JPH0263111B2 - - Google Patents

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JPH0263111B2
JPH0263111B2 JP59213316A JP21331684A JPH0263111B2 JP H0263111 B2 JPH0263111 B2 JP H0263111B2 JP 59213316 A JP59213316 A JP 59213316A JP 21331684 A JP21331684 A JP 21331684A JP H0263111 B2 JPH0263111 B2 JP H0263111B2
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JP
Japan
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angle
ignition
rate
change
engine
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JP59213316A
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JPS6193272A (ja
Inventor
Isao Kaneda
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NEC Home Electronics Ltd
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6193272A publication Critical patent/JPS6193272A/ja
Publication of JPH0263111B2 publication Critical patent/JPH0263111B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15Digital data processing
    • F02P5/1502Digital data processing using one central computing unit
    • F02P5/1514Digital data processing using one central computing unit with means for optimising the use of registers or of memories, e.g. interpolation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は内燃ピストン機関の点火時期の調整装
置に関する。
〔従来の技術〕
一般に内燃機関の点火時期は回転数、吸入負圧
等の各種のパラメータの複雑な関数である。従来
マイクロコンピユータによつて点火時期の最適制
御を行う場合には上記の関係式をテーブル形式で
メモリに記憶しておき、各時点における各パラメ
ータの値から最適な点火時期を読出す方式が使用
されていた。小型、大容量、高速のROMが安価
に入手し得るようになり、多数のパラメータを容
した大きいテーブルを実用化し得るようになつた
とは言え、上記のテーブルは平均的な最適値を与
えるに過ぎず、例えば各エンジンの特性のばらつ
きおよび経年変化、水温や吸気湿度等の環境条
件、急加速やノツキング等の動的要件等までも含
めるとなるとメモリの記憶容量、計算速度の面か
ら実用的でない。
そこで同一出願人は特許出願(特願昭)59−
156229において、上記テーブル方式に代わる簡易
で低廉な点火時期調整方式を提案した。この発明
は要約すれば、ある回転における点火の結果とし
て燃焼反応が起こり、ピストン表面に極大圧力が
印加される時点(パワータイミング)を測定し、
この角度を上死点後10〜20度(エンジンによつて
異なる)に定まる最適パワータイミング角度(往
復運動を回転運動に変換するに最も効率的な角
度)と比較し両者の差を減ずるように後続の回転
の点火を行い、以下これを反復して両者の差をゼ
ロに近づけることを基本とする。この方式によれ
ば燃焼パラメータの変化すなわち、オクタン価に
よる着火遅れ時間、圧縮圧力による火炎伝播時間
の変化、回転速度による気流攪拌の効果等は上記
の差分の変化として読込まれ、各点火時期に累積
的な影響を与えるため、各種のパラメータの変化
に対応することができる。
このような方法を使用する場合にはエンジンの
回転速度が点火時期の予測の精度に対して与える
影響を十分に考慮しなければならない。エンジン
始動後回転数nが数百回転に達するまでの比較的
低速不整回転領域はほんの過渡的時期であるので
点火時期の予測精度は高速回転時における程重要
ではないが、回転数が数百回転以上の領域は頻繁
に用いられるだけでなく、しばしば急速な速度変
化が起こる領域であり、従つて点火時期の制御に
は高精度が必要である。先に掲げた発明において
