動させなければならない。バイ
パス路と各シリンダ間は比較的長い距離があるのである
種の時間遅れが発生し、この時間遅れにより空気量変動
周波数が制限されそれによって制御は比較的緩慢なもの
となる。これに対して燃料の量を変動させる場合には比
較的周波数を高くすることができる。というのは噴射弁
は直接燃焼室近くに配置され遅延時間はほぼ無視できる
からである。以下に燃費最小制御を行う場合テスト信号
として空気量を変動させるのではなく燃料の供給量を変
動させることによって行う方法について説明する。この
方法では空気バイパス路を省略できるという利点がある
。

前述したように第１４図（ａ）には補正前の噴射時間ｔ
ｅに対する内燃機関の回転トルクＭが、また第１４図（
ｂ）には同じく補正前の噴射時間ｔｅに対し効率ηすな
わち燃料消費率がそれぞれ図示されている。空気量並び
に回転数を一定にし７ た第１４図（ａ）゛の回転トルクの特性は第１図の実線
から導き出すことができ、第１４図では第１図の混合気
のλ値に対し横軸として噴射時間ｔｅが図示されている
。回転トルクＭと噴射時間ｔｅの商は効率に対応するの
で図示した接線ｍは効率の最大値ないし燃料消費率の最
少値に対応する。

第１４図（ｂ）はこれに対応した効率並びに燃料消費率
の特性が図示されている。

ここで噴射時間ｔｅを変動させ第１３図で符号６９によ
り示された回転トルクセンサを用いそれぞれの回転トル
ク並びにそれから得られる内燃機関の効率Ｍ　／　ｔ　
ｅをめる方法を説明する。この値が例えばデジタルフィ
ルタにかけられ、テスト信号と比較される場合には、テ
スト信号の位相値とフィルタ出力信号値（第２図、第３
図、第４図参照）から最大値の右側か左側かであること
を調べなければならない。それにより調節器を介して対
応した補正が可能になる。一般的に噴射時間を変動させ
ると回転トルクの変動をもたらすので、実際の走行時に
はこの変動量を小さくしなければ９ ８ ならない。ここで回転トルクの測定は絶対値の測定で行
われることに注意しておく。例えばオフセット電圧の０
点の変位は計算された最大値の変位を意味する。この制
御方法では吸入された空気量を変動される空気バイパス
路を省略できるという利点がある。基本的にはこの噴射
時間を変動させるこの方法は必ずしも回転数並びに絞り
弁位置が入力量として用いられない他の混合気供給装置
にも用いられるものである。

次にテスト信号として燃料の量が変動されるが、回転ト
ルクセンサのいらない燃費最小制御の方法を説明する。

すなわちこれは下記に示す式から明らかなように回転ト
ルクが回転数変動から得られることにより可能になる。

３ ただし上式においてＭは回転トルク、Ｗは負荷トルク、
ΔＭは１回転あたりのトルク変動の平均値、θは慣性モ
ーメント、Ｔは１回転の周期期間、ΔＴはこの期間の変
動を示す。

ΔＭ／Δｔｅの商を形成すると、第１４図（ａ）に図示
した回転トルク特性曲線の傾斜をめることができる。一
方、内燃機関の個々の動作点において燃費最小点に対す
る傾斜をめ、例えば目標値としてメモリに格納しておく
と、目標値と実際値の比較を介して閉ループ制御を構成
することができる。また他の目標値を設定することによ
り燃費最小値と異なる動作点に制御することも可能であ
る。

」一式から明らかなように慣性モーメントθが傾斜の計
算に用いられる。しかし慣性モーメントは変速比並びに
内燃機関の負荷に従って変化する。

しかしトルク変換機を備えた自動車では計算した傾斜に
対する影響はごくわずかである。一方手動切換えのキア
を備えた自動車ではこの影響は必ずしも無視することが
できない。ここで例えば目標値を変速比あるいは負荷に
従い設定する方法が考えられる。このための最も簡単な
方法は噴射特性値を１つの変速比、例えば高速において
のみ定め、他の変速比に対しては与えられたものとする
ことである。−１一式は正確には負荷トルクＷが一定で
あるとした時のみ得られるものであるが、負荷トルクの
わずかな変動から発生する誤差は内燃機関の普通の駆動
条件では第１近似として無視することができる。

