JPH0742911B2 - 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、排
気中のNOx,HC低減のための加速時遅角制御に関するもの
である。

［従来技術］ 本来、内燃機関の点火時期は、運転状態に応じて最高の
トルクを発生するよう調整されている。しかし、常に最
高のトルクを目標にしていると、エミッションの悪化、
特に加速時に著しいNOx,HCの増加を招き、浄化用触媒の
能力が短時間に低下する可能性がある。そのため従来、
加速時には一律に遅角制御により、NOx,HCの低減を図る
技術が知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、このように常に、一律に加速時に遅角制御を行
なうと、走行中における通常の加速時において、そのフ
ィーリングが好ましくなく、息つきやもたつき等ドライ
バビリティ上の悪化が認められた。

本発明は上記問題点を解決することを目的としてなされ
たものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明が採用した手段は、次のような構成を要旨とす
る。

即ち、本発明は、第１図に示すごとく、 車両M1を手動変速機を介して駆動する内燃機関M2の負荷
を検出する負荷検出手段M3と、 上記負荷検出手段M3により検出された負荷に応じて点火
時期を制御する点火時期制御手段M4と、 を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、 更に、 上記内燃機関M2の回転速度Ｎと車両M1の速度Ｖとの比で
あるN/V比を検出するN/V比検出手段M5と、 上記N/V比検出手段M5により検出されたN/V比が所定値以
上か否かを判定するN/V比判定手段M6と、 車両M1の加速状態を検出する加速検出手段M7と、 上記加速検出手段M7により検出された加速の程度が、所
定の範囲にあるか否かを判定する加速判定手段M8と、 上記加速判定手段M8にて判定条件が満足された時に、上
記負荷検出手段M3により検出された負荷に応じて点火時
期の遅角量の初期目標値を設定する遅角量初期目標値設
定手段M10と、 上記N/V比判定手段M6及び加速判定手段M8にて判定条件
が満足された場合、上記点火時期の遅角量を、上記遅角
量初期目標値設定手段M10にて設定された初期目標値へ
急速に変化させ、続いて該点火時期の遅角量を徐々に減
少させる遅角量変更手段M11と、 上記N/V比判定手段M6及び加速判定手段M8にて判定条件
が満足された場合上記点火時期制御手段M4により制御さ
れる点火時期を、上記遅角量変更手段M11にて変化され
る遅角量に基づいて遅角補正する補正手段M9と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
を要旨とする。

上記負荷検出手段M3とは、例えば、吸入空気量Ｑと機関
回転速度Ｎとを検出し、その比Q/Nを算出する手段や、
吸気管圧力PMや、スロットル開度値等を検出する手段等
を言う。

上記点火時期制御手段M4とは、例えば、機関M2の回転に
同期して負荷の値をパラメータとし点火時期を機関軸出
力が最高トルクとなるよう演算し、その時期にイグナイ
タを駆動して、点火処理する手段であり、マイクロコン
ピュータ等の電子回路を備えた手段である。

上記N/V比検出手段M5とは、例えば、直接機関M2の回転
速度Ｎと車両M1の速度Ｖとを検出し、その比N/Vを計算
する手段や、間接的には手動変速機のシフト位置を検出
する手段等を言う。

上記N/V比判定手段M6とは、例えば、直接N/Vの値を判定
する手段や手動変速機のシフト位置を判定する手段等を
言う。

上記加速検出手段M7とは、例えば、慣性力や従動輪の回
転速度変化から直接加速を検出する手段やスロットルバ
ルブの開度をポテンショメータ等で検出する手段等を言
う。

上記加速判定手段M8は加速の程度が所定範囲内が否かを
判定するマイクロコンピュータ等の電子回路を備えた手
段である。

上記補正手段M9とは上記点火時期制御手段M4により制御
される点火時期を、N/V比と加速とが各判定条件を満足
している場合に、上記遅角量変更手段M11にて変化され
る遅角量に基づいて遅角処理させる手段であり、例えば
マイクロコンピュータ等の電子回路で構成されている。

上記遅角量初期目標値設定手段M10とは、上記加速判定
手段M8にて判定条件が満足された時に、上記負荷検出手
段M3により検出された負荷に応じて点火時期の遅角量の
初期目標値を設定する手段であり、例えばマイクロコン
ピュータ等の電子回路で構成されている。

