JPH0742917B2 - エンジン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、自動車等に搭載されるエンジンの点火時期を
所定の態様で制御して、その運転特性の向上を図るよう
にされたエンジンの点火時期制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、エンジンの点火時期は、上死点前におけるクラ
ンク角の値とされる点火進角値であらわされ、この点火
進角値を、例えば、エンジンの運転状態を示すエンジン
回転数とエンジン負荷とに応じて増大もしくは減少させ
て、点火時期を進めるもしくは遅らせる調整が行われる
ようにされる。そして、エンジンを最も効率良く作動さ
せるには、例えば、特開昭57−102560号公報にも示され
る如く、エンジンの燃焼室においてピストンが上死点を
通過した直後に最大燃焼圧が得られるように点火時期が
設定されることが要求される。斯かる場合、燃焼室に臨
設された点火プラグが火花を発してから燃焼室内で混合
気が着火するまでの時間、所謂、着火遅れ時間は、エン
ジン回転数の高低にかかわらず略一定となり、また、エ
ンジン回転数が低い程ピストン速度が小となるので、燃
焼室においてピストンが上死点を通過した直後に最大燃
焼圧が得られるようにするには、エンジン回転数が低い
程点火進角値を小として点火時期を遅くする制御が必要
とされる。このような点火時期の制御は、従来、ディス
トリビュータ内に組込まれた自動進角装置によって機械
的に行うようにされているが、制御精度の向上や制御自
由度の拡大等を図るべく、それをマイクロコンピュータ
等が用いられた電子制御装置により行うことも実用化さ
れている。

上述の如くの点火時期の制御が行われるエンジンにおい
ては、その始動に際して、クランキングが開始された
後、エンジンが完爆状態となってクランキングが終了
し、エンジンが定常回転状態（アイドリング状態）に移
行するまでの期間では、エンジン回転数が低いので、通
常、点火進角値がアイドリング状態における点火進角値
より小なる値に設定される。また、アイドリング状態に
おいては、エンジン回転数に応じて点火時期を変化させ
るとエンジンの作動が不安定になり易く、さらに、エン
ジンの作動効率よりその作動の安定性を優先させるべき
状態であるので、点火時期は、エンジンが最も効率良く
作動する点火時期より若干遅く、かつ、クランキング時
における点火時期より進められた所定の時期に設定され
るものとなされる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した如くに、エンジンの始動時にお
ける点火進角値をアイドリング状態における点火進角値
より小なる値に設定するものとされ、エンジンの始動に
際しての点火時期をアイドリング状態におけるそれより
遅らせるようになす点火時期制御装置が装備されたエン
ジンにあっては、特に、エンジンの温度が比較的低い冷
間始動時において、着火性が悪化し易く、始動性の向上
が図れないという問題を生じる虞がある。

ところで、通常、エンジンの点火時期が進められると、
燃焼室の内壁面に高温の燃焼ガスが接する時間が長くな
って燃焼室内の温度が高くなり、混合気の燃焼が促進さ
れて、エンジンにおける着火性が向上せしめられること
になる。そして、エンジンの始動時において、クランキ
ングが開始された後初爆状態となるまではエンジン回転
数が比較的低いので、点火時期が遅らされることが必要
とされるが、初爆が生じた後完爆状態となるまでの間で
は、エンジン回転数が短時間のうちに急激に上昇するの
で、点火時期が、アイドリング状態における点火時期よ
り遅らされるよりは、むしろ進められて着火性が向上せ
しめられるようにされ、それによって、確実に完爆状態
が得られるようにされる方が、始動性の向上が図られて
望ましい。

