JPH07113354B2 - 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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JPH07113354B2
JPH07113354B2 JP11767987A JP11767987A JPH07113354B2 JP H07113354 B2 JPH07113354 B2 JP H07113354B2 JP 11767987 A JP11767987 A JP 11767987A JP 11767987 A JP11767987 A JP 11767987A JP H07113354 B2 JPH07113354 B2 JP H07113354B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は内燃機関の点火時期制御装置に関する。
(従来の技術) 燃費向上の観点より最大の軸トルクを発生するのに必要
な最小点火進角値(いわゆるMBT)となるように点火進
角値を制御する(このような点火進角値のMBTへの制御
を以下「MBT制御」と称す。)ようにした装置が各種提
案されている(特開昭59−39974号公報参照)。
これを第5図で説明すると、これは燃焼時の筒内圧が最
大となるクランク角位置(Θpmax)が圧縮上死点後所定
のクランク角(10ないし15゜CA)の位置にくるように点
火進角値を設定した場合にその機関の発生トルクが最大
となるので、この位置を目標位置(Θpmax)としてフ
ィードバック制御を行うものである。すなわち、機関負
荷と回転速度の検出値に応じた点火時期がメモリから読
み出され、実際のクランク角がこの点火時期と一致した
ときに一次電流を遮断する信号が点火装置へと出力され
る(ステップ1,2)。ここに、点火時期はほぼMBTが得ら
れるように付与されているが、実際にΘpmaxを検出して
みてΘpmaxとの間にずれを生じているようであれば、
そのずれ(偏差)に基づくフィードバック補正量αにて
点火時期が補正される。たとえば、ΘpmaxがΘpmax
り遅角側(Θpmax>15゜CA)あるいは進角側(Θpmax<
10゜CA)のいずれにあってもΘpmax(10゜ないし15゜
CAの範囲)に引き戻すべく点火時期がα゜CAだけ進遅角
補正される(3,5,6、3,5,8)。そして、この補正にてΘ
pmaxがΘpmaxと一致するとMBT制御が終了される。
なお、Θpmaxは点火時期を固定してもある分布をもって
散らばり、また吸入空燃比によってもその分布が大きく
変化するので、所定周期(N回)にわたって検出したΘ
pmaxを平均化し、この平均値pmaxが実際値として採用
されている(ステップ4,5)。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、Θpmaxは低回転時と相違して高回転時になる
と大きくばらつく特性を有する。その理由は、回転速度
に応じて変化する気筒内のガス流動が燃焼速度を介して
Θpmaxと相関を有するので、回転速度が変化すると燃焼
速度に相違が生じることは避けられずΘpmaxの値にばら
つきが生じてしまうこと、また燃焼速度のばらつきが一
定であっても回転速度が上昇すると、単位クランク角の
所要時間が相対的に短くなるので、Θpmaxの検出精度自
体が低下し、これに起因してばらつきが必然的に大きく
なる傾向にあるからである。
このため、従来装置のように、高回転時にも低回転時と
同じくΘpmaxとΘpmaxの大小に基づいて算出されるα
をそのまま用いてMBT制御を行うとすれば、Θpmaxのば
らつきに起因して補正精度が低下せざるを得ない。すな
わち、高回転域においてΘpmaxに生ずるばらつきは止む
を得ないこととしても、これに対して対策は施されてい
ないので、フィードバック制御を行っているにも拘わら
ず、高回転時には補正精度の低下により制御の安定性を
欠き燃費が不良となる結果を生じるのである。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされな
もので、回転速度が上昇するほど1点火当たりのフィー
ドバック補正量の補正幅を小さくするようにした装置を
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) この発明は、第1図に示すように、機関運転条件の検出
値(たとえば吸入空気量Qaと回転速度N)に応じて基本
点火時期(たとえばMBT近傍の値)ADV0を算出する手段1
1と、燃焼時の機関筒内圧が最大となるクランク角位置
Θpmaxを検出する手段12と、検出された筒内圧最大クラ
ンク角位置Θpmaxと予め設定される目標クランク角位置
Θpmaxとの偏差に基づいて1点火当たりのフィードバ
ック補正量(A)を算出する手段13と、この補正量Aに