上記遅角量変更手段M11とは、上記N/V比判定手段６及び
加速判定手段M8にて判定条件が満足された場合、上記点
火時期の遅角量を、上記遅角量初期目標値設定手段M10
にて設定された初期目標値へ急速に変化させ、続いて該
点火時期の遅角量を徐々に減少させる手段であり、例え
ばマイクロコンピュータ等の電子回路で構成されてい
る。

［作用］ N/V比検出手段M5により検出されたN/V比がN/V比判定手
段M6により、チェックされ、又、加速検出手段M7により
検出された加速状態が加速判定手段M8によりチェックさ
れる。

この判定の両方が満足されていないと、補正手段M9は遅
角補正を行なわない。即ち、通常の加速では、ドライバ
ビリティが低下しない。両方の条件が満足されると、発
進時あるいは低速での加速であるとして補正手段M9は点
火時期制御手段M4の点火時期を遅角側へ補正する。こう
してNOx,HCが低減する。

この遅角側への補正は、遅角量変更手段M11にて、点火
時期の遅角量を、最初は上記遅角量初期目標値設定手段
M10にて設定された初期目標値へ急速に変化させ、続い
て該点火時期の遅角量を徐々に減少させることによりな
される。

このように、発進時あるいは低速での加速であるとされ
る場合には、一旦、急速に初期目標値分、遅角側へ点火
時期を補正し、続いて徐々に遅角側から戻している。し
たがって、発進時あるいは低速での加速時の初期にて問
題となるピーク的なXOx,HCの発生が抑制され、その後、
NOx,HCの発生が少なくなるのに対応して、徐々に進角さ
せてトルクを上げることにより、ドライバビリティ（加
速フィーリング）の低下を最低限に抑えている。

このため、発進や比較的低速状態からの加速は、市街地
で行なわれることが多いので、ドライバビリティよりNO
x,HCの低減が一旦、優先されるが、NOx,HCの発生が少な
くなって遅角の必要がなくなれば、NOx,HCの発生が少な
くなる状態に合わせて、徐々に遅角量を減少させてい
る。このためドライバビリティの低下を最低限に抑える
ことができる。また、高速状態で市街地より離れた場合
に、ドライバビリティが優先した高速時の安定走行が実
現する。

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本発明
はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範
囲で種々の態様で実施される。

［実施例］ 第２図に、本発明の一実施例の構成図を示す。ここで１
は内燃機関本体、２はピストン、３は点火プラグ、４は
排気管、５は排気中の残存酸素を検出するための酸素セ
ンサ、６は内燃機関本体１の吸入空気中に燃料を噴射す
る燃料噴射弁、７は吸気管、９は内燃機関冷却水の水温
を検出する水温センサ、10はスロットルバルブ、11はス
ロットルバルブ10に連動し、スロットルバルブ10の開度
を検出して信号を出力するスロットル開度センサ、14は
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量センサをそ
れぞれ表わしている。上記スロットル開度センサ11はス
ロットルバルブ10の全閉状態を検知するアイドルスイッ
チも備えている。

そして、16は図示していないクランク軸に連動し、イグ
ナイタ17で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ３に分
配供給するディストリビュータ、18はディストリビュー
タ16内に取り付けられ、ディストリビュータ16の１回
転、即ちクランク軸２回転に24発のパルス信号を出力す
る回転速度検出手段を兼ねた回転角センサ、19はディス
トリビュータ16の１回転に１発のパルス信号を出力する
気筒判別センサ、20は電子制御回路を表わしている。24
は５段変速の手動変速装置26の出力軸の回転速度を検出
する車速センサであり、手動変速装置26の出力軸に直結
している回転磁石24aとその磁力変化を受けてオン・オ
フ信号を出力するリードスイッチ24bとから構成されて
いる。

次に電子制御回路20において、30は各センサより出力さ
れるデータを制御プログラムに従って入力及び演算する
と共に、各種装置を作動制御等するための処理を行うセ
ントラルプロセッシングユニット（以下単にCPUと呼
ぶ）、31は制御プログラム及び初期データが格納される
リードオンリメモリ（以下単にROMと呼ぶ）、32は電子
制御回路20に入力されるデータや演算制御に必要なデー
タが一時的に読み書きされるランダムアクセスメモリ
（以下単にRAMと呼ぶ）、33はキースイッチがオフされ
ても以後の内燃機関作動に必要なデータを保持するよ
う、バッテリによってバックアップされた不揮発性メモ
リとしてのバックアップランダムアクセスメモリ（以下
単にバックアップRAMと呼ぶ）、36は各種センサからの
信号が入力され、必要に応じて波形整形やA/D変換が行
われる入力ポート、38は燃料噴射弁６やイグナイタ17等
を制御駆動するための信号が出力される出力ポート、39
は電子制御回路20の各素子間のデータ，アドレス情報を
伝達するバスライン39を表わしている。

