JPH02223647A - 火花点火式内燃機関の加速時制御装置 - 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、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関（
以下、「内燃機関」を単に「エンジン」という場合があ
る）における加速時制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、エンジン加速時においては、ノックが発生し
やすいので、一般にかかるノックを回避するための制御
（ノックコントロール）が実施されている。

かかるノックコントロールは、ノックコントロール領域
で、ノックセンサから入力した信号を基にいかなる運転
状態にあっても、又過渡状態にあっても、例えば−律に
点火時期を遅らせる等の制御を行なっている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ガソリンエンジンにおいて、例えば無負
荷状態からスロットル弁を全開（ＷＯＴ）にしたときの
ような加速過程を詳細に調べると、第１１図に示すよう
に、加速直後の数サイクルの期間■においてはノックが
激しく発生し、その後の加速期間■においては、ノック
が抑制され、その後の期間■においては、再度ノックが
激しくなるというということがわかった。

このように、加速過程中にノック発生状態が変化するの
は、次のような理由であると推定される。

まず、加速直後の期間■において、ノックが発生するの
は、かかる期間中に、複数の組成成分を有するガソリン
燃料中において、沸点が低くオクタン価の低いものが優
先的に燃焼室に供給されるため、ノックが発生するので
あり、これは数サイクル間つづく。

この期間Ｉにつづく期間Ｈにおいて、ノックが抑制され
るのは、この期間■においては、燃焼室壁温が低く自己
着火によって燃焼する質量の割合が少ないからである。

すなわち、ノックが発生する点火角は、第９図に示すご
とく、燃焼室壁部の温度（燃焼室壁温）に関係しており
、また加速時において低負荷から高負荷に変わる際には
、燃焼室壁温は温度上昇の遅れ（第１０図参照）によっ
て定常時より低いため、燃焼室壁温が定常にまで上昇す
る間は、点火角に対して進角してもノックは生じないの
である。

そして、更につづく期間■においては、燃焼室壁温が高
くなり、自己着火によって燃焼する質量の割合が多くな
っていくから、再度ノックが激し。

くなるのである。

本発明は、このような知見に基づき創案されたもので、
加速過程中に変化するノック発生状態に応じたノック制
御を行なえるようにして、ノックの発生を抑制しながら
、しかも加速性能を向上できるようにした、火花点火式
内燃機関の加速時制御装置を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するため５本発明の火花点火式内燃機
関の加速時制御装置は、火花点火式内燃機関において、
比較的ノックの生じやすい加速初期に該ノックを回避す
るように該内燃機関における燃焼室内の燃焼状態を制御
する第Ｊ−の燃焼制御手段と、該加速初期につづくノッ
ク発生が抑制される加速期間においては出力トルクを優
先するように該燃焼室内の燃焼状態を制御する第２の燃
焼制御手段とをそなえて構成されたことを特徴としてい
る。

［作　用］ 上述の本発明の火花点火式内燃機関の加速時制御装置で
は、比較的ノックの生じやすい加速初期においては、第
１の燃焼制御手段により、ノックを回避するように燃焼
室内の燃焼状態を制御するともに、この加速初期につづ
くノック発生が抑制される加速期間においては、第２の
燃焼制御手段により、出力トルクを優先するように燃焼
室内の燃焼状態を制御する。

［実施例］ 以下１図面により本発明の一実施例としての火花点火式
内燃機関の加速時制御装置について説明すると、第１図
はその制御系およびエンジン概略システムを示す全体構
成図、第２図はその第１の燃焼制御手段を示すブロック
図、第３図はその第２の燃焼制御手段を示すブロック図
、第４図はその燃焼時オクタン価推定モデルを説明する
図、第５図はその燃焼室壁温推定モデルを説明する図。

第６図はその制御要領を説明するためのフローチャート
、第７図はその第１の燃焼制御手段によって点火時期を
求めるためのフローチャート、第８図はその第２の燃焼
制御手段によって点火時期を求めるためのフローチャー
トである。

さて、本装置によって制御される車載用ガソリンエンジ
ンシステム（火花点火式内燃機関システム）は、第１図
のようになるが、この第１図において、ガソリンエンジ
ンＥ（以下、単にエンジンＥという）はその燃焼室１に
通じる吸気通路２および排気通路３を有しており、吸気
通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御される
とともに、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって
連通制御されるようになっている。

また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６
、スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（インジェク
タ）８が設けられており、排気通Ｊ８３には、その上流
側から順に図示しないが排ガス浄化用の触媒コンバータ
（三元触媒）およびマフラ（消音器）が設けられている
。

なお、インジェクタ８は吸気マニホルド部分に気筒数だ
け設けられている。今１本実施例のエンジンＥが直列４
気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設
けられていること１、゛なろ。

