JPS6155349A - 内燃機関の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関に供給する混合気の空燃比と点火時
期とを制御する内燃機関の制御装置に関する。

Ｃ従来技術Ｊ 第２２図は、従来の内燃機関の制御装置の一例を示す。

本図に示すように、燃料はフューエルタンク１からフュ
ーエルポンプ２に吸入圧送され、ツユ一二ルダンパ３に
より脈動が押えられ、フューエルフィルタ４により、ご
みや水分が取り除かれ、プレッシャレギュレータ５によ
り圧力が一定にされ、燃料噴射弁６に供給される。７は
寒冷地の始動性を良くするために燃料を噴射するコール
ドスタートバルブである。また、エアクリーナ８を通っ
た空気は、エアフローメータ９により計量され、スロッ
トル弁１０により流量が制御され、吸気マニホールド１
１を経て燃料噴射弁６により燃料と混合（混合気）され
、シリンダ１２に送り込まれる。この混合気をシリンダ
１２で圧縮し、適当な時期に点火プラグ１３で点火する
。排気ガスは排気マニホールド１４と不図示の浄化装置
を通って大気中に放出される。４０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である。

１５は機関の冷却水温を検出する水温センサ、１６は機
関のクランク軸の回転角度を検出するディストリビュー
タ内蔵のクランク角センサ、　１７は点火装置、１日は
機関に供給する混合気の空燃比と点火時期を制御する制
御装置である。

クランク角センサ１Ｇは、例えばクランク角の基準位置
（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ｍ位角度毎（例
えば２°毎）に単位角パルスを出力する。そして、制御
装置１８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。

制御装置Ｉ８は、例えばｃｐυ、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、上述のエアフローメータ９から与えられる吸
入空気量信号Ｓ１、水温センサ１５から与えられる水温
信号Ｓ２．クランク角センサｌＢから与えられるクラン
ク角信号Ｓ３、排気センサ４０から与えられる排気信号
ＳＩＯ及び図示しない八ツテリ電圧信号やスロットル全
閉スイッチの信号等を入力し、それらの信号に応じた演
算を行って機関に供給すべき燃料噴射量′、または燃料
噴射弁６の開弁時間を算出し、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６が各気筒同時
に機関１回転につき１度作動し、機関に所定量の燃料を
供給する。

一ヒ述の制御装置１日内における燃料噴射量（燃料噴射
時間）　　Ｔ＋の演算は、例えば次の式によって行われ
る（例えば日産技術解説書１ｉ１１７９　ＥＣＣ５Ｌ系
エンジンに記載）。

Ｔｐ　＝ＴｐＸ　（１＋　Ｆｔ◆ＫＭＲ／＋００）　Ｘ
β＋Ｔｓ　　・・・（１）上述の（１）式において、Ｔ
Ｐは基本噴射量（基木間弁時間）であり１例えば１回転
当りの吸入空気量をＱ、機関の回転速度をＮ、定数をＫ
とした場合に　ＴＰ　＝Ｋ　−Ｑ／Ｎの演算で求められ
る。またＦしは機関の冷却水温に対応した補正係数であ
り、例えば第２図に示すように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３図に示すように基本噴射量Ｔｐと機関回転速度
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６を駆動する電圧の変動を補正するための係
数であり、例えばバッテリ電圧をＶＢ、定数をａ、ｂと
した場合にＴ５　＝ａ＋ｂ（１４−ＶＢ　）で求められ
、第４図に示すようにバッテリ電圧が低いほど大きな値
となる。

また、βは排気センサ４０からの排気信号Ｓ１０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ＳＩＯによるフィードバック制御
を行っている場合には、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Ｓ１０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ＫＭ
ＲがＯの場合のみ行なわれる。

一方、内燃機関の点火時期制御方式としては、例えば特
許公開公報昭和５７年第５９０８１号に示されているよ
うなものがある。このような電子式の点火時期制御方式
においては１例えば第５図および第６図に示すように１
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
御するように点火信号Ｓ８を点火、装置１７に出力し、
点火プラグ１３を駆動するように構成している。

