JPS62189374A - 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】 １ｎ業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に内燃
機関がアイドル運転状態であるときにモの回転数を安定
化させるための内燃機関の点火時期制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関がアイドル運転状態時にあるとき、
そのアイドル回転数を安定させるための点火］時期制御
装置として各種のものが提案されている。最：ｂ筒中な
ものは、アイドル運転時にあっては内燃機関に生じる負
荷等の変動は微小であるとの推定の下に一定点火時期に
固定するものである。しかし、これでは現実的にはアイ
ドル回転数の変動が大きく、安定した内燃機関の運転状
態か確保されない。そこで、アイドル回転数そのものを
検出しつつ点火時期を制御してアイドル回転数を安定化
させる、いわゆるフィードバック制御か提案されている
。アイドル回転数の平均ＩＭＮＡＶを過去の腹歴に基づ
いて粋出し、現在のアイドル回転数ＮＥとの差（ＮＡＶ
−ＮＥ）に応じて内燃機関の点火時期を遅角または進角
制御するのである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の点火時期制御装置にあっても未だに充分
なものではなく、次のような問題点かあっだ。

点火ＩＪ、′ｊｉｌｌＪを遅角また進角さゼる情報とな
る回転数のメ′；は、上）小のようにアイドル回転数の
平均（ｆｆｔ　Ｎ△Ｖを基準としで締出される。従って
、内燃機関に”ｉ、’ｊ　ｆｌ、’＋間に発生する負荷
の増減に対しては回転数の差か人さくあられて遅角また
は進角制御がスムーズに実行されることになる。しかし
、その回転数に影響する負荷が長時間にわたるものであ
るときにｔｉｔ、回転数の平均値ＮＡＶそのものが正常
なアイドル回転数から大きなずれを生じる可能性があり
、このずれが生じた後には点火時期制御の基γＭか不明
確となり内燃機関のアイドル状態は正常状態から外れて
運転を続けることになるのである。

また、上記のＪ、うに内燃機関のアイドル回転数をフィ
ードバック制御する点火口）期ｉｌ制御装置によれば、
アイドル回転数を安定させる充分な応答性が１４１られ
ないという問題点がある。すなわち、上述したように内
燃機関のアイドル回転数を安定させたいがためにそのア
イドル回転数をフィードバック制御するのであるが、こ
れでは実際にアイドル回転数に変動か発生した後に、そ
の変動幅に応じた点火１１：’Ｊ則制御を実行すること
になるためであり、手前の点火１］）則制御を行なうこ
とは不可能である。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、内燃機関の
アイドル運転状態を短期的および長期的な負荷の変動に
拘らず、高い応答性を有して常に安定した状態に維持す
ることのできる優れた内燃機関の点火時期制御装置を提
供することをその目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の構成した手段は、
第１図の基本的構成図に示すごとく、内燃機関のＥＧア
イドル運転状態において、前記内燃機関ＥＧの点火時期
を遅進功利…１することにより前記内燃機関［Ｇのアイ
ドル回転数を所望値とする内燃機関の点火時期制御装置
において、前記内燃機関ＥＧの負荷を検出する負荷検出
手段Ｃ１と、 該負夕１検出手段Ｃ１の検出結果に基づいて前記内燃機
関ＥＧの点火時期を遅進功利ｍ＋ｉる遅進角制御手段Ｃ
２と、 を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
をその要旨としている。

［作用］ 本発明にお【プる負荷検出手段Ｃ１とは、内燃機関ＦＥ
　Ｇが担当している負荷の総けを検出するものである。

従って、その構成は従来より内燃機関ＥＯの負荷を検出
している各種のセンサ、例えば、吸気管圧力センサヤ吸
入空気釦および内燃機関ＥＧの回転数を検出するセンサ
等により簡単に達成される。

遅進角Ｉ１１１手段Ｃ２とは、この負荷検出手段Ｃ１の
検出結果に基づき前記内燃機関ＥＧの点火時期を適宜遅
角あるいは進角する。内燃機関ＥＧが一定条（！１の王
で運転しているときに負荷の増加または減少が発生する
ならば、出カ一定の内燃機関［Ｅ　Ｇの回転数は減速ま
たは加速される。従って、このとき本匠進角制御手段Ｃ
２は、内燃機関ＥＧの回転数がｖ！、速しようとするな
らは“内燃機関ＥＧのトルクが大きくなるように点火＋
１．’ｌ　！ｖ１をＭＢ２点に近づくべく制御し、逆に
回転数が加速しようとするならば内燃機関ＥＧのトルク
が小さくなるように点火時期をＭＢ２点からずれる方向
へと制御するのである。

