JPS611845A

JPS611845A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPS611845A
Application number: JP12211284A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Sawamoto; 沢本　国章
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1986-01-07
Also published as: JPH0447135B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は内燃機関に供給する混合気の空燃比を制御する
装置に関し、特に高負荷条件における空燃比制御と、排
気浄化の要求による空燃比制御とを運転状態に応じて使
い分けて制御する装置に関するものである。

〔従来技術〕

第２図は、従来の燃料制御装置の一例図である。

第２図において、１はエアクリーナ、２は吸入空気量を
計測するエアフローメータ、３はスロットル弁、４は吸
気マニホールド、５はシリンダ、６は機関め冷却水温を
検出する水温センサ、７は機関のクランク軸の回転角度
を検出するクランク角センサ、８は排気マニホールド、
９は排気ガス成分濃度（例えば酸素濃度）を検出する排
気センサ、１０は燃料噴射弁、１１は点火プラグ、１２
は制御装置である。

クランク角センサ７は、例えばクランク角の基準位置毎
（４気筒機関では１８０°毎、６気筒機関では１２０°
毎）に基準位置パルスを出力し、また単位角度毎（例え
ば２°毎）ｉこ単位角パルスを出力する。

そして制御装置１２内において、この基準位置パルスが
入力された後の単位角パルスの数を計数することによっ
てその時のクランク角を知ることが出来る。

また、単位角パルスの周波数または周期を計測すること
によって機関の回転速度を知ることも出来る。

なお、第２図の例においては、ディストリビュータ内に
クランク角センサが設けられている場合を例示している
。

制御装置１２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ。

入出力インターフェイス等からなるマイクロコンピュー
タで構成され、上記のエアフローメータ２から与えられ
る吸入空気量信号Ｓ１、水温センサ６から与えられる水
温信号Ｓ２、クランク角センサ７から与えられるクラン
ク角信号Ｓ３、排気センサ９から与えられる排気信号Ｓ
４及び図示しないバッテリ電圧信号やスロットル全開ス
イッチの信号等を入力し、それらの信号に応じた演算を
行なって機関に供給すべき燃料噴射量を算出し、噴射信
号Ｓ５を出力する。

この噴射信号Ｓ５によって燃料噴射弁１０が作動し、機
関に所定量の燃料を供給する。

上記の制御装置１２内における燃料噴射量Ｔｉの演算は
、例えば次の式によって行なわれる（例えば日産技術解
説書１９７９　　ＥＣＣ８Ｌ系エンジンに記載）。

Ｔｊ＝ＴｐＸ（１＋Ｆｔ＋ＫＭＲ／１００）Ｘβ＋Ｔｓ
・・（１）上記の（１）式において、Ｔｐは基本噴射量であり、例
えば吸入空気量をＱ、機関の回転速度をＮ、定数をＫと
した場合に、Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎで求められる。

また、Ｆｔは、機関の冷却水温に対応した補正係数であ
り、例えば冷却水温度が低いほど大きな値となる。

また、ＫＭＲは、高負荷時における補正係数であり、例
えば第４図に示すごとく基本噴射量ＴＰと回転速度Ｎと
に応じた値として予めデータテーブルに記憶されていた
値からテーブルルックアップによって読み出して用いる
。

また、Ｔｓは、バッテリ電圧による補正係数であり、燃
料噴射弁１０を駆動する電圧の変動を補正するための係
数である。

また、βは、排気センサ９からの排気信号Ｓ４に応じた
補正係数であり、このβを用いることによって混合気の
空燃比を所定の値、例えば理論空燃比１４．８近傍の値
にフィードバック制御することが出来る。

ただし、この排気信号Ｓ４によるフードパック制御を行
なっている場合には、常に混合気の空燃比が一定の値と
なるように制御されるので、上記の冷却水温による補正
や高負荷による補正が無意味になってしまう。

そのため、この排気信号Ｓ４によるフィードバック制御
は、水温による補正係数Ｆｔや高負荷における補正係数
ＫＭＲがＯの場合にのみ行なわれる。

上記の各補正の演算とセンサ類との関係を示すと第３図
のようになる。

一方、内燃機関の点火時期制御装置としては、例えば公
開特許公報昭和５７年第５９０６１号に示されているよ
うなものがある。

上記のごとき電子式の点火時期制御装置においては、例
えば第５図に示すごとき機関の回転速度Ｎと基本噴射量
Ｔｐとに応じた最適点火進角値を、予めデータテーブル
として記憶しておき、その時の回転速度と基本噴射量と
に応じた値をテーブルルックアップによって読み出して
、その値に点火時期を制御するように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように従来の燃料制御装置においては、排気セン
サの信号に応じたフィードバック制御は行なっているが
、高負荷条件による補正は基本噴射量と回転速度、すな
わち吸入空気量と回転速度とによって決定されるような
構成となっており、そ゛の補正は全くオープンループ制
御で行なわれている。

