JPS61129469A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は内燃機関の点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の内燃機関の点火時期制御装置として、機関の筒内
圧力を検出し、該圧力が最大となるクランク角度が予め
定められた所定位！（角度）となるように点火時期をフ
ィードバック制御する方式がある（例えば特開昭５３−
５６４２９号公報）。

すなわち、第Ｓ図に示すように、筒内圧力が最大値Ｐｍ
ａスとなるクランク角度θｐｍａｘは、上死点（ＴＤＣ
）よりやや遅れた位置にある。そして、このθｐｍａｘ
は第１０図に示すように点火時期ｏ。

を変えることによって移動させることができる（例えば
、θ０を進めればθｐｍａｘが小さくなる）。

そして１機関によって多少の差異はあるが、一般に筒内
圧力が最大となるクランク角度θｐｍａｘがクランク角
でＡＴＤＣ（上死点後）１０”〜２０゜の位置にある時
にその機関の発生トルクが最大になる。

このようなことから、従来の点火時期制御装置では筒内
圧力が最大となるクランク角度θρｗａｘを検出して、
そのＯｐｍａｘが例えばＡＴＤＣ２０’より大きければ
点火時期θ０を進め、またθｐｍａｘがＡＴＤＣｌ　Ｏ
ｏより小さければ点火時期θ０を遅らせるように、点火
時期を制御して機関の発生トルクを最大にするようにし
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の内燃機関の点火時期制
御装置にあっては、加減速時のような吸入空気量の変化
時、あるいは燃料噴射のカット・リカバ一時にみられる
ような燃料噴射の急変時。

その他補器類のオン・オフに伴なう内燃機関の負荷変動
が大きい過度状態においては、空燃比変動が激しく、理
論混合比からはずれることが多い。

このように空燃比変動を生じる過渡状態では、燃焼その
ものが不安定で、失火したりノッキングを生じ易くなる
。すなわち、一点火毎に筒内圧力が最大になるクランク
角度θρｍａｘが変動する。

ところが、従来はこのような負荷変動の過度時において
も一律にフィードバック制御を行なうようになっていた
ため、誤まったフィードバック信号により次回の点火時
期を算出してしまい、充分な燃焼を妨げ、極端な場合に
は失火あるいはノッキングを助長させ１機関の損傷につ
ながりかねないばかりか、著しく運転性を損ねてしまう
というという問題点があった。

また、定常状態に戻った後にも、このような外乱の影響
がフィードバック量として保存され、安定した制御に戻
るまでに長時間を要するという問題点もあった。

この発明は、このような従来の問題点を解決することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明による内燃機関の点火時期制御装置は、第１図
に示すように、内燃機関の筒内圧力に相関する値を検出
する筒内圧力検出手段Ａと、クランク軸の回転角度を検
出するクランク角度検出手段Ｂと、これらの各手段Ａ、
Ｂの検出結果に基づいて筒内圧力が最大になった時のク
ランク角度θｐＩＩＩａｘを検出するθｐｍａｘ検出手
段Ｃと、その検出値に基づいて点火時期をフィードバッ
ク制御する点火時期フィードバック制御手段りとを備え
、それによって点火時期演算手段Ｅによって算出される
点火時期を補正して点火回路Ｆを駆動するようにした点
火時期制御装置において、機関の負荷変動が所定値以上
になったか否かを判定する負荷変動判定手段Ｇと、該手
段Ｇによって負荷変動が所定値以上になったと判定され
た時点から所定期間の経過を検出する計時手段Ｈと、上
記所定期間中は点火時期フィートバンク制御手段りによ
るフィードバック制御を停止させるフィードバンク制御
停止手段■とを設けることにより、上記の問題点を解決
したものである。

〔作　用〕

したがって、この発明による内燃機関の点火時期制御装
置は、通常は筒内圧力が最大になるクランク角度θｐｍ
ａｘの検出値に基づいて点火時期をフィードバック制御
しているが、機関の負荷変動が所定値以上になった時に
は、その時点から所定期間経過する迄の間、点火時期の
フィードバック制御を停止する。

