JPS62265467A - 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、内燃機関の吸入空気量を吸気量センサによ
り検出し、この検出出力およびエンジン回転数により内
燃機関の点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関の点火時期制御を行う場合にスロットルバルブ
の上流に吸気量センサ（以下Ａ、　Ｆ　Ｓと略する。）
を配置し、この情報とエンジン回転数に基づいて内燃機
関の点火時期を制御することが行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、空気の吸入通路におけろスロットルバルブの
上流にＡＦＳを配置して内燃機関の吸入空気量を検出し
ようとする場合、スロットルが急激に開いた時は、スロ
ツトルバルブとエンジンとの間の吸入通路に充填する空
気量をも計量するので、実際に内燃機関に吸入されろ空
気及以上に計量してしまい、そのまま点火時期を制御す
ると点火時期が不正確になるという問題点があった。

この発明は上記した問題点を解決するために成されたも
のであり、吸入空気量の変動の過渡時においても点火時
期を正確に制御することができろ内１！磯関の点火時期
制御装置を得ろことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る点火時期制御装置は、スロットルバルブ
の上流に配置され、エンジンの吸気量を検出する吸気量
検出手段、吸気量検出手段の出力を所定のクランク角間
で検出するＡＮ検出手段、ＡＮ検出手段の出力を平滑化
する平滑化手段を設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、ＡＮ検出手段によりエンジンの１
吸気当りの吸気量Ａ／Ｎを検出し、このＡ　／　Ｎを平
滑化手段により平滑化して正確なＡｌｘを求め、この平
滑化したＡｌｘおよび回転数に基づいて点火時期の制御
を行う。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。

第３図は内燃機関の吸気系のモデルを示し、１はエンジ
ンで、１行程光りＶ。の容積を持ち、カルマン渦流量計
であろＡＦＳ　１３、スロットルバルブ１２、サージタ
ンク１１および吸気管１５を介して空気を吸入し、燃料
はインジェクタ１４によって供給される。又、ここでス
ロットルバルブ１２からエンジン１までの容積を■、と
する。１６は排気管である。

第４図はエンジン１における所定のクランク角に対する
吸入空気量の関係を示し、（ａｌはエンジン１の所定の
クランク角（以下、ＳＧＴと称す。）を示す。（ｂｌは
ＡＦＳ　１３を通過する空気量ζ、（Ｃ）はエンジン１
が吸入する空気量Ｑ、　、（ｄｌはＡＦＳ１３の出力パ
ルスｆを示す。又、ＳＧＴのｎ−２〜ｎ−１回目の立上
りの期間を’ｎ−１、ｎ−１〜ｎ回目の立上りの期間を
Ｌｌ、とし、期間ｔ。−１およびｔ。にＡＦＳ１３を通
過する吸入空気量を夫々Ｑｅｔｎ−１１およびＱａ＋ｎ
＋、期ｒｌ！ｉ　ｔ、、−、およびｔ、、にエンジン１
が吸入する空気量を夫々Ｑｓｉｎ−１１およびＱｅ（ｎ
ｌとする。さらに、期間ｔ。−１８よび１．、の時のサ
ージタンク１１内の平均圧力と平均吸気温度を夫々Ｐ　
　およびＰ。０．とＴｓ（ｎ−１１およびＴ、、、、と
する。ここで、例えばＱｓｉｎ−１１は、ｔｎ−１間の
ＡＦＳ　１３の出力パルス数に対応する。又、吸気１度
の変化率は小さいのでＴｓ　（ｎ−１１＝Ｔ　ｓ　＋、
、ｌとし、エンジン１の充填効率を一定とすると、 Ｐ　　　　−ｖ　＝Ｑ　　　　−Ｒ−Ｔ　　　　　・−
−１１１ｈ　（ＴＩ−１１Ｃ＠　（ｎ−１１ｓ　ｔｎ＋
Ｐ　　　−Ｖ＝Ｑ　　　−Ｒ−Ｔ　　　　　　　　・・
・・・（２）ＩＩｎｌ　　　　　　ｃ　　　　　　睡Ｋ
ｌ　　　　　　　　　　ａ　＋ｒ＋１となる。ただし、
Ｒは定数である。そして、期間１、、にサージタンク１
１および吸気管１５に溜まる空気量をΔＱ　とすると、 ΔＱａ　Ｉｔ’ｌｌ　＝ｑ、＋ｎ＋　ｑ、ｏｎ　＝　Ｖ
　ｍ・Ｒ１Ｔｓ×（Ｐｉ（ｎｌ　　ｊｌｎ−１１）　　
”’・・（３）となり、（１）〜（３）式より が得られる。従って、エンジン１が期間（、、に吸入す
る空気ｆｊｋＱ　　を、ＡＦＳ　１３を通過する空気量
Ｑ、、−こ基づいて（４）式により計算することができ
る。