斯かる点に鑑み、本発明は、エンジンの始動時において
初爆が生じた後完爆状態となるまでの間は、点火時期を
アイドリング状態における点火時期より進められたもの
として着火性を向上させ、それにより、エンジンの始動
性の向上を図ることができるようにされた、エンジンの
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） 上述の目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの点火
時期制御装置は、第１図にその基本構成が示される如
く、エンジンの運転状態を検出する運動状態検出手段
と、運動状態検出手段によりエンジンがクランキング状
態にあることが検出されるとき、第１の点火時期を設定
するとともに、運転状態検出手段によりエンジンが完爆
状態にあることが検出されるとき、第１の点火時期より
進んだ第２の点火時期を設定する点火時期設定手段と、
この点火時期設定手段により設定される点火時期を変更
する点火時期変更手段と、点火時期設定手段により設定
された点火時期に応じて点火装置を作動させる点火装置
制御手段とを備え、点火時期変更手段が、運転状態検出
手段によりエンジンの初爆が検出されたとき、点火時期
設定手段により設定される第１の点火時期を第２の点火
時期より進められた第３の点火時期に変更させるものと
される。

（作 用） 上述の如くに構成される本発明に係るエンジンの点火時
期制御装置においては、エンジンの始動にあたり、運転
状態検出手段によりエンジンがクランキング状態にある
ことが検出されるときには、点火時期設定手段による第
１の点火時期の設定がなされ、また、運転状態検出手段
によりエンジンが完爆状態にあることが検出されるとき
には、点火時期設定手段による第２の点火時期の設定が
なされる。さらに、運転状態検出手段によりエンジンの
初爆が検出されるときには、点火時期変更手段による、
点火時期設定手段により設定された第１の点火時期を第
２の点火時期より進められた第３の点火時期への変更が
行われる。そして、このようにして、点火時期設定手段
及び点火時期変更手段の作動により設定される第1,第２
及び第３の点火時期において、点火装置制御手段が点火
装置を作動させる。

このようにされることにより、エンジンは、初爆を生じ
た後完爆状態になるまでの期間において着火性が向上せ
しめられ、迅速かつ確実に完爆状態に移行するものとな
り、始動性の向上が図られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明に係るエンジンの点火時期制御装置の
一例を、それが適用された自動車用エンジンとともに示
す。

第２図において、シリンダヘッド11及びシリンダブロッ
ク12を有するエンジン本体10には、ピストン14が嵌挿さ
れるとともに、吸気弁16及び排気弁18を介して連通せし
められる吸気通路20及び排気通路22が接続される。そし
て、シリンダヘッド11,シリンダブロック12,ピストン1
4,吸気弁16及び排気弁18等に包囲されて燃焼室24が形成
される。燃焼室24には、点火プラグ26が臨設され、この
点火プラグ26には一体的に点火コイル27が取り付けられ
ており、これら点火プラグ26と点火コイル27とを含んで
点火装置が構成されている。吸気通路20には、その上流
側から、順次、吸入空気を浄化するエアフィルタ28,吸
入空気量を検出するエアフローメータ29,アクセルペダ
ルに連動して吸気通路20を開閉するスロットル弁30,こ
のスロットル弁30の開度を検出するスロットル開度セン
サ31、及び、燃料供給系から圧送される燃料を吸気ポー
ト部に向けて噴射する燃料噴射弁32が設けられている。

また、エンジン本体10には、クランク機構34に関連して
配され、エンジン回転数及びクランク角を検出する回転
数センサ36と、エンジンの冷却水温を検出する水温セン
サ38とが付設されている。

そして、上述の構成に加えて、エンジンにおける点火時
期の制御及び燃料噴射の制御を行うべくコントローラ10
0が備えられている。このコントローラ100には、回転数
センサ36から得られるエンジン回転数及びクランク角を
あらわす検出信号Sn,スロットル開度センサ31から得ら
れるスロットル弁30の開度に応じた検出信号St,イグニ
ッションキーがスタート位置におかれるとき、従って、
スタータが起動されるときオン状態をとるクランキング
検出スイッチ40から得られる検出信号Sk,水温センサ38
から得られるエンジンの冷却水温に応じた検出信号Sw、
及び、エアフローメータ29から得られる吸入空気量に応
じた検出信号Saが供給され、これらエアフローメータ2
9,スロットル開度センサ31,回転数センサ36,水温センサ
38及びクランキング検出スイッチ40とコントローラ100
とを含んで、本発明に係るエンジンの点火時期制御装置
の一例が構成されている。

