JPH0631604B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

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、特に点火
時期を制御してノッキング発生を回避する装置に関す
る。

＜従来の技術＞ 内燃機関において、所定レベル以上のノッキングが発生
すると、出力を低下させるのみならず衝撃により吸・排
気バルブやピストンに悪影響を及ぼすため、ノッキング
を検出してノッキング発生時に点火時期を補正すること
によりノッキングを回避するようにしたものがある（特
開昭５８−１０５０３６号公報等参照）。

かかるノッキング回避制御は、例えば第７図のフローチ
ャートに示すようにして行われる。

即ち、機関のシリンダブロック壁等に取り付けられたノ
ックセンサからの信号により基準レベル以上のノッキン
グが検出されたときには、第８図に示すように点火時期
を最大遅角量α_０を越えない範囲で所定角度ずつ遅角制
御することにより燃焼圧力を下げてノッキングの発生を
回避させる（Ｓ１〜Ｓ３）。

一方、ノッキングが回避された状態が所定時間継続した
場合は、予め設定された基準進角値より大きくならない
範囲で所定角度ずつ進角制御する（Ｓ４〜Ｓ６）。

このようにしてノッキングを回避しつつノッキング発生
の境界付近まで点火時期を進角制御して出力，燃費特性
を確保するようにしている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながら、従来においては第７図及び第８図に示す
ようにノッキングの発生をまって（ノッキングの発生が
検出されてから）点火時期の遅角補正が実施されるため
に、ノッキング回避制御にタイムラグがあり、点火時期
制御によって未然にノッキング発生を抑止することはで
きないという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、点火毎
の点火時期の進角変化を、ノッキング発生が未然に回避
できるように制限することにより、実質的にノッキング
回避のための遅角補正が事前に行える点火制御装置を提
供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ そのため本発明では、第１図に示すように、機関負荷と
機関回転速度とをパラメータとして区分される運転状態
毎に対応する点火時期をそれぞれ記憶した点火時期記憶
手段と、機関負荷と機関回転速度とをパラメータとして
区分される運転状態毎に点火毎の点火時期の進角方向変
化量を制限するリミッタ値を記憶した書き換え可能なリ
ミッタ値記憶手段と、機関負荷を検出する機関負荷検出
手段と、機関の回転速度を検出する機関回転速度検出手
段と、これらにより検出された機関負荷と機関回転速度
とに基づき前記点火時期記憶手段及び前記リミッタ値記
憶手段からそれぞれ対応する運転状態における点火時期
及びリミッタ値を検索して設定する記憶値検索手段と、
この記憶値検索手段によって検索された前回の点火時期
に対する今回検索された点火時期の進角方向の変化量が
前記検索されたリミッタ値を越えるときに、前回の点火
時期に対する進角変化量を前記リミッタ値として今回の
点火時期を設定する点火時期変化制限手段と、機関のノ
ッキング発生を検出するノッキング検出手段と、このノ
ッキング検出手段によってノッキング発生が検出された
ときに前記リミッタ値記憶手段に記憶されている対応す
る運転状態のリミッタ値を所定量ずつ減少修正して書き
換えるリミッタ値修正手段と、設定された点火時期に点
火装置に対して点火信号を出力する点火信号出力手段
と、を備えるようにした。

＜作用＞ かかる点火時期制御装置によると、それぞれ検出手段に
より検出された機関負荷と機関回転速度とに基づいて点
火時期記憶手段及びリミッタ値記憶手段に記憶される対
応する運転状態における点火時期及びリミッタ値が記憶
値検索手段によって検索される。そして、前回の点火時
期に対して今回検索して求めた点火時期がリミッタ値を
越える進角方向変化を示す場合には、進角変化量がリミ
ッタ値を越えないように今回の点火時期を制限する。そ
して、点火信号出力手段は、設定された点火時期に点火
装置に点火信号を出力して混合気を火花点火するもので
ある。

