JPH02125967A - 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、特に使
用燃料中のアルコール濃度を検出するアルコールセンサ
を有する場合のアルコールセンサの異常時のフェイルセ
ーフ装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の内燃機関の点火時期制御装置においては、機関運
転状態（例えば機関回転数と基本燃料噴射量）に対応さ
せて点火時期の基本制御値を予め定めたマツプを参照し
て、機関運転状態に基づいて点火時期の基本制御値ＭＡ
ＤＶを設定している。

また、ノッキングを回避すると共に、ノッキング限界ま
で点火時期を進角させて出力性能の向上を図るべく、ノ
ッキングセンサによりノッキングのレベルを検出して、
ノッキング有りのときには遅角補正のためノッキング補
正値ＢＥＴＡを一定量減少し、ノッキング無しのときに
は進角補正のためノッキング補正値ＢＥＴＡを一定量増
加している。

そして、点火時期の基本制御値ＭＡＤＶにノッキング補
正値ＢＥＴＡを加算して、点火時期の制御値（点火進角
）ＡＤＶ＝ＭＡＤＶ十ＢＥＴＡを設定している（特開昭
６２−１４２８６１号公報等参照）。

また、燃料として、燃料（ガソリン）中にアルコール（
一般にはメタノール）を混入させたアルコール混合燃料
を使用すると、着火性、燃焼速度等が異なるため、点火
時期を補正する必要がある。

そこで、従来は、燃料中のアルコール濃度毎に、機関運
転状態に対応させて点火時期の基本制御値を予め定めた
マツプを複数用意する一方、燃料中のアルコール濃度を
検出するアルコールセンサ（特開昭５６−９８５４０号
公報等参照）を設けて、検出されたアルコール濃度に基
づいてマツプを選択している。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、アルコールセンサは、その経時変化によ
り、あるいは、特に電極式の場合、金属イオンの析出・
付着により、センサ出力値に異常（出力低下）を生じる
場合がある。かかる場合、これを放置すると、−時的に
点火時期が大きく狂い、ノッキング等を起こすという問
題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、アルコール
センサの異常を速やかに検出でき、しかもフェイルセー
フのためアルコール−度を推定して点火時期を適正に制
御しうるようにすることを目的とする。

く課題を解決するだめの手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように、使用燃料中
のアルコール濃度毎に、機関運転状態に対応させて点火
時期の基本制御値を予め定めたマツプを複数備えると共
に、使用燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール
センサと、アルコール濃度に基づいてマツプを選択する
マツプ選択手段と、機関運転状態を検出する機関運転状
態検出手段と、アルコール濃度に基づいて選択されたマ
ツプから機関運転状態に基づいて点火時期の基本制御値
を検索する点火時期基本制御値検索手段と、点火による
ノッキングのレベルを検出するノッキングセンサと、検
出されたノッキングのレベルに応してノッキング補正値
を増減して設定するノッキング補正値設定手段と、点火
時期の基本制御値にノッキング補正値を加算して点火時
期の制御値を設定する点火時期制御値設定手段とを備え
、この点火時期の制御値に基づいて点火を制御する内燃
機関の点火時期制御装置において、前記ノッキング補正
値が所定の範囲内か否かを判定して所定の範囲外となっ
たときにアルコールセンサの異常を検出するアルコール
センサ異常検出手段と、アルコールセンサの異常検出時
に前記複数のマツプを参照してそのときの点火時期の制
御値と機関運転状態とから当該点火時期の制御値がマツ
プ上の当該機関運転状態における基本制御値となるマッ
フヲ見出してアルコール濃度を推定するアルコール濃度
推定手段とを設ける構成とする。

〈作用〉 上記の構成においては、アルコールセンサにより燃料中
のアルコール濃度が検出されると、マツプ選択手段によ
り、アルコール濃度に対応するマツプが選択される。そ
して、機関運転状態検出手段により検出される機関運転
状態に基づき、点火時期基本制御値検索手段により、そ
のマツプから点火時期の基本制御値が検索される。

