JP3565899B2 - 内燃機関の点火時期制御方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、主として自動車用の内燃機関における排気ガス中の有害成分を減少させる内燃機関の点火時期制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、点火時期を補正する方法として、例えば、特開昭62−223464号公報に記載されたもののように、基準クランク角を検出してその検出値に基づいて点火時期を設定し、エンジンに負荷が加わった場合には設定された点火時期を補正するものが知られている。通常、電子進角装置を採用している車両においては、エンジン回転数と吸気管負圧の2次元マップを設定し、補間計算を実施して点火時期を決定している。つまり、一定間隔で設定されたエンジン回転数と吸気管負圧とで示される点火時期を設定しておき、その設定されたエンジン回転数及び吸気管負圧の間のそれぞれの数値については補間計算を実施して、その時点のエンジンの運転状態に応じた点火時期を決定している。また、アイドル運転時には、エンジン回転数に基づいて点火時期が設定された1次元マップにより点火時期が決定されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のもののように、マップを使用するものにあっては、エンジン毎に設定されるものではなく、どのエンジンに対しても同一のマップが組み合わされて使用されるものである。このような場合、エンジン毎に、圧縮比、吸入空気量、吸気抵抗、EGR(排気ガス再循環)量等の差により、燃焼が良すぎる場合が出てくる。燃焼が良すぎると、NOxの排出量が増加し、場合によっては規制を超えてしまう場合が発生した。
【0004】
本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る内燃機関の点火時期制御方法は、燃焼室内に発生するイオン電流の特性としてのイオン電流の最大値を検出し、検出したイオン電流の最大値、又は該最大値を演算処理して得るものが検出時点の運転状態に対応する運転状態における基準となる値を超えている場合に燃焼状態が過剰に良好であることにより正常燃焼の場合に比してNOxの排出量が増加する状態を判定し、燃焼状態が過剰に良好すぎる場合に点火時期を遅角させることを特徴とする。
【0006】
本発明におけるイオン電流の特性とは、最大値、所定時間内の積分値、最大値が出現した位置(クランク角度換算)、持続時間等を指すものである。これらのものは、検出した際のそのままの値を採用するものであってもよいし、また平均、なまし等の演算処理を施したものであってもよい。
【0007】
【作用】
このような構成のものであれば、実際の燃焼状態に応じて変化するイオン電流の特性を検出して、その特性が対応する運転条件における基準となるイオン電流の特性を上回っている場合に点火時期を遅角させるので、燃焼が緩慢になる。つまり、燃焼状態が過剰に良好すぎる場合をイオン電流の特性により検出し、検出した特性に基づいて点火時期を遅角させるので、内燃機関毎に、さらには1台の内燃機関において気筒毎に点火時期を調整することができる。したがって、NOxの排出量を効果的に減少させることが可能となる。
【0008】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
【0009】
図1に概略的に示したエンジン100は自動車用の4気筒のもので、その吸気系1には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ2が配設され、その下流側にはサージタンク3が設けられている。サージタンク3に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁5が設けてあり、この燃料噴射弁5を、電子制御装置6により後述する基本噴射量TPに基づいて開成制御するようにしている。そして、燃焼室10の天井部分に対応する位置には、スパークプラグ18が取り付けてある。スパークプラグ18には、ダイオード31を介してイグナイタ32とイグニションコイル33が電気的に接続されている。スパークプラグ18、イグナイタ32及びイグニションコイル33を、標準的には点火系IGSとしており、電流の回り込みを防止するダイオード23、33を含めるものであってもよい。イグナイタ32を除くこの点火系IGSは、図1には1系統しか図示していないが、それぞれの気筒に対して1系統ずつ接続されるものである。また排気系20には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのO2センサ21が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒22の上流の位置に取り付けられている。なお、エンジン100は、4気筒のものに限定されるものではなく、3気筒や12気筒等のものであってもよい。
【0010】
電子制御装置6は、中央演算処理装置7と、記憶装置8と、入力インターフェース9と、出力インターフェース11とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されており、その入力インターフェース9には、サージタンク3内の圧力を検出するための吸気圧センサ13から出力される吸気圧信号a、エンジン100の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ14から出力される気筒判別信号G1とクランク角度基準位置信号G2とエンジン回転数信号b、車速を検出するための車速センサ15から出力される車速信号c、スロットルバルブ2の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ16からのLL信号d、エンジンの冷却水温を検出するための水温センサ17からの水温信号e、上記した空燃比センサ21からの電流信号hなどが入力される。一方、出力インターフェース11からは、燃料噴射弁5に対して燃料噴射信号fが、またイグナイタ32に対して点火信号IGtを含む複数の信号が出力されるようになっている。なお、図示しないが、電子制御装置6には、アナロク信号をディジタル信号に変換するA/D変換器が内蔵されている。
