JPH08121301A - エンジンの点火時期制御方法及び装置 - Google Patents

エンジンの点火時期制御方法及び装置

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JPH08121301A
JPH08121301A JP26338894A JP26338894A JPH08121301A JP H08121301 A JPH08121301 A JP H08121301A JP 26338894 A JP26338894 A JP 26338894A JP 26338894 A JP26338894 A JP 26338894A JP H08121301 A JPH08121301 A JP H08121301A
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JP
Japan
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compression ratio
engine
ignition timing
physical quantity
intake
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Application number
JP26338894A
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English (en)
Inventor
Fukuei Chiyou
福▲榮▼ 張
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Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮比を変動することが出来るタイプの火花
点火式エンジンが、圧縮比の全範囲に亘って熱効率を向
上させることが出来るような点火時期制御方法及び装置
の提供。 【構成】圧縮比が変動するタイプのエンジンの圧縮比を
特定するのに必要な物理量を計測し(31、S1)、計
測された物理量に基づいて圧縮比を演算し(6、S
4)、演算された圧縮比とエンジンの運転条件から最適
な点火時期を決定する(7、S5)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮比が変動するタイ
プの火花点火式エンジンの点火時期を制御するための方
法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の火花点火式エンジンは、圧縮比が
一定であるため、点火時期は該固定された圧縮比に依存
して、一定の数値の固定されていた。
【0003】ここで、点火時期がエンジンの熱効率に大
きな影響を及ぼすものであるが、ノッキングによって制
限される。具体的にいうと、点火時期はノッキング限界
よりも早くすることは出来ない。そして、ノッキングを
抑制するため、点火時期はノッキング限界よりも遅角さ
れて設定されているのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、例えばミラーサ
イクルエンジンの様に、運転条件によって圧縮比を変動
させることが出来るタイプの火花点火式エンジンが登場
している。この様なエンジンにおいても、点火時期に関
しては、従来技術と同様に固定された数値となってい
る。そして、この様に固定された点火時期は、上述した
とおり、ノッキング限界よりも遅角させて設定されてい
る。
【0005】しかし、ノッキング限界は圧縮比によって
変化するものである。そして、上述した圧縮比が変動す
るタイプのエンジンにおいては、ノッキング限界よりも
点火時期が早くならないように、或いは圧縮比が変動す
る範囲(圧縮比の全範囲)においてノッキング限界より
も遅くなるように、点火時期を設定(固定)している。
そのため、圧縮比が変動する範囲の一部では、ノッキン
グ限界に対して点火時期が必要以上に遅くなっており、
エンジンの熱効率が良くなかった。
【0006】このことを図4を用いて説明すると、圧縮
比が10〜8の間で可変なエンジンで、従来は点火時期
が最も条件の悪い圧縮比10の場合のノッキング限界に
合わせて24゜BTDC(上死点前24°)辺りに固定
されており、圧縮比を8にした場合、この点火時期(2
4゜BTDC)では熱効率が34.4%となり、点火時
期を28゜BTDCに早めた場合の熱効率34.6%に
対して、十分に性能を引き出し切れていないこととな
る。
【0007】換言すれば、点火時期を固定する従来の方
法では、運転条件により圧縮比を変動することが出来る
タイプの火花点火式エンジンにおいて、圧縮比の全範囲
に亘って熱効率を向上することが妨げられている。
【0008】本発明は、この様な従来方式の問題点に鑑
みて提案されたものであり、圧縮比を変動することが出
来るタイプの火花点火式エンジンが、圧縮比の全範囲に
亘って熱効率を向上させることが出来るような点火時期
制御方法及び装置の提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のエンジンの点火
時期制御方法は、圧縮比が変動するタイプのエンジンの
圧縮比を特定するのに必要な物理量を計測する工程と、
