JPS5885362A - 内燃機関の点火時期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超希薄燃焼式内魅Ｉａ関の点火時期制御方法
に関する。

理論空給比よシはるかにリーン側の超リーン空燃比、沙
りえＶ！、Ａ／Ｆ≧２０に機関の空燃比を制御すれば、
排気ガス中ＱＮ　Ｏｘ　　成分が減少し、また＃ａ′＃
＋消費率が向上する。しかしなから、全ての運転領域で
このｉの超リーン空燃比制御を行うと、為負荷運転領域
において充分な機関トルクか得られず、違幣特性が悪化
するというＵ融が生じる。

このため、高負荷運転時には、その負荷状態に応じて空
燃比をリッチ方向に制御することが行われる。空燃比が
リッチ方向に制御されると、ξれに伴って最大トルクの
得られる点火時期が変化する。

従って、従来の如く、空燃比の鎖薄に無関係に点火時期
制御を行うと、高負荷域において空晩比を起り一ン空燃
比から大鴨にリッチな値に変化芒せる必散のある起り−
ン空燃比燃焼式機関では、充分なトルクが得られず；連
転特性の悪化、燃費の悪化婚を招く恐れがある。

本発明は、一部の領域で希＃―焼を行う内燃機関におい
て、島負衝運転領域においても高いトルクを得る仁とが
できる点火時期制御方法を提供することを目的としてい
る。

上述した目的を達成する本発明の特歓は、機関の一転速
度と吸気管内圧力もしくは吸入空気流量と會ＩｆＩＡ関
の逢転状−ノ９ラメータとして検出し、一部の運転領域
において、該検出し九運転状態パラメータに応じて機関
に供給する混合気の空燃比を理−空燃比よシ希薄餉の空
燃比に制御する内勤機関において、該ｍｕｍのスロット
ル弁の一度を検出し、機関が所定の高負荷領域にある場
合は、ＩＩＩ配検比検出スロットル弁一度に応じて、該
一度か大きくなるにつれて点火時期が遅角するようにＪ
ＩＪ　Ｎせしめることにある。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

ｍ１図には本発明の一実施例として、マイクロコンピュ
ータにより燃料噴射電制＃七行いこれによって空垢比制
伽を行う内燃機関の一例が概略的に示されている。Ｉ’
ｍ！ｉｆ図において、１０は機関の吸気通路１２の途中
に設けられたスロットル弁であり、仁のスロットル弁１
０の下流の吸気通＃６１２には、吸気１円絶対圧を検出
してその検出値に対応する電圧を発生する圧力センサ１
４の圧力取出しボート１４ａが開口している。圧力セン
サ１４の出力電圧は、蛛１６を征して制御（ロ）路１８
に送シ込まれる。

スロットル弁１００回転軸には、このスロットル９ｆ１
０の一度を検出し、その検出イ直に対応する亀出ｔ−ｉ
生ずるスロットルポジションセンサ１５が取付けられて
いる。スロットルポジションセンサ１５の出力電圧は、
ｉ［１ｌｌｌ１７を介して制御回路１８に送り込まれる
。

機関のディストリビヱータ２０には、そのｒイストリピ
凰−夕軸２０ａが所定角度、例えはクランク角に換算し
て３０°回動する毎に角度位ａｉ（ｉＩ号を発生するク
ランク角センサ２２が設けられている。クランク角セン
サ２２からの角皺位置信ｇ杖、縁２４ｔ−介してＩｉＩ
制御（ロ）路１８に送夛込まれる。

制御ＩＩｇｉ路１８からは、！１２６ｔ−介して奉数又
は複数の燃料噴射弁２８に噴射伯゛号が送シ込まれ、こ
れによシ噴射弁２８は図示しない燃料供給系からの加圧
燃料を吸気ボート部に間欠的にＩ！ｌＩｊ船する。

制御回路１８からは、さらに１点火体号が−２５を介し
てイブニラシロンコイル２７に送ル込まれる。本例では
、イブニラシロンコイル２７はイ７ナイタを備えてお９
、点火信号に応じてスノ臂−り電ｔＡＬか形成される。

イブニラシロンコイル２．７からのスパーク電流は、デ
ィストリビ為−タ２ｔ）Ｖｔ介して＆胸の谷点火グラグ
２９に分配はれ、斯くシて点火火花軒各プラグ２９〃為
ら発生する。

１ｇ２図扛ｗＰＪ１図の制御回路１８の一例を表わすブ
ロック図である。

圧力センサ１４及びスロットルポジションセンサ１５か
らの出力電圧は、本発明と直＆′関係しないため図示逼
れていない他のセンサからの電圧と共に、アナログマル
チブレフサｔｆｆむＡ／Ｄｉ換器３０ｅ（送り込まれる
。ｋ／Ｄ変換器３０において、入力電圧は、所定の変換
周期で順次２進信号に変換される。

