JP3556682B2 - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの点火時期を基本点火時期マップに基づいて制御するエンジンの点火時期制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンの点火時期を制御する点火時期制御装置としては、点火時期を目標点火時期に制御するに当たりエンジンに最適な点火時期が記録されたマップ(基本点火時期マップ)を使用するものがある。
【0003】
この基本点火時期マップは、エンジンに最適な点火時期が充填効率とエンジン回転数とに割り付けられていた。そして、従来の点火時期制御装置は、充填効率とエンジン回転数とをエンジンの運転状態パラメータとして検出し、この運転状態パラメータに対応する点火時期データを前記基本点火時期マップから読み出してこの点火時期データに基づいて点火時期を制御する構成になっていた。
【0004】
従来の点火時期制御装置で用いる二次元の基本点火時期マップは図5に示すように構成されていた。図5に示す基本点火時期マップは、エンジンが完全暖機状態にあるときの最適点火時期に近い値が設定され、一般にエンジン回転数が高く充填効率が低いほど進角したデータが設定されており、逆にエンジン回転数が低く充填効率が高いほど遅角したデータが設定されている。特に、エンジン回転数が低くかつ充填効率が高くなるような場合にはノッキングが発生し易いため、ノッキング抑制のために最適点火時期より大きく遅角させた値が設定されることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の点火時期制御装置において、気温が極低温(例えば−20℃)のときに冷間始動を行うと、エンジンオイルの粘性が極低温時にはきわめて大きくなっている関係からエンジン回転数は一気に上昇せず徐々に上昇し、しかも、低温時にはファーストアイドルのために吸入空気量が増大している関係から充填効率としては高い値となる。このため、このときに基本点火時期マップから読み出される点火時期としては、低エンジン回転数かつ高充填効率部分の比較的遅角された点火データが読み出される。そして、その値は図5中に破線矢印aで示すように次第に進角される。なお、図5において破線矢印aは極低温始動時に充填効率Ecとエンジン回転数Ne(実回転数)が変化する軌跡を示し、実線矢印bは常温始動時に充填効率Ecとエンジン回転数Ne(実回転数)が変化する軌跡を示す。
【0006】
しかし、一般に気温が低くなると燃焼速度が遅くなる、また、ノッキングが起こり難くなる等の理由により、最適点火時期は基本点火時期マップに設定された値に較べてより進角した値となるので、気温が極低温のときに冷間始動を行うと前記基本点火時期マップを用いたのでは点火時期が最適点火時期より大幅に遅角されてしまう。
【0007】
このように冷間始動時に点火時期が最適点火時期より遅角された値であると、図6中にAで示すようにエンジン回転数の上昇速度が遅く、エンジンがストールし易くなってしまう。図6はエンジン始動時のエンジンの状態を示すグラフで、同図(a)はエンジン始動時の点火時期変化を示し、同図(b)はエンジン始動時のエンジン回転数変化を示す。
【0008】
本発明は、上述したような不具合を解消するためになされたもので、その目的とするところは、気温が極低温のときに冷間始動を行ってもエンジン回転数が速やかに上昇し、エンジンストールを防ぐことができるエンジンの点火時期制御装置を得ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの点火時期制御装置は、エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたものである。
【0010】
【作用】
外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が制限点火時期より遅角しないように制限される。
【0011】
【実施例】
実施例.1
以下、本発明の一実施例を図1ないし図4によって詳細に説明する。
図1は本発明に係る点火時期制御装置の概略構成を示すブロック図、図2は同じく具体的構成例を示す構成図、図3は本発明に係る点火時期制御装置の動作を示すフローチャート、図4は基準角信号と点火信号のタイミングを示す信号波形図である。
【0012】
これらの図において、1はエンジン(図示せず)のクランク角の上死点前(以下、BTDCという)の所定の角度、例えばBTDC75°を検出して基準角信号SGを後述する電子制御ユニットに出力する基準角センサである。2はエンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサ、3はエンジンの吸気管に設けられたスロットルバルブのアイドリング位置を検出してオンになるアイドルスイッチである。
【0013】
4は点火装置で、この点火装置4は、後述する電子制御ユニットから出力される点火信号IGTに応じて点火コイルの一次電流をオン・オフ制御するイグナイタ、点火コイル、ディストリビュータおよび点火プラグ等によって構成されている。
