JP2627099B2

JP2627099B2 - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JP2627099B2
Application number: JP2155435A
Authority: JP
Inventors: 正信大崎
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH0447166A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に点
火時期を制御してノッキングを回避する装置に関する。

＜従来の技術＞一般に、火花点火式内燃機関をある燃料で運転し、圧
縮比を上げたり、点火時期を早くしたりするとノッキン
グを発生し、機関の過熱と性能低下を来し、さらには機
関を損傷する。この現象に対する燃料の対アンチノック
性はオクタン価によって表される。市販されるガソリン
燃料のオクタン価は、通常、レギュラーガソリン ……約91オクタンハイオクガソリン ……約98オクタンである。

内燃機関の熱効率の点からはノック領域に入らない範
囲でできる限り燃焼速度を速くすることが必要であり、
この点でノッキングが発生しない限り点火時期を進めて
燃焼を制御する内燃機関にあってはハイオクガソリンは
オクタン価が高く有利である。

ところで、ハイオクガソリンの使用を目的として設計
された内燃機関に、過ってレギュラーガソリンを使用し
た場合、あるいはハイオクガソリンが入手できず、やむ
をえずレギュラーガソリンを使用した場合にはハイオク
ガソリン相当の十分な機関出力を確保できなかったり、
あるいはノッキングが頻発して運転性が悪化したりす
る。この課題を解決するために、予めレギュラーガソリ
ン用とハイオクガソリン用の２つの燃焼制御用のマップ
を用意しておき、使用燃料のオクタン価に応じて自動的
にマップを切り換えて点火時期制御を行うようにしたも
のがある。

この種の装置では、運転開始後、高オクタン価の燃料
に対応して予め設定されたハイオクマップによって点火
時期制御を行うと共に、所定の判定領域になると点火時
期を一定の遅角率で遅角していき、ノッキングが発生し
切換制御値を超えると、低オクタン価の燃料に対応して
設定されたレギュラーマップに切り換えている。また、
レギュラーマップ使用中に、ノッキングが発生しないと
点火時期を進角し、進角量が切り換えのための最進角量
を超えるとハイオクマップに戻している。

＜発明が解決しようとする課題＞しかしながら、このような従来の内燃機関の点火時期
制御装置にあっては、第４図に示すように、実際の燃料
がレギュラーガソリンである場合には走行途中において
ハイオクマップからレギュラーマップに切り換えられて
点火時期制御が行われるが、一度機関が運転停止される
と、次回運転開始時にはハイオクマップによる点火時期
制御が先ず実行され、その後レギュラーマップに切り換
える制御が行われる。

このために、所定の判定領域（ノック制御領域）に入
った初期には非常に大きなノッキングが発生することが
あり、機関の過熱と性能低下を来し、最悪の場合は排気
温度上昇による機関の損傷を招く惧れがあった。

さらに前記マップは標準状態における燃焼室内の吸入
空気状態に基づいて設定されているため、例えば機関冷
却水温度が高いことや湿度が低いことに起因する燃焼室
内の吸入空気温度上昇により、ノッキングがより発生し
易くなるという問題もある。

本発明はこのような従来の実情に鑑みてなされたもの
で、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンのどちら
をも使用できる内燃機関において、機関運転開始時の点
火時期を最適時期に制御できる内燃機関の点火時期制御
装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞このため、本発明は、第１図に示すように、基本点火時期設定手段により特定の燃料に対応して設
定される基本点火時期を、ノッキング検出手段により検
出されるノッキングの発生状態に応じて進遅角補正する
進遅角補正手段と、該進遅角補正手段における進遅角補正量を判定用の基
準値と比較して使用燃料を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された使用燃料が前記特定の
燃料と異なる場合に、機関運転停止直前における進遅角
補正量と、前記基本点火時期設定手段により設定される
基本点火時期と、に基づいて運転再開時の点火時期を設
定する運転再開時点火時期設定手段と、を含んで構成するようにした。

また、請求項２に記載の発明では、機関運転再開時の
点火時期を、環境状態に応じて補正するような構成とす
る。

＜作用＞ノッキングが発生し易い機関運転状態では進遅角補正
手段により基本点火時期が遅角方向に制御される。

そして、前記運転再開時点火時期設定手段を備えるこ
とで、前記判定手段により判定された使用燃料が特定燃
料（例えばハイオク）と異なる場合には、従来のよう
に、特定燃料に対応して設定されている基本点火時期
（例えば、ハイオクマップに記憶されている点火時期）
をそのまま使用することなく、機関運転停止直前の進遅
角補正量（例えば、ハイオクマップからの偏差）と、基
本点火時期設定手段により特定の燃料に対応して設定さ
れる基本点火時期（例えば、ハイオクマップに記憶され
ている点火時期）と、に基づいて、運転再開時の点火時
期を設定するようにしたので、再始動初期から使用燃料
に見合った点火時期を達成することができる。

