JP4120520B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
図14及び図15は、それぞれ加速時及び減速時における従来の点火時期制御を示す。ここで、図14(a)及び図15(a)はクランク信号を示している。また、図14(b)及び図15(b)はクランク角度「BTDC70」における点火出力の算出結果を、図14(c)及び図15(c)はクランク角度「BTDC40」における点火出力の算出結果をそれぞれ示している。更に、図14(d)及び図15(d)は、点火コイルに通電される電流値を示している。
クランク軸の回転は燃焼サイクルや気筒毎の燃焼効率のばらつき等に起因して変動する
ものであり、この変動はある特定の周期性をもつものであるから、時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とによれば、現在のクランク角度を基点とした等クランク角度の回転に要する時間を予測することができる。更に、この予測される時間と、上記時間の間の比のうち時系列的に次の時間の間の比とを用いれば、現在のクランク角度から等クランク角度回転したところを基点として、等クランク角度の回転に要する時間を予測することができる。
したがって、上記構成では、上記時系列的に連続する時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とを用いることで、現在のクランク角度を基点としてクランク軸が等クランク角度回転する毎に要する時間をその回転変動を考慮したかたちで、現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する時間である上記所要時間を算出することができる。すなわち、内燃機関の制御にとって極めて高い精度の要求されるパラメータである点火コイルへの通電を遮断するタイミングとしての点火時期をはじめ、同点火コイルへの通電開始時期を、高い精度にて求めることができるようになる。
時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する各時間の間の比のうち、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度の前後の回転に要する時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とによれば、現在のクランク角度を基点とした等クランク角度の回転に要する時間を予測することができる。更に、この予測される時間と、上記時間の間の比のうち時系列的に次の時間の間の比とを用いれば、現在のクランク角度から等クランク角度回転したところを基点として、等クランク角度の回転に要する時間を予測することができる。
したがって上記構成では、上記所定量だけ前のクランク角度の前後の回転に要する時間の間の比と、それに時系列的に連続する時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの等クランク角度の回転に要する時間とを用いることで、現在のクランク角度を基点としてクランク軸が等クランク角度回転する毎に要する時間をその回転変動を考慮したかたちで予測し、その予測時間の和として現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する時間である上記所要時間を算出することができる。また、上記所定量だけ前のクランク角度としては、請求項3〜5記載のクランク角度とすることが望ましい。
この点、上記構成では、少なくとも燃焼サイクルに起因した回転変動を考慮した正確な所要時間の算出をすることができるようになる。
検出されるクランク軸の回転についての上述した変動のうち、クランク角度を検出する手段の特性(クランク軸に設けられる被検出歯の歯ばらつき等)に起因する変動は360度周期となっている。
検出されるクランク軸の回転についての上述した変動のうち、気筒間の燃焼効率のばらつきに起因する変動は720度周期となっている。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第1の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
上記点火時期の制御としては、基本的に、(s1)クランク角センサ22によって検出される現在のクランク角度から、内燃機関の制御により決定される点火時期(クランク角度にて設定される)までの所要時間を算出する。(s2)内燃機関の運転状態によって決定される点火コイルFCへの通電時間を、上記所要時間から減算することで点火コイルFCへの通電開始時期を算出する。というステップを有する。そして、上記クランク角度を時間に換算する際には、所定のクランク角度の回転に要する時間の計測結果を用いるようにする。次にこれについて詳述する。
図3に、本実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示す。この処理は、上記マイクロコンピュータ12においてクランク角度の30度周期で繰り返し実行される。
図8(a)はクランク信号、また、図8(b)は点火出力の算出結果を、図8(c)は点火コイルに通電される電流値をそれぞれ示している。ちなみに、図8においては、便宜上周期的な回転変動が生じていることを想定しており、また、通電時間が「3.5ms」、点火時期が「BTDC25」であるとしている。
4.9×1.04+(15/30)×4.9×1/04×1.02≒7.695ms
また、通電開始時期は以下の値となる。
これら通電開始時期や点火時期の算出に用いたクランク軸30の回転に要すると予測される時間は、実際の時間と略等しいものとなる。このため、通電時間についてはマージンがほとんど不要であり、上記点火コイルFCから出力される電圧が点火プラグFPの点火制御にとって適切な電圧値となるような通電量を設定することができる。このため、レギュレータによらずとも点火コイルFCに流れる電流を要求電流幅に納めることができ、ひいては、電子制御装置10内部の発熱を抑えることができる。
5.0+(15/30)×5.0=7.5ms
また、クランク角度「BTDC70」において通電開始時期は以下の値となる。
一方、クランク角度「BTDC40」において点火時期は以下の値となる。
(15/30)×5.0=2.5ms
ここで、クランク角度「BTDC70〜BTDC10」の間は、圧縮行程であることに起因して上記クランク軸30の回転速度が低下している。このため、クランク角度「BTDC70〜BTDC40」の回転に要する時間は「5.1ms」となり、クランク角度「BTDC40〜BTDC10」の回転に要する時間は「5.2ms」となり、いずれも平均の時間「5.0ms」よりも長いものとなっている。したがって、クランク角度「BTDC40」を基準として点火時期の再算出をすることにより「5.1−5.0=0.1ms」だけ通電時間が長期化する。また、クランク角度「BTDC40〜BTDC10」における回転速度の低下に起因して「(5.2−5.0)/2=0.1ms」だけ点火時期が進角する。
(1)上記(ア)〜(ウ)に要する時間情報を用いることで、クランク軸30が現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する所要時間を精度良く算出することができるようになる。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
