JP2682143B2 - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、Ｖ型エンジンの点火時期を電子的に行なう
点火時期制御装置の改良に関する。

従来の技術 この種従来の自動車用エンジンの電子式点火時期制御
装置としては、種々のものが提供されており、その一例
として、特開昭55−112861号公報等に記載されたものが
知られている。

概略を説明すれば、この点火時期制御装置は、マイク
ロコンピュータを備えたコントロールユニットが、クラ
ンク角センサから出力されたエンジン回転数Ｎと、該エ
ンジン回転数Ｎとエアフローメータからの吸気量Ｑとに
より決定される基本噴射量T_Pとで割り付けられた点火時
期マップを有し、現在のエンジン回転数Ｎと基本噴射量
T_Pの各信号により前記点火時期マップの中から運転状態
に該当する最適点火時期をルックアップして、設定点火
時期になった時点で点火信号を点火装置に出力するよう
になっている。

ところで、一般にツインカム式のＶ型エンジンにあっ
ては、左右バンク列の各シリンダヘッド内に、吸気バル
ブ，排気バルブ用の一対のカム軸が夫々設けられてお
り、この各カム軸には、クランク軸からタイミングチェ
ーンやカムチェーン等を介して回転力が伝達されるよう
になっている。そして、前記クランク角センサが、各バ
ンク列の一方側（例えば右側）の排気バルブ用カム軸側
に設けられ、該右側の排気バルブ用カム軸の回転数をエ
ンジン回転数として検出していると共にクランク角度１
゜信号を検出し、この各信号に基づいて前述の点火時期
を決定するようになっている。

発明が解決しようとする課題 然し乍ら、前記従来の点火時期制御装置にあっては、
エンジン回転数等を、クランク角センサによりカム軸の
回転数から検出するようになっているため、高精度な点
火時期制御が得られない。すなわち、エンジンのクラン
ク軸は、常に等速回転しているものの、カム軸は、タイ
ミングチェーンの張力や自身に有するカムプロフィール
のばらつき、あるいは各吸，排気バルブのバルブスプリ
ング反力等に起因して不等速回転つまり回転変動が発生
している。特に、Ｖ型６気筒エンジンにあっては、直列
６気筒エンジンに比べ一つのカムシャフトで比較した場
合、各気筒の吸気／排気の期間、つまりバルブスプリン
グの反力を受けている期間が、第６図に示すように一般
的にクランク軸回転角で約240度、カム軸回転角ではそ
の1/2の約120度の間隔（直列６気筒エンジンの倍の角
度）で回転変動が発生する。つまり、左側バンク列の第
2,第4,第６気筒の排気側を例にとれば、第２気筒の排気
行程終了と同時に第４気筒の排気行程が開始され、さら
に該第４気筒の排気行程終了と同時に第６気筒の排気行
程が開始され、したがってバルブリフトが連続的な波形
特性になる。一方、右側バンク列の第1,第3,第５気筒の
場合にも同様な連続波形特性になっており、夫々の吸気
側も同様である。このため、カム軸の回転変動が特に顕
著であり、この回転変動をそのままクランク角センサが
検出して、コントロールユニットに入力されてしまう。
したがって、バルブスプリング反力が増加するタイミン
グ、つまりカム軸回転が遅くなるタイミングで点火する
一方のバンク側気筒と、バルブスプリング反力が減少す
るタイミング、つまりカム軸回転が速くなるタイミング
で点火する他方のバンク側気筒とでは、クランク軸角度
に対する左右バンク列間の点火時期にばらつきが発生
し、また機関回転の高低によるタイミングチェーンの張
力の違いによって機関回転が高回転になるほどばらつき
の程度が大きくなるという問題がある。この結果、点火
時期の制御精度が低下し、エンジンの出力低下や左右バ
ンク列間で排気温度の大きな差が生じるばかりか、ノッ
クコントロールの制御性が悪化してしまう。尚、通常の
点火時期は、爆発行程におけるピストン上死点前クラン
ク角25゜近傍に設定されている。