次に上記電子制御回路20にて行われる処理プログラムに
ついて説明する。第３図は、その処理内容を示すフロー
チャートである。本処理は一定クランク回転毎に繰り返
し実行される。この電子制御回路20では、燃料噴射量制
御等の他の処理も実行されている。

まず、処理が開始されると、ステップ110にて、吸入空
気量Q,機関回転速度N,冷却水温度THW,車両速度V,スロッ
トル開度TA及び、アイドルスイッチLLの出力が読み込ま
れる。当初、機関がアイドル状態であれば次のステップ
120にて「YES」と判定される。次のステップ130にて、
遅角実行値SDLYBが零を越えているか否かが判定され
る。この時点では初期設定にて零のままであるので、
「NO」と判定されて、次のステップ140にてSDLYBの内容
がクリアされる。次のステップ150にて加速処理中を表
わすフラグFSDLYがリセットされる。更にステップ155に
て後述するフラグF1がリセットされる。こうして処理は
一旦終了する。この後は、公知の点火時期算出及び実行
ルーチンにて、点火時期の最終実行進角値SAが限定さ
れ、SAの値により点火が実行される。

点火時期算出ルーチン中にては、上記遅角実行値SDLYB
は、次式により、点火時期の最終実行進角値SAに関与す
る。

SA←SA−SDLYB SAは基本的には、負荷のベースマップにより求まる基本
進角値により設定されているが、上記SDLYB以外に、冷
間遅角，高温遅角，空燃比補正遅角，発進時遅角等によ
り補正されている。

上述した処理で点火時期はSDLYBの値だけ遅角される
が、現在は零であるので本処理による遅角はなされな
い。

次にアイドル状態からアクセルを踏み込み、第１速にて
加速を開始した場合を考える。

まずステップ110の読み込み処理の後、ステップ120が実
行される。アクセルペダルを踏み込み、加速を開始した
ので、ここではLLオフとなり、「NO」と判定される。次
にステップ160が実行され、フラグFSDLY＝１か否かが判
定される。最初はFSDLY＝０で入ってくるので「NO」と
判定され、次にステップ180にて負荷としてQ/Nが算出さ
れる。次いでステップ190にて、第４図に示すグラフに
該当するマップに基づき、Q/Nから目標遅角量SDLYを検
索する。

次にステップ200にて、冷却水温THWが50℃以上か否かが
判定され、ステップ210にて車両速度Ｖが0km/hr以外の
値か否かが判定され、ステップ220にてＶが48kg/hr以外
か否かが判定され、ステップ230にてスロットル開度TA
が35゜未満か否かが判定され、ステップ240にて機関回
転速度Ｎが3200rpm以下か否かが判定される。上記各ス
テップ200〜240全てにおいて「YES」と判定されると、
次のステップ250にてN/V比が、ＮとＶとの比により算出
設定される。次のステップ260にてN/V比が42rpm/（km/h
r）以上か否かが判定される。この42rpm/（km/hr）とい
う判定値は、シフトの第３速と第４速との間のN/V比で
あり、第１〜第３速まではN/V≧42rpm/（km/hr）となっ
て、「YES」と判定され、第４速又は第５速では、「N
O」と判定されることになる。

上述したステップ200〜240及び260の全てにおいて「YE
S」と判定されると、発進加速時又は低シフトでの加速
時と判断され、次にステップ265にてフラグFSDLYがセッ
トされ、次にステップ270が実行される。ステップ270に
ては、遅角実行値SDLYBが目標値SDLYに到達しているか
否かが到達フラグF1の内容にて判定される。、ここでF1
＝０であれば到達していないとして「NO」と判定され
て、次にステップ280が実行され、SDLYBが２℃Ａ増加さ
れる。次のステップ290にてSDLYBが目標遅角量SDLY以上
か否かが判定される。以上でなければ、「NO」と判定さ
れて、次にステップ310にてカウンタCSDLYがクリアされ
一旦処理を終了する。

