JP3326945B2

JP3326945B2 - 内燃機関の制御装置

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Publication number: JP3326945B2
Application number: JP35465893A
Authority: JP
Inventors: 勇二武田; 英美千田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH07197877A; US5529040A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
関し、詳しくは空燃比をリッチ側に一時的に制御する際
の点火時期制御を好適に行なう内燃機関の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の高負荷高温状態での排
気系の加熱防止を目的として、いわゆるＯＴＰ増量が行
なわれている（例えば特開昭５９−２０１９５０号公
報）。内燃機関が高温状態にあるか否かは、冷却水温を
検出することにより知ることができるが、冷却水温の上
昇の検出以前に、内燃機関の運転状態を判断し、前もっ
て燃料噴射量を増量補正する制御がなされている。具体
的には、アクセルペダルが踏み込まれて、スロットルバ
ルブが所定開度以上となると、いずれ内燃機関は高負荷
高回転状態となり、その温度は上昇すると判断し、燃料
噴射量を増量補正するのである。

【０００３】かかる制御は、内燃機関およびその排気系
の温度上昇を未然に防止するという点で優れたものであ
るが、更に内燃機関の運転状態が特定の状態になって
も、内燃機関のおよびその排気系の温度が直ちに上昇す
るものではないことに鑑み、内燃機関が高負荷高温状態
に至るであろう運転状態となっても直ちに燃料噴射量を
増量するのではなく、所定のディレイ時間をおいてから
燃料噴射量を増量するという制御が提案されている。

【０００４】他方、近年ではノッキングの発生を検出す
るノックセンサを搭載し、所定時間ノッキングが検出さ
れなければ点火時期をある割合で進角させ、ノッキング
が検出された場合には点火時期をある割合で遅角させ、
内燃機関の出力を向上しようとするノック制御が提案さ
れている。従って、内燃機関の運転状態が燃料噴射量の
増量補正を要求する所定の条件となり、所定のディレイ
時間をおいて燃料噴射量を増量する制御を行なった場
合、高負荷状態となるこのディレイ時間の間はノッキン
グが発生しやすくなって、ノック制御により、点火時期
は遅角側に補正されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
制御では、所定のディレイ時間が経過して燃料の増量補
正を開始した場合、点火時期が適正に制御されないとい
う問題があった。ディレイ時間が経過すると、燃料噴射
量が増量補正され、この結果ノッキングは生じ難くな
り、適正な点火時期は直ちに進角側となる。一方、ノッ
クセンサを用いた点火時期制御は、一定期間ノッキング
が発生していないことを確認してから所定の割合で点火
時期を進角側に補正するという制御を繰り返すことで、
点火時期を適正な時期とする。従って、実際にノッキン
グが生じ難くなってから点火時期が適正な進角値となる
までには、相当の時間を要してしまう。

【０００６】本発明の内燃機関の制御装置は、こうした
問題を解決し、燃料噴射量の増量補正の実施時における
点火時期制御を適性に行なうことを目的としてなされ、
次の構成を採った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の制御
装置は、内燃機関の運転状態を検出し、該運転状態が燃
料噴射量の一時的な増量が必要となる所定状態にあると
判断したとき、空燃比を所定期間後にリッチ側に制御す
る内燃機関の制御装置であって、該所定期間の始まりに
おいて、該所定期間の前後におけるノッキングの発生頻
度の違いを示すパラメータを求める演算手段と、該所定
期間の始まりにおいて求めた該パラメータに基づいて遅
角量を算出し、前記所定期間中の点火時期を該遅角量だ
け遅角側に制御する点火時期遅角制御手段とを備えたこ
とを要旨とする。

【０００８】ここで、ノッキングの発生頻度の違いを決
定するパラメータとしては、前記制御の前後における空
燃比の偏差や、前記制御の前後において予想されるノッ
キング頻度の偏差等を考えることができる。また、この
パラメータに基づき点火時期遅角制御手段が行なう遅角
制御の最大値を所定の大きさに規制することも、必要以
上の出力低下を未然に防止するという意味で好適であ
る。

【０００９】以上の制御装置では、ノッキング制御は必
須ではないが、これに加えるノッキング制御を行なうも
のとすることもできる。即ち、内燃機関に発生するノッ
キングを検出するノッキング検出手段と、前記点火時期
遅角制御手段とは別に、該検出されたノッキングの頻度
に応じて、内燃機関の点火時期を制御するノッキング制
御手段とを備えるものとすることができる。

【００１０】ここで、ノッキング制御手段は、前記所定
期間の始まりにおいて、前記演算結果に基づき点火時期
を、所定の速度で遅角側へ制御する第１の手段と、前記
期間の終わりにおいて、前記演算結果に基づき点火時期
を、前記所定の速度より遅い速度で進角側に制御する第
２の手段とを備えることにより、所定期間の始まりと終
わりにおける点火時期制御の早さを変え、速やかに適正
な点火時期制御が得られるものとしても良い。

【００１１】

【作用】以上のように構成された本発明の内燃機関の制
御装置は、内燃機関の燃料噴射量の一時的な増量が必要
となる運転状態にあって、空燃比をリッチ側とする制御
を遅延させている状況において、その期間中の点火時期
の遅角量を、当該期間の始まりにおいて演算手段が求め
たパラメータに基づいて算出し、その期間中の点火時期
を、算出した遅角量だけ遅角側に制御する。このパラメ
ータは、空燃比をリッチ側とする制御が遅延されている
期間の前後におけるノッキングの発生頻度の違いを示す
ものなので、このパラメータに基づいて点火時期を制御
することで、内燃機関の点火時期は適正に保たれる。か
かる制御は、ノッキング制御と併せ行なうこともでき
る。

