JPS6235074A - 内燃エンジン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】 １里分１ 本発明は、内燃エンジンの点火時期制御装置に関する。

背ｌｆＬ術 内燃エンジンのシリンダヘッド等の燃焼室を構成する部
材に燃焼室に連通する貫通孔を穿ち、これに圧電素子等
を用いた圧力センサを挿入した構成としてシリンダ内圧
変化をいわゆる指圧信号として得ることが出来る。また
、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間の結合部分
に圧力ゲージを介装して指圧信号を得る方式も考えられ
る。

内燃エンジンの運転状態におけるエンジンシリンダ内圧
変化は第１図に曲線Ａに示す如くなっていることが分る
。点火角θＩＩＣにて点火系をトリガすると点火遅れθ
ｄをもって混合気に点火され、シリンダ内圧はその後急
上昇して最大圧力ピークＰ（以下指圧ピークと称する）
を経て降下する過程をたどる。

この指圧ピークのクランク角度位置は、エンジンが最大
出力を発揮する状態と関係することが知られており、こ
の最大出力を与えることができる指圧ピークのクランク
角度位置は、図示のように上死点後（以下△ＴＤＣとい
う＞１２”〜１３゜にあることが実験的に確かめられた
。よって、このＡＴＤＣｌ　２°〜１３°を理想のクラ
ンク角度位置として指圧ピークをＡＴＤＣｌ　２°〜１
３４の理想のクランク角度位置となるように点火時期θ
ＩＧを制御する指圧検出方式の点火時期制御装置が提案
されている。

かかる点火時期制御装置装置はシリンダ内圧を直接検出
してシリンダ内圧を表わす指圧信号によってエンジンサ
イクル毎に指圧ピーク位置データを得、クランク基準位
置データと比較して該エンジンサイクル毎の点火時期を
進角若しくは遅角せしめるようになっている。ところで
、このような指圧検出方式の点火時期制御装置において
は、エンジン回転数が過回転数であるときには点火時期
によってはシリンダ、ピストン等の損傷によりエンジン
の劣化を♀めるのでエンジン保護のための対策を講する
ことか望まれるのである。

免肚匹亘Ｉ そこで、本発明はエンジン過回転数に対するエンジン保
護対策を講じた指圧検出方式の点火時期制ｍ装置を提供
することを目的とする。

本発明による点火時期制御装置はエンジン回転数か過回
転数領域内の回転数であるときには指圧ピーク位置デー
タによって定められる点火角の遅角又は点火カットを行
なうことを特徴としている。

見立Ｖ 第２図は、本発明による点火時期制御装置を示しており
、この装置においては、内燃エンジン（図示せず）の燃
焼室を形成するシリンダヘッド等の部材に貫通孔を穿ち
これに圧電素子等の圧力センサをその検出ヘッドが燃焼
室内に露出するが如（密着挿通せしめるなどして得られ
る指圧信号発生回路１が含まれている。クロック発生回
路２は、所定周期の又はエンジン回転に同期したクロッ
クパルスを生ずる。エンジン回転に同期したクロックパ
ルスを得る手段としてはクランクシャフトの回転に応動
して回転する円盤であって、等間隔にて多数のスリット
を有するスリット円盤にフォトカブラを組み合せてフォ
トカブラの出力信号によってクロックパルスを得る手段
が公知である。

基準位置発生回路３はζクランク角度位置すなわちエン
ジン回転角度位置が基準位置に達したことを示す基準位
置信号例えばＴＤＣ（ＴＯＥ）　　Ｄｅａｄ　　ｃｅｎ
ｔｅｒ）パルスを発生する。このＴＤＣパルスはクロッ
ク発生回路２に用いたスリン１〜円盤にＴＤＣパルス用
スリスリットに設けかつＴＤＣパルス生成用フォトカプ
ラを設けることにより得ることが出来る。ピークホール
ド回路４は基準位置信号によってクリアされた後、指圧
信号の最大値を保持し、比較回路５は該最大値を指圧信
号自身が下回ったときピーク検出信号を発する。