計測された物理量に基づいて圧縮比を演算する工程と、
演算された圧縮比とエンジンの運転条件から最適な点火
時期を決定する工程、とを含んでいる。
【0010】また、本発明のエンジンの点火時期制御装
置は、圧縮比が変動するタイプのエンジンの圧縮比を特
定するのに必要な物理量を計測する計測手段と、計測さ
れた物理量に基づいて圧縮比を演算する圧縮比演算手段
と、演算された圧縮比とエンジンの運転条件から最適な
点火時期を決定する点火時期決定手段、とを含んでい
る。
【0011】ここで、前記圧縮比が変動するタイプのエ
ンジンとしては、所謂ミラーサイクルエンジン(吸気制
御弁或いはロータリバルブを用いて圧縮比を可変にせし
めたエンジン)や、燃料供給側のスロットルバルブの機
能をロータリバルブにより代用させたタイプのエンジ
ン、吸気バルブのタイミングを可変にしたタイプのエン
ジン、油圧制御式ピストンを用いたエンジン等がある。
【0012】本発明の実施に際して、前記「圧縮比が変
動するタイプのエンジンの圧縮比を特定するのに必要な
物理量」は、ミラーサイクルエンジンの場合には吸気回
転弁の閉じる角度であり、可変吸気バルブタイミングに
よる方式を採用したエンジンの場合には吸気カムの位相
或いは位置であり、油圧制御式ピストンを用いたエンジ
ンの場合には油圧ピストンの位相である。
【0013】これに加えて、前記点火時期決定手段は演
算された圧縮比とエンジンの運転条件との関係を、例え
ば数式、特性図、マップ、或いはテーブルとして記憶す
る記憶手段と、該記憶手段で記憶された関係に基づい
て、演算された圧縮比とエンジンの運転条件から最適な
点火時期を演算或いは決定する手段、とを含んでいるの
が好ましい。
【0014】
【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
圧縮比が変動するタイプのエンジンの圧縮比を特定する
のに必要な物理量(例えば、ミラーサイクルエンジンの
場合には吸気回転弁の閉じる角度、可変吸気バルブタイ
ミングによる方式を採用したエンジンの場合には吸気カ
ムの位相或いは位置、油圧制御式ピストンを用いたエン
ジンの場合には油圧制御式ピストンの位相)を前記計測
手段によって計測し、計測された物理量に基づいて前記
圧縮比演算手段により圧縮比を演算し、演算された圧縮
比とエンジンの運転条件から前記点火時期決定手段によ
り最適な点火時期を決定する。これにより、点火時期は
エンジンの圧縮比及び運転条件に応じて変化するので、
ノッキング限界よりも早くなることが無く、必要以上に
遅角することが無い様に、エンジン点火時期が決定され
る。その結果、圧縮比が変動する範囲(圧縮比の全範
囲)において、エンジンの熱効率が向上する。
【0015】これに加えて、圧縮比の変動或いはノッキ
ング限界の変動に対応して点火時期が最適なものに調整
されるため、圧縮比が変動するタイプの火花点火式エン
ジンのデメリットが解消され、その利点が強調されるこ
とになる。
【0016】なお、ミラーサイクルエンジンによる可変
圧縮比の原理について、図5の理論指圧線図(P−V線
図)を用いて説明する。先ず、ピストンが上死点(o)
から下降しつつ、空気(または混合気)を吸入する。そ
して、下死点に達する以前に例えば吸気管途中のロータ
リバルブを締め切る(a)。そこからは、ピストン下
降、即ち容積増加と共に吸入された気体はいったん膨張
し、圧力も低下する。ここは理論的には断熱膨張のプロ
セスであり、気体の温度も下がる。つまり、下死点に到
達する迄に吸気時よりも気体温度が低い状態が作り出さ
れる(a→b)。次にピストンは上昇に転じ、気体を圧
縮し始め、吸気を止めた行程(a)まで来て、吸気時の
圧力に戻る。つまりここから実質的な圧縮行程が始ま
る。そして、上死点迄ピストンの上昇と共に圧縮が進む
(a→c)。そして、筒内の気体に点火し(c)、ガス
は爆発的に燃焼して筒内圧は急激に上昇する(c→
d)。燃焼が終了し、ピストンが上死点を越え下降し始
めると、気体は膨張行程となり、容積が増え圧力が下が
り、下死点において排気弁が開き、筒内圧は大気圧に等
しくなる(d→e→e’)。このように、ミラーサイク
ルによれば、吸気弁を閉じる前に、吸気管に設けたロー
タリバルブを閉じることにより、膨張容積Vb>圧縮容
積Vaとすることが出来る。即ち、見掛け上の圧縮比
(v+Vb)/vに対して実質的な圧縮比(v+Va)
/vは減少することになる。又、十分大きな膨張比を設
定出来るため、シリンダ内の圧力を十分に低下する(大
気圧に近付く)迄膨張行程を引き伸ばすことが出来、排
気と共に捨てられるエネルギを減らし、熱効率を改善す
ることが可能になる。
【0017】
【実施例】以下、図1〜4を参照して、本発明の実施例
について説明する。図1及び図2において、エンジン1
は内壁をコネクティングロッド14で連結されたピスト
ン13が摺動するシリンダ11と、該シリンダの上部に
位置し、吸気ポート17と排気ポート18を有しシリン
ダ側端面には点火プラグ4を有するシリンダヘッド12
と、前記吸気ポート17と前記排気ポート18の前記シ
リンダ側の夫々の開口部を開閉する吸気弁15と排気弁
16と、途中に管路を開閉するロータリバルブ3を設け
た吸気管2とから構成され、前記ロータリバルブ3には
開度検出手段31が設けられており、該開度検出手段3
