JP2844407B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は内燃機関の点火時期制
御装置に関し、より具体的には内燃機関の点火時期の遅
角補正量の決定手法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の点火時期制御において
は、機関回転数や機関負荷などから基本点火時期を求め
ると共に、機関冷却水温、吸気温、ノック発生の有無な
どから補正量を算出し、基本点火時期に加減算して最終
点火時期を決定している。例えば、特公平２−３６７８
７号公報記載の技術においては、機関冷却水温が所定値
以上のとき、点火時期を遅角補正してノックの発生を未
然に防止している。また、近時、車両の走行性能を改善
するため、点火時期を遅角補正して機関の出力トルクを
低下させることも提案されており、その例としては特開
平２−６４２６３号公報記載の技術を挙げることができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
内燃機関の点火時期制御においては、ノックを回避する
ための遅角補正量と機関の出力トルクを低減するための
遅角補正量とが独立して算出されていたため、ノックが
発生する運転状態と機関の出力トルクを低減すべき運転
状態とが重なり合うとき、遅角補正量が過大となって車
両の走行性能を悪化させる不都合があった。尚、特開平
２−２９４５６１号公報において点火時期遅角補正量の
中の最大値を遅角補正量として決定する技術が提案され
ているが、単に最大値を選択するのみでは、遅角を必要
とする運転状態が重なり合うときに遅角補正量が不足す
る恐れがある。

【０００４】従って、この発明の目的は上記した欠点を
解消し、ノックが発生する運転状態と機関の出力トルク
を低減すべき運転状態とが重なり合うときも、遅角補正
量を過不足のない必要最小限度に止めて車両の走行性能
の悪化を防止する様にした内燃機関の点火時期制御装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を解決するた
めにこの発明は、内燃機関の点火時期制御装置におい
て、複数の運転パラメータを含む機関の運転状態を検出
する検出手段、検出された運転状態に基づいて基本点火
時期を決定する決定手段、検出された運転状態に基づい
て機関に発生するノックを回避するために算出された複
数の遅角量を加算して第１の遅角量を算出する第１の算
出手段、検出された運転状態に基づいて機関の出力トル
クを低減するために算出された複数の遅角量を加算して
第２の遅角量を算出する第２の算出手段、前記第１の遅
角量と第２の遅角量を比較する比較手段、比較結果から
第１の遅角量と第２の遅角量のうち大きい方を選択し、
それに基づいて前記基本点火時期を補正する補正手段、
および、補正された点火時期に基づいて機関燃焼室の混
合気を点火する点火手段、を備える如く構成した。

【０００６】

【作用】ノックを回避するために算出された複数の遅角
量を加算して得た第１の遅角量と機関の出力トルクを低
減するために算出された複数の遅角量を加算して得た第
２の遅角量のうち大きい方を選択し、それに基づいて基
本点火時期を補正する様にしたので、ノックが発生する
運転状態と機関の出力トルクを低減すべき運転状態とが
重なり合うときも、遅角補正量を過不足のない必要最小
限度に止めることができ、車両の走行性能の悪化を防止
することができる。従って、例えばノックが発生する運
転状態が重なった場合などでも、対応する全ての遅角量
が加算された上で機関出力トルク低減用の遅角量合算値
と比較されることから、必要な遅角補正量が不足するこ
とがない。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面に即してこの発明の実施例を
説明する。

【０００８】図１はこの発明に係る内燃機関の点火時期
制御装置を全体的に示す説明図である。同図に従って説
明すると、符号１０は６気筒からなる車両用の多気筒の
内燃機関を示す。内燃機関１０は吸入空気路１２を備え
ており、エアクリーナ１４から流入した空気はスロット
ル弁１６でその流量を調節されつつ吸入空気路に一体的
に接続するインテークマニホルド１８に至り、インジェ
クタ２０により供給された燃料と混合してインテークポ
ート（図示せず）を介してインテークバルブ（図示せ
ず）開放時に気筒の燃焼室２２（１つの気筒のみ示す）
内に導入される。気筒燃焼室２２において混合気は点火
プラグ２４で着火されて燃焼し、燃焼ガスはエキゾース
トポート（図示せず）を介してエキゾーストバルブ（図
示せず）開放時にエキゾーストマニホルド２６からエキ
ゾーストパイプ（図示せず）を通り、そこに装着された
キャタライザ（図示せず）によって浄化された後、機関
外に放出される。

