JP2000227066A - 点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒暖機遅角補正とアイドル回転安定化補正
とを両立させ、アイドル回転を確実に安定化させること
ができる点火時期制御装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の点火時期制御装置は、点火時期
を遅角させて排気浄化触媒を昇温させるための補正遅角
量を決定する触媒暖機遅角手段と、点火時期を進角又は
遅角させてアイドル回転数を安定化させるための補正進
遅角量を決定するアイドル安定化進遅角手段とを備えて
おり、アイドル安定化進遅角手段が、触媒暖機遅角手段
による点火時期の補正遅角量に応じて、その補正進遅角
量を変更することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時
期を制御する点火時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、各シリンダ内の混
合気への点火時期を制御する点火時期制御が行われるの
が一般的となっている。点火時期制御における点火時期
の補正には、触媒暖機遅角補正、アイドル安定化補正や
その他のものがある。触媒暖機遅角補正は、点火時期を
遅角させることによって排気ガスの温度を上昇させ、排
気浄化触媒の温度をより早期に活性温度などに昇温させ
るためのものである。

【０００３】アイドル安定化補正は、点火時期を進角又
は遅角させてエンジンの出力を調整し、アイドル時のエ
ンジン回転数を安定化させるためのものである。点火時
期補正を行うことによってエンジンのアイドル回転数を
安定化させるものとしては、特開昭57-83665号公報、特
開昭58-59371号公報、特開昭62-294771号公報や特開平2
-259279号公報に記載のものなどが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】触媒の暖機を行うため
に上述した触媒暖機補正を行って点火時期に対して遅角
補正を行っている状態で、アイドル回転を安定させるた
めに上述したアイドル安定化補正をさらに行う場合があ
る。このとき、様々な条件が重なると、両者の補正によ
って点火時期の補正が過補償されてしまい、かえってア
イドル回転が安定しないという場合があった。これにつ
いて以下、簡単に説明する

【０００５】点火時期制御によるアイドル回転の安定化
は、上述したように、点火時期をある範囲内で進角又は
遅角させることによって出力を調整してアイドル回転数
を目標回転数に一致させる制御である。ここで、図７に
示されるように、エンジンが通常の運転状態にある場
合、その点火時期はMBT（Minimum spark advance for B
est Torque:エンジンが最大トルクを出す点火時期）に
近い位置にあり、アイドル安定化補正による点火時期の
補正範囲Ａに対応するエンジンの出力の変動幅はａであ
る。

【０００６】しかし、触媒暖機遅角補正を行っている遅
角側で同様のアイドル安定化制御を行うと、補正範囲Ａ
に対してエンジンの出力の変動幅はｂとなる。即ち、暖
機遅角補正が行われている状態では、アイドル安定化補
正による出力の変動幅ｂが大きくなるので、かえって出
力を変動させ過ぎてアイドル回転が安定しなくなる場合
がある。

【０００７】従って、本発明の目的は、触媒暖機遅角補
正とアイドル回転安定化補正とを両立させ、アイドル回
転を確実に安定化させることのできる点火時期制御装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の点火時期制御装
置は、点火時期を遅角させて排気浄化触媒を昇温させる
ための補正遅角量を決定する触媒暖機遅角手段と、点火
時期を進角又は遅角させてアイドル回転数を安定化させ
るための補正進遅角量を決定するアイドル安定化進遅角
手段とを備えており、アイドル安定化進遅角手段が、触
媒暖機遅角手段による点火時期の補正遅角量に応じて、
その補正進遅角量を変更することを特徴としている。

