JP3188760B2 - 内燃機関制御装置 - 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、第１及び第２の基準
位置を示す基準位置信号に基づいて気筒毎の燃料噴射及
び点火時期等を制御する内燃機関制御装置に関し、特に
気筒判別完了前の点火制御誤差の発生を防止した内燃機
関制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の内燃機関
においては、運転条件に応じて燃料噴射や点火時期を最
適に制御する必要がある。このため、気筒毎のクランク
角基準位置を認識し、点火時期等を演算してタイマ制御
するためのマイクロコンピュータが用いられている。

【０００３】図４は従来の内燃機関制御装置を示すブロ
ック図であり、例えば、４気筒に対して機械的な高圧配
電手段により順次点火制御を行う場合を示している。図
において、１は内燃機関の回転に同期して各気筒の第１
及び第２の基準位置(後述する)に対応した基準位置信号
Ｔθを生成する基準位置信号発生手段、２は内燃機関の
運転状態Ｄを検出する各種センサ、３は基準位置信号Ｔ
θ及び運転状態Ｄに基づいて内燃機関を制御する制御手
段である。

【０００４】制御手段３は、マイクロコンピュータから
なり、基準位置信号Ｔθに基づいて各気筒の基準位置を
認識すると共に、運転条件Ｄに応じた点火時期等を演算
し、これに対応した各制御信号Ｔａ及びＴｂを出力す
る。

【０００５】又、制御手段３は、基準位置信号Ｔθに基
づいて各基準位置の所定区間毎の周期Ｔを計測する周期
計測部31と、各基準位置所定区間毎の周期比率Ｒを演算
する周期比率演算部32と、周期比率Ｒに基づいて特定気
筒を判別して気筒判別信号Ｃを生成する気筒判別部33
と、気筒判別信号Ｃが得られない気筒判別完了前に固定
制御信号Ｆを生成する固定制御指示部34と、運転状態
Ｄ、基準位置信号Ｔθ、気筒判別信号Ｃ及び固定制御信
号Ｆに基づいて内燃機関を制御する点火タイミング制御
部35及び燃料噴射タイミング制御部36と、点火タイミン
グ制御部35からの点火制御信号Ｔａ並びに燃料噴射タイ
ミング制御部36からの燃料噴射制御信号Ｔｂを出力する
出力インタフェース37とを備えている。

【０００６】４は制御手段３からの点火制御信号Ｔａに
より駆動される点火コイルであり、点火制御信号Ｔａに
応答して点火コイル４の一次側の通電遮断を行うパワー
トランジスタ40を含み、二次側は点火プラグ(図示せず)
に接続されている。５は制御手段３からの燃料噴射制御
信号Ｔｂにより駆動されるインジェクタであり、気筒毎
に対応した個数だけ設けられている。

【０００７】図５は基準位置信号発生手段１の具体的構
造を示す斜視図であり、10は内燃機関回転に同期して回
転するカム軸、11はカム軸10に固定されて内燃機関に同
期して回転する信号板である。12は信号板11の回転方向
に沿って同心状に形成された複数のスリットであり、各
スリット12の前端は各気筒の第１の基準位置に対応し、
後端は第２の基準位置に対応し、スリット12のうちの特
定気筒に対応する１つの前端のみがオフセットを有して
いる。

【０００８】13はフォトダイオードからなる発光素子、
14はフォトトランジスタからなる受光素子であり、これ
らは基準位置信号Ｔθ発生用のスリット12に対向配置さ
れたフォトカプラを構成し、スリット12に対向する毎に
基準位置信号Ｔθを生成するようになっている。

【０００９】図６は基準位置信号Ｔθを示すタイミング
チャートであり、αは特定気筒（＃２気筒)に対して進
角側に設定されたオフセット分のクランク角(例えば、10
°)、Ｉは点火コイル４の一次側に流れるコイル電流の
波形、θａは点火制御信号Ｔａに対応した点火時期のタ
イマ制御クランク角である。