寸４工わち、上記作用の負荷検出手段Ｃ１および　　＼
遅進角制御手段Ｃ２を備える本発明の内燃機関の点火時
期制御装置によれば、内燃機関ＥＧのアイドル回転数の
絶対的変動条骨となる負荷変動を基準とした点火時期制
御が可能となるのである。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて詳細に説明する。

［実施例］ まず第２図は実施例である点火時期制御装置を搭載する
内燃機関システムをその周辺装置及び電子制御回路のブ
ロック図と共に表わす概略構成図である。

１は内燃機関本体、２はピストン、３は点火プラグ、４
は排気マニホールド、５はりｌ気マニホールド４に備え
られ排ガス中の残存酸素濃度を検出する酸素センサ、６
は内燃機関本体１の吸入空気中に燃料を噴則する燃料哨
躬弁、７は吸気マニホールド、８は内燃機関本体１に送
られる吸入空気の泥１哀を検出する吸気温センυ、９は
内燃機関冷却水の水温を検出する水温セン１ノ、１０は
ス［１ツｊ・ルバルブ、１１はアイドルスイッチを内蔵
しス［１ツ１〜ルバルブの開度を検出するスロットルセ
ンリ、１４は吸入空気の脈動を吸収刃る勺−ジタンク、
１５はリージタンク１４に備えられ吸気管の圧力を検出
する吸気圧センυ、をそれぞれ表わしている。

そして１６は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、１８はディストリビュ
ータ１７内に取りイ」けられ、ディストリビュータ１７
の１回転、即らクランク軸２回転に２４発のパルス信号
を出力づる回転数センサを兼ねた回転角センサ、１９は
ディストリビュータ１７の１回転に１発のパルス入力部
を出力づる気筒判別セン゛す、２０は制御手段としての
電子制御回路、２１はキースイッチ、２２はキースイッ
チ２１を介して電子ｆ！、１１御回路２０に電ツノを供
給゛づるバッテリ、２４は車載の変速機、２６は変速機
２Ｉ！４の出力軸の回転数から車速を（う）出する中速
セン１ノ、を各４表゛わしている。

又、電子制御回路２０の内部構成について説明すると、
図中、３０は各セン４ノよ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油料１すると共に、各種装置
を作動制御等するための処理を行なうセン１〜ラルプロ
セシングユニツト（ＣＰ　Ｕ　）、３１は制御プログラ
ム及び初期データか格納されるリードオンリメモリ（Ｒ
ＯＭ＞、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（ＲＡＭ）　、３３はＣＰＵ３０に
より制御１の火口）間を随時読みとることができしかも
内部にＣＰＵ３０への割込ルーチンを生じさけるレジス
タ（以下、コンベアＡと呼ぶ）を右１−るタイマ、３６
は各センサからの信号を入力部る入力ボート、３８はイ
グナイタ１６及び各気筒に６ｔｉ＋えられた燃料噴射弁
６を駆動する出力ボート、３９１よ上記各素子を相互に
接続するコモンバスである。入力ポート３６は、ｗｉ素
センサ５．吸気温セン１ノ８．水温センサ９．スロット
ルセン＋ｊ１１゜吸気圧センサ１５からのアナログ信号
をＡ／Ｄ変換して入力する図示しないアナログ入力部と
、スロワ１〜ルセン＋１１１内の図示しないアイドルス
イッチ、回転角センサ１８．気筒判別センサ１９からの
パルス信号を入力する図示しないパルス入力部とからな
っている。又、出力ボート３８はＣＰｔＪ３０からのド
エルＯＮの指令をう（プるとイグナイタ１６に一次電流
を通じる制御信号を出力し、この制御信号は出力ボート
３８がＣＰＵ３０よりドエルＯＦＦを指令する信号をう
けとるまで出力され続（プる。これらのドエルＯＮ、Ｏ
ＦＦの指令は、タイマ３３の内部のコンベアＡにＣＰｔ
Ｊ３０にＪ、って設定されたｈ刻とタイマ３３がカラン
１〜しつづけている実時間とが一致した時に発生するコ
ンベアＡ一致割込ルーチン（後述）によって与えられる
よう構成されている。

次に本実施例の点火時期シリ御装置の動作に関し、最初
に通常の基本点火時期θＢの決定を行なう所定時間、例
えば４ｍｓ毎の割込みルーチンについて第３図のフロー
チャートに拠って、次に内燃機関の基本的なメインルー
チンについて第４図のフローチャートに拠って、そして
通常のドエルＯＮ。