即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰＩ）方式の
エンジンであるということができる。

また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変わるようになっている。

さらに、各気筒には、その燃焼室１へ向けて点火プラグ
９が設けられており、各点火プラグ９はディストリビュ
ータ（図示せず）を介して点火コイル１０に接続されて
いる。そして１点火コイル１０付きのパワートランジス
タ１１のオフ動作によって点火コイル９に高い電圧が発
生して、ディストリビュータにつながっている点火プラ
グ９のいずれかがスパーク（点火）するようになってい
る、なお、パワートランジスタ１１のオン動作によって
点火コイル１０はバッテリ１２により充電を開始される
。そして、これらの点火プラグ９゜ディストリビュータ
、点火コイル１０．パワートランジスタ１１で、点火装
置を構成する。

このような構成により、スロットル弁７の開度に応じエ
アクリーナ６を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分でインジェクタ８からの燃料と適宜の空燃比となる
ように混合され、燃焼室１内で点火プラグ９を適宜のタ
イミングで点火させることにより、燃焼せしめられて、
エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガスと
して排気通路３へ排出され、触媒コンバータで排ガス中
のＣｏ、ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてか
ら、マフラで消音されて大気側へ放出されるようになっ
ている。

さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず吸気通路２側には、そのエア
クリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情帷から
検出する体積流量計としてのエアフローセンサ１３．吸
入空気温度を検出する吸気温センサおよび大気圧を検出
する大気圧センサが設けられており、そのスロットル弁
配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ、アイドリング状態を検
出するアイドルスイッチが設けられている。

また、排気通路３側には、触媒コンバータの上流側で燃
焼室１に近い部分に、排ガス中の酸素濃度（０２濃度）
を検出する酸素濃度センサ（０８センサ）が設けられて
いる。

さらに、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１６が
設けられるほかに、クランク角度を検出するクランク角
センサ１４（このクランク角センサ１４はエンジン回転
数Ｎを検出するエンジン回転数センサも兼ねているので
、以下、必要に応じ。

このクランク角センサ１４をエンジン回転数センサと称
することがある）および第１気筒（基準気筒）の上死点
を検出するＴＤＣセンサがそれぞれディストリビュータ
に設けられている。

また、加速状態を検出する加速度センサ１７゜ノックの
発生状態を検出するノックセンサ１８が設けられている
。なお、加速度センサ１７はスロットルセンサあるいは
エアフローセンサ１３の出力を微分しうるようなもので
よい。

ところで、上記の各センサからの検出信号は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）１５へ入力されるようになっている
。

また、ＥＣＵＩ５は、バードアウェア的にその構成を見
ると、ＣＰＵ、ＲＡＭ　（バックアップＲＡＭを含む）
、ＲＯＭ、適宜の入出力インタフェース回路をそなえて
おり、その入力インタフェース回路を通じであるいは直
接に各センサからの信号がＣＰＵへ入力されるとともに
、出力インタフェース回路を通じてＣＰＵからの点火時
期制御信号がパワートランジスタ１１へ出力され、更に
は点火コイル１０からディストリビュータを介して各点
火プラグ９を順次スパークさせてゆくようになっている
。

なお、ＣＰＵからは出力インタフェース回路を通じ噴射
燃料制御信号がインジェクタ８へ出力されるようになっ
ており、これによりこの噴射燃料ＩＩＪ＃ｌ信号によっ
て決まる時間だけインジェクタ８から燃料が噴射されて
、所望の空燃比となるよう制御される。

今、ノックコントロールに着目して、ＥＣＵＩ５を、か
かるノックコントロールのための点火時期制御機能ブロ
ックを用いて示すと、第１図に示すようになる。すなわ
ち、このノックコントロール機能を有するこの点火時期
制御装置は、基本点火時期設定手段としての基本点火角
設定手段３０゜第１の燃焼制御手段としての点火時期設
定手段（第１の燃焼コントロールパラメータ補正手段）
３１Ａ、第２の燃焼制御手段としての点火時期補正量設
定手段（第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段）
３１Ｂ、加算手段３４．点火信号発生手段３５．セレク
タ３６．スイッチ手段３７゜比較手段３８を有している
。

ここで、基本点火角設定手段３０は、エンジンＥの運転
状態（この運転状態はエアフローセンサ１３からのエン
ジン負荷情報とエンジン回転数センサ１４からのエンジ
ン回転数情報とから決まる）に応じて基本点火時期を設
定するもので１例えばＡ／Ｎ、Ｎとから決まる２次元の
基本点火時期データ（進角データ）θ。を記憶する基本
点火時期マツプをもっている。

また、第１の燃焼コントロールパラメータ補正手段とし
ての点火時期設定手段３１Ａは、第２図に示すごとく、
供給燃料量計測手段２０．気化特性・オクタン価設定手
段２１．オクタン価推定手段２２２点火時期算出手段２
３を有している。

ここで、供給燃料量計測手段２０は、エンジン吸気通路
２ヘインジエクタ８を通じて供給する燃料量を計測する
もので１例えばインジェクタ８へ供給する燃料噴射パル
スの時間幅に基づきあるいはエアフローセンサ１３で得
られる吸入空気量に基づき燃料量が計測されるようにな
っている。

