JPH0481575A - 火花点火式内燃エンジンの点火時期制御方法 - 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、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃エン
ジンの加速時における点火時期制御方法に関する。

（従来の技術） 例えば、ガソリンエンノンの点火時期制御は従来より次
のようにして行われている。吸入空気量やスロットル弁
開度から検出されるエンジン負荷の大きさと、エンジン
回転数とに応じて基本進角値（点火時期情報）を求め、
この基本点火時期情報に適宜の補正を行い、得られた点
火時期情報に基づいて点火装置（点火プラグや点火コイ
ル等）を作動させることにより、エンジンの点火時期を
制御している。

上述の基本点火時期情報に対して行なう適宜の補正には
、エンジンの冷却水温に基づく補正や吸気温に基づく補
正等かあるが、特に、エンジンの加速時に、ノック（ノ
ッキング）が生じるので、エンジンの加速時にも点火時
期情報に対して何らかの補正を行なう必要がある。

ここて、ノックは自己着火によって誘起される燃焼室内
の振動現象であり、かかるノックにより、不快な音か発
生するたけでなく、エンジンにも悪影響を及ぼすおそれ
がある。

そこで、従来は、かかるノックの発生を防止するために
、点火時期を遅らせるような制御か一般に行なわれてい
るか、この場合、ノックの発生に結び付くエンジン現象
の検出か困難であるため、点火時期は最悪の条件でもノ
ックを発生させないような安全な側に遅らせる制御法を
採用している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ノックが発生する点火角は、第８図に示すご
とく、燃焼室壁部の壁温度（シリンダブロック触火面温
度）に関係しており、また加速時において低負荷から高
負荷に変わる際には、燃焼室壁温は温度上昇の遅れ（第
９図参照）によって定常時より低いため、燃焼室壁温か
定常にまで上昇する数十サイクル間は、点火角に対して
進角してもノックは生じない。

一方、燃焼室壁温か定常に達するまでの数十サイクルの
間は、定常時に設定される点火角に対して進角してもノ
ックか生しないが、その点火角が、最大のトルクを得る
ことのできる最小進角（ＭＢＴ）を考虜するとき、最適
値であるか否か問題がある。すなわち、加速時において
、上述のように進角させてもノックが生じないが、最大
のトルクか得られる点火角を超えてまで進角させる必要
はないのである。

ところで、電子制御ユニットにより、上述の燃焼室壁温
を検出し、壁温に応じてこれに好適な点火時期を設定す
るためには、演算容量の大きな電子制御ユニットが必要
である。燃焼室壁温に応じた最適点火時期の設定を常時
行うと、電子制御ユニットにより実行される他のエンジ
ン制御のための演算時間が確保できない等の虞がある。

本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、
燃焼室壁温から点火時期情報を求めることにより、点火
時期を必要以上に遅角させないようにすると共に、加速
時に最大限のエンジン出力を得るように図った火花点火
式内燃エンジンの点火時期制御方法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） 上述の目的を達成するために本発明は、少なくとも、内
燃エンジンの回転数と負荷とに応じて当該エンジンの運
転状態を検出し、検出した運転状態に応じて基本点火時
期を設定し、設定された基本点火時期情報に基づき点火
装置を作動させる点火時期制御方法において、当該内燃
エンジンの所定の急加速運転状態を検出し、該所定の急
加速運転状態が検出されたときにのみ、内燃エンジンの
燃焼室壁部の壁温度を検出し、検出した壁温度に応じて
前記基本点火時期を補正した第１の点火時期を求め、前
記検出した運転状態に応じ、最大出力を得る最小進角の
第２の点火時期を求め、求めた第１および第２の点火時
期を比較し、遅れ側の点火時期を選択し、これを点火時
期情報として前記点火装置を作動させることを特徴とす
る火花点火式内燃エンジンの点火時期制御方法が提供さ
れる。

前述の燃焼室壁部の壁温度の検出は、温度センサにより
燃焼室壁部の壁温度を直接測定してもよいし、燃焼エネ
ルギ量を示す変数から前記燃焼室壁部の壁温度を推定し
てもよい。更には、燃焼工ネルキ量を示す変数について
の測定値に関し、該測定値の最新データを該測定値の過
去のデータで修正し、該燃焼エネルギ量に関する修正デ
ータから前記燃焼室壁部の壁温度を推定するようにして
もよい。

（作用） 本発明の点火時期制御方法は、燃焼室壁部の壁温度から
基本点火時期を補正した点火時期、すなわち、ノックが
発生しない最大進角の第１の点火時期を求める。また、
運転状態に応し、最大出力を得る最小進角の第２の点火
時期を求める。そして、第１および第２の点火時期を比
較し、遅れ側の点火時期を選択すると、ノックが生しる
ことがなく、かつ、最大出力が得られる点火時期が設定
されることになる。この際、内燃エンジンの所定の急加
速状態が監視されており、この急加速状態が検出された
ときにのみ、燃焼室壁部の壁温度により補正される第１
の点火時期が求められ、急加速時以外の本制御のための
無駄な演算時間が省かれる。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例としての火花点火式
内燃エンジンの点火時期制御方法について説明すると、
第１図は本発明方法を実施する火花点火式内燃エンジン
の点火時期制御装置の制御系およびエンジン概略システ
ムを示す全体構成図を示す。

