JPH10131837A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードバック空燃比制御が実施される内燃
機関において、機関アイドル時の回転数を確実に安定化
させること。 【解決手段】 機関アイドル時において、混合気空燃比
を所望空燃比近傍にフィードバック制御するために機関
運転状態に基づく基本燃料噴射量を補正する現在の空燃
比フィードバック補正係数と現在の空燃比フィードバッ
ク補正係数の変動中心との偏差に応じて点火時期の補正
量を算出する補正量算出手段（ステップ２０４〜２０
６）と、機関アイドル時における機関回転数の変動に応
じてこの補正量を変更する補正量変更手段（ステップ２
０７〜２１７）、とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時
期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費を低減するために、アイドル
時の目標回転数は低く設定されている。それにより、実
際のアイドル回転数がこの目標回転数を中心に大きく変
動すると、機関停止の可能性があり、アイドル回転を目
標回転数近傍で安定化させることが必要である。

【０００３】特開昭６１−９８９７０号公報には、アイ
ドル回転変動の要因が空燃比の変動に因るものであると
して、機関排気系に設けられた酸素センサの出力に基づ
き決定される空燃比フィードバック補正係数、すなわ
ち、フィードバック空燃比制御において、機関運転状態
により定まる基本燃料噴射量に対する所望空燃比を実現
するための補正係数を利用し、現在の空燃比フィードバ
ック補正係数と現在の空燃比フィードバック補正係数に
おける変動中心との偏差に応じて点火時期を制御するこ
とが提案されている。この偏差は、経時変化等によって
燃料噴射弁の単位時間当たりの燃料噴射量が変化した時
においても、所望空燃比に対する現在の空燃比のリッチ
又はリーン程度を比較的正確に表すものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アイド
ル回転変動の大きさは、所望空燃比に対する現在の空燃
比のリッチ又はリーン程度に加えて、現在において機関
に作用する補機負荷の変化等にも依存するものであり、
前述の偏差だけに基づき点火時期を制御させてもアイド
ル回転を十分に安定化させることはできない。

【０００５】従って、本発明の目的は、フィードバック
空燃比制御が実施される内燃機関において、機関アイド
ル時の回転数を確実に安定化させることができる点火時
期制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
点火時期制御装置は、機関アイドル時において、混合気
空燃比を所望空燃比近傍にフィードバック制御するため
に機関運転状態に基づく基本燃料噴射量を補正する現在
の空燃比フィードバック補正係数と前記現在の空燃比フ
ィードバック補正係数の変動中心との偏差に応じて点火
時期の補正量を算出する補正量算出手段と、機関アイド
ル時における機関回転数の変動に応じて前記補正量を変
更する補正量変更手段、とを具備することを特徴とす
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による点火時期制
御装置が取り付けられた内燃機関の概略図である。同図
において、１は機関本体、２は吸気通路、３は排気通路
である。吸気通路２のサージタンク２ａの下流側には、
各気筒毎に燃料噴射弁４が配置されている。また、サー
ジタンクの上流側には、スロットル弁５が配置されてい
る。排気通路３には三元触媒コンバータ６が配置されて
いる。７は点火プラグである。

【０００８】２０は、燃料噴射弁４による燃料噴射量制
御、すなわち、フィードバック空燃比制御と、点火プラ
グ７による点火時期制御とを担当する制御装置であり、
吸気通路２のスロットル弁５上流側に配置されて吸気量
を検出するエアフローメータ２１と、シリンダブロック
に配置され機関温度として冷却水温を検出する水温セン
サ２２と、ディストリビュータ８に配置されて機関回転
数を検出する回転センサ２３と、排気通路３の三元触媒
コンバータ６より上流側に配置された酸素センサ２４
と、スロットル弁５の開度を検出するためのスロットル
弁開度センサ２５等とが接続されている。酸素センサ２
４は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍となった時に
出力電圧が急激に変化するものであり、例えば、理論空
燃比よりリーン側では０Ｖを出力し、理論空燃比よりリ
ッチ側では１Ｖを出力する。