コントローラ100は、上述の検出信号のうちの検出信号S
a及びSnに基づいて燃料噴射量を設定し、その燃料噴射
量に応じたパルス幅を有する噴射パルス信号Cpを形成し
て、それを所定のタイミングで燃料噴射弁32に供給する
とともに、上述の検出信号のうちのSn,Sw,St及びSkに基
づいて、エンジンの点火時期を定める点火進角値θを設
定し、その点火進角値θに応じたタイミングで制御信号
Cqを点火コイル27に供給する。それにより、噴射パルス
信号Cpのパルス幅に応じた期間だけ燃料噴射弁32から燃
料が噴射され、また、制御信号Cqに応じて点火コイル27
から二次側高圧パルスが得られ、その二次側高圧パルス
が点火プラグ26に供給されて点火プラグ26で発せられる
火花により、燃料噴射弁32から噴射された燃料と吸入空
気とで形成される混合気が燃焼室24内で点火される。

斯かる際、コントローラ100は、エンジンの始動時に、
特に、検出信号Swがあらわすエンジンの冷却水温Ｗが所
定値Wa、例えば、17℃より低い冷間始動時には、点火進
角値θを以下に述べる如くに設定して、エンジンの始動
性を向上させるべく、点火時期を制御する動作を行う。

即ち、エンジンの始動時においては、イグニッションキ
ーがスタート位置におかれてスタータが起動され、これ
によってエンジンがクランキングされるが、コントロー
ラ100は、エンジンが停止状態からクランキング状態に
移行したことをクランキング検出スイッチ40から得られ
る検出信号Skに基づいて検知し、そのときの点火進角値
θを、第３図Ｂにおいて時点t₁から時点t₂までの期間に
示される如くに、その最小値とされる所定の点火進角値
θａ、例えば、上死点前７度に設定し、この点火進角値
θａに応じたタイミングで制御信号Cqを点火コイル27に
供給する。これにより、点火進角値θａに対応する時期
に点火プラグ26が火花を発して燃料室24内の混合気を点
火する。そして、この点火時期から所定の時間が経過し
た後に、混合気が着火して初爆が生じる。

初爆が生じると、例えば、第３図Ａにおいて時点t₂の直
前に示される如く、エンジンのクランキングが開始され
た時点t₁直後に比してエンジン回転数Ｎが急激に上昇す
るので、コントローラ100は、検出信号Snに基づいて、
エンジン回転数Ｎが初爆が生じたことをあらわす値Na、
例えば、500rpmをとる時点t₂において、点火進角値θ
を、第３図Ｂに示される如くの、上述の点火進角値θａ
及び後述するアイドリング状態における点火進角値θｉ
の夫々より大なる点火進角値θｂ、例えば、上死点前20
度に変更し、この点火進角値θｂに応じたタイミングで
制御信号Cqを点火コイル27に供給する。これにより、時
点t₂以後は、点火時期が進められて燃焼室24の内部温度
が高められ、燃焼室24内における点火プラグ26による混
合気の着火が促進される。その結果、エンジンは、第３
図Ａにおいて時点t₂と時点t₃との間に示される如くに、
エンジン回転数Ｎがさらに急速に上昇するものとされ、
比較的短時間のうちに確実に完爆状態に移行するものと
なり、始動性の向上が図られる。