［発明が解決しようとする問題点Ｊ しかしながら、このような従来の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、最初にマー２チングした最適空
燃比（ＬＢＴ・・・Ｌｅａｎｅｓｔ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　
ｒａｔ　Ｂｅ５ｔＴｏｒｑｕｅ　、発生トルクを最大に
するための空燃比であり、前記の排気センナ信号による
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）からずれてトルクが低下したり安定性が悪化したり
する虞れがあった。

また、点火時期制御においても、予め記憶しておいたデ
ータテーブルから点火時期を読み出して制御するオープ
ンループ式の制御方式であるため、エンジン本体のバラ
ツキや経時変化等のためのに最初にマツチングした最適
点火時期（ＭＢＴ・・・Ｍｉｎｉｍｕｍ　５ｐａｒｋ　
Ａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　Ｂｅ５ｔ　Ｔｏｒｑｕｅ）か
ら実際の点火時期がずれてトルクの低下やノッキングの
発生等が生ずる虞れがあった。

また、上述の燃料制御と点火時期制御とは、それぞれ別
個に行なわれており、両者を関連づけて総合的に制御す
るものではなかった。そのため、必ずしも最適な制御が
行なわれるものではなかった。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するこ
とを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上述の目的を達成するため、本発明においては、機関の
シリンダ内圧力と負荷とを検出し、そのシリンダ内圧力
値を負荷値で正規化した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
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制御すること
によって点火時期をＭＢＴとするようにフィードバック
制御することにより、ＬＭＢＴ（発生トルクを最大にす
るための空燃比と点火時期）点で機関を動作させるよう
に構成している。

以下、まず、　ＬＢＴとＭＢＴとを実現するための原理
について説明する。

第７図は、クランク角とシリンダ内圧力の関係を示し、
また第８図は、空燃比と発生トルクとの関係を示し、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７図から判るように、ｉ嵩ｈルクの得られる点火時期
条件（ＭＢＴ）では、シリンダ内圧力は圧縮上死点（Ｔ
ＤＣ：）から１０’〜２０°後、すなわちＡＴＤＣ１Ｏ
°〜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８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ＬＢ
Ｔは呼んでいる。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９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を示したものであり、
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９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、シリンダ内圧が最大となる時のクラン
ク角Ｏｒｎが上死点後の所定角度（例えばＩＱ０〜２０
°）になるように点火時間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１０図は、上述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している。第１０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θ□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θ。の値をにＢＴに対応した点（例えば、圧縮上死
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１１図は、点火時期と発生トルクとの関係を示してい
る。第１１図から判るように、点火時期を８８１点（例
えばＢＴｐ［］Ｃ２０’　）に制御した場合に発生トル
クが最大となることが判る。

上述のように空燃比の制御と点火時期のｉｔＪ＋御を総
合すると、発生トルクを最大とする条件として第１２図
に示すような特性が得られる。第１２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。

このように、シリンダ内圧の最大値は空燃比や点火時期
によって変わるが１機関の負荷状態によっても変わる。

すなわち、負荷の増大に伴ってシリンダ内圧の最大値も
増加する。よって、内燃機関を正確にＬＭＢＴ点＋作動
させるためには、機関のシリンダ内圧力と負荷とをそれ
ぞれのセンサにより検出し、検出したそのシリンダ内圧
力値を負荷値で正規化し、その正規化した値から機関の
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と判る。

なお、上述の８８１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ｌ／２）との比で
あり、コネクティングロッドの長さをり、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、本発明の構成要素を示すブロック図であ
る。第１図において、ａはシリンダ内圧力を検出する検
圧手段であり、例えば、後述の第１３図の圧力センサ１
９である。また、ｂ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、前述の第２２図のクランク角
センサ１６である。

またＣは機関の負荷を検出する負荷検出手段であり１例
えば前述の第２２図のエアフローメータ９または後述の
第１９図の吸気管圧センサ２ｏ、また前述の第２２図の
スロットル弁１ｏの開度を検出するスロットル弁開度セ
ンサ（不図示）である。