【０００９】制御装置２０によるフィードバック空燃比
制御は、エアフローメータ２１、水温センサ２２、及び
回転センサ２３等によって定まる機関運転状態に基づき
決定される基本燃料噴射量に、図２及び３に示す第１フ
ローチャートに従って現在の酸素センサ２４の出力に基
づき決定される空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦが
乗算され実際の燃料噴射量を決定するようになってい
る。

【００１０】第１フローチャートを以下に説明する。本
フローチャートは所定実行間隔で繰り返されるものであ
る。まず、ステップ１０１において、前述のフィードバ
ック空燃比制御を実行する条件が成立しているか否かが
判断される。この判断が否定される時、すなわち、機関
始動中、暖機のための燃料増量中、又はフューエルカッ
ト中等の場合は、ステップ１２７において空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦは１．０とされ終了する。一
方、この判断が肯定される時は、ステップ１０２に進
み、酸素センサ１３の出力ＶがＡ／Ｄ変換され取り込ま
れ、ステップ１０３においてこの出力Ｖが比較電圧Ｖｒ
（例えば０．４５Ｖ）以下か否かが判断される。すなわ
ち、排気ガスが理論空燃比よりリッチかリーンかを判断
する。

【００１１】リーン（Ｖ＜Ｖｒ）であれば、ステップ１
０４においてディレイカウンタＣＤＬＹが正であるか否
かが判断され、この判断が肯定される時には、ステップ
１０５においてＣＤＬＹを０としてステップ１０６に進
む。ステップ１０６では、ディレイカウンタＣＤＬＹを
ディクリメントし、ステップ１０７及び１０８では、デ
ィレイカウンタＣＤＬＹを最小値ＴＤＬでガードし、こ
の場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最小値ＴＤＬに到
達した時にはステップ１０９において空燃比フラグＦ１
を０（リーン）とする。なお、最小値ＴＤＬは酸素セン
サ１３の出力においてリッチからリーンへの変化があっ
てもリッチ状態であるとの判断を保持するためのリーン
遅延時間であって、負の値で定義される。

【００１２】他方、リッチ（Ｖ＞Ｖｒ）であれば、ステ
ップ１１０においてディレイカウンタＣＤＬＹが負であ
るか否かが判断され、この判断が肯定される時には、ス
テップ１１１においてＣＤＬＹを０としてステップ１１
２に進む。ステップ１１２では、ディレイカウンタＣＤ
ＬＹをインクリメントし、ステップ１１３及び１１４で
は、ディレイカウンタＣＤＬＹを最大値ＴＤＲでガード
し、この場合、ディレイカウンタＣＤＬＹが最大値ＴＤ
Ｒに到達した時にはステップ１１５において空燃比フラ
グＦ１を１（リッチ）にする。なお、最大値ＴＤＲは酸
素センサ１３の出力においてリーンからリッチへの変化
があってもリーン状態であるとの判断を保持するための
リッチ遅延時間であって、正の値で定義される。

【００１３】ステップ１１６において、空燃比フラグＦ
１の符号が反転したか否かが判断される。すなわち、遅
延処理後の空燃比が反転したか否かを判断する。空燃比
が反転していれば、ステップ１１７において、空燃比フ
ラグＦ１の値により、リッチからリーンへの反転か、リ
ーンからリッチへの反転かが判断される。リッチからリ
ーンへの反転であれば、ステップ１１８において、空燃
比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチ側スキップ量
ＲＳＲだけスキップ的に大きく増加させ、リーンからリ
ッチへの反転であれば、ステップ１１９において、空燃
比フィードバック補正係数ＦＡＦをリーン側スキップ量
ＲＳＬだけスキップ的に大きく減少させる。

