JPS60108566A - 内燃機関の点火時期制御装置 - 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】 １産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の運転状態に応じて点火時期を制御づ
る点火時期制御装置に関するものである。

［従来技術］ 従来より内燃機関の点火時期制御装置として、当該内燃
機関の機関回転数を検出づ−るための回転数センサや、
吸入空気□□□を検出するエア７０メータ、冷却水温を
検出する水温センサ、スロワ１〜ルバルブ開度を検出す
るスロワ１へルボジションゼンサ等を備え、内燃機関の
運転状態を総合的に判断し最適な点火時期を決定してイ
グナイタに点火信号を送るといった電子制御式の点火時
期制御装置がある。

ところで内燃機関においては空燃比の変化に伴なって燃
焼速度が変化し、特に燃費の向トを図るために内燃機関
の運転状態に応じて安定燃焼のできる範囲で空燃比を希
薄化するどいったリーンバーン制御を行なう場合等には
、空燃比が大きく変化することから、空燃比の変化に応
じて点火時期をより緻密に制御する必要がある。そこで
従来より例えば特公昭５８−３６１８９号公報に示す如
く、燃料噴射量センサを設け、燃料噴射量セン１ノにて
検出された燃料噴射量どエアフロメータに（検出された
吸入空気量とがら空燃比をめ、この空燃比と機関回転数
とから点火時期を補正演凶１づるといったことが考えら
れている。しかしながらこの補正演算の雄となる空燃比
は当該内燃機関に供給される燃料量と吸入空気量とから
められるものであり、実際に内燃機関の燃焼室内にて燃
焼される混合気の空燃比とは限らず、例えば燃料が壁面
等に付着して実際の空燃比は更に大きな値となる可能性
−しある。

し発明の目的］ よって本発明は、内燃機関の排気中の酸素濃度を検出す
る空燃比センサを用い、内燃機関の空燃比を直接検出す
ることによって、精度の高い点火時期の補正演算を行な
い得る点火時期制御装置を提供することを目的としてい
る。

［発明の構成］ かかる目的を達するための本発明の構成は第１図に図示
づ゛る如く、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段Ｉど、
該運転状態検出手段■により検出された運転状態に応じ
て当該内燃機関の点火時期を設定する点火時期設定手段
■とを備えた内燃機関の点火時期制御装置において、 更に、上記内燃機関の排気中の酸素濃度を検出する酸素
濃度検出手段■と、 該検出された酸素濃度に応じて上記点火時期を要旨とし
ている。

［実施例］ 以下に本発明を、実施例を挙げて図面と共に説明する。

まず第２図は本発明の点火時期制ｔｉｌ＋装置が適用さ
れた実施例の四すイクル四気筒の内燃機関（以下、エン
ジンともいう。）及びその周辺装置を表わす概略系統図
である。

１はエンジン、２はピストン、３は点火プラグ、４は排
気マニホールド、５は排気マニホールド４に備えられ、
排気中の酸素濃度に対応した信号を出力する空燃比セン
サ、６は各気筒に対してそれぞれ設けられ燃料を噴射す
る燃料噴射弁、７は吸気マニホールド、７ａは吸気マニ
ホールド７の接続される吸気ボー１〜．７ｂは吸気バル
ブ、８は吸気マニホールド７に備えられ、エンジン本体
１に送られる吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、
９はエンジンの冷却水温を検出する水温センサ、１０は
スロットルバルブ、１１はスロットルバルブ１０に連動
し、スロットルバルブ１００開度に応じた信号を出力す
るスロツｉ〜ルポジションセンリ−１１２はスロットル
バルブ１０を迂回する空気通路であるバイパス路、１３
はバイパス路１２の聞［］而槓を制御してアイドル回転
数を制御するアイドルスピードコン１〜ロールバルブ（
ＩＳＣＶ）、１・１は吸入空気量を測定するエアフロメ
ータ、１５は吸入空気を浄化するエアクリーナをそれぞ
れ表わしくいる。

また、１６は点火コ、イルを備え点火に必要な高電圧を
出力するイグナイタ、１７は図示していないクランク軸
に連動し上記イグナイタ１６で発生した高電圧を各気筒
の点火プラグ３に分配供給するディストリビュータ、１
８はディストリビュータ１７内に取り付けられ、ディス
トリビュータ１７の１回転、即ち、クランク軸２回転に
複数のパルス列信号（クランク角信号）を出力づる回転
角センサ、１９はディストリビュータ１７の１回転に１
発のパルス信号を出力する気筒判別レンサ、２０　ｔ、
を電子ルリ罪回路をそれぞれ表わしている。

