JPS6235061A - 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） 本発明は、自動車等内燃機関のノッキングを抑制しつつ
運転性を高める点火時期制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関の点火時期は機関が最適に運転されるように機
関の状態に応じて決定する必要がある。

そして、一般に機関の効率、燃費を考えると最大トルク
時の最小進角値、いわゆるＭ　Ｂ　Ｔ　（Ｍｉｎｉｍｕ
ｍａｄｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　Ｂｅ５ｔ　Ｔｏｒｑｕｅ）
付近で点火するのが最良と知られており、機関の状態に
よりＭＢＴに点火時期を変える必要がある。

ところが、ある機関状態においては点火時期を進めてい
くとノッキングが生じ、安定な機関運転を行うことがで
きない。例えば、低速回転、低負荷時においてはＭＢＴ
より以前にノッキング限界がきている。また、ノッキン
グ限界は温度、湿度等の大気条件にも影響を受けやすい
。

そこで、ノッキングの有無に応じて点火時期を補正する
とともに、この補正量を学習制御するという方式のもの
が開発されている（特開昭５９−１３８７７３号公報参
照）。

この装置では運転状態に応じて基本点火進角θ８を設定
するとともに、次式■に従って最終進角θ、を演算し、
このθ、を用いてノッキングを制御する。

θ１　＝０８−（θに６＋θＫ）　　　・・・・・・■
但し、θ３．はノッキングレベルを所定レベルにするた
めにエンジン回転数と負荷とによって定まりかつ学習制
御によって変更される学習遅角量、θやはノッキングが
発生したとき点火時期を後らせかつノッキングが発生し
なくなったとき点火時′朋を勧める補正遅角量である。

ここで、θには次式■に示すようにノッキング発生１回
あたり所定クランク角だけ点火時期が遅れるように演算
される。

θ８←θ、＋０．４°　ＣＡ　　−・・・・・・■また
、ノッキングが発生しなかったときは所定時間が経過す
るのを待って次式〇に示すように所定クランク角だけ点
火時期が進むように演算される。

θえ←θヤ　−〇、０８°　ＣＡ　　　　　　・・・・
・・■さらにエンジン条件に応じた学習遅角量θや、は
次のようにして算出される。まず、エンジン回転数Ｎお
よび吸入空気量Ｑ、とエンジン回転数Ｎとの比Ｑ、／Ｎ
で定まる負荷に対応させて学習遅角量θ、Ｇを記憶させ
る学習マツプを作成しておく。

そして、ＮとＱｌとを取込み、学習マツプ上において現
在のエンジン条件を示す点のアドレスを求め、このアド
レスに学習制御の結果を記憶、更新しいく。なお、アド
レスの中間の点は２次元補間法により決定される。

上記学習マツプの学習制御は次のようにして行う。現在
のエンジン条件に応じた学習制御の時間（例えば、４８
ｍ５ｅｃ）が経過したときには、補正遅角量θ、が変更
されて所定クランク角（例えば、４°ＣＡ）を超えたか
否かを判断し、所定クランク角を超えたときにエンジン
条件に対応する学習マツプ上のアドレスの点の学習遅角
量θに６に所定クランク角（例えば、０．０４°ＣＡ）
を加算する。

これにより、点火時期が遅れるように学習遅角量θ８．
が学習制御される。一方、エンジン条件とは無関係な所
定の学習制御の時間（例えば、１６５ｅｃ）が経過した
ときには、ノッキングの有無に無関係に学習マツプ上の
全てのアドレスの学習遅角量θＫＧから所定クランク角
（例えば、０．０１°ＣＡ）を減算して点火時期が進む
ように学習遅角量θ。を学習制御する。但し、遅角側の
学習制御の機会が少ないエンジン条件において学習遅角
量θ■が進角側となりすぎノッキングが発生するという
不具合を避けるために、軽負荷を含む特定領域内の学習
遅角量θ。の学習制御を停止しかつ該特定領域内の軽負
荷側の特定の学習遅角量θＫＧを一定の値としている。

