JPH0240082A - 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係り、特に学習
機能があるノッキング制御システムを備えた内燃機関の
点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、気筒内エンドガスの自己着火に伴って発生す
る気柱振動であるノッキングが発生したか否かを検出し
て、ノッキングを制御するノッキング制御システムを備
えた点火時期制御装置が知られている。この点火時期制
御装置においては、各気筒黒人後の所定クランク角度範
囲（例えば、１０°ＣＡ　　ＡＴＤＣ〜５０’　ＣＡ　
　ＡＴＤＣ）における機関振動のピーク値ａと、ノッキ
ングによらない機関振動のレベルくバックグラウンドレ
ベル）ｂに定数ｋを乗算して求めた判定レベルｋｂと、
を比較してノッキングが発生したか否かを判定するよう
にしている。そして、ノッキングが発生したとき大きく
なりかつノッキングが発生しないとき小さくなるように
演算される補正遅角量で基本点火進角を補正することに
より、ノッキングが発生したと判定されたときには点火
時期を遅角し、所定時間の間ノッキングの発生が判定さ
れなかったときには点火時期を進角させてノッキングが
発生しない最大進角（ノッキング限界）に点火時期を制
御するようにしている（例えば、実開昭５７−９２０７
４号公報、特開昭６　（］−２６１７２号公報）。

上記の点火時期制御装置では、ノッキングの発生が判定
されない限り点火時期が遅角側に制御されないため、運
転状態がノッキングの発生し難い運転領域（点火時期が
進角側に制御されている領域）からノッキングの発生し
易い運転領域に移行したときに、初期の段階でノッキン
グが発生することになり、これによって広範囲な燃料オ
クタン価の変化や気象条件の変化に対応することができ
なくなる。このため、特開昭５５−７８１６８号公報や
特開昭５９−１０３９４５号公報には、学習機能を導入
した点火時期制御装置が開示されている。この学習機能
を導入した点火時期制御装置は、複数に区分された運転
領域（学習領域）毎に学習値を予め設定してその領域内
においてノッキングが発生したときの補正遅角量の大き
さに応じて更新した学習値を記憶しておき、以後運転条
件がその領域に入ったときにこの学習値を用いて点火時
期制御を行うものである。また、この学習制御に関連し
て、特開昭６０−２６１７２号公報には補正遅角量θｋ
が大きいとき学習値θＫＧを大きくすると共に補正遅角
量θｋが小さいときには学習値θＫＧを小さくすること
が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の技術では、補正遅角量の変化
が安定する学習領域内でのみ学習値を更新し、学習領域
外ではこの学習値を更新しないようにしているため、使
用燃料のオクタン価の低下（例えば、レギュラガソリン
を給油した直後）や気象条件の変化等によってノッキン
グが発生し易い状態になっても、学習領域外で運転され
ている限りは学習値が更新されないため、学習領域外で
の加速時等には補正遅角量による補正のみでは制御遅れ
が生じ、ノッキングが発生する、という問題がある。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、学習
領域外におけるノッキングが発生し易い状態での加速時
等にノッキングが発生しないようにした内燃機関の点火
時期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〕

上記目的を達成するために本発明は、第１図に示すよう
に、ノッキングの発生を検出するためのノッキング検出
手段へと、機関負荷と機関回転速度とから基本点火進角
を演算する基本点火進角演算手段Ｂと、ノッキングが発
生したとき点火時期を遅角しかつノッキングが発生しな
いとき点火時期を進角するための補正遅角量を演算する
補正遅角量演算手段Ｃと、前記補正遅角量を所定範囲内
の値にするための学習値を所定運転領域内では前記補正
遅角量の大きさに応じて増減更新すると共に前記所定運
転領域外では前記補正遅角量の大きさに応じて点火時期
を遅角する側への更新のみ行う学習手段りと、前記基本
点火進角、前記補正遅角量および前記学習値に基づいて
点火時期を制御する制御手段Ｅと、を含んで構成したも
のである。

