JPS5840028B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用エンジンの点火時期制御装置に関し、
特に排気ガス再循環を行なうか否かによって点火時期を
制御するものに係わる。

自動車用エンジンでは排気ガス中の窒素酸化物（以下Ｎ
Ｏｘという）を低減するため排気ガスを吸気系に再循環
（以下ＥＧＲという）させるものが知られているが、Ｅ
ＧＲを行なうとエンジン燃焼室内での燃焼速度が低下し
、燃焼状態を悪化生じて燃費が悪化する。

このためＥＧＲを行なったとき点火時期を適当量進角さ
せることにより燃焼状態の悪化を防止することが判って
いる。

すなわち第１図の点火時期に対する燃費率、ＮＯｘ排出
重量の特性図に示す如く、ＥＧＲ量と吸気量とから決ま
るＥＧＲ率が例えば１０％のときは点火時期を上死点前
（ＢＴＤＣ）２００に進角させると通常の進角の場合に
比べＮＯｘの排出重量を約半分に低減できることが判っ
ている。

なお第１図中曲線Ａは燃費率一定カーブを示すものであ
る。

本発明は、かかる事実に鑑みてなされたもので、エンジ
ン吸気負圧を駆動源としてダイヤフラムを駆動し弁を開
閉してＥＧＲを行なうか否かを制御する公知の形式のＥ
ＧＲ制御弁を備えたものにおいて、排気ガス再循環制御
弁（ＥＧＲ制御弁）が開かれたか否かを検出する弁開度
検出手段を備え、弁開度検出手段によってＥＧＲ制御弁
が開かれたことを検出しこの時点よりエンジンのシリン
ダ内に排気ガスが再循環されるまでの遅れ時間に相当す
る所定時間がＥＧＲ制御弁が開かれた時点より経過した
とき点火時期を所定クランク角だけ段階的（ステップ的
）に進角させる構成とすることにより、ＥＧＲを行なっ
た際エンジン燃焼状態を悪化させることを防止できると
共に、ＥＧＲが実際行なわれているかどうか確認してか
ら点火時期を進角させるためＥＧＲを行なっていないと
き点火時期を進角させてしまうといった誤動作も防止で
き、さらにＥＧＲ制御弁が開きＥＧＲガスが吸気系に再
循環された後、すみやかに進角動作を行なっているため
、ノッキングの発生等の不具合を未然に防止できると共
に排気ガス再循環直後の燃焼状態の悪化時間を短かくで
きる点火時期制御装置の提供を目的とする。

第５図は本発明の構成を明示するための全体構成図であ
る。

ＥＧＲ制御弁１３はエンジンの吸気負圧を駆動源とする
ダイヤフラム１駆動式の弁を有し、ＥＧＲの制御状態を
切換えるようになっており、弁開度検出手段１５はＥＧ
Ｒ制御弁が開かれたか否かを検出するものである。

また、弁開閉判定手段は弁開度検出手段よりの信号を受
けてＥＧＲ制御弁が開かれたことを判定し、そして時間
計測手段はＥＧＲ制御弁が開かれた時点よりの経過時間
を計測する。

経過時間判定手段はこの計測された時間が、ＥＧＲ制御
弁が開かれてから排気ガスがエンジンのシリンダ内に再
循環されるまでの遅れ時間に相当する所定時間を越えた
か否かを判定するものであり、越えたときは点火時期補
正手段において、ＥＧＲ用進角値設定手段で設定される
所定値だけエンジンの点火時期を進角する。

点火手段は点火時期補正手段により補正された点火時期
にて点火が行なわれるように点火時期を制御する。

以下本発明を図に示す一実施例につき説明する。

第２図は本発明装置を備えたエンジンの構成図であり、
図において１はエンジン本体、２はスロットル弁５を設
けた吸気管、３はスロットル弁５下流のサージタンク、
４は排気マニホールドである。

６はスロットル弁５の開度を検出するスロットルセンサ
で、スロットル弁５のアイドル開度つまり全閉状態を検
出するアイドルスイッチ６ａとスロットル弁５のフルス
ロットル開度つまり全開状態（約５５°以上）を検出す
る全開スイッチ６ｂとからなる。

Ｔはエンジン冷却水温を検出する水温センサ、８はエン
ジンの吸入空気量を検出する吸気量センサで、この吸気
量センサ８内には吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サ９が内蔵されている。