【0014】
5は本発明に係る制御装置本体を構成する電子制御ユニットである。この電子制御ユニット5は、エンジン回転数および吸入空気量から充填効率を算出する充填効率演算手段6と、エンジン回転数および充填効率に応じて基本点火時期を算出する基本点火時期演算手段7と、前記アイドルスイッチ3がオン状態であるときに予め定めた点火時期(以下、この点火時期を制限点火時期という)より遅角しないように制限する点火時期遅角側制限手段8と、目標点火時期を時間に変換する目標点火時期−時間変換手段9と、基準角信号SGを基準として上記のように変換された時間が経過した直後に点火信号IGTを出力する点火信号出力手段10等とから構成されている。
【0015】
前記充填効率演算手段6は、基準角センサ1から出力された基準角信号SGと、エアフローセンサ2で検出された吸入空気量に基づいて充填効率Ec を算出する構成になっている。
前記基本点火時期演算手段7は、前記充填効率演算手段6によって算出された充填効率Ecと、基準角信号SGに基づいて求めた実回転数Neとを基にして、例えば前記図5に示したような二次元の基本点火時期マップから基本点火時期を読み出す。
【0016】
前記点火時期遅角側制限手段8は、前記アイドルスイッチ3がオフであれば前記基本点火時期をそのまま目標点火時期として目標点火時期−時間変換手段9に出力し、また、アイドルスイッチ3がオンであれば、前記基本点火時期を、基準角信号SGに基づいて算出された実回転数Ne に応じた制限点火時期と比較し、大きい方の値(より進角している方の値)を目標点火時期θADV として目標点火時期−時間変換手段9に出力するように構成されている。
【0017】
前記目標点火時期−時間変換手段9は、基準点火時期信号SGのクランク角180°相当の周期T1(図4に示す)を求め、この周期T1と目標点火時期θADV に基づいてθADVを時間Taに変換するように構成されている。
【0018】
前記点火信号出力手段10は、前記時間Ta の信号を受けて基準角信号SGの立ち上がりから時間Ta が経過したときにHレベルの出力をLレベルに変えて点火信号IGTを点火装置4に出力する構成になっている。すなわち、この点火信号出力手段10が点火信号IGTを出力することによって、エンジンの燃焼室内で点火が行われることになる。
【0019】
前記基準角信号SGと点火時期信号IGTのタイミングは、図4に示したように目標点火時期θADV がBTDCの角度で示されれば、Ta=(75°−θADV)/180°×T1からなる数式によってθADVをTaに変換することができる。
【0020】
ここで、電子制御ユニット5の具体的な構成を図2によって詳細に説明する。
図2において、100は各種の演算や判定を行うためのCPUで、このCPU100は、後述する図3に示すフローチャートをプログラムにして格納しているメモリ101を利用して各種のデータ処理を行うように構成されている。
【0021】
102は割り込み制御回路で、基準角センサ1からの基準角信号SGはこの割り込み制御回路102に入力され、その立ち上がり(BTDC75°)に同期した割り込み指令信号とされて前記CPU100に伝達される。103はクロックパルスCPを計数するフリーランニングカウンタである。すなわち、前記割り込み指令信号が発生すると、フリーランニングカウンタ103での計数値が入力ポート104を介してCPU100により読み込まれ、このCPU100によってエンジンの回転周期や実回転数Neが算出される。
【0022】
105はエアフローセンサ2のアナログ検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換器で、変換されたデジタル信号はこのA/D変換器105から入出力ポート106に入力される。
また、アイドルスイッチ3は、通常時はオフでHレベルを入力ポート107に入力し、アイドル運転時にはオンでアース電位信号を入力ポート107に入力するように構成されている。
【0023】
前記CPU100は点火装置4の点火コイルの通電開始時期データを点火時期データから周知の方法で算出し、出力ポート111を介してダウンカウンタ112にセットする。ダウンカウンタ112は、クロックパルスCPによりダウンカウントし、計数値が0になるとRSフリップフロップ115をセットしてそのQ出力端子からHレベルを出力させ、点火装置4の点火コイルに通電させる。点火信号IGTを生成するための時間Ta は前記割り込み指令信号の発生に同期してCPU100により出力ポート113からダウンカウンタ114にセットされる。ダウンカウンタ114は、セット後に時間Ta が経過して計数値が0になるとRSフリップフロップ115をリセットする。これにより、RSフリップフロップ115のQ出力端子はHレベルからLレベルに変化し、点火信号IGTとなって点火コイルの一次側の電流を遮断する。
【0024】
次に、図3に示すフローチャートを用いて本発明に係る点火時期制御装置の動作を説明する。