【０００９】ここで吸入空気路１２にはスロットル弁１
６下流の適宜位置において吸入空気の圧力を絶対値で測
定して機関負荷を検出する吸気圧力センサ２８が設けら
れると共に、内燃機関１０の冷却水通路の付近には水温
センサ３０が設けられて機関冷却水の温度を検出する。
また吸入空気路１２においてスロットル弁１６の付近に
はその開度を検出するスロットル位置センサ３２が設け
られると共に、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ
３４も設けられる。更に、内燃機関１０の近傍にはディ
ストリビュータ３６が設けられると共に、その内部には
ピストン３８の上下動に伴って回転するクランク軸（図
示せず）の回転に同期して回転するパルサ及びそれに対
峙して配置されたピックアップ部材からなる角度検出用
のクランク角センサ４０が収納され、所定クランク角度
毎にパルス信号を出力する。

【００１０】また内燃機関１０が搭載される車両の駆動
輪と遊動輪（共に図示せず）の付近には、その回転速度
を検出する駆動輪速度センサ４２と遊動輪速度センサ４
４とが設けられる（図示の簡略化のため、左右の中の一
方のみ示す）。更に、内燃機関１０のシリンダブロック
の適宜位置には気筒燃焼室２２から発生するノックに基
づく振動を検出する圧電型のノックセンサ４６が設けら
れる。また、内燃機関１０が搭載される車両のドライブ
シャフト（図示せず）の付近にはリードスイッチからな
る車速センサ４８が設けられ、車両の走行速度を検出す
る。上記した吸気圧センサ等のセンサ２８，３０，３
２，３４，４０，４２，４４，４６，４８の出力は、制
御ユニット５０に送られる。

【００１１】図２は制御ユニット５０の詳細を示してお
り、同図に従って説明すると、吸気圧力センサ２８など
のアナログ出力は制御ユニット内においてレベル変換回
路５２に入力されて所定レベルに変換された後、マイク
ロ・コンピュータ５４に入力される。マイクロ・コンピ
ュータ５４は、Ａ／Ｄ変換回路５４ａ、Ｉ／Ｏ５４ｂ，
ｆ、ＣＰＵ５４ｃ、ＲＯＭ５４ｄ、ＲＡＭ５４ｅを備え
ており、レベル変換回路出力はＣＰＵ５４ｃの指令に応
じてＡ／Ｄ変換回路５４ａにおいてデジタル値に変換さ
れた後、ＲＡＭ５４ｅに一時格納される。又、クランク
角センサ４０などの出力は、波形整形回路５６において
波形整形された後、Ｉ／Ｏ５４ｂを介してマイクロ・コ
ンピュータ内に入力される。

【００１２】尚、前記したノックセンサ４６の出力は制
御ユニット５０に送出された後、ノック検出回路６０に
入力される。ノック検出回路６０はフィルタ手段６０ａ
及びコンパレータ手段６０ｂ並びにＤ／Ａ変換手段６０
ｃを備え、コンパレータ手段６０ｂはマイクロ・コンピ
ュータ５４よりＤ／Ａ変換手段６０ｃを通じて送出され
る基準値（判定レベル）とフィルタ手段６０ａを通じて
送出されるセンサ出力値とを比較し、センサ出力値が基
準値（判定レベル）を超えるたびにパルスを出力する。
マイクロコンピュータにおいてＣＰＵ５４ｃは出力パル
スの個数を計数し、その計数値からノック発生の有無を
検出する。

【００１３】上記構成にあってマイクロ・コンピュータ
５４においてＣＰＵ５４ｃは後で述べる様にクランク角
センサ４０と吸気圧力センサ２８の出力から基本点火時
期を算出し、ノックの発生の有無などからそれを補正し
て最終点火時期を決定し、Ｉ／Ｏ５４ｆおよび出力回路
６２を経てイグナイタ等からなる点火装置６４に点火を
指令し、ディストリビュータ３６を介して所定気筒の点
火プラグ２４を点火して気筒燃焼室２２内の混合気を着
火する。

【００１４】更に、マイクロ・コンピュータ５４におい
てＣＰＵ５４ｃは、駆動輪速度センサ４２と遊動輪速度
センサ４４の出力から、スリップ率（＝（駆動輪速度−
遊動輪速度）／遊動輪速度）を算出し、それから駆動輪
が所定以上のスリップ（過回転）状態にあると判断され
るとき、スリップ状態に応じて機関出力を低減すべくト
ラクション制御を行う。その制御としては点火時期によ
るものと燃料供給によるものとがあり、ＣＰＵ５４ｃは
いずれかについて制御値を決定し、点火時期については
Ｉ／Ｏ５４ｆを介して出力回路６２から点火装置６４に
送出すると共に、燃料噴射量制御値については第２の出
力回路６６を経て燃料噴射装置６８に送出し、インジェ
クタ２０を通じて燃料の供給を調節する。尚、この発明
の要旨はトラクション制御自体についてではなく、また
トラクション制御については本出願人は先に実願平３−
１１３２６９号（平成３年１２月２７日出願）で提案し
ているので、これ以上の説明は省略する。

