JPS5945830B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車等の内燃機関の点火時期制御装置に係り
、特に無負荷時と通常運転時とで点火進角値を求める計
算式又はテーブルを別個にすることで運転性、安定性を
向上させた点火時期制御装置に関する。

最近、マイクロコンピュータ等の演算装置を用い、機関
の回転速度や負荷等の機関運転変数に基づいて点火時期
（進角値又は遅角値）を決める電子式点火時期制御装置
が開発されている。

この電子式点火時期制御装置は、従来の遠心進角装置や
真空進角装置のような機械式進角装置に比較して点火時
期の制御幅を大きくとることができ、また機関の運転状
態に最も適した点火時期を容易に設定することができる
という特徴がある。

しかし、従来の回転速度と負荷（吸入負圧、吸入空気流
量又は噴射パルス幅から検出）とから点火時期を設定す
る方式にあっては、アイドリングやコーステイングの運
転時と、低負荷（軽い負荷）運転時との区別がつけにく
かったため、例えば車速か２０／ｚ／ｈのような低負荷
運転時の進角値を大きく設定すると、回転速度や負荷状
態が上記低負荷運転状態と類似しているアイドリング運
転での進角値が大きくなってしまい、アイドリングが不
安定となったり回転速度にバンチングが生じたりする不
都合が生じ、また暖機運転中に遅角しようとすると運転
性が悪くなるなどの問題点かあつた。

本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので
あり、無負荷時に、機関が高温（暖機完了後）のときと
低温（暖機中）のときとで別個の計算式又はテーブルを
用いて点火進角値を求めることにより、上記の問題点を
解決し、特に暖機特性を向上させた点火時期制御装置を
提供することを目的とする。

以下図面により本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例ブロック図である。

第１図において、１は機関冷却水温度に対応した信号Ｓ
１を出力する温度センサ、２は機関の絞り弁の開閉を検
出して開閉に応じたオン・オフ信号Ｓ２を出力する絞り
弁スイッチ、３は機関によって走行運転される車両の速
度を検出して車速信号Ｓ３を出力する車速センサ、４は
クランク角の基準角度（例えば１２０°）ごとの基準角
パルスＳ４を出力する基準角センサ、５はクランク角の
単位角度（例えば１°）ごとに単位角パルスＳ５を出力
する単位角センサである。

これらの各センサ１〜５からの各信号８１〜Ｓ５（必要
に応じてこれ以外にも機関の吸入負圧に対応した信号、
機関のアイドリング状態に対応した信号、燃料噴射パル
ス信号、変速機の変速位置信号等も用いられる）は、入
出力制御装置６を通して、ＲＯＭ（’Ｊ−ドオンリ・メ
モリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）、ＣＰＵ
（中央処理装置）等よりなる主演算部７に読込まれる。

主演算部７は、読込んだ各信号Ｓ、〜Ｓ５より機関状態
を判断して、計算又はテーブル検索により進角値及び通
電角を決め、これを入出力制御装置６の中の点火進角制
御を行なう部分に指示する。

入出力制御装置６は、基準角センサ４及び単位角センサ
５からの信号Ｓ４及びＳ５により通電及び遮断（点火）
を点火出力端子８に出力し一点鎖線で囲んだ点火装置内
の点火コイル１２の電流をオン・オフするトランジスタ
９の作動を制御する。

１０は分配器、１１はスパーク・プラグであり、１３は
電源用のバッテリである。

なお、機関回転速度は基準角センサ４及び単位角センサ
５からの信号Ｓ４及びＳ５より求められるのはいうまで
もない。

また、最近の半導体技術の進歩により、二点鎖線で囲ん
で示すように、入出力制御装置６と主演算部７を一体化
し、さらにトランジスタ９までを内蔵したものか簡易に
作製され、使用し得るようになっている。

第２図は本発明で採用する点火進角特性の一実施例を示
し、第３図に点火進角値を出力するまでの流れ図を示す
。

第３図において、演算開始により点火進角値の演算に入
ると、まずＰｌにより機関が始動中であるか否かを判定
し、始動中であればＰ２に進み、機関冷却水温度に従っ
て始動用進角値テーブルを検索し、その検索結果の進角
値をＰ３を介して出力する。

Ｐｌにおいて機関が始動中でない時はＰ４に進み、絞り
弁が全閉か否かを判定する。

絞り弁が全閉でない時は通常の運転中であるからＰ５に
進み、機関回転速度に負荷（吸入負圧、吸入空気流量、
燃料噴射パルス幅、絞り弁開度等）とに対応した進角値
をテーブル検索し、Ｐ３を介して出力する。

