JPH0647985B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

内燃機関の点火時期制御装置

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JPH0647985B2
JPH0647985B2 JP19476485A JP19476485A JPH0647985B2 JP H0647985 B2 JPH0647985 B2 JP H0647985B2 JP 19476485 A JP19476485 A JP 19476485A JP 19476485 A JP19476485 A JP 19476485A JP H0647985 B2 JPH0647985 B2 JP H0647985B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼圧力のピーク位置をエンジン状態によ
り定められる所定値に制御する内燃機関の点火時期制御
装置に関する。
〔従来の技術〕
特公昭49-29209号及び特公昭56-21913号には燃焼圧力の
ピーク位置を最大トルクが得られる所定値になるように
点火時期を制御する装置が提案されている。この場合、
点火時期の制御はマイクロコンピュータを用いた電子制
御装置によるのが一般的である。燃焼圧力のピーク位置
の検出は、所定のクランク角度毎(例えば1゜CA毎)
に燃焼圧力を検知し、燃焼圧力の変化を見ることにより
行われる。そして、燃焼圧力のピーク位置が所定のクラ
ンク角度となるように点火時期がフィードバック制御さ
れる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術では燃焼圧力のピーク位置の検出を精度良く行
なうためには、燃焼圧力を検知するクランク角度の間隔
をできるだけ短くする必要がある。しかし、これは圧力
センサからの信号をA/D変換処理するのに伴う時間の
制約や、他の演算処理に必要となる時間の制約によって
限度がある。その結果、十分なピーク位置検出精度が得
られない問題がある。特に、複数気筒において処理する
場合、又はエンジン高回転域においては相対的に燃焼圧
力を測定する間隔を短くとることができないので、精度
が悪化する問題が大きい。
この発明は演算処理上の問題を生ずることなく十分な精
度で燃焼圧力ピーク位置が所定値となるように点火時期
を制御できるようにすることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によれば、第1図に示すように、内燃機関1の
燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段2と、内燃機関1
のクランク角度を検出するクランク角度検出手段3と、
燃焼圧力検出手段2とクランク角度検出手段3に接続さ
れ、圧縮上死点後の近接した二つのクランク角度におけ
る燃焼圧力の差を演算する燃焼圧力差演算手段4と、燃
焼圧力差の目標値を設定する目標値設定手段5と、燃焼
圧力差演算手段4と目標値設定手段5とに接続され、燃
焼圧力差の実測値と目標値との差に応じて点火時期を演
算する手段6と、演算された点火時期で点火が行わせる
点火手段7より成る内燃機関の点火時期制御装置が提供
される。
この発明の実施態様として、目標値設定手段はエンジン
回転数に応じて圧力差の目標値が演算される。
〔作 用〕
燃焼圧力検出手段2によって燃焼圧力が検知され、クラ
ンク角度検出手段3によって検出される圧縮上死点後の
近接した二つのクランク角度における燃焼圧力検知手段
2よって検知された燃焼圧力の差が燃焼圧力差演算手段
4によって演算される。一方、目標値設定手段5は燃焼
圧力ピーク位置を所定値とする圧力差の目標値を設定す
る。その目標値はエンジン回転数に応じて設定してもよ
い。点火時期演算手段6は圧力差の実測値と目標値とを
一致させる点火時期を演算する。点火手段7はこの演算
された点火時期で点火を行わせる。
〔実施例〕
第2図は実施例における内燃機関を示しており、10は
シリンダブロック、12はピストン、14はコネクティ
ングロッド、16はシリンダヘッド、18は燃焼室、2
0は吸気弁、22は点火栓、24はディストリビュー
タ、26は点火コイル、27はイグナイタである。燃焼
室18に燃焼圧力を検出するための圧力センサ28が配
置される。第1クランク角センサ30、第2クランク角
センサ32でディストリビュータ24上に設置される。
一方ディストリビュータ24の分配軸34上に第1マグ
ネット部材36、第2マグネット部材38が配置され
る。第1マクネット部材36はその周上に一個所にマグ
ネット部があり、ホール素子である第1クランク角セン
サ30は分配軸の1回転毎( 720゜CAに相当)にパル
ス信号を発生する。第2マグネット部材38はその周上