ここで、Ｖ、＝０．５４’　、　Ｖ、＝２．５１とする
と、Ｑ、、、、＝０．８３　Ｘ　Ｑ、、、、＋０．１７
　Ｘ　Ｑ、、、、　　　　−・・・（５）となる。第５
図にスロットルバルブ１２が開いた場合の様子を示す。

この第５図において、（ａ）はスロンｉ・ルバルブ１２
の開度、（ｂ）はＡＦＳ　１３を通過する吸入空気量Ｑ
、であり、オーバシュートする。

ｔｃ）は（４）式で補正したエンジン１の吸気量Ｑ、で
あり、ｆｄｌはサージタンク１１の圧力Ｐである。この
実施例は（４）式のような補正により吸気量を平滑化し
、正確なエンジン１の吸気量を算出し、吸気量の変動の
過渡時にも点火時期を正確に制御するものである。

第１図はエンジンの点火時期制御装置の構成を示し、１
０はＡＦＳ　１３の上流側に配設されろニアクリーナで
、ＡＦＳ１３はエンジン１に吸入される空気量に応じて
第４図（ｄ）に示すようなパルスを出力し、クランク角
センサ１７はエンジン１の回転に応じて第４図ｆａ）に
示すようなパルス（例えばパルスの立上りから次の立上
りまでクランク角で１８０°とする。）を出力する。２
０はＡＮ検出手段で、ＡＦＳ　１３の出力とクランク角
センサ１７の出力とにより、エンジン１の所定クランク
角度間に入るＡＦＳ　１３の出力パルス数を計算し、所
定のクランク角当りの吸気ｉＡ／Ｎを算出する。

２１はＡＮ演算手段であり、これはＡＮ検出手段２０の
出力より（５）式と同様の計算を行い、エンジン１が吸
入すると考えられる空気量に対応するＡ、　Ｆ　Ｓ　１
３の出力相当のパルス数を計算する。即ち、Ａ／Ｎの平
滑化を行う。又、制御手段２２は、Ａ、　Ｎ演算手段２
１の出力１．エンジン１の冷却水温を検出する水温セン
サ１８　（例えばサーミスタ）の出力およびエンジン１
の回転数を検出するクランク角センサ１７の出力より、
エンジン１が吸入する空気量に対応してインジェクタ１
４の駆動時間および点火コイル１９の通電を制御し、こ
れによってエンジン１に供給するＰ！５料量を制御する
。

又、点火コイル１９はその出力電圧を配電器２３を介し
て点火プラグ２４に供給して点火を行う。

第２図はこの実施例のより具体的構成を示し、３０はＡ
ＦＳ　１３、水温センサ１８およびクランク角センサ１
７の出力信号を入力とし、エンジン１各気筒毎に設けら
れた４つのインジェクタ１４および点火コイル１９を制
御するｆｉｌＪ御装置であり、この側部装置３０１よ第
１図のＡＮ検出手段２０〜制御手段２２に相当し、ＲＯ
Ｍ４１．ＲＡＭ４２を有するマイクロコンビ、−タ（以
下、ＣＰＵと略する。）４０により実現される。又、３
１はＡＦＳ１３の出力に接続された２分周器、３２は２
分周語３１の出力を一方の入力とし他方の入力端子をＣ
ＰＵ４０の入力Ｐ１に接続した排他的論理和ゲートで、
その出力端子はカウンタ３３およびＣＰＵ４０の入力Ｐ
３に接続される。３４は水１センサ１８とＡ／Ｄコンバ
ータ３５との間に接続されたインターフェース、３６は
波形整形回路でクランク角センサ１７の出力が入力され
、その出力はＣＰＵ４０の割込人力Ｐ４、タイマ４７お
よびカウンタ３７に入力される。又、３８は割込人力Ｐ
５に接続されたタイマ、３９は図示しないバッテリの電
圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ４０に出力するＡ、　／　Ｄ
コンバータ、４３はＣＰＵ４０とドライバ４４との間に
設けられたタイマで、ドライバ４４の出力は各インジェ
クタ１４に接続されろ。４５ばクランク角センサ１７の
出力を入力されろインタフェースで、クランク角の１″
′信号をタイマ４６．４７に入力する。タイマ４７の出
力はタイマ４６およびＤ−Ｆ／Ｆ４８のリセット端子に
入力する。又、タイマ４６の出力はＤ−Ｆ／Ｆ４８のセ
ット端子に入力され、Ｄ−Ｆ／Ｆ４８の出力はドライバ
４９を介して点火コイル１９に入力される。さらに、タ
イマ４６，４７はＣＰＵ４Ｑの出力を入力きれろ。