【００１４】一方、ステップ１１６における判断におい
て、空燃比フラグＦ１の符号が反転していなければ、ス
テップ１２０において、空燃比フラグＦ１の値により、
リーンが維持されているか、リッチが維持されているか
が判断される。リーンが維持されていれば、ステップ１
２１において、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦを
リッチ側積分量ＫＩＲだけ積分的に徐々に増加させる。
リッチが維持されていれば、ステップ１２２において、
空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリーン側積分量
ＫＩＬだけ積分的に徐々に減少させる。ここで、各積分
量ＫＩＲ，ＫＩＬは、各スキップ量ＲＳＲ，ＲＳＬに比
較して十分に小さく設定されている。

【００１５】ステップ１１８、１１９、１２１、及び１
２２において算出された空燃比フィードバック補正係数
ＦＡＦは、ステップ１２３、１２４において最大値（例
えば、１．２）でガードされ、また、ステップ１２５、
１２６において最小値（例えば、０．８）でガードされ
る。これによって、何らかの要因によって空燃比フィー
ドバック補正係数ＦＡＦが異常に大きくなり又は異常に
小さくなって、空燃比がオーバーリッチ又はオーバーリ
ーンとなることは防止される。

【００１６】通常、前述したリッチ側スキップ量ＲＳＲ
とリーン側スキップ量ＲＳＬは等しく、また、リッチ側
積分量ＫＩＲとリーン側積分量ＫＩＬは等しくされてお
り、このようなフィードバック空燃比制御によって、空
燃比フィードバック補正係数ＦＡＦは、当初、図４に実
線で示すように１．０を中心として変動し、混合気空燃
比は、所望空燃比としての理論空燃比近傍に維持され
る。経時変化等によって燃料噴射弁４の単位時間当たり
の燃料噴射量が減少すれば、空燃比フィードバック補正
係数ＦＡＦは、混合気空燃比を理論空燃比近傍に維持す
るように、１．０より大きな値を中心として変動するよ
うになる。

【００１７】制御装置２０による点火時期制御は、図５
に示す第２フローチャートに従って行われる。本フロー
チャートは、第１フローチャートと同じ実行間隔で繰り
返されるものである。まず、ステップ２０１において、
スロットル弁開度センサ２５の出力に基づき現在の運転
状態が機関アイドル時であるか否かが判断される。この
判断が肯定される時にはステップ２０２に進み、第１フ
ローチャートのステップ１０１で今回においてフィード
バック空燃比制御を実行する条件が成立しているか否か
が判断される。ステップ２０１又は２０２の判断が否定
される時、すなわち、機関アイドル時でないか、又はフ
ィードバック空燃比制御を実行する条件が成立していな
かった時には、ステップ２０３に進み、エアフローメー
タ２１、水温センサ２２、及び回転センサ２３により検
出される吸入空気量、冷却水温、及び機関回転数等によ
り定まる現在の機関運転状態に最適な点火時期Ａ２がマ
ップ（図示せず）等によって決定され、これを実際の点
火時期Ａとして点火が実施される。

【００１８】一方、ステップ２０２における判断が肯定
される時、すなわち、機関アイドル時でフィードバック
空燃比制御が実施されている時にはステップ２０４に進
み、第１フローチャートにより算出された現在の空燃比
フィードバック補正係数ＦＡＦの変動中心ＡＦＡＦが次
式によって算出される。 ＡＦＡＦ_i ＝（１５ＡＦＡＦ_i-1 ＋ＦＡＦ）／１６

【００１９】次に、ステップ２０５において、現在の空
燃比フィードバック補正係数ＦＡＦとステップ２０４で
算出された変動中心ＡＦＡＦとの偏差Ｄが算出され、ス
テップ２０６において、この偏差Ｄに基づき図７に示す
マップから点火時期進角量ｄＡが決定される。この偏差
Ｄが正となって大きくなるほど、混合気空燃比は所望空
燃比に対してリッチ程度が大きくなり、そのままでは回
転数が高くなる。また、偏差Ｄが負となって小さくなる
ほど、混合気空燃比は所望空燃比に対してリーン程度が
大きくなり、そのままでは回転数が低くなる。それによ
り、図７に示すマップにおいて、偏差Ｄが正の時には点
火時期進角量ｄＡは負とされ、全体的には偏差Ｄが大き
いほど点火時期進角量ｄＡは小さく設定されている。

