JP2766905B2 - 点火時期学習制御方法 - Google Patents

点火時期学習制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用エンジンにおいて各運転状態で点火
時期を学習しながら最適値に設定して制御する点火時期
学習制御方法に関し、詳しくは、車速リミッタ作動時に
おける点火時期学習値の変動を防止することに関する。
〔従来の技術〕
所定の排気量の車両では、燃料カットや吸入空気量低
減による車速リミッタ手段が装備されており、所定の車
速に達すると所定の気筒を燃料カットしたり、吸入空気
量を絞ってエンジン出力を低下させ、車速の上昇を制限
するようになっている。ところで、かかる車速リミッタ
作動時に燃料カットを特定の気筒や所定の燃料噴射タイ
ミング毎に行った場合、全体として空燃比がリーン化す
ることがあり、これに伴いノッキング限界が下ってノッ
キングが生じ易くなる。
従って、かかる運転状態で点火時期を学習制御する
と、学習値が通常の運転状態に対し変動し好ましくな
い。また、この車速リミッタの作動はエンジン出力の低
下を目的とするため、点火時期はノッキング限界に制御
する必要がなく、むしろ車速リミッタ作動時はノッキン
グ限界に対して十分な余裕を持った点火時期にオープン
ループ制御することが車速リミッタ作動による減速感の
面から望ましい。
従来、上記点火時期学習制御で学習中断の場合に関し
ては、例えば特開昭61-164076号公報の先行技術があ
る。ここで、高回転数域等のフィードバック停止時は、
学習中の補正値を用いて点火時期を補正することが示さ
れている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記先行技術の方法を車速リミッタ作動時
に適用すると、点火時期がノッキング限界に近いため、
車速リミッタの作動に伴い空燃比が変動するとノッキン
グが生じ易くなる。また、エンジン回転数も高いためノ
ッキングによるエンジンのダメージが大きく、点火時期
をエンジン出力の低下に有効に活用できない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、車速リミッタ作動時に点火時期学習
値の変動を防ぎ、ノッキングを全く抑制すると共に点火
時期を有効に活用することが可能な点火時期学習制御方
法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の点火時期学習制御
方法は、所定の車速で車速を制限する車速リミッタを有
し、ノッキングの発生の有無に応じ進・遅角側に更新す
るように学習制御して点火時期を決定する方法におい
て、上記車速リミッタの作動時は上記学習制御を中断
し、上記車速リミッタの作動時の点火時期は、各運転状
態でオープンループ制御するものである。
〔作用〕
上記方法により、学習条件が成立する運転状態では、
学習制御によりフィードバックして点火時期がノッキン
グ限界に決定され、エンジン出力,燃費が向上する。ま
た、制限車速に達して車速リミッタが作動する運転状態
では、学習制御の中断で学習値の変動が防止され、点火
時期がノッキング限界より遅角側に決定されることで、
ノッキングの発生を抑え、出力低下を促すようになる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第2図において、本発明が適用されるエンジンの概略
について述べる。符号1はエンジン本体であり、燃焼室
2に連通する吸入ポート3には吸気弁4が、排気ポート
5には排気弁6が設けられ、更に燃焼室2に点火プラグ
7が取付けられている。吸気系としてエアクリーナ8
が、吸気管9,スロットル弁10を有するスロットルボデー
11,吸気マニホールド12を介して吸入ポート3に連通
し、排気系として排気ポート5が、排気管13に連通して
いる。スロットル弁10をバイパスしてアイドル制御弁14
を有するバイパス通路15が設けられ、吸入ポート3の入
口にはインジェクタ16がマルチポイント式に取付けられ
ている。
制御系として、クランク系センサ20,スロットル弁10
下流の圧力センサ21を有し,これらセンサ信号が制御ユ
ニット30に入力してクランク角によりエンジン回転数Ne
を、スロットル弁10下流の圧力によりエンジン負荷とし
ての吸入管圧力Pmを検出し、これらのエンジン回転数N
e,吸入管圧力Pmにより基本燃料噴射量Tpを定める。ま
た、水温センサ22の水温Tw,吸気温センサ23の吸気温Ta,
O2センサ24の信号等も制御ユニット30に入力し、これら
の信号により基本燃料噴射量Tpに各種補正を加えて燃料
噴射量Tiを算出し、燃料噴射量Tiに応じたパルス幅の燃
料噴射信号をインジェクタ16に出力して、各運転状態に
