JPH07180645A - 火花点火機関及びその点火時期最適制御方法 - Google Patents
火花点火機関及びその点火時期最適制御方法Info
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- JPH07180645A JPH07180645A JP6257427A JP25742794A JPH07180645A JP H07180645 A JPH07180645 A JP H07180645A JP 6257427 A JP6257427 A JP 6257427A JP 25742794 A JP25742794 A JP 25742794A JP H07180645 A JPH07180645 A JP H07180645A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料の種類にかかわらず、火花点火機関の点
火時期を最適化する手段を備えた火花点火機関を提供
し、またその点火時期最適制御方法を提供する。 【構成】 火花点火機関１０は、クランク１６のクラン
ク角度を測定する角度センサ２２と、シリンダ１２の燃
焼室１８での燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼センサ
２０と、演算装置２４と、制御装置２８とを備えてい
る。演算装置は、角度センサで測定したクランク角度
と、燃焼センサで測定した質量燃焼割合に基づき、Ｙ＝
ａＸ＋ｂ〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示
した点火時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の
基準質量燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段
階での任意の質量燃焼割合でのクランク角度の間の差、
ａ及びＢは火花点火機関の特性による定まる定数〕によ
り最適点火時期を算出する。制御装置２８と、演算装置
により算出された最適点火時期に基づいて火花点火機関
の点火時期を制御する。
火時期を最適化する手段を備えた火花点火機関を提供
し、またその点火時期最適制御方法を提供する。 【構成】 火花点火機関１０は、クランク１６のクラン
ク角度を測定する角度センサ２２と、シリンダ１２の燃
焼室１８での燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼センサ
２０と、演算装置２４と、制御装置２８とを備えてい
る。演算装置は、角度センサで測定したクランク角度
と、燃焼センサで測定した質量燃焼割合に基づき、Ｙ＝
ａＸ＋ｂ〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示
した点火時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の
基準質量燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段
階での任意の質量燃焼割合でのクランク角度の間の差、
ａ及びＢは火花点火機関の特性による定まる定数〕によ
り最適点火時期を算出する。制御装置２８と、演算装置
により算出された最適点火時期に基づいて火花点火機関
の点火時期を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、火花点火機関に関し、
更に詳細に言えば、点火時期最適制御機構を備えた火花
点火機関に関するものであり、また火花点火機関に適用
できる点火時期最適制御方法に関するものである。本明
細書で、火花点火機関とは、２サイクル又は４サイクル
のシリンダエンジンを備えて往復動式内燃機関を言う。
更に詳細に言えば、点火時期最適制御機構を備えた火花
点火機関に関するものであり、また火花点火機関に適用
できる点火時期最適制御方法に関するものである。本明
細書で、火花点火機関とは、２サイクル又は４サイクル
のシリンダエンジンを備えて往復動式内燃機関を言う。
【０００２】
【従来の技術】火花点火機関においては、点火時期が早
過ぎると、燃焼時期が早くなり過ぎて、ピストンの上昇
時にピストンを押し下げる働きとなり、逆に点火時期が
遅すぎると、燃焼時期が遅くなり過ぎて、ピストンの下
降が大きい時に燃焼圧力が作用することになり、有効な
仕事にならない。そこで、火花点火機関の出力及び燃費
を向上させ、或いは排ガスの無害化を促進して、環境改
善及び省エネルギーを図る見地から、火花点火機関の点
火時期を最適化する研究が盛んに行われている。火花点
火機関の最適点火時期は、理論的には、最小点火進角
（Minimum SparkAdvance for Best Torque ）（以下、
簡単にＭＢＴと略称する）にクランク角度が到達した時
であって、そこで点火するのが出力、燃費の点で最適で
ある。ここで、最小点火進角（ＭＢＴ）とは、ノッキン
グを起こさない範囲で最大トルクを発生するような点火
時期に相当するクランクの角度である。そこで、従来の
火花点火機関では、点火時期がＭＢＴになるように種々
の手段によりＭＢＴに相当するクランク角度を算出し、
それにより点火時期を機械的に、或いは電子的に制御し
ている。
過ぎると、燃焼時期が早くなり過ぎて、ピストンの上昇
時にピストンを押し下げる働きとなり、逆に点火時期が
遅すぎると、燃焼時期が遅くなり過ぎて、ピストンの下
降が大きい時に燃焼圧力が作用することになり、有効な
仕事にならない。そこで、火花点火機関の出力及び燃費
を向上させ、或いは排ガスの無害化を促進して、環境改
善及び省エネルギーを図る見地から、火花点火機関の点
火時期を最適化する研究が盛んに行われている。火花点
火機関の最適点火時期は、理論的には、最小点火進角
（Minimum SparkAdvance for Best Torque ）（以下、
簡単にＭＢＴと略称する）にクランク角度が到達した時
であって、そこで点火するのが出力、燃費の点で最適で
ある。ここで、最小点火進角（ＭＢＴ）とは、ノッキン
グを起こさない範囲で最大トルクを発生するような点火
時期に相当するクランクの角度である。そこで、従来の
火花点火機関では、点火時期がＭＢＴになるように種々
の手段によりＭＢＴに相当するクランク角度を算出し、
それにより点火時期を機械的に、或いは電子的に制御し
ている。
【０００３】例えば、特開昭５６−１６５７７２号公報