また、ノッキングセンサにより検出されるノッキングの
レベルに応じて、ノッキング補正値設定手段により、ノ
ッキング補正値が増減設定される。

点火時期制御値設定手段は、点火時期の基本制御値にノ
ッキング補正値を加算して点火時期の制御値を設定する
。この点火時期の制御値に基づいて点火が制御される。

かかる制御中、アルコールセンサ異常検出手段は、ノッ
キング補正値が所定の範囲内か否かを判定していて、所
定の範囲外となったときにアルコールセンサの異常を検
出する。すなわち、ノッキング補正値が所定の範囲外の
ときは、アルコールセンサの異常により、誤った基本制
御値が検索され、これを補正すべくノッキング補正値が
異常を呈したものとみなして、アルコールセンサの異常
を検出する。

このようにしてアルコールセンサの異常が検出されると
、アルコール濃度推定手段は、複数のマツプを参照して
、そのときの点火時期の制御値と機関運転状態とから、
当該点火時期の制御値がマツプ上の当該機関運転状態に
おける基本制御値となるマツプを見出して、その見出し
たマツプに対応するアルコール濃度を知り、これをアル
コール濃度として推定する。これにより、フェイルセー
フが可能となる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図を参照し、機関１には、エアクリーナ２゜吸気ダ
クト３．スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５
を介して空気が吸入される。

スロットルチャンバ４にはアクセルペダルと連動するス
ロットル弁６が設けられている。吸気マニホールド５に
は各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁７が設けられていて、
燃料タンク８内から燃料ポンプ９により圧送され図示し
ないプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御さ
れる燃料を機関１に噴射供給する。

機関１の各気筒には点火栓１０が設けられていて、これ
らには点火コイル１１にて発生する高電圧がディストリ
ビュータ１２を介して順次印加され、これにより火花点
火して混合気を着火燃焼させる。

ここで、燃料噴射弁７及び点火コイル１１の作動は、マ
イクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット１
３からの信号により制御され、これにより燃料噴射量及
び点火時期が制御される。

かかる制御のため、コントロールユニット１３には、各
種のセンサから信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３に熱線式のエ
アフローメータ１４が配設されていて、吸入空気流量Ｑ
を検出する。

また、ディストリビュータ１２にクランク角センサ１５
が内蔵されていて、４気筒の場合、クランク角１８０°
毎の基準信号ＲＥＦと、クランク角ｌ。

毎の単位信号ＰＯ３とを出力する。ここで、基準信号Ｒ
ＥＦの周期、あるいは所定時間内の単位信号ＰＯ３の発
生数を計測することにより、機関回転数Ｎを算出可能で
ある。

また、スロットル弁６にポテンショメータ式のスロット
ルセンサ１６が付設されていて、スロットル弁開度ＴＶ
Ｏを検出する。

また、機関１のシリンダブロックにノッキングセンサ１
７が取付けられている。このノッキングセンサ１７は、
圧電素子を有して、機関１の振動のレベルに対応した電
気的信号を出力する。そして、この信号は、コントロー
ルユニット１３内に配置された信号処理回路により、点
火によるノッキングのレベルに対応する信号に変換され
る。

また、燃料タンク８内にアルコールセンサ１８が設けら
れていて、燃料中のアルコール濃度を検出する。このア
ルコールセンサ１８は、燃料中に浸漬させた一対の白金
電極を有し、アルコール濃度にに応じた電極間の抵抗値
の変化により、出力電圧が変化するものである。

コントロールユニット１３内のマイクロコンピュータに
よる制御は以下の通り行われる。

燃料噴射量の制御は、エアフローメータ１４により検出
される吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ１５からの
信号に基づいて算出される機関回転数Ｎとから、基本燃
料噴射量Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）を演算し、これ
を適宜補正して燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ−ＣＯＥＦ＋Ｔｓ
　（ＣＯＥＦは各種補正係数、Ｔｓは電圧補正分）を演
算し、これに相応するパルス中の駆動パルス信号を機関
１の回転に同期して所定のタイミングで燃料噴射弁７に
与えることによって行う。

点火時期の制御は、第３図のフローチャートに示すプロ
グラムに従って、点火時期の制御値（点火進角）ＡＤＶ
を演算し、これに基づくタイミングで点火信号を点火コ
イル１１に与えることによって行う。