気化特性・オクタン価設定手段２１は、燃料についての
各成分ごとにその成分割合、気化特性およびオクタン価
を予め設定しておくものであるが、かかる割合、気化特
性およびオクタン価は燃料タンク内に燃料を入れる際あ
るいは入れた状態で自動的に計測してもよい。

オクタン価推定手段２２は、供給燃料量計測手段２０で
得られた供給燃料量並びに燃料についての成分ごとに予
め設定された成分割合、気化特性およびオクタン価につ
いての各情報に基づき燃焼室１内での燃料のオクタン価
（等価的オクタン価）を推定するもので、このためにオ
クタン価推定手段２２は、供給燃料量計測手段２０で得
られた供給燃料量並びに燃料についての成分ごとに予め
設定された気化特性およびオクタン価についての各情報
から各成分ごとの気化吸入量を推定する気化・吸入推定
手段２２Ａと、この気化・吸入推定手段２２Ａで推定さ
れた気化・吸入量から等価的オクタン価を計算する等価
的オクタン価計算手段２２Ｂとをそなえている。

点火時期算出手段２３は、オクタン価推定手段２２で推
定された等価的オクタン価に基づき点火時期を求めるも
ので、更にこの点火時期算出手段２３は、エンジンＥの
運転状Ｓ＜この運転状態はエンジン負荷センサ（エアフ
ローセンサ）１３からのエンジン負荷情報とエンジン回
転数センサ１４からのエンジン回転数情報とから決まる
）に応じて点火角（点火時期）が決まる２次元の点火時
期データ（進角データ）を記憶する点火時期マツプ２３
−１〜２３−ｎを複数（ｎ）の等測的オクタン偏分もっ
ている。この第２図に示す例では、マツプ２３−１が最
小等価的オクタン価についてのもので、マツプ２３−ｎ
が最大等価的オクタン価についてのものである。なお、
２３−１〜２３−ｎ間の番号をもつマツプは、最小等価
的オクタン価と最大等価的オクタン価との中間の等価的
オクタン価についてのもので、サフィックス番号の小さ
いものほど小さい等価的オクタン価についてのものであ
る。

ところで、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段
としての点火時期補正量設定手段３１．　Ｂは、第３図
に示すごとく、燃焼エネルギ量を示す変数（例えば吸入
空気量や燃料噴射量）からエンジンの燃焼室１における
壁部の温度を推定する燃焼室壁温推定手段３２と、この
燃焼室壁温推定手段３２で推定された燃焼室壁温から点
火時期補正量ΔＡを求める点火時期補正量演算手段とし
ての点火角補正手段３３とをそなえて構成されている１
、また、第１図に示す加算手段３４は、基本点火角設定
手段３０からの基本点火角θ。と点火時期補正量設定手
段３１Ｂからの点火時期補正量ΔＡとを加算するもので
ある。

さらに、点火信号発生手段３５は、加算手段３４からの
点火時期情報または第１の燃焼コントロールパラメータ
補正手段としての点火時期設定手段３１Ａからの点火時
期情報に基づいてパワートランジスタ１１を作動させる
ための点火信号を発生するもので、これにより、この点
火信号発生手段３５で、エンジンの運転状態に応じて求
められた点火時情報に基づきパワートランジスタ１１等
の点火装置を作動させる点火装置作動手段を構成する。

また、セレクタ３６は、加速度センサ１６からの信号を
受けて加速初期（第１１図に夏で示す期間参照）は、第
１の燃焼コントロールパラメータ補正手段としての点火
時期設定手段３１Ａからの点火時期情報を選択し、その
後の加速期間中は加算手段３４からの点火時期情報を選
択するように切り替わるもので、スイッチ手段３７はノ
ックセンサ１７によってノックの発生が検出されるまで
は閉じており、ノックが検出されると開くものである。

さらに、比較手段３８は、加算手段３４からの点火角（
基本点火角θ。十点火時期補正量ΔＡ）とＭＢＴ臨界点
火角θ８８丁とを比較し、もし加算手段３４からの点火
角（基本点火角Ｏ０＋点火時期補正量ΔＡ）がＭＢＴ臨
界点火角ｅ　ＨＩＬＴより大きいと、ＭＢＴ臨界点大角
θＭ８丁を出力するもので、このＭＢＴ臨界点火角ＯＭ
ＢＴを出力したときは、この信号がセレクタ３５を通る
ようにこの信号でセレクタ３５が優先的に切り替わるよ
うになっている。

これにより、加速直後の数サイクルの期間Ｉ（第１１図
参照）においては、第１の燃焼コントロールパラメータ
補正手段としての点火時期設定手段３１Ａからの点火時
期情報が選択され、その後の加速期間■（第１１図参照
）においては、第２の燃焼コントロールパラメータ補正
手段としての点火時期補正量設定手段３１Ｂからの点火
時期補正量ΔＡと基本点火角ｅ０とを加算した点火時期
情報が選択され、その後の期間■（第１１図参照）にお
いては、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段と
しての点火時期補正量設定手段３１Ｂからの点火時期補
正量ΔＡが基本点火角θ。