は高い回転数の領域における点火時期の予測を外
挿法によつて行つたが計算がやや複雑であるとい
う難点があつた。
〔解決しようとする問題点〕
本発明は上記発明を更に発展改良したものであ
り、回転速度の変化への対応性を向上した点火位
相動的制御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明による点火位相動的制御装置は、内燃機
関のピストン上死点に対応する第1の角度を検知
する手段と、機関に最適パワータイミングをもた
らす第2の角度を検知する手段と、機関のシリン
ダ内圧極大値に対応する第3の角度を検知する手
段と、機関の回転数の変化率を検知する手段と、
第1、第2、第3の角度および回転数の変化率を
記憶する手段と、機関の回転に応じて前記第1お
よび第2の角度の少なくとも一方と第3の角度と
回転数の変化率との各記憶に基づき次回の点火角
度を予測算出する手段とを有し、算出点火角度に
よつて後続点火時期を反復調整することによりパ
ワータイミングを第2の角度に近づけるように構
成する。
上記の回転数の変化率を検知する手段は1回転
周期間に複数回の検出が可能となるように構成す
る。
また最適パワータイミングをもたらす第2の角
度を検出する手段は、エンジンの各種要因お変化
に追従してこの第2の角度を検知し得るように構
成する。
〔作用〕
点火角度を予測算出する手段は、機関の現回転
における第1または第2の角度と第3の角度との
差分を現回転における回転数の変化率によつて補
正して得れらた値と、現回転における点火角度と
に基づいて次回の点火角度を算出する。このよう
にして点火時期を反復調整することによつて上記
差分が最適値(第2と第3の角度の差分の場合は
ゼロ)に近づく。
回転数の変化率を1回転周期間に2回以上検出
することによつて、これ等の検出値を比較し最適
な変化率を選んで点火角度の算出に使用すること
によつて精度がなお一層向上する。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。
第5図は本発明の概念の説明図であつて4サイ
クルエンジンの回転と点火時期との関係を1つの
気筒について示したものである。
図においてθ(TDC)はピストンの上死点の角
度、θoptは最適パワータイミング角度、iθpm(i
=0,1……)はパワータイミング角度、θi(i
=0,1,2……)は点火角である。始動時モー
タによつてピストンが上死点θ0=0に達すると初
回の点火が行われガソリン混合気の燃焼によりシ
リンダ内の圧力が高まり初回の回転では0θpmに
おいて圧力最大となる。0θpmは理想のパワータイ
ミング角θoptに一致することは稀であり、図に示
すようにα00θpm−θoptだけ進んでいる。内圧
がある比率でピストンに加わることによつて回転
は加速され、つぎの点火角θ1を目指す。θ1の決定
は角度差分|α1|を|α0|以下にするように行
う。そのためにたとえばθ1をKα0(ただし0<k
≦1)だけ修正すれば目的が達成される。
一般に、i回転目の角度差分αiを αi=iθpm−θopt ……(1) とすると、i+1回転目の点火角度は θi+1=θi+kαi ……(2) によつて算出される。回転数nが一定となるとαi
はゼロに近づく。
しかし回転数が一定でない場合例えば加速の場
合等には上記(2)式の計算の精度は低下し回転当り
最大数度以内の誤差が生ずることがある。このよ
うに回転数nの変化を補正するために回転数の変
化率dn/dtを導入し、 θi+1=θi+kαi{1+(dni/dt)} ……(3) によつてθi+1を決定する。
(3)式は外挿法を使用した場合に比して計算式が
簡単である。
第1図は上記の概念に基づく本発明による点火
位相動的制御装置の一実施例の全体構成図であ
る。図において1は模式的に描いた内燃機関のシ
リンダ、2はシリンダ内圧力を検知するピエゾセ
ラミツク式圧力センサ、3はセンサ2の出力に基
づき極大圧力発生角iθpmおよび発生時刻tiを出力
する極大値判定回路、4は極大値判定回路3の出
力をデイジタル信号に変換しマイクロコンピユー
タ(点線で囲んだ部分)の入力インタフエース7
へ供給するA/D変換器、5はピストンの上死点
角度θ0あるいは最適パワータイミング角度θoptに
対応する角度信号を発生し入力インタフエース7
へ供給する角度信号発生器、17は圧力センサ内
蔵の点火プラグ、6はデイストリビユータ15か
ら点火プラグ17へ供給される点火信号を傍受し
点火角θiを検出して入力インタフエース7へ供給
する点火位相検出回路である。マイクロコンピユ
ータμCOMは、上記入力インタフエース7に接続
され入力に応じて内蔵プログラムによつて予測演
算を行うCPU9、このCPU9の演算に供するた
め計算の条件や係数等の固定値を格納するROM
8,上記各センサからの入力信号によつて逐次変
化するパラメータを格納するRAM11,水晶振
動子によつてマイクロコンピユータ全体の動作に
必要な基準クロツクパルスを発生するタイマ回路
10およびCPU9の予測演算の結果を出力する