て前記基本点火時期ADV0を補正演算して出力すべき点火
時期ADVを求める手段14とを備える内燃機関の点火時期
制御装置において、機関回転速度Nにて前記1点火当た
りのフィードバック補正量Aを補正する手段15を設け
た。この補正手段15を補正内容としては、回転速度Nが
上昇するほどフィードバック補正量Aを小さくする(た
とえばA/Nのようにする)のである。
(作用) 高回転域にはΘpmaxのばらつきにてAに生じる変動が大
きくなるが、Nの増大に応じてたとえばA/Nの値全体は
逆に小さくされる。このため、高回転域といえども点火
サイクル毎の補正量が小さな変動に抑えられ、これによ
りMTB制御の安定性が高められる。
(実施例) 第2図は電子制御機関に本発明を適用した例である。同
図において、23は点火プラグ22の座金状に形成された圧
力センサで、たとえば圧電素子をセンサ素子として構成
される。ここに、センサ素子にて筒内圧Pが電荷量に変
換され、この電荷量はさらにチャージアンプ24にて電圧
値に変換される。
26はクランク角センサで、機関クランク角の基準位置
(たとえば圧縮上死点前の所定位置)と単位角(たとえ
ば2゜)を検出する。これらの検出信号は点火時期制御
をクランク角と同期して実行する場合の信号として使用
される。なお、多気筒機関では両信号に基づいて気筒判
別が行われる。
27は機関負荷としての吸入空気量Qaを検出するセンサ
(たとえばフラップ式やホットワイヤ式)で、この空気
量Qaと前記単位信号から計算される機関回転速度Nとが
機関運転条件の基本値となる。
30はこれらの信号が入力されるコントロールユニット
で、インターフェース(I/O)31、ROM32,RAM33及びCPU3
4からなるマイクロコンピュータにて構成され、第1図
に示す各手段11ないし15の全機能を備える。すなわち、
コントロールユニット30ではこれらの信号に基づいて出
力すべき点火進角値ADV(圧縮上死点前のクランク角を
表す数値)を算出し、算出した点火進角値ADVのときに
火花点火が行なわれるようI/O31の点火レジスタにADVを
格納する。そして、クランク角の基準位置信号の入力を
起点として単位角信号を計数することにより実際のクラ
ンク角がADVに一致すると点火コイル36の一次電流を遮
断する信号(点火信号)を出力する。なお、CPU34で行
う制御はデジタル制御であるため筒内圧信号はA/Dコン
バータ35にてデジタル値に変換されている。
次に、CPU34で実行されるADVの演算内容を第3図に示す
制御ルーチンで説明すると、同図においてADVは基本進
角値ADV0とフィードバック補正量ΔSとの和にて計算さ
れる(ステップ46)。なお、和算方式ではなく積算方式
としても構わない。同ルーチンは所定周期で実行され
る。
ここに、基本進角値ADV0は吸入空気量Qaと機関回転速度
Nとから算出される値で(ステップ45)、たとえばQaと
Nをパラメータとする3次元テーブルの参照により圧縮
上死点前のクランク角を表す数値として求められる。な
お、吸気絞り弁が全閉位置にあるときはNはパラメータ
とする2次元テーブルを参照する。
そして、ADV0にはMBTよりも所定値だけ遅角側の値が採
用され、この値ADV0により燃焼を行わせてみた結果、筒
内圧最大クランク角位置Θpmaxが目標位置Θpmaxから
外れる場合は、このADV0が両者の偏差ε(=Θpmax−Θ
pmax)に基づく1点火当たりのフィードバック補正量
A(>0)だけ補正される。なお、Aの算出につき比例
積分制御の例で示すと、偏差εと制御ゲイン(比例ゲイ
ンKP,積分ゲインKI)とから比例分P(=KP×ε)と積
分分I(=KI×Σε、ただしΣεはεの総和である。)
とが計算され、これらの和(P+1)にてAが算出され
る。
また、Θpmaxの検出は第4図に示すルーチンにて行なわ
れる。たとえば、クランク角2゜毎に合計i(iは正の
整数)個のクランク角位置Θ〜Θiを定めておく。そ
して、n番目のクランク角位置(Θn)に対する筒内圧
PnとPmaxメモリのメモリ値とを比較させ、メモリ値のほ
うが小さければPnをメモリ値として入れ換えるととも
に、そのときのクランク角位置ΘnをΘ′pmaxメモリに
格納する(ステップ51〜53)。これにより圧縮上死点か
ら所定クランク角も過ぎればΘ′pmaxメモリに格納され
たメモリ値が筒内圧最大クランク角位置を与える。そこ
で、筒内圧がもはや上昇することのないクランク角位置
(たとえば排気上死点)になると(Θn=0)、Θ′pm
axメモリに格納されているメモリ値をΘpmaxメモリに移
し、次の点火サイクルでのΘpmaxの検出のためPmaxメモ
リのメモリ値を零にリセットしておく(ステップ54,5
5)。したがって、Θpmaxメモリの値がステップ41にて
読み出される。なお、筒内圧の検出範囲を圧縮上死点前
後の所定角度に限定するようにしても構わない。同ルー
チンはクランク角2゜毎に実行される。