また、ｄは演算手段であり、例えばマイクロコンピュー
タで構成されており、検圧手段ａとクランク角検出手段
すおよび負荷検出手段Ｃ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を代表する値Ｐと、機関の
負荷に相当する値Ｔとを算出し、次に両者の比Ｐ／Ｔを
算出し、その比Ｐ／Ｔを最大とするように空燃比を制御
する空燃比制御信号を出力する。上述の負荷値Ｔとして
は基本噴射量Ｔｐを用いることができる。また、圧力値
Ｐは１例えば所定クランク角度（例えばＡＴＤＧ１５°
）でのシリンダ内圧力Ｐｍｂｔ、またはシリンダ内圧の
最大値Ｐｍ、または図示平均有効圧力Ｐｉ　である。

また、演算手段ｄは検圧手段ａとクランク角検出手段す
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
圧力が最大となるクランク角を検出し、そのクランク角
が圧縮上死点後の所定角度（例えば、ＡＴＤＣ１５°）
となるように点火時期を制御する点火時期制御信号を出
力する。

またｅは混合気調量手段であり、上述の演算手段ｄから
与えられる空燃比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ｅは、例
えば前述の第２２図の燃料噴射弁６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、特許公
開公報昭和５１年第１３２３２８号）を用いることが出
来る。

また、ｆは点火手段であり、上述の演算手段ｄから与え
られる点火時期制御信号に応じた点火時期に点火を行な
う、この点火手段ｆとしては、いわゆるフルトランジス
タ式の点火装置（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）と、点火プラグ１３とを
用いることが出来る。

なお、上述の図示平均有効圧力Ｐｉは、各クランク角信
号のシリンダ内圧力をＰｎ、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、Ｐｌ−Σ（ｐ、　ｘΔＶ）　／
Ｖで求められる。ここでＶは一定であるので、Ｐｔ−Ｐ
ｉ＋ΔｖＩＩ　Ｐｎの式で近似計算することができる。

［発明の作用］ 本発明では、所定のクランク角（例えばＡＴＤＧ１５°
）でのシリンダ内圧力Ｐ＋ｎｂ七を負荷Ｔｐで正規化し
た値、またはシリンダ内圧力の最大値Ｐｍを負荷Ｔｐで
正規化した値、または図示平均有効圧力Ｐ【を負荷子ｐ
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
ており、更に、シリンダ内圧力が最大となるクランク角
を検出し、そのクランク角が圧縮上死点後の所定角度（
例えばＡＴＤＣ１５°）となるように点火時期を制御す
るように構成しているので空燃比と点火時期を常にＬＭ
Ｂ丁点に制御することが可能となる。

なお、本発明における空燃比の制御は、空燃比を最適空
燃比ＬＢＴにするようにフィードバック制御する装置、
すなわち発生トルクを最大とするように制御する装置で
あるから、排気センサの出力に応じて排気浄化性能を満
足するようにフィードバック制御する装置と共用する場
合には、高負荷時にのみ本発明の空燃比制御装置を行な
うように構成すれば良い。

［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１３図は本発明の一実施例を示す、第１３図において
、１９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１９は、電圧素子を座金状に成形したも
ので、点火プラグ１３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２１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９から与えられる吸入
空気量信号Ｓ１、水温センサ１５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および圧力センサ１９から与えられる圧力信号
８４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Ｓ８とを出力し、それによって燃料噴射弁６と
点火装置１７とを制御する。その他、第２２図と同符号
は同一物を示す。

第１４図は上述の圧力センサ１９の一例を示し、（Ａ）
は正面を示し、（Ｂ）は断面を示す、第１４図において
、１８Ａは、リング状の圧電素子、１９Ｂはリング状の
マイナス電極、１９Ｃはプラス電極である。

また、第１５図は、上述の圧力センサ１９の取付は状態
を示し、圧力センサ１３は本図に示すように、シリンダ
ヘッド２２に点火プラグ１３によって締付けられて取付
けられている。この圧力センナ１９はシリンダ内圧力に
比例した出力を発生し、前述の第７図および第９図に示
すような筒内圧値を出力する。