本装置によって制御される車載用ガソリンエンジンのシ
ステム（火花点火式内燃エンジンのシステム）は、第１
図のようになるが、この第１図において、カッリンエン
ジンＥ（以下、単にエンジンＥという）はその燃焼室ｌ
に通じる吸気通路２および排気通路３を有しており、吸
気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御され
るとともに、排気通路３と燃焼室ｌとは排気弁５によっ
て連通制御されるようになっている。

また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６
、スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（インジェク
タ）８か設けられており、排気通路３には、その上流側
から順に図示しないが排カス浄化用の触媒コンバータ（
三元触媒）およびマフラ（消音器）が設けられている。

なお、インジェクタ８は吸気マニホルド部分に気筒数だ
け設けられている。今、本実施例のエンジンＥが直列４
気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設
けられていることになる。

すなわち、いわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰ’ｌ
）方式のエンジンであるということができる。

また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変わるようになっている。

さらに、各気筒には、その燃焼室１へ向けて点火プラグ
９が設けられており、各点火プラグ９はディストリビュ
ータ（図示せず）を介して点火コイル１０に接続されて
いる。そして、点火コイル１０付きのパワートランジス
タ１１のオフ動作によって点火コイル９に高い電圧が発
生して、ディストリビュータにつながっている点火プラ
グ９のいずれかがスパーク（点火）するようになってい
る。なお、パワートランジスタ１１のオン動作によって
点火コイル１０はバッテリ１２により充電を開始される
。そして、これらの点火プラク９、ディストリビュータ
、点火コイル１０、パワートランジスタ１１で、点火装
置を構成する。

このような構成により、スロットル弁７の開度に応しエ
アクリーナ６を通じて吸入された空気か吸気マニホルド
部分てインジェクタ８からの燃料と適宜の空燃比となる
ように混合され、燃焼室ｌ内て点火プラク９を適宜のタ
イミングで点火させることにより、燃焼せしめられて、
エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガスと
して排気通路３へ排出され、触媒コンバータで排ガス中
のＣ○、ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてか
ら、マフラで消音されて大気側へ放出されるようになっ
ている。

さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず吸気通路２側には、そのエア
クリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から
検出する体積流量計とじてのエアフローセンサ１３．吸
入空気温度を検出する吸気温センサおよび大気圧を検出
する大気圧センサか設けられており、そのスロットル弁
配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ（ＴＰＳ）１８、アイド
リング状態を検出するアイドルスイッチが設けられてい
る。

また、排気通路３側には、触媒コンバータの上流側で燃
焼室１に近い部分に、排カス中の酸素濃度（０２濃度）
を検出する酸素濃度センサ（０２センサ）が設けられて
いる。

さらに、エンジン燃焼室ｌの壁部の温度（燃焼室壁温）
を検出する壁温センサ１７が、第２図に示すごとく、燃
焼室壁部に埋め込まれるようにして取り付けられている
が、この壁温センサ１７は、点火プラク９近傍等吸排気
弁から離れた、温度変化の少ない位置に取り付（プられ
る。また、この壁温度センサ１７としては、熱電対が用
いられるか、サーミスタや金属抵抗体を用いてもよい。

また、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１６が設
けられるほかに、所定のクランク角度位置を検出するク
ランク角センサ１４（このクランク角センサ１４はエン
ジン回転数Ｎを検出するエンジン回転数センサも兼ねて
いるので、以下、必要に応し、このクランク角センサ１
４をエンジン回転数センサと称することかある）および
第１気筒（基準気筒）の上死点を検出する気筒判別セン
サがそれぞれディストリビュータに設けられている。

ところで、上記の各センサからの検出信号は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）１５へ入力されるようになっている
。

また、ＥＣＵ１５は、ハードウェア的にその構成を見る
と、ＣＰＵ、ＲＡＭ　（バックアップＲＡＭを含む）、
ＲＯＭ、適宜の入出力インタフェース回路を備えており
、その入力インタフェース回路を通しであるいは直接に
各センサからの信号かＣＰＵへ入力されるとともに、出
力インタフェース回路を通じてＣＰＵからの点火時期制
御信号がパワートランジスタ１１へ出力され、更には点
火コイル１０からディストリビュータを介して各点火プ
ラグ９を順次スパークさせてゆくようになっている。

なお、ＣＰＵからは出力インタフェース回路を通し噴射
燃料制御信号がインジェクタ８へ出力されるようになっ
ており、これによりこの噴射燃料制御信号によって決ま
る時間だけインジェクタ８から燃料が噴射されて、所望
の空燃比となるように制御される。

今、点火時期制御に着目して、ＥＣＵ１５を、かかる点
火時期制御のための機能ブロックを用いて示すと、第１
図に示すようになる。すなわち、この点火時期制御装置
は、基本点火角設定手段３０、点火時期補正量設定手段
３１、加算手段３４、ＭＢＴ算出手段３５、点火時期選
択手段３６、点火信号発生手段３７、急加速判定手段３
８を有している。

ここで、基本点火角設定手段３０は、エンジンＥの運転
状態（この運転状態は例えばエアフローセンサ１３から
のエンジン負荷情報とエンジン回転数センサ１４からの
エンジン回転数情報とから決まる）に応じて基本点火時
期ｅを設定するもので、例えば吸入空気量Ａをエンジン
回転数Ｎで割って得られる体積効率Ｅ　ｖ　　（＝　Ａ
　／　Ｎ　）と、エンジン回転数Ｎとから決まる２次元
の基本点火時期データ（進角データ）を記憶する基本点
火時期マツプをもっている。

