JP2005076513A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ステップ400では、前回の点火コイル温度T(n−1)及び内燃機関の回転速度に基づき、自己発熱に伴う点火コイルの温度変化量ΔT1を算出する。ステップ410では、前回の点火コイル温度T(n−1)及び内燃機関の冷却水温に基づき、内燃機関からの受熱に伴う点火コイルの温度変化量ΔT2を算出する。ステップ420では、前回の点火コイル温度T(n−1)及び内燃機関の吸気温に基づいた外気への放熱に伴う点火コイルの温度変化量ΔT3を算出する。ステップ430では、これら各変化量ΔT1〜ΔT3に基づき、今回の点火コイル温度T(n)を算出する。
【選択図】 図10
Description
この点火コイルの温度の変化については、その自己発熱や、周囲からの受熱、周囲への放熱等に基づいて簡易に計算することができるため、通電制御にかかる処理を簡易化することができるようになる。また、点火コイルの温度については抵抗値等と比較してその直接的な測定が容易であるため、点火コイルへの通電制御に関する適合を簡易に行うこともできる。
また、請求項4記載の内燃機関の制御装置では、前記変化量が、前記以前の算出タイミングにおける前記抵抗特性量と前記内燃機関の温度とについての互いに同一次元化された量同士の差に基づいて算出される量を含むようにした。
内燃機関には通常、該内燃機関を冷却する冷却水の温度を検出する検出手段が備えられている。そして、この冷却水の温度によって内燃機関の温度を適切に把握することができる。
また、請求項7記載の内燃機関の制御装置では、前記点火コイルの周囲の雰囲気の温度を、前記内燃機関に吸入される空気の温度として検出されるものとした。
また、請求項11記載の内燃機関の制御装置では、前記点火コイルの温度を、当該機関の運転状態に応じて算出される熱量である前記点火コイルの自己発熱量、及び該点火コイルの受熱量、及び該点火コイルの放熱量の少なくとも1つの熱量に基づき算出するようにした。
この点、上記構成では、点火コイルの自己発熱量、及び該点火コイルの受熱量、及び該点火コイルの放熱量の少なくとも1つの熱量に基づいて点火コイルの温度を算出することで、当該機関の運転状態に応じて変化する点火コイルの温度を逐次精度良く算出することができるようになる。したがって、上記構成では、点火コイルへの通電量をより適切に制御することができるようになる。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置の第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
上記点火時期の制御としては、基本的に、(s1)クランク角センサ22によって検出される現在のクランク角度から、内燃機関の制御により決定される点火時期(クランク角度にて設定される)までの所要時間を算出する。(s2)内燃機関の運転状態によって決定される点火コイルFCへの通電時間を、上記所要時間から減算することで点火コイルFCへの通電開始時期を算出する。というステップを有する。そして、上記クランク角度を時間に換算する際には、所定のクランク角度の回転に要する時間の計測結果を用いるようにする。次にこれについて詳述する。
図3に、クランク軸30が各30度のクランク角度だけ回転するのに要する時間を示す。同図3に示すように、各クランク角度の区画毎で回転に要する時間(クランク軸30の回転速度)は変動している。すなわち、図3においては、クランク角度が「ATDC20〜BTDC70」での回転速度は高速であり、クランク角度が「BTDC70〜ATDC20」では低速となっている。これは、内燃機関の燃焼サイクルにおいて、点火プラグFPによる点火によって燃焼が行われることでクランク軸30の回転速度が加速し、燃焼行程が終了して圧縮行程に移行するにつれてクランク軸30の回転速度が減速するためである。
図4に、本実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示す。この処理は、上記マイクロコンピュータ12においてクランク角度の30度周期で繰り返し実行される。
図8(a)はクランク信号、また、図8(b)は点火出力の算出結果を、図8(c)は点火コイルに通電される電流値をそれぞれ示している。ちなみに、図8においては、便宜上周期的な回転変動が生じていることを想定しており、また、通電時間が「3.5ms」、点火時期が「BTDC25」であるとしている。
4.9×1.04+(15/30)×4.9×1/04×1.02≒7.695ms
また、通電開始時期は以下の値となる。
これら通電開始時期や点火時期の算出に用いたクランク軸30の回転に要すると予測される時間は、実際の時間と略等しいものとなる。このため、通電時間についてはマージンがほとんど不要であり、上記点火コイルFCから出力される電圧が点火プラグFPの点火制御にとって適切な電圧値となるような通電量を設定することができる。このため、レギュレータによらずとも点火コイルFCに流れる電流を要求電流幅に納めることができ、ひいては、電子制御装置10内部の発熱を抑えることができる。
<点火コイルの温度の算出処理>
次に、点火コイルFCの通電時間を適切な値に設定するために行われる点火コイルFCの温度の算出処理について説明する。
この一連の処理においては、まずステップ400において、点火コイルFCの温度についての前回の算出値T(n−1)と、内燃機関の回転速度とに基づき、点火コイルFCの自己発熱に伴う点火コイルFCの温度変化量ΔT1を算出する。ちなみに、この温度変化量は、図10に示す前回の処理から今回の処理までの間の、換言すれば、処理周期の間の温度変化量である。ここでは、点火コイルFCの自己発熱量が点火コイルFCの通電量と点火コイルFCの抵抗値とによって決まるため、この性質を利用して自己発熱に伴う温度変化量ΔT1を算出する。
次に、図10に示すステップ410においては、点火コイルFCの温度についての前回の算出値T(n−1)と、内燃機関の冷却水温とに基づき、内燃機関からの受熱に伴う点火コイルFCの温度変化量ΔT2を算出する。ちなみに、この温度変化量は、図10に示す前回の処理から今回の処理までの間の、換言すれば処理周期の間の温度変化量である。すなわち、内燃機関からの受熱量は、内燃機関の温度と点火コイルの温度との差に応じて定まる。そして、本実施形態では、内燃機関の温度として上記水温センサ21の検出値のうち図10に示す一連の処理についての今回の処理時に近似したサンプリング時における値を用い、「冷却水温−前回の算出値T(n−1)」に受熱係数を乗算することで、上記温度変化量ΔT2を算出する。なお、上記今回の処理時に近似したサンプリング時は、今回の処理時より前のサンプリング時のうち最新のサンプリング時としてもよい。ちなみに、この受熱係数は、実験データに基づいて作成するなどすればよい。