次に、上記構成の動作金説明する。ＡＦＳ１３の出力は
２分周語３１により分周され、ＣＰＵ４０により制御さ
れる排他的論理和ゲート３２を介してカウンタ３３に入
力されろ。カウンタ３３はゲート３２の出力の立下りエ
ツジ間の周期を測定する。ＣＰＵ４０はゲート３２の立
下りを割込入力Ｐ３に入力され、ＡＦＳ　１３の出力パ
ルス周期また；よこれを２分周した毎に割込処理を行い
、カウンタ３３の周期を測定する。水温センサ１８の出
力はインクフェース３４により電圧に変換され、Ａ／Ｄ
コンバータ３５により所定時間毎にディンタル値に変換
されてＣＰＵ４０に取込まれる。クランク角センサ１７
の出力は波形整形回路３６を介し、てＣＰＵ４０の割込
人力Ｐ４、タイマ４７およびカウンタ３７に入力される
。ＣＰｔＪ４０ｒよりランク角センサ１７の立上り毎に
割込処理を行い、クランク角センサ１７の立上り間の周
期をカウンタ３７の出力から検出する。タイマ３８は所
定時間毎にＣＰＵ４０の割込入力Ｐ５へ割込信号を発生
する。Ａ／Ｄコンバータ３９は図示しないバッテリ電圧
をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ４０は所定時間毎にこのバッテ
リ電圧のデータを取込む。タイマ４３はＣＰＵ４０にプ
リセットされ・、ＣＰＵ４０の出カポ−）−Ｐ２より；
・リガされて所定のパルス輻を出力し、この出力がドラ
イバ４４を介してインジェクタ１４を駆動する。又、Ｃ
ＰＵ４０はタイマ４６（こ通電角（Ｔｏ、）を設定する
とともにタイマ４７に点火時期を設定する。タイマ４６
，４７は第１１図＋と示すようにクランク角センサ１７
から出力されろ１°信号をカウントし、０になった時Ｄ
−Ｆ／Ｆ４８へ信号を出力する。タイマ４７　Ｉｔ’々
ランク角の立上りでカウントを開始し、ＯになるとＤ−
Ｆ／Ｆ４８をリセット端子、点火コイル１９の電流をし
ゃ断する。タイマ４６はタイマ４７がＯになったときよ
りカラン；・ダウンを開始し、０になるとＤ−Ｆ／Ｆ４
８をセットし、点火コイル１９に通電する。

次に、ＣＰＵ４０の動作を第６図、第８〜９図のフロー
チャートによって説明する。まず、第６図はＣＰＵ４０
のメインプログラムを示し、ＣＰＵ４０にリセット信号
が入力されると、ステップ１００でＲＡＭ４２、入出力
ポート等をイニシャライズし、ステップ１０１で水温セ
ンサ１８の出力をＡ／Ｄ変換し、ＲＡＭ４２にＷＴとし
て記憶する。ステップ１０２でバッテリ電圧をＡ／Ｄ変
換してＲＡＭ４２へＶＢとして記憶する。ステップ１０
３ではクランク角センサ１７の周期−より３０／Ｔ、の
計算を行い、回転数Ｎ、を計算する。ステップ１０４で
後述する負荷データＡＮと回転数Ｎ、よりＡＮ・Ｎ、　
／　３０の計算を行い、ＡＦＳ　１３の出力周波数Ｆを
計算する。ステップ１０５では出力周波数Ｆ。