点火時期補正量設定手段３１は、壁温センサ１７からの
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｎ変換器
等から構成される壁温演算手段３２と、検出された燃焼
室壁温から点火時期補正量ΔＡを求める点火時期補正量
演算手段としての点火角補正手段３３とを備えて構成さ
れている。

また、加算手段３４は、基本点火角設定手段３０からの
基本点火角ｅと点火時期補正量設定手段３１からの点火
時期補正量ΔＡとを加算するものである。

したかって、これらの基本点火角設定手段３０、点火時
期補正量演算手段３３、加算手段３４で、燃焼室壁温度
により補正された第２の点火時期を算出することになる
。

急加速判定手段３８は、エンジン回転数Ｎ、吸入空気量
Ａ／Ｎ、スロットル開度ＴＰＳ等によりエンジンＥの所
定の急加速状態を判定するもので、その判定方法は後述
する。急加速判定手段３８かエンジンＥの急加速状態を
検出しない場合には、上述の点火時期補正量設定手段３
１による点火時期補正量ΔＡの演算が禁止され、その分
、演算時間が省かれることになる。

第２の点火時期を算出するＭＢＴ算出手段３５は、エン
ジンＥの運転状態、すなわち、エンジン負荷情報Ｅ　ｖ
　　（＝　Ａ　／　Ｎ　）とエンジン回転数情報Ｎとに
応して、その運転状態によって最大出力が得られる最小
進角値ＭＢＴ　（Ｍｉｎｉｍｕｍ　ａｄｖａｎｃｅ　ｆ
ｏｒ　Ｂｅ５ｔＴｏｒｑｕｅ）を設定するもので、Ａ／
Ｎ及びＮから決まる、２次元のＭＢＴ値データを記憶す
るＭＢＴマツプを備えている。

点火時期選択手段３６は、前述した加算手段３４および
ＭＢＴ算出手段３５により設定されて点火時期情報を比
較し、遅れ側の点火時期を選択するものである。そして
、点火信号発生手段３７は、点火時期選択手段３６か選
択した点火時期に基ついてパワートランジスタ１１を作
動させるための点火信号を発生するもので、これにより
、この点火信号発生手段３７で、パワートランジスタ１
１等の点火装置を作動させる点火装置作動手段を構成す
る。

第３Ａ図および第３Ｂ図は、上述した点火時期を設定す
る手順をフローチャートに示したものであり、この点火
時期設定メインルーチンは所定の制御信号が発生する毎
に、例えば、クランク角センサ１４が所定のクランク角
度位置を検圧する毎に実行される。

電子制御ユニット（ＥＣＬ″）１５は、先ず、第３Ａ図
に示す各ステップにおいて、エンジンＥの所定の急加速
運転状態を判定する。すなわち、ステップＭ１において
、エンジン回転数センサ１４、及びエアフローセンサ１
３から検出されるエンジン回転数情報Ｎ、エンジン負荷
情報Ａ／Ｎ、およびエンジン負荷変化率情報ΔＡ／Ｎか
読み込まれる。エンジン負荷情報Ａ／Ｎはエンジンの一
回転当たりの吸入空気量であり、その今回値と前回値の
偏差から変化率ΔＡ／Ｎか演算される。

次いで、ステップＭ２およびＭ４において、エンジンＥ
が所定の運転領域（Ｎ＜ＸＮＥ、かつ、Ａ／Ｎ＞ＸＡＮ
が成立する領域）において運転されているか否かを判別
する。加速時においては、ス°ロットル弁７を開弁する
と同時にＡ／Ｎは立ち上がり、エンジン回転数ＮはＡ／
Ｎに比べて除々に上昇する。そこで、エンジン回転数Ｎ
がある設定値ＸＮＥより小であり、Ａ／Ｎがある設定値
ＸＡＮより大の時に急加速状態と判定するものである。

ステップＭ２またはＭ４のいずれかにおける判別結果が
否定の場合にはステップＭ３に進み、フラグＦＬＧを０
に設定して当該ルーチンを終了する。この場合、当該点
火時期設定ルーチンでは点火時期は設定されず、別の通
常の方法により点火時期が設定されることになる。

ステップＭ２およびＭ４における判別結果が肯定の場合
には、ステップＭ６において、前述のフラグＦＬＧか値
０であるか否かを判別し、値０でなければ、すなわち、
値１にセットされている場合には後述するステップＭＩ
Ｏに進む。このフラグＦＬＧはエンジンＥか加速中であ
るか否かを記憶するためのプログラム変数であり、その
値かｌに設定されている場合には加速中であることを示
している。

ステップＭ６において、フラグＦＬＧか値０であれは、
ステップＭ８において吸入空気量変化率ΔＡ／Ｎか所定
値ＸＤＡＮより犬であるか否かを判別する。この吸入空
気量変化率ΔＡ／Ｎか所定値ＸＤＡＮより大で場合には
、急加速か開始されたことを意味し、この場合には後述
するステップＭＩＯに進む。吸入空気量変化率△Ａ／Ｎ
が所定値ＸＤＡＮより大でなければ、急加速状態を検出
したことにはならす、かかる場合には前述のステップＭ
３に進み、フラグＦＬＧを値０に設定して当該ルーチン
を終了する。