ＯＦ　Ｆ　ｌ＋、’Ｊ間のセット処理を行なう３０’Ｃ
Ａ割込ルーチンについて第５図（Ａ）のフローヂ（・−
１〜に拠って、又、実際にイグナイタ１６に対してドエ
ルＯＮ、ＯＦＦ指令を出力する制御を行なうコンペアΔ
−散開込ルーヂンについて第５図（［３＞のフローチ！
・−トに拠って、順次説明する。

第３図に示すように４ｍｓ毎に繰り返し処理される本ル
ーチンでは、まず現在の運転状態がアイドル時であるか
否かの判断がなされ（ステップ１００）、アイドル時で
あれば後）ホするマツプＡより基本点火時期ＯＢが算出
され（ステップ１１０）、それ以外で゛あれば同様に後
述するマツプＢより基本点火口、１期ＯＢの算出がなさ
れる（ステップ１２０）。まず、アイドル口）であるか
否かの判断（スデツプ１００）は通常と同じであり、例
えばアイドルスイッヂがＯＮ状態であり、かつ、内燃機
関１の回転数Ｎが所定値以下であるときにアイドル峙で
あると判断するのである１、第４図がアイドル■）であ
ると判断されたとき基本点火前期θＢを算出づるための
マツプＡの説明図である。図のように、このマツプへと
は吸気圧センサ１５によって検出される吸気管圧力ＰＭ
をパラメータとして基本点火＋１．′ｉ期θＢを決定す
るものであり、予めＲＯＭ３１内にデータとして格納さ
れている。また、このＲＯＭ３１内のデータは第４図の
マツプＡの代表的値のみを記憶して記憶容量の有効利用
を図り、その他の値はその代表的値を利用した通常の祉
清１．ｘｌＤにより基本点火時期θＢが算出される。

図より明らかなようにこのマツプＡは吸気管圧ｈＰＭの
増加により基本点大助１ｌＩＪθＢが小さくなるよう＜
Ｋ　′Ｌ：Ｉ下がり特性を示すように設定されている。

第５図はアイドル時以外のｎ）の基本点火時期θＢ砦出
に用いられるマツプＢの説明図である。図Ｊ、り明らか
なようにこれは機関の回転Ｎと吸気管圧ノＪＰＭとの二
次元マツプにより塁本点火助ｆｆＪ　ＯＢを決定する従
来同様のものであり、ここではｉＪ）ホしない。なお、
このマツプＢも前記マツプ△と同様にＲＯＭ３１に格納
されるもので、補間ｉ１’Ｉ　Ｃ”１により基本点火時
期ＯＢの算出がなされる。

次に第６図に示すメインルーチンについて説明する。こ
れは、内燃機関１の運転状態を制御でるだめの基本的な
処理を実行するもので、前記した４ｍｓ割込ルーヂンや
後述する仙の割込みルーチンがＣＰＵ３０によって処理
される以外のｎ５　ｆＭＩは、本ルーチンが繰り返し、
常に実行されるのである。

本ルーチンの起動は、キースイッヂ２１がΔンされると
行なわれて、ま′？ｌ″ＣＰＵ３０の内部レジスタのク
リア等の初期化を行ないくステップ２００）、次に内燃
機関１の制御に用いるデータの初期（！ｆ１の設定、等
の処理を行なう（ステップ２１０）。

続いて内燃機関１の運転状態、例えば吸気圧セン９１５
２回転角センリ１８．水温センサ９等からの信号を読み
込む処理を行ないくステップ２２０）、こうして読み込
んだ諸データから、内燃機関１の吸気管圧力ＰＭや回転
数Ｎ、等内燃機ｌｌ１１のルリ御の基本となる諸φを１
粋する処理を行なう（ステップ２３０〉。以下、ステッ
プ２３０で求めた諸量に基づいて、点火時期制御（ステ
ップ２４０）や、燃料噴射量の制御（ステップ２５０）
が行なわれる。ステップ２５０の終了後、処理はステッ
プ２２０へ戻って上述の処理を繰返す。

尚、ここで燃料噴射量の制御は通常は空燃比のフィード
バック制御を行なうものであって、内燃＄１３１の負Ｍ
Ｏ／Ｎに基づいて定められる基本燃料噴射量を空燃比フ
ィードバック補正係数などの各種捕ｉＥ項によって補正
した燃料噴射量により、内燃機関１の１回転に２回、同
期噴射を行なうものであるが、内燃機関１運転上の種々
の要求に応じて空燃比フィードバック制御に替えて燃１
１を増りするＡ−プン制御やその他の周知の制御を行な
うこともある。このような燃斜噴Ｕ＝ｌｆｆｉ制御につ
いては、良く知られているので説明は省略する。