クランク角度位置計測用のカウンタ６はクロックパルス
をカウントしかつ基準位置信号によりクリアされており
、カウンタ６のカウント値は例えば８ビツトデータであ
りクランク角の現在値を示している。ラッチ回路１０は
比較回路５からのピーク検出信号がそのゲート端子りに
供給される毎にカウンタ６のカウント値をラッチするよ
うになっている。一方、デコーダ１１は、カウンタ６の
カウント値が例えば６４になったとき読取指令信号を点
火角設定回路８に供給する。カウント値６４は、指圧ピ
ーク値が生ずると予測されるクランク角より大きいクラ
ンク角に対応しており、排気弁のパルプシーテイングノ
イズが指圧信号に混入しても影響を受けないような読み
取りタイミングを得ている。点火角設定回路８は、これ
に応じてラッチ回路１０の内容を読み取ってこのラッチ
内容をクランク角度上のピーク位置データθｐｘと判断
する。なお、デコーダ１１からの読取指令信号によって
ゲートを開くゲート回路を経てラッチ内容を点火角設定
回路８に供給する構成も考えられる。

点火角設定回路８は、マイクロプロセッサ等によって構
成され、供給されるピーク位置データθｐｘを元にして
後述するプログラムに従って、所望の点火角θＩＧデー
タを点火指令回路９に供給する。

点火指令回路９は、基準位置信号を基準としてクロック
パルスをカウントしてクランク角度現在値θｉｇを知り
、この現在値θ１９と入力θＩＧとが−致したとき点火
スイッチＳＷを開放せしめ、これにより点火トランスＴ
の１次コイルに点火電流が流れて点火プラグ（図示せず
）にて点火がなされる。なお、点火角設定回路８と点火
指令回路９とによって点火指令手段が形成される。また
、点火角設定回路８はエンジンパラメータセンサ１２ｈ
）らの諸エンジンパラメータすなわちエンジン回転数Ｎ
ｅ１吸入負圧Ｐｓ１スロツトル間度θｔｈ、エンジン冷
却水温ＴＷ等を基にして動作するモードも備え得る。　
第３図（Δ）〜（Ｆ）は上記実施例回路の動作を説明す
る信号波形図である。すなわち、基準位置信号及びクロ
ックパルスは各々第３図（△）、（Ｂ）において示され
るが如くである。指圧信号は第３図（Ｃ）の実線で示さ
れるが如く変化し、従って、ピークホールド回路４の出
力は第３図（Ｃ）の点線で示されるが如くである。

比較回路５は、指圧信号の極大点毎に第３図＜ＤＩの如
きピーク検出パルス信号を発する。第３図（Ｅ）はカウ
ンタのカウント値の変化の様子を数字にて示している。

第３図（Ｆ）はラッチ回路１ｏのラッチ内容の変化の様
子を数字にて示している。第３図（Ｇ）はデコーダ１１
の出力変化を示し、この場合、高レベルが読取指令信号
である。

第４図は第２図に示した装置の点火角設定回路８の点火
制御に関するプログラム例を示している。

すなわち、点火角設定回路８は、点火制御動作をなすに
当って、まず、点火角θＩＱを初期値θＩＣＯに設定し
ておいてデコーダ１１がらのの読取指令信号を持ち、読
取指令信号を受けるとラッチ回路１０のラッチ内容をピ
ーク位置データθｐｘとして取り込むのである（ステッ
プＳ＋　、Ｓ２　）。

