JPH03121270A - エンジン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） この発明はエンノンの点火時期制御装置、特に過渡時の
ノッキングを気筒別に防止するものに関する。

（従来の技術） 電子制御式のエンジンでは、点火時期制御に必要な情報
を提供する各種センサからの信号を受けて、コンピュー
タはメモリから予め記憶している点火時期の最適データ
を選び出し、その点火時期がくるとイグナイタまたはパ
ワートランジスタに点火コイル−大電流の遮断を命じる
。この場合、点火時期の基本データはエンジンの回転数
と負荷に対して割り付けたマツプであり、エンジン負荷
としては吸気管内圧やエア７０メータ出力が用いられて
いる（（株）鉄道日本社発行、自動車工学・１９８５年
１１月号第３０．３１頁、また同１９８６年１月号第１
１８，１１９頁参照）。

（発明が解決しようとする課題） ところで、エア７０メータ出力（ＡＦＭ出力）は、たと
えば加速時に、第８図上段に示すように、マニホールド
圧力変化に伴ってオーバーシュート（減速では７ングー
シユート）を生じるので、ＡＦＭ出力から読み出される
点火時期ＡＤＶが、下段に示すように必要以上に遅角さ
れてしまう、同図より、ＡＦＭ出力から読み出された場
合、点火時期の必要以上の遅角により燃焼が遅くなり、
燃費の悪化やトルク低下を生じている。なお、第７図下
段の実線が吸気管内圧から読み出される点火時期を、破
線がＡＦＭ出力から読み出される点火時期を示す。

この点、吸気管内圧を用いるのであれば、過渡時にオー
バーシュートやアンダーシュートを生じることがない。

しかしながら、吸気管内圧を用いる場合は、急加速時に
トランジェント／フキングが発生しやすいことが解った
。これは、定常での要求に合わせで設定された点火時期
のマツプ値では吸気ボート流速が大きく、急加速時の要
求と合わなくなるからである。たとえば、第７図で示す
ように、吸気管内圧の増加が吸気行程と重なった気筒（
図では１番気筒）では、ボート流速の増大により燃焼が
速くなるので、この場合の１番気筒に対する点火時期は
、定常時よりも遅角側でなければならないのである。

そこで、こうした急加速時のノッキングを避けるには、
マツプ値を必要以上に遅角させておくことが必要であり
、そうなると定常時に燃費が悪化しでしまう。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、吸気行程中に吸気管内圧の変化が生じた場合に
は、その変化の生じた気筒の点火時期をその変化量に応
じて補正することにより、最適な燃焼時期を得るように
した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） この発明は、！＠１図に示すように、エンジンの回転数
Ｎと吸気管内圧（たとえばシリング空気量相当パルス幅
Ａ　ｖｔｐ）をそれぞれ検出するセンサ３１１３２と、
この回転数Ｎと吸気管内圧の検出値に基づいて金気筒に
共通する基本点火時期ＰＡＤ■を演算する手段３３と、
クランク角センサ３４と、クランク角信号に同期して、
吸気弁開区間の吸気管内圧変化量を気筒別に求める手段
３５と、この変化量（たとえば１番気筒に対してΔＡ　
ｖｔｎ）に応じた点火時期補正量（たとえば１番気筒に
対してＴＲＡＤＶｎ）を気筒別に求める手段３６と、こ
の補正量ＴＲＡＤＶｎにて前記基本点火時期ＰＡＤＶを
補正して点火時期（たとえば１番気筒に対してＡＤＶｎ
）を気筒別に決定する手段３７と、この決定された点火
時期の信号を気筒別に供給して点火を行う装置３８とを
備える。

（作用） たとえば加速により吸気管内圧の上昇が吸気行程と重な
る気筒では、残りの気筒よりもボート流速が大軽くなる
ので、その大きなボート流速により吸入されたシリング
内混合気を、小さなボート流速でしかない残りの気筒と
共通の時期ＰＤＡＶに燃焼させると、燃焼が速くなって
、ノッキングを生じやす（なる。

これに対して、この発明では、ボート流速の大きくなっ
た気筒（たとえばｎ番気筒〕では、この１番気筒に対す
る吸気管内圧変化量ΔＡ　ｖｔｎがこの流速の大きさに
応じた値を持ち、これに対応してｎ香気筒に対する点火
時期補正量ＴＲＡＤＶｎが演ｊＥされる。