クランク角センサ２２からのクランク角３０°毎の角度
位に信号は、速度信号形成回路３２に送り込まれ、さら
に、クランク角部ル」割込み信号として中央処理装ｋ（
ＣＰＵ）３．ｉに送り込まれる。

この速度信号形成回路３２龜、クランク角３０°毎の上
述の信号によって開閉制動されるダートと、このｆ−ト
を通過するクロック死生回路３６からのクロックツ９ル
スの数を計数するカウンタとを備えており、機関の回転
速度に応じた値を有する２進の速度信号を形成する。な
お、速１倍号形成（ロ）路３２を設けず、ＣＰＵ３４内
でン７トウエアにより速度信号を形成するようにしても
良い。

ＣＰＵ３４からパス３８ｔ−介して出力ポート４０の所
定位置に１＊豹時間τに勢しい持続時間を１する噴射信
号が与えられると、この信号Ｌ＆蛎回路４２を介して燃
料噴射弁２８に送９込まれ、その結果、時間τだけ噴射
弁２８が付勢され、この時間τに応じた蓋の燃料が機関
の燃焼室に送シ込まれる。

点火制御回路４１は、ＣＰＵ３４によつで算出された点
火コイル２７への通電開始時期に関する出力データ及び
１２１１篭軒了時期、即ち点火時期に胸する出力データ
をパス３８及び出力／　−トａ　ｅを介して受は収り、
これらの出力データから点火信号を形成する。形成され
た点火色号扛、第１図に示す点火グラブ２９、ディスト
リビユータ２０、及び点火コイル２７尋から構成される
装置４３へ送り込まれる。

Ａ／Ｄ変換器３０、速ｍ＊＊形成（ロ）路３２、及び出
力ボート３９及ひ４０は、マイクロコンピュータの谷榊
成要素であるところのＣＰＵ３４、リードオンリメモリ
（ＲＵＭ）４４，＞ンダムアクセスメモ！ｊ（ＲＡＭ）
４６、及びクロック発生回路３６にパス３８を介して＆
絖されておシ、このパス３８を介して入出力データの転
送を行う。なお、第２図には示されていないが、マイク
ルコンビ二一夕としては、さらに入出力？ｉｌＪ御（ロ
）路、メモリ制御回路等が周知の方法で設けられている
。

Ｒ（ＪＭ４４内には、後述するメイン処理ルーチンプロ
グラム等のプログラムと、それらの演算処理に必賛なテ
ーブル、定数吟があらかじめ格納せしめられている。

次に、上述のマイクロコンピュータの点火時期制御の処
理内容を第３囚を用いて概略市に説明する。同図に示す
如く、ＣＰＵ３４は電源投入が行われるとイニシャライ
ズルーチン５ｏを実行し、−ＲＡＭ４６の内容のリセッ
ト処理及び各定数の初期値セット処理郷を行う。次いで
メインルーチン５１へ進み、点火時期補正量の演算勢を
繰シ返して実行する。また、クランク角センサ２２から
のり２ンク角３０°毎のクランク角同期割込み傷゜号に
よる割込みルーチン５２が所定回実行される毎、例えは
、クランク角１２ｏ０あるいｔｉｔ　１　８　０’毎に
点火時期計算を行って点火信号を形成し、これ音出力／
　−　｝　３　９に転送する点火時期演算処理を実行す
る。なお、この点火時期演算処理は、所定胸勘毎のタイ
マ割込み信号による割込み処理ルーチン５３によって実
行しても良い。

なお、ＣＰＵ３４は、メイン処理ルーチン中において、
燃料噴射時間の演算を行い、さらにＦｆｒ足の割込みル
ーチンにおいて噴射信−＠を出力ポート４０に転送する
如き処理も実行する。

さらに、・ＣＰＵ３４線、メイン処理ルーチン中、るる
いは他の割込みルーチン中で４１！胸の１転速匿Ｎを我
わすデータを速波信号形成回路３２から取シ込み、ＲＡ
Ｍ４６内の所定領域に格納する。また、所定時間毎もし
く龜所定クランク角度位置毎に拠竹されるＡ／Ｄ変換割
込みルーチンが終了すると、吸気管内絶対圧Ｐを表わす
データ及びスロットル弁−ｉＴＨ｝Ｌを味わすデータを
Ａ／Ｄ賀換器３０から取シ込み、ＲＡＭ４６内の所定領
域に格納する。