ための調整機能を有する出力インタフエース12
とから構成されている。出力インタフエース12
の出力はイグナイタ13の入力に接続され、イグ
ナイタ13の出力によつて高圧回路14は高電圧
を発生しこれがデイストリビユータ15を介して
点火プラグ17へ供給されることによりシリンダ
1内で着火が得られる。
第2図は第1図の構成による点火位相動的制御
回路を制御するプログラムのフローチヤートを示
す。図においてエンジンの始動モータに電源が投
入されるとエンジン1が回転し始めとともにマイ
クロコンピユータがステツプ(S)1に入る。S
2では角度信号発生器5からθのパルス信号列が
発生し入力インタフエース7に与えられると、
CPU9がこのパルス信号の間隔をあらかじめ
ROM8に記憶された周期と比較し、回転数nが
既定値に達したとき点火指令を発する。この指令
は初期指定においてはただちに実行されるととも
にS2でRAM11の点火角度θiに指定されたメ
モリにθ0=0として記憶される。このメモリは複
数のレジスタからなり、各データは経時順に記憶
され、最も新しいデータが入力されるときは各レ
ジスタのデータは各々1つ前のレジスタへ順次移
送され、最も古いデータは押し出される形で消滅
するように構成する。
つぎにS3において、回転数が測定されRAM
11内のレジスタに読込まれる。S3はM回繰り
返され、各測定値はM個のレジスタに書込まれ
る。線jはS3の繰返しのインデツクスを示す。
S4において最近の回転数nが既定値nb(+)と
比較され、もしnがnb(+)より小さいならばS
5へ進み低速条件が与えられる。つぎにS6にお
いてθ0に基づいて次回の導通角が計算され、出力
インタフエース12を経てイグナイタ13に点火
信号が供給された後線iに示すようにS3へ戻
る。低速の間は上記の過程が繰返され、点火角θi
が更新されて行く。
回転数nが上昇し、nb(+)より大きくなると
S4からS7へ飛ぶ。S7において現回転の点火
角θiが読込まれ、S8,S9,S10においては
圧力センサ2から極大値判定回路3およびA/D
変換器4を経て入力するiθpmが読込まれRAM1
1の該当レジスタに記憶される。つぎにS11に
おいて回転数の変化率dni/dtが算出されRAM1
1の該当レジスタに記憶される。S12において
は、(1)式に基づいてαiが算出され、このαiとS1
1において求められたdni/dtを用いて(3)式に従
つてθ(1+1)が算出される。S13において回
転数nの判定を行う。これは低速と高速の切換り
条件にエンジン出力のヒステリシス特性を導入し
たものであり、回転数nがROM8に記憶された
既定値nb(−)〈<nb(+)〉と比較しもしこれよ
り小さいならばS4へ行き低速条件における導通
角の計算を行う。回転数nがnb(−)より大きい
場合にはS14において低速条件から高速条件へ
の切替えの数回転に限り低速時のαiを無効化した
後S6へ飛ぶ。このS14の処理は低速条件から
高速条件への切替えに際し、RAM11内に低速
条件の記憶が残留していると切替えが不連続とな
ることがあるのを防止するためである。このよう
にして高速条件への切換えが完了するとS6にお
いて精度が向上したθi+1によつて導通角の計算
が行われた後イグナイタ13へ出力される。
最後に電源が開放されると、最後のiに対応す
る一連の演算が行われた後、RAM11に累積さ
れたデータは消滅する。
第3図は本発明の別の実施例の全体構成図であ
る。この構成はROM8に記憶された理想の最適
パワータイミング角度θoptをパワータイミング以
外の要因(図の場合はノツキング)によつて動的
に制御する実施例の1つであり、図において18
はノツクセンサ、19はノツクセンサ18の出力
のフイルタ、20はノツクレベル判定回路であ
り、その他の構成は第1図と同様である。動作に
おいて、ノツキングが既定のレベルに達し、判定
回路20においてノツキングを判定されるとこれ
に対応する信号が入力インタフエース7を介して
CPU9へ供給されることにより、ROM8に記憶
されているθoptがあらかじめ設定されたスケジユ
ールに従つて変化し、フローチヤート上において
は初期設定(第2図S2)の段階で新たなθoptと
なる。その結果差分角αiが変化し、このαiによつ
て点火角θiが調整されるのでノツキングが回避さ
れる。なお同様な方法は、水温、吸湿気、排気ガ
ス等の制御にも使用することができる。
第4図は更に他の実施例の動作を制御するプロ
グラムのフロチヤートである。この実施例におい
ては1回転内において回転数の変化率dni/dtを
1回算出しそれぞれを(dni/dt)1、(dni/dt)2
とし、各(dni/dt)によつて予測点火角度(θi
11および(θi+12を計算して両者を比較し
(θi+12が(θi+11より大きいときは電磁コイル
の蓄積エネルギをチエツクしてそれがある既定値
より大きいときは(θi+12を採用し、それ以外
の場合には(θi+11を採用するものである。上
記のようにすることによつて回転速度変化に対す
る予測点火角度の精度はより向上する。
第4図においてステツプS20,S21,S2