から切り離された点火時期情報が選択されるようになっ
ている。なお、加算手段３４からの点火角（基本点火角
十点火時期補正量）がＭＢＴ臨界点火角θＭＢ？より大
きいと、ＭＢＴ臨界点火角θＭＢＴが選択されるように
なっている。

次に、第１の燃焼コントロールパラメータ補正手段とし
ての点火時期設定手段３１Ａにおいて、等価的オクタン
価を推定する手法について説明する。

まず、単一組成の燃料について考える。この場合は、第
４図に示すごとく、１時刻の噴射量をｕｌとすると、そ
のうちｂの割合で直接吸入され、残りが吸気通路２内に
付着すると考えられるとともに、付着燃料ｘ１のうちａ
だけ気化により吸入されると考えられる。

すると、燃焼室１への吸入量ｙｉおよび吸気通路内壁面
への付着量の増加分（ｘ１＊＋　　ｘｘ）について、次
式が成立する。

ｙｌ＝　ａ　ｘｌ＋ｂ　ｕｌ”（１） ｘｌ。１−ｘｉ＝　（１−ｂ）　ｕｔ−ａ　ｘｌ・・（
２）さらに整理すると。

ｘｉ＝　（１−ａ）ＸＬ−１＋（１−ｂ）　　ｕｔ−＋
”（３）となる。

つぎに、上記理論を複数組成の燃料に拡張する。

各成分ごとの付着量ベクトルを１１、各成分ごとの吸入
量ベクトルをｙｌとし、更に各成分ごとの気化係数マト
リクスをＡＡ　（このＡＡは対角成分ａ□ｘｐａｚ２ｔ
・・　ａｎｎが順次気化係数ａＬＴ　ａ２１・・ｅ　ａ
ｎで、その他の部分はＯであるマトリクス）とし、また
、各成分の重量比Ｘ直接吸入率をベクトルにしてｂとし
、各成分ごとの重量比マトリクスをＷ（このＷは対角成
分Ｗエエ、Ｗ、、、・・ｗｎｎが順次重量比係数ｗＬ、
　Ｗ２．　　　、’　”　　Ｗｎで、その他の部分はＯ
であるマトリクス）とすると、多成分燃料については、 ｘｌ＝　（Ｉ−ＡＡ）ｘｌ−１＋　（ｅ−Ｔｏ）ｔＷｕ
ｌ−４”（４）ｙｌ＝ＡＡｘｌ＋ｂｔＷｕ１”（５） が成立する。

ここで、０は単位ベクトル、■は単位行列である。

次に、等価的オクタン価の推定について説明する。

まず、各成分のオクタン価をαｊとするベクトルをαと
する。そして、ある種の燃料については、（重量比×オ
クタン価）の総和で、等価的オクタン価が求まるので、
近似的に次式を使うことができる。

０Ｎｔ＝　ａ　ｔｙｔ／　ｓ　ｔｙｔ・・（６）ここで
、ＯＮＩはｉ時点の等価的オクタン価、ｔはベクトルの
転置である。

このようにして、複数組成の燃料についての等価的オク
タン価を求めることができる。

なお、（６）式で誤差が大きいときは、事前に各種重量
比ごとのオクタン価を求めたデータテーブルを使用する
。この場合は。

Ｃ）ｓ１＝　ｆ　（ｇ　＊　ｙ）・・（７）となる。

次に、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段とし
ての点火時期補正量設定手段３１Ｂにおける燃焼室壁温
推定手段３０で燃焼室壁温を推定する手法と、点火角補
正手段３３で点火時期補正量を求める手法とについて説
明する。

まず、燃焼室壁温の推定モデルと算出式について説明す
る。燃焼室壁温θ１を推定するモデルは、第５図に示す
ように、燃焼室壁においてこの燃焼室壁に流入出する熱
Ｑｉ、Ｑｏと燃焼室壁の熱容量Ｃ２冷却水温θＣにより
推定される非定常無次元モデルとして考えられる。した
がって、このモデルから燃焼室壁の温度上昇率θＶは Ｉｗ＝（Ｑｉ−Ｑｏ）／Ｃ・・（８） となり、Ｑｏは、αを燃焼室壁と冷却液の熱貫流率とす
ると、 Ｑｏ＝＠（ｊｖ−１ｃ）”（９） で表わされ、従って、（８）式にこの（９）式を代入す
ると。