は、アルコールとガソリンとを混合した混合燃料を使用
するエンジンの点火時期調整装置を開示している。その
装置は、混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコー
ル濃度センサと、アルコール濃度センサの出力に基づい
て点火時期を調整する点火時期調整装置を設け、アルコ
ール濃度が設定値以上であるときは点火時期を進めるよ
うに構成している。
は、アルコールとガソリンとを混合した混合燃料を使用
するエンジンの点火時期調整装置を開示している。その
装置は、混合燃料のアルコール濃度を検出するアルコー
ル濃度センサと、アルコール濃度センサの出力に基づい
て点火時期を調整する点火時期調整装置を設け、アルコ
ール濃度が設定値以上であるときは点火時期を進めるよ
うに構成している。
【０００４】また、特開平１−１９３０７９号公報は、
エンジンの回転速度変化を等角加速度運動とみなし、連
続する２回のクランク基準位置間周期をもとに点火時期
を算出することにより、エンジン運転状態に応じた最適
点火時期に点火を行うようにした発明を開示している。
また、前掲公報は、この開示発明が、エンジン回転数の
変化時においても運転状態に応じた最適点火時期に点火
を行うことを可能としたガソリンエンジンの電子点火時
期制御方法であるとしている。
エンジンの回転速度変化を等角加速度運動とみなし、連
続する２回のクランク基準位置間周期をもとに点火時期
を算出することにより、エンジン運転状態に応じた最適
点火時期に点火を行うようにした発明を開示している。
また、前掲公報は、この開示発明が、エンジン回転数の
変化時においても運転状態に応じた最適点火時期に点火
を行うことを可能としたガソリンエンジンの電子点火時
期制御方法であるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、火花点火機関
の点火時期を最適化する従来の方法は、必ずしも満足で
きるものではなく、種々の問題点を有している。例えば
前掲特開昭５６−１６５７７２号公報に開示の点火時期
調整装置は、アルコール濃度が所定値前後にある場合に
しか適用できないと言う制約があり、任意のガソリン／
アルコール濃度の燃料を使用した場合には、必ずしも最
適出力が得られるとは限らないと言う弱点がある。ま
た、前掲特開平１−１９３０７９号公報に提案された方
法は、高オクタン価ガソリンとレギュラーガソリンの場
合のように、燃料特性、例えば、オクタン価、燃焼速度
等が異なる燃料を使用した場合には、必ずしも最適点火
時期を制御できないと言う問題がある。
の点火時期を最適化する従来の方法は、必ずしも満足で
きるものではなく、種々の問題点を有している。例えば
前掲特開昭５６−１６５７７２号公報に開示の点火時期
調整装置は、アルコール濃度が所定値前後にある場合に
しか適用できないと言う制約があり、任意のガソリン／
アルコール濃度の燃料を使用した場合には、必ずしも最
適出力が得られるとは限らないと言う弱点がある。ま
た、前掲特開平１−１９３０７９号公報に提案された方
法は、高オクタン価ガソリンとレギュラーガソリンの場
合のように、燃料特性、例えば、オクタン価、燃焼速度
等が異なる燃料を使用した場合には、必ずしも最適点火
時期を制御できないと言う問題がある。
【０００６】従来の火花点火機関の最適点火時期制御手
段のかかる問題点に鑑み、本発明の目的は、使用燃料の
種類にかかわらず、火花点火機関の点火時期を最適化す
る手段を備えた火花点火機関を提供し、またその点火時
期最適制御方法を提供することである。
段のかかる問題点に鑑み、本発明の目的は、使用燃料の
種類にかかわらず、火花点火機関の点火時期を最適化す
る手段を備えた火花点火機関を提供し、またその点火時
期最適制御方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、これら従
来技術を踏まえて更に研究と実験を重ねた結果、火花点
火機関が最大熱効率を示す点火時期、即ち最適点火時期
は、燃料の種類、空燃比、吸入空気量、或いはエンジン
の回転数とは独立した、ある特定因子の一次関数である
ことを見い出した。
来技術を踏まえて更に研究と実験を重ねた結果、火花点
火機関が最大熱効率を示す点火時期、即ち最適点火時期
は、燃料の種類、空燃比、吸入空気量、或いはエンジン
の回転数とは独立した、ある特定因子の一次関数である
ことを見い出した。
【０００８】以下に、本発明者等が、最適点火時期は特
定の因子の一次関数であることを見い出すに到った実験
結果を説明する。実験例１ 排気量４０３ccの単気筒エンジン（ＡＶＬ社製のモデル
５３０タイプの単気筒エンジン）を試験エンジンとして
選定し、燃料希薄混合気でも運転可能なように改造し、
更に、圧力センサを取り付けて燃焼室の圧力を計測でき
るようにした。
定の因子の一次関数であることを見い出すに到った実験
結果を説明する。実験例１ 排気量４０３ccの単気筒エンジン（ＡＶＬ社製のモデル
５３０タイプの単気筒エンジン）を試験エンジンとして
選定し、燃料希薄混合気でも運転可能なように改造し、
更に、圧力センサを取り付けて燃焼室の圧力を計測でき
るようにした。
【０００９】上記改造エンジンにおいて、イソオクタ
ン、ベンゼン、トルエン、１−ヘキセン、２・４・４ト
リメチルペンテン（ＤＩＢ）、シクロヘキサンの各炭化
水素の純品を燃料として使用し、エンジン回転数が１２
００rpm 、吸気圧力が６６０mmHgの運転条件で、空燃比
を変えて燃焼試験を行った。燃焼試験では、燃料毎にか
つ空燃比毎に点火時期を種々に変えた運転条件でエンジ
ンを運転し、設定した各点火時期毎に、エンジン出力
と、クランク角度に対応した燃焼室の圧力とを測定し
た。
ン、ベンゼン、トルエン、１−ヘキセン、２・４・４ト
リメチルペンテン（ＤＩＢ）、シクロヘキサンの各炭化
水素の純品を燃料として使用し、エンジン回転数が１２
００rpm 、吸気圧力が６６０mmHgの運転条件で、空燃比
を変えて燃焼試験を行った。燃焼試験では、燃料毎にか
つ空燃比毎に点火時期を種々に変えた運転条件でエンジ
ンを運転し、設定した各点火時期毎に、エンジン出力
と、クランク角度に対応した燃焼室の圧力とを測定し
た。
【００１０】次いで、測定結果から、任意の基準質量燃
焼割合、例えば０％（点火時）から燃焼が進行して任意
の質量燃焼割合、例えば１０％に到達する迄のクランク
角度の角変位を算出するために図２及び図３を作成し
た。最後に、ＭＢＴと、その時の質量燃焼割合が０％か