【００１２】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の一実施例である燃料噴射およ
び点火時期の制御装置を搭載した自動車用エンジンおよ
びその周辺装置を表す概略構成図である。なお、この自
動車用エンジンは４気筒のガソリンエンジンである。

【００１３】図示するように、エンジン１の吸気通路２
には、吸入空気の取り入れ口から、エアクリーナ３、ス
ロットルチャンバ５、スロットルバルブ６、およびエン
ジン１の各気筒毎に空気を送り込むインテークマニホー
ルド７が設けられている。インテークマニホールド７の
各気筒の入口付近には各気筒毎に独立で燃料を噴射する
燃料噴射弁８が設けられている。

【００１４】インテークマニホールド７を介して各気筒
に吸入される吸入空気は、燃料噴射弁８から噴射される
燃料と混合されて、各気筒毎の燃焼室内に吸入される。
この燃料混合気は、燃焼室内で点火プラグ９によって火
花点火され、エンジン１を駆動させる。燃焼室内で燃焼
したガス（排気）は、エキゾーストマニホールド１１，
排気通路１２を介して触媒装置１３に導かれ、浄化され
た後、大気側に排出される。

【００１５】点火プラグ９には、ディストリビュータ１
５を介してイグナイタ１６からの高電圧が印加され、こ
の印加タイミングによって点火時期が決定される。な
お、ディストリビュータ１５は、イグナイタ１６で発生
された高電圧を各気筒の点火プラグ９に分配するための
もので、このディストリビュータ１５には、１回転に２
４発のパルス信号を出力する回転速度センサ１７が設け
られている。

【００１６】さらに、エンジン１には、その運転状態を
検出するためのセンサとして、前述した回転速度センサ
１７のほか、スロットルバルブ６の上流側に配設されて
吸気の量を検出するエアフロメータ２０、スロットルバ
ルブ６の開度を検出すると共にスロットルバルブ６の全
閉状態を検出するアイドルスイッチ２１（図２）を内蔵
したスロットルポジションセンサ２２、吸気通路２に配
設されて吸入空気（吸気）の温度を検出する吸気温セン
サ２３、シリンダブロックに配設されて冷却水温を検出
する水温センサ２４、エキゾーストマニホールド１１の
出口付近に配設されて排気中の酸素濃度を検出する酸素
濃度センサ２５、車両の速度Ｖを検出する車速センサ２
６、およびエンジン１に発生するノッキングを検出する
ノックセンサ２８等が備えられている。

【００１７】前述した各センサの検出信号は電子制御ユ
ニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）３０に入力される。図２
に示すように、ＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを
中心とする論理演算回路として構成され、詳しくは、予
め設定された制御プログラムに従ってエンジン１を制御
するための各種演算処理を実行するＣＰＵ３０ａ、ＣＰ
Ｕ３０ａで各種演算処理を実行するのに必要な制御プロ
グラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ３０ｂ、
同じくＣＰＵ３０ａで各種演算処理を実行するのに必要
な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ３０ｃ、
上記各センサからの検出信号を入力するＡ／Ｄコンバー
タ３０ｄおよび入力処理回路３０ｅ、ＣＰＵ３０ａでの
演算結果に応じてイグナイタ１６，燃料噴射弁８等に駆
動信号を出力する出力処理回路３０ｆ等を備えている。

【００１８】こうして構成されたＥＣＵ３０によって、
エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ１６および燃
料噴射弁８が駆動制御され、点火時期制や御燃料噴射制
御等が実行される。

【００１９】次に、ＥＣＵ３０のＣＰＵ３０ａにより実
行されるメイン制御ルーチンについて図３に基づいて説
明する。なお、このメイン制御ルーチンはエンジン１の
運転開始後、常時繰り返し実行される。ＣＰＵ３０ａ
は、処理が開始されると、まず、吸入空気量Ｑを読み込
む処理を行なう（ステップＳ１００）。吸入空気量Ｑ
は、図示しない他のルーチンにより、エアフロメータ２
０からの信号をＡ／Ｄコンバータ３０ｄでＡ／Ｄ変換さ
れた値としてＲＡＭ３０ｃに格納されている。そこで、
このデータをＲＡＭ３０ｃから読み込むのである。次い
で、回転速度センサ１７で検出され入力処理回路３０ｅ
を介して取り込んだエンジン１の回転数Ｎを読み込む処
理を行なう（ステップＳ１１０）。

【００２０】続いて、ステップＳ１００およびＳ１１０
で読み込んだ吸入空気量Ｑおよび回転数Ｎを用いて、次
式（１）に示すように基本燃料噴射量ＴＰを算出する
（ステップＳ１２０）。ＴＰ＝ｋ・Ｑ／Ｎ … （１）（但し、ｋは定数）

【００２１】続いて、次式（２）に示すように、基本燃
料噴射量ＴＰに各種補正係数を掛けることにより実燃料
噴射量ＴＡＵを算出する（ステップＳ１３０）。ＴＡＵ＝ＴＰ・Ａ・Ｅ・α … （２）ここで、ＡはＯＴＰ増量補正係数であり、エンジン１が
高負荷・高温状態で値１より大きな所定値（例えば１．
２）をとる。Ｅは空燃比補正係数であり、図４に示す空
燃比フィードバック制御処理ルーチンにより算出され
る。即ち、増量補正係数Ａが値１であって空燃比のスト
イキ制御が可能か否かを判断し（ステップＳ１４０）、
可能であれば酸素濃度センサ２５を用いたフィードバッ
ク処理を行ない空燃比補正係数Ｅを求める（ステップＳ
１５０）。他方、ストイキ制御ができない条件の場合に
は、空燃比補正係数Ｅに値１を代入する（ステップＳ１
６０）。空燃比補正係数Ｅはこうして求められた値であ
る。尚、αはその他の補正係数であり、例えば、吸気温
補正，過渡時補正，電源電圧補正等に関する補正係数が
該当する。

