JPS62195461A - 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〕 この発明は電子制御燃料噴射内燃機関等の内燃機関用の
点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の最適点火時期は空燃比が決まっていれば機関
回転数と、充填効率とによって決められた。通常の電子
制御燃料噴射内燃機関では充填効率の代用値である吸入
空気量−回転数比又は吸気管圧力を計測し、最適点火時
期を得るように制御を行なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

充填効率の代用値である吸入空気量一回転数比や、吸気
管圧力は、吸気系の漏れ、又はタペットクリヤランスや
構成部品のバラツキによって、変化する。即ち、これら
の因子によって充填効率と吸入空気量一回転数比や吸気
管圧力等の充填効率代用値との相関関係が変化する。そ
のため、吸入空気量一回転数比や吸気管圧力にもとすく
点火時期の制御では、相関関係に変動があると最適点火
時期を得ることができな（なる。

この発明では充填効率を演算検出し、充填効率によって
直接点火時期を制御することを目的とするものである。

　　。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図において、内燃機関１はフィードバックによる空
燃比制御装置２を備えている。この発明の内燃機関の点
火時期制御装置は、現在の運転中の充填効率を所定の演
算式によって演算する手段３と、演算された充填効率よ
り点火時期を演算する手段４と、演算された点火時期に
よって点火を行わせる点火制御手段５とより成る。

〔実施例〕

第２図において、１０はシリンダブロック、１２はピス
トン、１４はコネクティングロッド、１６はシリンダヘ
ッド、１８は燃焼室、２０は点火栓、２２は吸気弁、２
４は吸気ボート、２６は排気弁、２８は排気ボートであ
る。吸気ポート２４は吸気マニホルド２６に接続され、
吸気ポート２４に近接した吸気管２６に燃料インジェク
タ３０が設けられる。排気ボート２８は排気マニホルド
３２に接続される。

３４はディストリビュータ、３６は点火装置である。点
火装置３６は点火コイル３６ａと、点火回路３６ｂとよ
り構成される。点火コイル３６はディストリビュータ３
４の中央電極に接続され、ディストリビュータ３４の分
配軸３４ａは、点火コイルに発生した高電圧を所定の点
火順序に従って点火栓２０に分配する。

制御回路４０は燃料インジェクタ３０、点火回路３６ｂ
の作動信号を形成するためのものであり、この実施例で
はマイクロコンピュータシステムとして構成される。制
御回路４０はマイクロプロセシングユニソト（ＭＰＵ）
４０ａと、メモリ４０ｂと、入力ポート４０ｃと、出力
ボート４０ｄと、これらの要素を連結するバス４０ｅと
より成る。

入力ポート４０ｃには各センサが接続され、運転条件信
号が印加される。クランク角センサ４２゜４３がディス
トリビュータ３４に設置される。第１のクランク角セン
サ４２はディストリビュータ軸３４ａ上の検知片４４と
対面設置され、クランク軸の、例えば、３０°毎のパル
ス信号を発生し、エンジン回転数を知ることができる。

第２のクランク角センサ４３はディストリビュータ軸３
４ａ上の検知片４６と対面設置され、クランク軸の、例
えば、７２０°毎のパルス信号を発生し、これは基準信
号となる。０２センサ４８が排気マニホルド３２に設置
され、空燃比に応じた信号Ｏｘを発生する。吸気管圧力
センサ４９が吸気マニホルドに設置され、吸気管圧力Ｐ
Ｍに応じた信号が得られる。出力ボート４０ｄは燃料イ
ンジェクタ３０、イグナイタ３６ｂに接続され、燃料噴
射信号及び点火信号を出力する。

この発明はエンジンの運転中に質量充填効率（以下単に
充填効率と称する）を演算し、この演算された充填効率
に従って点火時期制御を行なうことを特徴とする。ここ
に充填効率ηＣは、ηＣ＝　（（Ａ／Ｆ）ｘＱｆ　ｘγ
ｆ）／　（ＶＸγａ） で計算される。ここに Ａ／Ｆ　：空燃比フィードバックシステムにより制御さ
れる空燃比で、実施例のよ うな０２センサシステムを備えた場 合には理論空燃比となる。

Ｑｆ：機関１サイクル当たりの燃料噴射量であって、燃
料インジェクタ３０の 噴射特性から知ることができる。即 ち、燃料噴射時間τと燃料噴射量ｑ との間には第６図の関係があり、こ の関係よりＱｆを知ることができる。

γｆ：燃料密度 ■＝内燃機関排気量 γａ：標準状態での空気密度 この発明では、フィードバックにより空燃比が制御され
ている間にこの式より算出される充填効率より点火時期
の設定値を演算し、その演算された点火時期で点火され
るように点火制御を行なっている。