ら１０％までになる燃焼期間との相関を求めた。
焼割合、例えば０％（点火時）から燃焼が進行して任意
の質量燃焼割合、例えば１０％に到達する迄のクランク
角度の角変位を算出するために図２及び図３を作成し
た。最後に、ＭＢＴと、その時の質量燃焼割合が０％か
ら１０％までになる燃焼期間との相関を求めた。
【００１１】以下に、図２及び図３に示すグラフの作成
方法及びそれを使用して質量燃焼割合が０％から１０％
までになる燃焼期間を求める方法を説明する。図２は、
横軸にはクランク角度の角変位（θ、〔°C A 「Crank
Angle 」の略称〕で示される。以下、簡単にクランク角
度と言う）が、縦軸にはシリンダ内圧力がそれぞれ目盛
ってあり、モータリング時（無点火）及びファイアリン
グ時でのクランク角度とシリンダ内圧力との関係を表
す。これにより、各クランク角度に対する燃焼室のモー
タリング時の圧力ｐM （θ（ｐM がθの関数であること
を示すためにθが添えてある。以下、同様））と、ファ
イアリング時の圧力ｐF （θ）を読み取ることができ
る。図３は、横軸にはクランク角度が、縦軸に熱発生率
（ｄＱ（θ））及び質量燃焼割合（Ｘ（θ）〔％〕）が
それぞれ目盛ってあり、クランク角度と熱発生率との関
係（実線のグラフ）及びクランク角度と質量燃焼割合と
の関係（破線のグラフ）を表す。
方法及びそれを使用して質量燃焼割合が０％から１０％
までになる燃焼期間を求める方法を説明する。図２は、
横軸にはクランク角度の角変位（θ、〔°C A 「Crank
Angle 」の略称〕で示される。以下、簡単にクランク角
度と言う）が、縦軸にはシリンダ内圧力がそれぞれ目盛
ってあり、モータリング時（無点火）及びファイアリン
グ時でのクランク角度とシリンダ内圧力との関係を表
す。これにより、各クランク角度に対する燃焼室のモー
タリング時の圧力ｐM （θ（ｐM がθの関数であること
を示すためにθが添えてある。以下、同様））と、ファ
イアリング時の圧力ｐF （θ）を読み取ることができ
る。図３は、横軸にはクランク角度が、縦軸に熱発生率
（ｄＱ（θ））及び質量燃焼割合（Ｘ（θ）〔％〕）が
それぞれ目盛ってあり、クランク角度と熱発生率との関
係（実線のグラフ）及びクランク角度と質量燃焼割合と
の関係（破線のグラフ）を表す。
【００１２】第１ステップとして、以下の手順で図２を
作成する。尚、以下の演算は、演算装置に入力された圧
力測定値から所定のプログラムによって算出される。ま
ず、同じ燃料、同じ空燃比及び同じ点火時期でファイア
リング時の燃焼試験をＮ回（Ｎは任意の数）繰り返し、
適当な角間隔でクランク角度θに対応する燃焼室の圧力
ｐF ( θ) i を各燃焼試験毎に測定する。θの範囲は、
圧縮上死点を０として、次の圧縮上死点迄であって、試
験エンジン（単気筒４サイクルのエンジン）の場合、０
〜７２０°となる。尚、図２及び図３では、４サイクル
のうち、圧縮及び爆発工程に関して図示したものであ
る。次いで、各クランク角度θ毎に次の式１によってフ
ァイアリング時の平均の圧力ＰF （θ）を算出する。
作成する。尚、以下の演算は、演算装置に入力された圧
力測定値から所定のプログラムによって算出される。ま
ず、同じ燃料、同じ空燃比及び同じ点火時期でファイア
リング時の燃焼試験をＮ回（Ｎは任意の数）繰り返し、
適当な角間隔でクランク角度θに対応する燃焼室の圧力
ｐF ( θ) i を各燃焼試験毎に測定する。θの範囲は、
圧縮上死点を０として、次の圧縮上死点迄であって、試
験エンジン（単気筒４サイクルのエンジン）の場合、０
〜７２０°となる。尚、図２及び図３では、４サイクル
のうち、圧縮及び爆発工程に関して図示したものであ
る。次いで、各クランク角度θ毎に次の式１によってフ
ァイアリング時の平均の圧力ＰF （θ）を算出する。
【数１】
【００１３】同様にして、モータリング時のクランク角
度θに対応する圧力測定値ｐM ( θ) i を求め、適当な
角間隔のクランク角度θ毎に次の式２によってモータリ
ング時の平均の圧力ＰM （θ）を算出する。
度θに対応する圧力測定値ｐM ( θ) i を求め、適当な
角間隔のクランク角度θ毎に次の式２によってモータリ
ング時の平均の圧力ＰM （θ）を算出する。
【数２】 なお、ＰM （θ）は、ピストンのボア、ストローク、コ
ンロッド、オフセットの値より、クランク角度における
筒内容積の推移から、計算で算出することも可能であ
る。各クランク角度θと、そのクランク角度θでのファ
イアリング時の平均圧力ＰF （θ）及びモータリング時
の平均圧力ＰM （θ）との関係を図２に示すようにグラ
フ化する。
ンロッド、オフセットの値より、クランク角度における
筒内容積の推移から、計算で算出することも可能であ
る。各クランク角度θと、そのクランク角度θでのファ
イアリング時の平均圧力ＰF （θ）及びモータリング時
の平均圧力ＰM （θ）との関係を図２に示すようにグラ
フ化する。
【００１４】第２ステップとして、以下の手順で図３を
作成する。先ず、クランク角度毎の熱発生率ｄＱ（θ）
を以下の式により算出する。 ｄＱ(θ)=Ａ／( κ-1) ・( ＰM (θ) ・ｄＰF (θ)＋κ
・ＰF ( θ) ・ｄＰM (θ)) Ａ：仕事の熱当量＝１／Ｊ kcal/kg ・m κ：比熱比 クランク角度θと、そのクランク角度θでのｄＱ(θ）
との関係を図３に示すようにグラフ化する。
作成する。先ず、クランク角度毎の熱発生率ｄＱ（θ）
を以下の式により算出する。 ｄＱ(θ)=Ａ／( κ-1) ・( ＰM (θ) ・ｄＰF (θ)＋κ
・ＰF ( θ) ・ｄＰM (θ)) Ａ：仕事の熱当量＝１／Ｊ kcal/kg ・m κ：比熱比 クランク角度θと、そのクランク角度θでのｄＱ(θ）
との関係を図３に示すようにグラフ化する。
【００１５】次に、上述のグラフから燃焼開始角度θ1
と燃焼終了角度θ2 とを求める。燃焼開始角度θ1 は、
熱発生率が負から正へ移行する時のクランク角度であ
り、燃焼終了角度θ2 は、熱発生率が正から負へ移行す
る時のクランク角度である。換言すれば、図３におい
て、θ1 は放熱量より発熱量が多くなる時点での、θ2
は放熱量が発熱量より多くなる時点での、及びθ0 は点
火時でのクランク角度である。尚、θ0 とθ1 のクラン
ク角度の差は、一般に点火遅れ（Ignition Delay）と言
われている期間である。
と燃焼終了角度θ2 とを求める。燃焼開始角度θ1 は、
熱発生率が負から正へ移行する時のクランク角度であ
り、燃焼終了角度θ2 は、熱発生率が正から負へ移行す
