JPS5846675B2 - 点火時期制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、点火時期制御方法に関する。

エンジンの燃費や性能をよくするためには、エンジンの
圧縮比を上げ、点火時期を進めればよいことが知られて
いるが、これを行なうとノッキングが発生し易くなるた
め、それを検出して点火時期を遅らせるように補正制御
し、ノッキングを回避又は抑制させる必要がある。

そのための点火時期制御方法としては従来、エンジンの
気筒内圧力を測定してノッキングを検出し、その結果に
応じて点火時期を補正制御する方法と、エンジンの振動
を測定して検出し、その結果に応じて点火時期を補正制
御する方法等があった。

すなわち、前者はノッキングが発生しない場合気筒内圧
力はエンジン回転角に対して第１図に実線で示すように
滑らかに変化するが、ノッキングが発生すると異常燃焼
のために破線で示すように激しく変化することを利用し
、その圧力変化を測定してノッキングの発生の有無を判
定し、後者は前記の急激な圧力変化に起因するエンジン
の異常振動を測定してノッキングの発生の有無を判定す
る。

しかしながら、このような従来の方法では、エンジン気
筒内の高温、高圧に耐え得る圧力センサや、エンジンの
微少振動を検出し得る高感度の振動センサが必要である
ため、高価になるという欠点があった。

また、圧力検出の場合は圧力センサの恒久的な耐久性を
確保することが困難であり、振動検出の場合はノッキン
グによる振動を正確に判定するために振動センサの検出
信号レベルを太きくしようとすると、その可動部の変位
量を大きくしなければならず、そのためにやはり振動セ
ンサの耐久性を確保することが難しくなる問題もあった
。

したがって、長期間に亘って有効にノッキングを回避又
は抑制する点火時期の補正制御を行なうことが困難であ
った。

そこで、この発明においては、ノッキングが発生してい
なければ、エンジン回転速度はエンジン回転角に対して
第２図に実線で示すようにゆるやかに変化するが、ノッ
キングが発生すると第１図に破線で示すような急激な圧
力変化に伴い、エンジン回転速度の変化が第２図に破線
で示すように、正常時より激しくなることに着目して、
点火間隔より小さい周期でエンジン回転速度に基づく値
を計測し、その計測値からエンジン回転速度の変動量を
検出して、その変動量を所定の基準値と比較し、変動量
が基準値より大きい時に点火時期を遅らせるようにし、
それによって圧力センサや振動センサを不要にすると共
に、点火時期の制御を適切に行なうようにする。

以下、この発明による点火時期制御方法の実施例を添付
図面の第３図以降を参照しながら説明する。

第３図において、エンジン回転角検出手段１はエンジン
の一定回転角毎にパルス信号ａ及びｂを発生する。

例えば６気筒エンジンにこの発明を適用した場合、第４
図に示すように、パルス信号ａはエンジン回転角１°毎
に立上り、立下りを繰返し、パルス信号すは１２００毎
に立上る。

エンジン回転角検出手段１としては、例えば電磁ピック
アップとギアの組合せ、発光・受光装置とスリット付円
板の組合せ、感磁素子と磁石を取り付けた円板の組合せ
等多くのものが既に公知である。

周期測定手段２は、第５図に示すようにクロック発振器
２１とカウンタ２２とタイミング制御回路２３とからな
り、パルス信号ａの周期を演算・記憶手段としてのマイ
クロコンピュータ（以下「マイコン」と云う）３に制御
されて測定する。

すなわち、マイコン３によって制御されるタイミング制
御回路２３は、パルス信号ａに同期した例えば１°毎に
立上る割込要求信号ｉをマイコン３へ出力し、マイコン
３がそれに応じてエンジン回転角１°毎に、カウンタ２
２がクロック発振器２１からのクロック信号Ｃをカウン
トしたカウントデータｈを読み込んで記憶し、例えばそ
のデータ間の差を算出してパルス信号ａの周期を測定す
るようになっている。

マイコン３は、第６図に示すように中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）３１、後述するプログラムを格納したリード・オン
リー・メモリ（ＲＯＭ）３２及び各種演算データを一時
記憶するランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）３３等
からなり、測定された周期データを記憶したり、そのデ
ータを演算処理してエンジン回転速度の瞬時値を算出し
たり、そのエンジン回転速度の瞬時値変動量を算出して
その変動量が所定の基準値より大きい時にエンジン要求
値より遅らせた点火時期データｆと通電データｅを点火
信号発生手段４へ出力する。