1からの情報により、コントロ−ラ6が圧縮比を演算す
る。又前記コントロ−ラ6は前記点火プラグからの点火
時期情報と、前述の演算された圧縮比とエンジン回転セ
ンサ5からのエンジン回転情報とから現在のエンジンの
運転状態を分析し、最適な点火時期を演算して点火時期
制御用モータ7に出力情報を出し、点火時期を制御す
る。
【0018】次に、図3を用いて点火時期制御フローを
説明する。先ず、スタートして、圧縮比検出手段(本実
施例では、ロータリバルブ3に設けられた開度検出手
段)31とコントロ−ラ6により圧縮比が演算される
(ステップS1)。次に、点火プラグからの情報によっ
て点火時期が検出され(ステップS2)、エンジン回転
数がエンジン回転センサからの情報により読み込まれる
(ステップS3)。次に、コントロ−ラ6内に記憶され
た点火時期マップを呼び出し(ステップS4)、該マッ
プによりその時の運転状況に最適な点火時期が決定され
る(ステップS5)。そして制御は元に戻る。
【0019】図示の実施例においては、ミラーサイクル
のエンジンにおいてロータリバルブ回転開度を検出する
事により圧縮比を演算しているが、その他のタイプのエ
ンジンについては、別個の物理量を測定して圧縮比を演
算する。図示されてはいないが、可変吸気バルブタイミ
ングによる方式を採用したエンジンの場合には吸気カム
の位相或いは位置を検出する事により圧縮比を決定し、
油圧制御式ピストンを用いたエンジンの場合には油圧ピ
ストンの位相から圧縮比が演算されるのである。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、点火時
期はエンジンの圧縮比及び運転条件に応じて変化するの
でノッキング限界よりも早くなることがなく、必要以上
に遅角することが無いようにエンジン点火時期が決定さ
れるので、その結果、圧縮比が変動する範囲においてエ
ンジンの熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るシステムブロック図
【図2】本発明の一実施例に係る構成図
【図3】実施例の点火時期制御ルーチンのフローチャー
【図4】圧縮比をパラメータとした時の点火時期と熱効
率の関係を表すグラフ
【図5】ミラーサイクルエンジンの指圧線図
【符号の説明】
1・・・エンジン 2・・・吸気管 3・・・ロータリバルブ 4・・・点火装置 5・・・エンジン回転センサ 6・・・コントロールユニット 7・・・点火時期制御用モータ 11・・・シリンダ 13・・・ピストン 15・・・吸気弁 16・・・排気弁 17・・・吸気ポート 18・・・排気ポート 31・・・ロータリバルブ回転角度センサ 41・・・点火時期検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮比が変動するタイプのエンジンの圧
    縮比を特定するのに必要な物理量を計測する工程と、計
    測された物理量に基づいて圧縮比を演算する工程と、演
    算された圧縮比とエンジンの運転条件から最適な点火時
    期を決定する工程、とを含むことを特徴とするエンジン
    の点火時期制御方法。
  2. 【請求項2】 圧縮比が変動するタイプのエンジンの圧
    縮比を特定するのに必要な物理量を計測する計測手段
    と、計測された物理量に基づいて圧縮比を演算する圧縮
    比演算手段と、演算された圧縮比とエンジンの運転条件
    から最適な点火時期を決定する点火時期決定手段、とを
    含むことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
JP26338894A 1994-10-27 1994-10-27 エンジンの点火時期制御方法及び装置 Pending JPH08121301A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001221067A (ja) * 2000-01-17 2001-08-17 Robert Bosch Gmbh 内燃機関におけるガス流れ制御機構、特に回転弁の機能性モニタ方法および装置
JP2009534578A (ja) * 2006-04-18 2009-09-24 クリーヴス エンジンズ インコーポレイテッド 内燃機関
JP2012225250A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Mazda Motor Corp 火花点火式エンジン
JP2014088880A (ja) * 2014-02-13 2014-05-15 Nissan Motor Co Ltd 火花点火式内燃機関のノッキング制御装置

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JP2012225250A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Mazda Motor Corp 火花点火式エンジン
JP2014088880A (ja) * 2014-02-13 2014-05-15 Nissan Motor Co Ltd 火花点火式内燃機関のノッキング制御装置

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