【００１５】更に、マイクロコンピュータ５４において
ＣＰＵ５４ｃは、スロットル弁開度から車両の急加速状
態を検出し、車速、機関回転数などに基づいて点火時期
を遅角補正し、機関の出力トルクを低減して加速時のト
ルク変動の位相遅れに起因して車体に生じる揺すり振動
を低下させる制御を行う（尚、それについては本出願人
は先に実願平３−１１３２７０号（平成３年１２月２７
日出願）で提案しているので、これ以上の説明は省略す
る）。

【００１６】更に、マイクロコンピュータ５４において
ＣＰＵ５４ｃは、自動変速機（図示せず）の変速状態を
監視し、変速中と判断されるときは点火時期を遅角補正
するなどして機関の出力トルクの低下制御を行って変速
時に乗員が受ける不快感を解消する（これについても本
出願人は先に特開平１−１７８７３６号公報などで提案
しているので、説明は省略する）。

【００１７】続いて、図３フロー・チャートを参照して
この装置の動作を説明する。

【００１８】先ず、Ｓ１０で基本点火時期ＩＧＭＡＰを
決定する。これは機関回転数と吸気圧力とからＲＯＭ５
４ｄに格納したマップを検索して求める（尚、この明細
書で『マップ』は２つの運転パラメータから、『テーブ
ル』は１つの運転パラメータから検索するルックアップ
テーブルを意味する）。

【００１９】次いで、Ｓ１２に進んで点火時期補正量を
決定する。図４はその決定を示すサブルーチン・フロー
・チャートである。

【００２０】同図に従って説明すると、先ずＳ１００に
おいて補正量（遅角）ＩＧＴＷＲを決定する。これは機
関冷却水温が高いときに点火時期を遅角補正してノック
の発生を未然に防止するものであり、図示しないサブル
ーチンにおいて機関冷却水温から所定のテーブルを検索
して決定する。尚、予定する運転状態にないときは、補
正量は零（補正なし）に決定される。これは以下の補正
量についても同様である。

【００２１】次いでＳ１０２に進んで補正量（遅角）Ｉ
ＧＴＡを決定する。これは図示しないサブルーチンにお
いて所定のテーブルを吸気温度から検索し、吸気温度が
所定値以上であるとき点火時期を遅角補正してノックの
発生を未然に防止する。次いでＳ１０４に進んで補正量
（遅角）ＩＧＫを決定する。これは図示しないサブルー
チンにおいてアイドル回転数付近から急発進する様な運
転状態を検出して点火時期を遅角補正し、ノックの発生
を未然に防止するものである。

【００２２】次いでＳ１０６に進んで補正量（遅角）Ｉ
ＧＫＮＯＣＫを決定する。これは図示しないサブルーチ
ンにおいて前記したノック検出回路６０の出力からノッ
ク発生と判断されるときは点火時期を遅角補正すると共
に、ノック終息と判断されるときは遅角補正分を進角方
向に戻すものである。Ｓ１００からＳ１０６までの補正
は、ノックを回避するための補正量である。

【００２３】次いで、Ｓ１０８に進んで補正量（遅角）
ＩＧＭＥＴを決定する。これは車体の振動（騒音）を防
止するために機関の出力トルクを低減するための補正で
ある。即ち、多気筒の内燃機関、例えば実施例の６気筒
の場合などではクランクシャフトに取りつけたときの位
置関係によってフライホィールから受ける慣性力が相違
し、特定の気筒の取付け位置でクランクシャフトが振れ
てメタルベアリングを叩き、振動（打音）が生じること
がある。従って、図示しないサブルーチンにおいてクル
ーズ走行時など機関の出力トルクを比較的必要としない
運転状態を検出し、その特定の気筒の点火時期を遅角補
正して出力トルクを低減させ、振動（騒音）を低減させ
る補正である。

【００２４】次いで、Ｓ１１０に進んで補正量（遅角）
ＩＧＡＣＣＲを決定する。これも機関の出力トルクを低
減するためのものであって、先に説明した加速時に車体
に生じる揺すり振動を低減するための補正であり、図示
しないサブルーチンにおいて急加速状態を検出し、所定
の条件を満足する場合に点火時期を例えば機関回転数が
増加するときは遅角補正し、機関回転数が減少するとき
は遅角補正分を進角方向に戻して機関の出力トルクの変
化を平滑化するなどして行う。

