JP3179299B2 - Spark ignition engine and optimal ignition timing control method - Google Patents

Spark ignition engine and optimal ignition timing control method

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JP3179299B2
JP3179299B2 JP25742794A JP25742794A JP3179299B2 JP 3179299 B2 JP3179299 B2 JP 3179299B2 JP 25742794 A JP25742794 A JP 25742794A JP 25742794 A JP25742794 A JP 25742794A JP 3179299 B2 JP3179299 B2 JP 3179299B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、火花点火機関に関し、
更に詳細に言えば、点火時期最適制御機構を備えた火花
点火機関に関するものであり、また火花点火機関に適用
できる点火時期最適制御方法に関するものである。本明
細書で、火花点火機関とは、2サイクル又は4サイクル
のシリンダエンジンを備えて往復動式内燃機関を言う。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spark ignition engine,
More specifically, the present invention relates to a spark ignition engine provided with an ignition timing optimum control mechanism, and to an ignition timing optimum control method applicable to a spark ignition engine. As used herein, a spark ignition engine refers to a reciprocating internal combustion engine that includes a two-cycle or four-cycle cylinder engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】火花点火機関においては、点火時期が早
過ぎると、燃焼時期が早くなり過ぎて、ピストンの上昇
時にピストンを押し下げる働きとなり、逆に点火時期が
遅すぎると、燃焼時期が遅くなり過ぎて、ピストンの下
降が大きい時に燃焼圧力が作用することになり、有効な
仕事にならない。そこで、火花点火機関の出力及び燃費
を向上させ、或いは排ガスの無害化を促進して、環境改
善及び省エネルギーを図る見地から、火花点火機関の点
火時期を最適化する研究が盛んに行われている。火花点
火機関の最適点火時期は、理論的には、最小点火進角
(Minimum SparkAdvance for Best Torque )(以下、
簡単にMBTと略称する)にクランク角度が到達した時
であって、そこで点火するのが出力、燃費の点で最適で
ある。ここで、最小点火進角(MBT)とは、ノッキン
グを起こさない範囲で最大トルクを発生するような点火
時期に相当するクランクの角度である。そこで、従来の
火花点火機関では、点火時期がMBTになるように種々
の手段によりMBTに相当するクランク角度を算出し、
それにより点火時期を機械的に、或いは電子的に制御し
ている。
2. Description of the Related Art In a spark ignition engine, if the ignition timing is too early, the combustion timing will be too fast, and the piston will be pushed down when the piston rises. Conversely, if the ignition timing is too late, the combustion timing will be late. After that, when the piston descends greatly, the combustion pressure will act, and it will not be effective work. Therefore, from the viewpoint of improving the output and fuel efficiency of the spark ignition engine or promoting the detoxification of the exhaust gas to improve the environment and save energy, researches on optimizing the ignition timing of the spark ignition engine have been actively conducted. . The optimum ignition timing of a spark ignition engine is theoretically the minimum spark advance (Minimum SparkAdvance for Best Torque)
When the crank angle reaches MBT, the ignition is optimal in terms of output and fuel efficiency. Here, the minimum ignition advance angle (MBT) is a crank angle corresponding to an ignition timing that generates a maximum torque in a range where knocking does not occur. Therefore, in a conventional spark ignition engine, a crank angle corresponding to MBT is calculated by various means so that the ignition timing becomes MBT,
Thereby, the ignition timing is controlled mechanically or electronically.

【0003】例えば、特開昭56−165772号公報
は、アルコールとガソリンとを混合した混合燃料を使用
するエンジンの点火時期調整装置を開示している。その
装置は、混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコー
ル濃度センサと、アルコール濃度センサの出力に基づい
て点火時期を調整する点火時期調整装置を設け、アルコ
ール濃度が設定値以上であるときは点火時期を進めるよ
うに構成している。
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 56-165772 discloses an ignition timing adjusting device for an engine using a mixed fuel obtained by mixing alcohol and gasoline. The apparatus includes an alcohol concentration sensor that detects the alcohol concentration of the mixed fuel, and an ignition timing adjusting device that adjusts the ignition timing based on the output of the alcohol concentration sensor. When the alcohol concentration is equal to or higher than a set value, the ignition timing is adjusted. It is configured to proceed.

【0004】また、特開平1−193079号公報は、
エンジンの回転速度変化を等角加速度運動とみなし、連
続する2回のクランク基準位置間周期をもとに点火時期
を算出することにより、エンジン運転状態に応じた最適
点火時期に点火を行うようにした発明を開示している。
また、前掲公報は、この開示発明が、エンジン回転数の
変化時においても運転状態に応じた最適点火時期に点火
を行うことを可能としたガソリンエンジンの電子点火時
期制御方法であるとしている。
[0004] Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-193079 discloses that
Assuming that the change in the rotational speed of the engine is a constant angular acceleration motion and calculating the ignition timing based on the period between two consecutive crank reference positions, the ignition is performed at the optimum ignition timing according to the engine operating state. The disclosed invention is disclosed.
Further, the above-mentioned publication discloses that the disclosed invention is an electronic ignition timing control method for a gasoline engine that enables ignition at an optimum ignition timing according to an operating state even when the engine speed changes.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、火花点火機関
の点火時期を最適化する従来の方法は、必ずしも満足で
きるものではなく、種々の問題点を有している。例えば
前掲特開昭56−165772号公報に開示の点火時期
調整装置は、アルコール濃度が所定値前後にある場合に
しか適用できないと言う制約があり、任意のガソリン/
アルコール濃度の燃料を使用した場合には、必ずしも最
適出力が得られるとは限らないと言う弱点がある。ま
た、前掲特開平1−193079号公報に提案された方
法は、高オクタン価ガソリンとレギュラーガソリンの場
合のように、燃料特性、例えば、オクタン価、燃焼速度
等が異なる燃料を使用した場合には、必ずしも最適点火
時期を制御できないと言う問題がある。
However, the conventional method for optimizing the ignition timing of a spark ignition engine is not always satisfactory and has various problems. For example, the ignition timing adjusting device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-165772 has a limitation that it can be applied only when the alcohol concentration is around a predetermined value.
There is a weak point that when a fuel having an alcohol concentration is used, an optimum output is not always obtained. In addition, the method proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-193079 does not necessarily require the use of fuels having different fuel characteristics, such as octane number and combustion speed, as in the case of high octane number gasoline and regular gasoline. There is a problem that the optimal ignition timing cannot be controlled.