この場合、ＴＲＡＤＶｎとしては遅角補正量が演算され
るのであり、１番気筒に対する点火時期ＡＤＶｎが、こ
の補正ｉ１　Ｔ　ＲＡ　Ｄ　Ｖ　ｎだけ、ＰＤＡ■より
も遅角される。つまり、大きなボート流速によりシリン
グ内へと吸入された混合気に対しては、残りの気筒に対
するよりも、遅らされた時期に点火されることになる。

（実施例） 第２図は一実施例のシステム図である。

図において、吸入空気はエアクリーナ２から吸気管３を
通り、燃料は噴射信号Ｓｉに基づきインジェクタ４から
エンジン１の各吸気ボートに向けて噴射される。また、
点火信号を受けるパワートランジスタ１４と点火プラグ
１５などからなる。点火装置にて、シリング内のがスに
点火が行なわれる。シリング内で燃焼したがスは排気管
５を通して触媒コンバータ６に導入され、ここで燃焼ガ
ス中の有害成分（Ｃｏ、ＨＣ，Ｎ０ｘ）が三元触媒によ
り清浄化されて排出される。

絞り弁上流の吸入空気量Ｑａはホットワイヤ式のエア７
０−メータ７により検出され、アクセルペダルと連動す
る吸気絞り弁８によってその流量が制御される。なお、
エア７０−メータ７のタイプとしては、ホットフィルム
式でも良く、要は吸入空気量を測定するものであればよ
い。

絞り弁８の開度ＴＶＯは絞り弁開度センサ９により検出
され、エンジン１の回転数Ｎはクランク角センサ１０に
より検出される。また、ウォータジャケットの冷却水温
Ｔｗは水温センサ１１により検出され、排気中の酸素濃
度は酸素センサ１２により検出される。酸素センサ１２
はリッチからリーンまで幅広く空燃比を検出し得る特性
を持つもの等が用いられる。さらに、スタータモータの
作動はスタートスイッチ１３により検出される。

上記エア７０−メータ７．絞り弁開度センサ９゜クラン
ク角センサ１０．水温センサ１２およびスタートスイッ
チ１３からの出力はフントロールユニット２０に入力さ
れる。

コントロールユニット２０は第１図の手１９３３゜３５
〜３７としての全機能を有し、ＣＰＵ２１゜ＲＯＭ２２
．ＲＡＭ２３お上（７Ｉ　／　Ｏホード２４により構成
される。ＣＰＵ２１はＲＯＭ２２に書き込まれているプ
ログラムにしたがってＩ１０ポート２４より必要とする
外部データを取り込んだり、またＲＡＭ２３との開でデ
ータの授受を行ったりしながら燃料噴射制御に必要な処
理値を演算処理し、必要に応じて処理したデータをＩ１
０ポート２４へ出力する。

Ｉ１０ボート２４には各種センサやスイッチからの信号
が入力されるとともに、Ｉ１０ボート２４からは噴射信
号Ｓｉと、引火信号が出力される。

ＲＯＭ２２はＣＰＵ２１における演算プログラムを格納
しており、ＲＡＭ２３は演算に使用するデータをテーブ
ルやマツプ等の形で記憶している。

第３図ないし第５図はＣＰＵ２１の行う内容を示したル
ーチンである。

まず、第３図は、直火時期を決定するためのルーチンで
、このルーチンは各気筒の吸気弁の開時期と開時期にそ
れぞれ同朋して一度だけ実行される。

Ｓｌでは気筒判別を行う。かりにその気筒がｎ番気筒で
あったとすれば、ｎを選定する。

Ｓ２では吸気弁の開時期かどうかをみて、そうであれば
Ｓ３に進み、そうでなければ吸気弁の閉時期にあると判
断してＳ４に進む。

Ｓ３と８４は第１図の気筒別吸気管内圧変化量演算手段
３５の機能を果たす部分である。

Ｓ３では今回のシリング空気量相当パルス幅Ａｖｔｐ［
ｍｓｌをメモリＡｖｔｐｏｉｎに格納する。ここに、今
回のＡ　ｖｔｐは吸気弁開時期の値であるので、メモリ
Ａｖｔｐｏｉｎには吸気弁開時期のＡｖｔｐの値が格納
されたことになる。なお、Ａ　ｖｔｐｏｉｎの最後のｎ
はｎ番気筒の値であることを意味させている。

Ｓ４では今回のＡ　ｖｔｐとＡ　ｖｔｐｏｉｎに格納さ
れている値との差ΔＡ　ｖｔｎ（＝　Ａ　ｖｔｐ−Ａ　
ｖｔｐｏｉｎ）を求める。ここでの今回のＡ　ｖｔｐは
吸気弁閉時期の値であるため、ΔＡ　ｖｔｎにより吸気
弁開区間でのＡ　ｖｔｐの変化量が得られたことになる
。