【００２５】続いて、Ｓ１１２に進んで補正量（遅角）
ＩＧＴＣＲを決定する。これは図示しないサブルーチン
において前記したトラクション制御を点火時期を通じて
行うべきことが決定された場合、所定の条件を満足する
ときスリップ状態に応じて遅角補正するものである。次
いでＳ１１４に進んで補正量（遅角）ＩＧＡＴＲを決定
する。これは図示しないサブルーチンにおいて前記した
変速中にあると判断されたときは所定の条件を満足する
とき、点火時期を遅角補正して機関の出力トルクを低減
させるものである。Ｓ１０８からＳ１１４までの補正
は、機関の出力トルクを低減するための補正量である。

【００２６】次いでＳ１１６に進んで補正量（進角）Ｉ
ＧＴＷＡを決定する。これは一般にコールドアドバンス
と呼ばれる補正であって、機関の低温始動時に点火時期
を進角方向に補正して始動を容易にするものであり、図
示しないサブルーチンにおいて機関の低温始動時にある
か否か判断して行う。次いでＳ１１８に進み、補正量
（遅角、進角）ＩＧＩＤＬを決定する。これは図示しな
いサブルーチンにおいて、アイドル運転領域にあって所
定の条件を満足するとき機関回転数を目標アイドル回転
数に収束するために点火時期を進、遅角補正するもので
ある。

【００２７】次いでＳ１２０に進み、補正量（遅角）Ｉ
ＧＷＵＲを決定する。これは図示しないサブルーチンに
おいて、機関が暖気運転中にあると判断されるとき所定
の条件を満足する場合に点火時期を遅角補正して排気系
温度を上昇させ、キャタライザの活性化を促進するため
のものである。尚、上記した補正量は、ＩＧＩＤＬを除
いて各々正の値としてテーブル化されており、最終点火
時期算出時点にて遅角補正量（負の値）として処理され
るものである。

【００２８】図３フロー・チャートに戻り、続いてＳ１
４に進んで上記した補正量のうちノック回避に関するも
のと機関の出力トルク低減にするもののグループ値ＩＧ
ＣＲを決定する。

【００２９】図５はその決定を示すサブルーチン・フロ
ー・チャートであり、先ずＳ２００において上記した補
正量のうち、ノック回避に関する補正量ＩＧＴＷＲ，Ｉ
ＧＴＡ，ＩＧＫ，ＩＧＫＮＯＣＫを加算して加算値をＩ
ＧＣＲ１とし、Ｓ２０２に進んで機関の出力トルクに関
する補正量ＩＧＭＥＴ，ＩＧＡＣＣＲ，ＩＧＴＣＲ，Ｉ
ＧＡＴＲを加算して加算値をＩＧＣＲ２とする。次いで
Ｓ２０４に進んで両加算値ＩＧＣＲ１，２を比較し、加
算値ＩＧＣＲ１が加算値ＩＧＣＲ２以上と判断されると
きはＳ２０６に進んで加算値ＩＧＣＲ１をグループ値Ｉ
ＧＣＲとし、しからざる場合はＳ２０８に進んで第２の
加算値ＩＧＣＲ２をグループ値ＩＧＣＲとする。

【００３０】続いて図３フロー・チャートに戻ってＳ１
６に進み、基本点火時期１ＧＭＡＰとグループ値ＩＧＣ
Ｒと残りの補正量群、即ち、ノック回避ないしは出力ト
ルク低減のいずれにも直接的に関係しない補正量群とを
合算して最終点火時期ＩＧを決定し、Ｓ１８に進んで所
定のクランク角度で出力する。尚、図４の補正量群は前
提とする運転領域が必ずしも同一ではないことから、補
正量が零（補正量なし）とされる場合も多いことは言う
までもない。また、図３において−記号は遅角方向の、
＋記号は進角方向の、±記号は運転状態によりいずれの
方向にも決定される補正量を意味する。

【００３１】この実施例は上記の如く構成したので、ノ
ック回避補正量と機関出力トルク低減補正量が併存する
運転状態において、点火時期を過大に遅角補正して走行
性能を不要に低下させる恐れがない。即ち、ノック回避
補正量加算値ＩＧＣＲ１と機関出力トルク低減補正量加
算値ＩＧＣＲ２とが同時に存在する場合、例えばノック
回避補正量加算値ＩＧＣＲ１に基づいて点火時期を遅角
補正すれば必然的に機関出力トルクを低減することにな
る。同様のことは機関出力トルク低減補正量加算値ＩＧ
ＣＲ２に基づいて遅角補正する場合についても言えるの
で、両者を比較して値が大きい、即ち、遅角補正量が大
きい方を選択すれば他方の補正量も兼ねることになり、
必要にして最小限の補正量となるからである。従って、
例えばノックが発生する運転状態が重なった場合などで
も、対応する全ての遅角量が加算された上で機関出力ト
ルク低減用の遅角量合算値と比較されることから、必要
な遅角補正量が不足することがない。