に複数のマグネット部があり、小さなクランク角度毎
(例えばクランク角1゜毎)のパルス信号を発生する。
制御回路40は点火時期制御を行なうものであり、マイ
クロコンピュータシステムとして構成される。制御回路
40はマイクロプロセシングユニット(MPU)42
と、メモリ44と、入力インタフェース46と、出力イ
ンタフェース48と、これらを接続するバス50とより
成る。圧力センサ28は入力インタフェース46の図示
しないアナログ−ディジタル(A/D)変換部に接続さ
れ、燃焼圧力に応じた信号に入力している。第1クラン
ク角センサ30、第2クランク角センサ32は入力イン
タフェース46に接続され、 720゜CA毎のパルス信
号、1゜CA毎のパルス信号が入力される。
出力インタフェース48はイグナイタ27に接続され、
点火信号が印加される。
第3図はクランク角度に対する燃焼圧力の変化を示す線
図であり、圧縮行程における上死点をやや過ぎたクラン
ク角度でピークを呈する。第4図はそのピーク付近(第
3図で○で囲った部分)を拡大したものであり、ピーク
位置を中心として小さな角度範囲(−θ〜+θ)では左
右対称であり、圧力PとPとは等しい。第5図はピ
ーク位置からの角度θに対する圧力差P−Pをとっ
たもので、θが0〜8゜CAの範囲では左右対称であ
る。そして、最大トルクを出すことができる燃焼圧力ピ
ークを呈するクランク角度位置はエンジン回転数の増大
に応じて少しばかり上死点側に向け変化するが概ね圧縮
上死点後18゜CAである。従って、燃焼圧力ピークを
呈するクランク角度の最適値から燃焼圧力が左右対称と
なるクランク角度範囲は、圧縮上死点後10゜CA(1
8゜−80゜)から26゜CA(18゜+8゜)までの
範囲である。尚、このような最適の燃焼圧力ピーク位置
を得る点火時期をMBTと称する。
ところが、このような燃焼圧力のピーク値を最適とする
点火時期(MBT)から点火時期がずれると燃焼圧力の
ピーク位置が最適位置から外れてくる。即ち、第6図に
置いてAは最適燃焼圧力ピーク位置でのクランク角度
と、シリンダ内圧力との関係であり、ピークを挟んでθ
とθのクランク角度で左右対称であり、θ,θ
での圧力PA,PAは等しくなる。ここにθ,θ
は前述のように圧縮上死点後10゜から26゜の範囲
にある。ところが、進角が過大となる方向にずれるとB
の特性となり、ピーク位置は上死点に近づき、θでの
圧力PBがθの圧力PBの圧力より大きくなる。
一方、進角が過少となる方向にずれるとCの特性とな
り、ピークは上死点から離れ、θでの圧力PCがθ
での圧力PCより小さくなる。従って、第6図の特
性はθ,θでの燃焼圧力の差P−Pが、最適の
位置で燃焼圧力のピークを生じさせる最適の点火時期角
度(MBT)からの現在の点火時期のずれに対応してい
ることを意味する。即ち、第7図で、実線のように、点
火時期が燃焼圧力のピーク位置が最適クランク角度位置
(MBT)となるように制御されているとP−P
0となり、点火時期が進み過ぎるるとP−Pは0よ
り大きくなり、点火時期が遅れるとP−Pは0より
小さくなる。そこで、この発明では第6図のθ,θ
での圧力P,Pを測定し、その差が零になるように
点火時期を制御することにより燃焼圧力のピーク位置の
最適制御を行なうことができる。ところで、第7図の実
線の特性はエンジン低回転時であり、エンジン高回転に
なると燃焼圧力のピークを形成する最適クランク角度は
圧縮上死点に少し近づき破線の特性になる。これを修正
し、各回転数でピークの発生するクランク角度を最適値
とするため、圧力差の目標値は回転数が大きいときは0
ではなくそれより大きな値である。第8図参照。
第9−10図は以上の原理に従った点火時期制御のフロ
ーチャートを示す。
第9図は第2クランク角センサ32からの1゜CA毎の
信号の到来の度に実行されるクランク角割り込みルーチ
ンを示す。ステップ60ではカウンタmのインクリメン
トが実行される。ステップ62では第1クランク角セン
サ30からの 720゜信号の有無が判定され、Yesのと
きはステップ64に進みカウンタmがリセットされる。
即ち、第11図の(イ)に示すように第1クランク角セ
ンサ30からは 720゜CA毎のパルス信号が得られ、こ
の到来毎にカウンタmはリセットされる(ロ)。従っ
て、カウンタmの値は 720゜CAの範囲で単調増加する
(第11図(ロ))。
第9図でステップ66ではカウンタmの値が、クランク
角θに相当する値mに達しているか否か判定され
る。Yesの場合はステップ68に進み、圧力センサ2
8からの信号のA/D変換が実行され、その値がP
格納するメモリ領域に輸送される。
m=mでないとき、即ちクランク角θがθでないと
きはステップ70に進み、カウンタmの値が、クランク
角θに相当する値mか否か判定される。クランク角
θがθのときはYesと判定され、ステップ72に進
み圧力センサ28からの信号のA/D変換が実行され、