応じ燃料噴射するようになっている。スロットル弁10の
開度はスロットル開度センサ25により検出されており、
このスロットル開度(あるいはアイドルスイッチ)でア
イドリングと判定されるとアイドル制御弁14の開度を調
整し、エンジン回転数Neを所定のアイドル回転数にフィ
ードバック制御する。更に、点火系として上述のエンジ
ン回転数Ne,吸入管負圧Pmにより基本点火時期,進角限
界等を求め、エンジン本体1に取付けられたノックセン
サ26によるノッキング検出の有無により進角または遅角
側に補正し、最適点火時期IGTを学習して定める。そし
て最適点火時期IGTに応じた点火信号を、イグナイタ27,
点火コイル28,ディストリビュータ29を介して点火プラ
グ7に出力し、ピストン上死点前の所定のクランク角で
着火燃焼するようになっている。
第1図において、上述の点火系の点火時期学習制御系
について述べる。
先ず、点火時期設定制御系について述べると、クラン
ク角センサ20,圧力センサ21,水温センサ22およびノック
センサ26の信号は、制御ユニット30のエンジン回転数算
出手段31,吸入管圧力算出手段32,水温算出手段33,ノッ
キング判定手段34に入力し、エンジン回転数Ne,吸入管
圧力Pm,水温Tw,ノッキング発生の有無を得る。エンジン
回転数Ne,吸入管圧力Pmは基本点火時期検索手段35,進角
限界検索手段36に入力し、各運転状態に応じた基本点火
時期IGBと進角限界MBT(基本点火時期IGBに対する進角
量で設定)とを基本点火時期マップおよび進角限界マッ
プを用いて検索する。
この2つのマップは例えば第4図のような特性に基づ
いて設定されており、最大トルクが生じる点火時期の進
角限界MBTは、エンジン回転数Neの上昇に応じ小さくな
る。レギュラーガソリンのノッキング限界から所定量遅
各側に設定する基本点火時期IGBは、エンジン回転数Ne
の上昇に応じ進角側に変化し、オクタン価が高くなるに
応じてノッキング限界は進角側に平行移動した特性にな
る。また、進角限界MBT,基本点火時期IGBは、吸入管圧
力Pm等のエンジン負荷に対しても同様な特性を有してお
り、これらのエンジン回転数Ne,吸入管圧力Pmのパラメ
ータにより、各運転状態に応じた進角限界MBT,基本点火
時期IGBがマップ検索される。
上記進角限界MBTと後述する学習補正量IGL(基本点火
時期IGBに対する進角量で設定)とは領域判別手段37に
入力し、第4図のように両者を比較し、点火時期として
進角限界MBTが取れる領域Da(MBT≦IGL),進角限界MBT
が取れない領域Db(MBT>IGL)を判断し、この判断結果
が点火時期算出手段38に入力する。点火時期算出手段38
は進角限界MBT,基本点火時期IGB,学習補正量IGLが入力
しており、点火時期IGTOを以下のように算出して決定す
る。
IGTO=IGB+IGL ここで、MBT≦IGLの進角限界MBTが取れる領域では、進
角限界MBTの値をそのまま用いることで最適点火時期に
設定し得るのであり、このためMBT≦IGLの領域では、IG
Lの代わりにMBTを代用して点火時期IGTOを算出する。つ
まり、学習補正量IGLと進角限界MBTのうち小さい値を使
用して点火時期IGTOを算出する。
こうして算出された点火時期IGTOの値とクランク角セ
ンサ20のクランク角信号とはイグナイタ駆動手段39に入
力し、点火時期IGTOに応じたクランク角で点火信号を出
力するようになっている。
次いで、点火時期学習値更新制御系について述べる
と、上述のエンジン回転数Ne,吸入管圧力Pm,水温Tw,お
よび領域判別手段37の領域判断結果が入力する学習条件
判別手段40を有する。ここで、現在の運転状態がエンジ
ン回転数Ne,吸入管圧力Pm,水温Twにより暖機後でノッキ
ング検出を高い精度で行い得る運転状態(低負荷側,高
回転数側を除く)にあり、更にMBT>IGLの進角限界MBT
が取れない領域Dbの場合に学習条件の成立を判定するの
であり、この判定結果が学習値更新手段41に入力する。
学習値更新手段41には、エンジン回転数Neおよび吸入
管圧力Pmの運転状態,ノッキング判定手段34のノッキン
グの有無の信号が入力しており、学習条件成立の判定結
果により全体学習あるいは、部分学習を選択的に実行す
る。先ず、エンジン始動時等には全体学習が行われ、全
体学習値記憶手段42から、全体学習値ATを読出し、ノッ
キングの有無により学習値ATを更新し、学習値ATを燃料
のオクタン価に対応したノッキング限界に近似させる。
即ち、ノッキングの無い場合は、一定時間毎に一定の割
合で全体学習値ATを進角側に更新し、ノッキング発生の
場合は、ノッキング発生毎に一定の割合で全体学習値AT
を遅角側に更新する。そしてこの場合のノッキング回