Ｉｗ＝−（ｇ　（１ｗ−＃ｃ）／Ｃ）＋　（Ｑｉ／Ｃ）
　・・（１０）となる。

二二で、　＃す＝ｔｃ＋ｌ　　（＃：燃鏡室璧と冷庫液
の■差）・・（１１）とおくと、ｄ＃ｃ／ｄｔ＝　Ｏに
より。

１＝（−＠ｌ／Ｃ）”（Ｑｉ／Ｃ）・・（１２）となる
。

ところで、燃料の発熱エネルギはエンジン１回転当りの
シリンダに吸入される空気流量Ａ／Ｎとエンジン回転数
Ｎとの積に比例し、燃焼室壁に流入する熱Ｑｉは発熱エ
ネルギの一部でその割合が一定であるとすると、Ｑｉは
（Ａ／Ｎ）ＸＮと線形である。そこで、 ＱＣＣＩＩ（Ａ／Ｎ）Ｎ　　　＃：定数・・（１３）と
おき、α／Ｃをγ（定数）に書き直せば、（１２）式は ９＝−１−リ（Ａ／Ｎ）Ｎ・・（１４）となる。これを
時刻ｔからｔ＋ΔＴまで積分し、添字（１）は時刻ｔに
おける値を表わすとすると、ｅ（ｔ＋ΔＴ）＝Ｉ（ｔ）
＋（−ｙ＃＋ｌ（Ａ／Ｎ）Ｎ）ｄｔ−（１５）となる、
これをＡＴを一定間隔とするオイラー（Ｅｕｉｅｒ）法
により近似すると、 １（１＋ムＴ）＝ｌ（ｔ）＋［−ｙ−（ｔ）す（Ａ／Ｎ
（ｔ））Ｎ（ｔ）コＡＴ＝（１−ｙＡＴ）ｌ（ｔ）す（
Ａ／Ｎ　（ｔ））　Ｎ　（ｔ）　ＡＴまたは １（ｔ＋＾Ｔ）＝（１−ｙＡＴ）　ｅ　（ｔ）す（Ａ／
Ｎ（ｔ＋ムＴ））Ｎ（ｔ＋Δ丁）ＡＴ・・（１６） であり、演算周期Δτごとの計算式に直すと、１ｊ＝（
１−γＡＴ）Ｉｊ−＋すＡＴ（Ａ／Ｎｊ）Ｎｊ・・（１
７）ムＴ：ｌ算周Ｉ　　＃字ｊ：ＩＵでの値となる。こ
れは漸化式のためエンジン制御用マイクロコンピュータ
で演算可能であり、γ、βを予め計測しておけば、（１
１）、（１７）式から燃焼室壁温が求まるのである。

つぎに、燃焼室壁温から点火角補正量（点火時期補正量
）ΔＡを算出する手法について説明する。

すなわち、エンジン回転数Ｎ、エンジン回転数当りの吸
入空気量Ａ　／　Ｎ　を冷却水温に対する燃焼室壁温と
に１ノック点火時期の関係を実験により求めておき、こ
れをエンジン制御用マイクロコンピュータに設定してお
けば、燃焼室壁温から点火時期が得られるのである。

まず、異なるエンジン回転数Ｎ、冷却水温において、Ｗ
ＯＴ　（スロットル全開時）のに１ノック点火時期ＡＫ
ｚはθＶに対して、１次式によって表わせるとすれば、
次式が成立する。

Ａ）（、＝−１＃ｗ＋１”（１８） λ、μ：エンジン！転数と冷却水肛よって決まる定数従
って、このときのＷＯＴ定常時の燃焼室壁温θｗｓから
補正進角量ΔＡじ８ＴＤＣ）は、ΔＡ＝１（＃ｖｓ−＃
ｖ）　・・（１９）と表わせる。（１１）式から（１９
）式はムＡ＝λ０８−０・・（２０） ｌｓ：１１０Ｔ定１１１のＩＩｎＩＩと冷Ｉ水のｎｌｌ
となる。ここで、このエンジン回転数Ｎにおける全開定
常時のエンジン回転数当りの吸入空気量Ａ／Ｎｓから、
このときにおけるθＳは（１５）式において、　ｌ（＋
＋ＡＴ）＝・（１）と置くことにより求まり、１ｓ＝（
ＩＢ／？）（Ａ／Ｎ５）Ｎ・＠　（２１）となるため、
（２０）式は、 ムＡ＝λ［（（ｌｌ＃）（Ａ／Ｎ５）Ｎ）−１Ｆ・・（
２２）である、よって、演算ｊでは次式となる。

ＡＡＪ：！［（（＃／　ｙ）（Ａ／Ｎ５）ＮＪ）−＃ｊ
］　・・（２３）従って、λとＡ／Ｎｓと冷却水温のマ
ツプをエンジン制御用マイクロコンピュータにもたせる
ことにより、ある演算周期でのλ、Ａ／Ｎｓ、Ｎおよび
（１７）式より求まるθからその時点でのΔＡを算出で
きるのである。なお、実際の点火角設定はこれに多少の
余裕をもたせる。

