JP2002180942A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機関のアイドル時の点火時期を適切に制御
し、機関の燃焼安定性を確保しつつ、可能な限り最適点
火時期への設定を行い、燃費を改善することができる点
火時期制御装置を提供する。 【解決手段】 シフト位置がニュートラルレンジまたは
パーキングレンジ以外のレンジにあるときは、機関回転
数ＮＥ及び吸気管内圧力ＰＢＡに応じて算出される最適
点火時期ＩＧＭＡＰＮに点火時期を設定する（Ｓ１０，
Ｓ１５，Ｓ１９）。シフト位置がニュートラルレンジま
たはパーキングレンジにあるときは、アイドル目標回転
数ＮＯＢＪに応じて設定され、最適点火時期ＩＧＭＡＰ
Ｎより遅角側のリミット値ＩＧＩＤＬＴに点火時期を設
定する（Ｓ１５，Ｓ２３〜Ｓ２５）。

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
期制御装置に関し、特に内燃機関のアイドル時の点火時
期制御を行うものに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関がアイドル以外の運転状態にあ
るときは、機関回転数及び吸気管内圧力に応じて、機関
出力が最大となる最適点火時期に設定する一方、機関の
アイドル時においては、点火時期をアイドル以外の運転
状態にあるときより遅角側に設定し、安定した燃焼を確
保するようにした点火時期制御装置が従来より知られて
いる（例えば特許第２７１４０６２号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アイドル時の点火時期
を、上記最適点火時期に設定することは、燃料消費を低
減する上では好ましいが、燃焼が不安定化をしやすく、
その結果機関回転の不安定化や未燃ガスの排出量の増加
を招く可能性が高くなる。したがって、上記従来技術の
ように、アイドル時においては、最適点火時期より遅角
側に点火時期を設定することが有効である。しかしなが
ら、機関の燃焼安定性が確保できるときは、アイドル時
においても点火時期を最適点火時期に設定することが望
まれる。

【０００４】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、機関のアイドル時の点火時期を適切に制御し、機
関の燃焼安定性を確保しつつ、可能な限り最適点火時期
への設定を行い、燃費を改善することができる点火時期
制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、内燃機関の回転数及び吸気管
内圧力に応じた第１の点火時期特性に基づいて前記機関
の点火時期を算出する第１の点火時期算出手段を備える
内燃機関の点火時制御装置において、前記機関のアイド
ル時の目標回転数に応じた第２の点火時期特性に基づい
て前記点火時期を算出する第２の点火時期算出手段と、
前記機関のアイドル時であって、且つ前記機関が搭載さ
れた車両の駆動系と、前記機関とが連結されているとき
は、前記第１の点火時期算出手段により算出される点火
時期を選択する一方、前記機関のアイドル時であって、
且つ前記駆動系と、前記機関とが連結されていないとき
は、前記第２の点火時期算出手段により算出される点火
時期を選択する点火時期選択手段とを備え、該点火時期
選択手段により選択された点火時期に応じて前記機関の
点火を行うことを特徴とする。

【０００６】この構成によれば、機関のアイドル時であ
って、且つ当該車両の駆動系と、機関とが連結されてい
るときは、機関の回転数及び吸気管内圧力に応じた第１
の点火時期特性に基づいて算出される点火時期が選択さ
れる一方、機関のアイドル時であって、且つ駆動系と、
機関とが連結されていないときは、アイドル時の目標回
転数に応じた第２の点火時期特性に基づいて算出される
点火時期が選択される。車両駆動系と機関とが連結され
ているときは、駆動系の負荷が抵抗になりそれに対応し
て、機関の負荷が増大して吸入空気量が増加するため、
第１の点火時期特性に基づく点火時期設定を行っても、
燃焼安定性が損なわれることがなく、第１の点火時期特
性を採用することにより、良好な燃費を得ることができ
る。また車両駆動系と機関とが連結されていないとき
は、アイドル用に設定された第２の点火時期特性に基づ
いて算出される点火時期が選択されるので、安定した燃
焼を確保し、機関回転の不安定化及び未燃燃料の排出を
確実に防止することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関の点火時期制御装置において、前記点火時期
選択手段は、前記機関のアイドル時であって、且つ前記
駆動系と、前記機関とが連結されていないときは、前記
第１及び第２の点火時期算出手段により算出される点火
時期を比較し、いずれか遅角側の点火時期を選択するこ
とを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、空調装置の作動などに
より機関負荷が増大したときは、第１の点火時期特性に
基づいて算出される点火時期の方が遅角側となって選択
されるので、燃焼の不安定化を招くことなく、機関負荷
に応じた最適の点火時期の設定とすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる
内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装置
の構成を示す図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸
気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロ
ットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨＡ）センサ４が
連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電
気信号を出力して電子コントロールユニット（以下「Ｅ
ＣＵ」という）５に供給する。