数,全体学習値ATの進角量をノッキング回数検出手段4
3,進角量検出手段44で検出し、ノッキング回数が設定値
αに達したり、または全体学習値ATが所定の最大進角量
AMに達した場合はノッキング限界に近似したと判断し、
このときの全体学習値ATを記憶して全体学習を終了す
る。
また、上述の全体学習に対し、部分学習として各運転
状態毎に細かくアドレスを備えた部分学習値記憶手段45
を有し、学習値更新手段41は上述の全体学習終了後に部
分学習値記憶手段45から部分学習値APを読出す。そして
各運転状態毎に部分学習値APに対しても上述と同様にノ
ッキングの有無との関係で、この部分学習APを進角また
は遅角側に更新しながら点火時期を精度よくノッキング
限界付近に設定する。そしてこれらの全体学習値ATと部
分学習値APとは、学習補正量算出手段46に入力して学習
補正量IGLを、 IGL=AT+AP により算出するのであり、学習補正量IGLが既に述べた
点火時期設定制御系に用いられるようになっている。
続いて、車速リミッタ作動時の点火時期制御系につい
て述べると、これはオープンループの制御系になってい
る。即ち、車速センサ17の車速信号Vが入力する燃料カ
ット判定手段47を有し、所定の制限車速VM(例えば130k
m/h)以上の場合は燃料カットと判断し、燃料カット装
置18に燃料カット信号を出力する。、またエンジン回転
数Ne,吸入管圧力Pmが入力する車速リミッタ用点火時期
設定手段48を有し、エンジン回転数Ne,吸入管圧力Pmの
二次元マップを検索して点火時期IGT1を定める。この点
火時期IGT1は、ノッキング限界が最も遅角側のレギュラ
ーガソリンの点火時期に基づいている。
そして学習制御の点火時期IGTOと、車速リミッタ用点
火時期IGT1とは選択手段49に入力し燃料カット信号の有
無により一方を選択してイグナイタ駆動手段39に出力す
るようになっている。
次いで、かかる構成の点火時期学習制御系の作用を、
第3図(a),(b)のフローチャートを用いて述べ
る。
先ず、第3図(a)のルーチンのステップS100ないし
S103でエンジン回転数Ne,吸入管圧力Pm,水温Twが読込ま
れると共に、ノッキング発生の有無が判定され、ステッ
プS104,S105でエンジン回転数Neと吸入管圧力Pmとによ
り進角限界マップと基本点火時期マップから進角限界MB
T,基本点火時期IGBが検索される。そしてステップS119
さらにステップS106ないしS108で学習実施条件がチェッ
クされ、車速リミッタ作動中、ノッキング検出信号に外
乱の多い高回転数側,センサ出力の小さい低負荷側,冷
態時が除かれ、これ以外の運転状態で学習条件が成立し
て、ステップS109の学習値更新ルーチンが実行される。
即ち、エンジン始動時等においては、第3図(b)の
ルーチンステップS200で先ず全体学習が選択され、ステ
ップS201で全体学習値ATのアドレスをインデックスレジ
スタXに入れておく。ステップS203でノッキングの有無
が判定され、ノッキング有りの場合は、ステップS204で
全体学習値AT一定量γ遅角し、ステップS205でタイマ1,
2をクリアし、ステップS206でカウンタをインクリメン
トしてノッキング回数をカウントする。ノッキング無し
の場合は、ステップS207で進角限界MBTと学習補正量IGL
(=AT+AP)とを比較し、MBT≦IGLの領域に入った場合
は、これ以上進角させても進角限界MBTを越えて出力ト
ルクは低下してしまうため学習値の更新は行わない。一
方、MBT>IGLの場合は、ステップS208でノッキング無し
の時間を計るタイマ1をチェックし、ノッキング無しが
一定時間t1(例えば1秒)継続すると、ステップS209で
全体学習値ATを一定量aだけ進角側に更新し、ステップ
S210でタイマ1がクリアされる。
ステップS211以降では全体学習の終了条件がチェック
され、ステップS212で所定の最大進角量AMに対する全体
学習値ATの大きさが判断され、AT<AMの場合はステップ
S213でタイマ2をクリアし、ステップS214でノッキング
回数がチェックされて設定値α(例えば5回)以上の場
合は、全体学習値ATがノッキング限界に収束したと判断
して全体学習を終了し、ステップS215でその終了フラグ
がセットされる。また、ノッキング無しで進角が進みAT
≧AMに達すると、ステップS212からS216に進んでタイマ
2の累積時間t2(例えば3秒)経過後に同様に全体学習
を終了する。
こうして全体学習値ATが学習して決定されると、ステ
ップS200からS202に進んで現在の運転状態の部分学習値
APが格納されているアドレスをインデックスレジスタX
に入れ、ステップS203以降部分学習同様に実行される。
即ち、ノッキング有りの場合は、部分学習値APが遅角側