Ｓ５は第１図の気筒別点火時期補正量演算手段３６の機
能を果たす部分で、ここではΔＡ　ｖｔｎからテーブル
を参照してｎ番気筒に対する気筒別、ζ火時期補正量Ｔ
ＲＡＤＶｎビ］を求めるにのテーブルの内容をｔ！ｌＳ
６図に示すと、ΔＡｖｔｎが正つまり吸気弁開区間にお
いてＡ　ｖｔｐが増加している場合に遅角量を与えてい
る。これは、吸気弁開区間におけるＡ　ｖｔｐの増加に
より、加速時にありかつボート流速が増していると判断
できるからで、この場合には点火時期を遅らせることで
、燃焼圧力のピークを低下させるためである。

この逆にΔＡｖｔｎが負つまり吸気弁開区間においてＡ
　ｖｔｐが減少している場合には、減速時にありかつボ
ート流速が低下しでいると判断して、燃焼状態が悪くな
らないように進角量を与える。

Ｓ６は第１図の気筒別点火時期決定手段３７の機能を果
たす部分で、ここでは気筒別点火時期補正量ＴＲＡＤＶ
ｎにて全気筒に共通な基本、直火時期ＰＡＤＶ［ＢＴＤ
ＣＩを補正することにより、ｎ番気筒に対する気筒別点
火時期ＡＤＶｎ［ＢＴＤＣ］を求める。

ＡＤＶｎ＝ＰＡＤＶ＋ＴＲＡＤＶｎ−■Ｓ７では、求め
た気筒別点火時期ＡＤＶｎを■１０ボート２４のタイマ
に歓送する。これは１．α火時期のセットであり、０番
気筒に対しては、このＡＤＶｎの時期に点火が行なわれ
る。

上記シリング空気量相当パルス幅Ａ　ｖｔｐは、気筒別
同期噴射パルス幅Ｔｉｎを求める途中で計算される値で
ある。第４図はこのＴ　ｉｎ［ｍｓｌを決定するための
ルーチンで、このルーチンは１０ｍ５ｅｃごとに一度実
行される。このルーチンでも、気筒別の値である場合に
は、記号の最後に気筒番号ｎを付して区別している。

Ｓ１１では、エア７０−メータ７にて検出される吸入空
気量Ｑ　ａ［ｇ／　ｓｌと回転数Ｎ　［ｒｐｍｌから金
気筒に共通の基本噴射パルス幅Ｔ　ｐ［ｍｓｌを次式■
にて求める。

Ｔ　ｐ＝　（Ｑ　ａ／　Ｎ　）Ｘ　Ｋ・・・■ただし、
０式においてＫは基本燃空比を定めるための定数である
。

Ｓ１２では回転数Ｎと絞９弁開度ＴＶＯから所定のマツ
プを参照して加重平均係数Ｆ　１ｏａｄ［％］を求める
。

Ｓ１３ではシリング空気量相当パルス幅Ａｖｔｐ（ｍｓ
ｌを次式■にて求める。

Ａｖｔｐ＝　　ＴｐＸ　　Ｆ　　Ｉｏａｄ＋　　Ａｖｔ
ｐ−ＩＸ（１−Ｆ　　１ｏａｄ）・・・■ ただし、０式において、Ａｖｔｐ−１は前回のＡ　ｖｔ
ｐの値を意味させるものする。

この０式はＴｐの一次遅れとしてＡ　ｖｔｐが求められ
ることを表している。つまり、ＴｐがＱａに比例するこ
とがらＴｐには加速時にオーバーシュート（減速時にア
ンダーシュート）を生じるのであるが、０式によりオー
バーシュートやアンダーシュートが無くされ、Ａ　ｖｔ
ｐによれば吸気管内圧相当量が得られるのである。

また、このＡ　ｖｔｐは実測値ではなく、予め求めであ
るＦ　１ｏａｄを用いて得られる値であるため、吸気管
内圧の予測変数としても位置付けられる。

なお、この例はエア７０−メータ７を備えるタイプであ
るため、第３図のＳ３〜Ｓ５でＡｖｔｐを用いているが
、吸気管内圧を直接検出するセンサを設けているタイプ
では、Ａ　ｖｔｐの代わりにそのセンサ出力を用いるこ
とができる。