【００１０】基準位置信号Ｔθにおいて、Ｂ65°(ＴＤ
Ｃの65°手前のクランク角)は第１の基準位置であり、
各気筒の最大進角制御位置に対応すると共に、特定気筒
に対してのみ進角側に所定量αだけオフセットされてい
る。又、Ｂ５°は第２の基準位置であり、各気筒のイニ
シャル点火位置の近傍に対応している。

【００１１】この場合、基準位置信号Ｔθは、非特定気
筒(＃１、＃３及び＃４)に対しては第１の基準位置Ｂ65
°で立ち上がり且つ第２の基準位置Ｂ５°で立ち下がる
パルスからなり、特定気筒に対してはαだけオフセット
された第１の基準位置Ｂ75°で立ち上がり且つ第２の基
準位置Ｂ５°で立ち下がるパルスからなる。

【００１２】又、クランク角に換算すると、基準位置信
号Ｔθの４気筒分の全周期は720°、第１の基準位置毎の
パルス周期Ｔ180は180°であり、第１の基準位置Ｂ65°
から第２の基準位置Ｂ５°までのパルス周期Ｔ60は60
°、１つの気筒の第２の基準位置Ｂ５°から次の気筒の
第１の基準位置Ｂ65°までのパルス周期Ｔ120は120°で
ある。

【００１３】次に、図５及び図６を参照しながら、図４
に示した従来の内燃機関制御装置の動作について説明す
る。内燃機関が回転すると、カム軸10の回転により、基
準位置信号発生手段１は図６のような基準位置信号Ｔθ
を生成し、各種センサ２は種々の運転状態Ｄを生成し、
これらの基準位置信号Ｔθ及び運転状態Ｄは制御手段３
に入力される。

【００１４】制御手段３は、基準位置信号Ｔθに基づい
て各気筒及び各制御対象気筒の基準位置を認識すると共
に、運転状態Ｄに応じた点火時期等の制御タイミングを
演算し、例えば点火時期に対応した点火制御信号Ｔａ及
び燃料噴射制御信号Ｔｂを、出力インタフェース３７を
介して出力する。

【００１５】通常、点火制御の場合、点火時期が進角側
の場合には、第１の基準位置Ｂ65°を基準としたタイマ
制御が行われ、遅角側の場合には第２の基準位置Ｂ５°
を基準としたタイマ制御が行われる。又、各気筒に対す
る配電は、回転軸に設けられた放電電極(図示せず)を介
して機械的に行われる。

【００１６】このとき、周期計測部31は、基準位置信号
Ｔθのパルス周期T180及び各パルスのＨレベル期間周期
Ｔ60を計測し、周期比率演算部32は、各周期T180とＴ60
又はT70(特定気筒)との比率Ｒを演算する。気筒判別部3
3は、周期比率Ｒに基づいて、周期比率Ｒが(Ｔ60／T180)
であれば非特定気筒、(Ｔ70／T180)であれば特定気筒と
判別し、判別結果を気筒判別信号Ｃとして出力する。

【００１７】点火タイミング制御部35及び燃料噴射タイ
ミング制御部36は、運転状態Ｄ、基準位置信号Ｔθ及び
気筒判別信号Ｃに基づいて、点火タイミング及び燃料噴
射タイミングを演算し、点火コイル４及びインジェクタ
５に対する各制御信号Ｔａ及びＴｂを出力する。尚、燃
料噴射制御信号Ｔｂは、制御対象気筒のインジェクタ５
を個別に順次駆動する。

【００１８】しかし、内燃機関の回転初期等の気筒判別
完了前においては、気筒判別信号Ｃが得られないため、
各制御部35及び36は、固定制御指示部34からの固定制御
信号Ｆに応答して、基準位置信号Ｔθに基づく制御信号
Ｔａ及びＴｂを生成する。即ち、基準位置信号Ｔθに基
づいて、第１の基準位置Ｂ65°を制御基準位置とする。