上記ステップ２４０の点火時期制御とは、周知のＪ、う
に第３図にて前述した４ｍＳ割込ルーチンでｎ出された
基本点火時期θＢから、実際に内燃機関１に対して実行
する点火時期θを決定する処理を行なうものである。例
えば、マツプＡまたはマツプＢを用いて決定された基本
点火時期θＢに対し、内燃機関１の運転状態に応じた冷
開進角等の補正を行なって点火時期θを算出したり、こ
のＪ、うにして算出された点火時期θが上・下限値を超
えないようにガード処理等をなすのである。こうして最
終的に内燃機関１に対する点火時期θが算出されると、
更にステップ２４０ではイグナイタ１６にドエルＯＮ信
号を出力するドエルＯＮ時間丁りの算出が行なわれる。

これは、上記のようにして求められた点火時期θにドエ
ルアングル３０［℃Ａ］を加算した値（θ＋３０）［’
ＣＡ］を現在の内燃機関］の回転数Ｎから萌間換粋する
ことで達成されるのである。

次に、第７図（Ａ＞のフローチＰ−トを用いて、出力ポ
ート３８に対重るドエルＯＮ、ＯＦＦ信号の出力時間を
セラｔへする３０°ＣＡ割込ルーチンについて説明する
。本制御ルーチンはクランク角の３０’　ＣＡｆＵに回
転角センサ１８から入力されるパルスによって割込ルー
チンとして起動され、ます゛ステップ３００で気筒’Ｆ
ＩＪ別センサ１９がらパルスが入力された時点を零とし
て回転角センサ１８からパルスが入力される毎に１から
２４まで繰返しカウントアツプされる１゛４に図示しな
いカウンタの伯を知って現在のクランク角を求める処理
が行なわれる。続くステップ３１０では、ステップ３０
０で求めたクランク角から、現在ドエルＯＮまたはＯＦ
Ｆ信号を出力するクランク角度に最も近いクランク角度
にめたっているか否かの判断を行なう。これは、例えば
進角値として２５［℃△１、ドエルアングルとして３０
［’ＣＡ］がステップ２＝１０で与えられていたとする
ならば、両者の和であるドエルＯＮ信号出力を実行する
５５［”ＣＡ］に最も近いクランク角、６０［℃Ａ］の
割込みであるか否か、または、ドエルＯＦＦ信号を出力
Ｊる２５［”ＣＡ］に最も近いクランク角、３０［”Ｃ
Ａ］であるか否かの判断を実行づるものである。

ステップ３１０での判断がｒＮＯＪであれば、ドエル信
号の制御を開始する必要はないとして、処理はＲＴ　Ｎ
へｊ友けて本割込ルーヂンを終了する。

ステップ３１０でのマＩＪ断がｒＹＥＳＪであれば処理
はステップ３２０へ進み、コンベアＡに対するドエルＯ
ＮまたはＯＦＦ信号を出力する時刻のレットが実行され
る。例えば上述の例で説明刃るならば、ステップ３１０
によって現在が６０［°Ｃ△１であると判断されたなら
ば、クランク角が５５［°ＣＡ］となるあと５　［℃Ａ
］回転するのに要勺る時間を蜆在の回転数Ｎから算出し
てコンベア７△にセットし、一方現在が３］’ＣＡｊで
あるときにはドエルＯＦＦを実行する２５［’ＣＡ］に
なるあと５［℃Ａ］回転づ−るのに要Ｊる時間を＝１ン
ベアＡにセットして本ルーチンを終了するのである。

タイマ３３内のコンベアΔでは、セラｌ−されたドエル
信号出力時刻ｔ１と制御上の実ｌｈ間−［「とを比較し
続（プ、制御上の実時間下ｒかドエル信号出力ｌ）刻ｔ
１となった萌、ＣＰＵ３０に対して割込要求を発し、コ
ンベア△−散開込みルーチンを起動さける。これが、第
７図（Ｂ）の７０−ブヤートに示すルーチンであって、
ステップ４００において、出力ボート３８にドエル信号
を出力する為の信号を出力し、イグナイタ１６の一次電
流を制御して、点火プラグ３の点火を実行させる。ステ
ップ４００の処理の終了後、直ちにＲＴＮに抜けて、本
コンベアＡ一致割込ルーチンを終了する。