その動作の詳細は後述する。

点火信号発生手段４は第８図に示すように、マイコン３
からの点火時期データｆを受けてそれを記憶するレジス
タ４１と、マイコン３からの通電角データｅを受けてそ
れを記憶するレジスタ４２と、パルス信号すによってリ
セットされ、パルス信号ａをカウントし、パルス信号す
が入るエンジン回転角度を基準にしたエンジンの回転角
度位置の現在値を測定するカウンタ４３と、カウンタ４
３の測定値とレジスタ４１の値を比較して、致した時に
フリップ・フロップ４４の出力である点火信号ｊをリセ
ットする比較器４５と、カウンタ４３の測定値とレジス
タ４２の値を比較して、一致した時に前記フリップ・フ
ロップ４４の出力である点火信号ｊをセットする比較器
４６などから構成され、点火時期データｆに対応したエ
ンジン回転角度で点火し、即ち、図示しない点火コイル
の１次電流を遮断し、通電角データｅに対応したエンジ
ン回転角で点火コイルの１次電流の通電を開始するよう
な点火信号ｊを発する。

次に、上記のように構成された実施例におけるマイコン
３の動作を第７図イ〜ハに示すフロー図を参照して説明
する。

先ず、電源が入ると第７図イに示すように、「リセット
」の状態から動作を開始し、各種人力データを読み込む
。

入力データは第３図においては図示していないが、エン
ジンの負荷状態を示す信号（例えば吸入空気量、吸気圧
、スロットル開度）、エンジン冷却水温度、吸入空気温
度、電源（バッテリ）電圧などの信号である。

これらのデータに基づいて点火時期を決定する訳である
が、先ず後述するエンジン回転速度測定結果のデータと
エンジン負荷状態を示すデータに対応して基本点火時期
を算出する。

続いて冷却水温、吸気温度等による点火時期の補正を行
なう。

次に、エンジン回転速度や電源電圧によらず点火エネル
ギーが一定となるように点火コイルの１次電流の通電角
をそれらに応じて算出する。

そして、これらの演算を繰返し行なって常に最も新しい
データをマイコン３のＲＡＭ３３に記憶しておく。

次に、エンジン回転速度の変動量を点火間隔より小さい
周期で検出する方法に就で説明する。

前述のように、周期測定手段２を用いてパルス信号ａの
周期を測定するが、その測定データは第５図に示したタ
イミング制御回路２３からの１°毎に発生する割込要求
信号ｉによってコールされる割込処理プログラムをマイ
コン３のＣＰＵ３１が実行して得られる。

この割込要求信号ｉが入力すると、今まで第７図イの演
算処理を繰返し実行していたＣＰＵ ３１は、それを一
時中断して同図口の「１°割り込み」から始まる演算処
理を優先的に実行する。

先ず、カウンタ２２のカウントデータｈを読み込む。

続いて、そのデータと前回読み込んだデータとから信号
ａの立上りから立下りあるいは立下りから立上りまでの
周期ｔを算出し、それをＲＡＭ ３３に記憶しておく。

次に、同様にして前回算出してＲＡＭ ３３に記憶した
周期データと今回算出した周期データとの差△ｔを算出
する。

なお、周期ｔはエンジン回転速度の瞬時値の逆数である
からその差△ｔが大きい程回転速度の変動量も大きくな
るため、この△１の大きさによって点火間隔より小さい
周期での回転速度の瞬時値の変動量を知ることができる
。

もちろん、エンジン回転速度の瞬時値を求めてから両者
の差をとって変動量を直接求めても良い。

そこで、△ｔを所定の基準値と比較して、その基準値よ
り太きければノック有りと判定し、小さければノック無
しと判定して、その判定結果をＲＡＭ ３３に記憶して
おく。

また、周期ｔの逆数を計算してエンジン回転速度の瞬時
値を求め、それを前述の基本点火時期の算出等に利用す
る。

以上の演算処理を終了すると、再び同図イの「リセット
」から始まる演算処理を、中断していたところに戻って
再開する。

次に、ノック判定結果に従って点火時期を補正する方法
に就で説明する。

パルス信号すすなわちエンジン回転角１２０°の信号が
マイコン３のＣＰＵ３１に入力すると、第７図ハのｒ１
２０’割り込み」から始まる演算処理を開始する。

先ず同図口に示す演算処理で判定し、ＲＡＭ３３に記憶
されたノック判定結果をチェックし、ノック有りの場合
は同図イに示す演算処理で算出、補正された点火時期を
遅らせる方向に補正し、ノック無しの場合は、既に遅ら
せる補正が行なわれている場合には補正量を徐々に小さ
くして補正量をゼロに戻し、補正が行なわれていない場
合には、そのまま補正しないで点火時期データｆと通電
角データｅを点火信号発生手段４へ出力する。