更に、２１はエンジン１のシリンダに取りイ］けられ、
ノッキング状態を検出づ−るためのノッニ１゛ングセン
サ、２２はエンジン冷間時にスロットルバルブを迂回し
て流れる空気の通路、即ち、ファーストアイドル用バイ
パス路、２３はファーストアイドル用バイパス路２２を
通る空気量を制御するエアバルブを示している。

ここで上記空燃比センサ５は前）本の酸素濃度検出手段
に相当するものひあって、白身の調度が所定温度以上で
あり、かつ所定電圧を印加した場合に、第３図に示ず如
く、酸素濃度に対応した電′７Ｉｌｔが流れるといった
特性を有づる限界電流式の空燃比センサが用いられてい
る。ぞして本空燃比［ごンサ５は第４図に示す如く、醇
索ｍ度に対応りる電流を得るための検出部５ａと、温度
を所定調庶に保つためのヒータや５１．とからなり、検
出部５ａに所定電圧を印加づ′る印加電源２４と、ヒー
タ部５１〕を加熱するだめの加熱電源２５が備えられて
いる。

次に第５図は電子制御回路’２０のブロック図を表わし
ている。

３０　ｌ；Ｌ各センサにり出力されるデータを制御プロ
グラムに従って入力及び演算すると共に、燃料噴射弁６
、イグナイタ１６等の各種装置を作動制御等するだめの
処理を行うセントラルプロセシングコニツ１−（以下、
単にｃＰＵと呼ぶ）、３１は前記制御プログラムや点火
進角演算のためのマツプ等のデータが格納されるり〜ド
オンリメモリ（以下、単にＲＯＭと呼ぶ）、３２は電子
制御回路２０に入力されるデータや演算制御に必要なデ
ータが一時的に読み書きされるランダムアクセスメモリ
、３３は図示せぬキースイッチがオフされてら以後のエ
ンジン作動に必要なデータ等を保持するよう、バッテリ
によってバックアップされたバックアップランダムアク
セスメモリ、３４は図示していない入カポ−１へや必要
に応じて段ｔ−Ｊられる波形整形回路、各センサ゛の出
力信号をＣＰ　Ｌｌ　３゛０に選択的に出力するマルチ
プレク１ノ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／ｒ）変換器、等が備えられた入力部をそれぞれ表わし
ている。３５は図示していない入ノ〕ボート等の他に出
力ボートが設けられその他必要に応じて燃料噴射弁６、
イグナイタ１６等をＣＰＵ３０の制御信号に従って駆動
づ−る駆動回路等が備えられた入・出力部、３６は、Ｃ
ＰＵ３０．ＲＯＭ３１等の各素子及び入力部３４、入・
出力部３５を結び各データが送られるパスラインをそれ
ぞれ表わしている。

上記ＣＰＵ３０による点火時期の制御は、上記回転角セ
ンサ１８からの信号に基づきめられるエンジン回転数や
エア７０メータ１４にて検出される吸入−空気量等に基
づきめられた点火進角による点火タイミングで、パルス
信号をイグナイタ１６に出力することにょっ【実行され
る。尚、本実施例においで前述の運転状態検出手段に相
当づるものとしては、吸気温センサ８、水ｍｔ＝ンサ９
、スロットルポジションセンサ１１、エア７０メータ１
４、回転角センサ１８、気筒判別センサ１９、及びノッ
キンクセンサ２１である。

次に本実施例の制御プログラムについて第６図に示すフ
ローチャー１〜に沿って説明するが、本制御プログラム
にて実行される処理はＣＰｔＪ３０にて実行される一連
の処理のうちの一処理として繰り返し実行されるもので
あって、ＣＰＵ３０においてはこの点火時期制御１１　
Ｊス外にも空燃比制御処理々の処理が実行されるもので
ある。

第６図に示す如く、本点火時期制御が開始されるとまず
ステップ１０１にてエンジン回転数とエンジン負荷とか
ら基準点火時期が演算される。本ステップ１０１におけ
る点火時期の演算は公知のものであって、主に上記回転
数センサ１８からの信号に基づくエンジン回転数と、エ
アフロメータ１４にて検出された吸入空気量とから点火
時期θＳがめられる。また本ステップ１０１の処理は前
述の点火時期設定手段に相当するものである。

