JPH01285663A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に、ガ
ソｌンに別の燃料を混入した混合燃料を使用する内燃機
関の点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃焼温度が非常に高（なったとき、排気弁１、スパーク
プラグ電極などの加熱金属面、或いはカーボンその他の
付着物または体積物の剥離した浮遊粒子等が熱点となり
、スパークプラグでの放電より前に燃焼が起こる、いわ
ゆるプレイグニションという現象が発生する。このプレ
イグニションが著しくなると点火時期を進めたのと同様
に、高温の燃焼ガスが圧縮されるので熱損失が増し、シ
リンダは過熱され、プレイグニションが更に助長されて
ピストン、シリンダの過熱が加速的に激しくなる。

このプレイグニション対策として、スパークプラグの熱
価のアップと点火時期の遅角を行い、プレイグニション
発生点火時期より一定の値の余裕を持つように点火時期
をセットすることが行われている。（点火時期の遅角制
御に関しては特開昭５７−２１０１６６号公報に記載が
ある。）〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、従来のプレイグニションに対する遅角制御を
、混合燃料を使用する車両、例えば、ガソリンとアルコ
ールの混合燃料をその混合割合をガソリンＩＱＯ％（ア
ルコールｅ％）〜アルコール１００％（ガソリン０％）
まで任意の混合割合で変えて使用する車両において適用
すると、次のようなｔｓｍが生じる。即ち、ガソリン使
用時に（すぶりの問題が発生しないようにスパークプラ
グの熱価を決めると、燃料が高濃度アルコール側（例え
ばメタノール１００％）にあるとき、ガソリンの表面着
火温度８６３℃に対してメタノールの表面着火温度は７
６６℃と低いため、プレイグニションが発生し易いので
、点火時期は遅角してプレイグニション発生点火時期よ
り一定の余裕を持った点火時期にセットしている。この
ためアルコールが高濃度になった場合でも、点火時期は
、ガソリン使用時と、変わることなく要求点火時期（Ｍ
ｉｎｉｍｕｍ　５ｐａｒｋ　Ａｄｖａｎｃｅｆｏｒ　Ｂ
ｅ５ｔ　Ｔｏｒｑｕｅ、以後ＭＢＴという）より遅角側
にくる領域が多くなるので、オクタン価が高くてノック
しないためＭＢＴがとれてトルクアップするという高濃
度アルコールの利点が活かせなくなる。

本発明の目的は燃焼室内温度で、点火時期を補正するこ
とによりプレイグニション発生領域で点火時期をＭＢＴ
近傍まで近づけることができ、機関効率及び燃費を向上
させることができる優れた内燃機関の点火時期制御装置
を提供することにある。

〔課順を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の内燃機関の点火時期制御装
置の構成が第１図に示される。

第１図において、濃度検出手段は混入した燃料の濃度を
検出し、温度検出手段は機関燃焼室内の温度を検出する
。一方、プレイグニション限界温度演算手段は、混入燃
料の濃度に対するプレイグニシ日ン限界温度を演算し、
基本点火時期演算手段は機関の運転状態に応じた基本点
火時期を演算する。そして、点火時期補正手段は前記燃
焼室内の温度とプレイグニション限界温度とを比較し、
燃焼室内温度がプレイグニション限界温度よりも低い時
に前記基本点火時期を所定値だけ進角させる。

〔作　用〕

本発明の内燃機関の点火時期制御装置では、ガソリンに
混入する他の燃料の濃度が検出され、この濃度に応じて
プレイグニション限界温度が演算により求められ、また
、機関の燃焼室内温度が検出される。そして、このプレ
イグニション限界温度と燃焼室内温度とが比較され、比
較結果に応じて、機関の運転状態により既に求められて
いる基本点火時期が進角補正される。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図には本発明の内燃機関の点火時期制御装置の一実
施例を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関が概略的に示
されている。この図において、機関（エンジン）１０は
例えば４気筒であり、ガソリン及びアルコールの混合燃
料を用いることができるように配管及び点火系統が調整
されている。

エンジン１０の吸気通路１２内には、スロットルバルブ
１４が設けられており、アイドル用バイパス通路１６が
このスロットルバルブ１４を迂回して設けられている。

スロットルバルブ１４の開度はスロットルポジションセ
ンサ１Ｂにより検出される。このスロットルポジション
センサ１８の出力は制御回路１００のアナログ入力回路
（ＩＮＰａ）１０１に入力される。吸気通路１２のスロ
ットルバルブ１４の下流側には、吸入空気量の検出手段
として吸気管内圧を検出する圧力センサ２０と、各気筒
毎に燃料噴射を行う燃料噴射弁２２が設けられている。