〔作用〕

次に本発明の作用を第１図を参照して説明する。

基本点火進角演算手段台は機関負荷と機関回転速度とに
基づいて基本点火進角ＡＢＳＥを演算する。

補正遅角量演算手段Ｃはノッキングの発生を検出するた
めのノッキング検出手段Ａの出力に基づいて、ノッキン
グが発生したとき点火時期を遅角しかつノッキングが発
生しないとき点火時期を進角するための補正遅角量ＡＫ
Ｃ３を演算する。学習手段りは、補正遅角量ＡＫＣ３を
所定範囲内の値にするための学習値ＡＧＫＣ３を所定運
転領域内では補正遅角量ＡＫＣ３の大きさに応じて増減
更新すると共に所定運転領域外では補正遅角量ＡＫＣ８
の大きさに応じて点火時期を遅角する側への更新のみを
行う。これによって、所定運転領域内では補正遅角量Ａ
ＫＣ３が所定範囲内の値になるように学習値ＡＧＫＣ３
が増減更新されるが、所定速転領域外では補正遅角量Ａ
ＫＣ３の大きさに応じて学習値ＡＧＫＣ３の点火時期を
遅角する側への更新のみが行われる。これによって、所
定運転領域外においても点火時期を遅角側に制御するた
めの学習が行われる。所定運転領域外での点火時期を進
角側に制御するための学習は、プレイグニツシヨン等の
危険を伴うため、補正遅角量の変化が大きい所定運転領
域外では行わないようにしている。そして、制御手段Ｅ
は基本点火進角ＡＢＳＥ、補正遅角量ＡＫＣ３および学
習値ＡＧＫＣ８に基づいて点火時期を制御する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、補正遅角量の変化
が安定していない所定運転領域外において点火時期を遅
角側に制御するための学習のみを行うようにしているた
め、プレイグニツシヨン等の危険を伴うことなくノッキ
ングが発生しないように学習値を更新することができ、
これによって軽負荷運転領域からの加速時等におけるノ
ッキングの発生を防止することができる、という効果が
得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第２図には、本発明が適用可能な点火時期制御装置を備
えた内燃機関（エンジン）の−例が示されている。４サ
イクル６気筒ガソリン機関１０のディストリビュータ１
４には、ディストリビュータシャフトに固定されたング
ナルロータとディストリビュータハウジングに固定され
たピックアンプとで各々構成された気筒判別センサ１６
及び回転角センサ１８が取付けられている。気筒判別セ
ンサ１６は、ディストリビュータシャフトが１回転する
毎、すなわちクランク軸が２回転する毎（７２０°ＣＡ
毎）に１つのパルスを発生する。このパルスの発生位置
は、例えば第１気筒の上死点（ＴＤＣ）である。回転角
センサ１８はディストリビュータシャフトが１回転する
毎に例えば２４個のパルス、従って３０°ＣＡ毎に１つ
のパルスを発生する。気筒判別センサ１６及び回転角セ
ンサ１８は、マイクロコンピュータ等で構成された制御
回路２０に接続され、各センサで発生された電気信号が
制御回路２０に入力されている。

また、制御回路２０には、吸気通路２２のスロットル弁
２５上流側に取付けられかつ吸気温センサを備えたエア
フローメータ２４からの吸入空気量信号が入力されてい
る。なお、図示を省略したが吸気温信号も人力される。

機関１０のシリンダブロックには、機関振動を検出する
磁歪素子等で構成されたノッキングセンサ１２が取付け
られており、このノッキングセンサ１２から出力された
電気信号が制御回路２０に人力されている。スロットル
弁２５の下流側にはサージタンク１１が配置されており
、このサージタンク１１はインテークマニホールドを介
してエンジンの燃焼室に連通されている。エンジンの燃
焼室は、エキゾーストマニホールドを介して三元触媒を
充填した触媒装置（図示せず）に連通されている。この
エキゾーストマニホールドには、排ガス中の残留酸素濃
度を検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信
号を出力する０２センサ３２が取付けられている。また
、シリンダブロックを貫通してウォータジャケット内に
突出するよう機関冷却水温を検出する水温センサ３０が
取付けられている。一方、制御回路２０からは、イグナ
イタ２６に点火信号が出力され、イグナイタ２６によっ
て形成された高電圧はディス）　ＩＪピユータ１４によ
って分配され、各気筒毎に取付けられた点火プラグ２８
に順に供給される。また、制御回路２０は演算された燃
料噴射時間に相当する時間燃料噴射弁２９を開弁じて燃
料噴射量を制御するように接続されている。なお、ＩＧ
はイグニッションスイッチである。