次いでこのピーク位置データθｐｘが上死点角度θＴＤ
Ｃ（ここではθＴＤＣ＝Ｏ°）と例えば１２°の角度α
との和より大なるが小なるかを判断しくステップＳ３）
、大なれば点火角θＩＧをΔθ□　　だけ進角せしめ（
ステップＳ４　）また、小なれば点火角θＩＧを△θだ
け遅角せしめる（ステップＳｓ）。点火角θＩＧの設定
後、エンジン回転数Ｎｅを読み込み、エンジン回転数が
所定回転数Ｎｅし以上であるか否かを判別する（ステッ
プＳｓ　）。Ｎｅ＞ＮｅＬならば、エンジン回転数Ｎｅ
が過回転数領域に属するとして点火角θｒｃを所定角Δ
θｒだけ遅角せしめる（ステップＳａ）。一方、Ｎｅ≦
ＮｅＬならば、所定角Δθｒだけの遅角は行なわれない
。以上のスタートからエンドまでのステップＳ１ないし
Ｓ７の１サイクルの動作が、クロックパルスに応じて順
次実行されかつ該サイクル動作が繰り返されるのである
。この点については以下のプログラムも同様である。

かかる動作においてはピーク位置データθｐＸがθＴＤ
Ｃ十αに等しくなるようにフィードバック制御している
が、ピーク位置データθｐｘがθＴＤＣ＋α±β（Ｘ）
の領域内の値になるように制御しても良いのである。こ
こで、β（Ｘ）はエンジン回転数Ｎｅ、スロットル開度
θｔｈ、エンジン吸入負圧Ｐａのいずれか１によって設
定することができ、こうすることによりフィードバック
系全体の安定性の向上を図ることができる。

第５図は点火指令回路９をマイクロプロセッサによって
形成した場合の動作プログラム例を示している。すなわ
ち、点火指令回路９は基準位置信号を検知すると（ステ
ップＳｏ）、内蔵レジスタのクランク角現在値θ１ｇを
θｒｏｃ　　（若しくは所定値）にセットする（ステッ
プ８１２）。次いで、点火角設定回路８からの点火角デ
ータθＩＧを取り込み（ステップ５１３）これをクラン
ク角現在値θｉｇと比較しθｉｇ＝θＩｃ、の条件が成
立したとき直ちに点火指令を発して（ステップＳ１４．
Ｓ’ｓ）、点火スイッチＳＷを開放せしめる。一方、θ
１ｇ≠θＩＧの場合θ１ｇに単位クランク角δθを加え
て次のプログラムサイクルに備える（ステップ５１６）
。ステップ３１４においては、θｉｏ−〇ＩＧか否かの
判断ではなく、０１ｇとθＩＧとの差がδθより小なる
か否かの判断とすることも考えられる。

上記例においては、ピーク位置データθｐ×がエンジン
サイクル毎に得られ、各サイクルにおけるθｐｘによっ
て次のサイクルのための点火角θＩＧが決定され、エン
ジン過回転数時には点火角θＩＧが所定角Δθｒだけ遅
角される訳である。

第６図は、点火角設定回路８の他の動作プログラム例を
示している。このプログラムにおいては、点火角設定回
路８は、先ず、上記したプログラムと同様にステップＳ
＋　、８２を実行し、次いでエンジン回転数を読み込み
、そのエンジン回転数Ｎｅが所定回転数ＮｅＬより大で
あるか否かを判別する（ステップ５２１）。Ｎｅ≦Ｎｅ
Ｌの場合には読み取ったピーク位置データθｐｘが上死
点角度θＴＤＣと例えば１２°の角度αとの和より大な
るか小なるかを判断しくステップ５２２）、大なれば点
火角θＩＧをΔθ１だけ進角せしめ（ステップ５２３）
また、小なれば点火角θＩＧを△θ１だけ遅角ｕしめる
（ステップ５２４）。一方、Ｎｅ＞Ｎｅｌの場合にはエ
ンジン回転数が過回転数領域に属するので読み取ったピ
ーク位置データθｐ×が上死点角度θＴＤＣと角度β（
β〉α）との和より大なるか小なるかを判断しくステッ
プ８２５　＞　、大なれば点火角θＩＧをΔθ２だけ進
角せしめ（ステップ５２Ｉｌｌ）また、小なれば点火角
θＩＧをΔθ２だけ遅角せしめる（ステップ５２７）。