【００２２】ステップＳ１３０で実燃料噴射量ＴＡＵを
算出した後、「リターン」に抜けて本ルーチンを終了す
るが、実際の燃料噴射の実施は、ステップＳ１３０で求
めた実燃料噴射量ＴＡＵに相当する燃料噴射時間を、燃
料噴射弁８の開弁時間を決定する図示しないカウンタに
セットすることによって行なわれる。この結果、そのカ
ウンタにセットされた開弁時間だけ、燃料噴射弁８が開
弁駆動されるのである。

【００２３】次に、ＯＴＰ増量が行なわれる際の燃料噴
射量および点火時期制御について説明する。図５は、８
ミリセカンド毎に実行されるルーチンを示すフローチャ
ートであり、ＯＴＰ増量の実施を決定するルーチンであ
る。以下の説明において、Ａは実際の燃料噴射に反映さ
せるＯＴＰ増量補正係数を示し、Ｂはその運転状態が継
続されたときに、排気系部品保護のために必要な増量係
数を増量補正の実施に先だって演算した先行増量係数を
示す。即ち、上述した図３ステップＳ１３０に示したよ
うに、実際の増量補正は、ＯＴＰ増量補正係数Ａの値に
従って行なわれる。また、Ｃはディレイタイムを計数す
るカウンタである。

【００２４】図５に示したルーチンが起動されると、ま
ず、エンジン１の負荷を示す吸入空気量Ｑとエンジンの
回転数Ｎとから燃料の先行増量係数Ｂを計算する処理を
行なう（ステップＳ２００）。ここでは、エンジン１の
負荷を代表するパラメータとして吸入空気量Ｑを用いて
いるが、これ以外に吸気管圧力、その他各種のパラメー
タを用いることができる。先行増量係数Ｂは、例えばア
クセルペダルが踏み込まれて吸入空気量Ｑ，回転数Ｎが
共に所定値以上となった場合などに、いずれエンジン１
およびその排気系の温度が過剰に上昇するとして、エン
ジン１の負荷に応じて、値１．１ないし１．５などの値
に設定される。

【００２５】続いて、先行増量係数Ｂが値１．０である
か否かの判断を行なう（ステップＳ２１０）。先行増量
係数Ｂが値１．０以上であれば、次にカウンタＣが値０
であるか否かの判断を行ない（ステップＳ２２０）、値
０であれば、増量補正が必要と判断されてから最初の処
理であると判断し、ディレイタイムを計算し、これをカ
ウンタＣに設定する処理を行なう（ステップＳ２３
０）。

【００２６】図５の例では、８ｍｓ毎のルーチンでこの
処理を実施することになっており、５秒程度のディレイ
タイムを設定するとすれば、カウンタＣには、初期値と
して６２５程度の値がセットされる。図５の例では、図
示しない吸入空気量Ｑ−回転数Ｎのマップより予め定め
たディレイタイムをエンジン条件に応じて用いることに
なっているが、もっと精度良く、例えば、吸入空気量Ｑ
と回転数Ｎの過去の履歴やエンジン水温、その他に応じ
て排気温度を推定し、その推定値が所定値に達したとき
に増量を行なうようカウンタＣの値を逐次修正する構成
とすることも可能である。あるいは、そのような推定値
もしくは実測値に応じて、少しずつ増量係数を増加する
ような構成をとることができる。

【００２７】次に、カウンタＣが値０となったか否かを
判断する（ステップＳ２４０）。ステップＳ２３０でカ
ウンタＣをセットした直後であれば、カウンタＣの値は
０ではないので、この場合には、ＯＴＰ増量補正係数Ａ
に値１．０を入れる（ステップＳ２５０）。ＯＴＰ増量
補正係数Ａが値１．０の場合には、図３ステップＳ１３
０の演算式に従い、ＯＴＰ増量は行なわれないことにな
る。その後、カウンタＣを値１だけデクリメントし（ス
テップＳ２６０）、リターンに抜けて本ルーチンを一旦
終了する。

【００２８】カウンタＣはこのルーチンが繰り返し実行
される度にその値を減じてゆくから、やがてステップＳ
２４０での判断は「ＹＥＳ」となり、その場合には、Ｏ
ＴＰ増量補正係数Ａに先行増量係数Ｂの値を代入する処
理を行なう（ステップＳ２８０）。従って、カウンタＣ
が値０となった後は、図３ステップＳ１３０に従い、吸
入空気量Ｑと回転数Ｎとにより定めた先行増量係数Ｂの
割合で、所定のＯＴＰ増量が行なわれる。

【００２９】以上説明したように、図５の処理が行なわ
れると、吸入空気量Ｑと回転数Ｎから先行増量係数Ｂを
算出するとともに、その値が１．０（増量０％）より大
きな値となったときに、その時の吸入空気量Ｑと回転数
Ｎからそのエンジン条件で許されるディレイタイムを算
出して、カウンタＣにセットし、カウンタＣが０になる
までの間、実際のＯＴＰ増量補正係数Ａを値１．０（増
量０％）としてＯＰＴ増量を猶予する制御が行なわれ
る。