【0006】従来の火花点火機関の最適点火時期制御手
段のかかる問題点に鑑み、本発明の目的は、使用燃料の
種類にかかわらず、火花点火機関の点火時期を最適化す
る手段を備えた火花点火機関を提供し、またその点火時
期最適制御方法を提供することである。
[0006] In view of such a problem of the conventional means for controlling the optimum ignition timing of a spark ignition engine, an object of the present invention is to provide a spark having means for optimizing the ignition timing of a spark ignition engine regardless of the type of fuel used. An object of the present invention is to provide an ignition engine, and to provide a method for optimally controlling the ignition timing.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、これら従
来技術を踏まえて更に研究と実験を重ねた結果、火花点
火機関が最大熱効率を示す点火時期、即ち最適点火時期
は、燃料の種類、空燃比、吸入空気量、或いはエンジン
の回転数とは独立した、ある特定因子の一次関数である
ことを見い出した。
As a result of further studies and experiments based on these prior arts, the present inventors have found that the ignition timing at which the spark ignition engine exhibits maximum thermal efficiency, that is, the optimal ignition timing is determined by the type of fuel. It has been found that it is a linear function of a specific factor independent of the air-fuel ratio, the intake air amount, or the engine speed.

【0008】以下に、本発明者等が、最適点火時期は特
定の因子の一次関数であることを見い出すに到った実験
結果を説明する。実験例1 排気量403ccの単気筒エンジン(AVL社製のモデル
530タイプの単気筒エンジン)を試験エンジンとして
選定し、燃料希薄混合気でも運転可能なように改造し、
更に、圧力センサを取り付けて燃焼室の圧力を計測でき
るようにした。
[0008] The following describes the results of experiments which led the present inventors to find that the optimum ignition timing is a linear function of a specific factor. Experimental Example 1 A single-cylinder engine with a displacement of 403 cc (single-cylinder engine of model 530 type manufactured by AVL) was selected as a test engine, and was modified so that it could be operated even with a lean fuel mixture.
Further, a pressure sensor is attached so that the pressure in the combustion chamber can be measured.

【0009】上記改造エンジンにおいて、イソオクタ
ン、ベンゼン、トルエン、1−ヘキセン、2・4・4ト
リメチルペンテン(DIB)、シクロヘキサンの各炭化
水素の純品を燃料として使用し、エンジン回転数が12
00rpm 、吸気圧力が660mmHgの運転条件で、空燃比
を変えて燃焼試験を行った。燃焼試験では、燃料毎にか
つ空燃比毎に点火時期を種々に変えた運転条件でエンジ
ンを運転し、設定した各点火時期毎に、エンジン出力
と、クランク角度に対応した燃焼室の圧力とを測定し
た。
In the modified engine, pure hydrocarbons such as isooctane, benzene, toluene, 1-hexene, 2.4.4 trimethylpentene (DIB) and cyclohexane are used as fuel, and the engine speed is 12 rpm.
A combustion test was performed under the operating conditions of 00 rpm and an intake pressure of 660 mmHg while changing the air-fuel ratio. In the combustion test, the engine was operated under operating conditions in which the ignition timing was changed variously for each fuel and for each air-fuel ratio, and for each set ignition timing, the engine output and the pressure in the combustion chamber corresponding to the crank angle were determined. It was measured.

【0010】次いで、測定結果から、任意の基準質量燃
焼割合、例えば0%(点火時)から燃焼が進行して任意
の質量燃焼割合、例えば10%に到達する迄のクランク
角度の角変位を算出するために図2及び図3を作成し
た。最後に、MBTと、その時の質量燃焼割合が0%か
ら10%までになる燃焼期間との相関を求めた。
[0010] Next, from the measurement results, the angular displacement of the crank angle until the combustion proceeds from an arbitrary reference mass combustion ratio, for example, 0% (at ignition) to reach an arbitrary mass combustion ratio, for example, 10%, is calculated. FIG. 2 and FIG. Finally, the correlation between the MBT and the combustion period when the mass combustion ratio at that time was from 0% to 10% was determined.

【0011】以下に、図2及び図3に示すグラフの作成
方法及びそれを使用して質量燃焼割合が0%から10%
までになる燃焼期間を求める方法を説明する。図2は、
横軸にはクランク角度の角変位(θ、〔°C A 「Crank
Angle 」の略称〕で示される。以下、簡単にクランク角
度と言う)が、縦軸にはシリンダ内圧力がそれぞれ目盛
ってあり、モータリング時(無点火)及びファイアリン
グ時でのクランク角度とシリンダ内圧力との関係を表
す。これにより、各クランク角度に対する燃焼室のモー
タリング時の圧力pM (θ(pM がθの関数であること
を示すためにθが添えてある。以下、同様))と、ファ
イアリング時の圧力pF (θ)を読み取ることができ
る。図3は、横軸にはクランク角度が、縦軸に熱発生率
(dQ(θ))及び質量燃焼割合(X(θ)〔%〕)が
それぞれ目盛ってあり、クランク角度と熱発生率との関
係(実線のグラフ)及びクランク角度と質量燃焼割合と
の関係(破線のグラフ)を表す。
The method of preparing the graphs shown in FIGS. 2 and 3 and the method of using the graph to reduce the mass combustion ratio from 0% to 10%
A method for obtaining the combustion period up to will be described. FIG.
The horizontal axis shows the angular displacement of the crank angle (θ, [° CA “Crank
Angle). The cylinder pressure is graduated on the vertical axis, and represents the relationship between the crank angle and the cylinder pressure during motoring (no ignition) and during firing. Thereby, the pressure p M (θ (θ is added to indicate that p M is a function of θ; the same applies hereinafter) at the time of motoring of the combustion chamber) for each crank angle and the firing time The pressure p F (θ) can be read. In FIG. 3, the horizontal axis represents the crank angle, and the vertical axis represents the heat release rate (dQ (θ)) and the mass combustion rate (X (θ) [%]). (A solid line graph) and a relationship between a crank angle and a mass combustion ratio (a broken line graph).