Ｐ４において絞り弁全閉（つまりアイドリング開度）の
場合はＰ６に進み、機関冷却水温度を判定する。

この場合、水温が５０℃以上であれば、特にそれ以上は
急速に暖機する必要はないのでＰ７に進んで第２図の特
性Ｂをテーブル検索する。

即ち、特別に遅角は行なわない。

Ｐ６において水温が５０℃以下の場合はＰ８に進んで車
速を判定する。

ここで車速が８Ｉａｒｌ／ｈ以上の時も、後述のように
遅角すると逆効果となるので、Ｐ７に進んで特性Ｂを使
用する。

結局、水温が５０℃以下でかつ車速が８１ｃｒｆｌ／
ｈ以下の時にＰ９？こ進んで遅角特性つまり第２図の特
性Ａを使用する。

特性Ａと特性Ｂとを上記のように使い分けるのは次の理
由による。

即ち、暖機後のアイドリング運転とそれに近い運転条件
の区別をするだけならアイドリング運転時に一定進角値
とするだけで充分であるが、しかし、暖機過程中は機関
側の要求で空燃比は過濃とせざるを得ないし、そうする
と大量のＨＣ、ＣＯを排出して大気汚染上好ましくない
。

そこで、暖機過程中は急速暖機を目的とした進角特性を
別に持ち、しかもその場合の進角特性は、排ガス温度を
上昇させて触媒やサーマルリアクタ等の排気浄化装置の
作動を速め、かつ機関の暖機を速めて過濃状態から速く
暖機後の最適状態とするために、より遅角した（つまり
進角値の小さい）特性であることか望ましいからである
。

遅角すると安定度が悪化するため、安定度の良好な高回
転速度時のみ遅角するのが望ましいため機関回転速度が
高い時のみ遅角特性Ａを使用するのが望ましい。

なお、第３図流れ図では上記したような機関回転速度に
よって進角特性を選択する要素が入っていないかのよう
であるが、特性Ａと特性Ｂを、第２図に示すごとく機関
回転速度が１００ ＯＲＰＭ以下で一致させた特性とす
ることで、遅角しているのは機関回転速度が１１０００
ＲＰ以上の領域となり、問題はない。

次に、第２図の特性Ｂが、例数このように、低回転速度
時に一定値で、それより回転速度の高い所で進角値が犬
としであるかを説明する。

一般にアイドリング運転時の機関回転速度は自然に多少
変動する。

この回転速度の変動で進角値も変化するようにすると、
回転速度変動を助長することとなるので、通常アイドリ
ング運転で使われる回転速度範囲では、つまり第２図で
は１０００ ＲＰＭ以下の回転速度範囲では、一定進角
値である必要がある。

しかし、絞り弁全閉時は、上記の一定進角値のままであ
るとすると、高回転から絞り弁を閉じた時、進角値が小
さすぎて失火し、未燃炭化水素（ＨＣ）を排出したりす
る。

そこで、特性Ｂとして示すように、回転速度の上昇に伴
って進角値が犬となる、減速時最適の進角値としておく
のが良い。

なお、この特性Ｂは従来の遠心ガバナ方式による進角特
性と類似の特性となっているが、従来方式では上記特性
か絞り弁全開時のトルクとノッキングで決まっているの
に対し、本発明での第２図特性Ｂは、減速時の要求から
決まる点が大きく異なる。

なお、最高進角値は回路機能的に制限されるので、第２
図に示すように、機関回転速度が約２００ ＯＲＰＭ以
下の範囲は、一定の点火進角値となっている。

次に第２図の特性Ａについて述べる。

もし特性Ｂだけを使用すると、暖機過程でファーストア
イドル中には、回転速度が上昇すると進角値が犬となり
、トルク（外に仕事をするトルクではなく、機関内で発
生するトルク）が犬となり、これによりさらに回転速度
が上昇し、逆に回転速度の低下は遅角を招きさらに回転
速度が低下するとＧ゛う正帰還がかかり、ハンチングを
起こす恐わがある。

そこで、特性Ａのように逆特性としておくことにより、
負帰還かかかり、安定した回転で、しかも遅角している
ため急速な暖機が行なえることになる。

従来の機械方式の進角装置でこのような特性Ａ。

特性Ｂを区分して得るには、複雑な機構と、必然的にコ
スト上昇と信頼性低下を招くが、本発明のように半導体
構成の演算処理装置、例えばマイクロコンピュータ、を
使用する方式とすれば、多少のプログラム増加のみで簡
単に、安価に実現できる。