る時のクランク角度である。換言すれば、図３におい
て、θ1 は放熱量より発熱量が多くなる時点での、θ2
は放熱量が発熱量より多くなる時点での、及びθ0 は点
火時でのクランク角度である。尚、θ0 とθ1 のクラン
ク角度の差は、一般に点火遅れ（Ignition Delay）と言
われている期間である。
【００１６】次いで、上記燃焼開始（クランク角度
θ1 ）から終了（クランク角度θ2 ）迄の期間の熱発生
量Ｑを次の式３によって積分加算して求める。
θ1 ）から終了（クランク角度θ2 ）迄の期間の熱発生
量Ｑを次の式３によって積分加算して求める。
【数３】 続いて、クランク角度θ毎に質量燃焼割合Ｘ（θ）を次
式によって算出し、図３に示すようにグラフ化する。 Ｘ（θ）＝（ｄＱ（θ）／Ｑ）×１００％ 図３から質量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間
（クランク角度で表示）を求めることができる。
式によって算出し、図３に示すようにグラフ化する。 Ｘ（θ）＝（ｄＱ（θ）／Ｑ）×１００％ 図３から質量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間
（クランク角度で表示）を求めることができる。
【００１７】燃料及び空燃比を変えて、各設定点火時期
毎に以上の手順で質量燃焼割合が０％から１０％になる
燃焼期間を算出し、最後に、得たデータからノッキング
を起こさない範囲で最大出力を出す点火時期、即ちＭＢ
Ｔを求め、ＭＢＴと、その時の質量燃焼割合が０％から
１０％までになる燃焼期間との相関を求めた。
毎に以上の手順で質量燃焼割合が０％から１０％になる
燃焼期間を算出し、最後に、得たデータからノッキング
を起こさない範囲で最大出力を出す点火時期、即ちＭＢ
Ｔを求め、ＭＢＴと、その時の質量燃焼割合が０％から
１０％までになる燃焼期間との相関を求めた。
【００１８】その結果は、図４に示す通り、ＭＢＴが、
燃料の質量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間
（クランクの角変位で表示）に関して、燃料の種類、空
燃比とは無関係に直線関係を示した。尚、図４の縦軸
は、種々の燃料に対する、燃料の質量燃焼割合が０％か
ら１０％になる燃焼期間（Combustion Duration 、クラ
ンクの角変位°CAで表示）を示し、横軸は、種々の燃料
に対する、ＭＢＴを点火時期（Ignition Timing)として
クランク角度( °CA）で示したものであり、グラフの左
側から右側に向かって空燃比が大きくなっている。
燃料の質量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間
（クランクの角変位で表示）に関して、燃料の種類、空
燃比とは無関係に直線関係を示した。尚、図４の縦軸
は、種々の燃料に対する、燃料の質量燃焼割合が０％か
ら１０％になる燃焼期間（Combustion Duration 、クラ
ンクの角変位°CAで表示）を示し、横軸は、種々の燃料
に対する、ＭＢＴを点火時期（Ignition Timing)として
クランク角度( °CA）で示したものであり、グラフの左
側から右側に向かって空燃比が大きくなっている。
【００１９】実験例２ 実験例２では、燃料として実施例１の燃料に代えて、メ
タノール、エタノール、メチル・ターシャリー・ブチル
・エーテル（ＭＴＢＥ）、フランとベンゼンの等量混合
物（フラン５０）の各含酸素燃料を使用したことを除い
て、実験例１と同じ条件で燃焼試験を行った。その結果
は、図５に示す通り、ＭＢＴが、燃料の質量燃焼割合が
０％から１０％になる燃焼期間（クランクの角変位で表
示）に関して、燃料の種類、空燃比とは無関係に直線関
係を示した。尚、図５は図４の表示方法と同じである。
タノール、エタノール、メチル・ターシャリー・ブチル
・エーテル（ＭＴＢＥ）、フランとベンゼンの等量混合
物（フラン５０）の各含酸素燃料を使用したことを除い
て、実験例１と同じ条件で燃焼試験を行った。その結果
は、図５に示す通り、ＭＢＴが、燃料の質量燃焼割合が
０％から１０％になる燃焼期間（クランクの角変位で表
示）に関して、燃料の種類、空燃比とは無関係に直線関
係を示した。尚、図５は図４の表示方法と同じである。
【００２０】実験例３ 実験例１で使用したエンジンにおいて、燃料としてイソ
オクタン及びベンゼンの各炭化水素純品を使用し、エン
ジン回転数８００rpm 、１６００rpm 、２０００rpm 、
及び２４００rpm で吸気圧力、空燃比及び点火時期を変
えて、実験例１と同様にしてエンジンの燃焼試験を行っ
た。その結果は、図６に示す通り、ＭＢＴが、燃料の質
量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間（クランク
の角変位で表示）に関して、燃料の種類、空燃比、エン
ジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に直線関係を示
した。尚、図６は図４の表示方法と同じである。更に、
本発明者等は、実験を継続して、ＭＢＴが、燃料の基準
質量燃焼割合を任意に取り（例えば１０％）、そこから
燃焼が進行した任意の質量燃焼割合（例えば９０％）ま
での燃焼時間に関しても、図４、図５および図６に示す
のと同様に直線関係を有することが確認できた。
オクタン及びベンゼンの各炭化水素純品を使用し、エン
ジン回転数８００rpm 、１６００rpm 、２０００rpm 、
及び２４００rpm で吸気圧力、空燃比及び点火時期を変
えて、実験例１と同様にしてエンジンの燃焼試験を行っ
た。その結果は、図６に示す通り、ＭＢＴが、燃料の質
量燃焼割合が０％から１０％になる燃焼期間（クランク
の角変位で表示）に関して、燃料の種類、空燃比、エン
ジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に直線関係を示
した。尚、図６は図４の表示方法と同じである。更に、
本発明者等は、実験を継続して、ＭＢＴが、燃料の基準
質量燃焼割合を任意に取り（例えば１０％）、そこから
燃焼が進行した任意の質量燃焼割合（例えば９０％）ま
での燃焼時間に関しても、図４、図５および図６に示す
のと同様に直線関係を有することが確認できた。
【００２１】以上の実験結果から、本発明者等は、最適
点火時期（即ちＭＢＴでの点火）が、燃料の任意の基準
質量燃焼割合から任意の質量燃焼割合になる燃焼期間
