JPS62107274A - 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し、特に
機関に供給される燃料のオクタン価が変わっても、点火
時期を常に自動的に最適に制御し得るようにした装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の点火時期制御装置としては、例えば、特
公昭５７−６１８９７号公報、　特開昭５９−３１７５
号公報あるいは特公昭５９−４８３０８号公報等に見ら
れるようなものがある。

ノックセンサによるノッキング制御は従来より種々知ら
れているが１機関が多気筒の場合を考えると、全気筒を
同時に制御するものと気筒毎に独立に制御するものとが
ある。

一般的には、気ｎｕ■の圧縮比や空燃比、燃焼室壁の温
度等の差によってノンキングが発生する点火時期は気筒
毎に相違があって同じではないので、気筒毎にノッキン
グレベルを検出して、ノッキングが発生した気筒のみ点
火時期を遅らせる制御を行なう方が良好な出力性能が得
られる。

その場合、従来は各気筒に共通な基本（ベース）点火時
期を運転条件に応じて求め、この基本点火時期より点火
時期を進めない範囲内で、ノッキングレベルに対応して
進角・遅角制御を行なうようにしている。

すなわち、この基本点火時期に基づいて点火を行ない、
ノッキングが発生した時、そのノッキングを回避すべく
ノッキングレベルに対応して点火時期を遅らせ、軽微な
ノッキング状態とする。

そして、この遅角操作によって全くノッキングを生じな
くなった時は、必要以上に点火時期を遅らせすぎたもの
として再び進角させ、常に軽微なノッキング状態とする
ようにしている。

しかしながら、この進角操作によって点火時期が基本点
火時期よりも進んでしまうような場合には１点火時期を
基本点火時期に規制するのである。

この基本点火時期としては、適用機関の軽微なノッキン
グレベル以下で、最大トルクを与える点火時期が設定さ
れる。

機関の低負荷条件では、点火時期と発生トルクとの関係
が第８図に破線で示すようになり、点Ｐｏで示す軽微な
ノッキング状態を与える点火時期よりも最大トルク点を
与える点火時期（Ｍ　Ｂ　Ｔ）が遅角側にあるが、高負
荷条件では、点火時期と発生トルクとの関係が同図に実
線で示すようになり、例えばオクタン価の低い燃料（ガ
ソリン）を使用すると１点Ｐ１で示す軽微なノッキング
レベルを与える点火時期の方がＭＢＴよりも遅角側にな
る。ところが、オクタン価の高い燃料を使用した場合は
、第８図に点Ｐ２で示すトレースノック点よりもＭＢＴ
が遅角側にくる運転条件（特に高速回転側）もある。

そのため、基本点火時期は、低負荷ではＭＢＴを設定す
る一方、高負荷においては、オクタン価の低い燃料のみ
を使用する仕様の内燃機関では、第８図に点Ｐ１で示す
軽微なノッキングレベルを与える点火時期を設定し、オ
クタン価の高いガソリンのみを使用する仕様の内燃機関
では、第８図に点Ｐ２で示すように軽微なノッキングを
与えるＭＢＴ付近の点火時期を設定するのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の点火時期制御装置にあ
っては、ノッキングレベルを所要の値以下に抑えるよう
に点火時期のフィードバック制御を行なった時に生ずる
トルク変動を極力小さくするために１例えば、ノック発
生時の遅角補正量を１’ＣＡ／１点火とすると共に、ノ
ック未発生時の進角補正量を０．１℃Ａ／１点火として
いたため。

次のような問題があった。

すなわち１例えば９８ＲＯＭのハイオクガソリンから９
ＯＲＯＮのレギュラーガソリンに使用ガソリンを代えた
場合、あるいはその逆の場合のように、ガソリンのオク
タン価が大幅に変化すると、トレースノックレベルを与
える点火時期が１０〜１５℃Ａも変化するため、例えば
基本点火時期を高オクタン価の燃料に適した時期に設定
しておくと、点火時期補正量がゼロから出発するので、
およそ２０〜３０回転もの間ノッキングが発生し続ける
ことがあり、基本点火時期を普通オクタン価の燃料に適
した時期に設定しておくと、およそ２０〜３０回転もの
間最大トルクを得ることができないことがあるという問
題があった。