【０００９】本発明の点火時期制御装置によれば、触媒
暖機補正遅角量に応じて、アイドル安定化補正による補
正進遅角量を変更するようにしてあるため、触媒暖機遅
角補正によって点火時期が遅角側とされても、アイドル
安定化補正の補正進遅角量の範囲を変更でき、アイドル
回転の安定化に際して過補償することがない。この結
果、触媒暖機遅角補正とアイドル安定化進遅角補正とを
高次元に両立することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、本発明の点火時期制御装置
の第一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００１１】本実施形態の点火時期制御装置は、図１に
示されるように、内燃機関であるエンジン１の点火プラ
グ２の点火時期を制御するものであり、点火プラグ２は
各シリンダ３に一つずつ取り付けられている。外部から
吸入した空気は吸気通路４を通り、インジェクター５か
ら噴射された燃料と混合され、混合気としてシリンダ３
内に吸気される。シリンダ３の内部と吸気通路４との間
は、吸気バルブ６によって開閉される。シリンダ３の内
部で燃焼された混合気は、排気ガスとして排気通路７に
排気される。シリンダ３の内部と排気通路７との間は、
排気バルブ８によって開閉される。

【００１２】吸気通路４上には、シリンダ３内に吸入さ
れる吸入空気量を調節するスロットルバルブ９が配設さ
れている。このスロットルバルブ９には、その開度を検
出するスロットルポジションセンサ１０が接続されてい
る。また、吸気通路４上には、アイドル時（スロットル
バルブ９の全閉時）にバイパス通路１１を介してシリン
ダ３に供給される吸入空気量を調節するエアバイパスバ
ルブ１２も配されている。さらに、吸気通路４上には、
吸気管負圧を検出するバキュームセンサ１３も取り付け
られている。

【００１３】エンジン１のクランクシャフト近傍には、
クランクシャフトの位置を検出するクランクポジション
センサ１４が取り付けられている。クランクポジション
センサ１４の出力結果からは、シリンダ３内のピストン
１５の位置や、エンジン１の回転数を知ることができ
る。エンジン１には、エンジン１のノッキングを検出す
るノックセンサ１６や冷却水温度を検出する水温センサ
１７も取り付けられている。

【００１４】これらの点火プラグ２、インジェクター
５、スロットルポジションセンサ１０、エアバイパスバ
ルブ１２、バキュームセンサ１３、クランクポジション
センサ１４、ノックセンサ１６、水温センサ１７やその
他のセンサ類は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１８と接
続されており、ＥＣＵ１８からの信号に基づいて制御さ
れ、あるいは、検出結果をＥＣＵ１８に対して送出して
いる。ＥＣＵ１８には、アクセル開度を検出するアクセ
ルポジションセンサ１９や、排気浄化触媒２０の温度を
測定する触媒温度センサ２１も接続されている。

【００１５】なお、正確には、点火プラグ２はイグナイ
タ及びイグニッションコイル（図示せず）と接続されて
おり、イグナイタ及びイグニッションコイルがＥＣＵ１
８に接続されている。そして、イグナイタ及びイグニッ
ションコイルがＥＣＵ１８からの点火信号に基づいて点
火プラグ２を点火させる。

【００１６】ＥＣＵ１８は、触媒温度センサ２１の検出
結果に基づいて排気浄化触媒２０がその浄化機能を発揮
する活性温度に達しているか否かを判断し、触媒温度が
活性温度に達していないときは点火時期を遅角させる。
点火時期が遅角されることによって排気ガス温度が上昇
されて排気浄化触媒２０が昇温される。即ち、ＥＣＵ１
８は、触媒温度センサ２１などと共に触媒暖機遅角手段
として機能する。

【００１７】また、ＥＣＵ１８は、スロットルポジショ
ンセンサ１０、バキュームセンサ１３、クランクポジシ
ョンセンサ１４、アクセルポジションセンサ１９などと
共に、アイドル安定化進遅角手段としても機能する。即
ち、ＥＣＵ１８は、スロットルポジションセンサ１０や
アクセルポジションセンサ１９の検出結果からエンジン
１がアイドル状態であると判定した場合は、バキューム
センサ１３によって検出した吸気管負圧などから目標エ
ンジン回転数を算出する（バキュームセンサではなくエ
アフロメータを吸気通路４上に配設し、この出力などか
ら算出する場合もある）。