さらに、ＷＯＴではなく、異なるＡ／Ｎに対しても（１
８）式が成り立てば。

ムＡｊ＝１ｎｅ（１−ｙＡＴ）（−ｔｊ−＋＋（β／　
Ｔ　）　（Ａ／Ｎｊ　）Ｎｊ　）・・（２４） となる。

上述の構成により、本加速時制御装置によるノックコン
トロールは次のようにして行なわれる。

すなわち、加速度センサ１８で加速状態が検出されると
、第６図に示すように、まずステップＳ１で、セレクタ
３６によって第１の燃焼コントロールパラメータ補正手
段としての点火時期設定手段３１Ａ側が選択されること
により、燃焼イベントカウンタがリセットされ（ｎ＝ｏ
）、これによす第１の燃焼コントロールパラメータ補正
手段としての点火時期設定手段３１Ａからの点火時期情
報が出力される（ステップＳ２）。

その後は、ステップＳ３で、点火信号を受け、この受け
た回数をカウントする（ステップＳ４）。

そして、ステップＳ５で、ｎ）ｎ、（ｎｏは数サイクル
相当の値が設定されている）がどうか判定され、ｎｏに
なるまでは、点火時期設定手段３１Ａからの点火時期情
報が出力されるようにする。

これにより、加速直後の数サイクルの期間ｌ（第１１図
参照）においては、第１の燃焼コントロールパラメータ
補正手段としての点火時期設定手段３１Ａからの点火時
期情報が選択される。

なお５期間Ｉを、点火サイクルで規定しないで、所要時
間で規定することもでき、この場合は、ステップＳ３を
所要時間ごとにクロックを入力するステップにする。

その後、ｎがｎｌｌより大きくなると、セレクタ３６が
切り替わり、ステップＳ６で、第２の燃焼コントロール
パラメータ補正手段としての点火時期補正量設定手段３
１Ｂからの点火時期補正量ΔＡと基本点火角設定手段３
０からの基本点火角ｅ１とを加算した点火時期情報が出
力される。

その後は、得られた点火時期情報がＭＢＴラインを超え
ていないかどうかを判定しくステップＳ７）、もし超え
ていなければ、ステップＳ８で、点火時期θを８゜＋Δ
Ａとおき、っぎのステップＳ９で、点火時期補正量ΔＡ
が設定値ΔＨ（不感帯）以上かどうかを判断し、この場
合も超えていなければ、ノック信号が出たかどうかを判
定しくステップ５１０）、もし点火時期補正量ΔＡが設
定値ΔＨ以内になるとかノック信号が検出されると、こ
の第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段としての
点火時期補正量設定手段３１Ｂからの点火時期補正をや
める。

また、得られた点火時期情報がＭＢＴラインを超えるよ
うなことがあると、ステップＳｌｌで、ＭＢＴラインを
超えないよう、ＭＢＴ臨界点火角θＭＢ丁にクリップす
る。

これにより、第１１図に示す期間■につづく加速期間■
においては、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手
段としての点火時期補正量設定手段３１Ｂからの点火時
期補正量ΔＡと基本点火角θ。とを加算した点火時期情
報が出力され、その後の期間■（第１１図参照）におい
ては、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段とし
ての点火時期補正量設定手段３１Ｂからの点火時期補正
量ΔＡが基本点火角θ。から切り離された点火時期情報
が出力されるのである。

さらに、第１の燃焼コントロールパラメータ補正手段と
しての点火時ｗＩＦｉ定手段３１Ａで行なわれる点火時
期演算要領について、第７図のフローチャートを用いて
説明する。

まず、ステップａ１で、燃料の各成分ごとの気化特性、
オクタン価を読み込み、ステップａ２で、噴射燃料量を
計測し、ステップａ３で、これらの情報から上記したよ
うな気化・吸入モデルの演算を行なうことにより、各成
分ごとの付着量ベクトルＸ１ｅ各成分ごとの吸入量ｙ１
を求める。

ついで、ステップａ４で、等価的オクタン価の計算を行
ない、更にステップａ５で、エンジン回転数や負荷パラ
メータを取り込み、ステップａ６で、点火角を等価的オ
クタン価、エンジン回転数。

エンジン負荷により決定する。

そして、上記のようにして、点火角が求まる（この点火
角は点火時期ごとに計算される）と、この情報に基づい
て、点火信号発生手段３５からパワートランジスタ１１
へ点火信号が出され、これに応じたタイミングで点火プ
ラグ９が点火する。

このように、所要の数学モデルを用いて、燃焼室ｌ内で
の燃焼時の等価的オクタン価を実時間で推定し、この等
価的オクタン価に基づき点火時期情報を求めることがで
きるので、加速初期の期間■において、ノックが発生し
ない最適な点火角を設定できる。

次に、第２の燃焼コントロールパラメータ補正手段とし
ての点火時期補正量設定手段３１Ｂで行なわれる点火時
期演算要領について、第８図のフローチャートを用いて
説明する。