それによって、負荷変動の大きい過渡時にも機関の安定
度を損なうことなく、安定した運転性を維持することが
できる。

〔実　施　例〕

以下１図面の第２図以降を参照してこの発明の詳細な説
明する。

第２図は、この発明を４サイクル４気筒内燃機関に適用
した一実施例を示すブロック図である。

この図において、圧力センサ１〜４は各気筒毎に１個ず
つ設けられており、筒内圧力に対応した圧力信号８１〜
Ｓ４を出力する筒内圧力検出手段である。なお、この圧
力センサ１〜４はそれぞれ第１気筒〜第４気筒に対応し
ており、それぞれ例えば圧電素子を点火プラグの座金の
位置に設けて。

シリンダヘッドに装着する。

クランク角センサ５はクランク角度検出手段であり、ク
ランク軸が２回転（７２０”）する毎に所定位置例えば
第１気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）で基準パルスＳ５を出
力すると共に、クランク軸の単位角度（例えばクランク
角１°）毎に単位パルスＳ６を出力する。

アイドルスイッチ１Ｓは機関のスロットル弁が全開位置
にあることを検出するスイッチであり。

エアフロメータ２１は機関の吸入空気量を測るものであ
る。

次に制御回路６は、演算回路７．メモリ８．マルチプレ
クサ９．Ａ／Ｄ変換器１０．レジスタ１１、カウンタ１
２及び比較器１３等から構成されており１例えばマイク
ロコンピュータによって構成することができる。その場
合には７はＣＰＵ。

８はＲＡＭ及びＲＯＭ、９及び１０〜１３は入出力イン
ターフェースに相当する。

この制御回路６は、第１図におけるＣ、Ｄ、Ｅ。

Ｇ、Ｈ，Ｉの各手段の機能を果すものであり、各入力信
号に基づいて点火時期を演算すると共に、θρπａｘを
検出してその値によって演算結果を補正し、点火時期信
号Ｓ７を点火回路１４へ出力する。

また、ｖ＆開の負荷変動を判定して、それが所定値以上
になった時にはその時点から所定期間の経過を検出し、
この所定期間中は点火時期のフィードバック制御（上記
θρｗａｘの検出値による点火時期演算値の補正）を停
止する。

点火回路１４は、電源１５９点火コイル１６゜トランジ
スタ１７．ディストリビュータ１８及び各気筒の点火プ
ラグ２０Ａ〜２０Ｄから構成されており、制御回路６か
らの点火時期信号Ｓ７がトランジスタ１７のベースに与
えられた時点（比較器１３の出力が立下がリトランシス
タ１７がオフとなった時点）で点火コイル１６に高電圧
を発生し、その時に、４つの点火プラグ２０Ａ〜２０Ｄ
のうちディストリビュータ１８で選択されている点火プ
ラグで火花放電を発生して点火を行う。

次に、制御回路６の動作について第３図乃至第５図のフ
ローチャートを参照しながら説明する。

まず、第３図のフローチャートにおいて、演算回路（Ｃ
ＰＵ）７はクランク角センサ５からの基準パルスＳ５と
単位パルスＳ６とを入力し、内部のカウンタ（図示せず
）を次のように制御する。

すなわち、基準パルスＳ５が入力するとカウンタをリセ
ットし、その後入力する単位パルスＳ。

をカウントする。

そして、ステップ１〜４で上記カウンタのカウント数（
クランク角度０）を判定し、これが０〜６０のとき、す
なわち第１気筒の圧縮行程のＡＴＤＣＯ“〜６０゛のと
きは、マルチプレクサＳを制御して第１気筒の圧力信号
ｓ１を入力し、それをＡ／Ｄ変換器１０でクランク角ビ
毎にデジタル信号に変換し、Ｓｌが最大値（１回の爆発
行程で最も大きな値）になったときのクランク角度θρ
ｍａｘ　（カウント数）を計測する（ステップ５）。