【００１８】これと並行して、ＥＣＵ１８は、クランク
ポジションセンサ１４によって実際のエンジン回転数
（実エンジン回転数）も検出し、実エンジン回転数が目
標エンジン回転数となるように、点火時期をある一定の
範囲で進角又は遅角させる。点火時期を進角又は遅角さ
せることによって、エンジンの出力が調整され、アイド
ル回転が安定する。実エンジン回転数が目標エンジン回
転数より低い場合は進角を行い、実エンジン回転数が目
標エンジン回転数より高い場合は遅角を行う。

【００１９】なお、上述したアイドル回転数を安定化さ
せる制御は、特に点火時期に注目したものであるが、こ
れと並行してアイドル時の吸入空気量を制御することに
よってアイドル回転を安定させる制御も並行して行われ
る。このとき制御されるのは、吸入空気量でありエアバ
イパスバルブ１２の開度を調節する。また、アイドル時
にインジェクター５から噴射される燃料量を制御するこ
とによってアイドル回転を安定させる制御も並行して行
われる。このとき制御されるのは、燃料噴射量でありイ
ンジェクター５の開弁時間を調節する。

【００２０】次に、上述した点火時期制御装置によって
アイドル安定化補正の補正遅角量K1を決定する制御につ
いて説明する。

【００２１】まず、ＥＣＵ１８などによってエンジン１
の点火時期が決定されるときの基本的行程を簡単に説明
する。

【００２２】点火時期は、以下の式(I)に基づいて決定
される。 点火時期＝初期セット点火時期＋基本進(遅)角度＋補正進(遅)角度…(I) ここで、初期セット点火時期は、エンジン始動時にはBT
DC5°（ピストン１５の位置が上死点前5°）に固定さ
れ、冷却水温度が設定値以上の場合にはATDC5°（ピス
トン１５の位置が上死点後5°）に固定されている。こ
の初期セット点火時期を、エンジン１の負荷状態を考慮
した基本進(遅)角度や各種補正のための補正進(遅)角度
によって補正して、最終的な点火時期を決定する。

【００２３】基本進角度は、バキュームセンサ１３（エ
アフロメータ）などの検出結果に基づいて、そのときの
エンジン負荷に応じてマップから決定される。一方、補
正進角度は、種々の補正を合わせたもので、これらの種
々な補正のうち主なものとしては、上述した触媒暖機補
正やアイドル安定化補正のほか、暖機進角補正や過渡遅
角補正、フューエルカット復帰時遅角補正、加速時遅角
補正、ノッキング抑制補正などがある。

【００２４】暖機進角補正は、冷間始動時のエンジンの
暖機運転を安定して行うための補正である。エンジン１
が冷えた状態であると、混合気に着火しにくかったりシ
リンダ３内での火炎伝播が遅くなる傾向があり、エンジ
ン１の回転が安定しない。そこで、点火時期を進角させ
て混合気への点火や火炎伝播が遅れないようにし、エン
ジン１を暖機する暖機運転が安定的に行われるようにす
る。

【００２５】過渡遅角補正は、冷却水温が所定値以上の
急加速時に、点火時期を遅角させてノッキングを防止す
るものである。フューエルカット復帰時遅角補正は、フ
ューエルカット復帰時に、点火時期を遅角させてショッ
クを軽減するものである。加速時遅角補正は、加速時に
一時的に点火時期を遅角させて運転性の向上を図るもの
である。

【００２６】ノッキング抑制補正は、ノッキングが発生
するとノッキングが発生しなくなるまで点火時期を遅角
させ、ノッキングが発生していないときはノッキングが
発生する直前まで点火時期を進角させるものである。ノ
ッキングが発生していないときに点火時期をノッキング
が発生する直前まで進角させるのは、ノッキングが発生
するノッキング領域の直前に上述した出力トルクが最大
となる点火時期MBTがあるからである。