無負荷であるか否かを検出する手段としては、絞り弁全
閉スイッチを用いるのが最も信頼性が高く、安価であり
、かつオン・オフ信号であるためディジタル・コンピュ
ータシステムでは採用しやすい。

しかしながら、加速補正や減速補正のためや、負荷検出
用として絞り弁開度をアナログ信号で検知するセンサを
持っている場合は、必ずしも絞り弁全閉スイッチを用い
なくても、アイドル調整代まで含めたアイドル相当開度
をもって無負荷と判定するのが良い。

なお、車速か一定値以下の時のみ遅角させる理由は次の
通りである。

即ち、前述のように、機関の無負荷は、通常、絞り弁全
閉スイッチで検出されるが、絞り弁全閉スイッチは減速
の制動時にもオンとなり、すると暖機されていない減速
時に遅角されることになり、かえって失火したりして大
量の未燃ＨＣを排出したりして、逆効果となる恐れがあ
り、そのような心配のない車速以下でのみ遅角するのが
望ましいからである。

第４図は本発明の他の実施例に対応する流れ図で、これ
は、機関温度が第１の設定値ＴＡ以上でかつ第２の設定
値ＴＢ以下の時に暖機過程用の進角特性を使用するよう
にした場合である。

第４図と第３図との相異は、第３図における冷却水温度
が５０℃以上か以下かを判定するＰ６の代りに、第４図
においては、Ｐ６□とＰ６□の２つを設け、Ｐ６゜にお
いて水温が６５℃（第２の設定値ＴＢに相当）以下であ
ることを判定し、Ｐ６２において水温が１０℃（第１の
設定値ＴＡに相当）以上であることを判定している点で
ある。

これは、本願発明の一つの目的が急速な暖機により有害
成分の排出を減らすことにあるが、しかし、実際には急
速暖機のため遅角すると、機関の安定度や燃費の点では
不利であり、安定度対策としては安定度の良い時のみ遅
角することが有効であり、２０８Ｃ〜３０℃程度の常用
気温では安定度の問題は生じないが、０℃以下のような
、燃焼条件が厳しい温度領域で遅角すると安定度の悪化
を招くので遅角はある設定温度値以上とし、また暖機後
は再始動では、特に遅角して暖機する必要はないので、
遅角はある設定温度値以下とすれは良いという理由によ
る。

次に本発明による遅角特性Ａの与え方に対する他の実施
例について述べる。

第５図は通常の進角特性Ｂからある一定の進角値を減算
したものを遅角特性Ａとするもので、第５図に実線と破
線で示すように、平行移動に相当する。

最も簡単な方法ではあるが、しかしアイドリング近傍の
回転時に遅角しすぎることになるという不具合があり、
この対策として、ある回転速度Ｎ□を設定し、実際の回
転速度が上記設定値Ｎ、以下では通常の進角特性Ｂとし
、設定値Ｎ１より高回転時は遅角特性Ａにするという回
転速度判定を附加することが考えられるが、その場合の
特性は一点鎖線で示す曲線となり、設定値Ｎ１の所で進
角値に段がつき、多少回転にハンチングを起こす可能性
がある。

しかし、この第５図方式によれば、演算処理のプログラ
ムの容量が少なくてすむという利点がある。

第６図は進角値に上限値を設け、ある回転速度Ｎ２以上
ではこの上限値に制限した遅角特性Ａを使用する場合で
、破線で示す特性Ａとなる。

第２図の特性Ａと比較すると遅角量が少なく、効果とし
ては第２図の場合に比較して小さいが、これもプログラ
ム容量が少なくてすむ利点がある。

第７図は、通常の進角特性Ｂにある一定の係数を乗じた
ものを遅角特性Ａとするもので、この方式もプログラム
容量は小さくてすむという利点ぼあるが、第６図の場合
と同様である。

さらに、暖機中のファーストアイドル回転が充分上から
ない場合も遅角してしまうおそれがある。

上記の第７図は、常に一定の係数を乗じて遅角特性Ａを
得たか、これに対して第８図は機関冷却水温度に応じた
値の係数を、第９図は機関回転速度に応じた値の係数を
、通常の進角特性Ｂに乗じたものを遅角特性Ａとして使
用しようとする場合の、それぞれの係数値を示している
。

第９図において、回転速度が１１０００ＲＰ以下の低回
転域では安定度のため係数値は１．０とする。

つまり遅角しない。また、回転速度が５００ ＯＲＰＭ
以上の高回転域は、遅角させることによるあまり急激な
温度上昇は望ましくないので、遅角しない。

第１０図に本発明の特許請求の範囲に対応するフ狛ツク
構成図を示す。

第１０図において、２１は機関、２２は機関２１が無負
荷運転中であるかそれ以外の通常の運転中であるかを検
出する無負荷運転検出器、２３は機関温度を検出して機
関が暖機完了後の高温状態にあるか暖機過程の低温状態
にあるかを判定する暖機状態検出器、２４は機関２１に
よって走行運転される車両の速度を検出する車速検出器
である。