エンジンＥの急加速状態の判定は、上述の方法以外にも
種々の方法があり、第３Ａ図に示す方法に代えて、第３
Ｃ図に示す方法により判定するようにしてもよい。この
方法は、スロットル開度ＴＰＳおよびその変化量ΔＴＰ
Ｓによりエンジンの急加速状態を判定するもので、この
方法に依れば、まず、これらの値ＴＰＳおよびΔＴＰＳ
が検出される（ステップＭ１゛）。次いで、ステップＭ
２’において現在のスロットル開度ＴＰＳか所定値ＸＴ
ＰＳより大であるか否かを判別する。そして、この判別
が否定の場合には、ステップＭ３’　に進み、フラグ値
ＦＬＧを０に設定して当該ルーチンを終了する。この場
合も、当該点火時期設定ルーチン、では点火時期は設定
されず、別の通常の方法により点火時期が設定されるこ
とになる。

スロットル開度ＴＰＳが所定値ＸＴＰＳより犬である場
合、フラグＦＬＧが値０に設定されているか否かを判別
し、設定されていなければ、すなわち、値１であれば、
エンジンＥは加速中であると判定して後述するステップ
ＭＩＯに進み、値０てあれはステップＭ８°において、
スロットル開度の変化量ΔＴＰＳが所定値ＸＤＴＰＳよ
り大であるか否かを判別する。スロットル開度変化率Δ
ＴＰＳが所定値ＸＤＴＰＳより大の場合には急加速の開
始を検出したと判定して後述するステップＭＩＯに進み
、否定の場合には前述のステップＭ３°に進みフラグＦ
ＬＧを値Ｏに設定して当該ルーチンを終了する。

上述のようにエンジンＥか急加速状態で運転されている
と判定されると、第３Ｂ図のステップＭ１０に進み、電
子制御ユニット１５は点火時期補正量ΔＡを求める壁温
補正ルーチンを実行する。

次に、このルーチンで点火時期補正量ΔＡを求める手法
について説明する。

点火時期補正量ΔＡは、エンジン回転数Ｎ、エンジン回
転数当りの吸入空気量Ａ／Ｎ、冷却水温に対する燃焼室
壁温とに１ノック点火時期の関係を実験により求めてお
き、これをＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶しておけは、燃焼
室壁温から点火時期が得られるのである。

より詳細に説明すれば、まず、異なるエンジン回転数Ｎ
、冷却水温において、ＷＯＴ（スロットル全開時）のに
１ノック点火時期Ａ　ｙ、　＋は壁温θ■・に対して、
１次式によって表わせるとすれは、次式か成立する。

Ａ　Ｋ　ｌ　＝−λ（Ｎ）θＷ十μ（Ｎ）　　・・・（
１）ここに、λ（Ｎ）、μ（Ｎ）は、エンジン回転数と
冷却水温によって決まる定数である。

従って、このときのＷＯＴ定常時の燃焼室壁温θｗｓか
ら点火時期補正量ΔＡ　（’　ＢＴＤＣ）は、ΔＡ＝λ
（Ｎ）（θｗｓ−θＷ）　　・・（２）したがって、λ
（Ｎ）をエンジン回転数Ｎのマツプとして、また、ＷＯ
Ｔ時の壁温θＷＳを吸入空気量Ａ／Ｎ、エンジン回転数
Ｎ及び冷却水温θＣのマツプとしてＥＣＵ１５にもつこ
とにより、ある演算周期でのλ（Ｎ）、Ａ／Ｎ、Ｎから
その時点でのΔＡを算出することができるのである。な
お、実際の点火角設定はこれに多少の余裕をもたせる。

さらに、ＷＯＴではなく、異なるＡ／Ｈに対しても、同
様にして点火時期補正量ΔＡの算出が可能である。

第４図は、上述した燃焼室壁温により点火時期補正量Δ
Ａを求める手順を示すフローチャートであり、このフロ
ーチャートを参照して点火時期補正量の演算要領を説明
する。

まず、ステップＳ１で、まず、壁温センサ１７で壁温θ
Ｗを直接測定し、次のステップＳ２で、エンジン回転数
Ｎよりλ（Ｎ）を読み出すとともに、ステップＳ３で、
負荷Ａ／Ｎ、エンジン回転数Ｎ、冷却水温θｃ　’ｈｚ
ら定常運転時の壁温θｗｓを読み出す。そして、ステッ
プＳ４で、点火時期補正量ΔＡを上述のようにして求め
たλ（Ｎ）、θＷＳ、およびθＷを用いて前述の式（２
）から算出する。

燃焼室壁温θ、は、上述のように壁温センサ１７により
直接測定することにより検出してもよいか、燃焼エネル
ギ量を示す変数から推定してこれを検出するようにして
もよい。この場合、燃焼室壁温検出手段は、吸入空気量
や燃料噴射量等の燃焼エネルギ量を示す変数からエンジ
ンの燃焼室１における壁部の温度を推定する燃焼室壁温
推定手段を含んで構成される。