１０はエンジン点火装置の一部をなす点火コイル、１１
は点火コイル１０の点火エネルギーをエンジン各シリン
ダに設置した点火プラグに分配するディストリビュータ
である。

ディストリビュータ７は周知の如くエンジンのクランク
軸２回転で１回転せられるもので内部にはエンジン回転
角を検出する回転角センサ１２を備えている。

回転角センサ１２はクランク角の基準位置を検出するた
めのクランク軸２回転に１個だけ所定クランク角にて信
号を出力する基準角センサ１２ａと、所定のクランク角
度毎に信号を出力する角度センサ１２ｂとから成る。

１３は排気マニホールド４からの排気ガスを吸気管２の
スロットル弁５上流側に再循環させる排気ガス再循環制
御弁（ＥＧＲ制御弁）でパイプ１３ａ、１３ｂを介して
排気マニホールド４、吸気管２に接続されている。

このＥＧＲ制御弁１３は排気ガス通路１３ｃを開閉する
弁１３ｄと、この弁１３ｄの他端が連結され、弁１３ｄ
を変位させるダイヤフラム１３ｅと、このダイヤフラム
１３ｅとの間で負圧室１３ｇを形成するケース１３ｆと
、弁１３ｄを閉じる方向にダイヤフラム１３ｅに荷重を
与えるスプリング１３ｈとから成る公知の構成のもので
ある。

１４は電磁作動式の公知の構成の負圧切換弁で、パイプ
１４ａを介してサージタンク３に接続され、同時にパイ
プ１４ｂを介してＥＧＲ制御弁１３の負圧室１３ｇに接
続され、ＥＧＲ制御弁１３の負圧室１３ｇに導く圧力を
サージタンク７３内の吸気負圧か大気圧かに切換制御す
るものである。

１５はＥＧＲ制御弁１３に負圧が導入されたか否かつま
りＥＧＲ制御弁１３が開かれたか否かを検出する弁開度
検出手段をなす負圧検出スイッチで、パイプ１４ｂに設
置される。

負圧検出スイッチ１５はパイプ１４ｂ内の圧力が導入さ
れる負圧室１５ａを形成するダイヤフラム１５ｂと、負
圧室１５ａ内に設置されダイヤフラム１５ｂを付勢する
スプリング１５ｃと、ダイヤフラム１５ｂに連結され一
体に変位する可動接点１５ｄと、ハウジング１５ｅに電
気的に絶縁されて取付は固定される固定接点１５ｆとか
らなるもので、可動接点１５ｄはスプリング１５ｃを介
してボデーアースされることになる。

１６はＥＧＲ制御弁１３の開弁期間並びに点火時期を制
御する制御回路をなすマイクロコンピュータである。

次に上記マイクロコンビユータ１６を第３図に示すブロ
ック図により、詳細に説明する。

１００はＥＧＲ制御弁１３の開弁期間並びに点火時期を
計算するマイクロプロセッサユニットで、クロック信号
発生回路も含むものである。

１０１はディストリビュータ１１に内蔵された回転角セ
ンサ１２の両センサ１２ａ 、１２ｂからの基準角信号
に基いてマイクロプロセッサユニット１００に点火時期
の演算の割込処理を指令する割込指令ユニットでコモン
バス１２３を通じてマイクロプロセッサユニット１００
に信号が伝達される。

また割込指令ユニット１０１は後述のユニットの作動開
始時期を制御する信号を出力する。

１０２は回転角センサ１２の回転角信号が入力され、マ
イクロプロセッサユニット１００からの所定周波数のク
ロック信号によって所定回転（クランク）角の周期をカ
ウントし、これによりエンジン回転数を算出する回転数
用カウンタユニットである。

１０３はアナログマルチプレクサを含むＡ−Ｄ変換処理
ユニットで、吸気量センサ８、水温センサ７、吸気温セ
ンサ９からの各信号をＡＤ変換して順次マイクロプロセ
ッサユニット１００に読込ませる機能を持つ。

１０４はスロットルセンサ６のアイドルスイッチ６ａと
全開スイッチ６ｂとからの信号並びに負圧検出スイッチ
１５からの信号をマイクロプロセッサユニット１００か
らの制御信号によってマイクロプロセッサユニット１０
０にそれぞれ順次読み込ませるディジクル信号処理ユニ
ットである。

