JPH0350381A - 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］ この発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来における内燃機関の点火時期制御装置としては、例
えば特開昭５７−５９０６０号や特開昭５７−５９０６
１号等に示すものがあり、第８図にその全体構成図を示
す。図において、■はエアクリーナ、２は吸入空気量を
計測するエアフローメータ、３はスロットル弁、４は吸
気マニホールド、５はシリンダ、６は機関の冷却水温を
検出する水温センサ、７はクランク角センサ、８は排気
マニホールド、９は排気センサ、１０はインジェクタ、
１１は点火プラグ、１２は制御部、１３は点火装置であ
る。

上記構成において、クランク角センサ７は例えばクラン
ク角の基準位置毎（４気筒機関では１８０度毎、６気筒
機関では１２０度毎）に基準位置パルスを出力し、また
単位角度毎（例えば１度毎）に単位パルスを出力する。

制御部１２によりこの基準パルスが入力された後の単位
角パルスの数を計算することによって、そのときのクラ
ンク角を知ることができる。又、単位角パルスの周波数
又は周期を計測することによって、機関の回転速度を知
ることができる。なお、クランク角センサ７はディスト
リビュータ内に設けられている。

制御部１２は例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力
インタフェースなどからなるマイクロコンピュータで構
成され、エアフローメータ２がら与えられる吸入空気量
信号ｓ１、水温センサ６がら与えられ水温信号ｓ２、ク
ランク角センサ７から与えられるクランク角信号Ｓ３、
排気センサ９から与えられる空燃比信号ｓ４及び図示し
ないスロットル全閉信号などを入力され、これらの信号
に応した演算を行って点火時期及び燃料噴射量を算出し
、その点火時期に点火するように点火装置１３に点火信
号Ｓ７を出力し、点火プラグ１１を駆動するとともに、
駆動信号ｓ５を出力してインジェクタ１０を所定の空燃
比となるよう駆動する。

上記した点火時期演算は、機関回転数Ｎと吸入空気量Ｑ
とに応じた基本点火時期を予めマツプとして記憶してお
き、そのときの機関回転数Ｎと吸入空気量Ｑとに応じて
マツプ値を読み出し、さらに水温等による補正量を加算
あるいは乗算して点火時期を求めるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来の点火時期制御装置においては、機関特性
の経時変化、製造上のバラツキなどにょって点火時期マ
ツプの設定時と実使用■、５におりるＭＢＴ点（Ｍｉｎ
ｉｍｕｍ　Ａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｌ１ｅｓｔ　Ｔｏ
ｒｑｕｅ）が異なった場合、最大トルクが得られる点火
時期に制御できないという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するために成された
ものであり、経時変化、製造上のバラツキとは無関係に
、自動的に常に最大トルクが得られる点火時期に制御す
ることができる内燃機関の点火時期制御装置を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、シリン
ダ内圧力上昇割合を検出する手段と、クランク角を検出
する手段と、上記両検出信号を入力されてシリンダ内圧
力上昇割合が最大となるクランク角を演算する手段と、
この演算値を平均化する手段と、この平均値を目標値と
比較し、その偏差がなくなるように点火時期を制御する
手段を備えたものである。

〔作　用〕

この発明においては、シリンダ内圧力上昇割合が最大と
なるクランク角を演算し、このクランク角の平均値が予
め設定した目標値と一致するように点火時期をフィード
バック制御する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図はこの実施例の主要構成を示し、１〜１３で示す部分
は従来と同様である。１４はシリンダ５内圧力を検出す
る圧力センサである。この圧力センサ１４は点火プラグ
１１の座金の代りに用いられており、シリンダ５内圧力
の変化を電気信号として取り出すものである。制御部１
２はエアフローメータ２から与えられる吸入空気量信号
Ｓ１、水温センサ６から与えられる水温信号ｓ２、クラ
ンク角センサ７から与えられるクランク角信号Ｓ３、排
気センサ９から与えられる空燃比信号Ｓ４、圧力センサ
１４から与えられる圧力信号ｓ６及び図示しないスロッ
トル全閉信号を入力され、それらの信号に応じて演算を
行って点火時期を算出し、この点火時期に点火するよう
に点火装置１３に点火信号Ｓ７を出力し、点火プラグ１
１を駆動する。