そのため、エアフローメータや燃料噴射弁等のバラツキ
や経時変化等によって高負荷時の空燃比が最適空燃比（
Ｌ　Ｂ　Ｔ　−Ｌｅａｎｅｓｔ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　ｆｏ
ｒＢｅｓｔ　Ｔｏｒｑｕｅ、なおこの値は、発生トルク
を最大にするための空燃比であり、前記の排気センサ信
号による空燃比のフィードバックの値とは異なった値と
なっている）からはずれてトルクが低下したり安定性が
悪化したりする恐れがある。

本発明は、上記のごとき従来技術の問題点を解決するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するた枠木発明においては、。

機関の負荷が所定範囲内か否かを判別し、範囲外の場合
には、機関のシリンダ内圧力を検出し、その値から機関
の空燃比をＬＢＴとするようにフィードバック制御し、
また、負荷が範囲内の場合↓こは、排気センサの信号に
基づいて空燃比を排気浄化上必要とされる値とするよう
にフィードバック制御することにより、高負荷時にはＬ
ＢＴ点で機関を動作させ、中低負荷時には排気浄化を有
効に行なうように構成している。

また上記の空燃比制御と合わせて、点火時期を最適点火
時期（Ｍ　Ｂ　Ｔ−・・・Ｍｉｎｉｍｕｍ　５ｐａｒｋ
　Ａｄｖａｎｃｅｆｏｒ　５ｅｓｔ　Ｔｏｒｑｕｅ）と
なるように制御すれば、上記のＬＢＴ点でのフィードバ
ック制御をより有効なものとすることが出来る。

以下、まず、ＬＢＴ及びＭＢＴを実現するための原理に
ついて説明する。

第６図は、クランク角とシリンダ内圧力の関係図であり
、また第７図は、空燃比と発生トルクとの関係図であり
、一定回転速度（例えば２０００ｒｐｍ）でスロットル
弁全開の条件における値を示している。

第６図から判るように、シリンダ内圧力はＷ縮上死点（
Ｔ　Ｄ　Ｃ）から１０°〜２０’後、すなわちＡ　Ｔ　
Ｄ　Ｃ１０°〜２０°において最大となる。

またその最大値は、空燃比Ａ／Ｆに応じて変化し、Ａ／
Ｆが１３付近で最大となる。

また第７図から判るように、機関の発生トルクもこの空
燃比が１３付近の時に最大となり、これをＬＢＴと呼ん
でいる。

従って、シリンダ内圧力を最大にするようにフィードバ
ック制御すれば高負荷時における空燃比を常に最適空燃
比ＬＢＴに制御することができる。

また第８図は、点火時期を変化させた場合におけるシリ
ンダ内圧力とクランク角との関係図であり、一定回転速
度（例えば２０００ｒｐｍ）でスロットル弁全開の条件
における値を示している。

第８図から判るように、シリンダ内圧力のカーブは、点
火時期に応じて変化する。

そして、シリンダ内圧力が最大となる時のクランク角Ｏ
ｍが上死点後の所定角度（例えば１０°〜２０°）にな
るように点火時期を制御した場合に最もトルクが大きく
なる。

この時の点火時期をＭＢＴと呼んでいる。

第９図は、上記のシリンダ内圧力が最大となるクラ、ン
ク角θｍと点火時期との関係を示す図である。

第９図から判るように、０ｍと点火時期とはほぼ直線的
な対応関係にあり、点火時期を制御することによって０
ｍの値を任意の値にすることが出来る。

従って、点火時期を制御して０ｍの値をＭＢＴに対応し
た点（例えば、上死点後１５°）の値にするように制御
すれば発生トルクを最大にすることが出来る。

第１０図は、点火時期と発生トルクとの関係を示す図で
ある。

第１０図から判るように、点火時期をＭＢＴ点（例えば
ＢＴＤＣ２０°）に制御した場合に発生トルクが最大と
なることが判る。

上記のごとき空燃比の制御と点火時期の制御とを総合す
ると、発生トルクを最大とする条件として第１１図に示
すごとき特性が得られる。

第１１図において、Ｘ印がＬＭＢＴ点すなわちＬＢＴと
ＭＢＴとをともに実現している点である。

上記の説明から判るように、内燃機関をＬＭＢＴ点で作
動させるためには、機関のシリンダ内圧力を検出し、そ
の値から機関の空燃比をＬＢＴとするようにフィードバ
ック制御し、また、シリンダ内圧力が最大となるクラン
ク角を検出し、そのクランク角を上死点後の所定角度と
するように点火時期をフィードバック制御すれば良い。

なお、上記のＭＢＴ点を実現するための所定のクランク
角度θｍは、機関の連桿比に応じて定まる値であり、そ
の機関に固有の値であって一般に上死点後１０°〜２０
°の範囲内の値、例えば上死点後１５°の値である。