より第７図に示すようにＦ、に対して設定されたｆｌよ
り基本駆動時間変換係数に０を計算する。ステップ１０
６では変換係数Ｋを水温データＷＴにより補正し、駆動
時間変換係数〜としてＲＡＭ４２に記憶する。ステップ
１０７ではバッテリ電圧データＶＢより予めＲＯＭ４１
に記憶されたデータテーブルｆ、をマツピングし、ムダ
時間Ｔ０を計算しＲＡＭ４２に記憶する。ステップ１０
８では回転数Ｎ、で点大コイル１９の通電角Ｔ。、、を
計算し、ステップ１０９で”ｏｕ＝１”　０”Ｏｕを計
算し、ステップ１１０でタイマ４６へＴ′。、を設定す
る。ステップ１１０の処理後は再びステップ１０１の処
理を繰り返す。

第８図は割込入力Ｐ３即ちＡＦＳ　１３の出力信号に対
する割込処理を示す。ステップ２０１ではカウンタ３３
の出力Ｔ、を検出し、カウンタ３３をクリヤする。この
Ｔ、はゲート３２の立上り間の周期である。ステップ２
０２では周期万をＡＦＳ　１３の出力パルス周期ＴＡと
してＲＡＭ４２に記憶し、ステップ２０３で積算パルス
データＰ１．ｌに残りパルスデータＰ０を加算し、新し
い積算パルスデータＰＦｌとする。この積算パルスデー
タＰＲはクランク角センサ１７の立上り間に出力されろ
ＡＦＳ　１３のパルス数を積算するものであり、ＡＦＳ
　１３の１．（ルスに対し処理の都合上１５６＠ｌ、、
て扱っている。

ステップ２０４では、残りパルスデータＰ。に１５６を
設定し、ステップ２０５でＰｌを反転させ、割込処理を
完了する。

第９図はクランク角センサ１７の出力によりＣＰＵ４０
の割込入力Ｐ４に割込信号が発生した場合の割込処理を
示す。ステップ３０１でクランク角センサ１７の立上り
間の周期をカウンタ３７より読み込み、周期Ｔ８として
ＲＡＭ４２に記憶し、カウンタ３７をクリヤする。ステ
ップ３０２で周期ＴＲ内にＡＦＳ　１３の出力パルスが
ある場合は、ステップ３０３でその直前のＡＦＳ１３の
出力パルスの時刻’０１とクランク角センサ１７の今回
の割込時刻も。２の時間差Δｔ＝ｔ０２　　’Ｏｆを計
算し、これを周期Ｔ、とし、周期Ｔ、内にＡＦＳ　１３
の出力パルスが無い場合は、ステップ３０４で周期ＴＦ
ｌを周期Ｔ、とする。ステップ３０５では１５６ＸＴ、
／″ｒＡの計算より、時間差ΔｔをＡ　Ｆ　Ｓ　］、　
３の出力パルスデータΔＰに変換する。即ち、前回のＡ
ＦＳ１３の出力パルス周期と今回のＡＦＳ　１３の出力
パルス周期が同一と仮定してパルスデータΔＰを計算す
る。

ステップ３０６ではパルスデータΔＰが１５６より小さ
ければステップ３０８へ、大きければステップ３０７で
ΔＰを１５６にクリップする。ステップ３０８では残り
パルスデータＰ。からパルスデータ△Ｐを減算し、新し
い残りパルスデータΔＰとする。

ステップ３０９では残りパルスデータＰ０が正であれば
ステップ３１３へ、他の場合にはパルスデータΔＰの計
算値がＡＦＳ１３の出力パルスよりも大きすぎるのでス
テップ３１０でパルスデータΔＰをＰと同じにし、ステ
ップ３１２で残りパルスデータを七゛口（こする。ステ
ップ３１３では積算バルスデークＰＩＩにパルスデータ
ΔＰを加算し、新しい積算パルスデータへとする。この
データ八が、今回のクランク角センサ１７の立上り間に
ＡＦＳ　１３が出力したと考えらｈろパルス数に相当す
る。ステップ３１４では（５）式に相当する計算を行う
。即ち、クランク角センサ１７の前回の立上りまでに計
算さｉまた負荷データＡＮと積算パルスデータＰ、Ｌよ
り、Ｋ、ＡＮ＋（１−に、）　Ｐ、の計算を行い、結果
を今回の新しい負荷データＡＮとする。ステンプ３１５
ではこの負荷データＡＮが所定値ａより大きければステ
ップ３１６でαにクリップし、エンジン１の全開時にお
いても負荷データＡＮが実際の値よりも大きくなりすぎ
ないようにする。ステップ３１７で積算パルスデータＰ
８をクリヤする。