【００３０】次に、点火時期制御の基本的な処理につい
て、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６の
処理は、１８０゜ＣＡ（クランクアングル）毎に実行さ
れるルーチンであり、点火時期Ｓを求める処理ルーチン
である。このルーチンが起動されると、まずエンジン１
の負荷を示す吸入空気量Ｑと回転数Ｎとから基本点火時
期Ｓ０を求め処理を行なう（ステップＳ３００）。更
に、この基本点火時期Ｓ０から、ノックセンサ２８を用
いて求めたＫＣＳ補正遅角量Ｋおよび増量ディレイ補正
遅角量Ｄ（以下、単に遅角量Ｄと呼ぶ）を減算して、最
終点火時期Ｓを計算する（ステップＳ３１０）。即ち、Ｓ←Ｓ０−Ｋ−Ｄとして、最終点火時期Ｓを求めるのである。ノックセン
サ２８を用いた点火時期の制御を、以下ノック制御ある
いは単にＫＣＳと呼ぶ。

【００３１】その後、点火時期制御を実行する処理を行
なう（ステップＳ３２０）。この点火時期制御処理は、
実際には、求めた最終点火時期Ｓを時間に換算し、この
時間を図示しない自走式のタイマにセットし、タイムア
ップと同時に起動する割り込み処理の内部でイグナイタ
１６を駆動する処理により実現される。

【００３２】以下、本実施例におけるＯＴＰ増量補正係
数Ａによる増量と点火時期制御との関係について説明す
る。図７は、空燃比Ａ／Ｆとノッキングの生じ易さとの
関係を示すグラフである。実測によれば、エンジン回転
数Ｎ，負荷に拘らず、ほぼこの特性を中心にデータが分
布する。但し、この図７は、点火時期の絶対値を表わす
ものではなく、同一の条件下での相対的な進角・遅角の
角度を示している。即ち、回転数Ｎと負荷が変われば、
例えば同じ空燃比Ａ／Ｆ＝１４．５であってもノック発
生点火時期は異なる。この点を踏まえた上で、図７が示
しているのは、回転数Ｎと負荷を同一の条件とした場
合、例えば空燃比Ａ／Ｆを１０にまで濃くすると、ノッ
キングの発生しない限界の点火時期を得るには、平均し
て３．５゜ＣＡ程度進角しなければならないということ
である。換言するならば、本来Ａ／Ｆ＝１０．０で運転
すべきエンジン条件で、燃料増量をせずに運転すると、
ノッキングが発生し、これを解消するためには、ノック
コントロールシステムを搭載したエンジン１では平均
３．５゜ＣＡ遅角する必要があるということである。

【００３３】以上、基本的な燃料噴射量制御、点火時期
制御について説明した。以上の制御で発生する不具合に
ついて、図８を用いて説明する。図８は、スロットルバ
ルブ６を急激に全開にした場合のＯＴＰ増量の実施の様
子を示す説明図である。スロットルバルブ６を開くと、
それより若干遅れてエンジン１の吸気量が増大し、やが
て飽和する。このとき、エンジン１の回転数Ｎが上昇せ
ず一定である場合、吸入空気量Ｑに応じて先行増量係数
Ｂが増加する。定常時に必要な先行増量係数Ｂは、ほぼ
吸入空気量Ｑの増加と一致している。これに対して、排
気系部品の温度は、即座には上昇しないので、増量補正
の実施にディレイを設け、実際に行なわれる増量を、Ｏ
ＴＰ増量補正係数Ａとして処理する。図８の例では、デ
ィレイ期間中にはＯＴＰ増量補正係数Ａを徐々に増加す
るといったことはせず、ディレイ終了後、直ちにＡ＝Ｂ
とする場合を示している。

【００３４】図８の最下欄に、基本点火時期Ｓ０の状態
を示した。基本点火時期Ｓ０はエンジン１の負荷などの
条件に応じてノッキングを考慮して設定されているの
で、このスロットルバルブ６の急開による吸入空気量の
増加は、基本点火時期Ｓ０を遅角側に制御する。実際の
点火時期は、更にノック制御の実施により遅角するが、
基本点火時期Ｓ０によって、燃料噴射量の増量補正時に
おける点火時期の様子を知ることができる。

【００３５】スロットルバルブ６の開度がほとんど０％
のときは、ノッキングは発生しない。スロットルバルブ
６を開くと、吸入空気量Ｑがある程度大きくなったとこ
ろからノッキングが発生する条件になる。これは、吸入
空気量がある程度大きい条件では、ＭＢＴとノック点が
近く、特に高負荷域ではＭＢＴよりノック点の方が遅角
側にある場合もあり、ＫＣＳ付のエンジン１では、基本
点火時期Ｓ０として、ノッキングが発生するような条件
を設定するのが通常だからである。

【００３６】図８において、実線Ｊ１は基本点火時期Ｓ
０を示し、一点鎖線Ｊ２は図７に従いプロットしたもの
で、ノッキングが発生する点火時期の限度を示す。ここ
で、ＯＴＰ増量補正係数Ａが猶予されているディレイ期
間の間は、１から１．５゜ＣＡ遅角側でノッキングが発
生し、ＫＣＳがノッキングが生じないよう点火時期を制
御する。

【００３７】この点を更に現実的なエンジン１の挙動に
即して検討すると、スロットルバルブ６が開く以前は燃
焼室温度は低いためノッキングが発生しにくく、他方、
ＯＴＰ増量補正係数Ａのディレイ期間の終了直後は既に
燃焼室温度が高くなっているため、ＯＴＰ増量補正係数
Ａによる増量補正が実施されても、ノッキングは直ちに
は減少しない。この結果、実際のノッキングが発生する
点火時期の限界は、点線Ｊ３のようになる。