この発明は、このような従来の点火時期制御装置におけ
る問題点を解決して、ノッキングの継続又は最大トルク
が得られない状態の継続を防止すること、すなわち使用
燃料が代ってオクタン価が変化しても、軽微なノッキン
グレベルに迅速に制御できるようにすることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、この発明による内燃機関の点火時期制御装置は
、機関の運転条件に応じて定まる基本点火時期をノッキ
ングの発生の有無に応じて補正するようにした内燃機関
の点火時期制御装置において、第１図に機能ブロック図
で示すように、普通オクタン価の燃料用の基本点火時期
を演算する第１の基本点火時期演算手段Ａと、高オクタ
ン価の燃料用の基本点火時期を演算する第２の基本点火
時期演算手段Ｂと、ノッキング発生レベル及び運転条件
に基づいて使用燃料のオクタン価を判別するオクタン価
判別手段Ｃと、このオクタン価判別手段Ｃの判別結果に
基づいて、第１．第２の基本点火時期演算手段の演算結
果の何れか一方を選択する基本点火時期選択手段りとを
設けて構成する。

〔作　用〕

このように構成すれば、オクタン価判別手段Ｃがノッキ
ング発生レベルに基づいて判別した使用燃料のオクタン
価に応じて、第１．第２の点火時期演算手段Ａ、Ｂによ
って演算される普通オクタン価及び高オクタン価の各燃
料用の基本点火時期基本点火時期選択手段りが選択し、
それに基づく点火時期制御によって、ノッキング発生と
判別されない軽微なノッキングの範囲で最大トルクを得
られる点火時期に迅速に制御することができる。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を図面の第２図以降を参照しな
がら説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す内燃機関の要部構
成図であり、１は機関のシリンダブロック、２はシリン
ダブロック１に取り付けられたノックセンサである。

このノックセンサ２は１例えば圧電素子あるいは電磁素
子等から構成され、内燃機関の燃焼現象により生ずる機
械的振動を電気的な振幅変動に変換して検出する周知の
ものである。

また、各気筒毎に取り付けた点火プラグ乙の座金として
筒内圧センサを装着して、それをノックセンサとして使
用してもよく、その場合は燃焼圧力の振動を検出する。

４はディストリビュータで、このディストリビュータ４
にはクランク角センサ５〜７が設けられている。

クランク角センサ５は気筒判別用であり、この４＠ｌ！
関が６気筒であるとすると、ディストリビュータ軸が１
回転する毎、すなわちクランク軸が２回転する毎（７２
０’ＣＡ毎）に１つのパルスを発生する。その発生位置
は１例えば第１気筒の上死点に設定される。

クランク角センサ６は、ディストリビュータ軸が１回転
する間に６個のパルス、したがってクランク角１２０″
′毎に１個のパルスを発生する。

さらに、クランク角センサ７はクランク角度２゜毎にパ
ルスを発生し、そのパルスはクランク軸の回転角度をカ
ウントするために用られる。

これらのノックセンサ２及びクランク角センサ５〜７か
らの電気信号は、制御回路１０に入力される。この制御
回路１０にはさらに、機関の吸気通路１１に設けられた
エアフローセンサ１２からの吸入空気流量を表わす信号
も入力される。

一方、制御回路１０からはイグナイタ１３に点火信号が
出力され、そのイグナイタ１３によって形成されたスパ
ーク電流が、ディストリビュータ４を介して各気筒の点
火プラグ乙に分配される。

機関には、通常、運転状態パラメータを検出するその他
の種々のセンサが設けられ、また制御回路１０は燃料噴
射弁１４等の制御をも行うが、それらはこの発明とは直
接関係しないため、以下の説明では全て省略する。

第３図は、第２図の制御回路１０の一構成例を示すブロ
ック図である。

この制御回路１０において、エアフローセンサ１２から
の電圧信号は、バッファ２０を介してアナログマルチプ
レクサ２１に入力され、マイクロコンピュータ３０から
の指示に応じて選択されてＡ／Ｄ変換器２２によってデ
ジタル信号（２進信号）に変換された後、入出力ボート
３１からマイクロコンピュータ３０内に取り込まれる。

クランク角センサ５からのクランク角７２０゜毎のパル
ス、クランク角センサ６からのクランク角１２０°毎の
パルス及びクランク角センサ７からのクランク角２°毎
のパルスは、整形回路２３を介して入出力ボート３２に
入力される。

ノックセンサ２からの検出信号は入力回路２４及びＡ／
Ｄ変換器２５を介してデジタル信号に変換されて、入出
力ボート３２に入力される。

Ａ／Ｄ変換器２５のＡ／Ｄ変換開始は、入出力ボート３
２及び信号線２日を介してマイクロコンピュータ３０か
ら印加されるＡ／Ｄ変換起動信号によって行なわれる。

またＡ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器２５は信号
線２７及び入出カポ−１−３２を介して、マイクロコン
ピュータ３０にＡ／Ｄ変換完了通知を行なう。