ステップ３１８で負荷データＡＮと駆動時間変換係数に
０、ムダ時開−より駆動時間データＴ、＝ＡＮ・に＋ｌ
の計算を行い、ステップ３１９で駆動時間データＴ、を
タイマ４３に設定し、ステップ３２０でタイマ４３をト
リガすることによりデータＴ、に応してインジェクタ１
４が４本同時に駆動されろ。

ステップ３２１では前記したＴ８より回転数Ｎ、を計算
し、ステップ３２２ではＡＮとＮ、より点火時期Ａを予
めＲＯＭ　４１に記憶された第１２図に示すデータテー
ブルｆ　よりマツピングして求め、ステップ３２３でこ
の結果をタイマ４７へ設定し、割込処理が完了する。

第１０図は、第６図および第８〜９図の処理の分周フラ
グクリヤ時のタイミングを示したものであり、（ａ）は
分局＠ｓ３１の出力を示し、（ｂ）はクランク角センサ
１７の出力を示す。ｔｅｌは残りパルスデータＰ０を示
し、分周器３１の立上りおよび立下り（ＡＦＳ１３の出
力パルスの立上り）毎に１５６に設定され、クランク角
センサ１７の立上り毎に例えばＰｏ、＝Ｐｏ−１５６ｘ
Ｔ、　／　ＴＡの計算結果に変更される（これはステッ
プ３０５〜３］２の処理に相当する。）。（ｄｌは積算
パルスデータＰＲの変化を示し、分周器３１の出力の立
上りまたは立下り毎に、残りパルスデータＰ０が積算さ
れる様子を示している。

尚、上記実施例では、クランク角センサ１７の立上り間
のＡＦＳ　１３の出力パルスをカラン）・シたが、これ
は立下り間でも良く、又クランク角センサ１７の数周期
間のＡＦＳ　１３出力パルス数をカウントしても良い。

又、ＡＦＳ１３の出力パルスをカウントしたが、出力パ
ルス数にＡＦＳ１３の出力周波数に対応した定数を乗じ
たものを計数しても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、ＡＮ検出手段によりエ
ンジンの１吸気当りの吸気量Ａ／Ｎを検出し、このＡ／
Ｎを平滑化手段により平滑化して正確なＡ／Ｎを求め、
このＡ／Ｎおよびエンジン回転数に基づいて点火時期を
側部してお秒、点火時期制御を正確に行うことができ、
エンジン出力を増大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る点火時期制御装置の構成図、第
２図は同内燃機関の点火時期制御装置の具体例としての
一実施例を示す構成図、第３図はこの発明に係わる内燃
機関の吸気系のモデルを示す構成図、第４図はそのクラ
ンク角に対する吸入空気量の関係を示す図、第５図は同
内燃機関の過度時の吸入空気量の変化を示す波形図、第
６図。 第８図および第９図はこの発明の一実施例による内燃機
関の点火時期制御装置の動作を示すフローチャート、第
７図はＡＦＳ出力周波数に対する基本駆動時間変換係数
の関係を示す図、第１０図は第８，９図のフローのタイ
ミングを示すタイミングチャート、第１１図は点火コイ
ルのオンオフ動作を示すタイミングチャート、第１２図
はＲＯＭに記憶された点火時期マツプである。 トエンジン、１２・・スロットルバルブ、１３・・°エ
アフローセンサ（カルマンｍ流量ｔ＋　）　、１５・・
・吸気管、１７・・クランク角センサ、１９　点火コイ
ル、２０・・ＡＮ検出手段、２１・・ＡＮ演算手段、２
２・・制御手段。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 ｌ：エンｙ／ １２：スロ・ソトルバルフ” １５：吸気管 Ｉ７：クランク１１ヒ〉プ １９：、：、火クイノン 第３図 ｓ 第４図 （ｄ）　　ｆ 第６図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットルバルブの上流に配置され、エンジンの
   吸気量を検出する吸気量検出手段、エンジンの回転数を
   検出するエンジン回転数検出手段、吸気量検出手段の出
   力をエンジンの所定のクランク角間で検出するＡＮ検出
   手段、ＡＮ検出手段の出力を平滑化する平滑化手段、エ
   ンジン回転数検出手段および平滑化手段の出力に基づい
   てエンジンの点火時期を制御する制御手段を備えたこと
   を特徴とする点火時期制御装置。