【００３２】尚、両加算値ＩＧＣＲ１，２のいずれにも
含まれない補正量については、そもそも両加算値ＩＧＣ
Ｒ１，２とは補正の目的を異にしており、また機関始動
時など特殊の運転領域においてのみ必要とされるもので
あって両加算値ＩＧＣＲ１，２などとは重複しないもの
であることから、取扱いを別にした。

【００３３】尚、上記した実施例において、ＩＧＣＲ
１，２のいずれかでグループ化できるものとしてＩＧＴ
ＷＲ，ＩＧＴＡなど種々の補正量を挙げたが、それらの
一部を適宜取捨選択しても良い。逆に、実施例に示さな
かった補正量であってもノック回避ないしは機関出力ト
ルク低減に関係するものであれば、性質に応じてＩＧＣ
Ｒ１，２のいずれかに入れても良い。

【００３４】更に、ＩＧＡＣＣＲ，ＩＧＴＣＲ，ＩＧＡ
ＴＲなどの補正量の算出については実施例で説明した手
法に限るものではなく、ノック回避ないしは機関出力ト
ルク低減を意図するものである限り、どの様なものであ
っても良い。

【００３５】更に、補正を量として示したが、基本点火
時期などに乗じられるべき係数で示されるものであって
も良い。

【００３６】

【発明の効果】請求項１項にあっては、内燃機関の点火
時期制御装置において、複数の運転パラメータを含む機
関の運転状態を検出する検出手段、検出された運転状態
に基づいて基本点火時期を決定する決定手段、検出され
た運転状態に基づいて機関に発生するノックを回避する
ために算出された複数の遅角量を加算して第１の遅角量
を算出する第１の算出手段、検出された運転状態に基づ
いて機関の出力トルクを低減するために算出された複数
の遅角量を加算して第２の遅角量を算出する第２の算出
手段、前記第１の遅角量と第２の遅角量を比較する比較
手段、比較結果から前記第１の遅角量と第２の遅角量の
うち大きい方を選択し、それに基づいて前記基本点火時
期を補正する補正手段、および、補正された点火時期に
基づいて機関燃焼室の混合気を点火する点火手段とを備
える如く構成したので、ノックが発生する運転状態と機
関の出力トルクを低減すべき運転状態とが重なり合うと
きも遅角補正量を過不足のない必要最小限度に止めるこ
とができ、車両の走行性能の悪化を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る内燃機関の点火時期制御装置を
全体的に示す説明図である。

【図２】図１中の制御ユニットの詳細を示すブロック図
である。

【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートであ
る。

【図４】図３フロー・チャートの中の点火時期補正量の
決定を示すサブルーチン・フロー・チャートである。

【図５】図３フロー・チャートの中のノック回避と機関
出力トルク低減に関するグループ値ＩＧＣＲの決定を示
すサブルーチン・フロー・チャートである。

【符号の説明】

１０ 内燃機関 ２８ 吸気圧力センサ ４０ クランク角センサ ４２ 駆動輪速度センサ ４４ 遊動輪速度センサ ４６ ノックセンサ ４８ 車速センサ ５０ 制御ユニット ６０ ノック検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02P 5/152 - 5/153

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の点火時期制御装置において、 ａ．複数の運転パラメータを含む機関の運転状態を検出
   する検出手段、 ｂ．検出された運転状態に基づいて基本点火時期を決定
   する決定手段、 ｃ．検出された運転状態に基づいて機関に発生するノッ
   クを回避するために算出 された複数の遅角量を加算して
   第１の遅角量を算出する第１の算出手段、 ｄ．検出された運転状態に基づいて機関の出力トルクを
   低減するために算出され た複数の遅角量を加算して第２
   の遅角量を算出する第２の算出手段、 ｅ．前記第１の遅角量と第２の遅角量を比較する比較手
   段、 ｆ．比較結果から第１の遅角量と第２の遅角量のうち大
   きい方を選択し、それに基づいて前記基本点火時期を補
   正する補正手段、 および ｇ．補正された点火時期に基づいて機関燃焼室の混合気
   を点火する点火手段、 とを備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
   置。