【0012】第1ステップとして、以下の手順で図2を
作成する。尚、以下の演算は、演算装置に入力された圧
力測定値から所定のプログラムによって算出される。ま
ず、同じ燃料、同じ空燃比及び同じ点火時期でファイア
リング時の燃焼試験をN回(Nは任意の数)繰り返し、
適当な角間隔でクランク角度θに対応する燃焼室の圧力
F ( θ) i を各燃焼試験毎に測定する。θの範囲は、
圧縮上死点を0として、次の圧縮上死点迄であって、試
験エンジン(単気筒4サイクルのエンジン)の場合、0
〜720°となる。尚、図2及び図3では、4サイクル
のうち、圧縮及び爆発工程に関して図示したものであ
る。次いで、各クランク角度θ毎に次の式1によってフ
ァイアリング時の平均の圧力PF (θ)を算出する。
As a first step, FIG. 2 is created by the following procedure. The following calculations are calculated by a predetermined program from the measured pressure values input to the calculation device. First, a combustion test during firing with the same fuel, the same air-fuel ratio and the same ignition timing is repeated N times (N is an arbitrary number),
The combustion chamber pressure p F (θ) i corresponding to the crank angle θ is measured at appropriate angular intervals for each combustion test. The range of θ is
Taking the compression top dead center as 0, until the next compression top dead center, and in the case of the test engine (single cylinder 4 cycle engine), 0
7720 °. FIGS. 2 and 3 show the compression and explosion steps of the four cycles. Next, an average pressure P F (θ) during firing is calculated by the following equation 1 for each crank angle θ.

【数1】 (Equation 1)

【0013】同様にして、モータリング時のクランク角
度θに対応する圧力測定値pM ( θ) i を求め、適当な
角間隔のクランク角度θ毎に次の式2によってモータリ
ング時の平均の圧力PM (θ)を算出する。
Similarly, a measured pressure value p M (θ) i corresponding to the crank angle θ at the time of motoring is obtained, and the average of the average value at the time of motoring is calculated by the following equation 2 for each crank angle θ at an appropriate angular interval. Calculate the pressure P M (θ).

【数2】 なお、PM (θ)は、ピストンのボア、ストローク、コ
ンロッド、オフセットの値より、クランク角度における
筒内容積の推移から、計算で算出することも可能であ
る。各クランク角度θと、そのクランク角度θでのファ
イアリング時の平均圧力PF (θ)及びモータリング時
の平均圧力PM (θ)との関係を図2に示すようにグラ
フ化する。
(Equation 2) It should be noted that P M (θ) can also be calculated from the values of the bore, stroke, connecting rod, and offset of the piston, based on the transition of the in-cylinder volume at the crank angle. Each crank angle theta, is graphed as shown in FIG. 2 the relationship between the crank angle average pressure during firing at θ P F (θ) and the mean pressure P M at the time of motoring (theta).

【0014】第2ステップとして、以下の手順で図3を
作成する。先ず、クランク角度毎の熱発生率dQ(θ)
を以下の式により算出する。 dQ(θ)=A/( κ-1) ・( PM (θ) ・dPF (θ)+κ
・PF ( θ) ・dPM (θ)) A:仕事の熱当量=1/J kcal/kg ・m κ:比熱比 クランク角度θと、そのクランク角度θでのdQ(θ)
との関係を図3に示すようにグラフ化する。
As a second step, FIG. 3 is created by the following procedure. First, the heat release rate dQ (θ) for each crank angle
Is calculated by the following equation. dQ (θ) = A / (κ-1) ・ (P M (θ) ・ dP F (θ) + κ
· P F (θ) · dP M (θ)) A: Work heat equivalents = 1 / J kcal / kg · m κ: dQ in the specific heat ratio crank angle theta, the crank angle theta (theta)
Is graphed as shown in FIG.

【0015】次に、上述のグラフから燃焼開始角度θ1
と燃焼終了角度θ2 とを求める。燃焼開始角度θ1 は、
熱発生率が負から正へ移行する時のクランク角度であ
り、燃焼終了角度θ2 は、熱発生率が正から負へ移行す
る時のクランク角度である。換言すれば、図3におい
て、θ1 は放熱量より発熱量が多くなる時点での、θ2
は放熱量が発熱量より多くなる時点での、及びθ0 は点
火時でのクランク角度である。尚、θ0 とθ1 のクラン
ク角度の差は、一般に点火遅れ(Ignition Delay)と言
われている期間である。
Next, from the above graph, the combustion start angle θ 1
And the combustion end angle θ 2 are obtained. The combustion start angle θ 1 is
The combustion end angle θ 2 is the crank angle when the heat release rate changes from negative to positive, and the combustion end angle θ 2 is the crank angle when the heat release rate changes from positive to negative. In other words, in FIG. 3, θ 1 is θ 2 at the time when the amount of heat generation becomes larger than the amount of heat radiation.
Is the time when the heat release becomes greater than the heat release, and θ 0 is the crank angle at the time of ignition. The difference between the crank angles θ 0 and θ 1 is a period generally called an ignition delay (Ignition Delay).

【0016】次いで、上記燃焼開始(クランク角度
θ1 )から終了(クランク角度θ2 )迄の期間の熱発生
量Qを次の式3によって積分加算して求める。
Next, the heat generation amount Q during the period from the start of combustion (crank angle θ 1 ) to the end (crank angle θ 2 ) is obtained by integration and addition according to the following equation (3).

【数3】 続いて、クランク角度θ毎に質量燃焼割合X(θ)を次
式によって算出し、図3に示すようにグラフ化する。 X(θ)=(dQ(θ)/Q)×100% 図3から質量燃焼割合が0%から10%になる燃焼期間
(クランク角度で表示)を求めることができる。
(Equation 3) Subsequently, the mass combustion ratio X (θ) is calculated for each crank angle θ by the following equation, and is graphed as shown in FIG. X (θ) = (dQ (θ) / Q) × 100% From FIG. 3, the combustion period (indicated by crank angle) in which the mass combustion ratio becomes 0% to 10% can be obtained.

【0017】燃料及び空燃比を変えて、各設定点火時期
毎に以上の手順で質量燃焼割合が0%から10%になる
燃焼期間を算出し、最後に、得たデータからノッキング
を起こさない範囲で最大出力を出す点火時期、即ちMB
Tを求め、MBTと、その時の質量燃焼割合が0%から
10%までになる燃焼期間との相関を求めた。
By changing the fuel and air-fuel ratio, the combustion period in which the mass combustion ratio becomes from 0% to 10% is calculated for each set ignition timing by the above procedure, and finally, the range in which knocking does not occur from the obtained data. At which the maximum output is produced, ie MB
T was determined, and the correlation between MBT and the combustion period when the mass combustion ratio at that time was 0% to 10% was determined.