そして、上記のようにして変更される補正遅角量θ、と
、学習制御される学習マツプから２次元補間法により求
めた学習遅角量θＫＧとを用い前記０式に基づいて基本
点火進角θ、を補正してノッキングを制御する。

（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、ノッキング発生の有無に応じて基本点火進角を
補正する補正遅角量θ、が前記■、０式を満たして連続
的に変化する構成となっていたため、例えば第６図（ａ
）に示すように補正遅角量θ、の比較的進角している低
負荷からさほど進角する必要のない高負荷へと急加速さ
れた直後においては、同図（ｂ）に示すように学習遅角
量θに０はこれに追随して直ちに変化するものの、θ、
は同図（ｃ）に示すように段階的に変化して進掌側とな
りすぎる。このため、第６図（ｃ）に斜線部で示すよう
に急加速直後にノッキングが発生する。

また、これとは逆に高負荷から低負荷へと変化したとき
には補正遅角量θえが遅角側となりすぎ第６図（Ｃ）に
斜線部で示すように発生トルクの低下がｗＩ続する。こ
のように、いわゆる過渡状態のときには何れの場合もエ
ンジンの運転性の低下を招く。

（発明の目的） そこで本発明は、エンジンの運転条件が所定値以上の速
さで変化した場合（所定の過渡状態のとき）に遅角補正
量θにの値を判別し、加速時に進角側にあるときおよび
減速時に遅角側にあるときはθイを所定値（例えば、０
°）に固定することにより、加減速時における点火時期
を適切なものとしてノッキングの発生や発生トルクの低
下を防止し、エンジンの運転性を向上させることを目的
としている。

（発明の構成） 本発明による点火時期制御装置はその基本概念図を第１
図に示すように、エンジンの運転状態を検出する運転状
態検出手段ａと、エンジンに発生するノッキングを検出
するノック検出手段すと、エンジンが所定の過渡状態に
あることを検出する過渡状態検出手段Ｃと、運転状態に
基づいて基本点火進角を設定する基本進角設定手段ｄと
、ノッキングが発生したとき基本点火進角を遅角側に補
正し発生していないとき進角側に補正する補正遅角量を
演算するとともに、エンジンが所定の過渡状態に移行す
ると該補正遅角量の値を判別し、加速時に進角側にある
ときおよび減速時に遅角側にあるとき補正遅角量を所定
値に固定する遅角量演算手段ｅと、ノッキングレベルを
所定レベルニ抑制しつつ、補正遅角量が所定範囲の値と
なるように基本点火進角を補正する学習遅角量をそのと
きの運転状態に応じて学習し記憶する記憶手段ｆと、基
本点火進角を補正遅角量および学習遅角量に基づいて補
正し最終進角を決定して点火信号を出力する最終進角設
定手段ｇと、点火信号に基づいて混合気に点火する点火
手段りと、を備えており加減速時における点火時期を常
に適切なものとするものである。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜５図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１は筒内圧セ
ンサであり、筒内圧センサ１はエンジン、　　のシリン
ダヘッド２に螺着されている点火プラグ３の座金として
形成され共線めされている。筒内圧センサ１は気筒内の
燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、電荷出力Ｓ
、を出力する。センサ出力Ｓｌはチャージアンプ４によ
り電圧信号Ｓ２に変換されてマルチプレクサ（ＭＰＸ）
５に入力される。なお、筒内圧センサ１およびチャージ
アンプ４は各気筒毎に配設される。

マルチプレクサ５は所定のタイミング毎にマイクロコン
ピュータ６から出力される切換信号Ｓｃに同期して各気
筒に対応して配設されているチャージアンプ４からの信
号Ｓ２を気筒毎に択一的に切換え信号Ｓ３としてバンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）７に出力する。バンドパスフィ
ルタ７は信号Ｓ３のうちノッキング振動に対応する周波
数帯（例えば、５ＫＨｚ　〜２０ＫＨｚ）の信号のみを
通過させ信号Ｓ、として整流器８に出力し、整流器８は
信号Ｓ４を全波整流（半波整流でもよい）し整流信号Ｓ
、として積分器９に出力する。