【００２０】次に、ステップ２０７において、機関アイ
ドル時の基準点火時期Ａ１からステップ２０６で決定さ
れた点火時期進角量ｄＡが係数ｋ倍された値が加算さ
れ、すなわち、基準点火時期Ａ１から点火時期進角量ｄ
Ａの係数ｋによる補正値だけ進角され、これを実際の点
火時期Ａとして点火が実施される。もちろん、点火時期
進角量ｄＡが負の時には、基準点火時期Ａ１から遅角さ
れることになる。係数ｋは、当初１に設定されているも
のであり、詳しくは後述する。

【００２１】次に、ステップ２０８において、回転セン
サ２３により前回検出された機関回転数ＮがＮＥとして
記憶され、ステップ２０９において、回転センサ２３に
より今回の点火時期制御後の機関回転数Ｎが検出され
る。次に、ステップ２１０に進み、第１フローチャート
のステップ１１６で今回において空燃比フラグＦ１の符
号が反転していたか否かが判断される。この判断が否定
される時はそのまま終了する。一方、ステップ２１０の
判断が肯定される時、すなわち、遅延処理後の空燃比が
反転していた時には、ステップ２１０に進み、第１フロ
ーチャートのステップ２１１と同様に空燃比フラグＦ１
の今回の値により、リッチからリーンへの反転か、リー
ンからリッチへの反転かが判断される。

【００２２】リーンからリッチへの反転であれば、ステ
ップ２１２に進み前回の機関回転数ＮＥをＮＡとして記
憶し、リッチからリーンへの反転であれば、ステップ２
１３に進み前回の機関回転数ＮＥをＮＢとして記憶す
る。ＮＡは、空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦをリ
ーン側スキップ量ＲＳＬだけスキップ的に大きく減少さ
せる直前、すなわち、最近の空燃比フィードバック補正
係数ＦＡＦの最大ピーク値（図４の時期Ａ）における現
在の点火時期制御後の機関回転数を示し、ＮＢは、空燃
比フィードバック補正係数ＦＡＦをリッチ側スキップ量
ＲＳＲだけスキップ的に大きく増加させる直前、すなわ
ち、最近の空燃比フィードバック補正係数ＦＡＦの最小
ピーク値（図４の時期Ｂ）における現在の点火時期制御
後の機関回転数を示している。

【００２３】こうして、ステップ２１２においてＮＡが
設定されるか、又はステップ２１３においてＮＢが設定
されると、ステップ２１４に進み、ＮＡとＮＢとの偏差
が１０ｒｐｍ以上であるか否かが判断される。この判断
が肯定される時には、現在のアイドル運転状態において
は、混合気空燃比がリッチの時の点火時期の遅角及び混
合気空燃比がリーンの時の点火時期の進角が不十分であ
るとして、ステップ２１５において前述の係数ｋは０．
１だけ増加される。

【００２４】一方、ステップ２１４における判断が否定
される時には、ステップ２１６に進み、ＮＢとＮＡとの
偏差が１０ｒｐｍ以上であるか否かが判断される。この
判断が肯定される時、すなわち、点火時期の過剰な遅角
及び進角によって、最近の空燃比フィードバック補正係
数ＦＡＦの最大ピーク値における機関回転数ＮＡより最
小ピーク値における機関回転数ＮＢの方が逆に大幅に大
きくなっている時には、ステップ２１７において前述の
係数ｋは０．１だけ減少される。