その値がPを格納するメモリ領域に転送される。ステ
ップ74ではクランク角度θとθとでの燃焼圧力差
−P=ΔPの目標値が演算される。即ち、第8図
に示すように燃焼圧力ピーク位置を最適とする目標値Δ
Pは低回転では零であり、回転数が大きくなると零より
大きくなる特性がある。メモリ44内には各回転数に対
するΔPの関係がテーブルとして格納されており、その
時の回転数に対する目標値ΔPの演算が実行される。
次にステップ76ではステップ68,72 で実測される燃焼
圧力P,Pの差と目標値ΔPの大小関係が判断さ
れ、実測された差が目標値ΔPより大きいときはステッ
プ78に進み、点火時期θはαだけ小さくされ(点火時
期としては遅れ側)、一方、差が目標値より小さいとき
はステップ80に進みθはαだけ大きくされる(点火時
期としては進み側)。ここに、θは第12図に示すよう
に、圧縮上死点TDCから手前に計った角度で表され、
θが小さい方向が点火時期としては遅れ側であり、θが
大きい方向が点火時期としては進み側を示す。
次に、ステップ82ではイグナイタ27の通電開始時刻
tsの演算が実行される。即ち、第12図において、こ
の時刻tsはθで点火するとして、点火信号の立ち上が
り時間Tより演算することができる。ステップ84では
このように演算された通電開始時刻tsが図示しないコ
ンペアレジスタにセットされる。
第10図は、時刻が通電時刻tsに一致するとき起動さ
れる時刻一致割り込みルーチンを示し、ステップ88で
はイグナイタ27への通電が開始され、第12図(ロ)
に示すように点火信号が立ち上がる。ステップ90では
通電終了時刻teの演算が実行され、ステップ92では
この時刻teがコンペアレジスタにセットされる。そし
て時刻teが到来するとコンペアレジスタは時刻一致信
号を出し、点火信号は立ち下がり、点火が実行される。
このような点火時期のフィードバック制御によって点火
時期はステップ78,80 で演算されたクランク角度θに制
御され、燃焼圧力のピークを呈するクランク角度位置は
運転状態に応じた最適値に維持される。
〔発明の効果〕
この発明では、圧縮上死点後の比較的近接した二つのク
ランク角度において、夫々の燃焼圧力をA/D変換し、
その圧力差が目標値となるように点火時期がフィードバ
ック制御され、そのため燃焼圧力のピーク位置が最適位
置に制御される。この発明では、燃焼圧力のピーク位置
は、直接的には検知されず、そのピーク位置の近傍での
二つのクランク角度位置での圧力差によって間接的に検
知している。そのため、圧力検知を実行するクランク角
度間隔を広くとっても十分な精度が得られ、そのためマ
イクロコンピュータが行なう他の演算処理への負担を軽
減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示す線図。 第2図はこの発明の実施例を示す図。 第3図はクランク角度とシリンダ内圧力の関係線図。 第4図は第3図の燃焼圧力ピーク部の拡大図。 第5図は燃焼圧力ピークの両側へのクランク角度のずれ
と圧力差との関係線図。 第6図はクランク角度とシリンダ内圧力との関係を最適
点火時期のとき(A)、過進角時(B)、過遅角(C)
の夫々について示す線図。 第7図は点火時期と圧力差との関係線図。 第8図はエンジン回転数と圧力差目標値との関係を示す
線図。 第9図及び第10図は制御回路の動作を説明するフロー
チャート図。 第11図は燃焼圧を計測するクランク角度をどのように
設定するかを説明するタイミング図。 第12図は点火信号をどのように得るか説明するタイミ
ング図。 18……燃焼室、 22……点火栓、 24……ディストリビュータ、 26……点火コイル、 27……イグナイタ、 28……圧力センサ、 30……第1クランク角センサ、 32……第2クランク角センサ、 40……制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検
    出手段、 内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手
    段、 燃焼圧力検出手段とクランク角度検出手段に接続され、
    圧縮上死点後の近接した二つのクランク角度における燃
    焼圧力の差を演算する燃焼圧力差演算手段、 燃焼圧力差の目標値を設定する目標値設定手段、 燃焼圧力差演算手段と目標値設定手段とに接続され、燃
    焼圧力差の実測値と目標値との差に応じて点火時期を演
    算する手段、 演算された点火時期で点火を行わせる点火手段より成る
    内燃機関の点火時期制御装置。
  2. 【請求項2】目標値設定手段はエンジン回転数に応じて
    変化する燃焼圧力の差の目標値を設定する特許請求の範
    囲1.に記載の点火時期制御装置。
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