エンジンが完爆状態になったときには、コントローラ10
0は、検出信号Snに基づいて、第３図Ａに示される如く
のエンジン回転数Ｎが完爆状態をあらわす値Nb、例え
ば、1200rpmをとる時点t₃において、点火進角値θを、
第３図Ｂに示される如くに、大なる点火進角値θｂから
アイドリング状態における点火進角値θｉ、例えば、上
死点前15度に低下させる。そして、コントローラ100
は、第３図Ｂに示される如く、時点t₃以後においては、
検出信号Stがあらわすスロットル開度Ｆに基づいて、エ
ンジンがアイドリング状態におかれている間は点火進角
値θｉを維持し、また、スロットル弁30が略全閉状態か
ら開かれて、エンジンがアイドリング状態から通常運転
状態に移行した後には、点火進角値θを、例えば、検出
信号Sn及びStがあらわすエンジン回転数Ｎとスロットル
開度Ｆ等のエンジン負荷とに基づいてエンジンの運転状
態に応じた値に設定し、通常の点火時期の制御を行うよ
うにされる。それにより、時点t₃以後においてエンジン
がアイドリング状態におかれている場合には、第３図Ａ
に示される如くに、エンジン回転数Ｎが徐々に下降した
後、アイドリング回転数Ni、例えば、750rpmに保たれ
る。

上述の如くの制御を行うコントローラ100は、例えば、
マイクロコンピュータが用いられて構成されるが、斯か
る場合におけるマイクロコンピュータが実行する点火時
期制御に際してのプログラムの一例を第４図のフローチ
ャートを参照して説明する。

このプログラムにおいては、スタート後プロセス101に
おいて検出信号Sn,Sk,Sw及びStを取り込み、続くディシ
ジョン102において、プロセス101で取り込まれた検出信
号Skに基づいてクランキング検出スイッチ40がオン状態
か否か、即ち、エンジンがクランキング中であるか否か
を判断し、クランキング中であると判断された場合には
ディシジョン103に進む。ディシジョン103では、プロセ
ス101で取り込まれた検出信号Swがあらわすエンジンの
冷却水温Ｗが所定値Wa、例えば、17℃以上であるか否か
を判断し、所定値Wa以上であると判断された場合には、
プロセス104において点火進角値θを所定の点火進角値
θａ、例えば、上死点前７度に設定し、さらに、プロセ
ス105において、プロセス104で設定された点火進角値θ
に応じた時期に制御信号Cqを送出し、元に戻る。

一方、ディシジョン103において、エンジンの冷却水温
Ｗが所定値Wa未満であると判断された場合には、ディシ
ジョン106において、プロセス101で取り込まれた検出信
号Snに基づいてエンジン回転数Ｎが値Na以上であるか否
かを判断し、値Na以上でないと判断された場合、即ち、
エンジンのクランキング時においてまだ初爆が生じてい
ないと判断された場合には、プロセス104に進み、上述
した如くのプロセス104及び105を順次実行して元に戻
る。また、ディシジョン106においてエンジン回転数Ｎ
が値Na以上であると判断された場合、即ち、エンジンの
クランキング時において初爆が生じたと判断された場合
には、プロセス107において、点火進角値θを上述の初
爆前の点火進角値θａ及び後述するアイドリング状態に
おける点火進角値θｉより大なる点火進角値θｂ、例え
ば、上死点前20度に設定する。

そして、続くプロセス108において、内蔵するタイマを
所定時間Taをロードした状態でスタートさせて、初爆が
生じた後の経過時間Ｔの計測を開始し、ディシジョン10
9に進む。ディシジョン109においては、プロセス101で
取り込まれた検出信号Skに基づいてクランキング検出ス
イッチ40がオフ状態にされたか否か、即ち、クランキン
グが終了したが否かを判断する。その結果、クランキン
グが終了していないと判断された場合には、ディシジョ
ン110において、エンジン回転数Ｎが完爆状態をあらわ
す値Nb、例えば、1200rpm以上であるか否かを判断し、
値Nb未満であると判断された場合には、ディシジョン11
1に進む。ディシジョン111においては、経過時間Ｔが所
定時間Ta以上か否かを判断し、所定時間Ta未満であると
判断された場合にはディシジョン109に戻り、所定時間T
a以上であると判断された場合、即ち、初爆が生じた後
所定時間Taが経過したにもかかわらず完爆状態となって
いないと判断された場合には、プロセス104に進み、前
述した如くにプロセス104及び105を順次実行して元に戻
る。