一方、マイクロコンピュータ′５０から、出力ポート３
３を介して駆動回路２日に点火信号が出力されると、こ
れが駆動信号に変換されてイグナイタ１３を付勢し、そ
の点火信号の持続時間及び持続時期に応じた点火制御が
行なわれる。

マイクロコンピュータ３０は、前述の入出力ポ−ト３１
，３２．３３と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）３４．
ランダムアクセスメモリ（不揮発性メモリ（ＮＢＭ）を
含むＲＡＭ）３５、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）３６
、クロック発生回路３７及びこれらを接続するバス３８
等から主として構成されており、ＲＯＭ３６内に格納さ
れている制御プログラムに従って種々の処理をする一二
二で、この制御回路１０によってこの発明による点火時
期制御を行なうための具体的な動作プログラムの説明に
先立って、この発明による点火時期制御の背景及び基本
的な作用について第４図を参照しながら説明する。

第４図は、オクタン価の低い（９０ＲＯＮ）レギ′　ニ
ラ−ガソリンを使用した場合（破線）とオクタン価の高
い（９８ＲＯＮ）ハイオクガソリンを使用した場合（実
線）の高負荷時における点火時期に対する発生トルクの
特性を示したものである。

レギュラーガソリンの場合はノッキングが発生し易いの
で、ＭＢＴよりも遅角側（点ｐｔで示す）で軽微なノッ
キング（トレースノック）が発生する。さらに点火時期
を進めるとＭＢＴがあられれ。

ノッキングがますます激しくなって、やがてトルクが低
下する。

トレースノックが発生する点火時期は、吸気温度と湿度
の変化によっても変動するので、ノッキング判定手段を
持たない装置では余裕をみて遅角側に基本（ベース）点
火時期を設定するのが普通であるが、ノッキング判定手
段を備えて遅角制御を行なう装置にあっては、基本点火
時期はトレースノックが発生する点火時期（Ｐ１点）ぎ
りぎりのところに設定される。

そうすることにより、できるだけ出力トルクをかせごう
とする。

ハイオクガソリンの場合は、ノッキングが発生しにくく
なるので、トレースノックが発生する点火時期（点Ｐ２
で示す）は、ＭＢＴ付近又はＭＢＴよりも進角側にある
。

ハイオクガソリンの使用を前提とした機関では。

トレースノック点がＭＢＴよりも進角側にあるときはＭ
ＢＴを、遅角側にあるときはトレースノック点を基本点
火時期として与える。

ここで、このような仕様の機関にオクタン価の低いレギ
ュラーガソリンを使用すると１ＭＢＴＭＢＴ付近時期で
は、ヘビーノック以上のノッキングを生じるので、直ち
に点火時期をリタード（遅角）してＰ、点まで遅らせる
必要があるが、１点火当り１℃Ａのリタード址では、前
述したように２３点に達するまで２０〜３０回転もの間
ノックし続けることになる。

そこで、２２点等に対応する第１の基本点火時期テーブ
ルの他に２１点に対応する第２の基本点火時期テーブル
をも持ち、例えばＭＢＴ付近の点火時期におけるノッキ
ング発生レベルに基づいて使用燃料がハイオクかレギュ
ラーかを判別し、レギュラーであれば直ちに第２の基本
点火時期テーブルを選択して、それをベースに点火時期
補正量を計算していく。

この場合、１気筒でもレギュラーガソリンと判断された
時に、すぐに全気筒のベースとなる基本点火時期テーブ
ルを変更すれば応答性が著しく良くなる。

なお、レギュラーか、ハイオクかの判別結果は、不揮発
生メモリ（Ｎ　Ｂ　Ｍ）に格納しておいて、例えばレギ
ュラーと判別されていれば、前述の第２の基本点火時期
テーブルを先ず採用するようにする。

次に、前述した第３図の制御回路１０のマイクロコンピ
ュータ３０によるこの発明に係わる点火時期制御機能を
、第Ｓ図及び第６図のフローチャートによって説明する
。

なおこれは、気筒別に点火時期を制御する場合の例であ
る。

先ず、第５図に示すルーチンは、例えば６気筒内燃機関
の場合、上死点前７０°　（７０°ＢＴＤＣ）の１２０
６信号（パルス）毎にコールされて実行処理される点火
時期設定ルーチンである。

ステップ■で燃料のオクタン価判別結果を示すフラッグ
ＦＯＣＴをチェックし、ＦＯＣＴ＝１であればハイオク
タン（ハイオクガソリン）と判断し、ＦＯＣＴ＝Ｏなら
ばローオクタン（レギュラーガソリン）と判断する。