【0018】その結果は、図4に示す通り、MBTが、
燃料の質量燃焼割合が0%から10%になる燃焼期間
(クランクの角変位で表示)に関して、燃料の種類、空
燃比とは無関係に直線関係を示した。尚、図4の縦軸
は、種々の燃料に対する、燃料の質量燃焼割合が0%か
ら10%になる燃焼期間(Combustion Duration 、クラ
ンクの角変位°CAで表示)を示し、横軸は、種々の燃料
に対する、MBTを点火時期(Ignition Timing)として
クランク角度( °CA)で示したものであり、グラフの左
側から右側に向かって空燃比が大きくなっている。
As a result, as shown in FIG.
Regarding the combustion period (indicated by the angular displacement of the crank) in which the mass combustion ratio of the fuel becomes 0% to 10%, a linear relationship was shown irrespective of the type of fuel and the air-fuel ratio. The vertical axis in FIG. 4 indicates the combustion period (combustion duration, expressed by the angular displacement of the crank ° CA) of the various fuels in which the mass combustion ratio of the fuel becomes 0% to 10%, and the horizontal axis indicates the various fuels. And MBT as ignition timing (Ignition Timing) in terms of crank angle (° CA) with respect to the fuel No., and the air-fuel ratio increases from left to right in the graph.

【0019】実験例2 実験例2では、燃料として実施例1の燃料に代えて、メ
タノール、エタノール、メチル・ターシャリー・ブチル
・エーテル(MTBE)、フランとベンゼンの等量混合
物(フラン50)の各含酸素燃料を使用したことを除い
て、実験例1と同じ条件で燃焼試験を行った。その結果
は、図5に示す通り、MBTが、燃料の質量燃焼割合が
0%から10%になる燃焼期間(クランクの角変位で表
示)に関して、燃料の種類、空燃比とは無関係に直線関
係を示した。尚、図5は図4の表示方法と同じである。
Experimental Example 2 In Experimental Example 2, methanol, ethanol, methyl tertiary butyl ether (MTBE), and an equal mixture of furan and benzene (furan 50) were used instead of the fuel of Example 1. A combustion test was performed under the same conditions as in Experimental Example 1 except that each oxygen-containing fuel was used. As shown in FIG. 5, the result shows that the MBT shows a linear relationship regardless of the type of fuel and the air-fuel ratio for the combustion period (indicated by the angular displacement of the crank) in which the mass combustion ratio of the fuel becomes 0% to 10%. showed that. FIG. 5 is the same as the display method of FIG.

【0020】実験例3 実験例1で使用したエンジンにおいて、燃料としてイソ
オクタン及びベンゼンの各炭化水素純品を使用し、エン
ジン回転数800rpm 、1600rpm 、2000rpm 、
及び2400rpm で吸気圧力、空燃比及び点火時期を変
えて、実験例1と同様にしてエンジンの燃焼試験を行っ
た。その結果は、図6に示す通り、MBTが、燃料の質
量燃焼割合が0%から10%になる燃焼期間(クランク
の角変位で表示)に関して、燃料の種類、空燃比、エン
ジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に直線関係を示
した。尚、図6は図4の表示方法と同じである。更に、
本発明者等は、実験を継続して、MBTが、燃料の基準
質量燃焼割合を任意に取り(例えば10%)、そこから
燃焼が進行した任意の質量燃焼割合(例えば90%)ま
での燃焼時間に関しても、図4、図5および図6に示す
のと同様に直線関係を有することが確認できた。
Experimental Example 3 In the engine used in Experimental Example 1, isooctane and benzene pure hydrocarbons were used as fuel, and the engine speed was 800 rpm, 1600 rpm, 2000 rpm,
The engine combustion test was performed in the same manner as in Experimental Example 1, except that the intake pressure, air-fuel ratio and ignition timing were changed at 2400 rpm. As a result, as shown in FIG. 6, the MBT indicates the type of fuel, air-fuel ratio, engine speed, And a linear relationship independent of the intake pressure. FIG. 6 is the same as the display method of FIG. Furthermore,
The present inventors continued the experiment and found that the MBT arbitrarily sets the reference mass burning ratio of the fuel (for example, 10%), from which the combustion proceeds to an arbitrary mass burning ratio (for example, 90%) at which combustion has progressed. Regarding the time, it was confirmed that it had a linear relationship as shown in FIGS. 4, 5 and 6.

【0021】以上の実験結果から、本発明者等は、最適
点火時期(即ちMBTでの点火)が、燃料の任意の基準
質量燃焼割合から任意の質量燃焼割合になる燃焼期間
(クランクの角変位で表示)に関して、燃料の種類、空
燃比、エンジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に、
直線関係にあることに着眼し、かつこの関係がエンジン
の特性にのみ依存していることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
From the above experimental results, the present inventors have found that the optimal ignition timing (ie, ignition in MBT) is a combustion period (angular displacement of the crank) in which an arbitrary mass combustion ratio is changed from an arbitrary reference mass combustion ratio of fuel. ), Regardless of fuel type, air-fuel ratio, engine speed, and intake pressure,
Focusing on the linear relationship and finding that this relationship only depends on the characteristics of the engine, the present invention has been completed.

【0022】上記目的を達成するために、本発明に係る
火花点火機関は、かかる着眼点に基づき、シリンダと、
シリンダ内のピストンに連結されたクランクを備え、ク
ランクを介してピストンの往復運動を回転運動に変換し
ている火花点火機関において、クランクのクランク角度
を測定する角度センサと、シリンダ燃焼室での燃料の質
量燃焼割合を測定する燃焼センサと、角度センサで測定
したクランク角度と、燃焼センサで測定した質量燃焼割
合に基づき、次の式 Y=aX+b 〔ここで、Yは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Xはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、a及びbは
火花点火機関の特性により定まる定数〕により、火花点
火機関の点火時期を算出する演算装置と、演算装置によ
り算出された点火時期に基づいて火花点火機関の点火時
期を制御する制御装置とを備えたことを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, a spark ignition engine according to the present invention has a cylinder,
An angle sensor for measuring a crank angle of a crank in a spark ignition engine having a crank connected to a piston in a cylinder and converting reciprocating motion of the piston into rotary motion via the crank, and fuel in a cylinder combustion chamber. Y = aX + b [where Y is the crank angle before top dead center, based on the combustion sensor that measures the mass combustion ratio of the combustion sensor, the crank angle measured by the angle sensor, and the mass combustion ratio measured by the combustion sensor. X is the difference between the crank angle of the fuel injected into the cylinder at an arbitrary reference mass combustion ratio and the crank angle at an arbitrary mass combustion ratio at the stage where combustion has progressed, and a and b are A constant that is determined by the characteristics of the spark ignition engine), and a spark device based on the ignition timing calculated by the calculation device. It is characterized in that a control device for controlling the ignition timing of the fire engine.