ただし、本実施形態では、イグニッションスイッチがオンとされてから初めて図10の処理をする際に前回の算出値として用いる値T(0)については、図14に示す処理によって取得するようにする。図14は、イグニッションスイッチがオンとされることによる内燃機関の始動に伴い、図10の処理の開始前に行う処理である。
このように本実施形態では、点火コイルFCの温度として初期条件に見合った所定の値を図14に基づいて設定した後、図10の各処理周期の間における点火コイルFCの温度の変化量を逐次算出することで、点火コイルFCの温度を精度良く算出することができるようになる。
(1)前回の算出タイミングから今回の算出タイミングまでの間における点火コイルFCの温度の変化量を当該機関の運転状態に応じて算出することで、当該機関の運転状態に応じて変化する点火コイルFCの温度を逐次精度良く算出することができるようになる。
(7)イグニッションスイッチがオンとされるに伴う内燃機関の始動時において、冷却水温と吸気温とに基づいて、点火コイルFCの温度の初期値を算出するようにした。これにより、始動時の点火コイルFCの温度を精度良く算出することができるようになる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・点火コイルの自己発熱に伴う温度の変化量の算出態様は、先の図11(a)、図12(a)に例示したマップを用いるものに限らない。例えば、エンジンの回転速度と通電量との関係を示すマップと、点火コイルの温度と点火コイルの抵抗値を示すマップとを用いるようにしてもよい。この場合、点火コイルの自己発熱に伴う温度の変化量は、上記通電量の2乗と抵抗値との乗算値に基づいて算出すればよい。
・外気への放熱に伴う点火コイルの温度の変化量の算出態様は、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、車速及び吸気温と、外気への放熱に伴う点火コイルの温度の変化量と、の関係を示す2次元マップを用いて算出してもよい。
Claims (12)
- 点火コイルの抵抗値及び該抵抗値と相関を有する物理量のいずれかを示す量である前記点火コイルの抵抗特性量に基づき設定される通電量にて前記点火コイルの通電制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記抵抗特性量の初期値として初期条件に見合った所定の値を設定した後、以前の算出タイミングから今回の算出タイミングまでの間における前記抵抗特性量の変化量を当該機関の運転状態に応じて算出し、該算出した変化量と前記以前の算出タイミングにおける前記抵抗特性量とに基づいて今回の抵抗特性量を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記抵抗特性量が点火コイルの温度である
請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - 前記変化量は、前記以前の算出タイミングにおける前記抵抗特性量と前記内燃機関の回転速度とに基づいて算出される量を含む
請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記変化量は、前記以前の算出タイミングにおける前記抵抗特性量と前記内燃機関の温度とについての互いに同一次元化された量同士の差に基づいて算出される量を含む
請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記変化量は、前記以前の算出タイミングにおける前記抵抗特性量と前記点火コイルの周囲の雰囲気の温度とについての互いに同一次元化された量同士の差に基づいて算出される量を含む
請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記内燃機関の温度は、同内燃機関の冷却水の温度として検出されるものである
請求項4記載の内燃機関の制御装置。 - 前記点火コイルの周囲の雰囲気の温度は、前記内燃機関に吸入される空気の温度として検出されるものである
請求項5記載の内燃機関の制御装置。 - 前記以前の算出タイミングで算出した抵抗特性量と前記点火コイルの周囲の雰囲気の温度とについての互いに同一次元化された量同士の差に基づく前記抵抗特性量の変化量の算出は、前記互いに同一次元化された量同士の差に、前記内燃機関を搭載する車両の速度に応じて設定される係数を乗算することで行われる
請求項5又は7記載の内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記初期条件に見合った所定の値は、前記内燃機関の始動時毎に、当該機関の温度と外気の温度との少なくとも一方に基づいて設定されるものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 当該機関の始動時の冷却水温が当該機関の停止時における抵抗特性量に対応する点火コイルの温度よりも高いとき、この抵抗特性量を併せ加味して前記所定の値を設定する
請求項9記載の内燃機関の制御装置。 - 点火コイルの温度に基づき設定される通電量にて前記点火コイルの通電制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記点火コイルの温度を、当該機関の運転状態に応じて算出される熱量である前記点火コイルの自己発熱量、及び該点火コイルの受熱量、及び該点火コイルの放熱量の少なくとも1つの熱量に基づき算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、
当該制御装置は、内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から点火時期とする所望のクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出することで前記所望のクランク角度において前記点火時期を制御するものであり、且つ
前記現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間ついての計測結果に基づき、前記現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することで前記所要時間を算出する手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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