【００２７】上述したように式(I)に基づいて、最終的
な点火時期を決定すのであるが、以下には、説明を簡単
にするために触媒暖機遅角補正及びアイドル安定化進遅
角補正のみに着目して、本実施形態の点火時期制御装置
による点火時期の制御について以下に説明する。なお、
以下の説明中、(I)式の最後の項の補正進角度について
は、触媒暖機遅角補正とアイドル安定化進遅角補正とに
ついてのみ説明するが、上述した他の補正も同時に適用
可能であることは言うまでもない。

【００２８】ＥＣＵ１８には、触媒温度センサ２１によ
って検出された排気浄化触媒２０の温度が一定時間毎に
取り込まれており、ＥＣＵ１８は触媒温度センサ２１の
検出結果及びその他の車輌状態量から排気浄化触媒２０
の昇温が必要であるか否かを判定する。ＥＣＵ１８は、
排気浄化触媒２０の昇温が必要であると判定すると、排
気浄化触媒２０の現在の温度と目標とする温度との差な
どから、上述した触媒暖機補正のための触媒暖機遅角量
を決定する。これらの判定及び決定は、ＥＣＵ１８内の
ＲＯＭに格納されたプログラムによって一定時間毎に繰
り返し行われる。

【００２９】一方、上述した触媒暖機遅角量の決定に続
いて、アイドル安定化補正のための点火時期補正量（以
下、補正遅角量K1とも言う、補正遅角量K1が負の値をと
れば、実際の補正は進角となる）を決定する。この補正
遅角量K1を決定するプログラムもＥＣＵ１８内のＲＯＭ
に格納されており、エンジン１がアイドル運転を行って
いる間は、一定時間毎に繰り返し行われる。補正遅角量
K1を決定するためのフローチャートを図２に示す。

【００３０】まず、決定された触媒暖機遅角量を読み取
る（ステップ１００）。触媒温度センサ２１によって検
出された排気浄化触媒２０の温度が低いほど、触媒暖機
遅角量は大きくなる。次に、バキュームセンサ１３など
の検出結果を基に算出された目標エンジン回転数と、ク
ランクポジションセンサ１４の検出結果から算出された
実エンジン回転数との差Δneを計算する（ステップ１１
０）。

【００３１】読み取った触媒暖機遅角量と計算したΔne
とに基づいて、ＥＣＵ１８のＲＯＭ内に格納された図３
に示されるマップを検索し、補正遅角量K1を求め（ステ
ップ１２０）、アイドル安定化補正の点火時期補正量と
して補正遅角量K1をセットする（ステップ１３０）。Ｅ
ＣＵ１８は、セットされた補正遅角量K1に基づいて、最
終的な点火時期を式(I)に基づいて算出し、イグナイタ
に対して点火信号を送出する。

【００３２】図３に示されるように、例えば、触媒暖機
遅角量が5°CAであり、実エンジン回転数が目標回転数
よりも50rpm高い（Δne=-50）場合、アイドル安定化補
正のための補正遅角量K1は、4.0°CAとなる。即ち、こ
のときは、アイドル安定化補正のために4.0°CAの遅角
補正が行われ、触媒暖機遅角補正の触媒暖機遅角量が5
°CAであるから、アイドル安定化補正と触媒暖機遅角補
正とで合計9.0°CAの遅角補正が行われる。なお、触媒
暖機遅角量が0°CAとは、触媒暖機遅角補正が行われて
いないということである。

【００３３】また、図３から分かるように、触媒暖機遅
角量が大きくなるにつれて、アイドル安定化補正の補正
遅角量K1の制御幅は小さくなる。このようにすることに
よって、図４に示されるように、触媒暖機遅角補正の実
行時にアイドル安定化補正によるエンジン１の出力の変
動幅ａ’が、触媒暖機遅角補正の非実行時の変動幅ａと
ほぼ等しくなる。