Ｓ１４では気筒別同期噴射パルス幅Ｔ　ｉｎ［ｍｓｌを
次式■にて求める。

ゴｉｎ＝　（Ａ　ｖｔｐ＋　Ｋ　ａｔｌ＋ｏｓ）Ｘ　Ｔ
　ｆｂｙａＸα＋Ｔｓ・・・■ ただし、０式において Ｋａｔｈｏｓ’、過渡補正量［ｍｓｌ Ｔｆｂｙａ；目標燃空比ＬＭ名敗３ ａ　　；酸素センサ１２の出力に基づく空燃比フィード
バック補正係数［無名数］ Ｔｓ　；無効パルス幅［ｍｓｌ である。

第５図は基本点火時期ＰＡＤＶを計算するためのルーチ
ンで、このルーチンはパックグランドジョブで行なわれ
る。

Ｓ２１では、回転数Ｎ、吸気管内圧としてのＡｖｔｐお
よび冷却水温Ｔｗ［”Ｃ］から、所定のマツプを参照し
て基本点火ｑ期ＰＡＤＶ［’　ＢＴＤＣＩを求める。

ここで、この例の作用を第７図を参照して説明すると、
加速により吸気管内圧の上昇が吸気行程と重なった気筒
（図では１番気筒）では、次の点火気筒である２番気筒
よりもボート流速が、破線から実線へと一段と大きくな
っている。

このため、その大きなボート流速によりシリング内へと
吸入された混合気を、小さなボート流速でしかない２番
気筒と共通の点火時期ＰＤＡＶに燃焼させると、ボート
流速が増している分だけ燃焼が速くなって、ノッキング
を生じやすくなる。

これに対して、この例では、図示のように１番気筒につ
いてのボート流速が太き（なると、１番気筒に対するΔ
Ａｖｔｌがこの流速の大きさに対応するだけの正の値を
持つことになる。そうすると、ＮＩＪ６図に示した特性
により、１番気筒に対する点火時期補正１ＴＲＡＤＶｌ
が負の値を有し、■式によれば、点火時期がＰＤＡＶよ
りもＴＲＡＤＶｌだけ遅角側とされる。つまり、大きな
ボート流速によりシリング内へと吸入された混合気に対
しては、２番気筒に対するよりも、このＴＲＡＤＶｌだ
け遅らされた時期に点火されるのであり、流速の増して
いる１番気筒のシリンダ内でも、最適な燃焼タイミング
が得られるのである。

同様にして、減速により吸気管内圧の低下が吸気行程と
重なった気筒では、その吸気管内圧の低下に応じて点火
時期が進角され、こうした気筒でも燃焼タイミングが最
適となる。

（発明の効果） この発明は、気筒別に吸気弁開区間の吸気管内圧の変化
量を求め、変化の生じた気筒について、その変化量に応
じて点火時期を補正することにしたため、加速時ならび
に減速時にあっても、気筒別に最適な時期にシリング内
での燃焼を行うことができ、トランノエントノッキング
や燃費の悪化を防止して過渡時トルクを最大限に引き出
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図は一実施例
の制御システム図、第３図ないし第５図はこの実施例の
制御動作を説明するための流れ図、第６図はこの実施例
の気筒別点火時期補正量ＴＲＡＤＶｎの特性図、第７図
はこの実施例の作用を説明するための加速時の波形図、
第８図は従来例の作用を説明するための加速時の波形図
である。 １・・・エンジン、３・・・吸気管、４・・・インジェ
クタ、７・・・エア７０−メータ、９・・・絞り弁開度
センサ、１０・・・クランク角センサ（エンジン回転数
センサ）、１１・・・冷却水Ａセンサ、２０・・・フン
トロールユニット、３１・・・エンジン回転数センサ、
３２・・・吸気管内圧センサ、３３・・・基本点火時期
演算手段、３４・・・クランク角センサ、３５・・・気
筒別吸気管内圧変化量演算手段、３６・・・気筒別点火
時期補正量演算手段、３７・・・気筒別点火時期決定手
段、３８・・・点火装置。 第６ 図 ΔＡＶｉｎ ｍＨ９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの回転数と吸気管内圧をそれぞれ検出するセン
   サと、この回転数と吸気管内圧の検出値に基づいて全気
   筒に共通する基本点火時期を演算する手段と、クランク
   角センサと、クランク角信号に同期して、吸気弁開区間
   の吸気管内圧変化量を気筒別に求める手段と、この変化
   量に応じた点火時期補正量を気筒別に求める手段と、こ
   の補正量にて前記基本点火時期を補正して点火時期を気
   筒別に決定する手段と、この決定された点火時期の信号
   を気筒別に供給して点火を行う装置とを備えることを特
   徴とするエンジンの点火時期制御装置。