即ち、本願発明によれば、例えば、機関再始動時に基
本点火時期がハイオク用に戻されても、再びノック検出
状態に応じて点火時期補正を初めからやり直す必要がな
いため、再始動初期から早期に最適な点火時期を達成で
きると共に、従来における運転再開後にノック発生領域
に突入した途端に、大きなノックが発生するといった惧
れを回避することができる。

また、請求項２に記載の発明では、環境状態に応じて
変化するノック発生特性を考慮することができるように
なるので、より一層高い精度で、再始動初期から早期に
燃料性状に見合った最適な点火時期を達成することがで
きる。

＜実施例＞以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、内燃機関１に
は、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットルチャンバ４
及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。

吸気ダクト３には、エアフローメータ６が設けられて
いて、吸入空気流量Ｑを検出する。スロットルチャンバ
４には図示しないアクセルペダルと連動するスロットル
弁７が設けられていて、吸入空気流量Ｑを制御する。前
記スロットル弁７には、その開度TVOをポテンショメー
タにより検出するスロットルセンサ15が付設されてい
る。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に電磁式の燃料噴
射弁８が設けられていて、図示しない燃料ポンプから圧
送されプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御
される燃料を吸気マニホールド５に噴射供給する。

燃料噴射量の制御は、マイクロコンピュータ内蔵のコ
ントロールユニット９において、エアフローメータ６に
より検出される吸入空気流量Ｑと、ディストリビュータ
13に内蔵されたクランク角センサ10からの信号に基づき
算出される機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射量Tp＝Ｋ
×Q/N（Ｋは定数）を演算し、スロットルセンサ15によ
り検出されるスロットル弁開度TVOに基づく機関アイド
ル運転状態や冷却水温度センサ14により検出される冷却
水温度Tw等に基づいて、前記基本燃料噴射量Tpを補正し
て最終的な燃料噴射量Tiを設定し、この燃料噴射量Tiに
相当するパルス巾の駆動パルス信号を機関１の回転に同
期して燃料噴射弁８に出力することにより、機関１に所
定量の燃料が噴射供給されるようになっている。

また、機関１の各気筒には各々点火栓11が設けられて
いて、これらには点火コイル12にて発生する高電圧がデ
ィストリビュータ13を介して順次印加され、これにより
火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、点火コ
イル12はそれに付設されたパワートランジスタ12aを介
して高電圧の発生時期が制御されるようになっている。
従って、点火時期（進角値）ADVの制御は、パワートラ
ンジスタ12aのオン・オフ時期をコントロールユニット
９からの点火信号で制御することにより行う。

コントロールユニット９は、前記基本燃料噴射量Tpと
機関回転速度Ｎとにより区分される複数の運転領域毎に
ROMに記憶してあるマップから、当該運転条件に対応す
る基本点火時期ADV₀を検索して求めると共に、所定のノ
ッキング検出運転領域においては、圧電素子によりノッ
キングを検出するノッキング検出手段としてのノッキン
グセンサ14からの検出信号に基づいてノッキングの有無
を判別して進遅角補正を行い、最終的な点火時期ADVを
設定し、該設定点火時期ADVに基づいてパワートランジ
スタ12aに点火制御信号を出力する。

直、水温センサ16,吸気温度センサ17及び湿度センサ1
8が設けられ、これらの検出信号もコントロールユニッ
ト９に入力されている。

ここで、コントロールユニット９により行われる点火
時期ADVのノッキング検出に基づく進遅角制御を、第３
図のフローチャートに示すプログラムに従って説明す
る。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、クラン
ク角センサ10の基準クランク角毎（４気筒内燃機関では
180゜毎）のリファレンス信号REFが出力される毎に実行
される。