（クランクの角変位で表示）に関して、燃料の種類、空
燃比、エンジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に、
直線関係にあることに着眼し、かつこの関係がエンジン
の特性にのみ依存していることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
点火時期（即ちＭＢＴでの点火）が、燃料の任意の基準
質量燃焼割合から任意の質量燃焼割合になる燃焼期間
（クランクの角変位で表示）に関して、燃料の種類、空
燃比、エンジンの回転数、及び吸気圧力とは無関係に、
直線関係にあることに着眼し、かつこの関係がエンジン
の特性にのみ依存していることを見い出し、本発明を完
成するに至った。
【００２２】上記目的を達成するために、本発明に係る
火花点火機関は、かかる着眼点に基づき、シリンダと、
シリンダ内のピストンに連結されたクランクを備え、ク
ランクを介してピストンの往復運動を回転運動に変換し
ている火花点火機関において、クランクのクランク角度
を測定する角度センサと、シリンダ燃焼室での燃料の質
量燃焼割合を測定する燃焼センサと、角度センサで測定
したクランク角度と、燃焼センサで測定した質量燃焼割
合に基づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕により、火花点
火機関の点火時期を算出する演算装置と、演算装置によ
り算出された点火時期に基づいて火花点火機関の点火時
期を制御する制御装置とを備えたことを特徴としてい
る。
火花点火機関は、かかる着眼点に基づき、シリンダと、
シリンダ内のピストンに連結されたクランクを備え、ク
ランクを介してピストンの往復運動を回転運動に変換し
ている火花点火機関において、クランクのクランク角度
を測定する角度センサと、シリンダ燃焼室での燃料の質
量燃焼割合を測定する燃焼センサと、角度センサで測定
したクランク角度と、燃焼センサで測定した質量燃焼割
合に基づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕により、火花点
火機関の点火時期を算出する演算装置と、演算装置によ
り算出された点火時期に基づいて火花点火機関の点火時
期を制御する制御装置とを備えたことを特徴としてい
る。
【００２３】また、本発明は、シリンダと、シリンダ内
のピストンに連結されたクランクを備え、クランクを介
してピストンの往復運動を回転運動に変換している火花
点火機関の点火時期最適制御方法において、クランクの
クランク角度を測定する角度センサにより測定したクラ
ンク角度と、 シリンダ燃焼室での燃料の質量燃焼割合
を測定する燃焼センサにより測定した質量燃焼割合に基
づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕で、火花点火機
関の点火時期を算出し、算出された点火時期に基づいて
火花点火機関の点火時期を制御するようにしたことを特
徴としている。
のピストンに連結されたクランクを備え、クランクを介
してピストンの往復運動を回転運動に変換している火花
点火機関の点火時期最適制御方法において、クランクの
クランク角度を測定する角度センサにより測定したクラ
ンク角度と、 シリンダ燃焼室での燃料の質量燃焼割合
を測定する燃焼センサにより測定した質量燃焼割合に基
づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕で、火花点火機
関の点火時期を算出し、算出された点火時期に基づいて
火花点火機関の点火時期を制御するようにしたことを特
徴としている。
【００２４】上記式において、基準質量燃焼割合を何％
にするかは、任意であり、また燃焼が進行した段階での
質量燃焼割合を何％にするかも、任意である。好適に
は、基準質量燃焼割合を０％（点火）とし、燃焼が進行
した段階での質量燃焼割合を１０％とする。尚、質量燃
焼割合とは、燃料の燃焼した割合を燃料の質量で示した
ものである。係数ａ及びｂは、エンジンの特性によって
定まる定数であり、例えばエンジンの圧縮比及びスワー
ル比の大小或いは過給機の有無により異なり、また質量
燃焼割合の範囲を変化させた場合にも、異なることもあ
る。係数ａ及びｂの決定は、各実験例が示すように、燃
料、空燃比、エンジンの回転数及び吸気圧力を変化させ
て、エンジンの燃焼試験を行い、図４或いは図５のよう
なグラフを作図して、実験的に求めることができる。
にするかは、任意であり、また燃焼が進行した段階での
質量燃焼割合を何％にするかも、任意である。好適に
は、基準質量燃焼割合を０％（点火）とし、燃焼が進行
した段階での質量燃焼割合を１０％とする。尚、質量燃
焼割合とは、燃料の燃焼した割合を燃料の質量で示した
ものである。係数ａ及びｂは、エンジンの特性によって
定まる定数であり、例えばエンジンの圧縮比及びスワー
ル比の大小或いは過給機の有無により異なり、また質量
燃焼割合の範囲を変化させた場合にも、異なることもあ
る。係数ａ及びｂの決定は、各実験例が示すように、燃
料、空燃比、エンジンの回転数及び吸気圧力を変化させ
て、エンジンの燃焼試験を行い、図４或いは図５のよう
なグラフを作図して、実験的に求めることができる。
【００２５】また、上記式は、燃料の種類、空燃比、吸
気圧力及びエンジン回転数のいずれとも無関係であり、
同じ型式の火花点火機関であれば、同一の定数ａ、ｂの
式を運転条件の如何にかかわず適用できる。本発明は、
高オクタン価ガソリン、レギュラーガソリンの別なく、
常時クランク角度と、エンジン燃焼室内の燃料の質量燃
焼割合を計測し、上記式に基づいて最適点火時期を算出
し、点火時期をフィードバック制御している。本発明
は、燃料の種類に無関係であるから、従来のエンジンを
ガソリンエンジンから他の特定燃料を燃料とするエンジ
ン、例えばＬＰＧエンジン、ＣＮＧエンジン、メタノー
ルエンジン等に改造する場合にも、或いはガソリンとメ
タノールの双方を使用して走行できるフレキシブル・フ
ューエル・ビークル（ＦＦＶ）等にも好適に適用でき
る。
気圧力及びエンジン回転数のいずれとも無関係であり、
同じ型式の火花点火機関であれば、同一の定数ａ、ｂの
式を運転条件の如何にかかわず適用できる。本発明は、
高オクタン価ガソリン、レギュラーガソリンの別なく、
常時クランク角度と、エンジン燃焼室内の燃料の質量燃
焼割合を計測し、上記式に基づいて最適点火時期を算出
し、点火時期をフィードバック制御している。本発明