次に、制御装置２１内における演算処理について説明す
る。

第１８図は本発明の制御系の構成の一例を示す。

ｉ　１６図において、エアフローメータ９、水温センサ
１５．圧力センサ１９のそれぞれの信号Ｓ１　、Ｓ２　
、Ｓ４とバッテリ２３の電圧信号Ｖｅとが制御装置２１
内のマルチプレクサ２４に与えられる。また、クランク
角センサｌＢの信号Ｓ３は、ラッチ回路２５に与えられ
、このラッチ回路２５の出力によってマルチプレクサ２
４の入力を切換え、その各信号を選択的にＡＤ変換器（
アナログ拳デジタル変換器）２６へ送る。

Ａｌｌ変！！ｊｐ器２８でデジタル信号に変換された各
信号およびクランク角センサ１Ｂの信号は、入力回路２
７を通じてＣＰＵ（中央演算処理部）２８に送られ、後
述のフローチャートに示すような演算処理が行なわれ、
その演算結果として算出された噴射信号Ｓ５（前述の空
燃比制御信号に相当）が出力回路３０で電力増幅された
後、燃料噴射弁６へ送られる。また、ＣＰＯ２８での演
算結果として算出された点火時期ル制御信号が出力回路
３０で点火信号Ｓ８に変換された後１点火装置１７へ送
られる。

なお、２９はメモリであり、ＣＰＯ２８の演算途中のデ
ータ等を一時点に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）と、演算手順や各種データ（上述のＫＭＲのデー
タテーブル等）を予め記憶しているＲＯＭ（リードオン
リメモリ）等から構成されている。

次に、本発明の演算内容について詳細に説明する。

第１７図は、制御装置２１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。ここでＰｉ、Ｐ２゜Ｐ３・
・・は処理手順のステップを示す、まず、第１７図（Ａ
）に示すように、クランク角センサ１８の信号Ｓ３から
機関の回転速度Ｎを読み込み、エアフローメータ９の信
号Ｓｔから吸入空気量Ｑを読み込む（Ｐｉ）、次に、読
み込んだＮとＱから基本噴射量Ｔｐ　＝に−Ｑ／Ｎ　（
但しＫは定数）を演算する（Ｐ２）。

次いで、第５図示のようなデータテーブルからＮと　Ｔ
ｐに応じた点火進角値ＡＤＶをテーブルルックアップす
る（Ｐ３）。

続いて、クランク角センサ１Ｂからクランク角を読み込
む（Ｐ４）、次にその時のクランク角が圧縮上死点（Ｔ
ＯＯ）か否かを判定する（Ｐ５）、　Ｐ５でＮＯ（否定
判定）の場合には、圧力センサ１８の圧力信号Ｓ４から
その時のシリンダ内圧力Ｐｎを測定して記憶した後（Ｐ
８）、直ちにｐ９へ行く。Ｐ５でＹＥＳ（肯定判定）の
場合には、ＴＤＣにおけるシリンダ内圧力Ｐｔを測定し
て記憶する（ｐ６）、次に測定したｐｔをシリンダ内圧
力の最大値Ｐｍの初期値とする（Ｐ７）　。

次に、ｐ９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より大か否かを判定する
。　Ｐ９でＮＯの場合には、直ちにＰｉ２へ行く、ｐ９
でＹＥＳの場合には、ＰＩＯへ進み、今回のシリンダ内
圧力Ｐｎを新たなシリンダ内圧力の最大値Ｐ□として記
憶する。また、その時のクランク角をシリンダ内圧力が
最大時のクランク角θ□として記憶する（ｐＨ）　。

次にＰｉ２では、クランク角がＡＴＤＣ（圧縮上死点後
）４０°より大か否かを判定する。Ｐｉ２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７図、第９図参照）
、次のＰｉ３へ行＜、Ｐｉ２でＮＯの場合には、再びＰ
４に戻り上述の手順を縁り返す。

次に、第１７図（Ｂ）において、ＰｌＢでは、上述のｐ
Ｈで求めておいたシリンダ内圧力が最大値Ｐｆｆｌとな
る時のクランク、角θ□をＡＴＤＣ＋５°　（またはＡ
ＴＤＣ：１５°±β）と比較する。このＡＴＤ０１５°
という値は、前述のＭＢＴを実現するための値であり、
前述のようにＡＴ［ＩＣ１０°〜２０°の範囲において
その機関の連桿比によって定まる値である６本実施例の
場合には、−例として１５°に設定している（第１０図
参照）。

