JPH03168359A - 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、詳しく
は、筒内圧力を監視しつつ点火時期を制御する装置に関
する。

く従来の技術〉 内燃機関の燃焼状態を把握する方法として、燃焼室内の
圧力（筒内圧力）を検出することが一般に行われており
、そのための手段として、特公昭４１−５１５４号，Ｓ
ＡＥテクニカルペーパー７５０８８３等に開示されるよ
うに、シリンダヘッドに螺合する点火栓の取り付け座面
に、リング型の圧カセンサを挟み込み、該圧カセンサの
出力により筒内圧力を検出するよう構成された筒内圧力
検出装置がある。

そして、かかる筒内圧力検出装置で検出された筒内圧力
が爆発行程時において最大となるときのクランク角位置
を、圧縮上死点後１５゜付近に設定された目標値に近づ
けるように、筒内圧力の最大値が目標値より速い時には
点火時期を遅角し、目標値より遅い時には点火時期を進
角するようにした点火時期制ｗｆＪ（ＭＢＴ制御）を行
うものがある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記ＭＢＴ制御における点火時期の目標
値は、最高筒内圧力を可及的に高めて出力向上を図る目
的で設定されているが、実際には出力を最も向上できる
最高筒内圧力のクランク角位置は運転条件によってずれ
ているため従来のように目標値を一定に定めたＭ　Ｂ　
Ｔ　ＩＩＪ御では、必ずしも最良の出力が得られるもの
ではなかった。

また、出力向上のみを目的とした前記ＭＢＴ制御では、
燃焼温度もその運転条件において最高となるためＮ　Ｏ
　ｘ発生量も最大となる。Ｎ　Ｏ　Ｘ発生量を抑制すべ
く、点火時期を遅角しすぎるとサージトルク（１〜１０
Ｈ１の車両振動）が増大して乗り心地を悪くしてしまう
ため、ＮＯＸとサージトルクとを同時に低く押さえるこ
とのできる点火時期制御が要求されることとなる。

しかし、前記条件を満たす燃焼状態（筒内圧力）は運転
条件毎に異なっているため、筒内圧力が最大となるクラ
ンク角位置の目標値を一定とする制御方式では、全運転
領域にわたって前記条件を満たすことは困難である． 一方、冷機時には排気通路に設けられる排気浄化触媒や
空燃比フィードバック制御用の酸素センサを早く活性化
させて排気浄化性能を向上させるため、排気温度を高め
るような点火時期制御が要求される。

第６図は、機関運転条件や機関温度の変化に応じて前述
のように変化する各種状態量を示したものである。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、筒内圧力が最大となるクランク角位置を、機関運転条
件若しくは機関温度に応じて設定される目標値に近づけ
る点火時期制御を行う構戒とすることにより、上記問題
点を解決した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〉 このため本発明は第１図に示すように、機関の筒内圧力
を検出する筒内圧力検出手段と、前記筒内圧力が最大と
なる時のクランク角位置を検出する筒内圧力ピーク位置
検出手段と、筒内圧力が最大となる時のクランク角位置
の目標値を機関運転条件に応じて設定する目標ピーク位
置設定手段と、 前記筒内圧力ピーク位置検出手段によって検出されるク
ランク角位置を、前記目標ピーク位置設定手段によって
設定される目標値に近づけるように点火装置の点火時期
を補正しつつ設定する点火時期設定手段と、 を含んで構成した。

また、目標クランク角位置設定手段は、機関温度に応じ
て筒内圧力が最大となる時のクランク角位置の目標値を
設定する構或としてもよい。

〈作用〉 筒内圧力検出手段により筒内圧力が検出され、該筒内圧
力が最大となる時のクランク角位置が筒内圧力ピーク位
置検出手段によって検出される。

一方、請求項１に記載の目標ピーク位置検出手段は、筒
内圧力が最大となる時のクランク角位置の目標値を、機
関運転条件に応じてＮＯｘ，サージトルクを共に低減し
つつ高出力が得られる値に設定する。

また、請求項２に記載の目標ピーク位置検出手段は、筒
内圧力が最大となる時のクランク角位置の目標値を、機
関温度に応じて冷機時には排気温度を高めて排気浄化触
媒や酸素センサの活性化を促進することによりＣｏ，Ｈ
Ｃ，Ｎｏ．等を基準値以下に抑えられる値に設定する． 点火時期制御手段は、筒内圧力ピーク位置検出手段によ
って検出された筒内圧力最大となるクランク角位置を前
記設定された目標値と比較し、目標値との偏差に応じて
点火時期を進・遅角補正すること等によって目標値に近
づけるように点火時期を制御する。