【００３８】そこで、本実施例では、次の制御を採用し
た。図９は、第１の実施例における点火時期制御の概要
を示すフローチャートである。図中、ａ，ｂ，Ｄなど
は、ＣＰＵ３０ａ内部の演算用レジスタもしくはワーク
エリアとしてのＲＡＭ３０ｃの所定のアドレスを示す
が、ここではレジスタとして説明する。このルーチン
は、１８０°ＣＡ毎に起動され、まず先行増量係数Ｂが
値１．２より大きいか否かの判断を行なう（ステップＳ
４００）。スロットルバルブ６が開いて増量要求が生じ
れば、先行増量係数Ｂは値１．２を上回るから、その場
合には、更にＯＴＰ増量補正係数Ａが値１．２より大き
いか否かの判断を行なう（ステップＳ４０５）。図５に
示したように、ディレイ期間の経過後にはＯＴＰ増量補
正係数Ａは先行増量係数Ｂとなるから（ステップＳ２８
０）、ディレイ期間中は、ステップＳ４０５の判断は
「ＮＯ」となり、この場合はレジスタａに値１．２を代
入する（ステップＳ４１０）。他方、先行増量係数Ｂお
よびＯＴＰ増量補正係数Ａが共に値１．２を上回ってい
れば、ディレイ期間は終了しているとして、レジスタａ
にＯＴＰ増量補正係数Ａを代入する（ステップＳ４１
５）。

【００３９】次に、先行増量係数Ｂからレジスタａの値
を引き、これをレジスタａに入れる処理を行ない（ステ
ップＳ４２０）、この結果を２０倍する処理を行なう
（ステップＳ４２５）。この処理は、結局、先行増量係
数ＢとＯＴＰ増量補正係数Ａとの偏差を、ＯＴＰ増量補
正係数Ａについて値１．２でガードしつつ求め、この偏
差に応じて点火時期の補正値を求めることに相当する。
ＯＴＰ増量補正係数Ａを、値１．２でガードしているの
は、増量１．０〜１．２の間については、特別な制御を
行なわせない不感帯とするためである。なぉ、先行増量
係数Ｂが値１．２以下であると判断された場合には、レ
ジスタａに値０を入れて、ステップＳ４３５に進む。こ
れらの処理の後、例えば、先行増量係数Ｂが値１．４で
あり、ディレイ期間中（Ａ=１．０）であれば、ステッ
プＳ４２５の演算の結果は、ａ＝４となり、ディレイ期
間後であれば、同様の演算の結果は、ａ＝０となる。

【００４０】このレジスタａの値は、そのまま点火時期
制御における進角制御値として使用可能に調整されてい
るから（ステップＳ４２５）、次にレジスタａの値が５
°ＣＡ以下であるかないかを判断する（ステップＳ４３
５）。レジスタａの値が５°ＣＡを越えていれば（ステ
ップＳ４３５）、レジスタａに値５を入れる（ステップ
Ｓ４４０）。ここで、レジスタａを値５でガードしてい
るのは、結果的には、点火時期制御における遅角量Ｄを
５゜ＣＡでガードしていることになるが、これは過大な
遅角による無用な出力低下を防止するためである。も
し、この条件でノッキングの発生に対する補正が不充分
となった場合は、ＫＣＳにより遅角制御量を補正するこ
とで対処可能である。

【００４１】次に、既に先の制御で求めたおいた遅角量
Ｄをレジスタｂに入れ（ステップＳ４４５）、レジスタ
ａの内容がレジスタｂの内容以上か否かの判断を行なう
（ステップＳ４５０）。レジスタａの内容の方が大きい
と判断すれば、今回係数の偏差に基づいて算出した遅角
量の方が前回値より大きい（即ち、ディレイ期間の始ま
りの時点）と判断し、レジスタａの内容をレジスタｂに
移し（ステップＳ４６５）、その後、このレジスタｂの
内容を遅角量Ｄに代入し（ステップＳ４７０）、「リタ
ーン」に抜けて本ルーチンを一旦終了する。他方、レジ
スタａの内容の方が小さい場合には、遅角量Ｄは前回値
より小さくなっている（即ち、ディレイ期間の終了の時
点以降）と判断して、レジスタｂの内容から値０．３を
減算する処理を行ない（ステップＳ４５５）、再度ａ≧
ｂの判断を繰り返す（ステップＳ４６０）。値０．３を
減じてもレジスタｂの方がレジスタａの内容より大きな
値となっていれば、即ち今回計算した遅角量と前回の遅
角量との偏差が０．３以上ある場合には、ひとまずこの
値０．３減じた値を次の遅角量Ｄに代入し（ステップＳ
４７０）、本ルーチンを終了する。他方、値０．３を減
じた時、レジスタａの方がレジスタｂの内容より大きな
値となっていれば、遅角量の前回値と今回の計算値との
偏差は充分に小さくなったと判断し、レジスタａの内容
をレジスタｂに移し（ステップＳ４６５）、その後、こ
のレジスタｂの内容を遅角量Ｄに代入し（ステップＳ４
７０）、「リターン」に抜けて本ルーチンを一旦終了す
る。先行増量係数ＢおよびＯＴＰ増量補正係数Ａと遅角
量Ｄとの関係を、図１０に示した。