５　（第１５図 上述したような特性値に対して基本制御しその後縦続制
御を行ない、その場合内燃機関の駆動領域に従って種々
の制御形態で行う噴射方法の簡単化した方法ないし改良
した方法を以下に説明する。第１２図に図示したように
特性値は、例えば絞り弁位置α１回転数ｎのような入力
量に従いアイドリング、減速運転９部分負荷並びに全負
荷領域など種々の領域に区分される。同様に部分負荷領
域における燃費最小制御に対し空気量を変動させるのを
避けるようにする。さらに全負荷領域における基本制御
の特性値はエンジンが出力最大で動作するように調節さ
れる。空気比はアイドリング領域と同様に入≦１．０の
値にされる。部分負荷領域においては特性値は燃費最小
値ｂｅ　＋ａｉｎに合わ１ され、この場合空気比入は１．１≦入≦１．５の間で変
化する。減速運転（エンジンブレーキ）では燃料供給量
は非常に小さな値あるいはＯに減少される。絞り弁位置
は空気量に対して直接的な尺度とならないので、空気圧
並びに空気温度の変動は直接内燃機関に供給された混合
気のλ値に影響する。従って特性値発生器に格納された
燃料供給量の基本制御値は縦続制御により補正されなけ
ればならず、λ値はそれに対応して調節することができ
る。

特に簡単な制御方法として出力最大制御をアイドリング
領域以外は全負荷領域においてだけにする方法が考えら
れる。その場合調節器により補正係数を発生させそれに
より圧力ないし温度の変動に基づく吸入空気量の変動を
考慮する。全負荷領域ないし高負荷領域においてのみめ
られるこの係数は、もちろん部分負荷領域の特性値に対
しても近似値的にあてはまる。この理由からこの係数を
部分負荷領域に移行する場合も保持させ、部分負荷領域
においても有効にさせる。この補正係数３ ２ は内燃機関の全負荷領域だけにおいてめられるが、この
係数によって全体の部分負荷並びに全負荷領域が調節さ
れる。

第１５図にはこの制御回路のプロ・ツク図が図示されて
おり、同図において第２図から第５図に図示したものと
同一ないし同様な部分では同一の参照符号が付されてい
る。従ってここではその異なる所だけを説明する。この
場合出力最大制御が行われるので、加算点８０並びに乗
算点８１を介して特性値発生器？０から読み出された噴
射期間ｔｉのみが調節される。それぞれ２つの噴射Ａル
スが交互に濃厚化及び希薄化されるので、回転数に関係
した調節が行われる。全負荷ないし高負荷時測定装置２
７からの出力信号を受ける調節器３０によりスイッチＳ
２を介して特性値発生器から読み出された特性値（噴射
時間）が乗算的に調節される。この調節器は旬能な限り
小さな時定数で動作し、その場合同時に平均値形成回路
８２を介して平均化される。全負荷領域を離脱する時調
節器３０は遮断され、スイッチＳ２が開放し、ス４ イッチＳｌが閉じられる。このようにして部分負荷領域
では平均値形成回路８２によって形成され格納された補
正係数が有効となり、特性値発生器２０から読み出され
た噴射時間ｔｉはこれにより乗算的に補正される。アイ
ドリング時には同様に出力最大制御が行われるので、調
節器３０並びにスイッチＳ２が用いられる。調節器の投
入ないし遮断をそれぞれソフトウェア的に実現する場合
には、領域判別回路８３は機能を示すブロックとなる。

この装置を用いることにより部分負荷領域の噴射時間ｔ
ｉの特性値を全負荷制御によって内燃機関の変化する駆
動条件に簡単に適合させることができる。従ってこの場
合には多大なコストをかけることなく純粋にソフトウェ
ア的に実現できる安価で簡単な方法が実現されることに
なる。