これにより、全運転領域にわたって、ｒｌｌＪｏｌ１，
サージトルクを共に低減しつつ高出力が得られ、又は、
冷機時にもＣｏ，ＨＣ．ＮＯＸ等を基準値以下に抑えら
れる点火時期制御が行われる。

く実施例〉 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

一実施例の構成を示す第２図において、機関１には、エ
アクリーナ２から吸気ダクト３．スロットル弁４及び吸
気マ二ホールド５を介して空気が吸入される．吸気マ二
本一ルド５のブランチ部には、各気筒毎に燃料噴射弁６
が設けられている．前記燃料噴射弁６は、ソレノイドに
通電されて開弁し、通電停止されて閉弁ずる電磁式燃料
噴射弁であって後述するコントロールユニッ目２からの
駆動パルス信号により通電されて開弁し、図示しない燃
料ボンブから圧送されてプレッシャレギュレー夕により
所定の圧力に調整された燃料を噴射供給する。

機関１の各燃焼室には、点火栓７が設けられており、こ
れにより火花点火して混合気を着火燃焼させる。そして
、機関１からは、排気マニホールド８，排気ダクト９，
三元触媒１０及びマフラー１１を介して排気が排出され
る。

コントロールユニット１２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ
，Ａ／Ｄ変換器及び人出力インターフェースを含んで構
成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサか
らの入力信号を受け、該入力信号に基づいて燃料噴射量
を演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御すると共に
、点火時期ＡＤＶ（点火進角値）を設定制御して点火栓
７による点火時期を制御する． 前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式或
いはフラップ式のエアフローメータｌ３が設けられてい
て、吸入空気流１ｔＱに応じた電圧信号を出力する。

また、機関１のウォータジャケットの冷却水温度Ｔ一を
検出する水温センサ１５が設けられている。

排気マニホールド８の集合部には、排気中の酸素濃度を
検出することによって機関吸入混合気の空燃比を検出す
る酸素センサ１６が設けられている。

また、前記点火栓７の座金として形成された筒内圧力検
出手段としての筒内圧力センサ１７が各点火栓７に介装
されており、圧電素子によって各気簡の筒内圧力Ｐを検
出するようになっている。尚、前記筒内圧力センサ１７
は、実開昭６２−１４６９４１号公報等に開示される公
知のものである。スロットル弁４には、該スロットル弁
４のアイドル位置を検出するアイドルスイッチ１８が付
設されている。

ここで、コントロールユニット１２に内蔵されたマイク
ロコンピュータのＣＰＵは、第３図〜第５図にフローチ
ャートとして示すＲＯＭ上のプログラムに従って演算処
理を行うことにより筒内圧力が最大となるクランク各位
置を目標値に近づけるように点火時期ＡＤＶを補正して
点火時期制御を行う。

第３図に示すルーチンは、単位角度信号ＰＯＳが１回入
力される毎に１回実行されることによりクランク角１゜
毎に実行されるようにしたプログラムであり、筒内圧力
Ｐを順次サンプリングする。

まず、ステップ（図ではＳと記す）１では、サンプリン
グした筒内圧力の順番管理を行うためのカウンタである
ｃｎｔをｌアップさせる。尚、前記ｃｕｔは、後述する
ように基準角度信号ＲＥＦが出力されたときにゼロリセ
ットされるようになっているため、基準角度信号ＲＥＦ
からのサンプリング数を示す。

ステップ２では、筒内圧力センサ１７から筒内圧力Ｐ信
号をサンプリングする。

ステップ３では、サンプリングした筒内圧力Ｐをｃｎｔ
で順番管理されるＰ（’ｃｎｔ）にセットする。

これにより、筒内圧力Ｐが基準角度信号ＲＥＦからの順
に従って記録されるようになっている。

第４図に示すルーチンは、クランク角センサｌ４から基
準角度信号ＲＥＦ　（ＢＴＤＣ７０゜）が出力される毎
に実行されるものであり、まず、ステップ１１では、前
述のｃｎｔを０にリセットすると共に、前回の基準角度
ＲＥＦから今回までにサンプリングされた筒内圧力Ｐを
古いデータから順に比較するためのカウンタｉを０にリ
セットし、更に後に筒内圧力Ｐの最大値Ｐいをサンプリ
ングするため、該Ｐ．を０をセットする。