続くステップ180では、時系列的に連続する等クランク角度の回転に要する時間の間の比「ratio2[i](i=0〜5)」を、先の図9に示すデータに基づいて算出する。ここで、この時間の間の比「ratio2[i]」は、現在のクランク角度を基点として、「(i−1)×30〜i×30」度回転するのに要する時間と、「i×30〜(i+1)×30」度回転するのに要する時間との間の比とされる。すなわち例えば、現在のクランク角度の前後の各30度の回転に要する時間の比「ratio2[0]」を、先の図9に示したデータにおいて計測時間を「t30」とし、クランク角度領域を現在のクランク角度に至る30度の領域とすることで算出する。また例えば、現在のクランク角度よりも30度遅角したクランク角度の前後の各30度の回転に要する時間の比「ratio[1]」を、先の図9に示したデータにおいて計測時間を「t30」とし、クランク角度領域を現在のクランク角度からの30度の領域とすることで算出する。
(7)図9に示すデータを用いることで、始動時において、上記30度回転するのに要すると予測される時間「t30next[i]」を適切に算出することができ、ひいては、上記所要時間を精度良く算出することができるようになる。
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を点火時期の制御装置に適用した第3の実施形態について、先の第2の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・各時間「t30next[i]」の算出は、720度(の整数倍)前の計測時間の間の比を用いるものに限らない。例えば360度の整数倍前の計測時間の間の比を用いれば、被検出歯Tのばらつき等、クランク軸の回転を検出する手段の特性ばらつきを考慮することができる。また、気筒数をNとしたとき、「720/N」度の所定の整数倍だけ前の計測時間の間の比を用いることで、燃焼サイクルに起因する回転変動を考慮することができる。ちなみに、「720/N」度は、通常、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量となる。
・第2及び第3の実施形態では、全て計測時間「t30」を用いて時間の比「ratio2[i]」を算出するようにしたがこれに限らない。これら実施形態に例示したやり方で「ratio2[0]」を算出した後、「t30next[0]」を算出し、「ratio2[1]」については、f0(t30next[0]、現在角度+30)によって算出するようにしてもよい。こうした態様にて、「ratio2[i](i=1〜5)」を、f0(t30next[i−1]、現在角度×i)によって算出するなら、「t30next[j](j=1〜5)」の値の信頼性を高めることができる。また、通電時間が30度のクランク角度を上回らないなら「ratio2[0]」のみを算出することで処理の簡易化を図ってもよい。
Claims (9)
- 内燃機関のクランク軸が現在のクランク角度から点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する所要時間を算出し、この算出した時間に基づいて当該機関の点火時期を制御する内燃機関の制御装置において、
前記クランク角度についての検出信号であるクランク信号に基づき、前記クランク軸が等クランク角度回転する毎にその回転に要する時間を計測する計測手段と、
時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比を逐次算出しつつこれを記憶し、該記憶される各時間の間の比と、現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間とに基づき、現在のクランク角度から前記点火時期とするクランク角度まで回転するのに要する時間である前記所要時間を算出するとともに、この算出した所要時間から内燃機関の運転状態によって決定される点火コイルへの通電時間を減算して点火コイルへの通電開始時期を算出する算出手段とを備え、
これら算出された通電開始時期及び所要時間に基づいて前記点火コイルに対する通電を制御する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、現在のクランク角度よりも所定量だけ前のクランク角度に至る時間を含んで時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各時間の間の比を逐次算出しつつこれを記憶するものであって、該記憶される各時間の比と、現在のクランク角度との関係から、現在のクランク角度以降に時系列的に連続する前記等クランク角度の回転に要する各予測時間の和として前記所要時間を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
燃料カット制御を行う手段を更に備え、
前記算出手段は、前記燃料カット制御がなされているときには、前記計測手段からの新たな時間情報の取得を禁止し、該禁止する以前に取得した前記所定量だけ前のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間とその等クランク角度だけ前のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間との比を少なくとも保持
する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記所定量だけ前のクランク角度を、当該機関の各気筒の上死点の間のずれ量の所定の整数倍だけ前記現在のクランク角度よりも前のクランク角度とする
請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記所定量だけ前のクランク角度として、360度の整数倍前のクランク角度を用いる 請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記所定量だけ前のクランク角度として、720度の整数倍前のクランク角度を用いる
請求項2または3に記載の内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、当該機関の始動時に前記計測手段によって計測される各等クランク角度の回転に要する時間と、次の等クランク角度の回転に要すると予測される時間との関係を定めるデータを有し、当該機関の始動時には、前記現在のクランク角度に至るまでの前記等クランク角度の回転に要する時間と前記データとに基づいて前記所要時間を算出する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項7記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、前記所要時間の算出に際し、当該機関を冷却する冷却水の温度、及び当該機関の始動に用いるスタータに給電するバッテリの電圧、及び前記バッテリの蓄電量の少なくとも1つを併せ加味する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記算出手段は、前記通電開始時間を算出して以降は、その基となる前記所要時間についての算出を行わないように設定されてなる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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