課題を解決するための手段 本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたもの
で、第１図に示すように、エンジンの負荷を検出する負
荷検出手段101と、クランク軸と同期回転する左右バン
ク列の少なくともいずれか一方のカム軸側に設けられ
て、エンジンの回転数を検出するクランク角検出手段10
2と、前記エンジンの負荷値と回転数値とに基づいて最
適な点火時期を決定する最適点火時期決定手段103と、
前記クランク角検出手段102により左右バンク列間の気
筒判別を行なう気筒判別手段104と、該気筒判別手段104
の信号と前記クランク角検出手段102の信号とに基づい
て左右バンク列間に生じる点火時期の差値を判定し、該
差値を機関回転が低回転域から高回転域に移行するにし
たがって大きくなるように予め設定し、かつ前記最適点
火時期値に加減算して点火時期を補正する補正手段105
と、該補正手段105からの出力信号に基づき点火装置107
に点火信号を出力する点火手段106とを備えたことを特
徴としている。

作用 前記構成によれば、例えばクランク角検出手段102が
取り付けられた一方のバンク列側気筒の点火時期と他方
のバンク列側気筒の点火時期にばらつきが生じている場
合など、つまり両バンク列間での夫々のカム軸の回転変
動に伴う点火時期のばらつきの発生や、機関回転の高低
によるタイミングチェーンの張力の違いによる点火時期
のばらつきが生じている場合は、その両バンク列間の点
火時期値の差値を補正値として補正手段105が判定し、
ここで最適点火時期値に前記補正値を加算して、一方バ
ンク側の点火時期を進角させ、この進角補正された点火
時期信号を点火手段106を介して点火装置107に出力す
る。したがって、一方バンク列側の点火時期を、他方バ
ンク列側の点火時期に合わせて進角させることができ
る。

実施例 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２図〜第３図は本発明の一実施例を示す図である。

まず構成を説明すれば、第２図において、１はツイン
カム式のＶ型エンジンであり、右バンク列1a側が第1,第
3,第５気筒、左バンク列1b側が第2,第4,第６気筒になっ
ている。そして吸入空気は図中矢印で示すようにエアク
リーナ２より吸気通路３を通してインテークマニホール
ド４を介して各気筒に供給され、燃料は噴射信号Siに基
づいて各気筒に設けられたインジェクタ５により噴射さ
れる。そして、気筒内で燃焼した排気は排気管６を通し
て触媒コンバータ７に導入され、触媒コンバータ７内で
排気中の有害成分を清浄化してマフラ８を通して外部に
排出される。

各気筒には点火プラグ９が装着されており、点火プラ
グ９にはパワトラユニット10を介してイグニッションコ
イル11からの高圧パルスPiが供給される。点火プラグ9,
パワトラユニット10及びイグニッションコイル11は混合
気に点火する点火装置12を構成しており、点火装置12は
点火信号Spに基づいて高圧パルスPiを発生して放電させ
る。そして、気筒内の混合気は高圧パルスPiの放電によ
って着火，爆発し、排気される。