マイクロコンピュータを含んで構成された制御回路２０
は、第３図に示すように、電源でバックアップされたバ
ックアップＲＡＭを備えたランダムアクセスメモリ　（
Ｒ，ＡＭ）５８、リードオンリメモ！Ｊ　　（ＲＯＭ）
６０、マイクロプロセッシングユニット　（ＭＰＵ）６
２、第１の人出カポ−トロ４、第２の人出カポ−トロ６
、第１の出力ポートロ８、第２の出力ポードア０及びこ
れらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス
７２を備えている。第１の入出カポ−トロ４は、アナロ
グ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７４、マルチプレクサ７
６及びバッファ７８Ａを介してエアフロメーク２４に接
続されると共にバッファ７８Ｂを介して機関温度を代表
する機関冷却水温を検出するための水温センサ３０に接
続され、また図示しないバッファを介して吸気温センサ
等に接続されている。また、第１の入出カポ−トロ４は
、Ａ／Ｄ変換器７４及びマルチプレクサ７６に制御信号
を供給するよう接続されている。上記第２の人出カポ−
トロ６には、波形整形回路８０を介して気筒判別センサ
１６及び回転角センサ１８が接続されると共に、入力回
路８２を介してノッキングセンサ１２が接続され、また
コンパレーク８４を介して０２センサ３２が接続されて
いる。更に、人力ポートロ６にはイグニッションスイッ
チ■Ｇが接続されている。

上記入力回路８２は、第４図に示すように、端がノッキ
ングセンサ１２に接続されたノックゲート回路８２Δと
ピークホールド回路８２Ｂとから成る直列回路と、この
直列回路に対して並列に接続された積分回路８２Ｅと、
直列回路及び積分回路８２Ｅに接続されたマルチプレク
サ８２Ｃと、マルチプレクサ８２Ｃに接続されたＡ／Ｄ
変換器８２Ｄとから構成されている。そしてノックゲー
ト回路８２Ａ１マルチプレクザ８２Ｃ及びＡ／Ｄ変換器
８２Ｄは、第２の入出カポ−トロ６からの制御信号によ
って制御されるように接続されている。

上記第１の出力ポートロ８は駆動回路８６を介してイブ
ナイフ２６に接続され、第２の出カポ−）７０は駆動回
路８８を介して燃料噴射弁２９に接続されている。なお
、９０はクロック、９２はタイマである。上記ＲＯＭ６
０には、以下で説明する制御ルーチンのプログラム、Ｍ
ＢＴが得られるように定められた基本点火進角のテーブ
ル、遅角量上下限値等が予め記憶されている。

第５図は所定クランク角毎（例えば、９０’ＣＡ　　Ｂ
ＴＤＣ毎）に実行される点火時期演算ルーチンを示すも
のである。まず、ステップ１００に冊 おいて吸入空気量Ｑおよび機関回転速度ＮＥを取込み、
ステップ１０２において機関負荷を表わす機関１回転当
りの吸入空気量Ｑ／ＮＥと機関回転速度ＮＥとに基づい
てＲＯＭに記憶されているテーブルから補間法により基
本点火進角ＡＢＳＥを演算する。次のステップ１０４で
は、ＲＯＭに記憶されている遅角量上限値ＡＫＣ３□８
および遅角量下限値Ａ　Ｋ　ＣＳ、ｉｈを読込む。この
遅角量上限値ＡＫＣ３□８は点火時期をこれ以上遅角し
ても効果のない最大遅角量である。また、遅角量下限値
ＡＫＣ３□。はレギュラガソリンを使用したときの機関
回転速度と機関負荷とに応じたノッキング限界より僅か
に（例えば、１〜３°ＣΔ程度）点火時期を遅角させる
ための遅角量である。

次のステップ１０６では以下の（１）、（２）式に従っ
て遅角量上限値ＡＫＣ３□８および遅角量下限値ＡＫＣ
３っ１ｈを補正した補正遅角量上限値ｔΔＫＣ３ｍａｘ
および補正遅角量下限値ｔＡＫＣ３，ｉ。を演算する。

ｔＡＫＣ３，、、＝ＡＫＣ３ＩＩａ、　　−八ＧＫＣ３
・・・（１） ｔＡＫＣ３，ｈ、、＝ＡＫＣ３ＩＩｉｈ　−ＡＧＫＣ３
・・・（２） ただし、ＡＧＫＣ３は後述する学習値である。