次に再度、本ルーチンの処理が開始されると、同じ運転
状態が同様に継続していると、処理はステップ110,120,
160と実行され、ステップ160ではFSDLY＝１であるので
「YES」と判定される。次にステップ200,210,220,230,2
40,250,260,265,270及び280と実行され、更に遅角実行
値SDLYBの値が２℃Ａ増加し、次にステップ290,310の処
理が行なわれる。

この処理が繰り返された後、ステップ290にて、実行値S
DLYBが目標遅角量SDLY以上となった場合、「YES」と判
定されて、次にステップ300が実行される。ここでは、
実行値SDLYBが目標遅角量SDLYに到達したことを示すた
め到達フラグF1がセットされる。更に、ステップ310の
実行の後、一旦処理を終了する。

次に本ルーチンの処理がなされ、ステップ270に至る
と、F1＝１となっているので、ここでは「YES」と判定
される。すると処理は、ステップ320に移り、常にカウ
ントアップされているカウンタCSDLYが400msに該当する
カウント値か否かが判定される。F1＝１となった直後で
は、CSDLYの値は低いので、「NO」と判定され、このま
ま処理は一旦終了する。こうしてカウンタCSDLYがカウ
ントアップして400ms以上の値となるまで、ステップ11
0,120,160,200〜270,320の処理が繰り返される。

カウンタCSDLYが400ms以上となれば、ステップ320にて
「YES」と判定され、次にステップ330が実行される。こ
こでは、遅角実行値SDLYBが0.5℃Ａ減少する。この後、
ステップ340,310が実行され、一旦終了する。即ち、２
℃Ａずつの遅角増加により一旦、目標値SDLYに到達し、
所定の遅角処理を行なったのち、今度は、遅角を0.5℃
Ａずつ減少してゆくことになる。

こうして遅角実行値SDLYBが減少し、零以下になると、
ステップ340にて「NO」と判定され、ステップ140にてSD
LYBがクリアされ、ステップ150にてフラグFSDLYがリセ
ットされ、更にステップ155にてフラグF1がリセットさ
れる。こうして最初の状態に戻ることになる。

この間の、点火時期の動きを、第５図（イ）に示す。こ
こで時点t1直前まで、アイドル時のアクセル及びシフト
操作をしており、点火時期はアイドル時の進角値をなし
ている。時点t1にて第１速でアクセルが踏み込まれる
と、一旦は通常の加速時の進角値がQ/N等の値に基づい
て設定されるので、θ１まで、跳ね上がる。しかしこの
後、第３図に示したルーチンにより、θ１より目標遅角
量SDLY分遅角したθ２まで、２℃Ａずつ、点火時期は遅
角されてゆく。時点t2にて点火時期がθ２に到達すれ
ば、次に0.5℃A/400msの割合で進角させてゆき、時点t3
にてSDLY分回復すれば、通常の進角値に戻ることにな
る。本図ではθ１に戻っているが、最終実行進角値SAの
内の他の処理による成分がt1〜t3の間で変化していれ
ば、時点t3では、その分変化したSAのところへ戻ること
になる。以上の処理は、第１速から第２速、又は第２速
から第３速へのシフトチェンジ時にても同様に行なわれ
る。

次に上記第５図（イ）の時点t2〜t3の間で、アクセルペ
ダルが戻されて、アイドルスイッチオンとなったり、そ
の他の遅角処理の条件が満足されなくなった場合を、第
５図（ロ）に示す。

即ち、0.5℃Ａずつ回復している際に、時点t13にて、ア
イドルスイッチオンあるいは他の条件が満足されなくな
ると、処理毎に１℃Ａずつの急速な回復に切り替えられ
る。第３図のルーチンでは、ステップ120で「YES」又は
ステップ200〜240,260のいずれかで「NO」と判定された
場合である。この場合はステップ130にて遅角実行値SDL
YBが零を越えているか否かが判定される。未だ全て回復
していないので「YES」と判定されて、次のステップ350
にてSDLYBが１℃Ａ減少されることになる。こうしてSDL
YB＞０である限り、ステップ350にて処理毎に１℃Ａ減
少され、零以下となればステップ130にて「NO」と判定
され、ステップ140,150,155を経て一旦終了する。即
ち、時点t11にて通常の進角値となるとともに遅角が開
始され、時点t12から、0.5℃A/400msで回復し、次い
で、時点t13より処理毎に１℃Ａで急速に回復し、時点t
14にて遅角実行値SDLYBが零となり、通常の進角値に戻
る。