次に、第５図及び第６図を参照して、点火時期補正量Δ
Ａを、燃焼室壁温を推定する手法から設定する手順を説
明する。

まず、燃焼室壁温の推定モデルと算出式について説明す
る。燃焼室壁温θＷを推定するモデルは、第５図に示す
ように、燃焼室壁においてこの燃焼室壁に流入出する熱
Ｑｉ、Ｑｏと燃焼室壁の熱容量Ｃ１冷却水温θＣにより
推定される非定常無次元モデルとして考えられる。した
がって、このモデルから燃焼室壁の温度上昇率／ｊｗは
ａｗ　＝　（Ｑｉ　−Ｑｏ　）　／Ｃ＝１３）となり、
Ｑｏは、αを燃焼室壁と冷却液の熱貫流率とすると、 Ｑｏ−α（θＷ−θＣ）　　　　　　・・・（４）で表
わされ、従って、（３）式にこの（４）式を代入すると
、 ／３ｗ＝−（α（θＷ−θｃ）／Ｃｌ ＋（Ｑｉ／Ｃ）　　　　　　　　・・（５）となる。こ
こで、θを燃焼室壁と冷却液の温度差として、 θＷ＝θＣ−θ　　　　　　　　　　・・・（６）とお
くと、ｄθｃ／ｄｔ−０により、（５）式は、クー（−
αθ、’Ｃ）−（Ｑｉ　／Ｃ）　　・・・（７）となる
。

ところで、燃料の発熱エネルギはエンジン１回転当りの
シリンダに吸入される空気流量Ａ／Ｎとエンジン回転数
Ｎとの積に比例し、燃焼室壁に流入する熱Ｑｉは発熱エ
ネルギの一部でその割合か一定であるとすると、Ｑｉは
（Ａ／Ｎ）ＸＮと線形である。そこで、 Ｑｉ　＝Ｃβ（Ａ／Ｎ）Ｎ　　　　　　・・・（８）と
おき（βは定数）、α／Ｃをγ（定数）に書き直せば、
（７）式は ｂ＝−γθ＋β（Ａ／Ｎ）Ｎ　　　　・・（９）となる
。これを時刻ｔからｔ十ΔＴまて積分し、添字（１）は
時刻ｔにおける値を表わすとすると、θ（ｔ＋△Ｔ）＝
θ（１）　＋　［−γθ＋β（Ａ／Ｎ）Ｎｌ　ｄｔ・・
・（１，０） となる。これを、ΔＴを一定間隔とするオイラー（Ｅｕ
ｉｅｒ）法により近似すると、 θ　（ｔ＋ΔＴ）−〇　（１）＋　［−γθ　（ｔ）−
β　（Ａ／Ｎ（ｔ）Ｉ　　Ｎ　（ｔ）］　ΔＴ（１−γ
ΔＴ）θ　（１） ＋β　［Ａ／Ｎ（ｔ）　ｌ　　Ｎ（ｔ）ΔＴまたは θ（ｔ＋ΔＴ）＝（１−７６丁）θ（１）＋β　［Ａ／
Ｎ（ｉ　　＋ΔＴ）ｌ　　Ｎ（ｔ＋ΔＴ）ΔＴ・・・（
１１） であり、演算周期ΔＴごとの計算式に直すと（１１）式
は以下となる。

θ、＝（１−γΔＴ）θ、−１＋βΔＴ　（Ａ／Ｎ＋　
）Ｎ　＋・・・（１２）ここに、ΔＴは、演算周期、添
字」は演算ｊでの値を示すものとする。これは漸化式の
ためエンジン制御用マイクロコンピュータで演算可能で
あり、γ、βを予め計測しておけば、（６）　、　（１
２）式から燃焼室壁温か求まるのである。

つぎに、燃焼室壁温から点火角補正量（点火時期補正量
）ΔＡを算出する手法について説明する。

ＷＯＴ定常時の補正進角量ΔＡ　（’　ＢＴＤＣ）は、
前述した（２）式により燃焼室壁温θｗｓと壁温θＷと
の差に応して設定される。また、（６）式から（１２）
式は、θＳをＷＯＴ定常時の燃焼室壁温と冷却水の温度
差とすると、 ΔＡ−λ（θＳ−〇）　　　　　　・・・（１３）とな
る。ここで、このエンジン回転数Ｎにおける全開定常時
のエンジン回転数当りの吸入空気量Ａ／’ＮＳから、こ
のときにおけるθＳは（１０）式において、 θ（ｔ→ΔＴ）＝θ（１） と置くことにより求まり、 θｓ＝（β／７）　　（Ａ／ＮＳ　）　Ｎ　　−４１４
）となるため、（１３）式は、 ΔＡ−λ［（（β／γ）（Ａ／Ｎｓ　）Ｎ］　−θ］・
・・（１５） である。よって、演算Ｊでは次式となる。

ΔＡｊ＝λ　［（（β／γ）（Ａ／Ｎｓ　）Ｎｊ　］θ
」］　　　　　　　　　・・・（１６）したかって、λ
とＡ　／　Ｎ　ｓと冷却水温のマツプをエンジン制御用
マイクロコンピュータにもたせることにより、ある演算
周期でのλ、Ａ　／　Ｎ　ｓ、Ｎおよび（１２）式より
求まるθからその時点でのΔＡを算出できるのである。