【００２５】ステップ２１４及び２１５における判断が
いずれも否定される時に、係数ｋを補正することなくそ
のまま終了する。また、ステップ２１５又は２１７にお
いて係数ｋが補正された時には、ステップ２１８及び２
１９によって、係数ｋが異常に小さくならないように最
小値（例えば、０．５）でガードし、ステップ２２０及
び２２１によって、係数ｋが異常に大きくならないよう
に最大値（例えば、２）２でガードして終了するように
なっている。

【００２６】本フローチャートによれば、機関回転数に
影響を与える空燃比の刻々の変化に対して、空燃比の変
化を示す空燃比フィードバック補正係数とその変動中心
との偏差に基づき点火時期を遅れなく遅角及び進角さ
せ、アイドル運転状態における補機負荷変化等に対して
は、この遅角量及び進角量を実際の回転変動に基づき一
時遅れとはなるが補正するようになっているために、機
関アイドル時の機関回転数を十分に安定化させることが
できる。

【００２７】本フローチャートでは、簡単化して理解を
容易にするために、点火時期の進角量及び遅角量に関す
る係数ｋを同一としたが、進角量及び遅角量に関する係
数を別とすれば、機関アイドル時の空燃比フィードバッ
ク補正係数の最近の最大及び最小ピーク値における回転
数と回転変動中心との偏差等を利用して、実際の回転変
動の傾向が点火時期の進角又は遅角の一方だけが不十分
又は過剰であることが検出された場合には、一方の係数
だけを補正することが可能である。

【００２８】図２及び３は、三元触媒コンバータの上流
側に配置された酸素センサの出力に基づく空燃比制御の
ためのフローチャートであるが、一般的に行われている
ように、三元触媒コンバータの下流側にも酸素センサを
配置して、その出力に基づいて、比較電圧、リッチ及び
リーン遅延時間、リッチ側及びリーン側スキップ量、又
はリッチ側及びリーン側積分量を変更し、上流側酸素セ
ンサの出力ずれを補正するようにしても良い。

【００２９】

【発明の効果】このように本発明による内燃機関の点火
時期制御装置によれば、機関アイドル時において、混合
気空燃比を所望空燃比近傍にフィードバック制御するた
めに機関運転状態に基づく基本燃料噴射量を補正する現
在の空燃比フィードバック補正係数と現在の空燃比フィ
ードバック補正係数の変動中心との偏差に応じて点火時
期の補正量を算出し、機関アイドル時における機関回転
数の変動に応じてこの補正量を変更するようになってい
るために、フィードバック空燃比制御が実施される内燃
機関において、刻々変化する空燃比のリッチ又はリーン
程度に対して遅れなく点火時期が補正されると共に、現
在において機関に作用する補機負荷の変化等に対しても
実際の回転変動に基づき点火時期の補正が実施されるこ
とになり、アイドル回転を十分に安定化させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による点火時期制御装置が取り付けられ
た内燃機関の概略図である。

【図２】空燃比制御のための第１フローチャートの一部
である。

【図３】第１フローチャートの残りの部分である。

【図４】第１フローチャートにより算出される空燃比フ
ィードバック補正係数の変化を示すタイムチャートであ
る。

【図５】点火時期制御のための第２フローチャートの一
部である。

【図６】第２フローチャートの残りの部分である。

【図７】第２フローチャートに使用される点火時期進角
量を決定するマップである。

【符号の説明】

１…機関本体 ４…燃料噴射弁 ７…点火プラグ ２０…制御装置 ２１…エアフローメータ ２２…水温センサ ２３…回転センサ ２４…酸素センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関アイドル時において、混合気空燃比
   を所望空燃比近傍にフィードバック制御するために機関
   運転状態に基づく基本燃料噴射量を補正する現在の空燃
   比フィードバック補正係数と前記現在の空燃比フィード
   バック補正係数の変動中心との偏差に応じて点火時期の
   補正量を算出する補正量算出手段と、機関アイドル時に
   おける機関回転数の変動に応じて前記補正量を変更する
   補正量変更手段、とを具備することを特徴とする内燃機
   関の点火時期制御装置。