尚、マイクロコンピュータには、予めデータとして、機
関運転状態のパラメータである機関回転数Ｎと基本燃料
噴射量Ｔｐとに対応させて点火時期の基本制御値（基本
進角）ＭＡＤＶを記憶させたマツプを、アルコール濃度
（例えば０％、２５％。

５０％、７５％、１００％）毎に複数与えである（第４
図参照）。

次に第３図のフローチャートに沿って点火時期の制御に
ついて詳細に説明する。

ステップ１（図にはＳｌと記しである。以下同様）では
、アルコールセンサ１８についての異常検出フラグ（Ｎ
Ｇフラグ）が立っているか否かを判定し、立っていない
場合は、ステップ２へ進む。

ステップ２では、アルコールセンサ１８の出力電圧を読
込んでアルコール濃度を検出する。

ステップ３では、アルコール濃度に従ってマツプを選択
する。この部分がマツプ選択手段に相当する。

ステップ４では、選択されたマツプを参照し、機関回転
数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐとから点火時期の基本制御値
（基本進角）ＭＡＤＶを検索する。

この部分が点火時期基本制御値検索手段に相当する。ま
た、この例では、機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐと
を機関運転状態のパラメータとしており、従ってクラン
ク角センサ１５及びエアフローメータ１４が機関運転状
態検出手段に相当する。

尚、マツプは例えばアルコール濃度０％、２５％。

５０％、７５％、１００％の５種類程度であるので、中
間値の場合は前後２つのマツプを選択し、それぞれのマ
ツプからの検索値から補間計算する。この様子を第４図
に示しである。

ステップ５ではノッキングセンサ１７からの信号に基づ
いて検出されるノッキングのレベルよりノッキングの有
無を判定する。そして、ノッキング有りのときは、ステ
ップ６に進んで、遅角補正の１ま ため、ノッキング補正値ＢＥＴＡ　（初期値は０°）を
所定量（例えば１°）減少させ、ノッキング無しのとき
は、ステップ７に進んで、進角補正のため、ノッキング
補正値ＢＥＴＡを所定量（例えば１°）増加させる。こ
の部分がノッキング補正値設定手段に相当する。

ステップ８では、点火時期の基本制御値ＭＡＤ■にノッ
キング補正値ＢＥＴＡを加算して、次式の如く、点火時
期の制御値（点火進角）ＡＤＶを求める。この部分が点
火時期制御値設定手段に相当する。

ＡＤＶ＝ＭＡＤＶ十ＢＥＴＡ 点火時期の制御値ＡＤＶが設定されると、クランク角セ
ンサ１５から基準信号ＲＥＦが上死点前８０゜で出力さ
れる場合、カウンタに８Ｏ−ＡＤＶをセットし、基準信
号ＲＥＦの発生から単位信号ＰＯ８が入力される毎にカ
ウンタ値を１ずつ減算し、カウンタ値が０になったとこ
ろで、点火信号を点火コイル１１に出力して、点火を行
わせる。

一方、ステップ９では、スロットルセンサ１６により検
出されるスロットルセンサＴＶＯの単位時間当たりの変
化量ΔＴＶＯを求め、その変化量ΔＴＶＯを所定値と比
較して、定常状態（ΔＴＶＯ≦所定値）か否かを判定す
る。

定常状態のときは、アルコールセンサ１８の異常判定の
ため、ステップ１０以降へ進み、それ以外のときはこの
ルーチンを終了する。定常状態のみ異常判定を行うのは
、判定精度の向上のためである。

ステップ１０では、ノッキング補正値ＢＥＴＡをマイナ
ス側の下限値りと比較し、ステップ１１では、ノッキン
グ補正値ＢＥＴＡをプラス側の上限値Ｈと比較する。

この結果、ノッキング補正値ＢＥＴＡが所定の範囲内（
下限値Ｌ〜上限値Ｈの間）であれば、正常とみなして、
このルーチンを終了する。

逆に、ノンキング補正値ＢＥＴＡが所定の範囲外のとき
（下限値り未満のとき、あるいは、上限値Ｈを超えると
き）、すなわち、第５図に示すように点火時期の制御値
ＡＤＶの基本制御値ＭＡＤ■に対するズレが大となった
ときは、アルコールセンサ１８の異常により、誤った基
本制御値ＭＡＤ■が検索され、これを補正すべくノッキ
ング補正値ＢＥＴＡが異常を呈したものとみなし、ステ
ップ１２へ進む。