なお、連桿比とは、コネクティングロッドの長さとクラ
ンクシャフトの回転半径（ストロークの１７２）との比
であり、コネクティングロッドの長さをＬ、クランクシ
ャフトの回転半径をｒとした場合に、連桿比λ＝　Ｌ　
／　ｒである。

次に、第１図は、本発明の機能を示すブロック図である
。

まず、第１図（Ａ）において、５１はシリンダ内圧力を
検出する検圧手段であり、例えば、後記第１２図の圧力
センサ１３である。

また、排気検出手段５２は、機関の排気ガス成分濃度（
例えば酸素濃度）を検出するものであり、例えば前記第
２図の排気センサ９である。

また、５３はクランク角を検出するクランク角検出手段
であり、例えば、前記第２図のクランク角センサ７であ
る。

また、５４は機関の負荷を検出する負荷検出手段であり
、例えば前記第２図のエアフローメータ２である。

次に１判別手段５６は、機関の負荷が所定範囲内か否か
を判別する手段であり、例えば前記第４図のごときデー
タテーブルに記憶しておいた値から、その時の基本噴射
量Ｔｐと回転速度Ｎとに対応した値が０の場合は範囲内
（中低負荷域）、０で無い場合は範囲外（高負荷域）と
判定する。

また、演算手段５５は、判別手段５６が範囲外と判定し
た場合は、検圧手段５１とクランク角検出手段５３との
信号から１回の点火サイクル内における第１の所定クラ
ンク角でのシリンダ内圧力Ｐ　ｍｂｔと、第２の所定ク
ランク角でのシリンダ内圧力Ｐｔとを検出し、両者の比
Ｐｍｂｔ／Ｐｔを算出し、その比Ｐ＋ｎｂｔ／Ｐｔを最
大とするように空燃比を制御する制御信号を出力する。

また、演算手段５５は、判別手段５６が範囲内と判定し
た場合は、排気検出手段５２の信号に基づいた制御信号
を出力する。この制御信号は、例えば空燃比を理論空燃
比１４．８近傍の値とするようにフィードバック制御す
るものである。

上記の判別手段５６と演算手段５５とは、例えばマイク
ロコンピュータで構成することが出来る。

次に、混合気調量手段５７は、上記の演算手段５５から
与えられる制御信号に応じて機関に供給する混合気を制
御するものである。

この混合気調量手段５７は、例えば、前記第２図の燃料
噴射弁１０や電気信号によって空燃比を調整することの
出来る気化器（例えば、公開特許公報昭和５１年第１３
２３２６号）を用いることが出来る。

次に、第１図（Ｂ）において、演算手段５８は、判別手
段５６が範囲外と判定した場合は、検圧手段５工とクラ
ンク角検出手段５３との信号から］回の点火サイクル内
におけるシリンダ内圧力の最大値Ｐｉと所定クランク角
でのシリンダ内圧力Ｐｔとを検出し、両者の比Ｐｉ／Ｐ
ｔを算出し、その比Ｐｉ／Ｐｔを最大とするように空燃
比を制御する制御信号を出力する。

また、演算手段５８は、判別手段５６が範囲内と判定し
た場合は、排気検出手段５２の信号に基づいた制御信号
を出力する。その他の部分は、上記（Ａ）と同様である
。

次に、第１図（Ｃ）において、演算手段５９は、判別手
段５６が範囲外と判定した場合は、検圧手段５Ｉとクラ
ンク角検出手段５３との信号から１回の点火サイクル内
における図示平均有効圧力Ｐｉを算出し、所定クランク
角でのシリンダ内圧力Ｐｔを検出し、両者の比Ｐｊ／Ｐ
ｔを算出し、その比Ｐｉ／’Ｐｔを最大とするように空
燃比を制御する制御信号を出力する。

なお、図示平均有効圧力Ｐｉは、各クランク角毎のシリ
ンダ内圧力をＰ、クランク角が所定角度（例えば２°）
変化する毎の行程容積の変化分をΔ■、行程容積をＶと
した場合に、Ｐｉ＝Σ（ＰＸΔＶ）／ｖで求められる。

上記の（Ａ）においては、機関の負荷が所定範囲外すな
わち高負荷時には、第１の所定クランク角（例えばＡＴ
ＤＣ１５６）でのシリンダ内圧力Ｐ　ｍｂｔを第２の所
定クランク角（例えばＴＤＣ）でのシリンダ内圧力Ｐｔ
で正規化した値に応じて空燃比を制御し、また（Ｂ）に
おいては、シリンダ内圧力の最大値Ｐｍを所定クランク
角（例えばＴＤＣ）でのシリンダ内圧力Ｐｔで正規化し
た値に応じて空燃比を制御し、また（Ｃ）においては１
図示平均有効圧力Ｐｉを所定クランク角（例えばＴＤＣ
）でのシリンダ内圧力Ｐｔで正規化した値に応じて空燃
比を制御するように構成しているので、空燃比を常にＬ
ＢＴ点に制御することが可能となる。