このステップ５におけるθｐｎ＋ａｘの計測は、第４図
にさらに詳細に示すように、ステップ５１でＡ／Ｄ変換
して入力するデジタル化された筒内圧力値Ｐ′をステッ
プ５２で前回までの最大値Ｐ’ｍａｘと比較し、今回の
値の方が大きい時は、ステップ５３で最大筒内圧Ｐ　ｍ
ａｘ及びそのクランク角度θｐｍａｘの記憶値を今回の
値に書き換える。

この処理を順次繰り返して、クランク角Ｏ°〜６０°の
間で筒内圧力Ｐが最大になったときのクランク角度θρ
ｍａｘを計測する。

そして、第３図のステップ６でクランク角度θを判定し
、θ＝６０°になった時に、ステップ７で第２図のメモ
リ８の所定番地にそのＯｐｍａｘを転送して記憶させ、
Ｐ＋ｎａｘの記憶値は０にする。

同様にして、ステップ２〜３で、カウント数が１８０〜
２４０　（第３気筒のＡＴＤＣＯ”〜６０”）のときは
第３気筒の圧力信号Ｓ３を、３６０〜４２０（第４気筒
のＡＴＤＣＯ’〜６０”ンのときは第４気筒の圧力信号
Ｓ４を、５４０〜６００（第２気筒のＡＴＤＣＯ°〜６
０”）のときは第２気筒の圧力信号Ｓ２を、それぞれＡ
／Ｄ変換してθρｍａｘを計測し、それぞれｓ３１　ｓ
４＋　ｓ２が最大値になったときのクランク角度Ｏｐｍ
ａｘを第２図のメモリ８の所定番地に転送して記憶させ
る（ステップ８〜１６）。

なお、上記のクランク角度θρｍａｘは各気筒の上死点
からの値に換算して記憶する。そのため、それぞれ第３
．第４．第２気筒における筒内圧力最大時のカウント数
をＡ　３　ｅ　Ａ４　ｒ　Ａ　２とすると、第３気筒で
はＡ３−１８０、第４気筒ではＡ４−３６０、第２気筒
ではＡ２−５４０をそれぞれ演算して記憶する。

すなわち、上記の記憶値は各気筒毎に圧縮上死点から筒
内圧力が最大となる時までのクランク角度に対応した値
となる。

そして、この値θρ＊ａｘは各気筒毎に過去４回の演算
の結果を記憶し、新しい結果が入るごとに順次更新する
。

したがって、４気筒の場合は４Ｘ４＝１６個の値が常時
記憶されることになる。

次に第５図の処理プログラムについて説明する。

このプログラムは、前記演算回路７内の図示しないカウ
ンタのカウント数が、　１１０．２９０．４７０゜及び
６５０になるごとに割り込みをかけることによって行う
。

上記の４個のカウント数はそれぞれ各気筒の圧縮上死点
前７０°　（ＢＴＤＣ７０°）の位置を示している。

第５図のフローチャートにおいて、まずステップ２１で
、第２図では図示していないが機関の回転速度情報（単
位角パルスＳＱの周波数を計測することによって求めら
れる。〕と、エアフロメータ２１からの吸入空気量情報
（Ｑａ）及びアイドルスイッチ１日からのスロットル開
度情報等を読み込む。

次に、ステップ２２でアイドルスイッチＩＳがオンして
いるか否かを判定し、アイドル時（アイドルスイッチＩ
Ｓがオンの時）にはステップ２３へ進んで、第６図に示
す特性Ａによって機関回転速度に対応した値として予め
メモリ８に記憶させておいた点火時期Ｄ　（ＴＤＣから
の進角値で示す）を検索する。

そして、この時には計測したａｐＨｌａＸの値に基づく
点火時期のフィードバック制御を行なわないため、ステ
ップ２４で各気筒に対する点火時期の補正値ｄ、〜ｄ４
をいずれもＯにしてステップ４２へ進む。