【００４２】以上説明した本実施例の点火時期制御によ
れば、エンジン１の負荷や回転数Ｎから燃料噴射量の実
際の増量に先行して増量の要求を示す先行増量係数Ｂ
と、実際の燃料噴射量の増量を決定するＯＴＰ増量補正
係数Ａとの偏差に応じて遅角量Ｄを算出することにな
る。従って、増量補正を所定時間ディレイさせた場合
に、ディレイ期間の始まりにおいてノッキングが多発し
て点火時期を過剰に遅角側に制御してしまうということ
がない。この結果、ディレイ期間が経過して実際に増量
を行なわれる際、点火時期がいつまでも遅角側に残って
エンジン１の出力を徒に低下させてしまうということも
ない。ここで、図９に示す制御を行なわない場合の点火
時期を、図８実線Ｊ４に示す。ディレイ期間の始まりに
おいて、従来の制御を行なった場合、吸入空気量が増加
すると、ＫＣＳの作動領域となり、エンジン１にノッキ
ングが発生すれば点火時期は遅角側に補正される。ＫＣ
Ｓはノッキングが発生しないと遅角しないため、図８
「イ」の部分では、不必要なノックが発生してしまう。
また、ＫＣＳによる遅角量の減少速度が遅い場合には、
「ロ」の部分で、性能低下、あるいは排気温度の上昇を
まねく不具合も発生していた。

【００４３】他方、本実施例では、遅角量を増加する時
は直ちに遅角量の増加を点火時期の制御に反映させ（図
９ステップＳ４５０，Ｓ４６５，Ｓ４７０）、遅角量を
減少する時はゆっくり戻す（図９ステップＳ４５０，Ｓ
４５５，Ｓ４６０，Ｓ４７０）。従って、点火時期は、
図８破線Ｊ３のように、変化し、極めて良好な特性を示
す。以上説明した例は、１゜ＣＡ程度の誤差はＫＣＳで
補正をさせてもノッキングの発生その他に問題がなく、
かつ１．１程度の増量をほとんど使わないことを前提に
行なう制御である。そのため、増量が比較的大きい側
（≧１．２）のみを考えている。

【００４４】点火時期の制御をＫＣＳのみに頼ること
は、図８を使って既述した不具合を生じるが、一方ディ
レイ対策の遅角量Ｄのみに頼ることは、精度良いノック
コントロールができない場合が考えられるため、特に演
算された遅角量が大きい場合にはこれを制限し（ａ←５
°ＣＡ）、それ以上はＫＣＳによる遅角制御によるもの
として、出力の無用な低下を招かないようにしている。

【００４５】これらの制御の結果、本実施例によれば、
燃料噴射量の増量制御を行なう際の過渡的なノッキング
の発生を少なくして、運転者の不快感を防止することが
できる。また、ノック制御による遅角制御がなされる場
合でも、増量補正のディレイ期間の経過後の過遅角を防
止でき、出力、燃費の向上を図ることができる。過遅角
による排気温度の上昇という問題が解消されるので、排
気系保護の面で有利になり、増量補正を実際に開始する
までのディレイの時間を長くでき、またはディレイ終了
後の増量を少なくできるので、燃費を向上することがで
きる。また、上記実施例では、ノックコントロール付き
のエンジン１でこの制御を行なったが、ノック制御を行
なっていないエンジン１であっても、増量中に点火時期
の進角設定を、同一の考え方で制御できるので、出力、
燃費を向上することができる。

【００４６】次に本発明の第２実施例について説明す
る。図１１および図１２は、図９に示した１８０°ＣＡ
割込ルーチンの代わりに用いられる点火時期制御ルーチ
ンであり、より高精度な実施例である。図１１および図
１２に示す実施例の場合には、燃料噴射量の先行増量係
数ＢとＯＴＰ増量補正係数Ａの差分に応じた遅角量とす
ることで一点鎖線Ｊ２をトレースし、かつ遅角量の増加
時にはなまし処理を小さく行ない、遅角減少時には大き
くなましを行なうことで、破線Ｊ３をトレースする。こ
の結果、ＫＣＳは、実線Ｊ５のラインのまま安定し、か
つノッキングの発生を防止することができる。

【００４７】第２実施例の点火時期制御ルーチンは、第
１実施例の図９の代わりに用いられる処理である。尚、
図１１および図１２において使用するａ，ｂ，ｄ，ｅ
は、この実施例ではＲＡＭ３０ｃの所定のアドレスの内
容を示している。また、αは、図１２に示すように、増
量補正係数と遅角量との関係を記憶したＲＯＭ３０ｂ上
の所定のアドレスを示している。

【００４８】この処理が起動されると、まず先行増量係
数Ｂが値１．０であるか否かの判断（ステップＳ５０
０）、先行増量係数ＢがＯＴＰ増量補正係数Ａと等しい
か否かの判断が行なわれる（ステップＳ５０２）。この
いずれかの判断が「ＹＥＳ」となった場合には、増量の
要求が出されていないか（Ｂ＝１．０）、増量の要求が
ありかつディレイ期間の経過後（Ａ＝Ｂ）であると判断
し、処理は図１２のステップＳ５０５以降に移行する。

【００４９】ステップＳ５０５以下では、アドレスａの
内容を０とし（ステップＳ５０５および５１０）、アド
レスｂに現在の遅角量Ｄを記憶する（ステップＳ５１
５）。その後、両アドレスａ，ｂの内容の大小を判別し
（ステップＳ５２０）、遅角量Ｄが存在すれば、アドレ
スｂの内容を２０パーセント小さくする処理を行なう
（ステップＳ５３０）。即ち、ステップＳ５００もしく
はＳ５０２での判断が「ＹＥＳ」となってステップＳ５
０５以下を実行する場合には、アドレスａの内容は値０
に設定されているから（ステップＳ５０５，５１０）、
ステップＳ５２０での判断は、遅角量Ｄが０以下か否か
の判断となり、この場合、ステップＳ５３０での処理
は、ｂ←０．８×ｂの処理と等価になるからである。
尚、遅角量Ｄが０の場合には、ステップＳ５２０の判断
は「ＹＥＳ」となるが、この場合には、アドレスａとア
ドレスｂとの内容の差の１／２をアドレスｂの内容に加
える処理を行なうから（ステップＳ５２５）、結局アド
レスｂの内容は値０のまま変化しない。その後、更新さ
れたアドレスｂの内容を今回の遅角量Ｄとして設定し
（ステップＳ５３５）、その後「リターン」に抜けて本
ルーチンを一旦終了する。