【００３４】この結果、触媒暖機遅角量がどのような値
をとっているかに関わらず、アイドル安定化補正による
エンジン１の出力の変動範囲はほぼ等しくなり、触媒暖
機遅角補正とアイドル安定化補正とによって点火時期の
補正が過補償されることが無くなる。これによって、触
媒暖機補正によって排気浄化触媒２０を昇温させつつ、
アイドル回転数を安定させることができる。

【００３５】次に、本発明の点火時期制御装置の第二実
施形態について説明する。

【００３６】本発明の点火時期制御装置の構成は、上述
した第一実施形態のものと同様であるため、その説明を
省略する。

【００３７】上述したように点火時期は式(I)によって
決定されるが、式(I)の最後の項の補正進角度には触媒
暖機遅角補正やアイドル安定化補正以外の補正も含まれ
る。即ち、冷間始動直後のアイドル時などには、エンジ
ン１の暖機運転を安定化させるための暖機進角補正も行
われ得る（上で述べた他の補正は冷間始動直後のアイド
ル時には実施されないものである）。第一実施形態で
は、触媒暖機遅角量がどのような値であってもアイドル
安定化補正によるエンジン１の出力の変動幅がほぼ同じ
幅となるように、アイドル安定化補正による点火時期の
制御幅を可変制御した。

【００３８】しかし、上述した暖機進角補正による点火
時期の進角が行われると、アイドル安定化補正による点
火時期の制御幅を可変制御したとしても、暖機進角補正
によってアイドル安定化補正によるエンジン１の出力の
変動幅が大きくなってしまう。そこで、暖機進角補正が
行われている場合は、暖機進角補正を相殺するような成
分をアイドル安定補正の補正遅角量Ｋに持たせたのが本
実施形態である。

【００３９】本実施形態においては、アイドル安定化補
正による点火時期の補正値は、補正遅角量Ｋ=補正遅角
量K1+補正遅角量K2として得られる。補正遅角量K1は、
上述した第一実施形態における補正遅角量K1と同一のも
のであり、補正遅角量K2が、暖機進角補正を相殺するた
めの成分である。暖機進角補正量は、エンジン１の冷却
水温に基づいてその進角量が決定されるので、補正遅角
量K2は、これを相殺するようにエンジン１の冷却水温に
基づいて決定される。補正遅角量Ｋを決定するためのフ
ローチャートを図５に示す。

【００４０】図５に基づいて、本実施形態の点火時期制
御装置によるアイドル安定化補正の補正遅角量Ｋを決定
する制御について説明するが、その前半部分は上述した
第一実施形態の制御と同一であるため、同一のステップ
番号を伏してその詳しい説明を省略する。

【００４１】第一実施形態のステップ１２０までが行わ
れて補正遅角量K1が決定された後、水温センサ１７で検
出された冷却水温がＥＣＵ１８によって読み取られる
（ステップ１４０）。ＥＣＵ１８においては、ＲＯＭ内
に格納された図６に示されるマップを検索し、検出され
た冷却水温に応じて補正遅角量K2が決定される（ステッ
プ１５０）。補正遅角量K2は、水温が低いほど大きく、
即ち、暖機進角補正によって大きく進角される補正量を
相殺するようにされている。冷却水温が十分暖まってい
れば（50℃以上）暖機進角補正は行われていないので、
補正遅角量K2も当然０（ゼロ）となる。

【００４２】次いで、Ｋ=K1+K2から補正遅角量Ｋを計算
し（ステップ１６０）、アイドル安定化補正の点火時期
補正量として補正遅角量Ｋをセットする（ステップ１７
０）。ＥＣＵ１８は、セットされた補正遅角量Ｋに基づ
いて、最終的な点火時期を式(I)に基づいて算出し、イ
グナイタに対して点火信号を送出する。