なお、実際の点火角設定はこれに多少の余裕をもたせる
。

さらに、ＷＯＴではなく、異なるＡ／Ｎに対しても（１
）式が成り立てば、 ΔＡｊ−λｎｅ（１−７ΔＴ）（−θｊ−＋＋（β／γ
）×（Ａ／Ｎｊ）Ｎ」ｌ　　　　　　・・・（１７）と
なる。

つぎに点火時期演算手順について、第６図のフローチャ
ートを用いて説明する。

まず、ステップＳｌｌで、冷却水温θＣが設定値ＩＤＣ
より小さいかどうかを判定する。もし小さければ、Ｎｏ
ルートをとって、ステップＳ１３で、燃焼室壁温変化率
θＷ」−θＷＬ＋を求める。

そして、次のステップＳ１５て、燃焼室壁温変化率θｗ
ｊ−θｗｊ〜１が設定値Ｘθより小さいかどうかを判定
する。燃焼室壁温変化率θＷ」−θＷ１−１か設定値Ｘ
０以上であれば、ステップＳ１７で、ＦＬＧ＝１として
から、ステップＳ１８で、エンジン回転数よりλ又はλ
ｎｅを探し出し、ステップＳ１９で、点火補正量ΔＡを
求める。その後は、ステップＳ２０て、次回の燃焼室壁
温情報θを求めておく。

また、ステップＳ１５で、燃焼室壁温変化率θｗｊθｗ
ｊ−，か設定値Ｘθより小さいと、即ち、定常状態へ移
行すると、ステップＳ１５てＹＥＳルートをとって、ス
テップＳ２２で、ＦＬＧ＝Ｏとしてから、ステップＳ２
３で、定常時燃焼室壁温θＳを求め、その後は、ステッ
プＳ２４で、次回の燃焼室壁温情報をθＳとしたあと、
ステップＳ２５で、点火補正量△ＡをＯとして当該ルー
チンを終了する。

なお、冷却水温が低かった場合もステップＳ２２ヘシヤ
ンプし、定常状態時の制御（ステップ３２３〜５２５）
を行なう。

燃焼室壁温を推定する方法としては、以下に説明する、
壁面を通過する燃焼エネルギ量の移動平均処理または一
次フィルタ処理を施した値を用いても求めることができ
る。この場合、燃焼室壁温検出手段は、燃焼エネルギ量
を示す変数（例えば、吸入空気量Ａや燃焼噴射量Ｕ）に
ついて移動平均処理または一次フィルタ処理を施して燃
焼エネルギ指標ＣＩを算出し、この指標ＣＩから燃焼室
壁温度を求める燃焼エネルギ指標算出手段を含んで構成
される。

壁面を通過する燃焼エネルギ量の移動平均処理または一
次フィルタ処理を施した値を求める方法につき説明する
。まず、移動平均処理を施して燃焼エネルギ指標ＣＩを
算出する場合には、次の（１７）式または（１８）式を
用いる。

（１７）式は、燃焼エネルギ量を示す変数として吸入空
気量Ａを用いる場合の式であり、（１８）式は、燃焼エ
ネルギ量を示す変数として供給燃料量Ｕを用いる場合の
式である。

ここで、ｎは移動平均対象数（２〜３）、Ａ／Ｎ、。

は（ｉ−ｋ）サイクル目のエンジン回転数当たりの吸入
空気量、Ｎ、−１は（ｉ−ｋ）サイクル目のエンジン回
数数、ｕｌ−、は（ｉ−ｋ）サイクル目の供給燃料量で
ある。

また、−次フィルタ処理を施して燃焼エネルギ指標ＣＩ
を算出する場合は次の（１９）式または（２０）式を用
いる。

ＣＩ＝Ｋ（Ａ／Ｎ１）Ｎｉ±（Ｉ　　Ｋ）（Ａ／Ｎ１−
＋）Ｎ　ｌ−＋　　・・・（Ｉ９）ＣＩ＝Ｋｕ＋　　÷
（ｉＫ）ｕ＋−＋　　　　　　　　　　　　−（２０）
（］９）式は、燃焼エネルギ量を示す変数として吸入空
気量Ａを用いる場合の式であり、（２０）式は、燃焼エ
ネルギ量を示す変数として供給燃料量Ｕを用いる場合の
式である。

ここで、Ｋはフィルタ定数（０＜Ｋ＜１）、ＡノＮ１は
ｉサイクル目のエンジン回転数当りの吸入空気量、Ｎ１
は１サイクル目のエンジン回転数、Ｕは１サイクル目の
供給燃料量である。

したがって、燃焼エネルギ指標算出手段は、燃焼エネル
ギ量を示す変数（吸入空気量Ａや燃料噴射量Ｕ）につい
て時々刻々と得られる測定値に関しこの測定値の最新デ
ータを過去の測定データで修正することになる。

次に、燃焼室壁温と燃焼エネルギ量との関係について説
明する。今、前述の第５図に示すように、燃焼室壁にお
いてこの燃焼室壁に流入出する熱をＱｉ、Ｑｏとし、燃
焼室壁の温度上昇率（燃焼室壁温）θＷ及びＱｏは前述
の（３）式及び（４）式で表され、−（４）式のαは定
数、θＣは一定と見なせるから、 ＱＯ■θＷ　　　　　・・・・・・・・・（２１）とな
る。