一方、アイドル時でない場合（アイドルスイッチ１日が
オフの時）はステップ２５へ進み、第７図に示す特性Ｂ
の如く機関回転速度と吸入空気量に対応した値として予
めメモリ８に記憶させておいた点〉（時期りを検索する
。

次にステップ２６で１機関負荷を代表する値として読み
込まれた吸入空気量Ｑａ（あるいはスロットル開度信号
でもよい）の前回計測時との差、すなわち負荷変動が所
定値以上か否かを判定する。

負荷変動が所定値を上回った時は、フィードバック制御
を停止すべく、ステップ２７で停止フラグをセットし、
その後の時間経過を計測するためのタイマに所定期間を
セラしてスタートさせる６次にステップ２８へ進んで、
停止フラグがセットされているか、すなわち以前に負荷
変動が所定値を上回わったかどうかを判定する。

そして、停止フラグがセットされていたらステップ２９
へ進み、負荷変動が所定値を上回わった時点から所定期
間が経過したか否かを判定する。

所定期間経っていなければ、計測したθρｍａｘの値に
基づ（点火時期のフィードバック制御を行なわないため
、ステップ２４へ進んで各気筒に対する点火時期の補正
値ｄ１〜ｄ４を０にし、ステップ４２で先に検索された
特性Ｂに基づく点火時期りの値をレジスタ１１に転送し
て点火を行なう。

これは負荷変動が大きく、ｏｐｍａｘ値が時間に対し線
形に変化しないないので、従来のようにそのθｐ＋ｓａ
ｘの値に基づいて点火時期の補正制御を行なうと１点火
時期を遅らせなければならない時に進めたり、逆に進め
るへき時し；遅らせるなどし、充分な燃焼が行なえず、
それによって更にθρｍａｘの値が変動を繰り返すため
、安定した燃焼を阻害し。

トルクの低下を招くという逆行した制御が行なわれてし
まうためである。

これに対し、この発明では上述したように、負荷変動が
所定値を越えたとき時は、その後所定期間θｐｍａｘに
基づ（点火時期の補正（フィードバック）制御を停止さ
せるため、上述のような逆行した制御を防止することが
でき５機関の安定度を損なうことがない。

一方、ステップ２９で上記所定期間を経たと判定した時
は、ステップ３０で停止フラグをクリアしてフィードバ
ック制御を許可する。

この場合及びステップ２８で停止フラグがセットされて
いないと判定した場合は、次にステップ３１〜３３で今
回の処理がいずれの気筒に対応して行なわれているかを
クランク角位置θに基づいて判定する。

例えば、ステップ３１で１１０”　（第３気筒の上死点
前７０°ンの時であるか否かを判別し、そうであれば第
３気筒と判断してステップ３４へ進み、メモリ８に記憶
しておいた第３気筒のＥ）　ｐｍａｘの４個の値を読み
出してその平均値θ３１１を演算し、また下記の式に基
づいて補正値ｄ３を演算する。（ｄ′３は前回の補正値
である。）０３ｍ≧２０のときは　ｄ、　＝ｄ’　３　
＋２２０〉０３ｍ≧１５のときは　ｄ３ゴｄ’　３＋ｌ
Ｏ３ｍ＝１５のときは　ｄ３＝ｄ’　３１５〉Ｏ３ｍ＝
１０のときは　ｄ、＝ｄ’　３−１１０≧０３ｍ　　の
ときはｄ３＝ｄ’　３−２上記のように、平均値０３ｍ
が１５のとき、すなわち筒内圧力が最大値になるときの
クランク角度θｐｍａｘがＡＴＤＣ１５°　（爆発行程
の１５”）のときが最適であるので、このときは補正値
ｄ３を前回の補正値ｄ１３のままとし、θ３１１が１５
より大又は小のときは、それに応じて補正値を増減して
いる。