６”’　１６　１７図 自動車が例えば数日にわたって部分負荷領域のみ例えば
市街路交通においてだけしか用いられないような時には
全負荷駆動に従った再ギヤリプレージョンが行われるの
がごく少なくなってしまう場合がある。場合によっては
このような特性値の再ギヤリプレージョンがあまり行わ
れない場合には部分負荷領域での内燃機関の特性は悪く
なってしまう。しかし部分負荷領域においてもキャリブ
レーションできる時には補正係数をかなり頻繁に再調整
することが可能である。

この部分負荷領域においてキャリブレーションする方法
が第１６図に第１２図の特性値の一部を取り出した形で
図示されている。この場合、特に部分負荷領域でしばし
ば用いられる４つの特性値が再キャリブレーション用に
選択されている。

ｎ　＝　１２００並びにα−７度に対しては中央の値ｔ
　ｉ　＝　２．９ｍ　ｓが通常の部分負荷領域で用いら
れる。−ヒのｔ　ｉ　＝　３．５ｍ　ｓは内燃機関が出
力最大に制御される時のその動作点における噴射時間に
対応している。この値は前もって実験的にめられる。走
行中第１６図に例示した４つの部分負荷点のうち１つが
選ばれさらにシステムが新たにキャリブレーションされ
る場合には、このキヤツジ　□５ レーションの期間中噴射量はこの例ではｔｉ＝２．９ｍ
　ｓからｔ　ｉ　＝　３．５ｍ　Ｓに変化される。出力
最大制御を介してこの選択された噴射量が内燃機関のこ
の領域における出力最大値に対応するかどうかが判別さ
れる。通常の状態に対して空気温度ないし空気圧力が変
化したことに基因する偏差がある場合には、この変化を
補正する補正係数がめられる。この係数は上述した方法
に従い部分負荷領域の特性値ｔｉの補正に用いられる。

ギヤリプレージョン中内燃機関の出力が増大する事によ
りこの内燃機関を装備した自動車の運転手に不安を与え
ないために、キャリブレーションによって内燃機関の出
力が変動しないようにしなければならない。

そのために点火時点の制御が行われる。即ち出力最大制
御により強制的に増大した内燃機関の出力は点火時点を
遅らせることにより補償することができる。補正係数が
められると、新しい補正係数を用い再び通常の点火時点
並びに燃費最小の特性値を用いることができるようにな
る。

７ ６ 他の方法は補正係数を内燃機関の一部のシリンダにおい
てのみめることによってキャリブレーション中の内燃機
関の増大した出力を変化させる方法である。しかしその
ためには別の噴射弁が前提になる。上述したように一部
のシリンダにおいて出力最大制御が行われ、一方の残り
のシリンダでは全体の出力が平均して一定となるように
噴射時間が減少される。本実施例（α＝７度、ｎ−１２
００）では例えば半分のシリンダがｔｉ＝３．８ｍｓで
又他の半分のシリンダがｔ　ｉ　＝　２．３ｍ　Ｓで駆
動される。続いてこのめられる補正係数が全てに応用さ
れる。しかしこの方法を残りのシリンダで繰り返し各シ
リンダで平均された補正係数を用いることもできる。

第１７図にはこの方法の実施例が図示されており、同図
で第１５図に図示したブロックと同一のものには同一の
参照部分が付され、ここでの説明は省略される。この例
では噴射弁が２つのグループ２３　、２３　′に分割さ
れる。それに対応して２つの噴射弁グループ２３．２３
′に供給される特８ 性値を補正するための乗算点８１．８１′が設けられる
。これらの乗算点８１．８１′は既に述べたように加算
点８０を介して調節器３０あるいは平均値形成回路８２
により駆動される。キャリブレーション中例えば、噴射
弁グループ２３は全負荷用に増大した特性値で、又他の
噴射弁グループ２３′は全体の出力を一定にするために
減少した特性値で駆動される。それでも回転数変動の形
となって出力変動が現われる場合には、回転数変動（ｄ
　ｎ　／　ｄ　ｔ　）に応答する制御回路９０よりこれ
を補償する。そのためスイッチＳ４が閉じられるので、
制御回路９０はスイッチＳ４．乗算点８１′を介しであ
るいは噴射弁グループ２３′に作用する。キャリブレー
ションが終了すると、スイッチＳ４が開放し、スイッチ
Ｓ３が閉じるので、加算点８０は乗算点８１．８１′と
接続される。