【００１９】従って、点火タイミング制御部35は、図６
のように、第１の基準位置Ｂ65°を基準としたタイマ制
御用の点火制御信号Ｔａを、周期T180及びクランク角θ
ａに基づいて、以下のように求める。

【００２０】Ｔａ＝(Ｔ180／180)×θａ …(１)

【００２１】このように、点火制御信号Ｔａは、基準位
置信号Ｔθの立ち上がり即ち第１の基準位置Ｂ65°に基
づいて生成することができる。このとき、燃料噴射制御
信号Ｔｂは、第１の基準位置Ｂ65°で全ての気筒に対す
るインジェクタ５を駆動することになる。

【００２２】しかし、(１)式中の周期Ｔ180は、基準位置
信号Ｔθの立ち上がり周期であるため、特定気筒に対す
る第１の基準位置がＢ65°でなくＢ75°であることか
ら、周期T180は誤差を含んでいる。又、点火制御信号Ｔ
ａの基準位置が第１の基準位置であるため、点火制御信
号Ｔａは特定気筒に対してのみ誤差を発生することにな
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関制御装
置は以上のように、気筒判別が完了する前においては、
特定気筒に対してオフセットαを含む第１の基準位置を
周期計測及び点火制御の基準位置としているので、特定
気筒に対してのみ制御誤差が発生するという問題点があ
った。

【００２４】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、気筒判別が完了する前において
も、特定気筒に対して誤差を含まない点火制御が可能な
内燃機関制御装置を得ることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
制御装置は、内燃機関の回転に同期して各気筒の第１及
び第２の基準位置に対応した基準位置信号を生成する基
準位置信号発生手段と、内燃機関の運転状態を検出する
各種センサと、基準位置信号及び運転状態に基づいて内
燃機関を制御する制御手段とを備え、第１の基準位置
は、各気筒の最大進角制御位置に対応すると共に特定気
筒に対してのみオフセットされ、第２の基準位置は、各
気筒のイニシャル点火位置の近傍に対応し、制御手段
は、各基準位置で限定される基準周期区間とオフセット
区間との周期比率を演算する周期比率演算部と、周期比
率に基づいて特定気筒を判別して気筒判別信号を生成す
る気筒判別部と、気筒の判別が完了する前に固定制御信
号を生成する固定制御指示部と、運転状態、基準位置信
号、気筒判別信号及び固定制御信号に基づいて内燃機関
を制御する点火タイミング制御部とを含み、周期比率演
算部は、各制御サイクルでの第２の基準位置と次の制御
サイクルでの第２の基準位置と間の周期区間を基準周期
区間とし、点火タイミング制御部は、固定制御信号に応
答して第２の基準位置を制御基準位置としたものであ
る。

【００２６】

【作用】この発明においては、オフセットを含まない第
２の基準位置で周期を計測すると共に、第２の基準位置
を点火制御の基準位置として内燃機関を制御する。

【００２７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１を示すブロック図であ
り、１、２、33、34、36、37、４、40及び５は前述と同
様のものである。又、3A及び31A、32A及び35Aは、制御
手段３、周期計測部31、周期比率演算部32及び点火タイ
ミング制御部35にそれぞれ対応している。

【００２８】この場合、周期比率演算部31Ａは、第２の
基準位置(Ｂ５°)間の周期を基準周期T180とし、点火タ
イミング制御部35Ａは、第２の基準位置(Ｂ５°)を制御
基準位置としている。

【００２９】図２はコイル電流Ｉの波形を基準位置信号
Ｔθと共に示すタイミングチャートであり、点火時期θ
ａに対応する点火制御信号Ｔａの基準位置は第２の基準
位置Ｂ５°に設定されている。図３は気筒判別が完了す
る前後における燃料噴射制御信号Ｔｂを示すタイミング
チャートであり、ｔｃは気筒判別時刻、Ｔｂ1〜Ｔｂ4は
各気筒＃１〜＃４の燃料噴射制御信号である。

