JPH0643831B2 - 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する。

従来のこの種の点火時期制御装置としては、例えば特開
昭５９−１２６０７１号公報に示されるようなものがあ
る。

この種の従来のものでは、一般に基準クランク角位置信
号が出力された時に点火時期を設定し、点火時期に達し
た時に点火制御を行っている。

ところで、特に電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関
等にあっては、燃料噴射制御が機関運転状態に応じて応
答性良く行われるため以下のような問題を生じていた。

即ち、加速運転時には燃料噴射量が増量補正されるた
め、燃焼圧力（図示平均有効圧）は吸気絞り弁の開度変
化に応答性よく追従し、急減に上昇する。

ところが、車両は重量が大きく慣性が大きいため、機関
の出力急増に対して車速及び機関回転数は応答性良く追
従することができず、車両ねじり振動（車両の進行方向
と後退方向とのガクガク振動，以下車両振動と呼ぶ）を
生じると共に機関の回転変動を生じ運転性、乗り心地を
悪化させていた。

そして、前記従来の点火時期制御においては、点火時期
は、検出された機関運転状態（機関回転数，負荷等）に
対し、その運転状態が定常であるときに対応して設定さ
れており、例えば、前記した加速時のような場合は、機
関回転変動が発生すると、その回転変動に対応して点火
時期も進・遅角制御されるが、これは機関の出力変動を
助長する方向に制御されるため機関回転変動及び車両振
動も助長される。また、かかる現象は減速運転時にも発
生する。

このため本願出願人は過渡運転時に機関回転数の変化率
を検出し、該変化率に基づいて機関回転変動を抑制する
方向に点火時期を補正するようにしたものを提案してお
り、これにより機関回転変動を相当抑制することができ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このように点火時期の補正量を機関回転
数の変化率のみで設定する方式では、回転数の変化率を
予測して前もって変化を抑制できる効果はあるものの、
実回転数と目標回転数との偏差が大きくなるに従って車
体からの反力が大きくなることを考慮していないため、
回転変動を抑制する機能はなお改善の余地があった。

尚、機関回転の周期的な変動（サージ）は加・減速時の
みならず、定常走行時にも発生し、乗心地を悪くしてい
るため、この場合も抑制することが好ましい。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので変動する機関回転数が収束しようとする目標回転数
を設定し、目標回転数と実際の回転数との偏差と、回転
数の変化率とに基づいて回転数の変動状態を予測しつつ
点火時期を補正制御することにより回転数の変動を抑制
し、可及的に目標回転数に収束するようにした内燃機関
の点火時期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〉 このため本発明は第１図に示すように、機関回転数を検
出する機関回転数検出手段と、 機関回転数の時間に対する２階微分値を演算する２階微
分値演算手段と、 前記２階微分値が０近傍であるときの機関回転数を目標
回転数として設定する目標回転数設定手段と、 機関回転数と目標回転数との偏差を検出する回転数偏差
検出手段と、 機関回転数の変化率を演算する回転数変化率演算手段
と、 機関運転状態に応じて定常運転状態に対応した基本点火
時期を設定する基本点火時期設定手段と、 前記機関回転数の偏差及び変化率に基づいてファジィ推
論により機関回転数の変化を抑制する方向の点火時期の
補正量を設定する点火時期補正量設定手段と、 前記基本点火時期及び点火時期補正量に基づいて最終的
な点火時期を設定する点火時期設定手段と、 設定された点火時期に対応する点火信号を出力する点火
信号出力手段とを備えた構成とする。

〈作用〉 機関回転数検出手段により機関回転数が検出され、２階
微分値演算手段は、前記検出された機関回転数の時間に
対する２階微分値を演算する。

目標回転数設定手段は、前記演算された２階微分値が０
近傍であるときの機関回転数を目標回転数として設定
し、回転数偏差検出手段は、前記検出された機関回転数
と設定された目標回転数との偏差を検出し、回転数変化
率演算手段は機関回転数の変化率を演算する。

一方、基本点火時期設定手段は、機関回転数や機関負荷
等を含む機関運転状態に応じて定常運転状態に対応した
基本点火時期を設定し、また、点火時期補正量設定手段
は、前記機関回転数の偏差及び変化率に基づいてファジ
ィ推論により機関回転数を抑制する方向の点火時期の補
正量を設定する。

そして、点火時期設定手段により前記設定された基本点
火時期及び点火時期補正量とに基づいて最終的に点火時
期が設定され、該設定時期に対応する点火信号が点火信
号出力手段から点火装置に出力されることにより設定点
火時期に点火が行なわれる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

実施例の構成を示す第２図において、機関１の吸気通路
２には吸入空気流量を検出するエアフロメータと吸気絞
り弁４の開度を検出するスロットルセンサ５と、が設け
られ、これら検出信号は制御装置６に入力されている。
また、機関１には燃料噴射弁７が各気筒毎に設けられて
いる。これら燃料噴射弁７は制御装置６からの燃料噴射
量に対応する噴射パルス信号により開弁し、燃料を機関
に噴射供給する。