第４１位点火時期補正社αの演算処理ルーチンを示す７
ローテヤートである。即ち、ＣＰＵ３４は、メイン処理
ルーチンの途中で第４図に示す演算処理を実行する。ま
ずステツノ６０において、１−ＬＡＭ４６からスロット
ル弁−ｉＴｌ−１１−ｔを表わす検出データｔ−取込む
。次のステップ６１においで、ＣＰＵ３４は、堆込んだ
スロットル弁開［’ｌｌ’ＨＲと比較基準一度ＴＨＲＲ
とを比較する。ＴＨＲ（ＴＨＲＲの場合はプログラム位
ステップ６２へ進み、ＴＨ托≧ＴＨＥ凡の場合はステラ
ｆ６４へ進む。比較基準一度ＴＨＲＲ／ａ．、機関が＾
負荷運転領域にあるか否かを判別する基準となるもので
あり、本案施例では、吸気管内圧力が７１０ｍｓ＋Ｈｇ
（従って吸気管負圧は一５０ｗＨｇ）であるときのスロ
ットル弁開度に等しくあらかじめ設定されている。

この比軟基準−１ｉＴＨ凡Ｒは、吸気管内圧力か７００
〜７２０■Ｈｇ　ｋｉｌｌとなるときのスロットル弁開
度ｒＣ勢しく設定することが好ましい。なお、吸気管内
圧力か７００〜７２０冒Ｈｇとなるときのスロットル弁
開度ＴＨＲｉ、ｓ１！５図に示す如く、回転速度Ｎに応
じて変化してしまう。従って、−転速１ｉＮの変化に応
じて比較基＊ｈｍ’ｒｈｕ、、を補正すれはよシ釉にの
高い為負荷領域の検出が可能となる。

ステラｆ６１において、’ｒＨｋＬ＜’ｉ”ｈｈ、、と
判別されｆｃ場合、即ち、高負荷領域でないと判別され
た場合、ステップ６２において、燃ｙＩ＋増亀係数βが
β←１．０に設定される。次いでステップ６３に点火時
期補正値αがα←０に設定される。一方、ＴＨＲ≧Ｔ　
ＨＲＲである場合、即ち、高負荷領域であると判別され
た場合、ステップ６４において、燃料ｔｊａ量係数βが
スロットル弁一度’Ｉ”　ＨＲの関数ｆ（ＴＨＲ）に等
しく設定される。この関数ｆ（ＴＨＲ）は、第６図の破
：ｋに示すようにスロットル弁１ｉ良ＴＨＲが増大する
につれて砿々に増大する一次関数である。次いでステッ
プ６５において、ステップ６４で算出した燃料増量係数
β及び回転速度Ｎに応じて点火時期補正値αを算出する
。

ｉ（０Ｍ４４には、燃料＃ｉ菫係数β及び回転速［Ｎに
対する点火時期補正値αがマッグの杉で配憶されており
、ステップ６５では、このマツプから点火時期補正値α
が求められる。第７図は回転速腋Ｎが１６０　Ｏｒｐｍ
の際の燃料増量係数αに対する点火時期補正値αの関係
を例示している。以上の如くして求められた点火時期補
正ず血αは、次のステラ７”６６において、ＲＡｆ’ｖ
１４６に格納される。

第８図は点火時期演算用の割込み処理ルーチンを示すフ
ローチャートである。＼テツｆ７０において、ＣＰＵ３
４は、ＲＡＭ４６から回転速度Ｎを表わす検出データを
取り込み、次のステップ７１において、吸気管内圧力Ｐ
を表わす検出データをＲＡＭ４６から取シ込む。次のス
テラ７’７２においては、取り込んだ（ロ）転速度デー
タ及び吸気管内圧力データからその時の連転状態におけ
る最適点火時ル」を算出する。この算出方法として、例
えはへとＰとに対するマッグによって最適点火進角θａ
ｔ算出する方法か行われる。次のステラ７７３では、こ
のようにして求めた最適点火進角θａを点火時期補正値
αだけ減少させる。卸ち、θ←θａ−αの演算がステラ
ｆ７３で行われる。次いで、次のステップ７４において
、点火進角θの表わすクランク角度位置と、基準角度ｆ
ｉ置との間のクランク角θｂが算出される。さらにこの
換°算したクランク角θｂが点火時期データ及び遁亀翻
始時期データに換３１Ｌキれ、次のステップ７５におい
て、これらのデータが出力ボート３９に込シ出湯れる。

第６図の実線ａは、上述の如くして制御される点火時期
のスロットル弁Ｔｈ１ＩＴＨＲに対する特性を表わして
いる。また、笑１ｗｂ鉱、第４図の処理ルーチンで算出
した燃料増量係数βに応じて制卸される空燃比のスロッ
トル弁一度ＴＨＲに対する特性を表わしている。同図か
らも明らかのように、本実施例では、比較基準−ＷＬ’
ｒｎ′ｋＬＨ１ｃＴＨＲＲ＝３０°に設定されている。