積分器９にはさらにマイクロコンピュータ６から積分区
間信号Ｓｋが入力さており、積分器９はこの積分区間信
号Ｓｋが入力されている間のみ整流信号Ｓ、を積分し燃
焼振動エネルギに関連する物理量に相当する積分値Ｓと
してマイクロコンピュータ６に出力する。積分区間信号
Ｓｋは、例えば圧縮上死点（ＴＤＣ）後１０°〜４５°
の範囲で出力される。したがって、積分器９は１０°Ａ
ＴＤＣになると整流信号Ｓ、の積分を開始し、４５°Ａ
ＴＤＣで該積分を停止して積分値Ｓをリセットする。

なお、整流信号Ｓ、の積分処理区間を限定しているのは
次の理由による。点火ノイズ、他の気筒のバルブの着座
振動あるいはマルチプレクサ５の切換ノイズ等がノッキ
ングによる振動に近似している場合にはこのようなノイ
ズをノッキングによる振動とみなしてしまうので、正規
のノッキングの発生が予想される区間のみに積分処理区
間を限定してノイズの影響を排除しているのである。

上記筒内圧センサ１、チャージアンプ４、マルチプレク
サ５、バンドパスフィルタ７、整流器８および積分器９
はノックネ★出手段１０を構成している。

マイクロコンピュータ６にはさらに運転状態検出手段１
１からの信号Ｓ６が入力されており、運転状態検出手段
１１はエンジンの運転状態を表すパラメータ（例えば、
絞弁開度、吸入空気ｉ１Ｑ、　、回転数Ｎ等）を検出し
上記信号Ｓ６を出力する。

マイクロコンピュータ６は過渡状態検出手段、基本進角
設定手段、遅角量演算手段、記憶手段および最終進角設
定手段としての機能を有し、ｃｐＵ１２、メモリ１３、
Ｉ１０ボート１４およびＡ／Ｄ変換器１５により構成さ
れる。Ａ／Ｄ変換器１５は積分器９の出力（積分値）Ｓ
をＡ／Ｄ変換器してｃｐＵ１２に出力し、ＣＰＵ１２は
メモリ１３に書き込まれているプログラムに従ってＩ１
０ボート１４やＡ／Ｄ変換器１５より必要とする外部デ
ータを取り込んだり、またメモリ１３との間でデータの
授受を行ったりしながら点火時期制御に必要な処理値を
演算処理し、必要に応じて処理したデータをＩ１０ボー
ト１４へ出力する。

Ｉ１０ボート１４には運転状態検出手段１１からの信号
Ｓ６が入力されるとともに、Ｉ１０ボート１４からは切
換信号Ｓｃ、積分区間信号Ｓｋおよび点火信号Ｓｐが出
力される。メモリ１３はＣＰＵ１２における演算プログ
ラムを格納するとともに、演算に使用するデータをマツ
プ等の形で記憶している。

点火信号Ｓｐは点火手段１６に入力されており、点火手
段１６は点火コイル１７、ディストリビュータ１８、点
火プラグ３およびトランジスタＱ１により構成される。

点火手段１６は点火信号Ｓｐに基づいてトランジスタＱ
１を０Ｎ１０ＦＦ制御して点火コイル１７に高電圧を発
生させるとともに、この高電圧をディストリビュータ１
８により各気筒の点火プラグ１９に順次分配して混合気
に点火する。

次に作用を説明する。

第３図には各部の信号波形の一例を示す。すなわち、チ
ャージアンプ４の出力信号Ｓ２は筒内圧に比例して変化
し、ノッキング発生時には特有の振動成分を含む。この
電圧信号Ｓ２は同図（ｂ）に示すようにマルチプレクサ
５により各気筒毎に合成した信号Ｓ、となり、さらにこ
の信号Ｓ、からはバンドパスフィルタフにより同図（Ｃ
）に示すようにノッキング周波数帯の振動成分のみが抽
出され信号Ｓ、となる。次いで、信号Ｓ４は同図（ｄ）
に示すように整流器８により整流されて信号Ｓ５となり
、この信号Ｓ、が積分器９で所定区間積分され同図（ｅ
）に示すように積分値Ｓが得られる。