【００１０】吸気管２にはスロットル弁３をバイパスす
るバイパス通路１６が接続されており、バイパス通路１
６の途中には該バイパス通路を介してエンジン１に供給
する空気量を制御するアイドル制御弁１７が設けられて
いる。アイドル制御弁１７は、ＥＣＵ５に接続されてお
り、ＥＣＵ５によりその開弁量が制御される。

【００１１】燃料噴射弁６は吸気管２内に燃料を噴射す
るように各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示し
ない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気
的に接続されてＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６
の開弁時間が制御される。一方、スロットル弁３の直ぐ
下流には吸気管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられ
ており、この絶対圧センサ７により電気信号に変換され
た絶対圧信号はＥＣＵ５に供給される。また、その下流
には吸気温（ＴＡ)センサ８が取付けられており、吸気
温ＴＡを検出して対応する電気信号を出力してＥＣＵ５
に供給する。

【００１２】エンジン１の本体に装着されたエンジン水
温（ＴＷ）センサ９はサーミスタ等から成り、エンジン
水温（冷却水温）ＴＷを検出して対応する温度信号を出
力してＥＣＵ５に供給する。エンジン１の各気筒の点火
プラグ１１は、ＥＣＵ５に接続されており、点火プラグ
１１による点火時期がＥＣＵ５により制御される。

【００１３】ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸
（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置セ
ンサ１０が接続されており、クランク軸の回転角度に応
じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置セ
ンサ１０は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角
度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」とい
う）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始
時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクラ
ンク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０
度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及び
ＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例えば
３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」と
いう）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号パ
ルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣＵ
５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転
数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

【００１４】三元触媒１５はエンジン１の排気管１２に
配置されており、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の
成分の浄化を行う。排気管１２の三元触媒１５の上流側
には、酸素濃度センサ１４が装着されており、この酸素
濃度センサ１４は排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信
号を出力しＥＣＵ５に供給する。

【００１５】ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動さ
れる車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ
２１、及び大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ２２が接
続されており、これらのセンサの検出信号がＥＣＵ５に
供給される。ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」とい
う）、該ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演
算結果等を記憶するメモリ、燃料噴射弁６、アイドル制
御弁１７などに駆動信号を供給する出力回路等から構成
される。

【００１６】ＥＣＵ５のＣＰＵは、後述する図２の処理
により、上死点からの進角量として定義される点火時期
ＩＧＩＤＭＲＡＭを算出するとともに、ＴＤＣ信号パル
スに同期して開弁作動する燃料噴射弁６による燃料噴射
時間ＴＯＵＴを算出する。ＥＣＵ５のＣＰＵは、エンジ
ン運転状態に応じてアイドル制御弁１７の開弁量を制御
するための開弁制御量ＩＣＭＤを、下記式（１）により
算出する。アイドル制御弁１７を介してエンジン１の吸
入される空気量は、この開弁制御量ＩＣＭＤにほぼ比例
するように構成されている。 ＩＣＭＤ＝（ＩＦＢ＋ＩＬＯＡＤ）×ＫＩＰＡ＋ＩＰＡ （２）

【００１７】ここで、ＩＦＢはアイドル回転数がアイド
ル時の目標回転数ＮＯＢＪと一致するように設定される
アイドル目標回転制御の修正項（ＰＩＤ制御）であり、
ＩＬＯＡＤはエンジン１に加わる電気負荷、空調装置の
コンプレッサ負荷、パワーステアリング負荷などのオン
オフあるいは自動変速機がインギヤか否かに応じて設定
される負荷補正項、ＫＩＰＡ及びＩＰＡは共に大気圧Ｐ
Ａに応じて設定される大気圧補正係数及び大気圧補正項
である。