【0011】
またスパークプラグ18には、高圧ダイオード23を介してイオン電流を測定するためのバイアス用電源24及びイオン電流測定用回路25が接続されて、イオン電流検出系IDLを構成している。このバイアス用電源24を含むイオン電流測定用回路25それ自体は、当該分野で知られている種々のものが使用でき、気筒毎のイオン電流を検出するために、気筒数と同数が、つまり1つの気筒に対して1つのイオン電流検出系IDLが設けられるものである。
【0012】
電子制御装置6には、吸気圧センサ13から出力される吸気圧信号aとカムポジションセンサ14から出力される回転数信号bとをおもな情報とし、エンジン状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間TPを補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Tを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁5を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を該燃料噴射弁5から吸気系1に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、記憶装置8には、燃焼室10内に発生するイオン電流の特性としてのイオン電流の最大値を検出し、検出したイオン電流の最大値、又は該最大値を演算処理して得るものが検出時点の運転状態に対応する運転状態における基準となる値を超えている場合に燃焼状態が過剰に良好であることにより正常燃焼の場合に比してNOxの排出量が増加する状態を判定し、燃焼状態が過剰に良好すぎる場合に点火時期を遅角させるプログラムが記憶されている。
【0013】
この点火時期制御プログラムの概要は図2〜3に示すようなものである。
【0014】
まず、ステップS1a(ステップS1b、ステップS1c)は、気筒番号NTCRANKにより気筒を判定するステップである。気筒番号NTCRANKが0は1気筒、3は2気筒、1は3気筒に設定してある。ステップS2a(ステップS2b、ステップS2c、ステップS2d)は、その時点で記憶されているイオン電流のピーク値IONPの内の最大値IMAXと今回の燃焼行程中のイオン電流のピーク値IONPとを比較して、その時点で最も大なる最大値IMAXを判定する。ステップS3a(ステップS3b、ステップS3c、ステップS3d)は、ピーク値IONPを最大値IMAXとしてその更新をするステップである。ここまでの各ステップは、気筒毎に実行されるものである。ステップS1a、ステップS2a、ステップS3aは、1気筒に対するステップであり、同様に、ステップS1b〜S3bは2気筒、ステップS1c〜S3cは3気筒、ステップS4b、S4cは4気筒に対するステップである。
【0015】
次に、ステップS4では、サイクルカウンタNTCYCをインクリメントして、最大値IMAXの判定/更新を1回行ったことを計数する。ステップS5は、規定回数に達したか否かを判定するステップである。この実施例の場合、1つの気筒に対して8サイクルを規定回数としている。ステップS6は、イオン電流の最大値IMAXが基準となる値を超えているかどうかを判定するサブルーチンで、各気筒毎にその判定の結果に基づいて、その気筒の遅角量ARETを決定する。ステップS7は、サイクルカウンタNTCYCをリセットする。ステップS8は、それぞれの気筒の最大値IMAXを初期値すなわち0にする。
【0016】
サブルーチンは、その詳細を図3に示す。まず、ステップS11a(ステップS11b、ステップS11c)では、ステップS1a(ステップS1b、ステップS1c)と同様に、気筒を判定する。すなわち、ステップS11aでは1気筒を判定し、1気筒でない場合はステップS11bで2気筒を判定し、2気筒でない場合はステップS11cで3気筒を判定し、ステップS11cで3気筒でないと判定した場合は、残る4気筒を判定することになる。ステップS12a(ステップS12b、ステップS12c、ステップS12d)では、各気筒の最大値IMAXが、基準となるイオン電流の特性である異常判定レベルLVIONを超えているか否かを判定する。異常判定レベルLVIONは、エンジンの運転状態を示すパラメータとしての回転数と吸気圧とにより規定された各運転状態に対して設定されており、2次元マップにして記憶装置8に記憶されている。そして、詳細には、補間計算を行ってその時の運転状態に対応した異常判定レベルLVIONが設定される。
【0017】
ステップS13a(ステップS13b、ステップS13c、ステップS13d)では、遅角量ARETをインクリメントする。ステップS14a(ステップS14b、ステップS14c、ステップS14d)では、遅角量ARETをデクリメントする。ステップS15a(ステップS15b、ステップS15c、ステップS15d)では、遅角量ARETが負でないか否かを判定する。すなわち、この制御においては、遅角量ARETが負の値となり、最終点火時期EASAを補正する際に進角させることがないように設定してある。ステップS16a(ステップS16b、ステップS16c、ステップS16d)では、遅角量ARETを初期値(=0)にする。すなわち、遅角量ARETの下限値は0であり、進角する量までは設定されていない。
【0018】
このような構成において、それぞれの気筒において、8回のイオン電流の計測が終了するまでは、制御は、ステップS1a(S1b、S1c)→S2a(S2b、S2c、S2d)→S3a(S3b、S3c、プS3d)又は→S4→S5と進み、それぞれの気筒におけるピーク値IONPの最大値IMAXを判定し、また更新して、計測回数を計数する。すなわち、1つの気筒に対して8回の計測を行うが、その間にピーク値IONPが最大値IMAXを超える場合があればその都度最大値IMAXを更新する(ステップS3a、S3b、S3c、S3d)。イオン電流は、それぞれの気筒毎に、点火毎に計測されるもので、ピーク値IONPは例えば次に説明する方法で行われる。
【0019】