これら各ユニット１０２，１０３，１０４とマイクロプ
ロセッサユニット１００との間の情報伝達はコモンバス
１２３を通して行なわれる。

１０５はマイクロプロセッサユニット１００の制御プロ
グラムが格納されると共に各ユニット１０１．１０２，
１０３゜１０４からの出力情報を記憶する機能を有する
メモリユニットで、マイクロプロセッサユニット１００
との間の情報伝達はコモンバス１２３を通して行なわれ
る。

１０６はレジスタを含む点火時期制御用カウンタユニッ
トで、マイクロプロセッサユニット１００で計算された
点火コイル１０に通電する時期及び通電を遮断する時点
つまり点火時期を表わす出力（ディジタル）信号を割込
指令ユニット１０１からの角度信号に基づきエンジン回
転（クランク）角に対応する時期として算出し点火コイ
ル１０に通電する時間幅のパルス信号を出力する。

１０７はこのカウンタユニット１０６の出力を増幅し点
火コイル１０を駆動する増幅器である。

１０８はマイクロプロセッサユニット１００で計算され
たＥＧＲを行なうべきか否かを表わす信号が入力され、
ＥＧＲを行なうべき旨を表わす信号が入力されたとき、
負圧切換弁１４を通電駆動する弁駆動回路である。

第４図はマイクロプロセッサユニット１００の概略フロ
ーチャートを示すもので、このフローチャートに基きマ
イクロプロセッサユニット１００の機能を説明する。

エンジンが始動されると第１ステツプ１００１のスター
トにてメインルーチンの演算が開始され、第２ステツプ
１００２にスロットルセンサ６の全開スイッチ６ｂがオ
フか否かつまりスロットル弁５が全開となっていないか
否かを判定し、全開スイッチ６ｂがオフのときは第３ス
テツプ１００３に進む。

第３ステツプ１００３ではスロットルセンサ６のアイド
ルスイッチ６ａがオフか否かつまりスロットル弁５が全
閉か否かを判定しアイドルスイッチ６ａがオフのときは
第４ステツプ１００４に進む。

第４ステツプ１００４では水温センサ７からのエンジン
冷却水温ｔｗを表わす情報を基にエンジン冷却水温ｔｗ
が所定温（例えば４０°Ｃ）以上か否かを判定し所定温
以上のときは第５ステツプ１００５に進む。

第５ステツプでは吸気温センサ９からの吸気温ｔａを表
わす情報を基に吸気温ｔａが所定温（例えば１５℃）以
上か否かを判定し所定温以上のときは第６ステツプ１０
０６に進む。

第６ステツプ１００６では負圧切換弁１４をオンさせる
信号つまりＥＧＲを行なうべき旨を表わす信号を弁駆動
回路１０８に供給する。

第２ステツプ１００２で全開スイッチ６ｂがオフでない
と判定したとき、第３ステツプ１００３でアイドルスイ
ッチ６ａがオフでないと判定したとき、第４ステツプ１
００４でエンジン冷却水温ｔｗが所定温以下と判定した
とき、若しくは第５ステツプ１００５で吸気温ｔａが所
定温以下と判定したときは第７ステツプ１００７に進む
。

第７ステツプ１００７では負圧切換弁１４をオフさせる
信号を弁駆動回路１０８に供給する。

第６ステツプ１００６若しくは第７ステツプ１００７の
処理後は第８ステツプ１００８に進み、第８ステツプ１
００８では負圧検出スイッチ１５がオンしたか否かつま
りＥＧＲ制御弁１３に負圧が導入されＥＧＲが実際行な
われたか否かを判定し、負圧検出スイッチ１５がオンの
ときは第９ステツプ１００９に進む。

第９ステツプ１００９では前回のこのメインルーチンの
演算サイクルにおいて負圧検出スイッチ１５がオフであ
ったか否かを判定し、負圧検出スイッチ１５が前回の演
算サイクルにおいてオフであったときは第１０ステツプ
に進む。