次のステップ１２では、後述するように筒内圧力Ｐを順
番に最大値Ｐ，と比較する毎にｌアップされる前記カウ
ンタｌと最大サンプル数である１８０（１８０゜／１”
　）とを比較して、カウンタｉが１８０以下であるとき
にはステップ１３へ進む。

ステップ１３では、筒内圧力Ｐと最大値Ｐ１とを比較し
、今回の筒内圧力Ｐ　（ｉ）が最大値Ｐ．より大きいと
きには、ステップｌ４へ進んで最大値Ｐ．に今回の筒内
圧力Ｐ　（ｉ）をセットすると共に、次のステップ１５
で今回のカウンタｉをＩにセットしてＩによって筒内圧
力Ｐが最大となった時期（クランク角位置）が判別でき
るようにした後、ステップ１６へ進む。

一方、ステップ１３で、筒内圧力Ｐ（ｉ）が最大値Ｐ．
以下と判別されたときには、最大４ｆｉ　Ｐ　ｍの更新
設定及び更新時のクランク角位置を示す■のセットを行
うことなくステップｌ６へ進む。

ステップｌ６では、カウンタｉを１アップし、今回の筒
内圧力Ｐ　（ｉ）の次にサンプリングされた筒内圧力Ｐ
（ｉ＋１）が次回に最大値Ｐ，と比較されるようにする
． カウンタｉの値が１８０になるまでは、ステップ１６か
らステップ１２に戻されて前述の動作が繰り返されるこ
とにより、前回の基準債号ＲＥＦから順番にサンプリン
グされた筒内圧力Ｐ　（ｉ）が古い順に最大値Ｐ．と比
較され、最新の基準角度信号ＲＥＦ間で筒内圧力Ｐが最
大となる時のクランク角位置が■に記憶されることとな
る。

このように、クランク角センサ１７からの信号と？記第
３図のルーチンと第４図のルーチンのステップ１１〜ス
テップ１６までのソフトウエア機能とで筒内圧力が最大
となるクランク角位置が検出されるから、クランク角セ
ンサ１７と前記ソフトウエア機能とで筒内圧力ピーク位
置検出手段が構成される。

そして、ステップ１２でカウンタｉの値が１８０を超え
たことが判別されると、ステップ１７以降へ進み点火時
期制御が実行される。

ここで、前記点火時期制御に際して使用される基本進角
値ａｄｖと、筒内圧力最大時のクランク角位置の目標値
θ，■、とを設定するルーチンを第５図に示したフロー
チャートで説明する。

このルーチンは、ＢＧＪ　（バックグラウンドジョブ；
他のルーチンの実行の合間に実行される）で実行される
。

ステップ２ｌでは、機関回転速度Ｎと、機関負荷の代表
値としてシリンダ吸入空気量に応じて設定される基本燃
料噴射量Ｔ，とに基づいて、ＲＯＭに記憶された３次元
マップから点火時期の基本進？値（圧縮上死点からの進
角値）を求める。

ステップ２２では、同じく機関回転速度Ｎと基本燃料噴
射量Ｔ，とに基づいて、ＲＯＭに記憶された３次元マッ
プから筒内圧力最大時のクランク角位置の目標値θＦ．
．８を求める。ここで、目標値θ、．，ｔは、ＮとＴＰ
とで細分化された運転条件毎にＮＯｘとサージトルクと
を共に基準値以下に抑えつつ高出力（トルク）が得られ
る値に設定されている． 即ち、このステップ２２の部分の機能が、請求項１に記
載の目標ピーク位置設定手段を構戒する。

また、前記ステップ２２の代わりに点線で示すステップ
２３に進み、水温センサ１５で検出される機関温度を代
表する水温Ｔ．に基づいてＲＯＭに記憶された２次元マ
ップから筒内圧力最大時のクランク角位置の目標値θ１
．，ｌを求めるようにしてもよい。ここで、目標値θ，
■８は冷機時に三元触媒や酸素センサ活性化してＣｏ，
ＨＣ，ＮＯＸを基準値以下に低減すべく、排気温度が高
くなる値に設定してある。