ＰｌＢでＯｍがＡＴＤＣ１５°　（またはＡＴＤＣ１５
°±β、但しβは微小角とする。）であると判定した場
合には、点火進角がに訂であることを示すから（第１０
図参照）、進角補正の必要がなく直ちにＰｉ６八行へ、
ＰｌＢで、シリンダ内圧力が最大となるクランク角θ１
がＡＴＤＣ１５°（またはＡＴＤ（：１５°−β）より
も小であると判定した場合には点火進角がＭＢＴよりも
進んでいることを示すから（第１０図参照）　、ＰＩ３
へ行き、点火進角ＡＤＶからΔＡを減じた値を新たな点
火進角ＡＤＶとする。ＰｌＢで、シリンダ内圧が最大と
なるクランク角θ、がＡＴＤ（：１５゜（またはＡＴＤ
Ｃ１５°＋β）よりも大であると判定した場合には、点
火進角がＭＢＴよりも遅れていることを示すから（第１
０図参照）　、　ＰＩ３へ行き、点火進角ＡＤＶにΔＡ
を加えたものを新たな点火進角ＡＤＶとする。

次に、２１６では、上述のシリンダ内圧力の最大値Ｐｍ
と２２で求めた基本燃料噴射量Ｔｐとの比（Ｐｍ　／Ｔ
ｐ　）　ｎを演算して記憶する。なお、第１７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凹径
り返されるものであり、２１Ｂの（Ｐｍ　／Ｔｐ　）。

の添字ｎは１．今回の演算における値であることを示し
ている。また、　Ｔｐは□負荷の変化に対応する値であ
るので、（Ｐｍ　／Ｔｐ　）　ｎはシリンダ内圧力の最
大値ｐｍを負荷で正規化したものに相当する。

次にＰＩ３では、上述の今回の演算における値（Ｐｍ　
／Ｔｐ　）　ｎと、前回の演算における値（Ｐｍ／Ｔｐ
　）　ｎ−１とを比較する０両者の大きさが等しい場合
には空燃比補正の必要がないので直ちにＰ２へ行＜、Ｐ
Ｉ３で今回の演算における値（Ｐｍ　／Ｔｐ　）　ｎの
方が大きかった場合には空燃比補正方向が正しいときで
あるので、ＰｌＢへ行きリッチフラグが１か否かを判断
する。このリッチフラグは空燃比（Ａ／ｌ’）をリッチ
化すなわち混合気の濃度を濃くする方向に補正している
場合にはｌであり、リーン化すなわち薄くする方向に補
正している場合にはＯである。

ＰｌＢでＹＥＳの場合には、ＰｌＢへ行き、空燃比補正
係数αをα＝α＋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Ｐｒｏ　／ＴＰの値が増加し
ている場合には、更に空燃比をリッチ方向に変化さるよ
うにする（第８図参照）　、　ＰｌＢでＮＯの場合には
、Ｐ２Ｏへ行き、空燃比補正係数αをα＝α−Δαとす
る。すなわち空燃比をリーン化しているときにＰｍ／Ｔ
ｐ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（第８図参照）、このＰｌＢ、Ｐ２Ｏの手
順により空燃比はＬＢＴに近づく。

一方、Ｐｉ７で今回の演算における値（Ｐｍ　／Ｔｐ　
）ｎの方が前回の演算における値（Ｐｍ　／Ｔｐ　）。

−１より小さかった場合には、Ｐ２１へ行き、リッチフ
ラグが１か否かを判断する。Ｐ２１でＹＥＳの場合には
Ｐ２２へ行き、リッチフラグを０にした後、Ｐ２Ｏで係
数αをα＝α−Δαにする。すなわち、空燃比をリッチ
化している時にＰｆｆｌ／Ｔｐが減少する時には第８図
から判るようにＬＢＴにするために空燃比をリーン化す
る必要があるので、Ｐ２２でリッチフラグをＯに反転し
た後、Ｐ２Ｏで係数αを一定砥Δαだけ減少させる。Ｐ
２１でＮＯの場合には、Ｐ２３へ行き、リッチフラグを
１にした後、　ＰｌＢ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Ｐｍ／Ｔｐが減少する
時には第８図から判るようにＬＢＴにするために空燃比
をリッチ化する必要があるので、リッチフラグを１に反
転した後、ＰｌＢで係数αを一定量Δαだけ増加させる
ように制御する。