以下制御回路４０の作動を第３図から第５図のフローチ
ャートによって説明する。第３図は燃料噴射ルーチンを
示しており、このルーチンは各気筒独立噴射では燃料噴
射を行なうべき気筒の吸気行程における所定クランク角
度を、クランク角センサ４２．４３によって検知するこ
とにより実行開始される。ステップ６０では基本噴射時
間τｐの演算が実行される。基本噴射時間τｐの演算は
、ＴＪｌｌｚ気マニホルド圧カセンサ４９を備えた実施
例のような燃料噴射システム（所謂Ｄ−Ｊシステム）。

では吸気管圧力とエンジン回転数より計算される。

エアフローメータを備えた燃料噴射システム（所謂Ｌ−
Ｊシステム）では吸入空気量とエンジン回転数とから計
算される。

ステップ６１では最終噴射時間τが、 τ−でｐＸＦＡＦＸ（１＋α）×β＋γによって演算さ
れる。ここにＦＡＦはフィードバック補正係数であり、
α、β、γはそれ以外のこの発明と直接関係しないため
説明を省略する補正係数、補正量を代表的に示すもので
ある。

ステップ６２では燃料噴射信号が出力され、そのため燃
料インジェクタ３０は演算された時間τの燃料噴射が実
行されるよう作動される。

第４図はフィードバック補正係数の演算ルーチンであり
、このルーチンは所定時間間隔毎に実行される時間割り
込みルーチンである。ステップ６４ではフィードバック
条件か否か判別される。

例えば、アイドル運転時やエンジン低温時はフィードバ
ック条件ではない。このときはステップ６５に流れ、フ
ィードバックフラグＦＢがリセットされ、ステップ６６
ではフィードバンク補正係数ＦＡＦ＝　１と設定される
。

フィードバンク条件と判断されるときはステップ６４よ
りステップ６８に流れ、フィードバックフラグＦＢがセ
ットされる。次に、ステップ６９では０２センサ４８か
らリッチ信号がきているか否か判別される。周知のよう
に０２センサ４８からは空燃比が理論空燃比よりリッチ
側かリーン側かに応じて２種類の信号が得られる。リッ
チ信号が来ていると判定されるときはステップ７０に進
み、フィードバック補正係数ＦＡＦのデクリメント処理
が行われ、リーン信号が来ていると判定されるときはス
テップ７１に進みフィードバンク補正係数ＦＡＦのイン
クリメント処理が実行される。

このようなフィードバックによって空燃比は理論空燃比
に制御される。

第５図は点火時期制御ルーチンであり、このルーチンは
その気筒の圧縮上死点の手前の所定クランク角度を検知
することにより実行に入るクランク角割り込みルーチン
である。ステップ７４ではフィードバックフラグＦＢ＝
１か否か判別される。

フィードバック制御中でないときはステップ７４よりス
テップ７５に進み、点火時期θの演算が回転数Ｎｅ、吸
気管圧力ＰＭより実行される。即ち、メモリ４０ｂには
点火時期の演算マツプが回転数と吸気管圧力との組合せ
に対して設けられ、実測の回転数Ｎｅ、吸気管圧力ＰＭ
に相当する点火時期θの設定値が演算される。ここに吸
気管圧力は充填効率の代用値であり、このような点火時
期時期の演算は従来より行われていたものと同じである
。

ステップ７４でフィードバック中とすればステップ７６
で、噴射弁特性と噴射時間から機関の１サイクル当たり
の燃料噴射量Ｑｆが演算される。

ここに噴射弁特性とは第６図に示す噴射時間と噴射量と
の関係であり、そのインジェクタ３０に固有の特性であ
り、この特性はメモリ内に格納されている。そして、第
３図のステ・ノブ６２で演算される燃料噴射時間τとか
ら機関１サイクル当たりの燃料噴射量Ｑ「の演算が可能
となる。

次にステップ７７では前述の算出式から充填効率ηＣの
算出が行われる。

ステップ７８では、点火時期θの演算が実行される。即
ち、メ干り４０ｂに回転数Ｎｅと充填効率ηＣとの組合
せに対する点火時期のマツプが格納され、実測される回
転数Ｎｅと演算される充填効率とより点火時期θのマツ
プ演算が実行される。

ステップ８０ではステップ７５．７８で演算される点火
時期θで点火されるように点火信号の形成処理が実行さ
れる。

第７図、第８図は第２実施例における点火時期制御ルー
チンと、燃料噴射ルーチンとを示す。第７図は第５図に
示す第１実施例と比較して、フィードバックが行われて
いないときも充填効率ηＣによる点火時期θの演算が行
われる点が相違する。

非フイードバツク中に充填効率を知るために、フィード
バック中に吸気管圧力と充填効率との間の相関係数（こ
れをに値と称する）の演算が実行される。即ち、フィー
ドバック中（ステップ７４でＹｅ　ｓ）にステップ８５
の処理が含まれ、吸気管圧力ＰＭと充填効率ηＣとの間
の相関係数であるに値が演算される。このに値は回転数
に応じて変化するため、適当な間隔で複数の回転数域を
設定し、各回転数域でに値の値が演算される。