ここで、リミッタ値記憶手段に書き換え可能に記憶され
るリミッタ値は、ノッキング検出手段によりノッキング
の発生が検出されたときに、リミッタ値修正手段により
所定量ずつ減少修正されて書き換え修正される。従っ
て、機関負荷と機関回転速度とをパラメータとして区分
される運転状態でノッキングの発生が頻繁な運転状態に
対応して記憶されるリミッタ値は、ノッキングが発生頻
度が低い運転状態に比べ小さな値となり、この小さなリ
ミッタ値によって点火時期の進角変化量を制限すること
により、点火時期記憶手段に記憶された点火時期に対し
て実質的に遅角制御がなされることになる。

＜実施例＞ 以下に本発明の実施例を説明する。

第２図はハードウェア構成を示し、図中10の制御ユニッ
トは、ＣＰＵ11，ＲＯＭ12，ＲＡＭ13，Ｉ／Ｏ14などか
らなるマイクロコンピュータを内蔵しており、その出力
で機関吸気通路に設けられる電磁式燃料噴射弁21、及び
点火装置（詳しくは点火コイルのパワートランジスタ）
22の作動を制御し、燃料噴射量及び点火時期ＡＤＶを制
御するようになっている。

そして、この制御ユニット10には、機関クランク軸の所
定回転角度毎にパルス状の回転信号を出力するクランク
角センサ31、機関吸入空気流量を計測するエアフローメ
ータ32、及び機関シリンダブロック壁等に取付けられて
その振動を電気信号として出力するノックセンサ33等か
らの信号が入力されるようになっている。ここで、クラ
ンク角センサ31及びエアフローメータ32は機関負荷検出
手段として利用され、また、クランク角センサ31は機関
回転速度検出手段としても利用される。更に、ノックセ
ンサ33はノッキング検出手段として利用される。

点火時期制御は、第３図及び第４図に示すフローチャー
トに基づくプログラムに従って行う。

また、そのために、ＲＯＭ12上に点火時期記憶手段とし
て、機関負荷としての基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／
Ｎ；Ｋは定数）と機関回転速度Ｎとをパラメータとして
区分される運転状態毎に対応する点火時期（進角値）を
記憶させた第５図に示す如き点火時期マップを具備さ
せ、更に、ＲＡＭ13上にリミッタ値記憶手段として、同
じくＴｐとＮとをパラメータとして区分される運転状態
毎に対応する進角リミッタ値（点火毎の点火時期の進角
方向変化量を制限する値）を記憶させた第６図に示す如
きリミッタ値マップを具備させてある。このリミッタ値
マップは書き換え可能であって、初期状態では全て初期
値（例えばクランク角10°）を書込んであり、またバッ
クアップ電源により記憶状態を保持するようにしてあ
る。

尚、リミッタ値修正手段，記憶値検索手段，点火時期変
化制限手段，点火信号出力手段は上記のプログラムによ
り達成される。

第３図のフローチャートは点火制御ルーチンである。ス
テップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とする）11で
は、クランク角センサ31からの回転信号の周期の逆数と
して算出される機関回転速度Ｎを読込み、ステップ12で
はエアフローメータ32により計測される吸入空気流量Ｑ
を読込み、これらによりステップ13で基本燃料噴射量Ｔ
ｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは定数）を算出する。尚、本実施
例における機関負荷に相当するこの基本燃料噴射量Ｔｐ
は、燃料噴射弁21による燃料噴射量の制御のために算出
されるもので、通常は別ルーチン（燃料噴射量設定ルー
チン）により算出されるのでこれを利用すれば良い。

ステップ14では、ステップ11で読込んだ機関回転速度Ｎ
と、ステップ13で算出した基本燃料噴射量Ｔｐとに基づ
き第５図の点火時期マップから点火時期（進角値）ＡＤ
Ｖを検索し、同様にステップ15でＮとＴｐとに基づき第
６図のリミッタ値マップから進角リミッタ値ΔＡＤＶを
検索する。