キャリブレーション中内燃機関の出力を一定にさせる第
１の方法は、特性値発生器２０に接続された点火装ａ１
９１によって行われる。この場合内燃機関の噴射弁を分
割する必要はない。というのはキャリブレーション中噴
射時間を増大することによって増大した内燃機関の出力
は点火装置９１により点火時点を遅らせることによって
補償できるからである。このために噴射時間の値を減少
する代わりに内燃機関の点火角を遅延させるための値を
特性値発生器に格納させる。

第１７図に図示した装置により部分負荷領域における噴
射時間の特性値に対する補正係数の再キャリブレーショ
ンを頻繁に行うことが可能になり、特に部分負荷領域に
おいて内燃機関の駆動特性を向上させることができる。

本発明は間欠的な噴射、即ち噴射弁が開放している時間
を介して計量が行われる燃料供給装置に限定させられる
ものでなく、例えばにジェトロニックないしＫＥジェト
ロニック装置のような連続噴射を行う電子制御噴射装置
にも同様に用いられるものである。燃料の噴射は燃料制
御部材並びに対応した噴射弁を介して行われる。燃料制
御部材の制御ロフトはよく知られた電子油圧調節器を９ 介して調節される。その場合電子油圧調節器は回転数と
負荷情報（空気質量、空気重量吸気管圧。

絞り弁位置）によって入力情報が与えられる電子制御装
置によって駆動される。この場合例えば絞り弁開度と回
転数により概略的ではあるが容易に基本制御値を発生さ
せる特性値発生器を用い、その基本値を縦続制御により
微調節する方法を用いるのが好ましい。連続噴射での特
性値の絶対値は間欠噴射のものとは異なることは明らか
である。

というのはストロークあたりか単位時間あたりの噴射量
が基礎になるからである。さらに開ループ制御に続いて
行われる混合気組成の制御、即ち加速濃厚化、全負荷濃
厚化１部分負荷希薄化、入制御、高度補正などの制御が
行われなければならない。基本制御に縦続される制御と
しては基本的に−Ｌに述べた閉ループ制御、例えば入制
御あるいは燃費最小、出力最大に制御する極値制御ある
いは回転の円滑度を制御するための極値制御等が用いら
れる。

本発明はさらに自己着火式内燃機関にも適用で１ ０ きる。特性値発生器の入力量としては例えば回転数とそ
れに絞り弁位置に代るアクセルペダル位置を用いること
ができる。上述した実施例を自己着火式内燃機関に用い
た場合当業者は容易にそれに対応した変形を行うことが
できる。

本発明は燃料供給量に関する実施例に基づき説明したが
、内燃機関に用いられる他の制御方法にも応用できるも
のである。例えば本発明の制御システムにより内燃機関
の動作特性、例えば燃料と空気の混合気組成９点火時点
、特にターボ過給機での過給圧、排気ガス再循環率ある
いはアイドル回転数等の開ループ又は閉ループ制御など
にも用いられるものである。本発明をこのような各種制
御装置に用いることは上述した実施例により本発明の核
心が十分詳細に明らかにされているので当業者には何ら
問題な〈実施できるものである。

へ）効果 以上説明したように本発明によれば内燃機関の走行特性
を全ての駆動状態にわたって最適にし同時に燃料消費率
を小さくし排気ガスを最少にする２ ことができる。内燃機関の異なる駆動領域におし）て特
性値を最適にする制御を異ならしめることによって、た
とえば暖気時、始動時、アイドリング詩、低負荷時並び
に高負荷時に最適制御が可能になり一連の機能的な向上
が得られるとともに加速時および減速時においても改良
が得られる。さらに簡単で従って安価なセンサを用いる
ことができ、装置の長期にわたる安定性が得られ、また
燃料空気混合気調整装置を種々のエンジンに容易に適合
させることができる。