吸入空気の流量Ｑは、ホットワイヤ式のエアフローメ
ータ13により検出され、吸気通路３のスロットルチャン
バ14内に有する絞弁15によって制御される。絞弁15の開
度TVOは絞弁開度センサ16により検出され、絞弁15をバ
イパスする空気流量はAACバルブ17により調節され、こ
れによりアイドル回転数が所定値にフィードバック制御
される。AACバルブ17は補助空気量制御信号S_Aに基づい
て駆動される。分離通路3aと3bとの間の連通路18には可
変吸気コントロールバルブ19が設けられており、可変吸
気制御信号S_Rに基づいて低速域と高速域とでバルブの開
閉の切換を行なう。エンジン１の運転状態が低速のとき
は可変吸気コントロールバルブ19が閉じられて、左右の
分離通路3a,3bは導通せず、図中左右のバンク1b,1aの吸
気路は独立し、吸気ポートは絞弁15から吸気バルブ20ま
でとなり長いポートから吸入されるため吸気慣性効果に
よって吸入効率が高められ低速トルクが向上する。ま
た、運転状態が高速のときは可変吸気コントロールバル
ブ19が開かれて、分離通路3a,3bは導通し、互いに吸気
干渉を起こすため実質的にはインテークマニホールド４
の太く短いポートから吸入されることになり吸気抵抗が
減少して高出力化が図られる。また、吸気バルブ20aの
閉時間は可変バルブタイミングコントロールバルブ21に
よる油圧制御によりカム位相差を可変制御することによ
り行なわれ、低中速の高負荷時には、吸気バルブ20閉時
期を早めて吸入効率を高め、アイドル，高回転高負荷時
は閉時期を遅くして吸気排気オーバーラップを小さくす
ることにより、安定度の向上，出力の向上が図られる。
可変バルブタイミングコントロールバルブ21は可変バル
ブタイミング制御信号S_Dのデューティ値に基づいて油圧
によりカム位相差を換え、バルブタイミングを調整す
る。また、エンジン１は、左右バンク1b,1aの各シリン
ダヘッド1c,1cに夫々吸気バルブ20a,20aと排気バルブ20
b,20bを夫々開閉作動させる各一対のカム軸22a,22b,23
a,23bが支承されており、このカム軸22a,22b,23a,23b
は、図外のクランク軸からタイミングチェーン及びカム
チェーンを介して回転力が伝達されるようになってい
る。また、図中左側バンク1bの排気バルブ用カム軸23a
近傍には、クランク角検出手段たるクランク角センサ24
が取り付けられている。このクランク角センサ24は、爆
発間隔（６気筒エンジンでは120゜、４気筒エンジンで
は180゜）毎に各気筒の圧縮上死点（TDC）前の所定位
置、例えばBTDC70゜で〔Ｈ〕レベルのパルスとなる基準
信号Caを出力すると共に、クランク角の単位角度（例え
ば２゜）毎に〔Ｈ〕レベルのパルスとなる単位信号C₁を
出力する。尚、基準信号Caのパルスを計数することによ
り、エンジン回転数Ｎを知ることができる。ウォータジ
ャケットを流れる冷却水の温度Twは水温センサ（水温検
出手段）25により検出され、エンジン１本体の振動Veは
ノックセンサ26により検出される。さらに、排気中の酸
素濃度Vsは酸素センサ27により検出され、排出ガスの温
度は排気温度センサ28により検出される。排気温度セン
サ28はスイッチングモジュール29に接続されており、ス
イッチングモジュール29は排気温度センサ28の検出出力
に基づいて排気温度警告灯30を点灯する。また、トラン
スミッション31のニュートラル位置Ncはニュートラルス
イッチ32により検出され、車速VSPは車速センサ33によ
り検出される。エンジン１のアイドル状態はアイドルス
イッチ34により検出される。尚、35はキャニスタ、36は
フュエルポンプである。

上記エアフローメータ13,絞弁開度センサ16及びクラ
ンク角センサ24,水温センサ25,ノックセンサ26,酸素セ
ンサ27,ニュートラルスイッチ32,車速センサ33,アイド
ルスイッチ34及び図外のキースイッチ，バッテリからの
各信号はコントロールユニット41に入力される。コント
ロールユニット41は補正手段及び点火時期決定手段等と
しての機能を有し、マイクロコンピュータ等により構成
される。そして、コントロールユニット41は内部メモリ
に格納されているプログラムに従ってセンサ情報に基づ
いて点火時期制御等燃焼制御に必要な処理値を演算し、
その演算結果に応じてインジェクタ5,パワトラユニット
10,AACバルブ17,可変吸気コントロールソレノイドバル
ブ19,可変バルブタイミングコントロールバルブ21及び
フュエルポンプ36を駆動する各信号Si,Sp,S_A,S_R,S及びS
_Fを出力してエンジン１の運転状態を最適に制御する。
尚、42,43はモニターチェックランプであり、コントロ
ールユニット41の故障検出信号に基づいてドライバー及
び整備者に警報を発する。