まず、ステップｂ１で、冷却水温θＣが設定値ＸＤＣよ
り小さいかどうかを判定する。もし小さければ、Ｎｏル
ートをとって、ステップｂ２で、フラグＦＬＧが０かど
うかが判断され、最初は０であるとすると、このステッ
プｂ２でＹＥＳルートをとって、ステップｂ３で、スロ
ットル開度変化率ΔＴＰＳが設定値ＸＤＴＰＳより小さ
いかどうかが判定される。もし、大きければ、即ち加速
時であれば、ステップｂ３でＮｏルートをとって、ステ
ップｂ４で、スロットル開度ＴＰＳが設定値ＸＴＰＳ　
（この設定値は全開近傍値が選ばれる）より小さいかど
うかが判定される。もし、そうでなければ、即ち全開あ
るいは全開近傍であれば、ステップｂ４で、Ｎｏルート
をとって、ステップｂ５で、燃焼室壁温変化率θＷｊ−
θＷ　ｊ−１を求める。

そして５次のステップｂ６で、燃焼室壁温変化率θＷｊ
−θＶｊ−１が設定値Ｘθより小さいかどうかを判定す
る。燃焼室壁温変化率θｗｊ−θｗＪ−１が設定値Ｘ０
以上であれば、ステップｂ７で、ＦＬＧ＝１としてから
、ステップｂ８で、エンジン回転数よりλ又はｌｎｅを
探し出し、ステップｂ９で、点火補正量ΔＡを求める。

その後は、ステップｂ１０で、次回の燃焼室壁温情報を
求めたあと、ステップｂｌｌで、基本点火時期ｅ０にΔ
Ａを加える。

また、ステップｂ６で、燃焼室壁温変化率θＷｊ−θす
ｊ−１が設定値Ｘθより小さいと、即ち、定常状態へ移
行すると、ステップｂ６でＹＥＳルートをとって、ステ
ップｂ１２で、ＦＬＧ＝Ｏとしてから、ステップｂ１３
で、定常時燃焼室壁温θＳを求め、その後は、ステップ
ｂ１４で、次回の燃焼室壁温情報をθＳとしたあと、ス
テップｂ１５で、点火補正量ΔＡを０としてから、ステ
ップｂ１１で、基本点火時期θ。にΔＡ　（＝Ｏ）を加
える。

なお、冷却水温が低かったり、加速時でない場合、ある
いはスロットル開度が全開近傍でない場合は、すべてス
テップｂ１２ヘジャンプし、定常状態時の制御（ステッ
プｂ１３〜・ｂ−１５）を行なう。

そして、上記のようにして点火角が求まると、この情報
に基づいて、点火信号発生手段２１からパワートランジ
スタ１１へ点火信号が出され、これに応じたタイミング
で点火プラグ９が点火する。

このように、燃焼室壁温から点火補正量を求めることが
行なわれるので、加速期間■における燃焼室壁温が低い
間は進み側に点火進角を設定し、加速中期以降、燃焼室
壁温が高くなると、それに応じて点火進角を遅れ側へ補
正することができる。

このように、加速時において、加速過程中のノック発生
状態を考慮した制御が行なわれるので、点火時期を必要
以上に遅らせることなく、燃焼室壁温で決まるノックが
発生しない最適な点火角を常に設定でき、その結果、速
やかな加速をできるだけ妨げないようにしながら、加速
時のノックを確実に防止できる。これにより、エンジン
出力を上げることができ、エンジン効率が上がるととも
に、加速性能を大幅に改善することができる。

なお、定常時においては、燃焼室壁温に基づく補正は行
なわない。

また、点火時期の制御に際しては、加速時補正のほか、
冷却水温や吸気温に応じて補正してもよい。

なお、点火時期算出手段２３を、基本点火時期設定手段
と点火時期補正量設定手段とこれらの手段で得られた情
報を加算する加算手段とで構成して、エンジン運転状態
に応じて得られる基本点火時期を、等価的オクタン価に
応じて得られる点火時期補正量で補正したものを点火時
期情報として使用してもよい。

また、基本点火時期設定手段３０と点火時期補正量設定
手段３１とこれらの手段で得られた情報を加算する加算
手段３４とをそなえる代わりに、エンジンＥの運転状態
に応じて点火角（点火時期）が決まる２次元の点火時期
データ（進角データ）を記憶する点火時期マツプを複数
の燃焼室壁湿分だけ有するようにしてもよい。

また、燃焼室壁温を推定する際に使用する燃焼エネルギ
量を示す変数として、吸入空気量のほか。

燃料噴射量を使用することもできる。

さらに、本ノックコントロール手法を各気筒毎に適用す
ることもでき、このようにすれば、燃料分配等、気筒ご
との特性バラツキに対応できるシステムを実現すること
ができ、これにより制御条件を最悪気筒にあわせなくて
も済む。

なお、第１の燃焼制御手段としては、燃料のオクタン価
を推定して（あるいは測定して）、点火時期を補正する
もののほか１次のようなものが考えられる。

（１−１）加速が検出されると所定時間だけ点火時期を
リタードさせるもの。

（１−２）燃料のオクタン価を推定して（あるいは測定
して）、点火時期以外の燃焼に関するパラメータ（過給
圧、ＥＧＲ率、空燃比）を補正するもの（この補正パラ
メータはマツプ化して使用することもできる）。