また、機関の負荷が所定範囲内の場合には、排気検出手
段の信号に応じて空燃比をフィードバック制御するよう
に構成しているので、排気浄化性能も満足させることが
出来る。

〔発明の実施例〕

以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１２図は、本発明の一実施例図である。

第１２図において、１３はシリンダ内圧力を検出する圧
力センサである。

この圧力センサ１３は、点火プラグ１１の座金の代わり
に用いられており、シリンダ内圧力の変化を電気信号と
して取り出すものである。

また、制御装置１５は、例えばマイクロコンピュータで
構成されており、エアフローメータ２から与えられる吸
入空気量信号Ｓ１、水温センサ６から与えられる水温信
号Ｓ２、クランク角センサ７から与えられるクランク角
信号Ｓ３、排気センサ９から与えられる排気信号Ｓ４及
び圧力センサ１３から与えられる圧力信号８６等を入力
し、所定の演算を行なって噴射信号Ｓ５と点火信号Ｓ７
とを出力し、それによって燃料噴射弁１０と点火装置１
６とを制御する。

なお点火装置１６は、制御装置１５から点火信号Ｓ７が
与えられたとき高電圧を発生し、それを点火プラグ１１
に送って点火を行なうものであり、例えば、パワートラ
ンジスタ・スイッチング回路と点火コイルとからなる装
置を用いることができる。

その他、第２図と同符号は同一物を示す。

次に、第１３図は、圧力センサ１３の一例図であり、（
Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図を示す。

第１３図において、１３Ａはリング状の圧電素子、１．
３Ｂはリング状のマイナス電極、１３Ｃはプラス電極で
ある。

また、第１４図は、上記の圧力センサ１３の取付は図で
あり、シリンダヘッド１４に点火プラグ１１によって締
付けられて取付られでいる。

次に、制御装置１５内における演算について説明する。

第１５図は、本発明の制御系の一実施例を示すブロック
図である。

第１５図において、エアフローメータ２、水温センサ６
、排気センサ９、圧力センサ１３のそれぞれの信号とバ
ッテリ１７の電圧信号とが制御装置１５内のマルチプレ
クサ１８に与えられる。

また、クランク角センサ７の信号は、ラッチ回路１９に
与えられ、このラッチ回路１９の出方によってマルチプ
レクサ１８を切換え上記の各信号を選択的にＡＤ変換器
２０へ送る。

ＡＤ変換器２０でディジタル信号に変換された各信号及
びクランク角センサ７の信号は、ＣＰＵ２１に送られ、
後記のフローチャートに示すごとき演算が行なわれ、そ
の演算結果として算出された噴４射信号（前記の制御信
号に相当）が出力回路２３で電力増幅された後、燃料噴
射弁１０へ送られる。また、演算結果として算出された
点火時期制御信号が出力回路２４で点火信号に変換され
た後、点火装Ｎ１６へ送られる。

なお、２２はメモリであり、演算途中のデータ等を一時
的に記憶するＲＡＭと演算手順や各種データ（ＫＭＲの
データテーブル等）を予め記憶しているＲＯＭ等から構
成されている。

次に、演算内容についてゝ詳細に説明する。

第１６図は、制御装置１５内における演算の一実施例を
示すフローチャートである。

まず、第１６図（Ａ）において、Ｐｌでは、クランク角
センサの信号から惨関の回転速度Ｎを読み込む。

次に、Ｐ２では、エアフローメータの信号から吸入空気
量Ｑを読み込む。

次に、Ｐ３では、基本噴射量Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎを演算す
る。

次に、Ｐ４では、上記の求めたＮとＴｐとに応じて前記
第５図のごときデータテーブルがら点火進角値ＡＤＶを
テーブルルックアップする。

次に、Ｐ５では、上記の求めたＮとＴｐとに応じて前記
第４図のごときデータテーブルから高負荷補正値ＫＭＲ
をテーブルルックアップする。

次に、Ｐ６では、圧力センサの信号からその時のシリン
ダ内圧力Ｐ、を測定して記憶する。

次に、Ｐｌでは、その時のクランク角が圧縮上死点（Ｔ
　Ｄ　Ｃ）か否かを判定する。

ＰｌでＮＯの場合には、直ちにＰＩＯへ行く。

Ｐ’７でＹＥＳ（７）場合ニハ、Ｐ８へ行き、ＴＤＣに
おけるシリンダ内圧力Ｐｔを測定して記憶する。

次に、Ｐ９では、上記の測定したＰｔをシリンダ内圧力
の最大値Ｐｍの初期値とする。

また、この時のクランク角θを０とする。

次に、ＰＬＯでは、今回のシリンダ内圧力Ｐｎが前回ま
でのシリンダ内圧力の最大値Ｐｍより大が否かを判定す
る。

ＰｌｏでＮｏの場合には、直ちにＰｌ２へ行く。

ＰｌＯでＹＥＳの場合には、ｐＨへ行き、今回のシリン
ダ内圧力Ｐｎを新たな最大値Ｐｉとして記憶する。

また、その時のクランク角、すなわち最大値に相当する
クランク角θｍをｎとする。

次に、Ｐｌ２では、その時のクランク角がＡＴＤＣ１５
″か否かを判定し、ＹＥＳの場合にはＰｌ３でＡＴＤＣ
１５°におけるシリンダ内圧力Ｐ　ｍｂｔを測定して記
憶する。