特に、制御装置として極値制御を用い基本制御値を適合
化させる場合好ましい結果が得られる。

この場合各制御時空気量あるいは燃料の量をテスト信号
により重畳、すなわち変動させるのが好ましい。

本発明の好ましい実施例では混合比制御を空気比入に基
づいて行うようにしている。その場合、空気比入に対す
る目標値が特性値発生器に格納ｙれる。また本発明の好
ましい実施例によれば入センサとして希薄センサが用い
られ、それを内燃機関の種々の動作量に従って加熱でき
るようにすると好ましい結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は空気比入と内燃機関の平均有効圧力の関
係を示した特性図、第１図（ｂ）は平均有効圧力を一定
にした時の空気比と空気量ないし燃料の量の関係を示し
た特性図、第２図は極値制御を行う第１の実施例を示し
たブロック図、第３図は極イ自制御の原理を示す説明図
、第４図（ａ）、（ｂ）は極値制御において得られる信
号の振幅並びに位相値を示した信号波形図、第５図はλ
制御を行う本発明の第２の実施例を示すブロック図、第
６図（ａ）は基本値に縦続され乗算的ないし加算的な補
正を行う縦続制御の構成を示したブロック図、第６図（
ｂ）は個々の特性値を適合化させるための基本値に縦続
される縦続制御の構成を示したブロック図、第７図（ａ
）は特性値の各値を適合化させる方法を説明した線図、
第７図（ｂ）は特性値のある領域にわたって適合させる
例を示した線図、第７図（ｃ）は全体の特性　３ 値を乗算的に適合化させる例を示した線図、第８図は特
性値の学習法を示した説明図、第９図はサンプリング点
で示した特性値の例を示す説明図、第１０図（ａ）は平
均値形成による特性値学習法を示した説明図、第１０図
（ｂ）はその方法による補正係数の特性を示した特性図
、第１１図は本発明の第３の実施例を示すブロック構成
図、第１２図は噴射時間ｔｉを定める絞り弁回路と回転
数に基づいた特性値を示す説明図、第１３図は絞り弁回
路と回転数に従って混合気を基本制御し加算補正をする
回路構成を示したブロック図、第１４図（ａ）は噴射時
間と回転トルクの関係を示す特性図、第１４図（ｂ）は
噴射時間と効率即ち燃料消費率の関係を示す特性図、第
１５図は本発明のさらに他の実施例を示すブロック構成
図、第１６図は噴射時間を定める絞り弁開度と回転数に
基づく特性値を示した説明図、第１７図は本発明のさら
に他の実施例を示すブロック構成図、第１８図（ａ）〜
（ｈ）は本発明の制御の流れを説明するフローチャート
図である。 ５ ４ ２０・・・特性値発生器　２１・・・絞り弁２２・・・
アクセルペダル　２３・・・噴射弁２４・・・内燃機関
　２５・・・積分器２６・・・テスト信号発生器　２７
・・・測定装置２８・・・デジタルフィルタ　２９・・
・演算ユニット３０・・・調節器　３１・・・積分器 ３５・・・処理ユニット３８・・・λ目標値発生器５０
・・・マイクロコンピュータ ５１・・・ＣＰＵ　５２・・・ＲＯＭ ５３・・・ＲＡＭ　５４・・・タイマ ６０〜８２・・・信号処理ユニット ６３・・・排気ガスセンサ　６５・・・基準マーク発生
器８７・・・絞り弁位置センサ　θ８・・・冷却水温度
センサ８９・・・回転トルクセンサ　７０〜７３・・・
信号処理回路６ ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、２ ΔＮ−〇 ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、８ １　ＩＩ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、１ム Ｑし・−イ ＦＩＧ、　１５ ８Ｍ２口 ＦＩＧ、　１６ ｎ［１／ｍ１ｎｌ ＦＩＧ、　１７ ｔｉＭ：０ 第１頁の続き ■発明者　ベーター・ユルゲン・　トイシュミット　ン
・ （ｊＭ、切者　マンフレット・シュミ　ドイット　ラウ ＠発明者　ヨーゼフ・つ゛アール　ドイルク ソ連邦共和国７１４１シュヴイーバーデインゲン・ヘル
マエツシツヒ・シュトラーセ　１０６ ソ連邦共和国７１４１シュヴイーバーデインゲン・プレ
スエルシュトラーセ　２３ ツ連邦共和国７０００シュトウットガルト８０・シュロ