圧力センサ２０には例えば圧力に比例する歪により伝播
位相遅れを生じる表面弾性波を用いたＳＡＷ式センサ等
が使用され、圧力信号がこの位相遅れ時間に反比佇する
発振周波数によって取り出される。この圧力信号も制御
回路１００のアナログ入力回路１０１に入力される。

各燃料噴射弁２２へは、燃料タンク２４の中のガソリン
とアルコールとの混合燃料がポンプ２６により燃料パイ
プ２８を通して送られる。燃料バイブ２８の途中には燃
料噴射弁２２に送られる燃料中のアルコール濃度を検出
するアルコール濃度計３０が設けられており、検出され
たアルコール濃度は制御回路１００のアナログ入力回路
１０１　に入力される。

また、エンジン１０のシリンダヘッド１１内には、各気
筒毎に中心電極の温度を測定できるスパークプラグ３５
（以下測温プラグ３５という）が設けられており、イグ
ナイタ３３、ディス）ＩＪビ二−タ３４からの信号によ
り点火する。測温プラグ３５は例えば第５図のように構
成されており、中心電極３５ａに埋め込まれた、例えば
、プラチナ−ロジウム等の熱電対を用いた温度センサ３
５ｂにより、通常の燃焼室内で最も高温になる中心電極
３５ａの温度を測定する。この温度センサ３５ｂからの
温度検出信号も制御回路１００のアナログ入力回路１０
１に入力される。

前述のディストリビユータ４には、その軸が例えば１８
０　’　Ｃ＾毎に基準位置検出用パルス信号を発生する
クランク角センサ（図示せず）及び３０°ＣＡ毎に基準
位置検出用パルス信号を発生するクランク角センサ３６
が設けられている。クランク角センサ３６の信号はディ
ジタル信号であるので、制御回路１００のディジタル信
号を扱う入出力インタフェース１０２に供給さ゛れ、こ
の後、エンジン１００回転数の演算用に中央処理装置１
０４（以後ＣＰＵ１０４という）の割込端子（図示せず
）に供給される。

さらに、エンジン１０のシリンダブロック１１の冷却水
通路３７には、冷却水の温度を検出するための水温セン
サ（図示せず）が設けられており、水温センサからの冷
却水温度に応じたアナログ信号もアナログ入力回路１０
１に人力されるが、これは本発明に直接関係しないので
その説明は省略する。

なお、制御回路１００のアナログ入力回路１０１に入力
された信号は、マルチプレクサ内蔵Δ／Ｄ変換器１０３
に供給されてアナログ信号がディジタル信号に変換され
る。

制御回路１００は、例えばマイクロコンビ二一夕を用い
て構成され、前述のアナログ入力回路１０１゜入出力イ
ンタフェース（Ｉ　１０）　１０２．　Ａ／Ｄ変換器１
０３．及びＣＰ　Ｕ２Ｏ５の他にランダムアクセスメモ
リ１０５（以後ＲＡＭ１０５　という）、リードオンリ
メモリ１０６（以後ＲＯＭ１０６という）や、イグニッ
ションスイッチオフ後も情報の保持を行うバッジアップ
ＲＡＭ　（図示せず）等が設けられており、これらはバ
ス１０７で接続されている。

この制御回路１０には、以上の構成の他にも吸気温セン
サ、酸素濃度センサ、トランスミッションからのスピー
ドメータケーブルに設けられた車速センサ等（全て図示
せず）からの検出信号が送り込まれたり、燃料噴射弁２
２を制御するための信号が出力されるが、これらは本発
明と直接関係がないため説明を省略する。

なお、圧力センサ２０からの検出信号は、所定時間毎に
実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンにより２逓信号に変換さ
れ、吸気管内圧力を表すデータとしてそのまま、あるい
はなまじ処理された後にその都度ＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記憶
される。また、ディストリビュータ３４内のクランク角
センサ３６からのクランク角３０°毎の信号は、入出力
インタフェース１０２を介してＲＡＭ１０５に取り込ま
れ、回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量ＴＡＵを演算する３０
°Ｃ＾割込信号となる。

次に第３図のフローチャートを用いて前述の制御回路１
００の動作を説明する。なお、この動作に入る前に、ス
ロットルポジションセンサ１８、圧力センサ２０、クラ
ンク角センサ３６、及びアルコール濃度センサ３０から
の信号は既に別のルーチンで制御回路１００に入力され
、常に最新の値がＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記憶されているもの
とする。