【００１８】ＥＣＵ５は、上述のようにして求めた点火
時期ＩＧＩＤＭＲＡＭに基づく点火信号を点火プラグ１
１に供給し、燃料噴射時間ＴＯＵＴに基づく駆動信号を
燃料噴射弁６に供給するとともに、開弁制御量ＩＣＭＤ
に基づく駆動信号をアイドル制御弁１７に供給する。

【００１９】図２は、点火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭを算出
する処理のフローチャートであり、この処理はＴＤＣ信
号パルスの発生に同期して、ＥＣＵ５のＣＰＵで実行さ
れる。ステップＳ１０では、エンジン回転数ＮＥ及び吸
気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、エンジン出力が最大とな
る最適点火時期ＩＧＭＡＰＮが設定された最適点火時期
マップを検索し、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮを算出す
る。次いで、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＩＧＣ
（例えば５００ｒｐｍ）より低いか否かを判別し（ステ
ップＳ１１）、ＮＥ＜ＮＩＧＣであるときは、ステップ
Ｓ２０で参照されるカウンタＮＣＨＧの値を「０」とし
（ステップＳ１８）、点火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭを、ス
テップＳ１０で算出した最適点火時期ＩＧＭＡＰＮに設
定して（ステップＳ１９）、本処理を終了する。

【００２０】ステップＳ１１でＮＥ≧ＮＩＧＣであると
きは、エンジン１がアイドル運転状態であるか否かを判
別する（ステップＳ１２）。スロットル弁開度ＴＨＡが
ほぼ全閉状態にあり、かつエンジン回転数ＮＥが所定判
別回転数以下であるときに、エンジン１がアイドル状態
にあると判定される。エンジン１がアイドル状態でない
ときは前記ステップＳ１８に進み、アイドル状態である
ときは、車速ＶＰが所定車速ＶＩＧＩＤＬＴ（例えば５
ｋｍ／ｈ）以下であるか否かを判別する（ステップＳ１
３）。ＶＰ＞ＶＩＧＩＤＬＴであるときは前記ステップ
Ｓ１８に進み、ＶＰ≦ＶＩＧＩＤＬＴであるときは、ア
イドル時の目標回転数ＮＯＢＪに応じて図３（ａ）に示
すＩＧＩＤＬＴテーブルを検索し、点火時期のリミット
値ＩＧＩＤＬＴを算出する（ステップＳ１４）。

【００２１】図３（ａ）において、所定回転数ＮＥＩＤ
Ｌ１，ＮＥＩＤＬ２及びＮＥＩＤＬ３は、それぞれ例え
ば８００ｒｐｍ、１７００ｒｐｍ及び２０００ｒｐｍに
設定され、対応する所定リミット値ＩＧＩＤＬＴ１，Ｉ
ＧＩＤＬＴ２及びＩＧＩＤＬＴ３は、それぞれ上死点前
１０度、上死点前１５度及び上死点前２０度に設定され
ている。すなわちＩＧＩＤＬＴテーブルは、目標回転数
ＮＯＢＪが高くなるほど、リミット値ＩＧＩＤＬＴが増
加する（進角する）ように設定されている。

【００２２】リミット値ＩＧＩＤＬＴは、目標回転数Ｎ
ＯＢＪではなく検出したエンジン回転数ＮＥに応じて設
定することも考えられるが、エンジン回転数ＮＥは常に
変動しているので、目標回転数ＮＯＢＪに応じて設定し
た方が、回転の安定化の面で好ましい。

【００２３】続くステップＳ１５では、自動変速機のシ
フト位置がニュートラルレンジまたはパーキングレンジ
にあるか否かを判別し、シフト位置がニュートラルレン
ジまたはパーキングレンジ以外のレンジにあって当該車
両の駆動系とエンジン１とが連結されているときは、前
記ステップＳ１８に進む。また、シフト位置がニュート
ラルレンジまたはパーキングレンジにあって当該車両の
駆動系とエンジン１とが連結されていないときは、ステ
ップＳ１０で算出した最適点火時期ＩＧＭＡＰＮが、リ
ミット値ＩＧＩＤＬＴ以下であるか否かを判別する（ス
テップＳ１６）。ＩＧＭＡＰＮ≦ＩＧＩＤＬＴであると
きは、すなわち最適点火時期ＩＧＭＡＰＮの方が、リミ
ット値ＩＧＩＤＬＴより遅角側にあるときは、前記ステ
ップＳ１８に進み、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮをそのま
ま使用する。