２５は点火テーブル選択回路で、上記各検出器２２．２
３の判定結果を入力に受け、さらに第５番目の特許請求
の範囲に対応する場合には検出器２４の検出結果をも入
力に受け、これらの入力情報に基づいて演算処理を実行
し、有負荷運転点火テーブル１と、暖機後熱負荷運転点
火テーブル２と、冷間時無負荷運転点火テーブル３のう
ちのいずれかのテーブルを選択し、選択結果を点火進角
決定回路２６に送出する。

点火進角決定回路２６は、この選択結果と、さらに回転
数及び負荷情報をも入力に受けて、点火時期制御用の点
火進角値を決定して機関２１側に送る。

第１１図は第１番目請求範囲に対する演算処理の流れ図
を示し、第１２図は第２番目請求範囲に対する回転速度
対進角角度の関係図でａは無負荷時の暖機抜用、ｂは暖
機過程用のもの、第１３図、第１４図、第１５図はそれ
ぞれ第３番目、第４番目、第５番目請求範囲に対する演
算処理の流ね図を示している。

以上説明してきたように、本発明によれば、機関の無負
荷時に、機関温度が高い場合と低い場合とで別個の計算
式又は別個のテーブルからの検束を使用して進角値を設
定する構成としたため、アイドリング運転の安定度を損
わずに低負荷域での進角特性を得ることが可能であり、
運転性を損わずに急速暖機のための遅角機能を持たせる
ことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本発
明で採用する進角特性の一例を示す図、第３図は第２図
特性を出力するまでの演算処理の流れ図、第４図は演算
処理流れ図の他の例を示す図、第５図、第６図、第７図
、第８図、第９図はそれぞれ本発明による遅角特性の与
え方の例を示図、第１０図は特許請求範囲に対応するブ
ロック構成図、第１１図、第１３図、第１４図、第１５
図はそれぞれ第１番目、第３番目、第４番目、第５番目
請求範囲に対する演算処理流れ図、第１２図は第２番目
請求範囲における回転速度対進角角度の関係図でａは暖
機抜用、ｂは暖機過程用の関係図である。 符号の説明、１・・・・・・温度センサ、２・・・・・
・絞り弁スイッチ、３・・・・・・車速センサ、４・・
・・・・基準角センサ、５・・・・・・単位角センサ、
６・・・・・・入出力制御装置、７・・・・・・主演算
部、８・・・・・・点火出力端子、１０・・・・・・分
配器、１１・・・・・・スパーク・プラグ、１２・・・
・・・点火コイル、１３・・・・・・バッテリ、２２・
・・・・・無負荷運転検出器、２３・・・・・・暖機状
態検出器、２４・・・・・・車速検出器、２５・・・・
・・点火テーブル選択回路、２６・・・・・・点火進角
決定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の各種運転変数に基づいて点火進角値をディジ
   タル演算して決める電子式点火時期制御装置において、
   機関が無負荷運転中であるかそれ以外の通常の運転中で
   あるかを検出する無負荷検出手段と、機関温度を検出す
   る手段と、機関の回転速度を検出する手段と、無負荷時
   に機関が暖機完了後の高温状態にあるときと暖機過程の
   低温状態にあるときとで別個の計算式又はテーブルを用
   いて点火進角値を求め、高回転時には低温時の点火進角
   値を高温時の値より小さな値とする演算処理装置とを備
   えた点火時期制御装置。 ２ 前記演算処理装置か１．無負荷時の暖機抜用として
   は機関回転速度が速い方でより大きな進角値となる進角
   特性を使用し、暖機過程用としては機関回転速度が速い
   方でより小さな進角値となる進角特性を使用する演算処
   理装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の点火時期制御装置。 ３ 前記演算処理装置が、機関温度が第１の設定値以上
   でかつ第２の設定値以下の時に前記暖機過程用の進角特
   性を使用する演算処理装置であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の点火時期制御装置。 ４ 前記演算処理装置が、機関回転速度がある設定値以
   上の時に前記暖機過程用の進角特性を使用する演算処理
   装置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の点火時期制御装置。 ５ 前記演算処理装置が、機関によって走行運転される
   車両の速度がある一定速度以下の時に前記暖機過程用の
   進角特性を使用する演算処理装置であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の点火時期制御装置δ