本実施例は、以上のように構成されているため、発進加
速時、第１〜第３速における加速時、特にシフトチェン
ジ直後におけるNOx,HCが、点火時期の遅角処理により、
低減するとともに、高速における加速フィーリングは、
遅角処理がなされないため、良好に保持される。

又、遅角処理は一時期で終了し、特にNOx,HCが生じやす
い、シフトチェンジ直後に実行しているので、効果的で
あり、加速フィーリングの低下も最小限となる。

又、遅角処理からの回復は、遅角量に比例して、比較的
徐々になされているので、ショックも少なくてすむ。

本実施例において、ステップ180が負荷検出手段M3とし
ての処理に該当し、ステップ250がN/V比検出手段M5とし
ての処理に該当し、ステップ260がN/V比判定手段M6とし
ての処理に該当し、ステップ110でのアイドルスイッチL
Lの出力読込みが加速検出手段M7としての処理に該当
し、ステップ120が加速判定手段M8としての処理に該当
し、ステップ190が遅角量初期目標値設定手段M10として
の処理に該当し、ステップ270〜340が遅角量変更手段M1
1としての処理に該当する。

［発明の効果］ 本発明は、N/V比を判定し、発進加速時，低速加速時
に、点火時期を遅角補正している。そのため、高速時の
加速フィーリングを損わず、安全な操縦を保持するとと
もに、市街地など環境に影響する状態、すなわち発進加
速，低速での加速では、点火時期を遅角させNOx,HCの低
減を実現することができる。しかも、その発進時あるい
は低速での加速においても、遅角処理は、NOxやHCが発
生し易い初期の一時期で終了させ、その後、徐々に、遅
角量を減少させているので、加速フィーリング（ドライ
バビリティ）の低下も最低限となる。また遅角量を徐々
に低下させていることから、ショックも少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成図、第２図は本発明の実施
例の構成図、第３図はそこで行なわれる遅角処理の内容
を示すフローチャート、第４図は負荷Q/Nから目標遅角
量SDLYを求めるマップに該当するグラフ、第５図（イ）
及び（ロ）は各々、処理例を示すタイミングチャートを
表わす。 １……内燃機関本体 ３……点火プラグ ９……水温センサ 11……スロットル開度センサ 14……エアフロメータ 17……イグナイタ 18……回転角センサ 20……電子制御回路 24……車速センサ 26……手動変速機

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両を手動変速機を介して駆動する内燃機
   関の負荷を検出する負荷検出手段と、 上記負荷検出手段により検出された負荷に応じて点火時
   期を制御する点火時期制御手段と、 を備えた内燃機関の点火時期制御装置において、 更に、 上記内燃機関の回転速度Ｎと車両の速度Ｖとの比である
   N/V比を検出するN/V比検出手段と、 上記N/V比検出手段により検出されたN/V比が所定値以上
   か否かを判定するN/V比判定手段と、 車両の加速状態を検出する加速検出手段と、 上記加速検出手段により検出された加速の程度が、所定
   の範囲にあるか否かを判定する加速判定手段と、 上記加速判定手段にて判定条件が満足された時に、上記
   負荷検出手段により検出された負荷に応じて点火時期の
   遅角量の初期目標値を設定する遅角量初期目標値設定手
   段と、 上記N/V比判定手段及び加速判定手段にて判定条件が満
   足された場合、上記点火時期の遅角量を、上記遅角量初
   期目標値設定手段にて設定された初期目標値へ急速に変
   化させ、続いて該点火時期の遅角量を徐々に減少させる
   遅角量変更手段と、 上記N/V比判定手段及び加速判定手段にて判定条件が満
   足された場合上記点火時期制御手段により制御される点
   火時期を、上記遅角量変更手段にて変化される遅角量に
   基づいて遅角補正する補正手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
   置。
2. 【請求項２】N/V比判定手段が、内燃機関の回転速度と
   車両速度とから直接求められたN/V比を判定する特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 【請求項３】N/V比判定手段が、変速機のシフト状態か
   らN/V比を判定する特許請求の範囲第１項記載の内燃機
   関の点火時期制御装置。
4. 【請求項４】加速検出手段が、内燃機関のスロットルバ
   ルブ開度を加速のパラメータとして検出する特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれか記載の内燃機関の点火
   時期制御装置。
5. 【請求項５】加速判定手段が、加速の程度の判定として
   スロットルバルブ開度が所定範囲にあるか否かを判定す
   る特許請求の範囲第４項記載の内燃機関の点火時期制御
   装置。