続くステップ１０２においては、当該エンジンが現在リ
ーンバーン制御中であるか否かが判定される。つまり、
ＣＰＵ３０におりる本点火時期制御処理以外の処理であ
る空燃比制御処理にて実行され、エンジン定常運転時に
空燃比を′＃Ｉ薄＜リーン）側に設定づべく燃料＠則■
を少なくし、燃費の向上を図るといったリーンバーン制
御が実行されているか否かが判定されるのであるが、本
実施例において（よ、第７図に示す如き、空燃比制御処
理ルーチンにおいてリーンバーン制御が実行される場合
にフラグＦ１−をセットするようにし、本ステップ１０
２にてフラグＦＬがセット状態であるか否かを判定する
ものとする。尚、第７図は空燃比制御処理の概略を表わ
すものであって、ステップ２０１にてエンジン負荷、例
えばエンジン回転数Ｎと吸入空気量ＱからめられるＱ／
Ｎが設定値Ｓ以下であるか否かを判定【）、Ｑ／Ｎ≦Ｓ
の場合にはステップ２０２にてフラグＦＬをセラＩ−す
ると共にステップ２０３にてリーンバーン制御を実行し
、一方、Ｑ／Ｎ＞Ｓの場合にはステップ２０４にてフラ
グＦＬをリセットすると共にステッブ２０５にてリーン
バーン制御を停止するといった処理を表わしているが、
この処理については公知の技術であり、また本発明にか
かる主要なものではないことから詳しい説明は省略する
。

ステップ１０２にてフラグＦＬがリセット状態である旨
判断された場合、つまりリーンバーン制御ｌｌ　’ｔ’
７　＋Ｌ中の揚台にはステップ１０３に移行し、上ｉｔ
ｓステップ１０１にてめられた基準点火時期θＳに基づ
きイグナイタ１６が制御されるようになる。一方、ステ
ップ１０２にてフラグＦＬがセラ１〜状態である旨判断
された場合、つまりリーンバーン制御中にはステップ１
０４に移行し、空燃比センサ５からの検出信号が読み込
まれる。

続くステップ１０５においては上記ステップ１０４にて
読み込まれた空燃比センサ５からの検出信号に基づく空
燃比Ａ／Ｆと、エンジン回転数ＮとからマツプＡを用い
て点火時期θＳの補正値へ〇がめられ、次ステツプ１０
６に移行する。

ステップ１０６にては、上記補正値△θを基に１、に記
ステップ１０１にてめられた基準点火時期θＳが進角側
に補正演算され、補正点火時期θが算出される。尚、上
記ステップ１０４ないし１０６にて実行される一連の処
理は前）本の点火時期補正手段に相当するものである。

ステップ１０６にて補正点火時期θがめられると、続く
ステップ１０７に移行し、この補正点火時期θに基づき
イグナイタ１６が制御され、点火時期制御が実行される
。

ここで上記マツプＡは第８図に示す如く空燃比Δ／Ｆと
回転数Ｎとをパラメータとして補正間△θが予め定めら
れたものであり、エンジン回転数Ｎを一定とした場合に
は第９図に示す如（空燃比Ａ／Ｆが大きくなるに従って
基準点火時期θＳに対して進角側にリニアに変動される
ものである。

これは空燃比Ａ／Ｆが人ぎい値の場合、即らり一ン状態
においては燃焼速亀が遅くなることからその分の点火時
期を進めにうとするものである。

また、上記ステップ１０２にて実行されるり−ンバーン
制御中か否かの判定処理は、甲に本空燃比センサ５が活
性化しているか否か、つまり本空燃比センサ５による検
出信号が信頼できるものかどうかの判定を行なうもので
もよく、この場合には例えば温度センサ等を用いて本セ
ンサの活性状態を検出するようにすればよい。

このように本実施例の点火時期制御装置によれば従来よ
りエンジン回転数や吸入空気間等、エンジンの運転状態
に応じて設定されている点火時期を、排気中の酸素ｍ度
を検出することによって得られるエンジンの実際の空燃
比Ａ／Ｆを用いて補正演算することによって、より一層
エンジンの運転状態に対応した点火時期の制御を行なう
ことができるようになる。