また、機関１の各気筒には点火栓８が設けられている。
これら点火栓８には点火コイル９にて発生する高電圧が
ディストリビュータ10を介して順次印加され、これによ
り火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、点火
コイル９はそれに付設されたパワートランジスタ11を介
して高電圧の発生時期を制御する。そして、点火時期の
制御は、パワートランジスタ11のＯＮ・ＯＦＦ時期を制
御装置６からの点火信号で制御することにより行う。

前記ディストリビュータ10には光電式のクランク角セン
サ12が内蔵されれている。クランク角センサ12は、ディ
ストリビュータシャフト13と一体に回転するシグナルデ
ィスクプレート14と、検出部15とよりなる。シグナルデ
ィスクプレート14には、360個のポジション信号（１゜
信号）用スリット16と、４気筒の場合４個の基準クラン
ク角度信号（180゜信号）用スリット17と、形成されて
おり、基準クランク角度信号用スリット17のうち１個は
＃１気筒の判別用にもなっている。検出部15は前記スリ
ット16,17を検出し、ポジション信号（ディストリビュ
ータシャフト13の１回転につき360個のスリット16から1
80個／クランクシャフト１回転のポジション信号）と、
気筒判別信号を含む基準クランク角度信号と、を制御装
置６に出力する。

尚、18はスロットル弁４をバイパスする補助空気通路19
に設けられアイドル回転数を制御するアイドル制御弁，
20はエアクリーナである。

次に作用を第３図のフローチャートに従って説明する。

第３図は単位時間（例えば10ms）毎に実行される点火時
期補正量設定ルーチンを示す。

まずステップ（図ではＳと記す）１では機関回転数Ｎを
単位時間当たりの前記ポジション信号入力個数に比例し
た値として演算する。即ちクランク角センサ12とこのス
テップ１の機能とが機関回転数検出手段を構成する。

ステップ２では機関回転数Ｎの変化率ΔＮ（回転数Ｎの
今回演算値と前回演算値との差）を演算する。

このステップ２の機能が回転数変化率演算手段に相当す
る。

ステップ３では機関回転数Ｎの時間ｔに対する２階微分
値 （変化率ΔＮの今回演算値と前回演算値との差）を演算
する。

このステップ３の機能が２階微分値演算手段に相当す
る。

ステップ４では、演算された２階微分値 が０近傍の値となったか否かを判定する。

０近傍の値となったときはステップ５へ進みステップ１
で演算された最新の機関回転数Ｎを目標回転数Ｎａとし
て設定する。

これらステップ４及びステップ５の機能が目標回転数設
定手段に相当する。

ステップ４で２階微分値が０近傍の値でないとき及び、
ステップ５で目標回転数を設定した後はステップ６へ進
み今回演算した機関回転数Ｎと目標回転数Ｎａとの偏差
Ｎ−Ｎａを演算する。

このステップ４の機能が回転数偏差検出手段に相当す
る。

ステップ７ではステップ５で演算した前記回転数偏差Ｎ
−Ｎａをその大きさに応じて正の最大値ＰＢ，正の中間
値ＰＭ，正の最小値ＰＳ，０，負の最小値ＮＳ，負の中
間値ＭＮ，負の最大値ＮＢの７段階に区分し、この区分
した値をＥにセットする。

ステップ８では、ステップ２で演算した回転数変化率Δ
Ｎを前記回転数偏差の場合と同様ＰＢ，ＰＭ，ＰＳ，
０，ＮＳ，ＮＭ，ＮＢの７段階に区分し、この区分した
値をΔＥにセットする。

ステップ９では、ステップ７，８で夫々ＥとΔＥとセッ
トされた値に基づいて予めＲＯＭに記憶されたファジィ
量Ｕの三次元マップから対応するファジィ量を検索す
る。

ここでファジィ量は経験則に基づいて制御量を設定する
ための値であり、具体的には回転数偏差Ｎ−Ｎａに対し
ては例えば正の値で大きいときは車体側から回転数減少
方向に大きな加振力が加えられているときであるから、
その後のオーバーシュートを抑制すべく回転数増大方向
に制御するのがよい。このため、点火時期の進角補正量
を大きくすることに対応させてファジィ量を正の値で大
とする。逆にＮ−Ｎａが負で大きいとき程、ファジィ量
を負の値で大とする。また、回転数変化率ΔＮについて
みると、前記先願例で示したようにΔＮが正で大きいと
きは、回転数の増大を抑制すべく、点火時期の進角補正
量を減少させるためファジィ量を負の値で大とし、逆に
ΔＮが負で大きいときはファジィ量を正の値で大とする
ように制御するのがよい。