ステップ16では、前回の点火制御に用いられた点火時期
ＡＤＶに対する今回ステップ14で検索された点火時期Ａ
ＤＶの進角方向の変化量を算出する。

そして、算出した変化量とステップ15で検索したリミッ
タ値ΔＡＤＶとを次のステップ17で比較し、前回設定さ
れた点火時期ＡＤＶに対してリミッタ値ΔＡＤＶを越え
る偏差を有する点火時期ＡＤＶがステップ14で検索され
た場合には、即ち、進角方向の変化量が前記リミッタ値
ΔＡＤＶを越える場合には、ステップ18へ進んで前回の
点火制御に用いられた点火時期ＡＤＶに前記リミッタ値
ΔＡＤＶを加算して、その値を次の点火制御に用いる点
火時期ＡＤＶとして設定する。これにより、点火毎の点
火時期ＡＤＶの進角方向変化量がリミッタ値ΔＡＤＶに
制限されることになる。

一方、ステップ17において、ステップ16で算出した変化
量が、ステップ15で検索されたリミッタ値ΔＡＤＶ以下
であると判定された場合、即ち、進角方向の変化量が前
記リミッタ値ΔＡＤＶ以下である場合には、ステップ14
で検索された点火時期ＡＤＶを今回の点火時期とする。

そして、ステップ19では、ステップ14で検索した点火時
期ＡＤＶ若しくはステップ18で進角変化量をリミッタ値
ΔＡＤＶに制限して設定した点火時期ＡＤＶにて点火さ
せる。

ここで、ステップ15で検索されるリミッタ値ΔＡＤＶ
（マップ値）は、第４図のフローチャートに従って書き
換え修正が行われる。

即ち、ステップ21では、例えば基本燃料噴射量Ｔｐが所
定以上の割合で増大設定されていること等によって機関
が加速運転状態であるか否かを判別する。

ここで、機関が加速運転状態であると判別されると、次
のステップ22でノックセンサ33からの信号レベルよりノ
ッキングの発生の有無を判別し、ノッキングの発生が判
別されたときにはステップ23へ進む。一方、ステップ21
で機関が加速状態でないと判別されたときと、ステップ
22でノッキングの発生が判別されなかったときには、本
ルーチンをそのまま終了する。

機関加速運転状態においてノッキングの発生が検出され
ステップ23へ進むと、加速開始前（ステップ21での加速
判定の基礎となった前回の運転状態）の基本燃料噴射量
Ｔｐをリミッタ値マップの検索に用いる基本燃料噴射量
Ｔｐとして設定し、次のステップ24ではステップ23と同
様に加速開始前の機関回転速度Ｎをリミッタ値マップの
検索に用いる機関回転速度Ｎとして設定する。

ステップ25では、ステップ23,24で設定した基本燃料噴
射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとから第６図に示すリミッタ
値マップよりリミッタ値ΔＡＤＶを検索する。

ステップ26では、ステップ25で検索したリミッタ値ΔＡ
ＤＶから所定値γを減算して新たなリミッタ値ΔＡＤＶ
とし、この所定値γだけ減算して得たリミッタ値ΔＡＤ
Ｖを対応する運転状態（ステップ23,24で設定されたＴ
ｐ，Ｎ）におけるリミッタ値ΔＡＤＶとすべく次のステ
ップ27で書き換え修正する。

即ち、機関加速運転状態でノッキングの発生が検出され
ると、その加速運転開始前の運転状態に対応するリミッ
タ値ΔＡＤＶがその度所定値γずつ減算されてマップ値
の書き換え修正が行われるものであり、ノッキング発生
頻度の大きな加速前運転状態に対応して記憶されるリミ
ッタ値ΔＡＤＶは、ノッキング発生頻度の小さな運転状
態に比べて小さな値となる。