2,S23,S24,S25,S26,S27は
第2図のそれぞれ対応するステツプと同様であ
る。S28において第1回目の(dni/dt)1の計
算を行ない、S29において第2回目の(dni/
dt)2の計算を行なう(第5図参照)。そしてS3
0において(dni/dt)1および(dni/dt)2を用い
てそれぞれの予測点火角度(θi+11および(θi+
2を算出し、S31においては(θi+12と(θi
11の差βiを計算し、S32に進む。S32に
おいてはβiの正負が求められ、もしβiがゼロより
大きくないならば加速状態でないのでS34へ進
み(θi+11が採用される。もしβiがゼロより大き
いならば加速状態と見なしS33へ進み、電磁コ
イルの蓄積エネルギIが既定値I0と比較される。
IがI0より大きくないならばS34へ飛び予測点
火角は(θi+11が採用され、IがI0より大きいな
らばS35へ進み予測点火角として(θi+12
採用される。S36およびS37は第2図におい
て説明したところと同様である。
〔効果〕
本発明による点火位相動的制御装置は、記憶素
子の容量が減少し装置の小型簡単化に寄与するの
みならず、エンジンの各種変化に対して直接的に
追従できる。特に本発明はエンジンの回転数の変
化率を次期点火時期の算定に使用することによ
り、回転速度の変化が激しい高速回転時の点火時
期の制御の精度が格段に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体構成図、第2
図は第1図の実施例の動作を示すフローチヤー
ト、第3図は他の実施例の全体構成図、第4図は
更に別の実施例の動作を示すフローチヤート、第
5図は本発明の原理を示す説明図である。 1……内燃機関、2,3,4……第3の角度を
検知する手段、5……第1,第2の角度を検知す
る手段、8,11……記憶する手段、9……予測
算出する手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関のピストン上死点に対応する第1の
    角度を検知する手段と、前記機関に最適パワータ
    イミングをもたらす第2の角度を検知する手段
    と、前記機関のシリンダ内圧極大値に対応する第
    3の角度を検知する手段と、前記機関の回転数の
    変化率を検知する手段と、前記第1、第2及び第
    3の角度並びに前記回転数の変化率を記憶する手
    段と、前記機関の回転に応じて前記第1及び第2
    の角度の少なくとも一方と前記第3の角度と前記
    回転数の変化率との各記憶に基づき次回の点火角
    度を予測算出する手段とを有し、前記算出点火角
    度によつて後続点火時期を反復調整することによ
    りパワータイミングを第2の角度に近づけること
    を特徴とする点火位相動的制御装置。 2 前記回転数の変化率の検知は1回転周期間に
    複数回行い、これら変化率値が増加する傾向にあ
    る場合には、予め設定した点火エネルギーが得ら
    れる範囲内で最新の変化率に基づいて点火時期を
    算出することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の点火位相動的制御装置。 3 前記第2の角度を検知する手段は前記機関の
    各種要因の変化に追従してこの第2の角度を検出
    し得るように構成することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項或いは第2項に記載の点火位相動的
    制御装置。
JP59213316A 1984-10-12 1984-10-12 点火位相動的制御装置 Granted JPS6193272A (ja)

Priority Applications (1)

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JP59213316A JPS6193272A (ja) 1984-10-12 1984-10-12 点火位相動的制御装置

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JP59213316A JPS6193272A (ja) 1984-10-12 1984-10-12 点火位相動的制御装置

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JPS6193272A JPS6193272A (ja) 1986-05-12
JPH0263111B2 true JPH0263111B2 (ja) 1990-12-27

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JP59213316A Granted JPS6193272A (ja) 1984-10-12 1984-10-12 点火位相動的制御装置

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