は、燃料の種類に無関係であるから、従来のエンジンを
ガソリンエンジンから他の特定燃料を燃料とするエンジ
ン、例えばＬＰＧエンジン、ＣＮＧエンジン、メタノー
ルエンジン等に改造する場合にも、或いはガソリンとメ
タノールの双方を使用して走行できるフレキシブル・フ
ューエル・ビークル（ＦＦＶ）等にも好適に適用でき
る。
【００２６】本発明で使用する燃焼センサは、シリンダ
燃焼室での燃料の質量燃焼割合を速やかに計測すること
ができる限り、特に限定はなく、市販のセンサ、例えば
光ファイバーでラジカル発光強度を求める方法によるも
の、イオンプローブで火炎の位置を計測する方法による
もの、温度センサーで燃焼温度を計測する方法によるも
の等を使用できる。また、後述する実施例で説明するよ
うに、燃焼センサとしてシリンダの燃焼室の圧力を測定
する圧力センサ、例えばピエゾ式圧電変換器（点火プラ
グ一体型、点火プラグ用座金型（ワッシャー型）等）を
使用し、燃焼室の圧力と燃料の質量燃焼割合との既知の
関係から、計測した燃焼室圧力に応じた燃料の質量燃焼
割合を算出するようにしても良い。また、多気筒エンジ
ンにおいては、全ての気筒に燃焼センサを設けること
は、必ずしも必要で無く、代表する気筒のみに設ければ
よい。燃焼センサの取り付け位置は、質量燃焼割合が検
出できれば、取り付け場所は問わない。例えば、シリン
ダヘッド、シリンダライナ、ピストン上面等で良い。
燃焼室での燃料の質量燃焼割合を速やかに計測すること
ができる限り、特に限定はなく、市販のセンサ、例えば
光ファイバーでラジカル発光強度を求める方法によるも
の、イオンプローブで火炎の位置を計測する方法による
もの、温度センサーで燃焼温度を計測する方法によるも
の等を使用できる。また、後述する実施例で説明するよ
うに、燃焼センサとしてシリンダの燃焼室の圧力を測定
する圧力センサ、例えばピエゾ式圧電変換器（点火プラ
グ一体型、点火プラグ用座金型（ワッシャー型）等）を
使用し、燃焼室の圧力と燃料の質量燃焼割合との既知の
関係から、計測した燃焼室圧力に応じた燃料の質量燃焼
割合を算出するようにしても良い。また、多気筒エンジ
ンにおいては、全ての気筒に燃焼センサを設けること
は、必ずしも必要で無く、代表する気筒のみに設ければ
よい。燃焼センサの取り付け位置は、質量燃焼割合が検
出できれば、取り付け場所は問わない。例えば、シリン
ダヘッド、シリンダライナ、ピストン上面等で良い。
【００２７】本発明で使用するクランク角度の角度セン
サは、クランク角度を検出できるセンサである限り特に
限定はなく、市販の角度センサを使用できる。その検出
点もクランク角度を検出できる限り特に限定はなく、例
えばクランク軸、ディストリビュータ等検出し易い点に
装着して良い。また、エンジンに既にクランク角度セン
サが設けてあるものであれば、その角度センサを使用す
ることができる。本発明で使用する制御装置は、エンジ
ン制御のための回路が既にエンジンに装着されている場
合には、その一部を使用することも可能である。
サは、クランク角度を検出できるセンサである限り特に
限定はなく、市販の角度センサを使用できる。その検出
点もクランク角度を検出できる限り特に限定はなく、例
えばクランク軸、ディストリビュータ等検出し易い点に
装着して良い。また、エンジンに既にクランク角度セン
サが設けてあるものであれば、その角度センサを使用す
ることができる。本発明で使用する制御装置は、エンジ
ン制御のための回路が既にエンジンに装着されている場
合には、その一部を使用することも可能である。
【００２８】
【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係る火
花点火機関の一実施例の要部の模式図である。図１に示
す火花点火機関１０は、４サイクルの往復動内燃機関で
あって、シリンダ１２と、シリンダ１２内を往復動する
ピストン１４に連結されたクランク軸１６を備えてい
る。尚、図１中、空気注入口、燃料注入口等の本発明に
直接関係のない部品は、省略されている。
本発明をより詳細に説明する。図１は、本発明に係る火
花点火機関の一実施例の要部の模式図である。図１に示
す火花点火機関１０は、４サイクルの往復動内燃機関で
あって、シリンダ１２と、シリンダ１２内を往復動する
ピストン１４に連結されたクランク軸１６を備えてい
る。尚、図１中、空気注入口、燃料注入口等の本発明に
直接関係のない部品は、省略されている。
【００２９】更に、火花点火機関１０は、点火時期制御
機構として、燃焼室内の圧力を計測するために燃焼室１
８に取り付けられた圧力センサ２０と、クランク軸１６
の角度を計測する角度センサ２２と、演算装置２４と、
制御装置２８とを備えている。演算装置２４は、予め作
製された図２及び図３に示すような関係に従って、圧力
センサ２０の信号からその圧力での燃料の質量燃焼割合
を算出すると共に予め設定した燃焼期間（シリンダに注
入された燃料の設定基準質量燃焼割合でのクランク角度
と燃焼が進行した段階での設定質量燃焼割合でのクラン
ク角度との差）での点火時期（ＭＢＴ）を式Ｙ＝ａＸ＋
ｂで算出する。この点火時期Ｙが、火花点火機関１０の
最適点火時期である。制御装置２８は、演算装置２４が
算出した点火時期に基づき点火プラグ２６の点火時期を
制御する。図１中、３０は圧力センサ２０からの信号を
増幅する増幅器である。圧力センサ２０及び角度センサ
２２は、市販のセンサである。
機構として、燃焼室内の圧力を計測するために燃焼室１
８に取り付けられた圧力センサ２０と、クランク軸１６
の角度を計測する角度センサ２２と、演算装置２４と、
制御装置２８とを備えている。演算装置２４は、予め作
製された図２及び図３に示すような関係に従って、圧力
センサ２０の信号からその圧力での燃料の質量燃焼割合
を算出すると共に予め設定した燃焼期間（シリンダに注
入された燃料の設定基準質量燃焼割合でのクランク角度
と燃焼が進行した段階での設定質量燃焼割合でのクラン
ク角度との差）での点火時期（ＭＢＴ）を式Ｙ＝ａＸ＋
ｂで算出する。この点火時期Ｙが、火花点火機関１０の
最適点火時期である。制御装置２８は、演算装置２４が
算出した点火時期に基づき点火プラグ２６の点火時期を
制御する。図１中、３０は圧力センサ２０からの信号を
増幅する増幅器である。圧力センサ２０及び角度センサ
２２は、市販のセンサである。
【００３０】次に、火花点火機関１０の点火時期制御機
構の動作を使用する。圧力センサ２０と角度センサ２２
は、連続的に又は任意の一定間隔で断続的に燃焼室１８
の圧力及びクランク軸１６のクランク角度を測定してい