【００４３】このように、アイドル安定化補正による点
火時期の補正量を、触媒暖機補正の補正遅角量にのみ応
じて可変制御させずに、触媒暖機補正の補正遅角量と他
の制御量との双方に基づいて可変制御しても良い。本実
施形態の場合は、エンジン１の暖機運転安定化のために
暖機進角補正が行われた場合であっても、アイドル安定
化補正によって変動するエンジン出力の範囲はほぼ等し
くなり、触媒暖機遅角補正とアイドル安定化補正とによ
って点火時期の補正が過補償されることが無くなる。こ
れによって、触媒暖機補正によって排気浄化触媒２０を
昇温させつつ、アイドル回転数を安定させることができ
る。

【００４４】なお、本発明の点火時期制御装置は、上述
した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述
した実施形態においては、図３に示されるように、触媒
暖機遅角量を四段階、Δneを五段階としているが、これ
らの段階をより多くしても良いし、マップではなく演算
式によって補正遅角量K1を求めるようにしても良い。

【００４５】また、上述した実施形態では、排気浄化触
媒２０の温度が低く、この排気浄化触媒２０をより早期
に活性温度にまで昇温させる場合で説明したが、触媒暖
機遅角補正手段は、他の理由により排気浄化触媒２０を
昇温させる場合にも用いられ得る。例えば、排気浄化触
媒２０が窒素酸化物NOxや硫黄酸化物SOxによって被毒し
た場合に、こららの被毒から回復させる場合に排気浄化
触媒２０を昇温させる場合などである。

【００４６】

【発明の効果】本発明の点火時期制御装置においては、
触媒暖機補正遅角量に応じて、アイドル安定化補正によ
る補正進遅角量を変更するようにしてあるため、触媒暖
機遅角補正によって点火時期が遅角側とされても、アイ
ドル安定化補正の補正進遅角量の範囲を変更でき、アイ
ドル回転の安定化に際して過補償することがない。この
結果、触媒暖機遅角補正とアイドル安定化進遅角補正と
を高次元に両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の点火時期制御装置の構成を示す断面図
である。

【図２】第一実施形態の装置によるアイドル安定化の補
正遅角量K1を決定する制御のフローチャートである。

【図３】第一実施形態の装置における補正遅角量K1のマ
ップである。

【図４】第一実施形態の装置における点火時期とエンジ
ン出力との関係を示すグラフである。

【図５】第二実施形態の装置によるアイドル安定化の補
正遅角量Ｋを決定する制御のフローチャートである。

【図６】第二実施形態の装置における冷却水温-補正遅
角量K2のマップである。

【図７】従来の装置における点火時期とエンジン出力と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…エンジン、２…点火プラグ、３…シリンダ、４…吸
気通路、５…インジェクタ、６…吸気バルブ、７…排気
通路、８…排気バルブ、９…スロットルバルブ、１０…
スロットルポジションセンサ、１３…バキュームセン
サ、１４…クランクポジションセンサ、１５…ピスト
ン、１６…ノックセンサ、１７…水温センサ、１８…Ｅ
ＣＵ、１９…アクセルポジションセンサ、２０…排気浄
化触媒、２１…触媒温度センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火時期を遅角させて排気浄化触媒を昇
   温させるための補正遅角量を決定する触媒暖機遅角手段
   と、点火時期を進角又は遅角させてアイドル回転数を安
   定化させるための補正進遅角量を決定するアイドル安定
   化進遅角手段とを備えており、 前記アイドル安定化進遅角手段が、前記触媒暖機遅角手
   段による点火時期の補正遅角量に応じて、その補正進遅
   角量を変更することを特徴とする点火時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記触媒暖機遅角手段による補正遅角量
   が大きいほど、前記アイドル安定化進遅角手段による補
   正進遅角量の補正範囲が狭くなることを特徴とする、請
   求項１に記載の点火時期制御装置。