基準角センサ1から出力される基準角信号SGの立ち上がり時(BTDC75°)に割り込み指令信号が発生することによって、図3に示した割り込みルーチンが行われる。
【0025】
先ず、ステップS1 でCPU100がフリーランニングカウンタ103の計数値を読み込み、前回の計数値との差から回転周期を算出する。そして、ステップS2でこの回転周期を実回転数Neに変換する。ステップS3 では、エアフローセンサ2の出力信号をA/D変換して得られた吸入空気量Qa を読み込む。次に、ステップS4において前記ステップS2,ステップS3で求めた実回転数NeとQa により充填効率Ecを算出し、ステップS5にて前記実回転数信号Ne と充填効率Ec とによりマッピングして基本点火時期を求める。
【0026】
ステップS6 では、アイドルスイッチ3がオン状態であるのかオフ状態であるのかを判定し、オフであればステップS7 に進んで基本点火時期を目標点火時期とし、オンであればステップS11に進む。
【0027】
ステップS8 では、目標点火時期をダウンカウンタ114のダウンカウント数に換算する。このカウント数は時間Taに相当する。そして、ステップS9で時間Ta 相当のダウンカウント数をダウンカウンタ114にセットし、ステップS10に進む。ステップS10では、通電開始時期データをダウンカウンタ112にセットし、このセット後にメインルーチンに戻る。
【0028】
一方、ステップS11では、実回転数Ne に応じた制限点火時期をメモリ101から読み込み、ステップS12でその読み込んだ制限点火時期と基本点火時期とを比較する。そして、基本点火時期の方が大きければ(進角した値であれば)ステップS7 に進み、上記と同様の処理を行う。また、基本点火時期より制限点火時期の方が大きければ、ステップS13にてその制限点火時期を目標点火時期とし、ステップS8に進む。ステップS8以降の処理は上記と同様である。
【0029】
したがって、アイドリング状態のときに基本点火時期マップから読み出された基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とするように構成したため、外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が制限点火時期より遅角しないように制限されることになる。すなわち、制限点火時期として例えば図5の基本点火時期マップでBTDC15°とすると、外気温が極めて低くエンジン始動直後のアイドリング時に充填効率が高くなったとしても、点火時期はBTDC15°より遅くなることはなくなる。
【0030】
本発明に係る点火時期制御装置を使用して外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、前記図6中にBで示すように、エンジン回転数の上昇速度が早くなると共に、エンジンがストールし難くなった。
【0031】
なお、前記実施例では点火時期遅角側制限を行うか否かをアイドルスイッチ3の状態によって判断する例を示したが、スロットルバルブ開度を検出して判定することもできる。そのように構成しても本実施例と同様の効果が得られる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るエンジンの点火時期制御装置は、エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたため、外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が最適な点火時期より大幅に遅角されないようにすることができる。
【0033】
したがって、外気温が極低温の時であってもエンジン回転数が速やかに上昇し、エンジンがストールし難くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る点火時期制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明に係る点火時期制御装置の具体的構成例を示す構成図である。
【図3】本発明に係る点火時期制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】基準角信号と点火信号のタイミングを示す信号波形図である。
【図5】従来の点火時期制御装置で用いる二次元の基本点火時期マップである。
【図6】エンジン始動時のエンジンの状態を示すグラフで、同図(a)はエンジン始動時の点火時期変化を示し、同図(b)はエンジン始動時のエンジン回転数変化を示す。
【符号の説明】
1 基準角センサ
2 エアフローセンサ
3 アイドルスイッチ
4 点火装置
5 電子制御ユニット
6 充填効率演算手段
7 基本点火時期演算手段
8 点火時期遅角側制限手段
Claims (1)
- エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
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