【００２４】最適点火時期ＩＧＭＡＰＮは、エンジン回
転数ＮＥを一定とすると、図３（ｂ）に示すように、吸
気管内絶対圧ＰＢＡが高くなるほど、すなわちエンジン
負荷が増加するほど、減少する（遅角する）ように設定
されている。そのため、通常の低負荷アイドル状態で
は、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮはリミット値ＩＧＩＤＬ
Ｔより進角側の値となるが（ＩＧＭＡＰＮ＞ＩＧＩＤＬ
Ｔ）、エンジン１によって駆動される空調装置がオンさ
れたような高負荷アイドル状態では、最適点火時期ＩＧ
ＭＡＰＮの方がリミット値ＩＧＩＤＬＴより遅角側の値
となる場合もある。そのような場合（ＩＧＭＡＰＮ≦Ｉ
ＧＩＤＬＴ）には、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮがそのま
ま使用される。

【００２５】ステップＳ１６でＩＧＭＡＰＮ＞ＩＧＩＤ
ＬＴであるときは、さらに点火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭが
最適点火時期ＩＧＭＡＰＮ以下であるか否かを判別し
（ステップＳ１７）、ＩＧＩＤＭＲＡＭ＞ＩＧＭＡＰＮ
であるときは、前記ステップＳ１８に進む。一方ＩＧＩ
ＤＭＲＡＭ≦ＩＧＭＡＰＮであるときは、カウンタＮＣ
ＨＧの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ
２０）。例えばエンジン１がアイドル状態に移行した直
後であるときは、ＮＣＨＧ＝０であるので、ステップＳ
２２に進み、カウンタＮＣＨＧに所定カウント値ＮＣＨ
Ｇ０（例えば３）を設定し、次いで点火時期ＩＧＩＤＭ
ＲＡＭを所定量ＤＩＧＩＤだけデクリメントする（ステ
ップＳ２３）。

【００２６】ステップＳ２０でカウンタＮＣＨＧの値が
０より大きいときは、カウンタＮＣＨＧの値を「１」だ
けデクリメントする（ステップＳ２１）。すなわち、例
えばＮＣＨＧ０＝３とすると、本処理を４回実行する毎
に１回の割合で、ステップＳ２３が実行され、点火時期
ＩＧＩＤＭＲＡＭが遅角方向に更新される。

【００２７】ステップＳ２１またはＳ２３実行後は、点
火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭがリミット値ＩＧＩＤＬＴ以上
であるか否かを判別し（ステップＳ２４）、その答が肯
定（ＹＥＳ）であるときは直ちに、また否定（ＮＯ）で
あるときは点火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭをそのリミット値
ＩＧＩＤＬＴに設定して（ステップＳ２５）、本処理を
終了する。

【００２８】以上のように図２の処理によれば、エンジ
ン１と当該車両の駆動系が接続されているときは、点火
時期ＩＧＩＤＭＲＡＭは最適点火時期ＩＧＭＡＰＮに設
定される（ステップＳ１５，Ｓ１９）。エンジン１と当
該車両の駆動系とが連結されているときは、駆動系の負
荷が抵抗になりそれに対応して、エンジン１の負荷が増
大して吸入空気量が増加する（アイドル制御弁１７の開
度が増加する）。したがって、エンジン１の燃焼が不安
定化するおそれはなく、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮに設
定することにより、より遅角側の値に設定する場合に比
べて燃費を改善する効果が得られる。

【００２９】一方エンジン１と当該車両の駆動系が接続
されていないときは、点火時期ＩＧＩＤＭＲＡＭは、リ
ミット値ＩＧＩＤＬＴに達するまで徐々に遅角され、定
常的には、リミット値ＩＧＩＤＬＴに維持される（ステ
ップＳ１５，Ｓ２３〜Ｓ２５）。その結果、比較的低い
目標回転数ＮＯＢＪの場合であっても安定した燃焼を確
保し、エンジン回転の不安定化及び未燃燃料の排出を確
実に防止することができる。