【0023】また、本発明は、シリンダと、シリンダ内
のピストンに連結されたクランクを備え、クランクを介
してピストンの往復運動を回転運動に変換している火花
点火機関の点火時期最適制御方法において、クランクの
クランク角度を測定する角度センサにより測定したクラ
ンク角度と、 シリンダ燃焼室での燃料の質量燃焼割合
を測定する燃焼センサにより測定した質量燃焼割合に基
づき、次の式 Y=aX+b 〔ここで、Yは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Xはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、a及びbは
火花点火機関の特性により定まる定数〕で、火花点火機
関の点火時期を算出し、算出された点火時期に基づいて
火花点火機関の点火時期を制御するようにしたことを特
徴としている。
The present invention also provides an ignition timing optimum control method for a spark ignition engine, comprising a cylinder and a crank connected to a piston in the cylinder, wherein the reciprocating motion of the piston is converted into a rotary motion via the crank. , Based on the crank angle measured by an angle sensor that measures the crank angle of the crank and the mass combustion ratio measured by the combustion sensor that measures the mass combustion ratio of fuel in the cylinder combustion chamber, the following equation Y = aX + b , Y is the ignition timing represented by the crank angle before top dead center, X is the crank angle of the fuel injected into the cylinder at an arbitrary reference mass combustion ratio and the arbitrary mass combustion ratio at the stage where combustion has progressed. Difference from the crank angle, a and b are constants determined by the characteristics of the spark ignition engine), and calculate the ignition timing of the spark ignition engine. Zui and is characterized in that so as to control the ignition timing of the spark ignition engine.

【0024】上記式において、基準質量燃焼割合を何%
にするかは、任意であり、また燃焼が進行した段階での
質量燃焼割合を何%にするかも、任意である。好適に
は、基準質量燃焼割合を0%(点火)とし、燃焼が進行
した段階での質量燃焼割合を10%とする。尚、質量燃
焼割合とは、燃料の燃焼した割合を燃料の質量で示した
ものである。係数a及びbは、エンジンの特性によって
定まる定数であり、例えばエンジンの圧縮比及びスワー
ル比の大小或いは過給機の有無により異なり、また質量
燃焼割合の範囲を変化させた場合にも、異なることもあ
る。係数a及びbの決定は、各実験例が示すように、燃
料、空燃比、エンジンの回転数及び吸気圧力を変化させ
て、エンジンの燃焼試験を行い、図4或いは図5のよう
なグラフを作図して、実験的に求めることができる。
In the above equation, the reference mass combustion ratio is expressed as
Is arbitrary, and what percentage the mass combustion ratio at the stage when the combustion has progressed is also arbitrary. Preferably, the reference mass combustion ratio is set to 0% (ignition), and the mass combustion ratio at the stage when the combustion proceeds is set to 10%. In addition, the mass combustion ratio indicates the ratio of the burned fuel by the mass of the fuel. The coefficients a and b are constants determined by the characteristics of the engine. For example, the coefficients a and b differ depending on the magnitude of the compression ratio and the swirl ratio of the engine or the presence or absence of the supercharger, and also differ when the range of the mass combustion ratio is changed. There is also. As shown in each experimental example, the coefficients a and b are determined by changing the fuel, the air-fuel ratio, the number of revolutions of the engine, and the intake pressure, and performing a combustion test on the engine. It can be plotted and determined experimentally.

【0025】また、上記式は、燃料の種類、空燃比、吸
気圧力及びエンジン回転数のいずれとも無関係であり、
同じ型式の火花点火機関であれば、同一の定数a、bの
式を運転条件の如何にかかわず適用できる。本発明は、
高オクタン価ガソリン、レギュラーガソリンの別なく、
常時クランク角度と、エンジン燃焼室内の燃料の質量燃
焼割合を計測し、上記式に基づいて最適点火時期を算出
し、点火時期をフィードバック制御している。本発明
は、燃料の種類に無関係であるから、従来のエンジンを
ガソリンエンジンから他の特定燃料を燃料とするエンジ
ン、例えばLPGエンジン、CNGエンジン、メタノー
ルエンジン等に改造する場合にも、或いはガソリンとメ
タノールの双方を使用して走行できるフレキシブル・フ
ューエル・ビークル(FFV)等にも好適に適用でき
る。
The above equation is independent of any of the fuel type, the air-fuel ratio, the intake pressure and the engine speed.
In the case of the same type of spark ignition engine, the same equation of constants a and b can be applied irrespective of the operating conditions. The present invention
High octane gasoline and regular gasoline,
The crank angle and the mass combustion ratio of the fuel in the engine combustion chamber are constantly measured, the optimum ignition timing is calculated based on the above equation, and the ignition timing is feedback-controlled. Since the present invention is irrelevant to the type of fuel, the present invention is also applicable to a case where a conventional engine is modified from a gasoline engine to an engine using another specific fuel as a fuel, such as an LPG engine, a CNG engine, a methanol engine, or a gasoline engine. The invention can also be suitably applied to a flexible fuel vehicle (FFV) that can run using both of methanol and the like.

【0026】本発明で使用する燃焼センサは、シリンダ
燃焼室での燃料の質量燃焼割合を速やかに計測すること
ができる限り、特に限定はなく、市販のセンサ、例えば
光ファイバーでラジカル発光強度を求める方法によるも
の、イオンプローブで火炎の位置を計測する方法による
もの、温度センサーで燃焼温度を計測する方法によるも
の等を使用できる。また、後述する実施例で説明するよ
うに、燃焼センサとしてシリンダの燃焼室の圧力を測定
する圧力センサ、例えばピエゾ式圧電変換器(点火プラ
グ一体型、点火プラグ用座金型(ワッシャー型)等)を
使用し、燃焼室の圧力と燃料の質量燃焼割合との既知の
関係から、計測した燃焼室圧力に応じた燃料の質量燃焼
割合を算出するようにしても良い。また、多気筒エンジ
ンにおいては、全ての気筒に燃焼センサを設けること
は、必ずしも必要で無く、代表する気筒のみに設ければ
よい。燃焼センサの取り付け位置は、質量燃焼割合が検
出できれば、取り付け場所は問わない。例えば、シリン
ダヘッド、シリンダライナ、ピストン上面等で良い。
The combustion sensor used in the present invention is not particularly limited, as long as it can quickly measure the mass combustion ratio of fuel in the cylinder combustion chamber. , A method of measuring the position of the flame with an ion probe, a method of measuring the combustion temperature with a temperature sensor, and the like. Further, as described in the embodiments described later, a pressure sensor that measures the pressure of the combustion chamber of the cylinder as a combustion sensor, for example, a piezo-type piezoelectric converter (a spark plug integrated type, a spark plug washer type (washer type), etc.) May be used to calculate the mass combustion ratio of the fuel according to the measured combustion chamber pressure from the known relationship between the pressure in the combustion chamber and the mass combustion ratio of the fuel. In a multi-cylinder engine, it is not always necessary to provide combustion sensors in all cylinders, and it is sufficient to provide combustion sensors only in representative cylinders. The attachment position of the combustion sensor is not limited as long as the mass combustion ratio can be detected. For example, a cylinder head, a cylinder liner, a piston upper surface, or the like may be used.