第１０ステツプ１０１０では負圧検出スイッチ１５がオ
フになってから所定時間（例えば１秒）経過するまでの
時間を計測する処理を開始する。

第９ステツプ１００９で負圧検出スイッチ１５が前回の
演算サイクルにおいてもオンのときは第１１ステツプ１
０１１に進み、また第１０ステツプ１０１０からは第１
１ステツプ１０１１に進み、第１１ステツプでは負圧検
出スイッチ１５がオフに切替ってから所定時間（例えば
１秒）経過（つまり計測）したか否かを判定し、所定時
間経過したときは第１２ステツプ１０１２に進み、所定
時間経過していないときは第１３ステツプ１０１３に進
む。

第１０ステツプ１０１０では点火時期をクランク角で５
°進める支持を行なう。

第８ステツプ１００８にて負圧検出スイッチがオンでな
いつまりＥＧＲが行なわれていないと判定したときも第
１３ステツプ１０１３に進み、第１３ステツプ１０１３
ではＥＧＲによる点火時期の補正は行なわない旨支持す
る。

第１２ステツプ１０１２、第１３ステツプ１０１３から
は第１４ステツプ１０１４に進み、第１４ステツプ１０
１４ではエンジン冷却水温ｔｗやエンジンの高負荷時等
のエンジン状態に応じた点火時期の補正進角量を計算し
、第１５ステツプ１０１５に進む。

第１５ステツプ１０１５ではメインルーチンの演算を終
了し、再び第２ステツプ１００２から始まるメインルー
チンの演算処理を所定周期（例えば５１゜２ｍ５ｅｃ）
にてくり返えし行なわせる。

上記メインルーチンの第８ステツプ１００８から第１４
ステツプ１０１４までの演算は負圧検出スイッチ１５に
てＥＧＲ制御弁１３が開かれてから所定時間（この実施
例では１秒）経過後点火時期をクランク角５°だけ進角
補正させ、その他のときはＥＧＲによる点火時期の補正
を行なわないようにするものである。

この演算処理を行なうことによりＥＧＲ制御弁１３が開
かれてから実際エンジンの吸気管２を経てエンジンシリ
ンダ内に排気ガスが再循環されるまでは所定時間の遅れ
が考えられるため、点火時期の進角補正もこの遅れに相
当する時間だけ遅延させて行なわせることによりエンジ
ン燃焼の不安定を解消できるものである。

割込指令ユニット１０１からは回転角センサ１２の両セ
ンサ１２ａ 、１２ｂからの基準角信号、角度信号に基
づいて点火時期演算の割込指令を行なうべき信号が形成
されマイクロプロセッサユニット１００に供給される。

この割込指令信号がマイクロプロセッサユニット１００
に供給されると、マイクロプロセッサユニット１００は
メインルーチンの演算処理を中断して第４図に示すよう
に第２０ステツプ１０２０として示す割込処理ルーチン
の割込演算を開始し、第２１ステツプ１０２１にて回転
数用カウンタユニット１０２で求めたエンジン回転数情
報Ｎを取り込む。

次に第２２ステツプ１０２２にて吸気量センサ８からＡ
−Ｄ変換処理ユニット１０３を介して得られる吸入空気
量情報Ｑを取り込む。

次に第２３ステツプ１０２３にて画情報Ｎ、Ｑから基本
となる点火時期つまり基本進角量を計算する。

次に第２４ステツプ１０２４にてメインルーチンの第１
４ステツプ１０１４で求めた点火時期の補正進角量の演
算情報に基づいてこの基本進角量を補正計算する。

次に第２５ステツプ１０２５にて補正計算した進角量を
表わす情報を点火時期制御用カウンタユニットにセット
する。

次に第２６ステツプ１０２６にてメインルーチンの中断
した演算処理のステップに復帰する。

次に上記構成装置の主要な作動につき説明する。

エンジンが運転されているときはスロットルセンサ６、
水温センサ７、吸気温センサ９の信号に基いてマイクロ
プロセッサユニット１００はＥＧＲを行なうべきか否か
を判定し、ＥＧＲを行なうべきエンジン状態のときは弁
駆動回路１０８にその旨を表わす信号が出力され増幅さ
れ、負圧切換弁１４の電磁コイルが通電されて負圧をＥ
ＧＲ制御弁１３の負圧室１３ｇに供給し弁１３ｄを開く
。