？ち、このステップ２３の機能が、請求項２に記載の目
標ピーク位置設定手段を構戒する。

このようにして、求められたデータを使用した前記第４
図のステップエ７以降の点火時期制御について説明する
。

ステップ１７では、前記検出された筒内圧力最大時のク
ランク角位置Ｉと、前記第５図のルーチンのステップ２
２若しくはステップ２３で求められた目標値θ２■８と
の偏差（Ｉ−θ，■Ｘ）に定数Ｋを乗じて点火時期の進
・遅角補正量ΔＡを求める。

次いで、ステップｌ８では、同じく前記第５図のルーチ
ンのステップ２１で設定された点火時期の基本道角１ａ
ｄｖに前記進・遅角補正量ΔＡを加算して点火時期（上
死点からの進角値）ＡＤＶを設定する。

以上のようにして設定された点火時期にコントロールユ
ニッｌ−１２から出力される点火信号（図示しない点火
コイルへの通電を遮断する信号）に応じて対応する気簡
の点火栓７が火花点火され点火が行われる。

？ち、このステップ１７．　１８の機能が点火時期設定
手段を構或する． かかる点火時期制御によれば、ステップ２２又はステッ
プ２３で目標イ直θ，，１Ｘに対して、検出された筒内
圧力最大クランク角位２１の方が大である時、即ち、目
標値θ，■、より遅れて最大となる時には点火時期を速
め、逆の場合は点火時期を遅らす補正を行って、筒内圧
力最大クランク角位置■を目標値θ１，，Ｌに近づける
制御が行われる。

この結果、ステップ２２で求めた目標値θ１−を使用し
て点火時期ＡＤＶを設定する場合には、予め設定された
目標値θＰＩＩＩＩＸの特性により、運転条件が変化し
てもＮＯｘとサージトルクとを夫々基準値以下に抑えつ
つ高出力（トルク）を得ることができる。

また、ステップ２３で求めた目標値θ，■、を使用して
点火時期ＡＤＶを設定する場合には、同じく機関温度が
低い冷機時には排気温度が高い燃焼が行われて三元触媒
や酸素センサの活性を促進することにより、Ｃｏ，ＨＣ
，Ｎｏ．を基準値以下に抑えることができ排気浄化性能
を向上させることができる。

く発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、筒内圧力が最大と
なる時のクランク角位置を、機関運転条件に応じて設定
された目標値に近づけるように点火時期を補正する制御
を行うことにより、運転条件の変化に対応してＮ　Ｏ　
Ｘとサージトルクとを夫々基準値以下に抑えつつ高出力
を得ることができる。

また、機関温度に応じて設定された目標値に近づけるよ
うに点火時期を補正する制御を行うことにより、Ｃｏ，
ＨＣ，ＮＯ．を基準値以下に抑えることができ排気浄化
性能を向上させることができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構戒を示すブロック図、第２図は、
本発明の一実施例の構或を示すシステム概略図、第３図
〜第５図は、夫々同上実施例における制御内容を示すフ
ローチャート、第６図は、点火時期のずれによる運転性
への影響を示す線図である． １・・・機関　　７・・・点火栓　　１２・・・コント
ロールユニット　　１４・・・クランク角センサ　　１
７・・・筒内圧力センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、 前記筒内圧力が最大となる時のクランク角位置を検出す
   る筒内圧力ピーク位置検出手段と、筒内圧力が最大とな
   る時のクランク角位置の目標値を機関運転条件に応じて
   設定する目標ピーク位置設定手段と、 前記筒内圧力ピーク位置検出手段によって検出されるク
   ランク角位置を、前記目標ピーク位置設定手段によって
   設定される目標値に近づけるように点火装置の点火時期
   を補正しつつ設定する点火時期設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の点火時期
   制御装置。
2. （２）機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段前記
   筒内圧力が最大となる時のクランク角位置を検出する筒
   内圧力ピーク位置検出手段と、筒内圧力が最大となる時
   のクランク角位置の目標値を機関温度に応じて設定する
   目標ピーク位置設定手段と、 前記筒内圧力ピーク位置検出手段によって検出されるク
   ランク角位置を、前記目標ピーク位置設定手段によって
   設定される目標値に近づけるように点火装置の点火時期
   を補正しつつ設定する点火時期設定手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の点火時期
   制御装置。