【0027】本発明で使用するクランク角度の角度セン
サは、クランク角度を検出できるセンサである限り特に
限定はなく、市販の角度センサを使用できる。その検出
点もクランク角度を検出できる限り特に限定はなく、例
えばクランク軸、ディストリビュータ等検出し易い点に
装着して良い。また、エンジンに既にクランク角度セン
サが設けてあるものであれば、その角度センサを使用す
ることができる。本発明で使用する制御装置は、エンジ
ン制御のための回路が既にエンジンに装着されている場
合には、その一部を使用することも可能である。
The crank angle sensor used in the present invention is not particularly limited as long as it can detect the crank angle, and a commercially available angle sensor can be used. The detection point is not particularly limited as long as the crank angle can be detected. For example, the detection point may be attached to a crankshaft, a distributor, or the like, which is easily detected. If the engine is provided with a crank angle sensor, the angle sensor can be used. If a circuit for controlling the engine is already mounted on the engine, a part of the control device used in the present invention can be used.

【0028】[0028]

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図1は、本発明に係る火
花点火機関の一実施例の要部の模式図である。図1に示
す火花点火機関10は、4サイクルの往復動内燃機関で
あって、シリンダ12と、シリンダ12内を往復動する
ピストン14に連結されたクランク軸16を備えてい
る。尚、図1中、空気注入口、燃料注入口等の本発明に
直接関係のない部品は、省略されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view of a main part of one embodiment of a spark ignition engine according to the present invention. The spark ignition engine 10 shown in FIG. 1 is a four-cycle reciprocating internal combustion engine, and includes a cylinder 12 and a crankshaft 16 connected to a piston 14 reciprocating in the cylinder 12. In FIG. 1, components not directly related to the present invention, such as an air inlet and a fuel inlet, are omitted.

【0029】更に、火花点火機関10は、点火時期制御
機構として、燃焼室内の圧力を計測するために燃焼室1
8に取り付けられた圧力センサ20と、クランク軸16
の角度を計測する角度センサ22と、演算装置24と、
制御装置28とを備えている。演算装置24は、予め作
製された図2及び図3に示すような関係に従って、圧力
センサ20の信号からその圧力での燃料の質量燃焼割合
を算出すると共に予め設定した燃焼期間(シリンダに注
入された燃料の設定基準質量燃焼割合でのクランク角度
と燃焼が進行した段階での設定質量燃焼割合でのクラン
ク角度との差)での点火時期(MBT)を式Y=aX+
bで算出する。この点火時期Yが、火花点火機関10の
最適点火時期である。制御装置28は、演算装置24が
算出した点火時期に基づき点火プラグ26の点火時期を
制御する。図1中、30は圧力センサ20からの信号を
増幅する増幅器である。圧力センサ20及び角度センサ
22は、市販のセンサである。
Further, the spark ignition engine 10 has an ignition timing control mechanism for measuring the pressure in the combustion chamber 1 to measure the pressure in the combustion chamber.
8 and a pressure sensor 20 attached to the crankshaft 16
An angle sensor 22 for measuring the angle of the
And a control device 28. The arithmetic unit 24 calculates the mass combustion ratio of the fuel at that pressure from the signal of the pressure sensor 20 according to the relationship as shown in FIGS. The ignition timing (MBT) at the set reference mass combustion ratio of the fuel and the crank angle at the set mass combustion ratio at the stage where combustion has progressed) is calculated by the equation Y = aX +
Calculate with b. This ignition timing Y is the optimum ignition timing of the spark ignition engine 10. The control device 28 controls the ignition timing of the ignition plug 26 based on the ignition timing calculated by the arithmetic device 24. In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an amplifier for amplifying a signal from the pressure sensor 20. The pressure sensor 20 and the angle sensor 22 are commercially available sensors.

【0030】次に、火花点火機関10の点火時期制御機
構の動作を使用する。圧力センサ20と角度センサ22
は、連続的に又は任意の一定間隔で断続的に燃焼室18
の圧力及びクランク軸16のクランク角度を測定してい
て、その測定値を直ちに演算装置24に入力する。演算
装置24は、予め作製された図2及び図3に示すような
関係に従って圧力測定値に対応する燃料の質量燃焼割合
を入力された圧力測定値から算出する。次いで、演算装
置24は、基準質量燃焼割合でのクランク角度、例えば
質量燃焼割合が0%、即ち点火時点でクランク角度K0
°CAと、予め定めた質量燃焼割合でのクランク角度、例
えば質量燃焼割合が10%でのクランク角度K10°CAと
の差、即ち両質量燃焼割合でのクランク角度の角変位K
°CAを算出する。この角変位K°CAは、次の式における
Xである。
Next, the operation of the ignition timing control mechanism of the spark ignition engine 10 will be used. Pressure sensor 20 and angle sensor 22
The combustion chamber 18 can be continuously or intermittently at any given interval.
And the crank angle of the crankshaft 16 are measured, and the measured values are immediately input to the arithmetic unit 24. The arithmetic unit 24 calculates the mass combustion ratio of the fuel corresponding to the pressure measurement value from the input pressure measurement value according to the relationship as shown in FIGS. Next, the arithmetic unit 24 determines that the crank angle at the reference mass combustion ratio, for example, the mass combustion ratio is 0%, that is, the crank angle K 0 at the time of ignition.
The difference between ° CA and the crank angle at a predetermined mass combustion ratio, for example, the crank angle K 10 ° CA at a mass combustion ratio of 10%, that is, the angular displacement K of the crank angle at both mass combustion ratios.
Calculate ° CA. This angular displacement K ° CA is X in the following equation.