従って、燃焼室壁温の代わりに、壁面を通過する燃焼エ
ネルギ量を使っても同様な結果が得られるから、燃焼室
壁温の変化は、燃焼エネルギについて上述のような移動
平均処理あるいは一次フィルタ処理を施したもので近似
てきるのである。

つぎに、燃焼室壁温から点火角補正量（点火時期補正量
）ΔＡを算出する手法について説明する。

すなわち、あらゆる定常運転条件に対してノック点火時
期と燃焼エネルギー指標ＣＩとの関係（例えば、この関
係は、加速時の燃焼エネルギ量が定常より低い間は点火
進角を進み側にするような関係になっている）を実験に
より求めておき、これをエンジン制御用マイクロコンピ
ュータに設定しておくのである。これにより、ある運転
時の燃焼エネルギ指標ＣＩから点火時期か得られる。

なお、実際の点火角設定は実験で得られた値に多少の余
裕をもたせておく。

つぎに上述の方法により点火時期補正量ΔＡを演算する
手順について、第７図のフローチャートを用いて説明す
る。

まず、ステップＳ３０で、１サイクルでの燃焼エネルギ
量を示す変数情報（Ａ／Ｎ、　またはＵ）を取込み、ス
テップＳ３１で、燃焼エネルギ量について移動平均処理
または一次フィルタ処理を施して、前述の（１７）、　
（１８）式または（１９）、　（２０）式から燃焼エネ
ルギ指標ＣＩを算出する。

その後は、ステップＳ３２て、求めた燃焼エネルギ指標
ＣＩから予め測定しておいたデータに基づき点火補正量
ΔＡを決定すれはよい。

上述のようにして点火補正量ΔＡか求まると、第３Ｂ図
のステップＭｌｌに戻り、前述した２次元基本点火時期
マツプから基本点火角ｅを設定して、この基本点火角ｅ
に点火補正量ΔＡを加算する（ステップＭＩ２）。そし
て、ステップＭ１３において最大出力が得られる最小点
火角ＭＢＴを算出する。この最小点火角ＭＢＴは、その
時点でのエンジンＥの運転状態（吸入空気量Ａ／Ｎとエ
ンジン回転数Ｎとで決定される）に応じて前述のＭＢＴ
マツプから算出される。

次に、算出したＭＢＴ値と、点火補正量ΔＡにより補正
された基本点火角θ（＝ｅ＋ΔＡ）とを比較し、遅角側
の値を選択してこれを目標点火角とする（ステップＭ１
４）。すなわち、設定された目標点火角は、ＭＢＴ値よ
り進み側の値に設定されることはない。そして、ステッ
プＭ１５において、エンジンＥか加速中であることを記
憶するために、フラグＦＬＧに値１を設定して当該ルー
チンを終了する。

スロットル弁７が開弁状態にあり、フラグＦＬＧが値１
に設定されている間は、第３Ｂ図の各ステップＭＩＯ〜
１５が繰り返し実行されることになる。

上記のようにして、点火角が求まると、この情報に基つ
いて、点火信号発生手段３７からパワートランジスタ１
１へ点火信号が出され、これに応したタイミングで点火
プラク９か点火する。

このように、エンジンＥか所定の急加速状態で運転され
ている場合には、燃焼室壁温を直接測定又は推定して、
この壁温から点火補正量ΔＡを求めることが行なわれる
ので、加速時における燃焼室壁温か低い間（加速初期の
数十サイクルの間）は進み側に点火進角を設定し、加速
中期以降、燃焼室壁温か高くなると、それに応して点火
進角を遅れ側へ補正することができ、これにより加速時
において、点火時期を必要以上に遅らせることなく、燃
焼室壁温で決まるノックか発生しない最適な点火角を常
に設定できる。

また、目標点火角かＭＢＴ値より進み側の値に設定され
ることがないので、過渡時の点火時期を、ノックの生じ
ない点火角の内、最大のエンジン出力が得られる値に設
定されることになり、加速中のエンジン出力の向上か図
れることになる。

更に、このような点火時期制御か実行されるのは、エン
ジンＥか所定の急加速状態で運転されている場合に限ら
れるので、急加速時以外にこのような時間の掛かる演算
を実行しなくて済むので、急加速時以外の本制御のため
の無駄な演算時間を省くことかできる。

また、点火時期の制御に際しては、加速時補正のほか、
水温や吸気温に応じて補正してもよいことは勿論のこと
である。

さらに、点火時期算出手段を、基本点火時期接点手段３
０と点火時期補正量設定手段３１とこれらの手段で得ら
れた情報を加算する加算手段３４とで構成する代わりに
、エンジンＥの運転状態に応じて点火角（点火時期）か
決まる２次元の点火時期データ（進角データ）を記憶す
る点火時期マツプを複数の燃焼室壁湿分たけ有するよう
にしてもよい。

また、壁温センサ１７をピストンに設け、ピストンか下
死点に来るとスイッチか閉じて、壁温センサ１７で検出
される壁温情報を出力できるような構成にしてもよい。

さらに、本発明は、エアフローセンサを用いたしジェト
ロ方式を採用する火花点火式内燃機関のほか、吸気通路
圧力センサを用いたＤジェトロ方式（スピードデンシイ
ティ方式）を採用する火花点火式内燃機関にも適用でき
るものである。Ｄジェトロ方式の場合、エンジンの運転
状態は吸気通路圧力とエンジン回転数とにより検出され
ることになる。