ステップ１（図ではS1と記す。以下同様）では、ノッ
キングセンサ14からの機関振動信号をノッキングを発生
し易い設定クランク角期間積分した値kn/s（別ルーチン
で求められる），水温センサ16からの水温信号Tw,吸気
温度センサ17からの吸気温度信号Ta,湿度センサ18から
の湿度信号HO,クランク角センサ10からの機関回転速度
信号N,スロットルセンサ15からのスロットル弁開度信号
TVO,エアフロメータ６からの吸入空気流量信号Ｑが入力
される。

ステップ２では、エンジンがキーオフからキーオンさ
れた直後の再スタート状態か否かを判断する。

再スタート状態であると判断された場合は、ステップ
３に進み、後述するキーオフされる直前の進遅角補正量
Ｘをスタート時の環境により補正する。

即ち、水温Twに対する補正係数K_Tw,吸気温度Taに対す
る補正係数K_Ta,及び湿度HOに対する補正係数K_HOを、各
々マップテーブルから検索する。ここで、補正係数K_Tw
は水温Twが低い時に大きく水温Twが高くなるほど小さく
なる特性、補正係数K_Taは吸気温度Taが低い時に大きく
吸気温度Taが高くなるほど小さくなる特性、補正係数K
_HOは湿度HOが高くなるほど大きくなる特性に各々設定さ
れている。

そして、前記進遅角補正量Ｘを各種の補正係数K_Tw,K
_Ta及びK_HOを乗じて補正することにより、最終的な進遅
角補正量X_Cを設定し、同時にこの進遅角補正量X_CをＸと
置き換える。

即ち、ステップ２及び３が本発明にかかる運転再開時
点火時期設定手段としての機能、及び請求項２に記載の
発明としてのの機能を奏する。

尚ステップ２において、再スタート状態で無いと判断
された場合は、ステップ４に進む。

ステップ４では、機関回転速度Ｎと負荷（例えば基本
燃料噴射量Tp）とに基づいてノッキングを発生し易いノ
ッキング検出を要求される運転領域であるかを判定す
る。

ノッキング検出要求領域でないと判定された場合はス
テップ５に進み、進遅角補正量Ｘを０に設定した後ステ
ップ15へ進み、機関回転速度Ｎと負荷（例えば基本燃料
噴射量Tp）から基本点火時期ADV₀を設定する。

また、ステップ４でノッキング検出要求領域であると
判定された場合にはステップ６へ進み、ノッキングセン
サ14の検出信号ksiを過去の加重平均値と適当な重み付
けで加重平均演算してBGLを求める。

ステップ７では前記BGLに加算されるスライスレベルS
Lを機関回転速度Ｎに基づいて１次元マップテーブルか
らの検索等によって設定する。

ステップ８では、機関振動の積分値kn/sのレベルとス
テップ６で演算したBGLにステップ７で設定したスライ
スレベルSLを加算して得られる判定レベルとの大小を比
較する。

この結果、kn/s＞BGL＋SLの場合はステップ９へ進ん
で進遅角補正量Ｘを現在値から遅角補正量αを減少した
値で更新し、kn/s≦BGL＋SLの場合はステップ10へ進
み、進遅角補正量Ｘを進角補正量βを加算した値で更新
する。以上ステップ６〜ステップ10までの機能が進遅角
補正手段に相当する。

次いでステップ11へ進み、後述する使用燃料の判定で
レギュラーガソリンと判定された時に１にセットされ、
当該運転の終了によって０にリセットされるフラグＦの
値を判定する。

当初０となっている時はステップ12へ進み、前記進遅
角補正量Ｘと比較されてレギュラーガソリンであるか否
かを判定するための基準値ADV_Cを、機関回転速度Ｎと負
荷（例えば基本燃料噴射量Tp）とに基づいてマップテー
ブルからの検索等により設定する。また、フラグＦが１
と判定された時には再度使用燃料の判定を行うことなく
ステップ15へ進む。

次いで、ステップ13へ進みステップ９又は10で設定さ
れた進遅角補正量Ｘと前記ステップ12で設定された基準
値ADV_Cとの大小を比較する。

そして、|X|＞ADV_Cである場合には遅角方向への制御
量が大きくレギュラーガソリンを使用していると判定し
てステップ14へ進み、基本点火時期のマップテーブルを
ハイオクガソリン用のものから大きく遅角側に設定され
ているレギュラーガソリン用のものへ切り換えると共
に、フラグＦを１にセットした後ステップ15へ進む。ま
た、ステップ13で|X|≦ADV_Cであると判定された場合は
ステップ14をジャンプしてステップ15へ進む。