次に、マイクロコンピュータ６により実行されるプロ′
グラムの内容について説明する。第４図はメモリ１３に
書き込まれているプログラムを示すフローチャートであ
り、本プログラムは積分値Ｓの最初のＡ／Ｄ変換値が得
られた後、次の点火時期がＩ１０ボート１４にセットさ
れる間に一度実行される。具体的には、例えば６気筒エ
ンジンの場合、４５°ＡＴＤＣから７０°ＢＴＤＣの間
に実行する。

まずＰ＋　、Ｐｇでエンジンの過渡状態を判別する。す
なわち、Ｐ、では回転数Ｎの差値ΔＮを次式■に従って
演算し、このΔＮの絶対値１ΔＮ１が２５ｒｐｎ＋より
大であるか否かを判別する。なお、差値ΔＮは単位時間
当りの回転数変化として算出してもよい。

ΔＮ±Ｎｎｅｗ　−Ｎｏｌｄ　　　　　　・・・・・・
■但し、Ｎｎｅ貨：今回の回転数 Ｎｏ１ｄ　　：前回のルーチン実行時の回転数また、Ｐ
２では燃料噴射ｔＴｐの差値ΔＴｐを次式■に従って演
算し、このΔ’ｒｐの絶対値１Δ’ｒｐ＋が所定（！！
　（０，５ｍ５ｅｃ）より大であるか否かを判別する。

ΔＴ　ｐ　＝　Ｔ　ｐ　ｎｅｗ　−Ｔ　ｐ　ｏｌｄ　　
　−・・■但し、Ｔｐｎｅｗ：今回の噴射量 Ｔｐｏｌｄ：前回のルーチン実行時の噴射量 １ΔＮ１≦２５ｒｐｍでありかつ１ΔＴｐｌ≦０．５ｍ
５ｅｃのときはエンジンが過渡状態にないと判断してＰ
３に進む。一方、１ΔＮ　ｌ　＞２５ｒｐｍのときある
いは１ΔＴ　ｐｌ　＞０．５　ｍ５ｅｃのときはエンジ
ンが急加速、急減速等の運転条件の急変する過渡状態に
あると判断してＰ４に進む。

Ｐ４では差値ΔＴｐの正負を判別し、ΔＴｐが正のとき
は急加速であると判断してＰ５に進み、ΔＴｐが負のと
きは急減速であると判断してＰ。

に進む。Ｐ、では急加速持直前（すなわち、前回のルー
チン実行時）の補正遅角量θ、がθヤ≦０であるか否か
を判別し、θ、≦０のときは最終点火進角θ１が基本点
火進角θ８よりも進角していると判断してＰ、で遅角補
正量θやをθ、＝０に固定する。一方、θ、〉０のとき
はθ８がθ、よりも遅角していると判断してθ、を固定
せずそのままＰ３に進む。また、Ｐ６では急減速時直前
の補正遅角量θ、がθ、≧０であるか否かを判別し、θ
、≧０のときはθｉが０３よりも遅角していると判断し
てＰ、でθイー〇に固定し、θ、〈０のときは進角して
いると判断してそのままＰ３に進む。

Ｐ、ではノック判定のためのスライスレベルＳＬを運転
条件に応じて所定のテーブルマツプからルックアップす
るとともに、今回Ａ／Ｄ変換した積分値Ｓをこのスライ
スレベルＳＬと比較する。

Ｓ＜ＳＬのときはノッキングが発生していないと判断し
てＰ、で遅角補正量θヤを次式■に従って、進角補正す
る。

θにｎｅＷ　＝θＫｏｌｄ−Δθａ　　　・・・・・・
■但し、θにｎｅｗ　　：今回の遅角補正量θＫｏｌｄ
：前回の遅角補正量 Δθａ　：進角させるための微少値であり、例えばΔθ
ａ　＝０．１゜ また、Ｓ≧ＳＬのときはノッキングが発生していると判
断してＰ、で遅角補正量θイを次式■に従って、遅角補
正する。