このＰｌ２におけるＡＴＤＣ１５°とは、前記したごと
く機関の連桿比によって定まる値であり、シリンダ内圧
力が最大値になると思われるクランク角である。

次に、Ｐｌ４では、クランク角がＡＴＤＣ９０’より大
か否かを判定する。

Ｐｌ４でＹＥＳの場合には、爆発サイクル内でシリンダ
内圧力の最大値が発生する区間は終了しているので、第
１６図（Ｂ）のＰｌ５へ行く。

Ｐｌ４でＮｏの場合には、再びＰｌに戻り上記の手順を
繰り返す。

次に、第１６図（Ｂ）において、Ｐｌ５では、上記の最
大値Ｐ　ｍｂｔとＴＤＣにおけるシリンダ内圧力Ｐｔと
の比を演算して記憶する。

なお、第１６図のフローチャートの全体の演算は、１点
火サイクル毎に１回繰り返されるものであり、Ｐｌ５の
（Ｐｍｂｔ／Ｐｔ）ｎの添字。は、今回の演算における
値であることを示している。

次に、Ｐｌ６では、前記のＰ５で読み込んだＫＭＲがＯ
か否かを判別する。

ＫＭＲ＝Ｏの場合は、負荷が所定範囲内の中低負荷域に
あることを示すから、排気センサの信号による空燃比制
御を行なう。

まずＰｌ７で排気センサの出力を読み込む。

次に、Ｐｌ８では、排気センサの出力からその時の空燃
比を判別する。この方法としては、例えば排気センサの
出力を所定の基準値と比較し、基準値より大の場合は混
合気がリッチ（空燃比が目標より小）、小の場合は混合
気がリーン（空燃比が目標より大）と判定する。

Ｐｌ、８でリッチの場合は、Ｐｌ９に行き、空燃比補正
係数αをα＝α−Δαにする。

Ｐｌ８でリーンの場合は、Ｐ２Ｏに行き、空燃比補正係
数αをα＝α＋Δαにする。

すなわち空燃比が目標値（例えば理論空燃比）よりもリ
ッチな場合には、リーン化するために空燃比補正係数を
Δαだけ減算し、逆にリーンの場合には、リッチ化する
ためにΔαだけ加算してやる。

一方、Ｐｌ６でＮＯの場合は、その時の負荷力１所定範
囲外の高負荷域にあることを示す力）らＬ１３Ｔ制御を
行なう。

まずＰ２１では、前記Ｐ１５の今回の点火サイクルの演
算における値と（Ｐ　ｍｂｔ／　Ｐ　ｔ）ｎ−ｘすなわ
ち前回の点火サイクルの演算における値との大きさを比
較する。Ｐ２１で今回の演算における値の方力へ大きか
った場合にはＰ２２へ行き、リッチフラグカ弐１か否か
を判断する。

このリッチフラグは、空燃比をリッチ化すなわち濃くし
ている場合には１であり、リーン化すなわち薄くしてい
る場合にはＯである。

Ｐ２２でＹＥＳの場合には、Ｐ２４へ行き、空燃比補正
係数αをα＝α十Δαとする。

すなわち、空燃比をリッチ化している状態においてＰｍ
ｂｔ／Ｐｔの値が増加している場合には、更に空燃比を
リッチの方向に変化させるようにする。

Ｐ２２でＮｏの場合にはＰ２３に行き、αをα＝α−Δ
αとする。

すなわち、空燃比をリーン化しているときにＰ　ｍｂｔ
　／　Ｐ　ｔ、が増加している場合には空燃比を更にリ
ーン化するように制御する。

一方、Ｐ２１でＮＯの場合にはＰ２５に行き、リッチフ
ラグが１か否かを判定する。

Ｐ２５でＹＥＳの場合には、Ｐ２６へ行き、リッチフラ
グを０にした後、Ｐ２７でα＝α−Δαとする。

すなわち空燃比をリッチ化している時にＰ　ｍｂｔ／Ｐ
ｔが減少している場合には、空燃比をリーン化する必要
があるので、Ｐ２６でリッチフラグをＯにした後、Ｐ２
７でαを一定量Δαだけ減少させる。