そこで、これら２つの要素を考慮すると第４図に示すよ
うに回転数の偏差が正の値で大きく、変化率が負の値で
大きいときがファジィ量Ｕは正の値で大きく、偏差が負
の値で大きく変化率が正の値で大きいときがファジィ量
Ｕは負の値で大きくなるように７段階に設定されてい
る。

ステップ10ではステップ９で検索したファジィ量Ｕに対
応する点火時期補正量ＡＤＶＨをＲＯＭに記憶した第５
図に示す二次元マップから検索する。

このマップでは、前記したようにファジィ量Ｕが正の値
で大きい程進角補正量を大きく、ファジィ量Ｕが負の値
で大きい程遅角補正量を大きく設定してある。

以上ステップ７からステップ10までの機能が点火時期補
正量設定手段に相当する。

次に最終的な点火時期を設定するルーチンを第６図のフ
ローチャートに従って説明する。このルーチンは各気筒
間の点火周期に対応するクランク角毎に実行される。

ステップ11では機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔｐとに
基づいてＲＯＭに記憶した三次元マップからＮ，Ｔｐが
一定である運転状態に対応した基本点火時期ＡＤＶＯを
検索する。

このステップ11の機能が基本点火時期設定手段に相当す
る。

ここで、基本燃料噴射量Ｔｐは、別のルーチンにより次
式で求められる。

Ｔｐ＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（吸入空気流量，Ｋは定数） ステップ12では、回転数の変動巾ΔＮｗが所定値以上か
否かを判定し（例えば第３図で求めた回転数偏差（絶対
値）がルーチン周期の間に所定値以上となったか否か等
で判定）、変動巾ΔＮｗが所定値以上であるときはサー
ジが大きいのでステップ13へ進んで第３図で求めた最新
の点火時期補正量ＡＤＶＨを前記ステップ11で検索した
基本点火時期ＡＤＶＯに加算することによって最終的な
点火時期ＡＤＶ（圧縮上死点前の進角量で設定）を設定
する。

またステップ12で変動巾ΔＮｗが所定値未満の場合はス
テップ14へ進み、ステップ11で検索した基本点火時期Ａ
ＤＶＯをそのまま最終的な点火時期ＡＤＶとして設定す
る。

こは、変動巾ΔＮｗが小さいときには乗心地は安定して
おり、点火時期の進遅角補正を繰り返すことによるＮＯ
_ｘ増大の弊害が大きくなるので、補正を回避したもので
ある。

尚、この第６図に示したルーチンが点火時期設定手段に
相当する。このようにしてステップ13又はステップ14で
設定した点火時期に応じて図示しない別ルーチンにて点
火信号が出力され点火時期に達した時にパワートランジ
スタ11への通電を断って点火栓８を高電圧放電させて点
火を行う。

第７図は本実施例による点火時期制御を行った場合の回
転数の変化状態をその他の状態量と共に従来例と比較し
て示したものであり、回転数偏差と変化率とを考慮して
ファジィ推論により点火時期補正量を設定した結果、オ
ーバーシュートを抑制でき、機関回転数を目標回転数に
迅速に収束させることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば機関回転数の２階
微分値を求めることによって目標回転数を設定し、機関
回転数と目標回転数との偏差及び回転数の変化率に基づ
いてファジィ推論により点火時期補正を行う構成とした
ため、機関回転の変動を短時間で抑制することができ、
これに伴い車体振動を抑制して運転性向上を図れると共
に、乗心地を改善できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示す構成図、第３図は同上実施例の点火
時期補正量演算ルーチンを示すフローチャート、第４図
は同上制御に使用するファジィ量のマップ、第５図は同
上制御に使用する補正進角値のマップ、第６図は同上実
施例の点火時期設定ルーチンを示すフローチャート、第
７図は従来例及び実施例の各種状態量を示すタイムチャ
ートである。 １……機関、６……制御装置、８……点火栓、９……点
火コイル、10……ディストリビュータ、11……パワート
ランジスタ、12……クランク角センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関回転数を検出する機関回転数検出手段
   と、機関回転数の時間に対する２階微分値を演算する２
   階微分値演算手段と、 前記２階微分値が０近傍であるときの機関回転数を目標
   回転数として設定する目標回転数設定手段と、 機関回転数と目標回転数との偏差を検出する回転数偏差
   検出手段と、 機関回転数の変化率を演算する回転数変化率演算手段
   と、 機関運転状態に応じて定常運転状態に対応した基本点火
   時期を設定する基本点火時期設定手段と、 前記機関回転数の偏差及び変化率に基づいてファジィ推
   論により機関回転数の変化を抑制する方向の点火時期の
   補正量を設定する点火時期補正量設定手段と、 前記基本点火時期及び点火時期補正量に基づいて最終的
   な点火時期を設定する点火時期設定手段と、 設定された点火時期に対応する点火信号を出力する点火
   信号出力手段とを備えて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。