この結果排気マニホールド４から排気ガスが吸気管２に
導入されエンジンシリンダ室内に供給されシリンダ室内
の燃焼温度を下げＮＯｘの発生を抑制する。

マイクロプロセッサユニット１００にてＥＧＲを停上す
べき旨判定したときは負圧切換弁１４には電流供給が断
たれ、ＥＧＲ制御弁１３は弁１３ｄが閉じてＥＧＲを停
止する。

一方点火時期についてみると、割込指令ユニット１０１
からの割込指令が行なわれる毎にマイクロプロセッサユ
ニット１００は点火時期の計算を行ない、点火時期を表
わす情報を点火時期制御用カウンタユニット１０６に出
力する。

このカウンタユニット１０６ではこの情報を割込指令ユ
ニット１０１からのクランク角に同期した信号に基づい
て点火すべき時期に対応するクランク角を計測する。

このカウンタユニット１０６の出力は増幅器１０７で増
幅され点火コイル１０に通電し、点火時期に対応するク
ランク角にて通電を遮断し点火コイル１０の二次コイル
に発生する高電圧がディストリビュータ１１を介して対
応するシリンダの点火プラグに供給される。

第４図のマイクロプロセッサユニット１００の概略フロ
ーチャートの説明の項で述べたとおり、ＥＧＲが行なわ
れたときはこの点火時期は所定角（この実施例ではクラ
ンク角５°）だけ進められ、ＥＧＲを行なうことによる
燃焼状態の悪化を招くことを防止できる。

以上のように本発明の点火時期制御装置は、エンジンの
吸気負圧を駆動源としてダイヤフラムを駆動し弁を開閉
して排気ガス再循環状態を切換える排気ガス再循環制御
弁と、この排気ガス再循環制御弁の開閉状態を検出する
弁開度検出手段と、この弁開度検出手段の信号が入力さ
れ前記排気ガス再循環制御弁が開かれた場合、この時点
より排気ガスがエンジンのシリンダ内に再循環されるま
での遅れ時間に相当する所定時間が排気ガス再循環弁の
開かれた時点より経過したとき、点火時期を所定値だけ
段階的に進角させる制御回路とを備えたことを特徴とし
ており、排気ガス再循環を行なった際、実質的に再循環
が行なわれた直後すみやかに段階的に点火時期が進角さ
れ得るためエンジンの燃焼状態をほとんど悪化させるこ
とはなく、また排気ガス再循環制御弁の駆動系に不具合
が生じても、排気ガス再循環が実際行なわれたかどうか
を確認してから点火時期を進め得るため排気ガス再循環
を行なっていないときに点火時期を進角させてしまうと
いった誤差動は確実に防止でき、しかも排気ガス再循環
制御が開始された後に点火時期が進角されるので、ノッ
キングの発生等の不具合を未然に防止できるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための特性図、第２図
は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は第２図に示
すマイクロコンピュータのフロック図、第４図は第３図
に示すマイクロプロセッサユニットの概略フローチャー
ト、第５図は本発明の構成を明示するための全体構成図
である。 １３・・・・・・排気ガス再循１（ＥＧＲ）制御弁、１
５・・・・・・弁開度検出手段をなす負圧検出スイッチ
、１６・・・・・・制御回路をなすマイクロコンピュー
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの吸気負圧を１駆動源としてダイヤフラム
   を駆動し弁を開閉して排気ガス再循環状態を切換える排
   気ガス再循環制御弁と、この排気ガス再循環制御弁の開
   閉状態を検出する弁開度検出手段と、この弁開度検出手
   段の出力信号により前記排気ガス再循環制御弁の開閉を
   判定する弁開閉判定手段と、前記排気ガス再循環制御弁
   が開かれた場合、この開かれた時点より時間の経過を計
   測する時間計測手段と、この計測された時間が前記排気
   ガス再循環制御弁が開かれた時点から排気ガスがエンジ
   ンのシリンダ内に再循環されるまでの遅れ時間に相当す
   る所定時間を越えたか否かを判定する経過時間判定手段
   と、この経過時間が前記所定時間を越えたとき排気ガス
   再循環用進角値設定手段により設定される所定値だけエ
   ンジンの点火時期を段階的に進角させる点火時期補正手
   段と、この点火時期補正手段の補正結果に応じて点火時
   期を制御する点火手段とを備えたことを特徴とする点火
   時期制御装置。