に更新され、ノッキング無しの場合はMBT>IGLの条件で
一定時間t1毎に部分学習値APが進角側に更新されるので
あり、これらの部分学習値APの学習更新は学習条件が成
立している限り運転中常に行われる。これにより、上述
の全体学習値ATと部分学習値APとを加算した学習補正量
IGLは、各運転状態で実際のノッキング限界に非常に近
い値となる。
一方、上記全体学習値ATと部分学習値APとによる学習
補正量IGLは、ステップS110で進角限界MBTと比較され、
値の小さい方が選択されて点火時期IGTOの設定に使用さ
れる。つまり、MBT≦IGLの場合はステップS111で進角限
界MBTの値を用い、このとき進角限界MBTと基本点火時期
IGBとにより点火時期IGTOが算出される。このため、第
4図のDaの領域の太い実線のように進角限界MBTと基本
点火時期IGBとにより点火時期IGTOが決定される。ま
た、MBT>IGLの場合は、ステップS112により学習補正量
IGLと基本点火時期IGBとにより点火時期IGTOが算出さ
れ、このため点火時期IGTOは、第4図のDbの領域の太い
実線のように基本点火時期IGBと平行になり、或るオク
タン価の実際のノッキング限界IGT′に近似して沿った
値になる。
次いで、ステップS115でエンジン回転数Ne,吸入管圧
力Pmのマップにより各運転状態での車速リミッタ用点火
時期IGT1が検索されており、ステップS116で車速センサ
17の状態がチェックされる。そこで車速センサ17の信号
が所定の制限車速VMより低く燃料カットされない場合は
ステップS117に進み、学習制御の点火時期IGTOが出力さ
れ、これにより点火時期はフィードバックの学習制御に
より実際のノッキング限界に近接して沿い、エンジン出
力,燃費が向上することになる。
これに対し、車速センサ17の信号が所定の制限車速VM
より速くなって燃料カットが開始すると、ステップS118
で車速リミッタ用点火時期IGT1が代って出力される。こ
の車速リミッタ用点火時期IGT1は、各運転状態毎にマッ
プで与えられることで、車速センサ17の作動中はオープ
ンループの制御になる。また、車速リミッタ用点火時期
IGT1の値は、運転状態および燃料がオクタン価の低いも
のに変わってもノッキングは生じないように設定する。
以上、本発明の実施例について述べたが、車速リミッ
タ用点火時期IGT1として、直接基本時期IGBを用いても
よい。
〔発明の効果〕
以上述べてきたように、本発明によれば、車両用エン
ジンの点火時期学習制御において、車速リミッタ作動の
場合は学習を中断し、点火時期をノッキングが生じない
範囲で設定した値に基づきオープンループ制御するの
で、学習値の変動は少なくなって安定化する。また、空
燃比変動に対しノッキングの発生が防止されて、車速リ
ミッタの作動も確実化し得る。
さらに、車速リミッタ用点火時期に学習制御用の基本
点火時期を用いると、マップの数が減じ、制御も容易化
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の点火時期学習制御方法の実施例を示す
ブロック図、 第2図は本発明が適用される車両用エンジンの概略を示
す構成図、 第3図(a),(b)は点火時期学習制御の作用を示す
フローチャート図、 第4図はマップの特性図である。 1……エンジン本体、7……点火プラグ、17……車速セ
ンサ、30……制御ユニット、35……基本点火時期検索手
段、36……進角限界検索手段、37……領域判別手段、38
……点火時期算出手段、40……学習条件判別手段、41…
…学習値更新手段、46……学習補正量算出手段、47……
燃料カット判定手段、48……車速リミッタ用点火時期設
定手段、49……選択手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 5/15 F02D 29/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の車速で車速を制限する車速リミッタ
    を有し、ノッキング発生の有無に応じ進・遅角側に更新
    するように学習制御して点火時期を決定する方法におい
    て、 上記車速リミッタの作動時は上記学習制御を中断し、 上記車速リミッタの作動時の点火時期は、各運転状態で
    オープンループ制御することを特徴とする点火時期学習
    制御方法。
  2. 【請求項2】上記車速リミッタ作動時の点火時期は、ノ
    ッキング限界に対して所定の余裕をとった基本点火時期
    マップにより定める請求項(1)記載の点火時期学習制
    御方法
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