そして次に、ステップ３５で７０　　（Ｄ＋ｄ３）を演
算し、その値をステップ４２で第２図のレジスタ１１に
転送する。

他の気筒についても、ステップ３６〜４１で上記と同様
に、次に点火行程となる気筒について過去４回のθρ＋
ｗａｘの平均値θｎｍとそれに対する補正値ｄｎ（ｎは
１〜４）を演算し、それに基づいて７０　　（Ｄ＋ｄｎ
）を演算して、ステップ４２でその値をレジスタ１１に
転送する。

したがって、レジスタ１１には１次に点火行程となる気
筒について７Ｏ−（Ｄ＋ｄｎ）の値が記憶されることに
なる。

次に１点火時期信号Ｓ７の出力について、第２図及び第
８図のタイミングチャートを参照しながら説明する。

第２図のレジスタ１１に、前記の如く次に点火行程にな
る気筒についての７Ｏ−（Ｄ＋ｄｎ）の値が転送される
と、演算回路７より同時にリセット信号Ｓ８かカウンタ
１２へ出力される。

カウンタ１２はリセット信号Ｓ８によってリセットされ
、その後に入力する単位パルスＳ６をカウントアツプす
る。

そして　比較器１６においてカウンタ１２の値とレジス
タ１１の値とを比較し、両者が一致したときく第８図中
Ｔｏの時点ンに比較器１３の出力かＩ」′からＬ”に立
下がって点火信号Ｓ７として出力され、それによってト
ランジスタ１７をオフにし、点火コイル１６．ディスト
リビュータ１８を介して所定の気筒の点火プラクにスパ
ークを飛はして点火させる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による内燃機関の点
火時期制御装置は、筒内圧力が最大となつた時のクラン
ク角度に基づく点火時期の補正によるフィードバック制
御を、機関の負荷変動が所定値より大きい場合には所定
期間停止させるようにしたので、負荷変動の大きい過度
時にも機関安定度を損なうことなく、負荷変動の少ない
定常時には点火時期を最適に制御できるため、運転性を
常に良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による点火時期制御装置の基本構成
を示す機能ブロック図、 第２図は、この発明の一実施例を示すブロック図。 第３図乃至第５図は、第２図の実施例における制御回路
６の動作プログラムを示すフロー図、第６図及び第７図
は、それぞれアイドル運転時と通常運転時の点火時期特
性図、 第８図は、点火動作のタイミングチャート、第Ｓ図は、
内燃機関における筒内圧力特性を示す線図、 第１０図は、同じく発生トルク及び点火時期と筒内圧力
最大時のクランク角度との関係を示す線図である。 １〜４・・・圧力センサ　　５・・・クランク角センサ
６・・制御回路　　　　　７・・・演算回路８・・メモ
リ　　　　　　　Ｓ・・・マルチプレクサ１０・・・Ａ
／Ｄ変換器　　１１・・・レジスタ１．２・・・カウン
タ　　　　１５・・・比較器１４・・点火回路　　　　
１６・・・点火コイル１８・・・ディストリビュータ １日・・・アイドルスイッチ ２０Ａ〜２０Ｄ・・点火プラグ ２１・・・エアフロメータ 第４図 第６図 ＋０００　　　　　　２α）０　　　　　　３０００損
１５回転遣厳（ｒｐｍ） 第７図 第８図 比較器の出力

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の筒内圧力に相関する値を検出する筒内圧
   力検出手段と、クランク軸の回転角度を検出するクラン
   ク角度検出手段と、これらの各検出手段の検出結果に基
   づいて筒内圧力が最大になつた時のクランク角度（θ＿
   ｐ＿ｍ＿ａ＿ｘ）を検出する手段と、該手段の検出値に
   基づいて点火時期をフィードバック制御する点火時期フ
   ィードバック制御手段とを備えた点火時期制御装置にお
   いて、 機関の負荷変動が所定値以上になつたか否かを判定する
   負荷変動判定手段と、該手段によつて負荷変動が所定値
   以上になつたと判定された時点から所定期間の経過を検
   出する計時手段と、前記所定期間中は前記点火時期フィ
   ードバック制御手段によるフィードバック制御を停止さ
   せる手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の点火時
   期制御装置。