従って、スロットル弁′＠ｉ’ｌ’）ｌ）ｔが３０′を
越えると、燃料増量係数βが同図の嫉１の如く増大し、
それＩｔよシ、空燃比がスロットル弁開［ＴＨＲの増大
に応じてリッチ方向に制御畜れる。燃料増量係数βがこ
のように増大すると、点火時期が実ｉａに示すように遅
角方向に劃−される。即ち、スロットル弁開ｉ’ｌ’　
Ｈ）ｔが３０°を越えると、スロットル弁開［ＴＨＲの
増大に応じて、ｌｉＩち、空燃比のリッチ方向への移行
ＶＣ応じて、点火時期は遅れ方向にｒｒｔ＋ＪＮされる
。その結果、点火時期は、最大トルクの得られる値（Ｍ
ＢＴ）に制御される。

中負向領域で超リーン空燃比による運転を行う機関では
、高負荷領域で負荷状態に応じて空燃比を大輪にリッチ
方向に変化させているため、これに応じて点火時期を遅
角方向に変化させることによって初めて高いトルクを高
負荷領域で得ることかできるのである。

・以上詐細に説明したように本発明によれは、筒負荷運
転領域において、空燃比変化に応じた点火時期側−が行
われるため、超リーン空燃比式機関において、高負向域
で充分なトルクか得られ、運転特性及び燃費特性の大幅
な向上をｈ↑ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図り本発明の一実施例のＩＩＩｔ略図、第２−は第
１図の制御回路のブロック内、第３囚はマイクロコンピ
ュータの処理内容の概略説明図、鉛４蝕はマイクロコン
ピュータの制員グロダ２人の一部のフローチャート、第
５−は−転速ｋＮ及び吸気管内圧力Ｐに灼するスロット
ル弁−［Ｔ）ｉＲの特性図、第６図はスロットル弁一度
ＴＨＲに約する燃料増ｍｓ数β及び制御空燃比さらに点
火時期の特性図、第７図は燃料増蓋体数βに対する点火
時期補正値αの特性図、第８−はマイクロコンビエータ
の制御グロダラムの一部のフローチャートであるｃｌ １４・・・圧力センサ、１５・・・スロットルポジシ■
ンセンサ、１８・・・制御回路、２２・・・クランク角
センサ、２７・・・点火コイル、２８・・・燃料噴射弁
、２９・・・点火１ラグ、３０・・・Ａ／Ｄ変換話、３
２・・・速度信ぢ形成１蹟、３４・・・ＣＰＵ、３９，
４０・・・出力ボート、４１・・・点火腕−（２）路、
４３・・・点火鉄酸、４４・・・）ＬＵＭ、４６−ＲＡ
Ｍ。 特許出り人 トヨタ自動車工業株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士　ｉ２！１　　舘　和　之 弁理士　山　口　昭　之 第３図 第５図 回転速度Ｎ　（ｒｌ）ｍ） 第６図 （ｄｅｇ　） 第７図 １２　１４　１６　１８　２０　２２　２４空燃比 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｉｆｌに−の回転速度と吸気管内圧力もしくは吸入
   空気流飯とを機関の運転状態パラメータとして検出し、
   一部の運転領域において、該検出した運転状態パラメー
   タに応じて機関に供給する混合気の空燃比を理論空燃比
   よシ希薄餞の空燃比に制御する内燃機関において、該Ｉ
   ｍ胸のスロットル弁の開度を検出し、機関が所定の高負
   荷領域にある場合は、前記検出したスロットル弁鮨度に
   応じて、該一度が大きくなるに゛りれて点火時期が遅角
   するように制御せしめることを特徴とする内燃機関の点
   火時期制御方法。 ２、　機関が所定の高負荷領域にあるか否かは、検出し
   たスロットル弁開皺が所定の高負荷領域でろることを次
   わす開度であるか否かによって判別される特許請求の範
   す第１項記載の点火時期制御方法。 ３、　機関が所定の高負荷領域にあることを叛わす前記
   スロットル弁−皺が、機関の吸気管内圧力が所定ｆｌ［
   以上となるスロットル弁ｒｊ＠度でるる特許請求の範ｖ
   ５第２ＪＪｊ記載の点火時期制御方法。 ４、　前記所定値が７００乃至７２０　ｓｍＨｇである
   特許請求の範囲第３項記載の点火時期制御方法。 ５、　機関が所定の高負荷領域にあることを表わす前記
   スロットル弁ｌ！ｋが機関の回転速度変化に応じて変化
   せしめられる特許＃ｌ！氷の範囲第３項もしくは第４項
   記載の点火時期制御力法。