【００３０】次に、図２及び図３を参照しながら、図１
に示したこの発明の実施例１の動作について説明する。
内燃機関が回転すると、基準位置信号発生手段１は、図
２及び図３のように基準位置信号Ｔθを発生し、制御手
段3A内の周期計測部31Ａ並びに各タイミング制御部35Ａ
及び36に入力する。

【００３１】周期計測部31Ａは、基準位置信号Ｔθの立
ち下がり毎の第２の基準位置Ｂ５°の周期T180並びに各
パルス周期Ｔ60及びＴ70を計測し、周期比率演算部32Ａ
は、各基準位置で限定される基準周期区間（Ｔ１８０）
とオフセット区間（Ｔ６０、Ｔ７０）との周期比率Ｒ
(＝Ｔ60／T180、Ｔ70／T180)を演算する。すなわち、周
期比率演算部３２Ａは、図２に示すように、各制御サイ
クルでの第２の基準位置Ｂ５°と次の制御サイクルでの
第２の基準位置Ｂ５°と間の周期区間を基準周期区間と
する。このとき、オフセットを含まない第２の基準位置
Ｂ5°を基準として周期Ｔ180が計測されるので、周期計
測誤差及び周期比率演算誤差が生じることはない。気筒
判別部33は、周期比率の大小に基づいて特定気筒及び各
非特定気筒を判別し、気筒判別信号Ｃを出力する。

【００３２】しかし、気筒判別前においては、気筒判別
信号Ｃが得られないことから、固定制御指示部34は固定
制御信号Ｆを生成する。これに応答して、点火タイミン
グ制御部35Ａは、基準位置信号Ｔθに含まれる第２の基
準位置Ｂ５°を基準位置とし、燃料噴射タイミング制御
部36は、第１の基準位置Ｂ65°を制御タイミングとす
る。

【００３３】即ち、点火タイミング制御部35Ａは、運転
状態Ｄに応じて、基準位置信号Ｔθの立ち下がりタイミ
ング(Ｂ５°)を基準とした点火制御信号Ｔａを生成し、
点火コイル４に印加する。従って、コイル電流Ｉの立ち
下がりに相当する点火タイミングは、第２の基準位置Ｂ
５°よりも常に遅角側に制御される。

【００３４】このように第２の基準位置Ｂ５°を点火制
御基準とすることにより、特定気筒に対しても制御誤差
が生じることはない。通常、気筒判別完了前においては
低速回転であるため、点火時期はイニシャル点火時期よ
りも遅角側であり、第２の基準位置Ｂ５°より遅角側の
点火時期制御であっても何ら支障はない。

【００３５】一方、燃料噴射タイミング制御部36は、第
１の基準位置Ｂ65°で燃料噴射制御信号Ｔb1〜Ｔb4を同
時に生成する。なぜなら、吸入行程の直前(例えば、Ｂ
５°)に燃料噴射を行うと、空気及び燃料が十分に混合
されないため、第１の基準位置Ｂ65°に燃料噴射するこ
とが望ましいからである。又、特定気筒に対する燃料噴
射タイミングがオフセットαだけ異なるが、燃料噴射の
多少のタイミングずれは全く問題にならない。

【００３６】その後、気筒判別信号Ｃが生成されると、
固定制御信号Ｆは生成されず、各制御部35Ａ及び36は、
運転状態Ｄ、基準位置信号Ｔθ及び気筒判別信号Ｃに基
づく制御動作を行う。即ち、各気筒及び各制御対象気筒
の基準位置を認識し、運転状態Ｄに応じた点火時期及び
燃料噴射等の制御タイミングを演算し、演算結果に対応
した各制御信号Ｔａ及びＴｂを出力する。

【００３７】気筒判別完了後は、図３のコイル電流Ｉに
参照されるように、第１の基準位置Ｂ65°を制御基準と
して、第２の基準位置Ｂ５°よりも進角側の点火時期制
御が可能となる。又、燃料噴射制御信号Ｔb1〜Ｔb4は、
各気筒＃１〜＃４毎に対応して順次生成され、燃料の浪
費を防止することができる。