一方、目標位置Θpmaxは機関運転条件に拘わらず圧縮
死点後所定クランク角(10ないし20゜)にほぼ位置する
ことが知られており、この例では圧縮上死点後のクラン
ク角を表す数値(たとえば15)が採用される。なお、Θ
pmaxの値にも圧縮上死点後のクランク角を表す数値を採
用する。したがって、他の運転条件を同じにして点火進
角値を進角させるとΘpmaxの位置が早く訪れるので、Θ
pmax>Θpmaxである場合には遅角側にあるからAだけ
進角補正し、この逆の場合には進角側にあるからAだけ
遅角補正させる(ステップ42,43、43,44)。なお、ステ
ップ43,44においてΔS(旧)は前回の制御時に算出さ
れた補正量、ΔSが今回の補正量である。
そして、この補正量ΔSを基本進角値ADV0に加算した値
ADVが点火レジスタにセットされる(ステップ46,47)。
さて、このようにして1点火当たりのフィードバック補
正量Aを算出するのは従来例でも行なわれているところ
であるが、高回転域のΘpmaxのばらつきにてAに生じる
変動が大きくなる。ここに、Nが大きくなってもAに生
ずる変動を小さなものに収めておくためには、Nの増大
に応じてAを逆に小さくすることである。そこで、この
例ではAをNで除した値A/Nを、1点火当たりのフィー
ドバック補正量として採用する(ステップ43,44)。
したがって、この例によればNの上昇につれてAに生じ
る変動が大きくなるけれども、Nの増加によりA/Nの値
全体としては逆に小さくなるので、高回転域といえども
点火サイクル毎の補正量が大きく変動するということが
ない。すなわち、この例はNの相違がAの変動に大きく
影響することに着目し、Nが増加してもAの変動を抑制
するようにしたのである。これにより、MBT制御の安定
性が高められ、高回転域においても低回転域と同様に燃
費向上を図ることができる。
ただし、Aはフィードバック補正量であるから、Nに応
じて小さくされることは、一般的には制御の応答性が低
下することを意味する。しかしながら、単位時間(単位
周期)当たりの補正量が低回転時と比べて大幅に減少さ
せることがなければ、過渡時の応答遅れ等の問題が発生
することはない。
(発明の効果) 以上説明したように、この発明では回転速度が上昇する
ほど1点火当たりのフィードバック補正量の補正幅が小
さくなるようにフィードバック補正量を回転速度で補正
する構成としたので、回転速度が上昇して筒内圧が最大
となるクランク角位置が大きくばらついてもMBT制御は
安定し、これにて回転速度に関係なく燃費を向上させる
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図、第2図はこの発明の一実施
例のシステム図、第3図と第4図はこの実施例の演算内
容を説明する流れ図である。第5図は従来例の演算内容
を説明する流れ図である。 11……基本点火時期算出手段、12……筒内圧最大クラン
ク角位置検出手段、13……1点火当たりのフィードバッ
ク補正量算出手段、14……出力点火時期算出手段、15…
…回転補正手段、22……点火プラグ、23……圧力セン
サ、24……チャージアンプ、26……クランク角センサ、
27……空気量センサ、30……コントロールユニット、36
……点火コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】機関運転条件の検出値に応じて基本点火時
    期を算出する手段と、燃焼時の機関筒内圧が最大となる
    クランク角位置を検出する手段と、検出された筒内圧最
    大クランク角位置と予め設定される目標クランク角位置
    との偏差に基づいて1点火当たりのフィードバック補正
    量を算出する手段と、この補正量にて前記基本点火時期
    を補正演算して出力すべき点火時期を求める手段とを備
    える内燃機関の点火時期制御装置において、機関回転速
    度にて前記1点火当たりのフィードバック補正量を補正
    する手段を設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期
    制御装置。
JP11767987A 1987-05-14 1987-05-14 内燃機関の点火時期制御装置 Expired - Lifetime JPH07113354B2 (ja)

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JP3780577B2 (ja) * 1996-09-10 2006-05-31 日産自動車株式会社 エンジンの点火時期制御装置
CN106321326B (zh) * 2015-06-26 2018-09-11 上海汽车集团股份有限公司 车辆的点火提前角的获得方法及装置

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