また、本発明は、ガソリンエンジンのほか、アルコール
燃料を使用するアルコールエンジン等の火花点火式内燃
エンジン一般についても、同様にして適用できるもので
ある。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の火花点火式内燃エンジン
の点火時期制御方法は、内燃エンジンの所定の急加速運
転状態を検出し、この所定の急加速運転状態が検出され
たときにのみ、内燃エンジ４゜ ンの燃焼室壁部の壁温度を検比し、検出した壁温度に応
じて基本点火時期を補正した第１の点火時期を求め、検
出した運転状態に応し、最大出力を得る最小進角の第２
の点火時期を求め、求めた第１および第２の点火時期を
比較し、遅れ側の点火時期を選択し、これを点火時期情
報として前記点火装置を作動させるように構成したので
、急加速時に、点火時期を必要以上に遅角させないよう
にしながら、エンジン出力およびエンジン効率の向上を
図ることができ、加速性能を改善できる利点がある。ま
た、このような点火時期制御を急加速時にのみ実行する
ようにしたので、急加速時以外の運転時には演算時間か
長い、このような制御を実行せずに済み、無駄な演算時
間を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施する火花点火式内燃エンジ
ンの点火時期制御装置の一実施例の制御系およびエンジ
ン概略システムを示す全体構成図、第２図はその壁温セ
ンサ取付位置を示す部分断面図、第３Ａ図および第３Ｂ
図は点火時期設定メインルーチンのフローチャート、第
３Ｃ図は、第３Ａ図に対応して、別の加速判別方法を示
すフローチャート、第４図は燃焼室壁温を直接測定し、
該壁温測定値から点火時期補正量ΔＡを算出する手順を
示す、壁温補正ルーチンのフローチャート、第５図は燃
焼室壁温推定モデルを説明する図、第６図は燃焼室壁温
推定法により燃焼室壁温を推定し、この壁温推定値から
点火時期補正量ΔＡを算出する手順を示す、壁温補正ル
ーチンのフローチャート、第７図は燃焼エネルギの移動
平均処理あるいは一次フィルタ処理して求められる燃焼
エネルギ指標値から燃焼室壁温を推定し、この壁温推定
値から点火時期補正量△Ａを算出する手順を示す、壁温
補正ルーチンのフローチャート、第８図はスロットル弁
全開時におけるシリンダブロック触火面温度（燃焼室壁
温）に対するノック特性を示す図、第９図はエンジン回
転数が急変する場合の燃焼室壁温の応答状態を説明する
特性図である。 ｌ・・・燃焼室、２・・・吸気通路、３・・・排気通路
、７・・・スロットル弁、８・・・電磁式燃料噴射弁（
インジェクタ）、９・・・点火プラグ、１０・・・点火
コイル、１３・・・エアフローセンサ、１４・・・エン
ジン回転数センサ（クランク角センサ）、１５・・・電
子制御ユニット（ＥＣＵ）、１６・・・水温センサ、１
７・・・壁温センサ、１８・・・スロットル開度センサ
、３０・・・基本点火角設定手段、３１・・・点火時期
補正量設定手段、３２・・・壁温演算手段、３３・・・
点火角補正手段、３４・・・加算手段、３５・・・ＭＢ
Ｔ算出手段、３６・・・点火時期選択手段、３７・・・
点火信号発生手段、３８・・・急加速判定手段、Ｅ・・
・エンジン。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ 第３Ａ図 第３Ｃ図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも、内燃エンジンの回転数と負荷とに応
   じて当該エンジンの運転状態を検出し、検出した運転状
   態に応じて基本点火時期を設定し、設定された基本点火
   時期情報に基づき点火装置を作動させる点火時期制御方
   法において、当該内燃エンジンの所定の急加速運転状態
   を検出し、該所定の急加速運転状態が検出されたときに
   のみ、内燃エンジンの燃焼室壁部の壁温度を検出し、検
   出した壁温度に応じて前記基本点火時期を補正した第１
   の点火時期を求め、前記検出した運転状態に応じ、最大
   出力を得る最小進角の第２の点火時期を求め、求めた第
   １および第２の点火時期を比較し、遅れ側の点火時期を
   選択し、これを点火時期情報として前記点火装置を作動
   させることを特徴とする、火花点火式内燃エンジンの点
   火時期制御方法。
2. （２）温度センサにより前記燃焼室壁部の壁温度を直接
   測定することにより燃焼室壁部の壁温度を検出すること
   を特徴とする、請求項１記載の火花点火式内燃エンジン
   の点火時期制御方法。
3. （３）前記燃焼室壁部を出入りする燃焼エネルギ量を示
   す変数から前記燃焼室壁部の壁温度を推定することによ
   り燃焼室壁部の壁温度を検出することを特徴とする、請
   求項１記載の火花点火式内燃エンジンの点火時期制御方
   法。
4. （４）前記燃焼室壁部を出入りする燃焼エネルギ量を示
   す変数についての測定値に関し、該測定値の最新データ
   を該測定値の過去のデータで修正し、該燃焼エネルギ量
   に関する修正データから前記燃焼室壁部の壁温度を推定
   することにより燃焼室壁部の壁温度を検出することを特
   徴とする、請求項１記載の火花点火式内燃エンジンの点
   火時期制御方法。