Ｐ２５でＮｏの場合には、Ｐ２８へ行き、リッチフラグ
を１にした後、Ｐ２９でα＝α＋Δαにする。

すなわち空燃比をリーン化している時にＰ　ｍｂｔ／Ｐ
ｔが減少している時には空燃比をリッチ化する必要があ
るのでリッチフラグを１にした後、αをΔαだけ増加さ
せるように制御する。

次に、Ｐ２Ｏでは、上記のようにして演算した空燃比補
正係数αを用いて、燃料噴射量Ｔｉ二ＴＰ・α＋Ｔｓを演算して出力する。

なお、Ｔｐは前記のＰ３で求めた値を用い、ま・　　た
、Ｔｓは別に読み込んだバッテリ電圧から算出する。

次に、Ｐ３１では、前記ｐＨで求めておいたシリンダ内
圧力が最大値Ｐｍとなる時のクランク角Ｏｍが１５°よ
り大か否かを判定する。

この１５°という値は、前記のＭＢＴを実現するための
値であり、前記のとと＜ＡＴＤＣＩＯ°〜２０°の範囲
においてその機関の連稈比によって定まる値である。

この実施例の場合には、−例として１５°に・設定して
いる。

Ｐ３１でＮＯの場合には、シリンダ内圧力が最大となる
クランク角がＡＴＤＣ１５°よりも小、すなわち点火進
角がＭＢＴよりも進んでいることを示すから、Ｐ３２へ
行き、点火進角ＡＤＶからΔＡを減じた値を新たな点火
進角とする。

Ｐ３１でＹＥＳの場合には、シリンダ内圧力が最大とな
るクランク角θｍがＡ　Ｔ　Ｄ　Ｃ１５’よりも大、す
なわち点火進角がＭＢＴよりも遅れていることを示すか
らＰ３３へ行き、ＡＤＶにΔＡを加えたものを新たな点
火進角ＡＤＶとする。

上記のように第１６図の演算においては、負荷が所定範
囲内の中低負荷域にある時には、排気センサの信号に応
じて空燃比を所定値に制御し、また負荷が所定範囲外の
高負荷域にある時には、シリンダ内圧力が最大値になる
と思われるクランク角における値Ｐ　ｍｂｔを圧縮上死
点におけるシリンダ内圧力Ｐｔで正規化した値が最大と
なるように空燃比を制御している。

またシリンダ内圧力が最大となるクランク角が上死点後
の所定角度となるように点火時期を制御している。

上記のように制御することにより、中低負荷域では排気
浄化に適した所定の空燃比に制御することができ、また
高負荷域においては空燃比をＬＢＴに制御することが出
来る。また点火時期もＭＢＴに制御することが出来る６
従って、上記の制御により、前記第１１図に示すＬＭＢ
Ｔ点に一致させるように制御することが出来る。

なお上記の制御において、点火時期の制御を行なおない
場合は、第１６図のＰ４、Ｐ９のθｍ＝０の部分、ｐｉ
ｏ、Ｐｉｔ、ｐｚｏ〜Ｐ３３を削除すれば良い。

次に、第１７図は１本発明の演算の第２の実施例を示す
フローチャートである。

まず、第１７図（Ａ）において、ＰＬからＰｌ４までは
前記第１６図のＰｌからＰｌ４までと同様である。

ただ、Ｐｌ２とＰｌ３とが削除されている点が異なる。

次に、第１７図（Ｂ）のＰ３４において、前記ｐＨで求
めた最大値ＰＩＩｌとＴＤＣにおけるシリンダ内圧力Ｐ
ｔとの比を演算して記憶する。

またＰ３５では、今回の点火サイクルの演算における値
と（Ｐ　ｌｌ／　Ｐ　ｔ）ｎ−ｔすなわち前回の点火サ
イクルの演算における値との大きさを比較する。

それ以降のＰ１６〜Ｐ３３の演算は、前記第１６図と同
様である。

上記のように第１７図の演算においては、負荷が所定範
囲内の中低負荷域にある時には、排気センサの信号に応
じて空燃比を所定値に制御し、また負荷が所定範囲外の
高負荷域にある時には、シリンダ内圧力の実際の最大値
を求め、その値を圧縮上死点におけるシリンダ内圧力Ｐ
ｔで正規化した値が最大となるように空燃比を制御して
いる。

なお上記の制御において、点火時期の制御を行なわない
場合は、第１７図のＰ４、Ｐ９のＯｍ＝０の部分、ｐＨ
のθｍ＝ｎの部分、Ｐ３０〜Ｐ３３を削除すれば良い。

次に、第１８図は、本発明の第３の演算を示す実施例の
フローチャートである。

まず、第１８図（Ａ）において、Ｐ１〜ｐＨまでは前記
第１６図と同様である。

但し、Ｐ６とＰｌとの間にＰ３６とＰ３７とが挿入され
ている点が異なる。

すなわち、Ｐ３６では、クランク角度が所定角度（例え
ば２°）変化する毎の行程容積の変化分ΔＶを算出する
。

次に、Ｐ３７では、図示平均有効圧力Ｐｉを碑算する。

この図示平均有効圧力Ｐｉは、１サイクル中に燃焼ガス
がピストンにする仕事を行程容積で割った値であり、各
クランク角におけるシリンダ内圧力をＰ、クランク角が
単位角度（例えば２°）変化する毎の行程容積の変化分
をΔ■、行程容積をＶとし元場合に、Ｐｉ＝Σ（ｐｘΔ
Ｖ）／Ｖで求められる。