そして、点火信号発生手段４はこれらの両デークｆ。

ｅとエンジン回転角検出手段１からのパルス信号ａ、ｂ
とから点火信号Ｊを発生し、それによって図示しない点
火コイルの通電を制御し、配電器、点火栓を介してノッ
キングの発生を抑制又は回避するような点火を行なう。

以上説明したのはこの発明の基本的実施例であるが、次
に他の実施例について説明する。

６気筒以外のエンジンに適用する場合にはパルス信号す
を変えれば良く、例えば４気筒エンジンの場合には１８
０°毎に、また８気筒エンジンの場合には９０°毎に、
すなわち７２０°÷（気筒数）の角度毎にパルスを発生
するようにする。

周期測定は必ずしも１°毎に行なわなくても良い。

例えば、２°毎に行なう場合、パルス信号ａを２°毎に
変化するように変えても良いし、パルス信号ａの立上り
から次の立上りまでの周期を測定しても良い。

さらに、演算処理において、２回測定した結果毎に△ｔ
を算出するようにしても良い。

このように周期をゆっくりにすると、演算処理速度の遅
い安価なマイコンやその周辺回路が使えるという利点が
ある。

ノッキングの有無の判定においては、基準値をエンジン
の運転状態に応じて変えると、さらに正確に判定できる
。

例えばエンジン回転速度が低い場合には、ノッキングに
よるエンジン回転速度の変動量の絶対値が小さいが、回
転速度が高い場合にはその変動量の絶対値が大きくなる
。

従って基準値を回転速度変化に応じて変化させると良い
。

なお、周期データの差△ｔに回転速度に応じた値を乗じ
て、一定の基準値と比較しても同様の効果が得られる。

さらに、エンジン回転速度以外の要因によって、例えば
冷却水温度やエンジン負荷、車速等によって基準値を変
えたり、△ｔを補正しても良い。

なお、第２図から分るように、ノッキングの発生によっ
てエンジン回転速度の瞬時値が変化する期間はある範囲
に限定されている。

これは点火直後、すなわち燃焼の開始直後からしばらく
の間で、路上死点付近である。

従って、その範囲だけでノンキングの有無を判定するよ
うにすれば、さらに正確に判定できる。

具体的には、パルス信号すが上死点付近で発生するよう
にエンジン回転角検出手段１を設定しておき、その信号
が入った直後のみ、判定するようにすれば良い。

また、回転速度の算出は瞬時値でなく所定回転角度内の
平均値をとるようにしても良い。

その場合、周期データｔを複数個加算して、その平均値
を求めても良し、所定時間内のパルス信号ａのパルス数
を測定しても良い。

ノッキングの有無による点火時期の補正は前述の他に、
ノック無しの場合に点火時期を進めたり、一度ノツクが
発生したら急激に遅らせて、ゆっくり戻すような方式を
とっても良い。

以上説明したように、この発明によれば、点火間隔より
小さい周期でエンジン回転速度に基づく値を計測し、そ
の計測値からエンジン回転速度の変動量を検出して、そ
の変動量を所定の基準値と比較し、変動量が基準値より
大きい時に点火時期を遅らせるようにしたので、従来の
ような高価で耐久性に問題のある圧力センサや振動セン
サを用いずに済み、長期間に亘ってノッキングの回避又
は抑制を適切に行ないながらエンジンの燃費や性能の向
上を計ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エンジン気筒内圧力とエンジン回転角の関係
を示す線図である。 第２図は、エンジン回転速度とエンジン回転角の関係を
示す線図である。 第３図は、この発明の実施例を示すブロック図である。 第４図は、エンジン回転角検出手段の出力パルス信号の
波形図である。 第５図は、周期測定手段の構成を示すブロック図である
。 第６図は、マイクロコンピュータの基本構成を示すブロ
ック図である。 第７図イ〜ハは、夫々マイクロコンピュータの動作を示
すフロー図である。 第８図は、点火信号発生手段の構成を示すブロック図で
ある。 １・・・・・・エンジン回転角検出手段、２・・・・・
・周期測定手段、３・・・・・・マイクロコンピュータ
（演算・記憶手段）、４・・・・・・点火信号発生手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 点火間隔より小さい周期で千ンジン回転速度に基づ
   く値を言−１−＋、＋ＩＬ 、その計測値からエンジン
   回転速度の変動量を検出して、その変動量を所定の基準
   値と比較し、前記変動量が前記基準値より大きい時に点
   火時期を遅らせることを特徴とする点火時期制御方法。