通常、イオン電流は、放電開始直後にバイアス用電源24からスパークプラグ18にバイアス電圧を印加すると、放電後の燃焼時において燃焼の具合に応じて燃焼室10に流れる。正常燃焼の場合、イオン電流は点火直後急激に流れた後、上死点TDC手前で減少した後再び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角近傍でイオン電流の値が最大となるピーク値IONPになる(図4に示す)。したがって、イオン電流の計測は、エンジン回転数NEに応じて設定されるA/D変換周期(クランク角に基づく単位)で上死点TDCからA/D変換を開始して、そのアナログ電流値をディジタルデータである変換値とし、得られた変換値を上死点TDCから順に昇順となるデータ番号DTnを付して記憶装置8のRAMに記憶することにより行われる。記憶された変換値は、その都度1回の計測におけるその時点の最大値と比較されて、最大値となった変換値に最大値のフラグを付して記憶する。A/D変換は、上死点TDCから所定の時間、例えばクランク角に換算して30°CAだけ行うようにする。このようにして、変換値にデータ番号DTnを付しておけば、最大値となる位置(クランク角換算による)についても容易に特定できることになる。
【0020】
次に、それぞれの気筒において計測が規定回数に達した場合には、サイクルカウンタNTCYCが32(4×8)を計数するので、制御は、ステップS5以降ステップS6→S7→S8と進む。この場合、ステップS6はサブルーチンであり、この時点でのピーク値IONPの最大値IMAXが異常判定レベルLVIONを超えている場合と、超えていない場合で制御が異なる。異常判定レベルLVIONを超えている場合では、制御は、ステップS11a(S11b、S11c)→S12a(S12b、S12c、S12d)→S13a(S13b、S13c、S13d)と進み、点火時期が遅角するように遅角量ARETを増加する。これとは逆に、ピーク値IONPの最大値IMAXが異常判定レベルLVIONを超えていない場合では、制御は、ステップS11a(S11b、S11c)→S12a(S12b、S12c、S12d)→S14a(S14b、S14c、S14d)→S15a(S15b、S15c、S15d)→リターン又は→S16a(S16b、S16c、S16d)→リターンと進み、点火時期が進角側になるように遅角量ARETを減少する。最終点火時期は、下式に示すように、基本点火時期に対して遅角量ARETを含む各補正量で補正して決定される。
【0021】
AESAn=ABSE+ … −ARETn
このように、ピーク値IONPの最大値IMAXが異常判定レベルLVIONを超えている気筒に対しては、最終点火時期が遅角側に補正され、燃焼が緩慢になるように制御する。また、燃焼が緩慢で最大値IMAXが異常判定レベルLVIONを下回る気筒に対しては、最終点火時期を進角側に補正して燃焼が良好になるように制御する。これによって、燃焼が過剰に良好な気筒については、燃焼を緩慢にした分だけNOxの排出量が低下し、排気ガスを浄化することができ、また、緩慢な燃焼になっていた気筒については、良好な燃焼にすることができる。
【0022】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例ではイグナイタ32を用いた点火系IGSを説明したが、ディストリビュータを利用するものであってもよい。また、上記実施例では、ピーク値IMAXを決定するために8サイクルを費やす設定としたが、例えば10サイクルであってもよく、燃焼の変化を迅速に検出できる値とすればよい。
【0023】
その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、以上に詳述したように、イオン電流の特性を検出して、その特性とその時の運転状態に応じたイオン電流の特性とを比較した結果に基づいて点火時期を補正するので、過剰に良好に燃焼してNOxの排出量の増加した状態を容易に検出でき、その結果に基づいて点火時期を遅延して燃焼を緩慢にし、NOx排出量を低いレベルに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。
【図2】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図3】同実施例の制御手順を示すフローチャート。
【図4】同実施例における典型的なイオン電流の波形を示す波形図。
【符号の説明】
5…燃料噴射弁
6…電子制御装置
7…中央演算処理装置
8…記憶装置
9…入力インターフェース
10…燃焼室
11…出力インターフェース
24…バイアス用電源
25…イオン電流測定用回路
Claims (1)
- 燃焼室内に発生するイオン電流の特性としてのイオン電流の最大値を検出し、
検出したイオン電流の最大値、又は該最大値を演算処理して得るものが検出時点の運転状態に対応する運転状態における基準となる値を超えている場合に燃焼状態が過剰に良好であることにより正常燃焼の場合に比してNOxの排出量が増加する状態を判定し、
燃焼状態が過剰に良好すぎる場合に点火時期を遅角させることを特徴とする内燃機関の点火時期制御方法。
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JP08947194A JP3565899B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 内燃機関の点火時期制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=13971644
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JP6005928B2 (ja) * | 2011-12-01 | 2016-10-12 | ダイヤモンド電機株式会社 | 内燃機関の燃焼状態判定方法 |
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- 1994-04-27 JP JP08947194A patent/JP3565899B2/ja not_active Expired - Fee Related
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