て、その測定値を直ちに演算装置２４に入力する。演算
装置２４は、予め作製された図２及び図３に示すような
関係に従って圧力測定値に対応する燃料の質量燃焼割合
を入力された圧力測定値から算出する。次いで、演算装
置２４は、基準質量燃焼割合でのクランク角度、例えば
質量燃焼割合が０％、即ち点火時点でクランク角度Ｋ0
°CAと、予め定めた質量燃焼割合でのクランク角度、例
えば質量燃焼割合が１０％でのクランク角度Ｋ10°CAと
の差、即ち両質量燃焼割合でのクランク角度の角変位Ｋ
°CAを算出する。この角変位Ｋ°CAは、次の式における
Ｘである。
構の動作を使用する。圧力センサ２０と角度センサ２２
は、連続的に又は任意の一定間隔で断続的に燃焼室１８
の圧力及びクランク軸１６のクランク角度を測定してい
て、その測定値を直ちに演算装置２４に入力する。演算
装置２４は、予め作製された図２及び図３に示すような
関係に従って圧力測定値に対応する燃料の質量燃焼割合
を入力された圧力測定値から算出する。次いで、演算装
置２４は、基準質量燃焼割合でのクランク角度、例えば
質量燃焼割合が０％、即ち点火時点でクランク角度Ｋ0
°CAと、予め定めた質量燃焼割合でのクランク角度、例
えば質量燃焼割合が１０％でのクランク角度Ｋ10°CAと
の差、即ち両質量燃焼割合でのクランク角度の角変位Ｋ
°CAを算出する。この角変位Ｋ°CAは、次の式における
Ｘである。
【００３１】続いて、演算装置２４は、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、ａ及びＢは火花点火機関の特性により定まる
定数〕により、火花点火機関１０の最適な点火時期Ｙを
その時期のクランク角度ＫM °CAで算出する。実験例
１、２及び３で確認されている通り、このクランク角度
ＫM °CAは、最小点火進角（ＭＢＴ）に相当する。制御
装置２８は、クランク角度がＫM °CAに到達した時点で
点火プラグ２６が点火するように制御する。
定数〕により、火花点火機関１０の最適な点火時期Ｙを
その時期のクランク角度ＫM °CAで算出する。実験例
１、２及び３で確認されている通り、このクランク角度
ＫM °CAは、最小点火進角（ＭＢＴ）に相当する。制御
装置２８は、クランク角度がＫM °CAに到達した時点で
点火プラグ２６が点火するように制御する。
【００３２】実験例４ 実験例１で使用した排気量４０３ccの単気筒エンジン
（ＡＶＬ社製のモデル５３０タイプの単気筒エンジン）
を試験エンジンとして選定し、図１に示す火花点火機関
１０に設けた点火時期制御機構をこの試験エンジンに装
備した。このエンジンに対する式Ｙ＝ａＸ＋ｂの定数ａ
及びｂは、図４、図５及び図６のグラフをそれぞれ解析
して得た結果、いずれもａ＝０．９７８、ｂ＝０．６６
ないしそれに近似していたので、このように設定した。
燃料は、実験例１と同様に、イソオクタン、ベンゼン、
トルエン、１−ヘキセン、２・４・４トリメチルペンテ
ン（ＤＩＢ）、シクロヘキサンの各炭化水素の純品を使
用し、試験条件として、エンジン回転数を１２００rpm
、空燃比を理論混合比、即ち当量比：１．０、吸気圧
力を６６０mmHgに設定した。次いで、上述のようにし
て、試験エンジンの点火時期がＭＢＴになるように制御
した結果、表１の実験例４に示すような結果を得た。
（ＡＶＬ社製のモデル５３０タイプの単気筒エンジン）
を試験エンジンとして選定し、図１に示す火花点火機関
１０に設けた点火時期制御機構をこの試験エンジンに装
備した。このエンジンに対する式Ｙ＝ａＸ＋ｂの定数ａ
及びｂは、図４、図５及び図６のグラフをそれぞれ解析
して得た結果、いずれもａ＝０．９７８、ｂ＝０．６６
ないしそれに近似していたので、このように設定した。
燃料は、実験例１と同様に、イソオクタン、ベンゼン、
トルエン、１−ヘキセン、２・４・４トリメチルペンテ
ン（ＤＩＢ）、シクロヘキサンの各炭化水素の純品を使
用し、試験条件として、エンジン回転数を１２００rpm
、空燃比を理論混合比、即ち当量比：１．０、吸気圧
力を６６０mmHgに設定した。次いで、上述のようにし
て、試験エンジンの点火時期がＭＢＴになるように制御
した結果、表１の実験例４に示すような結果を得た。
【表１】
【００３３】比較例 試験エンジンの点火時期をＭＢＴより８°CA遅角とした
ことを除いて、実験例４と同様の条件で試験エンジンを
運転し、その結果を表１に比較例として示した。
ことを除いて、実験例４と同様の条件で試験エンジンを
運転し、その結果を表１に比較例として示した。
【００３４】表１において、実験例４及び比較例の燃料
消費率及び熱効率を比較すると、実験例４の燃料消費率
は、比較例に比べて減少し、実験例４の熱効率は、比較
例に比べて向上している。ここで、熱効率とは、仕事に
変換された熱量とエンジンに供給した熱量の比を言う。
消費率及び熱効率を比較すると、実験例４の燃料消費率
は、比較例に比べて減少し、実験例４の熱効率は、比較
例に比べて向上している。ここで、熱効率とは、仕事に
変換された熱量とエンジンに供給した熱量の比を言う。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、クランクのク
ランク角度を測定する角度センサと、シリンダに注入し
た燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼センサと、センサ
で得たクランク角度と質量燃焼割合に基づき特定の式に
従い火花点火機関の最適点火時期を算出する演算装置
と、演算装置により算出された点火時期に基づいて火花
点火機関の点火時期を制御する制御装置とを備えること
により、エンジン回転数、燃料の種類、空燃比、吸入圧
力等の運転条件とは無関係に、点火時期がＭＢＴになる
ように制御している。点火時期をＭＢＴになるように制
御することにより、燃料の種類にかかわらず、火花点火
機関の出力が増大し、熱効率及び燃費が改善される。し
かも、この制御方法は、燃料の種類とは無関係であるか
ら、ガソリンの組成に関係なく常に燃費を最高の状態に
保ち、更にガソリンとメタノールの両方で走行可能なフ
レキシブル・フュエル・ビークル（ＦＦＶ）等でも好適
に使用できる。また、本発明は、エンジン回転数、燃料
の種類、空燃比、吸気圧力等の運転条件とは無関係であ
るから、極めて汎用的であって、各種火花点火機関に広
く適用できる。
ランク角度を測定する角度センサと、シリンダに注入し
た燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼センサと、センサ
で得たクランク角度と質量燃焼割合に基づき特定の式に
従い火花点火機関の最適点火時期を算出する演算装置
と、演算装置により算出された点火時期に基づいて火花
点火機関の点火時期を制御する制御装置とを備えること
により、エンジン回転数、燃料の種類、空燃比、吸入圧
力等の運転条件とは無関係に、点火時期がＭＢＴになる
ように制御している。点火時期をＭＢＴになるように制
御することにより、燃料の種類にかかわらず、火花点火
機関の出力が増大し、熱効率及び燃費が改善される。し
かも、この制御方法は、燃料の種類とは無関係であるか
ら、ガソリンの組成に関係なく常に燃費を最高の状態に
保ち、更にガソリンとメタノールの両方で走行可能なフ
レキシブル・フュエル・ビークル（ＦＦＶ）等でも好適
に使用できる。また、本発明は、エンジン回転数、燃料
の種類、空燃比、吸気圧力等の運転条件とは無関係であ
るから、極めて汎用的であって、各種火花点火機関に広
く適用できる。
【００３６】請求項３の発明によれば、上述の構成によ
って点火時期をＭＢＴに制御することにより、燃料の種
類にかかわらず、火花点火機関の出力を増強させ、燃費
を向上する、点火時期最適制御方法を実現している。
って点火時期をＭＢＴに制御することにより、燃料の種
類にかかわらず、火花点火機関の出力を増強させ、燃費
を向上する、点火時期最適制御方法を実現している。
【図１】本発明に係る火花点火機関の実施例の一の模式
図である。
図である。
【図２】クランク角度とシリンダ内圧力との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図３】クランク角度と熱発生率との関係及びクランク
角度と質量燃焼割合との関係を示すグラフである。
角度と質量燃焼割合との関係を示すグラフである。
【図４】質量燃焼割合が０％から１０％に到達する迄の
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例１で得たグラフである。
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例１で得たグラフである。
【図５】質量燃焼割合が０％から１０％に到達する迄の
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例２で得たグラフである。
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例２で得たグラフである。
【図６】質量燃焼割合が０％から１０％に到達する迄の
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例３で得たグラフである。
クランク軸の角変位とＭＢＴ（°CA）との関係を示す実
験例３で得たグラフである。
１０ 本発明に係る火花点火機関の一実施例 １２ シリンダ １４ ピストン １６ クランク軸 １８ 燃焼室 ２０ 圧力センサ ２２ 角度センサ ２４ 演算装置 ２６ 点火プラグ ２８ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｓ Ｆ０２Ｐ 5/15
Claims (3)
- 【請求項１】 シリンダと、シリンダ内のピストンに連
結されたクランクを備え、クランクを介してピストンの
往復運動を回転運動に変換している火花点火機関におい
て、 クランクのクランク角度を測定する角度センサと、 シリンダ燃焼室での燃料の質量燃焼割合を測定する燃焼
センサと、 角度センサで測定したクランク角度と、燃焼センサで測
定した質量燃焼割合に基づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕により、火花点
火機関の点火時期を算出する演算装置と、 演算装置により算出された点火時期に基づいて火花点火
機関の点火時期を制御する制御装置とを備えたことを特
徴とする火花点火機関。 - 【請求項２】 前記燃焼センサがシリンダの燃焼室の圧
力を測定する圧力センサであって、燃焼室の圧力と燃料
の質量燃焼割合との関係から、前記演算装置が、前記圧
力センサによる圧力測定値に基づき、シリンダに注入さ
れた燃料の圧力測定時の質量燃焼割合を算出するように
したことを特徴とする請求項１記載の火花点火機関。 - 【請求項３】 シリンダと、シリンダ内のピストンに連
結されたクランクを備え、クランクを介してピストンの
往復運動を回転運動に変換している火花点火機関の点火
時期最適制御方法において、 クランクのクランク角度を測定する角度センサにより測
定したクランク角度と、 シリンダ燃焼室での燃料の質
量燃焼割合を測定する燃焼センサにより測定した質量燃
焼割合に基づき、次の式 Ｙ＝ａＸ＋ｂ 〔ここで、Ｙは上死点前のクランク角度で表示した点火
時期、Ｘはシリンダに注入された燃料の任意の基準質量
燃焼割合でのクランク角度と燃焼が進行した段階での任
意の質量燃焼割合でのクランク角度との差、ａ及びｂは
火花点火機関の特性により定まる定数〕で、火花点火機
関の点火時期を算出し、 算出された点火時期に基づいて火花点火機関の点火時期
を制御するようにしたことを特徴とする火花点火機関の
点火時期最適制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25742794A JP3179299B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-09-27 | 火花点火機関及びその点火時期最適制御方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30726693 | 1993-11-12 | ||
| JP5-307266 | 1993-11-12 | ||
| JP25742794A JP3179299B2 (ja) | 1993-11-12 | 1994-09-27 | 火花点火機関及びその点火時期最適制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180645A true JPH07180645A (ja) | 1995-07-18 |
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1994
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