また、ディシジョン109においてクランキングが終了し
たと判断された場合には、ディシジョン112において、
エンジン回転数Ｎが所定値N₁、例えば、250rpm以上か否
かを判断する。この判断は、クランキングが終了した後
エンジンが始動することなく停止した状態を検知すべく
なされ、エンジン回転数Ｎが所定値N₁未満であると判断
された場合、従って、エンジンが停止したと判断された
場合には、プロセス104に進み、前述した如くに順次プ
ロセス104及び105を実行して元に戻る。一方、エンジン
回転数Ｎが所定値N₁以上であると判断された場合、従っ
て、エンジンが始動したと判断された場合には、ディシ
ジョン114に進む。

ディシジョン114には、前述のディシジョン102及び110
において夫々、クランキング中でない、及び、エンジン
回転数Ｎが値Nb以上であると判断された場合にも進み、
プロセス101で取り込まれた検出信号Stがあらわすスロ
ットル弁30の開度、即ち、スロットル開度Ｆがアイドリ
ング開度F₀（略零）を越えているか否かが判断され、ア
イドリング開度F₀以上であると判断された場合にはプロ
セス115において、検出信号Snがあらわすエンジン回転
数Ｎ及び検出信号Stがあらわすスロットル開度Ｆ等に基
づいて、点火進角値θをエンジンの運転状態に応じた値
θｘに設定し、その後プロセス105に進む。一方、ディ
シジョン114においてスロットル開度Ｆがアイドリング
開度F₀以下であると判断された場合には、プロセス116
において、点火進角値θをアイドリング状態における点
火進角値θｉ、例えば、上死点前15度に設定した後プロ
セス105に進む。プロセス105においては、前述した如く
に、プロセス115あるいは116において設定された点火進
角値θに応じた時期に制御信号Cqを送出して元に戻る。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るエンジンの
点火時期制御装置によれば、エンジンの始動時におい
て、初爆が発生した後完爆状態となるまでの期間には、
エンジンの点火時期がアイドリング状態における点火時
期より進められたものとされるので、エンジンの燃焼室
内の混合気の燃焼が促進されて着火性が向上せしめら
れ、エンジンが迅速かつ確実に完爆状態に移行される。
従って、エンジンの始動性を向上させることができるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るエンジンの点火時期制御装置を特
許請求の範囲に対応して示す基本構成図、第２図は本発
明に係るエンジンの点火時期制御装置の一例をそれが適
用されたエンジンの主要部とともに示す概略構成図、第
３図は第２図に示される例の動作説明に供されるタイム
チャート、第４図は第２図に示される例のコントローラ
にマイクロコンピュータが用いられた場合における、斯
かるマイクロコンピュータが実行するプログラムの一例
を示すフローチャートである。 図中、24は燃焼室、26は点火プラグ、27は点火コイル、
31はスロットル開度センサ、36は回転数センサ、40はク
ランキング検出スイッチ、100はコントローラである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
   出手段と、該運転状態検出手段により上記エンジンがク
   ランキング状態にあることが検出されるとき、第１の点
   火時期を設定するとともに、上記運転状態検出手段によ
   り上記エンジンが完爆状態にあることが検出されると
   き、上記第１の点火時期より進められた第２の点火時期
   を設定する点火時期設定手段と、上記運転状態検出手段
   により上記エンジンの初爆が検出されるとき、上記点火
   時期設定手段に上記第１の点火時期を上記第２の点火時
   期より進められた第３の点火時期に変更させる点火時期
   変更手段と、上記点火時期設定手段により設定された点
   火時期に応じて点火装置を作動させる点火装置制御手段
   とを具備して構成されたエンジンの点火時期制御装置。