【００５０】一方、ステップＳ５００，Ｓ５０２の判断
がいずれも「ＮＯ」の場合、即ち増量の要求があり、か
つディレイ期間中であると判断された場合には、図１１
のステップＳ５４０以下の処理に移行する。ステップＳ
５４０以下の処理は、大きく３つのパートに分かれ、ま
ずステップＳ５４０ないしステップＳ５９０の処理は、
先行増量係数Ｂについてノッキングの起きにくさを求め
る処理を行ない、その結果をアドレスｅに記憶する処理
である。次に、図１２のステップＳ５９５ないしＳ６４
０は、同一の処理をＯＴＰ増量補正係数Ａについて行な
い、その結果をアドレスｂに格納する処理である。これ
らの処理を先行増量係数Ｂ，ＯＴＰ増量補正係数Ａにつ
いてのノック関数の算出処理と呼ぶ。即ち、ノック関数
の算出処理の後、アドレスｅおよびｂには、それぞれ先
行増量係数Ｂに基づくノッキングの起きにくさ（裏返せ
ばノッキングの発生しやすさ）およびＯＴＰ増量補正係
数Ａに基づくノッキングの起きにくさが、記憶されるこ
とになる。これらの処理の後、アドレスｅおよびアドレ
スｂの値、即ち、ノッキングの起きにくさの関数値を用
いて、上述したステップＳ５１０ないしステップＳ５３
５の処理がなされ、新たな遅角量Ｄが決定される。

【００５１】図１１のステップＳ５４０ないしＳ５９０
と、図１２のステップＳ５９５ないしＳ６４０は、基本
的に同一の処理なので、一方のノック関数算出処理の説
明にとどめる。この処理は、空燃比Ａ／Ｆ＝１３．０の
付近を点火時期の遅角制御の基準（０゜ＣＡ）として、
先行増量係数Ｂ，ＯＴＰ増量補正係数Ａのそれぞれに対
してノッキングの生じにくさを算出する処理である。空
燃比Ａ／Ｆ＝１３．０の付近を基準とするのは、図７に
示したように、補正係数が値１．１付近、即ち空燃比Ａ
／Ｆが１３．０付近で遅角量が相対的に０となるからで
ある。

【００５２】まず、先行増量係数Ｂから値１．０を減算
し、これを１０倍したものを、アドレスａに記憶する
（ステップＳ５４０）。このアドレスａに図１３に示す
アドレスαを加え（ステップＳ５４５）、更にアドレス
α＋１をアドレスｂに記憶する（ステップＳ５５０）。
その後、アドレスｂとアドレスａの内容の大小を比較し
（ステップＳ５５５）、アドレスｂの内容がアドレスａ
の内容より大きくなるまで、アドレスｂをインクリメン
トする（ステップＳ５６０）。即ち、図１３に示すアド
レスα＋１を起点としてアドレスｂの内容を大きくして
ゆき、アドレスａの内容より大きくなる点を求めるので
ある。例えば、先行増量係数Ｂが値１．４であれば、ス
テップＳ５４５までの処理によりアドレスａの値はα＋
４となり、ｂ＞ａを満たすアドレスｂの内容は、α＋５
である。即ち、アドレスａ，ｂは、ポインタとして用い
られているのである。

【００５３】この時、処理はステップＳ５７０に進み、
アドレスｂの内容を一つ前のアドレスを指し示すように
変更し（ステップＳ５７０）、アドレスａの内容との偏
差を求めこれをアドレスａに記憶する処理を行なう（ス
テップＳ５７５）。その後、アドレスｄにアドレス（ｂ
＋１）の内容（データ）を記憶し（ステップＳ５８
０）、アドレスｂのデータをアドレスｂに記憶する処理
を行なう（ステップＳ５８５）。この結果、上記例では
アドレスα＋５とアドレスα＋４の内容がアドレスｄと
ｂに記憶されることになる。その後、アドレスｅに次式
の演算結果を記憶する（ステップＳ５９０）。ｅ←（ｄ−ｂ）×ａ＋ｂ

【００５４】以上のノック関数演算処理により、先行増
量係数Ｂに基づくノッキングの起きにくさの関数値がア
ドレスｅに記憶される。同様に、ステップＳ５９５ない
しステップＳ６４０の処理により、アドレスｂに、ＯＴ
Ｐ増量補正係数Ａに基づくノッキングの起きにくさの関
数値が記憶される。そして、両関数値の大小に基づき、
新たな遅角量Ｄを求めることになる（図１２のステップ
Ｓ５１０ないしＳ５３５）。この時、遅角側に変化する
際と進角側に変化する際とでなまし量を変更している
（ステップＳ５２５の係数０．５とステップＳ５３０の
係数０．２）。

【００５５】以上説明した本実施例によれば、先行増量
係数Ｂの増加値によるノッキングの起きにくさに対する
ＯＴＰ増量補正係数Ａの増加値のノッキングの起きにく
さの差を求めて、遅角量Ｄを算出している。従って、第
１実施例と同様に、エンジン１に燃料噴射量の増量要求
が生じ増量がディレイされている期間中の点火時期の進
角制御が過剰に遅角側に制御されることがない。しか
も、ノッキングの起きにくさを直接的に示すパラメータ
を利用しているので、第１実施例より精度良く遅角量を
コントロールすることができる。