上記実施例においては補正値△θをめるためのマツプＡ
を予め定められたものとしたが、次にこのマツプＡをエ
ンジン１のノッキング状態に応じて修正することによっ
て、より精度の高い点火時期制御を行うようにした点火
時期制御装置について、第１０図に示すフローチ１７−
１〜に沿って説明する。

第１０図は本発明の他の実施例の制御プログラムを表わ
すフローチャー１−であって、ステップ３０１ないしス
テップ３０７の処理については前記実施例のステップ１
０１ないしステップ１０７と同様であるので説明を省略
する。

ステップ３０７にて補正点火時期θに基づき点火制御が
実行されると、続くステップ３０８にてノッキングセン
サ２１からの検出信号が読み込まれ、続くステップ３０
９にてこの検出信号を基に当該エンジン１がノックした
か否かが判定されるようになる。

本ステップ３０９においてノックしたと判定された場合
には、続（ステップ３１０に移行し、上記マツプＡの補
正値へ〇が遅角側に修正され、一方ステップ３０９にて
ノックしていないと判定された場合にはステップ３１１
に移行し、上記マツプへの補正値△θが進角側に修正さ
れることとなる。そしてこのステップ３１０又はステッ
プ３１１にて修正されたマツプＡは、次回の点火時期制
御実行の際に用いられるようになる。

ここで」１記ステップ３１０あるいはステップ３１１に
て実行されるマツプＡの修正は、マツプＡの補正値△θ
を直接修正するものとしてもよいが、修正値を記憶して
おき、ステップ３０５の実行の際にマツプＡよりめられ
た補正値△θにこの修正１ｆ４を加えるようにしてもよ
い。

このように本実施例においては空燃比による点火時期の
補正演算が実行されると共に、補正演算実行のｌζめの
補正値がエンジンのノッキング状態にＪ、って修正され
るためより一層精度の高い点火時期制御を行なうことが
でき、例えばプラグ等の経年変化に対する点火時期のず
れを容易に保証することができるようになる。

尚、上述の実施例において空燃比センサの印加電源、加
熱用電源については単に設けられているものとして説明
したが、上記電子制御回路にて空燃比はンザからの信号
が常に信頼できる値となるように各電源を制御すれば、
より一層精度高い検出結果を得られるようになり、点火
時期制御も精度高いしのとなり得る。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明の点火時期制ｔｌＩ＋装置
においては、内燃機関の運転状態に応じて設定された点
火時期を、排気中の酸素ｆＡ度に応じて補正演算するこ
とから、内燃機関の実際の運転状態に応じた精成の高い
点火時期制御を行なうことができるようになり、排気浄
化、機関効率等をＪ、り一層向−Ｆさせることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図ないし
第９図は本発明の一実施例を示しており、第２図は本実
施例の点火時期制御装置が適用されたエンジンの概略系
統図、第３図は空燃比センサ５を説明する特性図、第４
図は空燃比セン→Ｊ５の構成を表わす概略回路図、第５
図は電子制御回路２０の構成を表わすブロック図、第６
図は本実施例の点火時期制御ルーチンを示づフローチャ
ー１・、第７図は同じく空燃比制御ルーチンを示１ノし
】−チャート、第８図及び第９図はマツプＡを説明する
絵図、第１０図は本発明の他の実施例の点火時期制御ル
ーチンを示すフローチャートである。 ■・・・運転状態検出手段 ■・・・点火時期設定手段 ■・・・酸素ｌｌｌ１度検出手段 ＩＶ・・・点火時期補正手段 代即人　弁理士　定立　勉 他１名 第１図 第５図 −−１ｉ−− ］ ４ 　− 入　ｃｐｕ 力 ０ 帥 ５゜ Ｍ　３７ ５ ３ ７６人 Ａ　３２　・ ５’　Ｍ ７９　山 １　ｎ ンＲ 佛　Ａ３３ 第６図 第７図 第８図 −Ａ　／Ｆ 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の運転状態を検出覆る運転状態検出手段と、該
   運転状態検出手段により検出された運転状態に応じて当
   該内燃機関の点火時期を設定する点火時期設定手段とを
   備えた内燃機関の点火時期制御装置ｍにおいて、 更に、上記内燃機関の排気中の酸素濃度を検出Ｊ８酸索
   淵度検出手段と、 該検出された酸素波腹に応じて上記点火時期を