【0031】続いて、演算装置24は、次の式 Y=aX+b 〔ここで、a及びBは火花点火機関の特性により定まる
定数〕により、火花点火機関10の最適な点火時期Yを
その時期のクランク角度KM °CAで算出する。実験例
1、2及び3で確認されている通り、このクランク角度
M °CAは、最小点火進角(MBT)に相当する。制御
装置28は、クランク角度がKM °CAに到達した時点で
点火プラグ26が点火するように制御する。
Subsequently, the arithmetic unit 24 determines the optimum ignition timing Y of the spark ignition engine 10 at the timing by using the following equation: Y = aX + b (where a and B are constants determined by the characteristics of the spark ignition engine). It is calculated based on the crank angle K M ° CA. As confirmed in Experimental Examples 1, 2, and 3, this crank angle K M ° CA corresponds to the minimum spark advance (MBT). The control device 28 controls the ignition plug 26 to ignite when the crank angle reaches K M ° CA.

【0032】実験例4 実験例1で使用した排気量403ccの単気筒エンジン
(AVL社製のモデル530タイプの単気筒エンジン)
を試験エンジンとして選定し、図1に示す火花点火機関
10に設けた点火時期制御機構をこの試験エンジンに装
備した。このエンジンに対する式Y=aX+bの定数a
及びbは、図4、図5及び図6のグラフをそれぞれ解析
して得た結果、いずれもa=0.978、b=0.66
ないしそれに近似していたので、このように設定した。
燃料は、実験例1と同様に、イソオクタン、ベンゼン、
トルエン、1−ヘキセン、2・4・4トリメチルペンテ
ン(DIB)、シクロヘキサンの各炭化水素の純品を使
用し、試験条件として、エンジン回転数を1200rpm
、空燃比を理論混合比、即ち当量比:1.0、吸気圧
力を660mmHgに設定した。次いで、上述のようにし
て、試験エンジンの点火時期がMBTになるように制御
した結果、表1の実験例4に示すような結果を得た。
Experimental Example 4 A single-cylinder engine with a displacement of 403 cc (model 530 type single cylinder engine manufactured by AVL) used in Experimental Example 1
Was selected as a test engine, and the test engine was provided with an ignition timing control mechanism provided in the spark ignition engine 10 shown in FIG. The constant a in the equation Y = aX + b for this engine
And b were obtained by analyzing the graphs of FIGS. 4, 5 and 6, respectively, and as a result, a = 0.998 and b = 0.66
Or it was close to it, so I set it like this.
The fuel was isooctane, benzene,
Toluene, 1-hexene, 2.4.4 trimethylpentene (DIB), and pure products of each hydrocarbon such as cyclohexane were used, and the engine speed was set to 1200 rpm as a test condition.
The air-fuel ratio was set to the stoichiometric mixture ratio, that is, the equivalent ratio: 1.0, and the intake pressure was set to 660 mmHg. Next, as described above, as a result of controlling the ignition timing of the test engine to be MBT, the result as shown in Experimental Example 4 of Table 1 was obtained.

【表1】 [Table 1]

【0033】比較例 試験エンジンの点火時期をMBTより8°CA遅角とした
ことを除いて、実験例4と同様の条件で試験エンジンを
運転し、その結果を表1に比較例として示した。
[0033] except that the ignition timing of the comparative example Test Engine was 8 ° CA retarded than MBT, operating the test engine under the same conditions as in Experimental Example 4, the results are shown as Comparative Example in Table 1 .

【0034】表1において、実験例4及び比較例の燃料
消費率及び熱効率を比較すると、実験例4の燃料消費率
は、比較例に比べて減少し、実験例4の熱効率は、比較
例に比べて向上している。ここで、熱効率とは、仕事に
変換された熱量とエンジンに供給した熱量の比を言う。
In Table 1, comparing the fuel consumption rate and the thermal efficiency of the experimental example 4 and the comparative example, the fuel consumption rate of the experimental example 4 is smaller than that of the comparative example, and the thermal efficiency of the experimental example 4 is lower than that of the comparative example. It is better than that. Here, the thermal efficiency refers to the ratio of the amount of heat converted to work to the amount of heat supplied to the engine.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、クランクのク
ランク角度を測定する角度センサと、シリンダに注入し
た燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼センサと、センサ
で得たクランク角度と質量燃焼割合に基づき特定の式に
従い火花点火機関の最適点火時期を算出する演算装置
と、演算装置により算出された点火時期に基づいて火花
点火機関の点火時期を制御する制御装置とを備えること
により、エンジン回転数、燃料の種類、空燃比、吸入圧
力等の運転条件とは無関係に、点火時期がMBTになる
ように制御している。点火時期をMBTになるように制
御することにより、燃料の種類にかかわらず、火花点火
機関の出力が増大し、熱効率及び燃費が改善される。し
かも、この制御方法は、燃料の種類とは無関係であるか
ら、ガソリンの組成に関係なく常に燃費を最高の状態に
保ち、更にガソリンとメタノールの両方で走行可能なフ
レキシブル・フュエル・ビークル(FFV)等でも好適
に使用できる。また、本発明は、エンジン回転数、燃料
の種類、空燃比、吸気圧力等の運転条件とは無関係であ
るから、極めて汎用的であって、各種火花点火機関に広
く適用できる。
According to the first aspect of the present invention, an angle sensor for measuring a crank angle of a crank, a combustion sensor for measuring a mass combustion ratio of fuel injected into a cylinder, a crank angle and a mass combustion obtained by the sensor. An engine comprising: an arithmetic device that calculates an optimum ignition timing of a spark ignition engine according to a specific formula based on a ratio; and a control device that controls the ignition timing of the spark ignition engine based on the ignition timing calculated by the arithmetic device. The ignition timing is controlled to be the MBT regardless of operating conditions such as the number of revolutions, the type of fuel, the air-fuel ratio, and the suction pressure. By controlling the ignition timing to be MBT, the output of the spark ignition engine is increased irrespective of the type of fuel, and the thermal efficiency and fuel efficiency are improved. Moreover, since this control method is independent of the type of fuel, a flexible fuel vehicle (FFV) that can always run at the highest fuel efficiency regardless of the composition of gasoline and can run on both gasoline and methanol. Etc. can also be suitably used. Further, the present invention is irrelevant to operating conditions such as the engine speed, the type of fuel, the air-fuel ratio, the intake pressure, etc., and is therefore extremely versatile and can be widely applied to various spark ignition engines.