非フイードバツク域（ステップ７４でＹｅ　ｓ）ではス
テップ８６に進み吸気管圧力ＰＭとそのときの回転数域
における、ステップ８５で演算されるに値とより充填効
率ηＣの演算が実行される。

Ｋ値は吸気管圧力ＰＭと充填効率ηＣとの間の比例定数
とみなすことができ、そのときの吸気管圧力より充填効
率を推定演算することでできる。即ち、フィードバック
域において演算したに値より非フイードバツク域の充填
効率を外挿によって演算している。ステップ７５ではこ
のように外挿演算された充填効率ηＣよりマツプによっ
て点火時期θが演算される。この実施例では非フイード
バツク域においても充填効率により点火時期が制御され
るため、より最適な制御が実現される。

第８図は第２実施例の燃料噴射制御ルーチンを示し、第
３図と比較してフィードバック中か否かの判別ステップ
８８を設置し、非フイードバツク中（ステップ８８でＮ
ｏ　）に基本噴射時間τｐを回転数と、充填効率ηＣの
マツプで演算するステップ８９を持つ点で相違する。非
フイードバツク時の燃料噴射量が充填効率によって演算
されるため、高負荷運転時の増量設定を少なくすること
ができる。即ち、高負荷時の増量はステップ６１の補正
量の設定により得られるが、充填効率に応じて燃料噴射
量を設定しているため、より正確に燃料要求に適合した
燃料噴射量設定が可能となり、補正量を少なくしてもエ
ンジンの適正な作動を得ることができる。そのため、増
量値が少なくてすみ、燃料消費率の向上を計ることがで
きる。

第９図は第３実施例における点火時期制御ルーチンを示
す。この実施例は第２図の０２センサ４８の代わりに所
謂リーンセンサと称する空燃比センサによる空燃比制御
を行なうシステムへの応用例である。リーンセンサは理
論空燃比よりり−ン側の空燃比を連続的に検知して理論
空燃比より大きい空燃比領域においてフィードバック制
御が実行可能である。そのため、この発明により空燃比
をリーンに制御している領域で充填効率を前記演算式よ
り算出できる。

ステップ９１ではリーンセンサの作動域か否かが判別さ
れる。リーンセンサはある空燃比よりリッチ側の空燃比
は原理上検知し得ない。そこでこのときはステップ７５
に進み、回転数Ｎｅ、吸気管圧力ＰＭより点火時期θの
演算が実行される。

ステップ９１でリーンセンサの作動域とすれば、ステッ
プ９２に進みリーンセンサの出力電圧Ｖより空燃比Ａ／
Ｆが演算される。この空燃比Ａ／Ｆの値はステップ７７
で充填効率ηＣを演算するのに使用される。

リーンセンサを使用したシステムに応用することで、理
論空燃比より薄い広い範囲で充填効率の演算が可能とな
り、リーンバーンシステムにおいてより最適な点火時期
を得ることができる。

リーンバーンシステムでは希薄燃焼を可能とするため燃
焼室内での旋回流の制御を行なうスワールコントロール
バルブや、慣性過給による吸気管長の可変制御を行なう
アコースティックコントロールインダクションシステム
等の吸気制御装置を設けることが多いが、この場合充填
効率ηＣと吸気管圧力ＰＭとの相関がそれらシステムの
作動に応じて変化するが、この発明によってそのような
相関に変化があっても最適の点火時期を設定することが
可能である。この点は可変バルブタイミングについても
いえるため、この可変バルブタイミング機構を備えたエ
ンジンについてもこの発明は大いに有用となる。

〔発明の効果〕

この発明によれば空燃比フィードバック中に充填効率を
演算し、その演算値より点火時期を演算している。その
ため、吸気管弁圧（ＰＭ）や、吸入空気量一回転数比（
Ｑ／Ｎ）と充填効率との相関が、タペットクリヤランス
の狂いや、吸気系の漏れ、その他のエンジン特性の変動
、走行条件の変化（例えば高地走行）によって発生して
も、点火時期を常に最適制御することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成図。 第２図はこの発明の実施例構成図。 第３図、第４図、第５図は第１実施例における制御回路
の作動を説明するフローチャート図。 第６図は噴射弁特性を説明するグラフ。 第７図、第８図は第２実施例における点火時期制御ルー
チン、燃料噴射ルーチンのフローチャート図。 第９図は第３実施例における点火時期制御ルーチンのフ
ローチャート図。 １８・・・燃焼室、 ２０・・・点火栓、 ３０・・・燃料インジェクタ、 ３４・・・ディストリビュータ、 ３６・・・イグナイタ、 ４０・・・制御回路、 ４２．４３・・・クランク角センサ、 ４８・・・空燃比センサ、 ４９・・・吸気管圧力センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィードバックによる空燃比制御装置を備えた内燃機関
   の点火時期制御装置において、現在の運転中の充填効率
   を所定の演算式によって演算する手段と、演算された充
   填効率より点火時期を演算する手段と、演算された点火
   時期によって点火を行わせる点火制御手段とより成る内
   燃機関の点火時期制御装置。