次に、冷温補正係数↑Ｓを別に読み込んだ水温センサ１
５の水温信号Ｓ２から求め、電圧補正係数ＴＳを別に読
み込んだバッテリ２３のバッテリ電圧７日から算出する
（Ｐ２４）　、さらに１機関の回転速度Ｎと基本噴射量
ＴＰとに応じた高負荷補正係数ＫＭＲをテーブルルック
アップする（Ｐ２５）　、次に。

上述のようにして演算した空燃比補正係数α等を用いて
燃料噴射量Ｔ１を次式（２）により演算して出力する（
Ｐ２Ｂ）　。

Ｔ［寓Ｔｐ　Ｘ　（１＋　Ｆｔ　＋ＫＭＲ／１００）　
Ｘ　ａ十Ｔｓ　・”　（２）なお、空燃比補正係数αの
初期値は機関始動時に１にセットされる０次いで、Ｐ２
７において、次回の爆発のときの演算のために今回の（
Ｐｍ　／Ｔｐ　）ｎを（Ｐｍ　／Ｔｐ　）　ｎ−＋とし
て記憶し、今回の演算処理を終了する０次回のサイクル
は割込みによりＰｌから開始する。

上述のように、第１７図の演算においては、シリンダ内
圧力の実際の最大値を求め、その値を負荷に相当するＴ
Ｐで正規化した値が最大となるように空燃比を制御し、
またその最大となるクランク角を上死点後の所定位置に
なるように点火時期を制御している。このように制御す
ることにより、空燃比は常にＬＯＴに制御され、また点
火時期は常にＭＢＴに制御される。従って、上述の制御
により、前述のＥＲ１２図に示すｔＪＩＢＴ点に常に一
致させるように機関を制御することが出来る。

次に、第１８図は、本発明に係る演算の第２の実施例を
示すフローチャートである。

まず、第１８図（Ａ）において、ｐ１〜Ｐ４までは前述
の第１７図（Ａ）と同様である。　Ｐｔの処理の後で、
クランク角度が所定角度（例えば２°）変化する毎の行
程容積の変化量ΔＶをＰｔで読み込んだクランク角から
算出する（Ｐｔ−１）。

次のＰ５〜ｐＨまでは、ｐ７とＰ９の間にＰ７−１が挿
入されている点を除けば、前述の第１７図（Ａ）と同様
である。このＰ７−１では、図示平均有効圧力Ｐｉ　を
Ｏに゛リセットする。

Ｐ９でＮＯとなった場合、およびｐｔｔの処理を終了し
た場合はｐＨ−１へ行き、図示平均有効圧力Ｐｉを演算
する。この図示平均有効圧力Ｐｉは１サイクル中に燃料
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ｐｎ、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ΔＶとした場合に２次式（３）の式を用いて近
似的に求められる。

ＰＩ　　”ＰＩ　　＋　ΔＶ　　−ｐｎ　　　　　　　
　　−（３）すなわち、今回の演算におけるシリンダ内
圧力Ｐｎと行程容積の変化量ΔＶとを積算して前回（ク
ランク角で２°前）の演算におけるＰｉの値に加算した
値を今回のＰ【とする。

次に、Ｐｔで読み込んだクランク角が圧縮上死点の直前
に達したか否か、すなわちＢＴＤＣ（圧縮上死点前）　
１０°を越えたか否かを判定する（Ｐｌ２−１）　。

このＢＴＤＣＩＯｏは４サイクルの終了時点と仮に定め
たクランク角であり、例えばＢＴＤＣＧ’等でもよい、
　Ｐｌ２−１　でＮｏならＰｔに戻り、前述の手順を繰
り返す。