θにｎｅＷ−θにｏｌｄ＋Δθ、　　　・・・・・・■
但し、Δθ、、：遅角させるための微少値であり、例え
ばΔθ、＝１゜ このように、運転条件等に応じてＰ７〜Ｐ、の各ステッ
プでθＫを適切に補正した後はＰｉｌｌでθえを２つの
所定値θ１、θに２と比較する。θ８〈θｋｌｌ　（例
えば、θｍ−＝４’）のときはθ、が所定値以上に進角
されていると判断して、ｐＨでそのときの運転状態に対
応する学習マツプ上の学習補正量θ１を次式〇に従って
補正、更新する。なお、運転条件のパラメータとしては
ＮとＴｐを用いるが、これに限らず、例えばＮとＴｐの
うち少なくとも一つ以上を用いるようにしてもよい。

θｋａ　（Ｎ、　Ｔｐ）　ｎｅｗ　＝θｋａ　（Ｎ、Ｔ
ｐ）ｏｌｄ−ΔθｌｌＧ・・・・・・■ 但し、Δθ、Ｇ：進角させるための微少値であり、例え
ばΔθ、Ｇ＝０．０１゜ これにより、学習マツプ上のデータであるθｋＧの値が
学習制御により適切に更新される。また、θに、、〈θ
Ｋ　（例えば、θｉ＋ｒ＝４°）のときは０８が所定値
以上に遅角されていると判断して、ＰＩ□で同様に学習
マツプ上の学習補正量θｋＧを次式■に従って補正、更
新する。

θｋａ　　（Ｎ、Ｔｐ）ｎｅｗ　　＝θｋＧ　　（Ｎ、
Ｔ　ｐ）ｏｌｄ　　＋Δθｒ、・・・・・・■ 但し、Δθ、、Ｇ＝遅角させるための微少値であり、例
えばΔθ、、＝０．１゜ さらに、θ、≦θ、≦θ、ｒのときはθ、が所定範囲内
であると判断してθ、Ｇの学習による更新を行わずにＰ
Ｉ３に進む＊Ｐ１３ではエンジンの運転状態に基づいて
基本点火進角θ８を演算する。これは、例えば所定のテ
ーブルマツプから該当する最適値をルックアップするよ
うにしてもよい。次いで、ＰＩ４で次式［相］に従って
、最終進角θｉを演算し、ＰＩＳでこのθ、に対応する
タイミングで点火信号Ｓｐを出力して混合気に点火する
。

θ、−〇３−（θ＊ｔ、（Ｎ、Ｔｐ）＋θに）・・・・
・・［相］ 但し、θｋｃ、（Ｎ、Ｔｐ）：現在の運転状態に対応す
る学習補正量 上述したプログラムによる具体的作用は第５図（ａ）〜
（ｃ）のように示される。

第５図（ａ）に示すようにタイミング１．で絞弁が急開
すると、エンジンが急加速に伴う過渡状態に移行したと
判断されて同タイミング１．直前の補正遅角量θ、の値
が判別される。このとき、θ５が同図（Ｃ）に実線で示
すように進角側にあれば直ちにθよ＝０に固定される。

このため、最終進角θ１は実質上次式〇で表わされるよ
うに基本点火進角θ、を同図（ｂ）に示すように変化し
ている学習補正量θ、のみによって補正したものとなる
。

θ、−θ３−θに６　　　　　　　　　　・・・・・・
■したがって、タイミングｔ１よりも前に補正遅角量θ
、が比較的進角している場合であっても従来と異なりタ
イミング１．の直後は高負荷にも拘らず最終進角θ、が
進角側となりすぎるのが防止されノッキングの発生が防
止される。

この加速過渡区間Ｔａは絞弁開度の急開が停止するタイ
ミングｔ２まで継続し、加速過渡区間Ｔａの間θ６＝０
に固定されノッキングの発生が防止される。そして過渡
区間Ｔａが経過すると最終進角θ、は再びθ６とθｋＧ
によって補正され、最適進角に制御される。