【0036】請求項3の発明によれば、上述の構成によ
って点火時期をMBTに制御することにより、燃料の種
類にかかわらず、火花点火機関の出力を増強させ、燃費
を向上する、点火時期最適制御方法を実現している。
According to the third aspect of the present invention, by controlling the ignition timing to the MBT with the above-described configuration, the output of the spark ignition engine is increased regardless of the type of fuel, and the fuel consumption is improved. The control method is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る火花点火機関の実施例の一の模式
図である。
FIG. 1 is a schematic view of one embodiment of a spark ignition engine according to the present invention.

【図2】クランク角度とシリンダ内圧力との関係を示す
グラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a crank angle and a pressure in a cylinder.

【図3】クランク角度と熱発生率との関係及びクランク
角度と質量燃焼割合との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a crank angle and a heat release rate and a relationship between a crank angle and a mass combustion ratio.

【図4】質量燃焼割合が0%から10%に到達する迄の
クランク軸の角変位とMBT(°CA)との関係を示す実
験例1で得たグラフである。
FIG. 4 is a graph obtained in Experimental Example 1 showing the relationship between the angular displacement of the crankshaft and the MBT (° CA) until the mass combustion ratio reaches 0% to 10%.

【図5】質量燃焼割合が0%から10%に到達する迄の
クランク軸の角変位とMBT(°CA)との関係を示す実
験例2で得たグラフである。
FIG. 5 is a graph obtained in Experimental Example 2 showing the relationship between the angular displacement of the crankshaft and MBT (° CA) until the mass combustion ratio reaches 0% to 10%.

【図6】質量燃焼割合が0%から10%に到達する迄の
クランク軸の角変位とMBT(°CA)との関係を示す実
験例3で得たグラフである。
FIG. 6 is a graph obtained in Experimental Example 3 showing the relationship between the angular displacement of the crankshaft and the MBT (° CA) until the mass combustion ratio reaches 0% to 10%.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 本発明に係る火花点火機関の一実施例 12 シリンダ 14 ピストン 16 クランク軸 18 燃焼室 20 圧力センサ 22 角度センサ 24 演算装置 26 点火プラグ 28 制御装置 10 An embodiment of a spark ignition engine according to the present invention 12 Cylinder 14 Piston 16 Crankshaft 18 Combustion chamber 20 Pressure sensor 22 Angle sensor 24 Computing device 26 Spark plug 28 Control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−204664(JP,A) 特開 昭63−36046(JP,A) 特開 平2−181074(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02P 5/15 F02D 45/00 362 F02D 45/00 368 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-204664 (JP, A) JP-A-63-136046 (JP, A) JP-A-2-181074 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) F02P 5/15 F02D 45/00 362 F02D 45/00 368

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダと、シリンダ内のピストンに連
結されたクランクを備え、クランクを介してピストンの
往復運動を回転運動に変換している火花点火機関におい
て、 クランクのクランク角度を測定する角度センサと、 シリンダ燃焼室での燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼
センサと、 角度センサで測定したクランク角度と、燃焼センサで測
定した質量燃焼割合に基づき、次の式 Y=aX+b 〔ここで、Yは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Xはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、a及びbは
火花点火機関の特性により定まる定数〕により、火花点
火機関の点火時期を算出する演算装置と、 演算装置により算出された点火時期に基づいて火花点火
機関の点火時期を制御する制御装置とを備えたことを特
徴とする火花点火機関。
An angle sensor for measuring a crank angle of a spark ignition engine having a cylinder and a crank connected to a piston in the cylinder, wherein the reciprocating motion of the piston is converted into a rotary motion via the crank. Based on the combustion sensor that measures the mass combustion ratio of fuel in the cylinder combustion chamber, the crank angle measured by the angle sensor, and the mass combustion ratio measured by the combustion sensor, the following equation Y = aX + b [where Y Is the ignition timing indicated by the crank angle before top dead center, X is the crank angle at an arbitrary reference mass burning ratio of the fuel injected into the cylinder and the crank angle at an arbitrary mass burning ratio at the stage where combustion has progressed. , A and b are constants determined by the characteristics of the spark ignition engine), and an arithmetic unit for calculating the ignition timing of the spark ignition engine; A control device for controlling the ignition timing of the spark ignition engine based on the selected ignition timing.
【請求項2】 前記燃焼センサがシリンダの燃焼室の圧
力を測定する圧力センサであって、燃焼室の圧力と燃料
の質量燃焼割合との関係から、前記演算装置が、前記圧
力センサによる圧力測定値に基づき、シリンダに注入さ
れた燃料の圧力測定時の質量燃焼割合を算出するように
したことを特徴とする請求項1記載の火花点火機関。
2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the combustion sensor is a pressure sensor that measures a pressure in a combustion chamber of the cylinder. 2. The spark ignition engine according to claim 1, wherein a mass combustion ratio at the time of measuring the pressure of the fuel injected into the cylinder is calculated based on the value.
【請求項3】 シリンダと、シリンダ内のピストンに連
結されたクランクを備え、クランクを介してピストンの
往復運動を回転運動に変換している火花点火機関の点火
時期最適制御方法において、 クランクのクランク角度を測定する角度センサにより測
定したクランク角度と、 シリンダ燃焼室での燃料の質
量燃焼割合を測定する燃焼センサにより測定した質量燃
焼割合に基づき、次の式 Y=aX+b 〔ここで、Yは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Xはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、a及びbは
火花点火機関の特性により定まる定数〕で、火花点火機
関の点火時期を算出し、 算出された点火時期に基づいて火花点火機関の点火時期
を制御するようにしたことを特徴とする火花点火機関の
点火時期最適制御方法。
3. An ignition timing optimum control method for a spark ignition engine, comprising: a cylinder; and a crank connected to a piston in the cylinder, wherein the reciprocating motion of the piston is converted into a rotary motion via the crank. Based on the crank angle measured by the angle sensor that measures the angle and the mass combustion ratio measured by the combustion sensor that measures the mass combustion ratio of the fuel in the cylinder combustion chamber, the following expression Y = aX + b [where Y is The ignition timing expressed by the crank angle before the dead center, X is the difference between the crank angle at an arbitrary reference mass burning ratio of the fuel injected into the cylinder and the crank angle at an arbitrary mass burning ratio at the stage where combustion has progressed. Difference, a and b are constants determined by the characteristics of the spark ignition engine], calculate the ignition timing of the spark ignition engine, and calculate the spark point based on the calculated ignition timing. Ignition timing optimal control method of a spark ignition engine, characterized in that so as to control the ignition timing of the engine.
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