Ｐｌ２−１でＹＥＳの場合には、４サイクル（１点火サ
イクル）が終了しているので、１１１８図（Ｂ）のＰｌ
３へ行く、第１８図（Ｂ）のＰｉ３〜Ｐｉ５までは前述
の第１７図（Ｂ）　　と同様である。

次のｐｔｅ−ｔにおいて、前述のｐＨ−１の処理の好り
返しにより、得られた図示平均有効圧力ＰＩ　　とＰ２
で求めた基本燃料噴射量ＴＰとの比（Ｐｉ／Ｔｐ　）　
ｎを演算して記憶する。なお、（ＰＩ／Ｔｐ　）Ωの添
字ｎは、今回の点火サイクルの演算における値であるこ
とを示している６次に、Ｐｌ７−１では今回の値（ＰＩ
／Ｔｐ　）　ｎと前回の値（Ｐ＋　／Ｔｐ　）　ｎ−＋
との大小を比較する。

それ以後のＰｉ８〜Ｐ２Ｂの演算は、前述の第１７図（
Ｂ）の場合と同様である。　Ｐ２７−１では今回の値（
Ｐｉ　／Ｔｐ　）　ｎを（Ｐｔ　／Ｔｐ　）　ｎ−＋と
して記憶し、今回の演算処理を終了する。

このように、第１８図の演算においては、図示平均有効
圧力Ｐｉを機関の負荷に相当するＴｐ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ＬＢＴ条件をさらに正確に実現することが
できる。また、シリンダ内圧力が最大となるクランク角
θ□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８８７点に点火時期を制
御することができる。

第１９図〜第２＋図は、機関の負荷を検出する負荷検出
手段として吸気管圧センサ２０を用いた本発明の実施例
を示す、第１３図および第２０図に示すように、エアー
フローメータの代りに吸気管圧センサ２０が吸気マニホ
ールド１１に設けてあり、この吸気管圧センサ２０の吸
気管圧信号Ｓ７が制御装置２１のマルチプレクサ２４に
入力される。その他の点は前述の第１３図および第１６
図と同様である。また、演算のフローチャートにおいて
は、第２１図（Ａ）に示すように、Ｐｌ−１において機
関の回転速度Ｎと吸気管圧センサ２０の信号Ｓ７から吸
気管圧ｐｂを読み込む。

次に２２−１においては、読み込んだ上述のＮと　Ｐｂ
から基本噴射量Ｔｐ　−ＩＫＩＩ　　ｐｂ　／Ｎ（但し
、Ｋは定数）を演算する。その後のＰ３〜Ｐ２？は前述
の第１７図（Ａ）　、　（Ｂ）と同様である。

なお、第１３図および第１９図の実施例においては、シ
リンダ１２を１個のみ表示しているが、多気筒機関の場
合には各気筒に取付けた圧力センサおよび負荷センサの
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
取付けてシリンダ内圧力を７１１１１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および負荷セン
サを設け、その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］ 以上説明してきたように、本発明によれば、圧力センナ
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
値を負荷で正規化した値が最大となるように空燃比をフ
ィードバー７り制御するように構成しており、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
ンク角が上死点後の所定角度となるように点火時期をフ
ィードバック制御するように構成しているので、機関の
構成部品のバラツキや経時変化あるし）は環境条件の変
化等があっても常に最適空燃比（ＬＢＴ）　と最適点火
時期（ＭＢＴ）の条件で機関を運転でき、トルク向上と
燃費低下を得ることが出来る。特に、本発明においては
上述のように図示平均有効圧力などの圧力値を機関の負
荷で正規化しているので、従来と比べ極めて正確なＬＢ
Ｔ制御を行うことが出来る利点がある。