この学習値ＡＧＫＣ３の初期値はＯであるため初期の段
階ではｔＡＫｃｓＩｎａ、＝ＡＫＣ３，ａ、、ｔ　ＡＫ
Ｃ５ｆｆｉｔｈ　＝ＡＫＣＳｎ＋−であるが、機関が学
習領域内で運転された後は、学習が行われるため上記（
１）、（２）式に用いられる学習値ＡＧＫＣ３は前回最
後に学習された値である。

次のステップ１０８では補正遅角量下限値ｔΔＫＣ３□
Ｉ０が負か否かを判断し、負の場合にはステップ１１０
において補正遅角量下限値ｔＡＫＣ３ｍ＋、を０にする
。これは、補正遅角量下限値ｔＡＫＣ８ｆｆｉｌｌ、が
負の場合には、後述するステップ１１２の補正によって
点火時期がＭＢＴより進角されてトルクが低下するため
である。次のステップ１１２では基本点火進角ＡＢＳＥ
から補正遅角量下限値ｔＡＫＣ８ｆｆｉｌ、、を減算し
て基本点火進角八ＢＳＥの補正を行う。次のステップ１
１４では、ノッキングが発生したとき点火時期を遅角し
かつノッキングが発生しないとき点火時期を進角する補
正遅角量ＡＫＣ３の演算を行う。そして、ステップ１１
６において補正遅角量ＡＫＣ３が補正遅角量上限値ｔＡ
ＫＣ３，，，と補正遅角量下限値ｔＡＫＣ３，□、とで
定まる範囲を越えないように制限する。次のステップ１
１８では学習値ＡＧＫＣ８の更新を行い、ステップ１２
０において点火進角θの演算を行う。この点火進角θは
次の（３）式のようになる。

θ＝ＡＢＳＥ−ＡＫＣ３１１＋、＋ ＡＧＫＣ３−ＡＫＣ３＋Ｆ　（θ） ただし、Ｆ（θ）は機関冷却水温や吸気温に応じて定ま
る補正量である。

次に第６図を参照して上記ステップ１１４の補正遅角量
ＡＫＣ３の更新を詳細に説明する。ステップ１３０では
従来技術と同様にピーク値ａと判定レベルｋｂとを比較
することによりノッキングが発生したか否かを判断する
。ノッキングが発生したと判断されたときにはステップ
１３２において補正遅角量ＡＫＣ３を所定値α大きくし
た後ステップ１３４においてカウント値Ｃをリセットす
る。一方、ステップ１３０でノッキングが発生していな
いと判断されたときには、ステップ１３６においてカウ
ント値Ｃに基づいて所定時間（例えば、３．４ｓｅｃ）
以上経過したか否かを判断し、肯定判断されたときには
ステップ１３８において補正遅角量ＡＫＣ３を所定値β
小さくした後ステップ１４０においてカウント値Ｃをリ
セットする。

補正遅角量ＡＫＣ３は、ノッキングが発生したとき大き
くされかつノッキングが発生しないとき小さくされるた
め、上記（３）式に適用されたときにノッキングが発生
したとき点火時期を遅角しかつノッキングが発生しない
とき点火時期を進角するようになる。

次に第７図を参照して上記ステップ１１８の学習値へＧ
ＫＣ３の更新について詳細に説明する。

ステップ１４０では補正遅角量上限値ｔ　ＡＫＣＳ□。

８が所定値７以上になっているか否かを判断することに
より学習条件が成立しているか否かを判断する。学習条
件が成立していないと判断されたときには、ステップ１
４２においてレジスタｔＡＧＫＣ３の値をＯにした後ス
テップ１６０へ進む。ステップ１４０で学習条件が成立
していると判断されたときには、ステップ１４４におい
てエンジン回転速度ＮＥがｂ≦ＮＥ≦Ｃの条件を満たし
ているか否かを判断することにより学習値を増減するこ
とが可能な領域か否かを判断する。学習値を増減するこ
とが可能な領域であるときには、ステップ１４６におい
て補正遅角量ＡＫＣ３が第１の所定値（例えば、３°Ｃ
Ａ）を越えているか否かを判断すると共に、ステップ１
４８において補正遅角量ＡＫＣ３が第１の所定値より大
きい第２の所定値（例えば、５°ＣＡ）を越えているか
否かを判断する。ＡＫＣ３≦第１の所定値のときは、ス
テップ１５０において学習値ＡＧＫＣ３を所定値ｄ大き
くした値をレジスタｔＡＧＫＣ３に設定する。ＡＫＣＳ
　＞第２の所定値のときは、ステップ１５２において学
習値ＡＧＫＣ３から所定値ｅを減算した値をレジスタｔ
ＡＧＫＣ３に設定する。第１の所定値〈ΔＫＣ３≦第２
の所定値のときはステップ１５４において学習値ＡＧＫ
Ｃ３を増減することなくレジスタｔ　Ａ　Ｇ　Ｋ　ＣＳ
　ニ設定する。