（１−３）制御する燃焼コントロールパラメータを設定
固定値分だけ、即ち一定値だけ補正するもの。

（１−４）補正前の運転条件と加速の度合（例えばスロ
ットル弁の開度変化率、エアーフローセンサの出力変化
率あるいは吸気通路圧力変化率等）から補正量を実験的
に求めた式又はマツプから決めるもの。

また、第２の燃焼制御手段としては、燃焼室壁温を推定
して（あるいは計測して）、点火時期を補正するものの
ほか、次のようなものが考えられる。

（２−１）燃焼室壁温を推定して（あるいは測定して）
、点火時期以外の燃焼に関するパラメータ（過給圧。

ＥＧＲ率、空燃比）を補正するもの（この補正パラメー
タはマツプ化して使用することもできる）。

（２−２）制御する燃焼コントロールパラメータを設定
固定値分、即ち一定値だけ補正するもの。

（２−３）補正前の運転条件と加速の度合（例えばスロ
ットル弁の開度変化率、エアーフローセンサの出力変化
率あるいは吸気通路圧力変化率等）から補正量を実験的
に求めた式又はマツプから決めるもの。

さらに、本発明は、エアフローセンサを用いたしジェト
ロ方式を採用する火花点火式内燃機関のほか、吸気通路
圧力センサを用いたＤジェトロ方式（スピードデンシイ
ティ方式）を採用する火花点火式内燃機関にも適用でき
るものである。

また、本発明は、ガソリンエンジンのほか、アルコール
燃料を使用するアルコールエンジン等の火花点火式内燃
機関一般についても、同様にして適用できるものである
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の火花点火式内燃機関の加
速時制御装置によれば、比較的ノックの生じやすい加速
初期においては、ノックを回避するように内燃機関にお
ける燃焼室内の燃焼状態を制御するとともに、上記加速
初期につづくノック発生が抑制される加速期間において
は、出力トルクを優先するように燃焼室内の燃焼状態を
制御することが行なわれるので、速やかな加速をできる
だけ妨げないようにしながら、加速時のノックを確実に
防止できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜８図は本発明の一実施例としての火花点火式内燃
機関の加速時制御装置を示すもので、第１図はその制御
系およびエンジン概略システムを示す全体構成図、第２
図はその第１の燃焼制御手段を示すブロック図、第３図
はその第２の燃焼制御手段を示すブロック図、第４図は
その燃焼時オクタン価推定モデルを説明する図、第５図
はその燃焼室壁温推定モデルを説明する図、第６図はそ
の制御要領を説明するためのフローチャート、第７図は
その第１の燃焼制御手段によって点火時期を求めるため
のフローチャート、第８図はその第２の燃焼制御手段に
よって点火時期を求めるためのフローチャートであり、
第９図はスロットル弁全開時におけるシリンダブロック
触火面温度（燃焼室壁温）に対するノック特性を示す図
、第１０図はエンジン回転数が急変する場合の燃焼室壁
温の応答状態を説明する特性図、第１１図は加速時での
燃焼特性を説明する図である。 １−燃焼室、２−吸気通路、３−排気通路、４−吸気弁
、Ｓ−排気弁、６−エアクリーナ、７−スロットル弁、
８−電磁弁（インジェクタ）、９−点火装置を構成する
点火プラグ、１〇−点火コイル、ＬＬ−ハワートランジ
スタ、１２−バッテリ、１３−エアフローセンサ（体積
流量計）、１４−クランク角センサ（エンジン回転数セ
ンサ）、１５−ＥＣＵ、１６−水温センサ、１７−加速
度センサ、１８−ノックセンサ、２０−供給燃料量計測
手段、２１−気化特性・オクタン価設定手段。 ２２−オクタン価推定手段、２２Ａ−気化・吸入推定手
段、２２Ｂ−等価的オクタン価計算手段、２３・−点火
時期算出手段、２３−１．２３−ｎ　−点火時期マツプ
、３〇−基本点火角設定手段、３１Ａ−第１の燃焼制御
手段としての点火時期設定手段（第１の燃焼コントロー
ルパラメータ補正手段）３１Ｂ−第２の燃焼制御手段と
しての点火時期補正量設定手段、３２−燃焼室壁温推定
手段、３３・−点火角補正手段（点火時期補正量演算手
段）、３４−加算手段、３５−点火信号発生手段（点火
装置作動手段）、３６−セレクタ、３７−スイッチ手段
、３８−比較手段、Ｅ−エンジン。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 火花点火式内燃機関において、比較的ノックの生じやす
   い加速初期に該ノックを回避するように該内燃機関にお
   ける燃焼室内の燃焼状態を制御する第１の燃焼制御手段
   と、該加速初期につづくノック発生が抑制される加速期
   間においては出力トルクを優先するように該燃焼室内の
   燃焼状態を制御する第２の燃焼制御手段とをそなえて構
   成されたことを特徴とする、火花点火式内燃機関の加速
   時制御装置。