スベシュトラーセ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）燃料室％混合気に影響を与える機関変数を基本制御
   するため内燃機関の動作量に従って特性値を格納した特
   性値発生器と、内燃機関の動作量の少なくとも１つに応
   答して前記特性値を補正する補正調節装置とを備えた内
   燃機関の燃料空気混合気調整装置において、特性値発生
   器（２０）に格納された特性値を内燃機関の動作量に従
   って選択し、異なる制御、すなわち低負荷領域ないし部
   分負荷領域においては燃料消費率を最小にする制御によ
   りまた高負荷領域において出力を最大にする制御により
   前記特性値を補止調節するようにしたことを特徴とする
   内燃機関の燃料空気混合気調整装置。 ２）前記具なる制御を極値制御の原理に基づいて行うよ
   うにした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の燃料
   空気混合気調整装置。 ３）出力最大制御を行うためテスト信号発生器（２４）
   から得られたテスト信号を燃料供給量信号に重畳させ、
   このテスト信号に対する内燃機関の反応を分析するよう
   にした特許請求の範囲第２項に記載の内燃機関の燃料空
   気混合気調整装置。 ４）燃料消費率を最小値に制御するためにテスト信号発
   生器（２０）によって得られたテスト信号を内燃機関に
   供給される空気量に重畳させ、このテスト信号に対する
   内燃機関の反応を分析するようにした特許請求の範囲第
   ２項に記載の内燃機関の燃料空気混合気調整装置。 ５）前記テスト信号に対する内燃機関の反応を分析する
   測定量として内燃機関の回転数を選ぶようにした特許請
   求の範囲第３項または第４項に記載の内燃機関の燃料空
   気混合気調整装置。 ８）前記テスト信号に対する内燃機関の反応を分析する
   ためにデジタルフィルタ（２８）を用いるようにした特
   許請求の範囲第３項、第４項または第５項に記載の内燃
   機関の燃料空気混合気調整装　置。 ７）デジタルフィルタの共振周波数を回転数に比例して
   変化させるかあるいは一定にするようにした特許請求の
   範囲第６項に記載の内燃機関の燃料空気混合気調整装置
   。 ８）テスＩ・信号とフィルタ出力信号の位相関係を調べ
   るようにした特許請求の範囲第６項または第７項に記載
   の内燃機関の燃料空気混合気調整装置。 ９）燃料消費率を最小値にする制御ないし出力を最大値
   にする制御を空気比（入）を直接制御することにより行
   うようにした特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の
   燃料空気混合気調整装置。 １０）測定センサとして排気ガス中の酸素成分を検出す
   る排気ガスセンサを用いるようにした特許請求の範囲第
   ９項に記載の内燃機関の燃料空気混合気調整装置。 ＋１）排気ガスセンサとして希薄センサを用いるように
   した特許請求の範囲第１０項に記載の内燃機関の燃料空
   気混合気調整装置。 １２）希薄センサを内燃機関の動作量に従って加熱でき
   るようにした特許請求の範囲第１１項に記載の内燃機関
   の燃料空気混合気調整装置。 １３）空気比（入）の目標値を内燃機関の動作量に従っ
   て特性値発生器（３６）ｉこ格納するようにした特許請
   求の範囲第９項に記載の内燃機関の燃料空気混合気調整
   装置。 １４）特性値発生器（３６）に格納したん目標イｌｌ′
   １を内燃機関の高負荷領域においては八−１の周辺に、
   また低負荷ないし部分負荷領域で入〉１の希薄化領域に
   設定するようにした特許請求の範囲第１３項に記載の内
   燃機関の燃料空気混合気調整装置。 １５）自己着火式内燃機関あるいは間欠的あるいは連続
   的に噴射を行う外部着火式内燃機関に用いるようにした
   特許請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか１項
   に記載の内燃機関の燃料空気混合気調整装置。