そして、ＦＯＣＴ＝１ならステップ２でハイオクガソリ
ン使用時の基本点火時期８重をテーブルルックアップし
１次のステップ３で基本点火時期βとしてそのテーブル
ルックアップ値β！を採用する。

また、ＦＯＣＴ＝Ｏの場合は、ステップ４でレギュラー
ガソリン使用時の基本点火時期β０をテーブルルックア
ップし１次のステップ５でβとしてそのβ０を採用する
。

なお、β０．β１のテーブルルックアップは、機関回転
数Ｎと機関負荷Ｑとに基づいて行なわれる〔β０．βｒ
　＝　ｆ　（Ｎ　＋　Ｑ）　）。

次に、ステップ６では気筒判別を行なうが、これはクラ
ンク角センサ５，６からの７２０’毎と１２０°毎の信
号パルスに基づいて気筒番号（＃１〜＃６）を識別する
方法が良く知られている。

そして、ステップ７でステップ６の判別結果をチェック
し、そのチェック結果が第１気筒（＃１）なら次のステ
ップ８で点火時期α」をα１＝β＋δ１としくδ１は後
述する符号付き数値）とした後、ステップ９でβ１に基
づく点火制御（各種補正制御を含む）を行なって図示し
ないメインルーチンにリターンする。

なお、ステップ７で第１気筒ではないと判断された後、
ステップｌＯで第２気ｆｉ（＃２）と判断されたら、ス
テップ８，９と同様なアルゴリズムの第２気筒用のステ
ップ１１．１２が実行される。

以下、第３〜第６気筒（＃３〜＃６）についても同様な
処理が行なわれる。

次に、第６図に示すルーチンは、ノックセンサ２からの
検出信号をＡ／Ｄ変換した直後（４０〜５０°ＡＴＤＣ
）にコールされて実行処理されるフィードバック制御ル
ーチンである。

先ず、ステップ２１では、前述したＦＯＣＴ＝１か否か
を判定し、ＦＯＣＴ＝　１であればステップ２２で、ハ
イオクガソリン使用の場合のトレースノック相当のスラ
イスレベルＳＬＩを所要のパラメータでテーブルアップ
する。

ここで、第７図に示すように、ハイオクガソリン使用時
（１点鎖線）の１−レースノックとレギュラーガソリン
使用時（実線）のトレースノックとでは、ノッキング発
生レベルが異っているので。

フィードバック制御時のノッキング判定用のスライスレ
ベルＳＬとして異なるレベルを設定する必要がある。。

なお、ハイオクガソリン使用時のスライスレベルＳＬＩ
とレギュラーガソリン使用時のスライスレベルＳＬＯと
の間には、第７図から明らかなように、ＳＬＯ＜ＳＬＩ
の関係があるが、これはハイオクガソリンの特性の方が
進角側に位置し、燃焼速度が速く燃焼による振動が上乗
せになっているためである。

次に、ステップ２３でスライスレベルＳＬを５Ｌ＝ＳＬ
１とした後、ステップ２４でハイオクガソリン使用時の
遅角リミットＤＬＩＭＩＴ１を所要のパラメータでテー
ブルルックアップして１次のステップ２５で遅角リミッ
トＤＬをＤＬＩＭＩＴ　１とする。

遅角リミットは、ノッキング信号に電気ノイズ等が乗っ
て見かけ上ノックしていると判断された場合の遅角限度
値として必要であり、これがないとノイズが乗った時に
大幅なトルク低下を来たす。

ステップ２１でＦＯＣＴ＝Ｏのレギュラーガソリン使用
の場合は、ステップ２２〜２５のアルゴリズムと同様な
ステップ２６〜２９の各処理（但し、この場合のスライ
スレベルＳＬはＳＬＩで、遅角リミットＤ　ＬはＤｌ、
ＩＭＩＴ　Ｏとなる）を行なう。

ステップ３０では、使用ガソリンのオクタン価の判別を
行なうためのレベルＬのテーブルルックアップを行なう
。

このテーブルルックアップは１機関回転数Ｎと点火時期
αｎ（α１〜α６）とによる Ｌ＝ｆｕ　ｎ　ｃ　（αｎ、Ｎ）で行なわれる。第７図
にはこのＬをＮが一定の場合のサンプルとして示してい
る。