以上、実施例の点火時期制御装置の処理について詳）ホ
したが、これにより内燃機関１の点火■）則はアイドル
哨以外には従来同様にマツプＢ＠−基本として制御され
ることがわかる。

更に、本実施例では内燃機関１のアイドル時にあっては
そのときの内燃機関１の負荷状態を正確に反映している
吸気管圧力ＰＭを用いて第４図に示すマツプＡを基本と
して点火口）期が決定される。

これは、第４図から明らかなように右下がりの４Ｃｊ↑
（１てあり、吸気管圧力ＰＭか大ぎくなるとき、覆なわ
も負荷が増大傾向にあるときには点火時期の遅角ル制御
が実行されることを意味している。周知のように内燃機
関１の空燃比が一定であれば、負荷が増加するとＭＢＴ
点は遅角側へずれる。本実施の点火時期制御装置はこの
ようｌ二ｚ１−角側へすれたＭＢＴ点を追従するごとく
点火時期を制御するため、内燃機関１の出力トルクが増
１１０側へと変更され、外乱として加えられた負荷の増
加に迅速に対処するのである。従って、アイドル回転数
は常に所望の値に保持されることとなり、内燃機関１の
アイドル運転は極めて安定したものとなる。しかも、上
述の説明からも明らかなように点火Ｈ，′１１１１１の
制り１を吸気管圧力ＰＭに基づいて行なっている。

このため、アイドル回転数に変動が発生する以前の状態
で点火時期を制御することができ、制Ｏ１ｌの応答ｆり
は極めて良好である。また、吸気管圧力［）Ｍという絶
対圧力に基づく制御のため、過渡的４工負荷の変動のみ
ならず、長時間にわたる負荷の変動に対しても有効にア
イドル運転状態の安定＝ｌｉｌを図ることができるので
ある。

なお、上記実施例では点火り則を制御する基ｒｑｌとし
て吸気管圧力ＰＭを用いているか、その他の内燃機Ｉ！
Ｕ　１の工〕荷を正確に反映する制御、例え（」Ｑ／Ｎ
′Ｊ９を利用してもよい。また、その適用される内燃（
層間１は、燃料哨削式のものに限らずキＩ・ブレタ一式
のものであってもよい。

１発明の効果］ 以上、実施例を挙げて詳述したように本発明の内燃機関
の点火口４期制御菰直は、 内燃機関のアイドル運転状態において、前記内燃Ｉ層間
の点火時期を遅進角制御することにより前記内燃機関の
アイドル回転数を所望伯とする内燃機関の点火時期制御
装置において、 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該り荷
検出手段の検出結果に基づいて前記内燃機関の点火時期
を遅進角制御する遅進角制御手段と、 をｌＧ＋えることを特徴とするものである。

従って、内燃機関のアイドル回転数に変動が生じる以前
に正確な点火時期の制御を行なうことができ、極めて高
い応答性を示す。また、その制御は内燃機関の負荷とい
う絶対的なｂのを基準として実行するために過渡的、長
期的いずれの外乱によっても内燃機関のアイドル運転状
態を常に良好とすることができるのである。

４　図面の簡１１′ｉな説朗 第１図は本発明の基本的構成図、第２図は実施例の点火
１１１期ｉｔ、制御装置か塔載される内燃機関とその周
辺装置を電子制御回路のブロック図と共に承り概略構成
図、第３図は実施例において用いられる４ｍｓ割込みル
ーチンを承りフローチャ−１〜、第・４図はそのルーチ
ンにて使用されるマツプへの３１明図、第５図は同様に
４ｍｓ割込みルーチンにて使用されるマツプＢの説明図
、第６図は実施例の制御の基本となるメインルーチンの
フローチャー１〜、第７図（Ａ）は３０″ＣＡ割込ルー
チンを表わ−リノローヂ＼Ｉ−ト、第７図（Ｂ＞はコン
ベアＡ−散開込ルーヂンを表わすフローチャー１・、で
ある。

Ｃ１・・・負荷検出手段 Ｃ２・・・遅進角制御手段 １・・・内燃機関 ９・・・水温セン１） １１・・・スロットルセンサ １５・・・吸気圧センサ １Ｂ・・・回転角センサ ２０・・・電子制御回路 ３０・・・ＣＰＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関のアイドル運転状態において、前記内燃機関の
   点火時期を遅進角制御することにより前記内燃機関のア
   イドル回転数を所望値とする内燃機関の点火時期制御装
   置において、 前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、該負荷
   検出手段の検出結果に基づいて前記内燃機関の点火時期
   を遅進角制御する遅進角制御手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
   。