ステップ３０１では既にＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記憶されてい
るアルコール濃度に見合ったプレイグニション限界温度
ＴＯを演算する。この演算はＲＯＭ１０６に記憶されて
いるマツプを用いて行う。第４図はこのマツプの一例を
示すものであり、このマツプにはアルコール濃度が高く
なるに従って低くなるプレイグニション限界温度ＴＯの
特性が記憶されている。

次のステップ３０２では温度センサ３５ｂからの信号に
より、測温プラグ３５の中心電極温度ＴｘをＲＡＭ１０
５から取り込み、続くステップ３０３において機関の運
転状態に応じた点火時期ＩＧｏを、機関の運転状態を検
出する前述の各センサからの入力信号と、ＲＯＭ２０６
内にある図示しない点火時期マツプを用いて演算し、演
算結果をＲＡＭ１０５に記憶させる。この演算は公知の
ものであるのでここではその説明を省略する。統（プレ
イグニション限界温度）０と中心電極温度Ｔｘとを比較
する。そして、比較した結果がＴｏ≦Ｔｘの場合（ＹＢ
Ｓ）は何の処理も行わずにリターンするが、比較した結
果が７ｏ　＞Ｔｘの場合はステップ３０５に進む。

ステップ３０５ではステップ３０３で演算された点大時
期ＩＧｏをＲＡ　Ｍ２Ｏ３から読み込み、点火時期ＩＧ
ｏにクランク角で１°進角させる点火時期補正を行い、
補正された点火時期ＩＧｏ＋１°をＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記
憶されている点火時期ＩＧｏと置き換えて記憶させる。

そして、この後、新たに記憶された補正点火時期ＩＧｏ
＋ｌ°に基づいて制御回路１００が入出力インタフェー
ス１０２を介してイグナイタ３３に点火信号を出力し、
測温プラグ３５がイグナイタ３３、ディストリビ二−タ
３４からの信号により点火する。

なお、前述の実施例ではステップ３０３において各セン
サからの入力信号による機関の運転条件に応じた点火時
期ＩＧｏを演算しているが、この点火時期ＩＧｏは予め
別のルーチンで演算しておき、これをＲＡ　Ｍ２Ｏ３の
中に記憶させておいても良いものである。

本発明の内燃機関の点火時期制御装置では以上のような
動作により、第３図のような点火時期補正演算のルーチ
ンが実行されるたびに１°ずつ点火時期が進角し、この
進角はＴＯ≦Ｔｘとなるところまで続けられる。

このように、本発明の装置では、測温プラグ３５の中心
電極温度を直接計測して点火時期を制御しているため、
プレイダニ２８２発生領域で点火時期をＭＢＴ近傍まで
近づけてもプレイグニションによるプラグ溶損及びプラ
グ溶損による不具合が避けられる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の内燃機関の点火時期制御
装置によれば、ガソリンに他の燃料を混入して使用する
内燃機関において、その点火時期をＭＢＴ近傍まで近づ
けられるので、機関の燃料効率が良くなり、燃費が向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の点火時期制御装置の構成を
示すブロック図、第２図は本発明の装置を備えた内燃機
関の構成図、第３図は第２図の制御回路の動作を示すフ
ローチャート、第４図はアルコール濃度−プレイグニシ
ョン限界温度特性を示す線図、第５図は測温プラグの一
例の構成を示す一部断面を含む側面図である。 １０・・・エンジン、１１・・・シリンダヘッド、１２
・・・吸気１１１Ｌ　１４・・・スロットルバルブ、１
６・・・アイドル用バイパス通路、１８・・・ポジショ
ンセンサ、２０・・・圧力センサ、２２・・・燃料噴射
弁、２４・・・燃料タンク、２６川燃料ポンプ、２８・
・・燃料パイプ、３０・・・アルコール濃度計、３３・
・・イグナイタ、３５・・・測温プラグ、３５ｂ・・・
温度センサ、３６・・・ディストリビユータ、１００・
・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガソリンに別の燃料を混入した混合燃料を使用する内燃
   機関の点火時期制御装置であって、混入した燃料の濃度
   を検出する濃度検出手段と、機関燃焼室内の温度を検出
   する温度検出手段と、混入燃料の濃度に対するプレイグ
   ニション限界温度を演算するプレイグニション限界温度
   演算手段と、 機関の運転状態に応じた基本点火時期を演算する基本点
   火時期演算手段と、 前記燃焼室内の温度とプレイグニション限界温度とを比
   較し、燃焼室内温度がプレイグニション限界温度よりも
   低い時に前記基本点火時期を所定値だけ進角させる点火
   時期補正手段と、 を備えた内燃機関の点火時期制御装置。