次に、作用を説明する。

第３図はコントロールユニット41における点火時期制
御のプログラムを示すフローチャートであり、本プログ
ラムは所定期間（例えば、10ms）毎に一度実行される。

まず、セクション１でクランク角センサ24からのエン
ジン回転数Ｎ信号とエアフローメータ13からの吸入空気
量Ｑ信号とを入力する。セクション２では、エンジン回
転数Ｎ及び吸入空気量Ｑを計算し、続いてセクション３
ではエンジン回転数Ｎと吸入空気量Ｑとから基本燃料噴
射パルス巾Tp（負荷データに相当）を演算する。次に、
セクション４で基本燃料噴射パルス巾Tp及びエンジン回
転数Ｎをパラメータとして所定の点火時期テーブルマッ
プから最適点火時期T₁をルックアップする。さらに、セ
クション５においてクランク角センサ24からのクランク
角度信号に基づいて気筒判別を行ない、つまり点火しよ
うとする気筒がクランク角センサ24を有しない右側バン
ク1aの第1,第3,第５気筒か否かを判別する。ここで、第
1,第3,第５気筒であると判別した場合は、セクション６
に移行し、ここでは通常の運転状態に応じた最適な点火
時期T₁信号を点火装置12に出力する。一方、セクション
５でNOつまり左側バンク1bの第2,第4,第６気筒であると
判別した場合は、セクション７に移行し、ここでは第４
図に示すようなエンジン回転数Ｎと点火時期進角補正値
ADVをパラメータとして設定された補正テーブルマップ
から進角補正値T₂をルックアップする。前記補正テーブ
ルマップでは、例えばエンジン回転数Ｎがアイドル時な
どにおける800r・ｐ・ｍ付近では進角補正値を１゜に、
定常運転時の2000r・ｐ・ｍ〜4000r・ｐ・ｍでは約２゜
〜３゜の進角度に設定し、また高回転時の約6000r・ｐ
・ｍでは約５゜の進角度に設定してある。尚、第４図に
示す特性は、機関回転数が高回転になるとタイミングチ
ェーンの速度増加に伴う慣性力の増加に起因するチェー
ンテンショナー方向の圧力が増大し、結果的にチェーン
テンショナーのテンション力が弱まり、チェーンのたる
みが増加することによってカム軸の回転変動が一層大き
くなり、同時に反対側バンクとの相対的な位相ずれ分も
大きくなるため、高回転になるほど補正値（差値）を大
きく設定してある。そして、セクション８で、斯かる進
角補正値T₁を最適点火時期値T₂に加算（場合によっては
減算）した信号を点火装置12に出力する。

このように、本実施例ではカム軸23aの回転変動に起
因して最適点火時期よりも遅延した一方バンク1b側の点
火時期を他方バンク1a側の最適点火時期に合わせて進角
補正値制御を行ない、第５図A,Bに示すように左バンク
側の第2,第4,第６気筒の点火時期を、2000r・ｐ・ｍで
は約２゜、6000r・ｐ・ｍでは約５゜の進角制御を行な
うようにしたため、両バンク1a,1b間の点火時期のばら
つきが防止され良好な点火時期制御が得られる。この結
果、エンジンの出力向上と両バンクの排気温度差を可及
的に小さくすることができると共に、ノックコントロー
ル制御性も改善できる。

尚、前記点火時期制御は、冷却水温Twに基づいて水温
進角補正制御も行なっている。

また、前記実施例では、クランク角センサ24を左バン
ク1b側に設けているが、右バンク1a側にのみ設けるか、
あるいは左右双方に設けることも可能であり、双方に設
けた場合は点火時期制御精度が一層向上する。また、本
発明はＶ型エンジンに限定されず水平対向型エンジンな
どにも適用が可能である。さらに、進角補正値の設定
は、補正テーブルマップ以外に演算によっても行なうこ
とが可能である。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、カム
軸の回転変動に起因する左右バンク列間の点火時期のば
らつきを十分に抑制することができ、高精度な点火時期
制御が実現できる。この結果、エンジンの出力の向上が
図れると共に、左右バンク列間の排気温度差が可及的に
小さくすることが可能になり、またノックコントロール
の制御性が良好になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明の一
実施例を示す全体構成図、第３図は本実施例のコントロ
ールユニットの点火時期制御を示すフローチャート図、
第４図は本実施例に供される補正テーブルマップ、第５
図A,Bは本実施例における点火時期進角制御を示す説明
図、第６図はＶ型６気筒における吸・排気気バルブのリ
フトタイミングを示す特性図である。 101……負荷検出手段、102……クランク角検出手段、10
3……最適点火時期決定手段、104……気筒判別手段、10
5……補正手段、106……点火手段、107……点火装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右バンク列を有するエンジンの負荷を検
   出する負荷検出手段と、クランク軸と同期回転する左右
   バンク列の少なくともいずれか一方のカム軸側に設けら
   れて、エンジンの回転数を検出するクランク角検出手段
   と、前記エンジンの負荷値と回転数値とに基づいて最適
   点火時期を決定する最適点火時期決定手段と、前記クラ
   ンク角検出手段により左右バンク列間の気筒判別を行な
   う気筒判別手段と、該気筒判別手段の信号と前記クラン
   ク角検出手段の信号とに基づいて左右バンク列間に生じ
   る点火時期の差値を判定し、該差値を機関回転が低回転
   域から高回転域に移行するにしたがって大きくなるよう
   に予め設定し、かつ前記最適点火時期値に加減算して点
   火時期を補正する補正手段と、該補正手段からの出力信
   号に基づき点火装置に点火信号を出力する点火手段とを
   備えことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。