ステップ１２では、アルコールセンサ１８の異常を検出
したものとして、ＮＧフラグを立てる。

従って、ステップ１０〜１２の部分がアルコールセンサ
異常検出手段に相当する。

次にステップ１３に進み、前記複数のマツプを参照して
、現在の点火時期の制御値ＡＤＶ　（−ＭＡＤＶ＋ＢＥ
ＴＡ）と機関運転状態Ｎ、Ｔｐとから、当該点火時期の
制御値ＡＤＶがマツプ上の当該機関運転状態Ｎ、Ｔｐに
おける基本制御値ＭＡＤＶとなるマツプを見出して、そ
の見出したマツプに対応するアルコール濃度を知り、こ
れをアルコール濃度として推定する。この様子を第６図
に示しである。この部分がアルコール濃度推定手段に相
当する。

このようにして、アルコールセンサ１８が異常と検出さ
れ、アルコール濃度が推定されると、次回からは、ステ
ップ１での判定で、ＮＧフラグが立っているので、ステ
ップ２を実行することなく、ステップ３へ進み、フェイ
ルセーフのため、アルコールセンサ１８の信号に基づく
ことなく、アルコール濃度の推定値を用いて、マツプの
選択を行うようになる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、点火時期の制御に
際し、アルコールセンサの異常を速やかに検出でき、し
かもフェイルセーフのためアルコール濃度を推定して点
火時期を適正に制御することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す内燃機関のシステム図、第３図
は点火時期制御のフローチャート、第４図は点火時期の
基本制御値のマツプを示す図、第５図は異常判定の範囲
を示す図、第６図はマツプからのアルコール濃度推定の
様子を示す図である。 １・・・機関　　７・・・燃料噴射弁　　８・・・燃料
タンク　　１０・・・点火栓　　１１・・・点火コイル
　　１２・・・ディストリビュータ　　１３・・・コン
トロールユニット１４・・・エアフローメータ　　１５
・・・クランク角センサ１７・・・ノッキングセンサ　
　１８・・・アルコールセンサ特許出願人　日本電子機
器株式会社 代　理　人　弁理士　笹島　冨二雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 使用燃料中のアルコール濃度毎に、機関運転状態に対応
   させて点火時期の基本制御値を予め定めたマップを複数
   備えると共に、使用燃料中のアルコール濃度を検出する
   アルコールセンサと、アルコール濃度に基づいてマップ
   を選択するマップ選択手段と、機関運転状態を検出する
   機関運転状態検出手段と、アルコール濃度に基づいて選
   択されたマップから機関運転状態に基づいて点火時期の
   基本制御値を検索する点火時期基本制御値検索手段と、
   点火によるノッキングのレベルを検出するノッキングセ
   ンサと、検出されたノッキングのレベルに応じてノッキ
   ング補正値を増減して設定するノッキング補正値設定手
   段と、点火時期の基本制御値にノッキング補正値を加算
   して点火時期の制御値を設定する点火時期制御値設定手
   段とを備え、この点火時期の制御値に基づいて点火を制
   御する内燃機関の点火時期制御装置において、前記ノッ
   キング補正値が所定の範囲内か否かを判定して所定の範
   囲外となったときにアルコールセンサの異常を検出する
   アルコールセンサ異常検出手段と、アルコールセンサの
   異常検出時に前記複数のマップを参照してそのときの点
   火時期の制御値と機関運転状態とから当該点火時期の制
   御値がマップ上の当該機関運転状態における基本制御値
   となるマップを見出してアルコール濃度を推定するアル
   コール濃度推定手段とを設けたことを特徴とする内燃機
   関の点火時期制御装置。