ステップ１４４において学習値を増減可能な領域でない
と判断されたときには、ステップ１５６において補正遅
角量ＡＫＣ３が第２の所定値を越えているか否かを判断
し、越えていると判断されたときにはステップ１５８に
おいて学習値ＡＧＫＣ８から所定値ｅを減算した値をレ
ジスタｔＡＧＫＣ３に設定する。一方、補正遅角量ＡＫ
Ｃ３が第２の所定値以下のときにはステップ１５４に進
んで学習値の更新を行わないようにする。そしてステッ
プ１６０においてレジスタｔＡＧＫＣ３に記憶された値
を学習値ＡＧＫＣ３とする。

以上の結果学習値の増減が可能な領域ならば補正遅角量
へＫＣ３の大きさに応じて学習値を増減する更新が行わ
れ、学習値の増減が可能でない領域のときには学習値を
減少させる更新のみが行われる。この学習値ＡＧＫＣ３
は、補正遅角量へＫＣ８と共に上記（３）式に適用され
るた必、補正遅角量ＡＫＣ３が第１の所定値と第２の所
定値との間の値になるように更新されることになる。ま
た、学習値ＡＧＫＣ３は上記（１）、（２）式に適用さ
れて補正遅角量ＡＫＣ３を制限するための上下限値を変
更するため、この上下限値は学習値の大きさに応じて変
化することになる。

第８図は上記のように制御したときの学習値の増減が可
能な領域と可能でない領域との境界附近における上記実
施例と従来例との補正遅角量ＡＫＣ８および学習値ＡＧ
ＫＣ３等の変化を示すものである。第８図において実線
は本実施例の変化を示し、破線は従来例の変化を示す。

第９図は軽負荷運転領域において燃料の性状の変化等に
よってノッキングが発生し易くなった状態からの加速時
における補正後の基本点火進角ＡＢＳＥおよび補正遅角
量ＡＫＣ３等の変化を示すものである。破線で示す従来
例では学習値ＡＧＫＣ３の更新が行われていないため補
正遅角量ＡＫＣ３が大きく増加してノッキングが発生し
ていることが理解できるが、実線で示す実施例では点火
時期を遅角側に制御するための学習が行われているため
補正遅角量ＡＫＣ３の変化は小さくなっており、これに
よってノッキングを防止することができる。

なお、上記では吸入空気量と機関回転速度とで基本点火
進角を定める機関について説明したが、本発明は吸気管
圧力と機関回転速度とで基本点火進角を定める機関にも
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は特許請求の範囲に対応するブロック図、第２図
は本発明が適用された点火時期制御装置を備えた内燃機
関の概略図、第３図は第２図の制御回路の詳細を示すブ
ロック図、第４図は第３図の入力回路の詳細を示すブロ
ック図、第５図は本実施例の点火時期演算ルーチンを示
す流れ図、第６図は第５図のステップ１１４の詳細を示
す流れ図、第７図は第５図のステップ１１８の詳細を示
す示す流れ図、第８図は学習値の増減が可能な領域の境
界附近における従来例と本実施例との補正遅角量等の変
化を示す線図、第９図は加速時における補正遅角量等の
変化を示す線図である。 １２・・・ノッキングセンサ、 １６・・・気筒判別センサ、 ２０・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノッキングの発生を検出するためのノッキング検
   出手段と、 機関負荷と機関回転速度とから基本点火進角を演算する
   基本点火進角演算手段と、 ノッキングが発生したとき点火時期を遅角しかつノッキ
   ングが発生しないとき点火時期を進角するための補正遅
   角量を演算する補正遅角量演算手段と、 前記補正遅角量を所定範囲内の値にするための学習値を
   所定運転領域内では前記補正遅角量の大きさに応じて増
   減更新すると共に前記所定運転領域外では前記補正遅角
   量の大きさに応じて点火時期を遅角する側への更新のみ
   行う学習手段と、前記基本点火進角、前記補正遅角量お
   よび前記学習値に基づいて点火時期を制御する制御手段
   と、を含む内燃機関の点火時期制御装置。