【００３０】ただし、エンジン１と駆動系とが連結され
ていない場合であっても、空調装置がオンされたときの
ような高負荷アイドル状態では、上述したように最適点
火時期ＩＧＭＡＰＮの方が、リミット値ＩＧＩＤＬＴに
より遅角側の値となることがあるので、そのような場合
には、最適点火時期ＩＧＭＡＰＮがそのまま点火時期Ｉ
ＧＩＤＭＲＡＭに設定される（ステップＳ１６，Ｓ１
９）。これにより、高負荷アイドル状態では、エンジン
負荷の増大に適した点火時期の設定とすることができ
る。

【００３１】本実施形態では、ＥＣＵ５が第１及び第２
の点火時期算出手段、及び点火時期選択手段を構成す
る。より具体的には、図２のステップＳ１０が第１の点
火時期算出手段に相当し、ステップＳ１４及びＳ２３〜
Ｓ２５が第２の点火時期算出手段に相当し、ステップＳ
１５及びＳ１６が点火時期選択手段に相当する。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、機関のアイドル時であって、且つ当該車両
の駆動系と、機関とが連結されているときは、機関の回
転数及び吸気管内圧力に応じた第１の点火時期特性に基
づいて算出される点火時期が選択される一方、機関のア
イドル時であって、且つ駆動系と、機関とが連結されて
いないときは、アイドル時の目標回転数に応じた第２の
点火時期特性に基づいて算出される点火時期が選択され
る。車両駆動系と機関とが連結されているときは、駆動
系の負荷が抵抗になりそれに対応して、機関の負荷が増
大して吸入空気量が増加するため、第１の点火時期特性
に基づく点火時期設定を行っても、燃焼安定性が損なわ
れることがなく、第１の点火時期特性を採用することに
より、良好な燃費を得ることができる。また車両駆動系
と機関とが連結されていないときは、アイドル用に設定
された第２の点火時期特性に基づいて算出される点火時
期が選択されるので、安定した燃焼を確保し、機関回転
の不安定化及び未燃燃料の排出を確実に防止することが
できる。

【００３３】請求項２に記載の発明によれば、空調装置
の作動などにより機関負荷が増大したときは、第１の点
火時期特性に基づいて算出される点火時期の方が遅角側
となって選択されるので、燃焼の不安定化を招くことな
く、機関負荷に応じた最適の点火時期の設定とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその
制御装置の構成を示す図である。

【図２】点火時期の算出を行う処理のフローチャートで
ある。

【図３】図２の処理で使用するテーブル及びマップの設
定を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 電子コントロールユニット（第１及び第２の点火時
期算出手段、点火時期選択手段） ７ 吸気管内絶対圧センサ １０ クランク角度位置センサ １１ 点火プラグ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転数及び吸気管内圧力に応
   じた第１の点火時期特性に基づいて前記機関の点火時期
   を算出する第１の点火時期算出手段を備える内燃機関の
   点火時制御装置において、 前記機関のアイドル時の目標回転数に応じた第２の点火
   時期特性に基づいて前記点火時期を算出する第２の点火
   時期算出手段と、 前記機関のアイドル時であって、且つ前記機関が搭載さ
   れた車両の駆動系と、前記機関とが連結されているとき
   は、前記第１の点火時期算出手段により算出される点火
   時期を選択する一方、前記機関のアイドル時であって、
   且つ前記駆動系と、前記機関とが連結されていないとき
   は、前記第２の点火時期算出手段により算出される点火
   時期を選択する点火時期選択手段とを備え、 該点火時期選択手段により選択された点火時期に応じて
   前記機関の点火を行うことを特徴とする内燃機関の点火
   時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記点火時期選択手段は、前記機関のア
   イドル時であって、且つ前記駆動系と、前記機関とが連
   結されていないときは、前記第１及び第２の点火時期算
   出手段により算出される点火時期を比較し、いずれか遅
   角側の点火時期を選択することを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関の点火時期制御装置。