上記例においてはエンジン過回転数時にはピーク位置が
−Ｆ死点角度θＴＤＣと角度αとの和の角度より大なる
角度になるように制御することにより点火角θＩＧが遅
角されている。

なお、上記した本発明の各実施例においては、エンジン
過回転数時には指圧ピーク位置データによって定められ
る点火角を遅角せしめているが、　　　′エンジン過回
転数時には点火を停止するようにしても良い。この場合
、点火角設定回路８は第７図に示すようにステップＳ６
においてＮｅ＞ＮｅＬと判別すると、点火カット判別用
のフラグＦ１に１”をセツトシ（ステップＳ８）、点火
指令回路９は第８図に示すようにステップＳ＋３の実行
後に７ラグＦ１の内容を判別しくステップ５１７）、Ｆ
１＝０ならば、ステップ８１３を実行し、Ｆ＋＝１なら
ば、以下のステップ８１３ないし８１６の実行を取り止
めるのである。

免且五匁１ 以上のことから明らかな如く、本発明による点火時期制
御装置によれば、エンジン過回転数時には指圧ピーク位
置データによって定められる点火角を遅角させるか、又
は点火を停止させるのでエンジン回転数を過回転数領域
から低下させることかできる。よって、急速なエンジン
劣化が防止されるのでエンジンの寿命を長くさせること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、エンジンシリンダの内圧変化を例示するグラ
フ、第２図は、本発明の実施例を示す回路図、第３図は
第２図装置の動作を示す信号波形図、第４図及び第５図
は第２図の装置のマイクロプロセッサによって構成され
る部分の動作プログラムを示すフローチャート、第６図
及び第７図は第２図の点火角設定回路の他の動作モード
プログラムを示すフローチャート、第８図は第２図の点
火指令回路の他の動作モードプログラムを示す７０−ヂ
ヤートである。 主要部分の符号の説明 ８・・・・・・点火角設定回路 ９・・・・・・点火指令回路 １０・・・・・・ラッヂ回路 １１・・・・・・デコーダ ＳＷ・・・・・・点火スイッチ ■・・・・・・点火トランス 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤村元彦 第４図 エンド スタート エンド 第７図 エンド エンド 手続補正書く自発） 昭和６０年１０月２４日 昭和６０年特許願第１７５１８１号 ２、発明の名称 内燃エンジンの点火時期制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　所　　　東京都渋谷区神宮前６丁目２７番８号名　
称　　　（５３２）　　本田技研工業株式会社４、代理
人　〒１０４ 住　所　　　東京都中央区銀座３丁目１０Ｍ９号６、補
正により増加する発明の数　　　　なし手続ネ市正書（
自発） 昭和６０年１０月３０日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１７５１８１号 ２、発明の名称 内燃エンジンの点火時期制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　東京都渋谷区神宮前６丁目２７ｆｆ１８＠
名　称　　　（５３２）　　本田技研工業株式会社４、
代理人　〒１０４ 住　所　　　東京都中央区銀座３丁目１０番９号６、補
正により増加する発明の数　　　なし７、補正の対象　
　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄８、補正の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンのクランク回転角度位置が基準角度位置に
   達する毎に基準位置信号を発する基準位置信号発生手段
   と、エンジン燃焼室内圧を表わす指圧信号を発生する指
   圧信号発生手段と、１の基準位置信号発生から次の基準
   位置信号発生までの指圧信号の最大ピーク位置を表わす
   指圧ピークデータ信号を発生するピーク位置検出手段と
   、前記指圧ピークデータ信号に応じた点火角にてエンジ
   ン点火を指令する点火指令手段とからなる点火時期制御
   装置であって、エンジン回転数が過回転数領域内の回転
   数であるときには前記点火角の遅角又は点火カットを行
   なうことを特徴とする内燃エンジンの点火時期制御装置
   。