一方、タイミングｔ、直前のθ１の値が第５図（ｃ）に
破線で示すように遅角側にあれば最終進角θ、は既に十
分に遅角されていると判断してθ５の強制的な固定は行
なわず現運転状態に応じたθ、の演算を継続する。した
がって、この場合には急加速に拘らずエンジンの運転状
態が最適に制御される。

次いで、タイミングｔ３で絞弁が急閉して急減速に伴う
減速過渡区間Ｔｂに移行すると、急加速の場合と同様に
同タイミング１．直前の補正遅角量θアの値が判別され
る。このとき、θ６が同図（ｃ）に実線で示すように遅
角側にあれば直ちにθよ＝０に固定される。したがって
、タイミングｔ３よりも前に補正遅角量θ、が比較的遅
角している場合であっても従来と異なりタイミングｔ３
の直後は低負荷にも拘らず最終進角θ五が遅角側となり
すぎるのが防止され、発生トルクの低下が避けられる。

そして、この場合の減速過渡区間Ｔｂも絞弁開度の急閉
が停止するタイミングｔ４まで継続し、タイミングｔ４
を過ぎると再びθ６＝Ｏという制限が解かれて最終進角
θ、はθアとθ■によって補正さる。

一方、タイミングｔ、直前のθよ値か第５図（Ｃ）に途
中から示すように進角側にあれば最終進角θｉは既に十
分に遅角されていると判断してθよの強制的な固定は行
なわず現運転状態に応じたθ１の演算を継続する。した
がって、この場合には前述した加速時と同様に急減速に
拘らずエンジンの運転状態が最適に制御される。なお、
第５図（ｂ）における破線は同図（ｃ）におけるそれと
同じ意味内容を表す。

このように、所定の過渡区間Ｔ　ａ　％　Ｔ　ｂに移行
すると加減速何れの場合であっても直前のθつの値を適
切に判別し必要に応じてθ、−〇に固定されるため、点
火時期が常に適切なものとなってノッキングの発生や発
生トルクの低下を防止してエンジンの運転性を向上させ
ることができる。

（効果） 本発明によれば、エンジンの加減速時における点火時期
を常に適切なものとしてノッキングの発生や発生トルク
の低下を防止することができ、エンジンの運転性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜５図は本発明に係
る点火時期制御装置の一実施例を示す図であり、第２図
はその全体構成図、第３図（ａ）〜（６）はその各部信
号波形を示す波形図、第４図はその点火時期制御のプロ
グラムを示すフローチャート、第５図（ａ）〜（Ｃ）は
その作用を説明するためのタイミングチャート、第６図
（ａ）〜（ｃ）は従来の点火時期制御装置の作用を説明
するためのタイミングチャートである。 ６・・・・・・マイクロコンピュータ（過渡状態検出手
段、基本進角設定手段、遅角量演算 手段、記憶手段、最終進角設定手段）、１０・・・・・
・ノック検出手段、 １１・・・・・・運転状態検出手段、 １６・・・・・・点火手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
   、 ｂ）エンジンに発生するノッキングを検出するノック検
   出手段と、 ｃ）エンジンが所定の過渡状態にあることを検出する過
   渡状態検出手段と、 ｄ）運転状態に基づいて基本点火進角を設定する基本進
   角設定手段と、 ｅ）ノッキングが発生したとき基本点火進角を遅角側に
   補正し発生していないとき進角側に補正する補正遅角量
   を演算するとともに、エンジンが所定の過渡状態に移行
   すると該補正遅角量の値を判別し、加速時に進角側にあ
   るときおよび減速時に遅角側にあるとき補正遅角量を所
   定値に固定する遅角量演算手段と、 ｆ）ノッキングレベルを所定レベルに抑制しつつ、補正
   遅角量が所定範囲の値となるように基本点火進角を補正
   する学習遅角量をそのときの運転状態に応じて学習し記
   憶する記憶手段と、 ｇ）基本点火進角を補正遅角量および学習遅角量に基づ
   いて補正し最終進角を決定して点火信号を出力する最終
   進角設定手段と、 ｈ）点火信号に基づいて混合気に点火する点火手段と、 を備えたことを特徴とする点火時期制御装置。