第２図Ｗ、（Ｂｌは圧力センサ１４の平面図及び縦断正
面図を示し、１４Ａは圧電素子、１４１３はマイナス電
極、１４Ｃはプラス電極である。又、第３図は圧力セン
サ１４の取付は図であり、シリンダヘッド１５に点火プ
ラグ１１によって締め付けられている。

第４図はシリンダ５内圧力のクランク角１度当り上昇割
合が最大となるクランク角θ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘと機
関の出力トルクとの関係を示したものであり、Δのカー
ブは回転数３００Ｏｒｐｍ　、吸気圧−２００ｍ　ｍ　
Ｉｆ　ｇの場合を示し、○のカーブは回転数１５００ｒ
ｐｍ　、吸気圧−４００ｍｍＨＨの場合を示す。図から
明らかなように、出力トルクが最大となるθ（ｄＰ／ｄ
θ）ｍａには負荷や回転数によらずにほぼ一定となり、
この例では出力トルクが最大となるθ（ｄＰ／ｄθ）ｍ
ａｘ　はΔＴＤＣ８°となっている。以後、出力トルク
が最大となるθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘをθＭＢＴ　と呼
ぶ。

第５図は点火時期とθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘ　との関係
を示し、図から明らかなように、点火時期とθ（ｄＰ／
ｄθ）ｍａｘは対応関係にあり、点火時期を制御するこ
とによりθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘを制御することができ
る。従って、θ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘがθＭＢＴとなる
ように点火時期を制御すれば、常に最大トルクが得られ
ることが判る。

次に、第６図のフローチャートを用いて、θ（ｄＰ／ｄ
θ）ｍａｘを求める処理について説明する。

このフローチャートはクランク角センサ７からの１度毎
パルスによって起動される割り込みルーチンであり、起
動されるとステップ１００では基準パルスが入力された
後の１度毎パルスの数を計算することにより、そのとき
のクランク角θを求める。ステップ１０１では、ステッ
プ１００で得たクランク角θが燃焼ＴＤＣ前の０１度か
ら燃焼ＴＤＣ後の０２度までの範囲（θ１．θ２はθ（
ｄＰ／ｄθ）ｍａｘの取り得る範囲などを考慮して予め
定めておく。）にあるか否かを判断し、ＹＥＳであれば
ステップ１０２でシリンダ５内圧力Ｐ（θ）のＡ／Ｄ値
を読込んだ後、ステップ１０３に進む。Ｎｏであればメ
インルーチンに戻り、次の１度毎パルスを待つ。

ステップ１０３ではクランク角θが０１度か否かを判定
し、θ１であればステップ１０４でＰ（θ）のＡ／Ｄ値
を用いてＰ、＝Ｐ（θ）、八Ｐ１−０としてメモリに記
憶し、メインルーチンに戻る。０１度でなければステッ
プ１０５で０２度か否かの判断を行い、０２度でなけれ
ばステップ１０６に進み、ΔＰ　ｚ　””　Ｐ　（θ）
−Ｐ、を計算し、メモリに記憶するとともにステップ１
０７に進む。θ２であればステップ１０８でθ（ｄｒ’
／ｄθ）ｍａｙの演算完了フラグをセットし、メインル
ーチンにリターンする。

ステップ１０７ではΔＰ２≧ΔＰ１か否かを判断し、Ｙ
ＥＳであればステップ１０９でΔＰ、−ΔＰ２として八
Ｐ１の内容を更新し、メインルーチンにリターンする。

ＮＯであれば圧力上昇割合が最大となったと判断できる
ので、ステップ１１０でθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘ−〇　
としてメモリに記憶し、メインルーチンにリターンする
。これまでの処理により燃焼ＴＤＣ前の０１度から燃焼
ＴＤＣ後の０２度の範囲における、シリンダ５内圧力の
クランク角１度当り上昇割合が最大となるクランク角θ
（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘを求めることができる。

次に、第７図のフローチャートを参照して、θ（ｄＰ／
ｄθ）ｍａｘを用いた点火時期制御について説明する。

この第７図のフローは、第６図のフローでθ（ｄＰ／ｄ
θ）ｍａｙが求められ、θ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｙの演算
完了フラグがセットされる毎に実行されるフローであり
、ステップ２００では機関回転数Ｎと吸入空気量Ｑを読
み込む。ステップ２０１では予め記憶された基本点火時
期マツプをＮ、Ｑに応じて読み出し、基本点火時期θ。