従って、トルク不足になったり、あるいは動作が不安定
になったりする虞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図は本発明の構成要素および機能を示すブロック図
、 第２図は水温増量補正係数の特性図。 第３図は高負荷補正係数の特性図、 第４図はバッテリ電圧補正係数の特性図、第５図および
第６図は点火進角特性図、第７図はクランク角とシリン
ダ内圧力の特性図、 第８図は空燃比とトルクとの特性図、 第９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１０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１１図は点火時期と出力トルクとの特性図、第１２図
は空燃比と点火時期とに応じたトルクの特性図。 第１３図は本発明の一実施例を示す内部構成図、 第１４図（Ａ）は本発明に用いる圧力センサの一例を示
す平面図、 第１４図（Ｂ）はｘ−Ｘ線に沿って切断した断面図、第
１５図はその圧力センナの取付状態を一部断面で示す正
面図、 第１８図は本発明の制御系の一実施例を示すブロック図
、 第１７図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の演算の一実施例
を示すフローチャート。 第１８図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の演算の他の実施
例を示すフローチャート、 第１９図は本発明の他の実施例を示す内部構成図、 第２０図は本発明の制御系の他の実施例を示すブロック
図、・ 第２１図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明の演算の更に他の
実施例を示すフローチャート、 第２２図は従来の内燃機関の制御装置の一例を示す内部
構成図である。 １・・・フューエルタンク、 ２争・°フューエルポンプ、 ３・・・フューエルダンパ、 ４・・・フューエルフィルタ、 ５１０．プレッシャレギュレータ、 ６・・・燃料噴射弁、 ７・・・コールドスタートバルブ、 ８・・・エアクリーナ、 ９・・・エアフローメータ、 ｌＯ・・・スロットル弁、 １１・・・吸気マニホールド。 １２・・・シリンダ、 １３・・・点火プラグ、 １４・・・排気マニホールド。 Ｉ５・・・水温センサ、 １６・・・クランク角センサ、 １７・・・点火装置、 １８・・・制御装置。 １９・・・圧力センサ。 ２０・・・吸気管圧センサ、 ２１・・・制御装置、 ２２・・・シリンダヘッド、 ２３・・・バッテリ。 ２４・・・マルチプレクサ、 ２５・・・ラッチ回路、 ２６・・・ＡＤ変換器、 ２７・・・入力回路、 ２８・・・ＣＰＵ。 ２９・・・メモリ、 ３Ｇ・・・出力回路。 ４０・・・排気センサ。 水星（０Ｃ） 第３図 機関同転り焚Ｎ、（ｒｐｍ） 第４図 フく 耶ＭＩ電圧（ＶＢ） 第５図 機関口枳ｖＬ及（ｒｐｍ） 第６図 ■ 第８図 第１０図 莫火時期（８ＴＤＣ’） ψ　　叶 ＱＬｎ■ｎ■−■ト 〜　−−〜　−へ

Claims (1)

1. 【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、 機関の負荷を検出する負荷検出手段と、 前記検圧手段の信号と前記クランク角検出手段の信号と
   前記負荷検出手段の信号とから１回の点火サイクル内に
   おける特定のシリンダ内圧力データＰと負荷Ｔｐとの比
   Ｐ／Ｔｐを算出し、該比Ｐ／Ｔｐを最大とするように空
   燃比を制御する空燃比制御信号を出力し、かつ前記検圧
   手段の信号と前記クランク角検出手段の信号から１回の
   点火サイクル内におけるシリンダ内圧力が最大となるク
   ランク角を検出し、該クランク角が圧縮上死点後の所定
   角度となるように点火時期を制御する点火時期制御信号
   を出力する演算手段と、 前記空燃比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、 前記点火時期制御信号に応じた点火時期に点火を行う点
   火手段とを備えた内燃機関の制御装置。 ２）前記シリンダ内圧力データＰは、所定クランク角で
   のシリンダ内圧力Ｐｍｂｔ、またはシリンダ内圧力の最
   大値Ｐｍ、または図示有効平均圧力Ｐｉ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）前記負荷検圧手段は、吸入空気流量を検出するセン
   サ、または吸気管圧力を検出するセンサ、または絞弁開
   度を検出するセンサであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の内燃機関の制御装置。 ４）前記点火時期制御における圧縮上死点後の所定クラ
   ンク角として、機関の連桿比によって定まる圧縮上死点
   後１０°乃至２０°の範囲の値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。 ５）前記シリンダ内圧力Ｐｍｂｔの所定クランク角とし
   て、機関の連桿比によって定まる圧縮上死点後１０°乃
   至２０°の範囲の値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２項記載の内燃機関の制御装置。