【００５６】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、ノックセンサを用いたノック制御を行なわないエン
ジンの制御装置に適用した構成など、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し得るこ
とは勿論である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関の
制御装置では、内燃機関の燃料噴射量の一時的な増量が
必要となる運転状態にあって、空燃比をリッチ側とする
制御を遅延させている状況において、その期間中の点火
時期の遅角量を、その期間の始まりにおいて、空燃比を
リッチ側とする制御の遅延される期間の前後におけるノ
ッキングの発生頻度の違いを示すパラメータに基づいて
算出し、その期間中の点火時期を、算出した遅角量だけ
遅角側に制御するので、内燃機関の点火時期を適正に保
つことができるという優れた効果を奏する。

【００５８】この結果、燃料噴射量の増量制御を行なう
際の過渡的なノッキングの発生を少なくして、運転者の
不快感を防止することができる。増量補正のディレイ期
間の経過後の過遅角を防止できるので、出力、燃費の向
上を図ることができる。過遅角による排気温度の上昇と
いう問題が解消されるので、排気系保護の面で有利にな
り、増量補正を実際に開始するまでのディレイの時間を
長くでき、またはディレイ終了後の増量を少なくできる
ので、燃費を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関の制御装置の
図である。

【図２】ＥＣＵ３０の構成を示すブロック図である。

【図３】燃料噴射量ＴＡＵを求める処理ルーチンを示す
フローチャートである。

【図４】空燃比補正係数Ｅを求める処理ルーチンを示す
フローチャートである。

【図５】エンジン１の運転状態からＯＴＰ増量補正係数
Ａを求める処理ルーチンを示すフローチャートである。

【図６】点火時期制御の基本ルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図７】空燃比とノック発生点火時期との関係を示すグ
ラフである。

【図８】スロットルバルブ開度と、燃料増量補正係数
と、点火時期との関係を例示する説明図である。

【図９】第１実施例における点火時期の制御ルーチンを
示すフローチャートである。

【図１０】エンジン１の運転状態と遅角量Ｄの関係を示
す説明図である。

【図１１】第２実施例における点火時期制御ルーチンの
一部を示すフローチャートである。

【図１２】同じく点火時期制御ルーチンの残部を示すフ
ローチャートである。

【図１３】増量補正係数と遅角量のデータとの関係を示
す説明図である。

【符号の説明】

１…エンジン２…吸気通路３…エアクリーナ５…スロットルチャンバ６…スロットルバルブ７…インテークマニホールド８…燃料噴射弁９…点火プラグ１１…エキゾーストマニホールド１２…排気通路１３…触媒装置１５…ディストリビュータ１６…イグナイタ１７…回転速度センサ２０…エアフロメータ２１…アイドルスイッチ２２…スロットルポジションセンサ２３…吸気温センサ２４…水温センサ２５…酸素濃度センサ２６…車速センサ２８…ノックセンサ３０…ＥＣＵ３０ａ…ＣＰＵ３０ｂ…ＲＯＭ３０ｃ…ＲＡＭ３０ｄ…Ａ／Ｄコンバータ３０ｅ…入力処理回路３０ｆ…出力処理回路Ａ…増量補正係数Ｂ…先行増量係数Ｃ…カウンタＤ…遅角量Ｅ…空燃比補正係数Ｎ…エンジン回転数Ｑ…吸入空気量Ｓ…最終点火時期Ｓ０…基本点火時期ＴＡＵ…実燃料噴射量ＴＰ…基本燃料噴射量Ｖ…速度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｆ０２Ｐ 5/15 ＤＦ０２Ｐ 5/153 (56)参考文献特開昭63−138136（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−80075（ＪＰ，Ａ) 特開平４−63946（ＪＰ，Ａ) 実開平１−95750（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/152 F02D 41/04 305 F02D 43/00 301 F02D 45/00 368 F02P 5/153

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の運転状態を検出し、該運転状
態が燃料噴射量の一時的な増量が必要となる所定状態に
あると判断したとき、空燃比を所定期間後にリッチ側に
制御する内燃機関の制御装置であって、該所定期間の始まりにおいて、該所定期間の前後におけ
るノッキングの発生頻度の違いを示すパラメータを求め
る演算手段と、該所定期間の始まりにおいて求めた該パラメータに基づ
いて遅角量を算出し、前記所定期間中の点火時期を該遅
角量だけ遅角側に制御する点火時期遅角制御手段とを備
えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】ノッキングの発生頻度の違いを示すパラ
メータが、前記制御の前後における空燃比の偏差である
請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】ノッキングの発生頻度の違いを示すパラ
メータが、前記制御の前後における予想されるノッキン
グ頻度の偏差である請求項１記載の内燃機関の制御装
置。
【請求項４】前記パラメータに基づき前記点火時期遅
角制御手段が行なう遅角制御の最大値を所定の大きさに
規制する遅角量規制手段を有する請求項１記載の内燃機
関の制御装置。
【請求項５】請求項１ないし４記載の内燃機関の制御
装置であって、内燃機関に発生するノッキングを検出するノッキング検
出手段と、前記点火時期遅角制御手段とは別に、該検出されたノッ
キングの頻度に応じて、内燃機関の点火時期を制御する
ノッキング制御手段とを備える内燃機関の制御装置。
【請求項６】請求項５記載の内燃機関の制御装置であ
って、前記ノッキング制御手段は、前記所定期間の始まりにおいて、前記演算結果に基づき
点火時期を、所定の速度で遅角側へ制御する第１の手段
と、前記期間の終わりにおいて、前記演算結果に基づき点火
時期を、前記所定の速度より遅い速度で進角側に制御す
る第２の手段とを備える内燃機関の制御装置。