即ち、ステップ12及びステップ13が判定手段の機能を
奏する。

ステップ15では、ハイオクガソリン使用と判定されて
いる間はハイオクガソリン用のマップテーブル、レギュ
ラーガソリン使用と判定された場合はレギュラーガソリ
ン用のマップテーブルを用いて基本点火時期ADV₀を検索
する。このステップ15の機能が基本点火時期設定手段に
相当する。

次いで、ステップ16では最終的な点火時期ADVを、前
記基本点火時期ADV₀を進遅角補正量Ｘを加算した値で設
定する。このステップ16の機能がノッキング制御手段に
相当する。

ステップ17では、設定された点火時期ADVをレジスタ
にセットする。これにより、設定された点火時期ADVに
点火信号が点火コイル12に出力されて点火栓11による点
火が行われる。

ステップ18では、機関振動の積分値kn/sを０リセット
する。

ステップ19では機関回転速度Ｎにより、エンジンがキ
ーオフされてエンジンが停止したか否かを判断する。

そして、エンジンが停止したと判断されるとステップ
20に進み、ステップ11において判定した使用燃料にかか
るフラグＦを再度判定する。

そして、フラグＦがＦ＝１即ちレギュラーガソリンと
判定された時にはステップ21に進み、ステップ９及びス
テップ10で更新した進遅角補正量Ｘを、ハイオクマップ
を使用して求めることを想定して、新たな進遅角補正量
Ｘ′を再度設定し、当該Ｘ′をこの場合（フラグＦ＝１
の場合）の進遅角補正量Ｘとし、ステップ22においてコ
ントロールユニット９内のRAMにメモリする。

一方、ステップ20でフラグＦ＝０即ちハイオクガソリ
ンと判定された時には、ステップ９及びステップ10で更
新した進遅角補正量Ｘをそのままこの場合（フラグＦ＝
０の場合）の進遅角補正量Ｘとし、ステップ23において
コントロールユニット９内のRAMにメモリする。

即ち、ステップ19〜ステップ23が、本発明に係る運転
再開時点火時期設定手段の機能を奏する。

また、ステップ19でエンジンは停止していないは判断
される場合はステップ20以降を実施せずリターンする。

かかる構成とすれば、ハイオクガソリン及びレギュラ
ーガソリンを使用可能なハイオクリコメンド仕様の内燃
機関において、機関が運転停止されても、次回運転開始
時には運転停止される直前の燃料に係る進遅角補正量Ｘ
に基づいて点火時期制御が実行されることとなる。

このために、従来の制御、即ち運転再開始後は燃料に
関わらずハイオクマップによって点火時期制御を行い、
その後ノッキングレベルに基づいてレギュラーマップに
切り換えるだけの制御、によって発生していたノック制
御領域に入った初期に発生する非常に大きなノッキング
の発生を防止するすることが可能となる。

さらに運転開始時における進遅角補正量Ｘに基づく点
火時期制御は、水温Twに対する補正、吸気温度Taに対す
る補正及び湿度HOに対する補正を施して、標準状態を基
準として設定されていた進遅角補正量を環境を考慮して
補正しているので、ノッキングレベルを環境条件の変化
に影響されることなく最適値に保つことができる。

＜発明の効果＞以上説明したように、本発明によれば、機関運転状態
や環境条件の変化に影響されずに使用燃料に基づいた点
火時期制御を行うことができ、もって、ノッキングレベ
ルの制御を正しく実行できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示すシステム図、第３図は同上実
施例の点火時期制御を示すフローチャート、第４図は従
来の点火時期制御を説明するための線図である。１……機関、９……コントロールユニット、10……クラ
ンク角センサ、11……点火栓、12……点火コイル、12a
……パワートランジスタ、14……ノンキングセンサ、16
……水温センサ、17……吸気温度センサ、18……湿度セ
ンサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基本点火時期設定手段により特定の燃料に
対応して設定される基本点火時期を、ノッキング検出手
段により検出されるノッキングの発生状態に応じて進遅
角補正する進遅角補正手段と、該進遅角補正手段における進遅角補正量を判定用の基準
値と比較して使用燃料を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された使用燃料が前記特定の燃
料と異なる場合に、機関運転停止直前における進遅角補
正量と、前記基本点火時期設定手段により設定される基
本点火時期と、に基づいて運転再開時の点火時期を設定
する運転再開時点火時期設定手段と、を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の点火時期
制御装置。
【請求項２】機関運転再開時の点火時期を、環境状態に
応じて補正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。