【００３８】実施例２．尚、上記実施例１では、オフセ
ットαが進角側の場合を示したが、遅角側の場合でも同
様に適用可能なことは言うまでもない。

【００３９】実施例３．又、上記実施例１では４気筒の
場合を示したが、他の気筒数の内燃機関を制御対象とし
てもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内燃機
関の回転に同期して各気筒の第１及び第２の基準位置に
対応した基準位置信号を生成する基準位置信号発生手段
と、内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、基準
位置信号及び運転状態に基づいて内燃機関を制御する制
御手段とを備え、第１の基準位置は、各気筒の最大進角
制御位置に対応すると共に特定気筒に対してのみオフセ
ットされ、第２の基準位置は、各気筒のイニシャル点火
位置の近傍に対応し、制御手段は、各基準位置で限定さ
れる基準周期区間とオフセット区間との周期比率を演算
する周期比率演算部と、周期比率に基づいて特定気筒を
判別して気筒判別信号を生成する気筒判別部と、気筒の
判別が完了する前に固定制御信号を生成する固定制御指
示部と、運転状態、基準位置信号、気筒判別信号及び固
定制御信号に基づいて内燃機関を制御する点火タイミン
グ制御部とを含み、周期比率演算部は、各制御サイクル
での第２の基準位置と次の制御サイクルでの第２の基準
位置と間の周期区間を基準周期区間とし、点火タイミン
グ制御部は、固定制御信号に応答して第２の基準位置を
制御基準位置とし、オフセットを含まない第２の基準位
置を周期計測基準及び点火制御基準としたので、気筒判
別が完了する前においても、特定気筒に対して誤差を含
まない点火制御が可能な内燃機関制御装置が得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】この発明の実施例１による気筒判別完了前の動
作を示すタイミングチャートである。

【図３】この発明の実施例１による気筒判別完了前後の
動作を示すタイミングチャートである。

【図４】従来の内燃機関制御装置を示すブロック図であ
る。

【図５】一般的な基準位置信号発生手段を示す斜視図で
ある。

【図６】従来の内燃機関制御装置の動作を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１ 基準位置信号発生手段 ２ 各種センサ ３Ａ 制御手段 ３２Ａ 周期比率演算部 ３３ 気筒判別部 ３４ 固定制御指示部 ３５Ａ 点火タイミング制御部 Ｃ 気筒判別信号 Ｄ 運転状態 Ｆ 固定制御信号 Ｒ 周期比率 Ｔθ 基準位置信号 Ｂ６５° 第１の基準位置 Ｂ５° 第２の基準位置 Ｔ１８０ 基準周期

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に同期して各気筒の第１
   及び第２の基準位置に対応した基準位置信号を生成する
   基準位置信号発生手段と、 前記内燃機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記基準位置信号及び前記運転状態に基づいて前記内燃
   機関を制御する制御手段と、 を備え、 前記第１の基準位置は、前記各気筒の最大進角制御位置
   に対応すると共に特定気筒に対してのみオフセットさ
   れ、 前記第２の基準位置は、前記各気筒のイニシャル点火位
   置の近傍に対応し、 前記制御手段は、 前記各基準位置で限定される基準周期区間とオフセット
   区間との周期比率を演算する周期比率演算部と、 前記周期比率に基づいて前記特定気筒を判別して気筒判
   別信号を生成する気筒判別部と、 前記気筒の判別が完了する前に固定制御信号を生成する
   固定制御指示部と、 前記運転状態、前記基準位置信号、前記気筒判別信号及
   び前記固定制御信号に基づいて前記内燃機関を制御する
   点火タイミング制御部と、 を含み、 前記周期比率演算部は、各制御サイクルでの第２の基準
   位置と次の制御サイクルでの第２の基準位置と間の周期
   区間を前記基準周期区間とし、 前記点火タイミング制御部は、前記固定制御信号に応答
   して前記第２の基準位置を制御基準位置としたことを特
   徴とする内燃機関制御装置。