従って、上記のようにしてリミッタ値ΔＡＤＶが初期値
から減算されて書き換え修正された運転状態から加速さ
れた場合には、点火時期マップからより進角された点火
時期ＡＤＶが検索されても、この進角制御が小さなリミ
ッタ値ΔＡＤＶにより制限されることにより実質的に遅
角制御がなされてノッキングが回避される。即ち、機関
回転速度Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐとから点火時期マップ
より検索した点火時期ＡＤＶが、例えば前回の点火時期
ＡＤＶよりもクランク角10°だけ進角された値でも、そ
の運転状態に対応して記憶されたリミッタ値ΔＡＤＶが
例えばクランク角４°であれば、前回の点火時期ＡＤＶ
から４°だけ進角された点火時期ＡＤＶで点火制御され
ることになり、進角リミッタ値ΔＡＤＶによる進角変化
量制限で６°の遅角補正制御がなされたことになる。

このとき、過去におけるノッキングの発生頻度が大きい
運転状態（ＴｐとＮとで区分される）では、より小さな
リミッタ値ΔＡＤＶがマップに記憶されているため、ノ
ッキングが発生し易い運転状態ほど進角が抑止され（よ
り大きな遅角制御がなされ）て効果的なノッキング回避
が可能となる。また、ノッキングの発生が検出されたと
きの加速開始前におけるノッキング発生頻度に基づきリ
ミッタ値ΔＡＤＶが設定されるため、ノッキング発生が
予測される加速前には次回における点火時期がこの進角
リミッタ値ΔＡＤＶで進角制限されて実質的に遅角補正
されることになる。従って、ノッキング発生をまつこと
なく遅角制御がなされて、未然にノッキング発生を回避
することが可能となり、また、進角変化量の制限によっ
てノッキング発生を完全に回避できない場合であって
も、ある程度遅角制御されていることになるから、その
後の遅角補正制御によるノッキング回避を応答生良く行
わせることができる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によると、点火毎の点火時期
の進角方向変化量を制限するリミッタ値が、ノッキング
発生頻度の大きな運転状態ほど小さく設定されるから、
ノッキングが発生し易い運転状態のときに進角変化量が
抑制されて、実質的に遅角側に点火時期が補正されて、
未然にノッキング発生を回避できるようになるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図、第２図は本発明の一実施例の
ハードウェア構成を示す概略図、第３図及び第４図は同
上のソフトウェア構成を示すフローチャート、第５図及
び第６図は点火時期マップ及びリミッタ値マップを示す
線図、第７図は従来のノッキング回避制御の一例を示す
フローチャート、第８図は同上の制御特性を示すタイム
チャートである。 10…制御ユニット、22…点火装置、31…クランク角セン
サ、32…エアフローメータ、33…ノックセンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関負荷と機関回転速度とをパラメータと
   して区分される運転状態毎に対応する点火時期をそれぞ
   れ記憶した点火時期記憶手段と、機関負荷と機関回転速
   度とをパラメータとして区分される運転状態毎に点火毎
   の点火時期の進角方向変化量を制限するリミッタ値を記
   憶した書き換え可能なリミッタ値記憶手段と、機関負荷
   を検出する機関負荷検出手段と、機関の回転速度を検出
   する機関回転速度検出手段と、検出された機関負荷と機
   関回転速度とに基づき前記点火時期記憶手段及び前記リ
   ミッタ値記憶手段からそれぞれ対応する運転状態におけ
   る点火時期及びリミッタ値を検索して設定する記憶値検
   索手段と、該記憶値検索手段によって検索された前回の
   点火時期に対する今回検索された点火時期の進角方向の
   変化量が前記検索されたリミッタ値を越えるときに、前
   回の点火時期に対する進角変化量を前記リミッタ値とし
   て今回の点火時期を設定する点火時期変化制限手段と、
   機関のノッキング発生を検出するノッキング検出手段
   と、該ノッキング検出手段によってノッキング発生が検
   出されたときに前記リミッタ値記憶手段に記憶されてい
   る対応する運転状態のリミッタ値を所定量ずつ減少修正
   して書き換えるリミッタ値修正手段と、設定された点火
   時期に点火装置に対して点火信号を出力する点火信号出
   力手段と、を備えてなる内燃機関の点火時期制御装置。