また、Ｐ　ｉｎ　：　Ｐ　ｉｎ−、＋ΔＶ　’　Ｐ　ｎ
の式を用いて近似計算することも出来る。

なお、上式において、Ｐｉｎは今回の演算におけるＰｉ
の値、Ｐｉｎ−４は前回（クランク角で２°前）の演算
１三おけるＰｉの値、Ｐｎは今回の演算におけるＰの値
である。

次にＰｌからｐＨまでの演算を行なった後、Ｐ３８では
、その時のクランク角が排気上死点か否かを判定する。

Ｐ３８でＮｏの場合には、まだ燃焼サイクルが終了して
いないことを示すのでＰｌに戻り、再び上記の手順を繰
り返す。

Ｐ３８でＹＥＳの場合には、１回の燃焼サイクルが終了
しているので、第１８図（Ｂ）のＰ３９へ行く。

Ｐ３９では、図示平均有効圧力ＰｉとＴＤＣにおけるシ
リンダ内圧力Ｐｔとの比を演算して記憶する。

またＰ２Ｏでは、今回の点火サイクルの演算における値
と前回の点火サイクルの演算における値との大小を比較
する。それ以後のＰ１６〜Ｐ３３の演算は、前記第１６
図の場合と同様である。

上記のように第１８図の演算においては、負荷が所定範
囲内の中低負荷域にある時には、排気センサの信号に応
じて空燃比を所定値に制御し、また負荷が所定範囲外の
高負荷域にある時には、図示平均有効圧力Ｐｉを機関の
負荷を代表する圧縮上死点におけるシリンダ内圧力Ｐｔ
で正規化した値が最大となるように空燃比を補正するよ
うに制御するので、最適空燃比ＬＢＴ４件を正確に実現
することか出来る。

また、シリンダ内圧力が最大となるクランク角θｍが上
死点後の所定位置に来るように点火時期をフィードバッ
ク制御するので、常にＭＢＴ点に点火時期を制御するこ
とが出来る。

なお上記の制御において、点火時期の制御を行なわない
場合は、第１８図のＰ４、Ｐ９のθｍ＝Ｑの部分、ｐＨ
のθｍ二〇の部分、Ｐ３０〜Ｐ３３を削除すれば良い６なお、第１２図の実施例においては、シリンダを１個の
み表示しているが、多気筒機関の場合には、各気筒に取
り付けた圧力センサの信号に応じて各気筒毎に燃料噴射
量を補正して制御することが可能である。

また、圧力センサは、各気筒毎に取り付けてシリンダ内
圧力を測定するが、燃料噴射は全気筒同一噴射での補正
も可能である。

また、いくつかの気筒の内の１個にのみ圧力センサを設
け、その圧力センサの出力によって全気筒同一の噴射量
の補正も可能である。

また、これまでの説明では、混合気調量装置として燃料
噴射弁を用いた場合のみを説明したが、気化器を用いた
場合においても同様に制御することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明においては、負荷が所定範囲
内の中低負荷域にある時には、排気センサの信号に応じ
て空燃比を所定値に制御し、また負荷が所定範囲外の高
負荷域にある時には、圧力センサを用いてシリンダ内圧
力を検出し、その値からシリンダ内圧力の最大値や図示
平均有効圧力等を求め、それらの値を圧縮上死点等所定
クランク角におけるシリンダ内圧力で正規化した値が最
大となるように空燃比をフィードバック制御するように
構成しているので、部品のバラツキや経時変化等があっ
ても高負荷時には常に最適空燃比ＬＢＴを実現すること
が出来、最高のトルクを得ることが出来ると共に、中低
負荷時には良好な排気浄化性能を実現することが出来る
。