なお、この第７図に示すように、レギュラーとハイオク
の各ノッキング発生レベル特性ＧＯと０１の中央値をＬ
として採用すれば、ハイオク。

レギュラー両者の混合状態のガソリンの場合にも対応で
きる。

ステップ３１では、第５図のステップ６と同様な気筒判
別を行ない１次のステップ３２では第１気筒（＃１）か
否かのチェックを行なう。

ステップ３２で第１気筒と判断されたら、ステップ３３
で第３図の入力回路２４を介して得られるノッキング信
号のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器２５に行なわせ、それを
第１気筒のノッキング発生レベルに、としてＲＡＭ３５
に格納する。

そして、ステップ３４で、そのノッキング発生レベルに
、を前述したオクタン価判別レベルＬと比較し、Ｋ、≧
Ｌならばレギュラーガソリン使用と判断して、ステップ
３５でフラッグＦＯＣＴを＝ｒＯ」にし、Ｋ＋＜Ｌなら
ばハイオクガソリン使用と判断して、ステップ３６でＦ
ＯＣＴを「１」にする。

次にステップ３７では、ノッキング発生レベルに、とス
ライスレベルＳＬと比較し、に１≧ＳＬならばノッキン
グが発生していると判断して１゜遅角（リタード）する
。すなわち、第１の点火時期α工の補正量δ！をステッ
プ３８でδ１−１゜とする。

また、に＋＜ＳＬならばノッキング未発生と判断して、
ステップ３９でδ１を　δ、＋０．１’にして進角補正
する。ここで６１は、０から負の値をとるように設定す
る。すなわち、最大進角リミットはベーステーブルの値
（δ１＝０）とし、遅角リミット（Ｄ　Ｌ）は前述した
ように別途設ける。

そして、ステップ４０．４１では、δ１　＜　Ｄ　Ｌな
らδ、＝ＤＬとし、δ１≧ＤＬならδ１をそのままにし
て図示しないメインルーチンにリターンする。また、ス
テップ４２．４３では、δ＋　＞　Ｏ’ならδ１＝０″
とし、δ１≦０″′ならδ１をそのままにして、やはり
図示しないメインルーチンにリターンする。

ステップ３２で第１気筒ではないと判断された時には、
ステップ４４に進んで点火気筒が第２気筒（＃２）かど
うかをチェックし、第２気筒と判断された場合には、ス
テップ３３〜４３と同様なアルゴリズムの第２気筒用の
ステップ４５〜５５の処理が行なわれる。

以ド、第３〜第６気筒（＃３〜＃６）についても同様の
処理が行なわれる。

なお、例えばハイオクガソリン用基本点火時期β１の演
算は、レギュラーガソリン用基本点火時期β０の演算結
果と予め設定した値との和をとる形で行なっても良い。

〔効　果〕

以上説明してきたように、この発明によれば。

高オクタン価の燃料用の基本点火時期の演算と杼道オク
タン価の燃料用の基本点大時期の演算とを。

ノンキング発生レベルに基づいて使用燃料のオクタン価
を判別した結果によって選択して、基本点火時期とする
ようにしたので、オクタン価が変化しても迅°速にノッ
キング発生レベルを抑えながら、最大トルクが得られる
点火時期に制御できる。

【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内燃機関の要部構成
図、 第３図は第２図における制御回路１０の構成例を示すブ
ロック図。 第４図はこの発明の詳細な説明に供する線図、第５図及
び第６図は夫々第３図のＭＰＵ３４が実行するこの発明
に係わるプログラムを示すフロー図、 第７図は点火時期とノッキング発生レベルとスライスレ
ベルとオクタン価判別レベルの関係を示す線図。 第８図高負荷条件と低負荷条件での点火時期と発生トル
クとの関係を示す線図である。 ２・・・ノックセンサ　　　　　　３・・・点火プラグ
４・・・ディストリビュータ ５〜７・・・クランク角センサ　　１０・・・制御回路
１２・・・エアフローセンサ　　　１３・・・イグナイ
タ１４・・・燃料噴射弁 ３０・・・マイクロコンピュータ 第３図 第４図 ７′ 遅　　　　　点火時期　　　　　　進 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　機関の運転条件に応じて定まる基本点火時期をノッ
   キングの発生の有無に応じて補正するようにした内燃機
   関の点火時期制御装置において、普通オクタン価の燃料
   用の前記基本点火時期を演算する第１の基本点火時期演
   算手段と、 高オクタン価の燃料用の前記基本点火時期を演算する第
   ２の基本点火時期演算手段と、 ノッキング発生レベル及び運転条件に基づいて使用燃料
   のオクタン価を判別するオクタン価判別手段と、 このオクタン価判別手段の判別結果に基づいて、前記第
   １、第２の基本点火時期演算手段の何れか一方の演算結
   果を選択する基本点火時期選択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。