を求める。ステップ２０２ではフィードバック制御に必
要な誤差信号θｅ−θｒ−〇（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘを計
算しくθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘの目標値θｒは通常θＭ
ＢＴの値を予め設定しており、）、θ（ｄＰ／ｄθ）ｍ
ａｙの演算完了フラグをリセットする。ステップ２０３
では誤差信号θｅを比例積分演算し、フィードバック修
正量θ７．を計算する。ステップ２０４では、最終的な
点火時期θ、９をマツプから読み出した基本点火時期θ
。とフィードバック修正量θ１．の和として求める。こ
の最終的な点火時期θ、９に点火するように点火装置１
３に点火信号Ｓ７を出力し、点火プラグ１１を駆動して
混合気に点火する。

なお、上記実施例では、シリンダ５内圧力の上昇割合と
して単位クランク角当りの値であるｄＰ／ｄθを用いた
が、単位時間当りの値である旧１／ｄＬを用いても同様
の制御をすることができる。これはクランク角θ、回転
数Ｎ及び時間ｔの間にはθ＝６Ｎｔの関係があるので（
θは度、Ｎはｒｐｍ、　　ｔは５ｅｅ）、機関回転数Ｎ
が変化しなＬＪればｄθ−６Ｎ　ｔｌ　Ｌが成立し、（
ｄｒ’／ｄθ）ｍａｘ　＝　（ｄＰ　／　ｄ　ｔ）　ｍ
ａｙ　／　（６Ｎ　）　　となり（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘ
の代りに（ｄＰ　／　ｄ　ｔ）　ｍａｙを用いることが
できるからである。又、シリンダ５内圧力の上昇割合が
最大となるクランク角θ（ｄＰ　／　ｄ　ｔ）ｍａｘを
プログラムフローで求める場合を示したが、例えば筒内
圧の微分波形に対しピーク値ホルト回路などを用いるこ
とによって、回路的にθ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｙを求める
こともできる。又、θ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘの制御目標
値θｒを最大トルクが得られる値に設定したが、高負荷
においてはノッキング領域に入ってしまうこともある。

そこで、目標値θｒを予めマツプとしてノッキングが発
生しない範囲で最大トルクが得られる値に設定しておき
、機関回転数Ｎと吸入空気ｉｔＱ等に応じて読み出すよ
うにしてもよい。さらに、シリンダ５内圧力の絶対値が
測定できる場合について説明したが、圧力の変化割合が
測定できる場合にはより好都合となることは明らかであ
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、シリンダ内圧力上昇割
合が最大となるクランク角θ（ｄＰ／ｄθ）ｍａｘを演
算し、この演算値の平均値を目標値と比較してその偏差
をなくすように点火時期を制御しており、経時変化、製
造上のバラツキ等とは無関係に自動的に常に最大トルク
が得られる点火時期に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明装置の構成図、第２図囚、（Ｂ）はこ
の発明による圧力センサの平面図及び縦断正面図、第３
図はこの発明による圧力センサの取付状態図、第４図は
この発明によるシリンダ内圧力１ 上昇割合最大のクランク角と出力トルクとの関係図、第
５図はこの発明による点火時期とシリンダ内圧力上昇割
合最大のクランク角との関係図、第６図はこの発明によ
るシリンダ内圧力」二昇割合最大のクランク角を求める
フローチャート、第７図はこの発明による点火時期制御
のフローチャー１・、第８図は従来装置の構成図である
。 １・・・エアクリーナ、２・・・エアフローメータ、５
・・・シリンダ、６・・・水温センサ、７・・・クラン
ク角センサ、１１・・・点火プラグ、１２・・・制御部
、１３・・・点火装置、１４・・・圧力センサ。 なお、図中同一符号は同−又は＋Ｕ当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関のシリンダ内圧力上昇割合を検出する手段と、
   機関のクランク角を検出する手段と、上記両検出信号を
   入力され、シリンダ内圧力上昇割合が最大となるクラン
   ク角を演算する手段と、この演算値を平均化する手段と
   、上記平均値を目標値と比較し、その偏差がなくなるよ
   うに点火時期を制御する手段を備えたことを特徴とする
   内燃機関の点火時期制御装置。