従って、トルク不足になったり、あるいは排気浄化性能
が低下したりする恐れがなくなる等の優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機能を示すブロック図、第２図は従来
の燃料制御装置の一例図、第３図は第２図の装置におけ
る演算内容とセンサ類との関係図、第４図は高負荷補正
係数の特性図、第５図は点火進角特性図、第６図はクラ
ンク角とシリンダ内圧力の特性図、第７図は空燃比とト
ルクとの特性図、第８図は点火時期を変えた場合におけ
るシリンダ内圧力とクランク角との特性図、第９図はシ
リンダ内圧力が最大となるクランク角と点火時期との特
性図、第１０図は点火時期と出力トルクとの特性図、第
１１図は空燃比と点火時期とに応じたトルク特性図、第
１２図は本発明の一実施例図、第１３図は本発明に用い
る圧力センサの一例図、第１４図は圧力センサの取付は
図、第１５図は本発明の制御系の一実施例を示すブロッ
ク図、第１６図〜第１８図はそれぞれ本発明の演算を示
すフローチャートの実施例図である。符号の説明１・・・エアクリーナ　　　２・・・エアフローメータ
３・・・スロットル弁　　　４・・・吸気マニホールド
５・・・シリンダ　　　　　６・・・水温センサ７・・
・クランク角センサ　８・・・排気マニホールド９・・
・排気センサ　　　　１０・・・燃料噴射弁１１・・・
点火プラグ　　　　１２・・・制御装置１３・・・圧力
センサ　　　　１３Ａ・・・圧電素子１３Ｂ・・・マイ
ナス電極　　１３Ｇ・・・プラス電極１４・・・シリン
ダヘッド　　１５・・パ制御装置工６・・・点火装置１
７・・・バッテリ１８・・・マルチプレクサ　　１９・
・・ラッチ回路２０・・・ＡＤ変換器　　　　２１・・
・ＣＰＵ２２・・・メモリ　　　　　　２３．２４・・
・出力回路５１・・・検圧手段　　　　　５２・・・排
気検出手段５３・・・クランク角検出手段

Claims

【特許請求の範囲】１、シリンダ内圧力を検出する検圧手段と、クランク角
を検出するクランク角検出手段と、機関の排気ガス成分
濃度を検出する排気検出手段と、機関の負荷を検出する
負荷検出手段と、機関の負荷が所定範囲内か否かを判別
する判別手段と、上記各手段の信号を入力し、機関の負
荷が所定範囲外の場合には、上記検圧手段とクランク角
検出手段との信号から１回の点火サイクル内における第
１の所定クランク角でのシリンダ内圧力Ｐｍｂｔと第２
の所定クランク角でのシリンダ内圧力Ｐｔとを検出し、
両者の比Ｐｍｂｔ／Ｐｔを算出し、その比Ｐｍｂｔ／Ｐ
ｔを最大とするように空燃比を制御する制御信号を出力
し、機関の負荷が所定範囲内の場合には、上記排気検出
手段の検出結果に基づいて空燃比を制御する制御信号を
出力する演算手段と、上記の制御信号に応じた混合気を
機関に供給する混合気調量手段とを備えた内燃機関の制
御装置。２、上記演算手段は、上記第１の所定クランク角として
圧縮上死点後１０°乃至２０°の範囲の値を用い、上記
第２の所定クランク角として圧縮上死点を用いるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃
機関の制御装置。３、上記判別手段は、機関の吸入空気量に対応した値と
回転速度に対応した値とに応じて予めデータテーブルに
記憶しておいた値からその時の負荷が所定範囲内か否か
を判別するものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の内燃機関の制御装置。４、シリンダ内圧力を検出する検圧手段と、クランク角
を検出するクランク角検出手段と、機関の排気ガス成分
濃度を検出する排気検出手段と、機関の負荷を検出する
負荷検出手段と、機関の負荷が所定範囲内か否かを判別
する判別手段と、上記各手段の信号を入力し、機関の負
荷が所定範囲外の場合には、上記検圧手段とクランク角
検出手段との信号から１回の点火サイクル内におけるシ
リンダ内圧力の最大値Ｐｍと所定クランク角でのシリン
ダ内圧力Ｐｔとを検出し、両者の比Ｐｍ／Ｐｔを算出し
、その比Ｐｍ／Ｐｔを最大とするように空燃比を制御す
る制御信号を出力し、機関の負荷が所定範囲内の場合に
は、上記排気検出手段の検出結果に基づいて空燃比を制
御する制御信号を出力する演算手段と、上記の制御信号
に応じた混合気を機関に供給する混合気調量手段とを備
えた内燃機関の制御装置。５、シリンダ内圧力を検出する検圧手段と、クランク角
を検出するクランク角検出手段と、機関の排気ガス成分
濃度を検出する排気検出手段と、機関の負荷を検出する
負荷検出手段と、機関の負荷が所定範囲内か否かを判別
する判別手段と、上記各手段の信号を入力し、機関の負
荷が所定範囲外の場合には、上記検圧手段とクランク角
検出手段との信号から１回の点火サイクル内における図
示平均有効圧力Ｐｉを算出し、所定クランク角でのシリ
ンダ内圧力Ｐｔを検出し、両者の比Ｐｉ／Ｐｔを算出し
、その比Ｐｉ／Ｐｔを最大とするように空燃比を制御す
る制御信号を出力し、機関の負荷が所定範囲内の場合に
は、上記排気検出手段の検出結果に基づいて空燃比を制
御する制御信号を出力する演算手段と、上記の制御信号
に応じた混合気を機関に供給する混合気調量手段とを備
えた内燃機関の制御装置。