JPS6235076A - 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】 炎五立１ 本発明は、内燃エンジンの点火時期制御装置に関する。

１旦盈Ｉ 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ぢ、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のにおけるエンジンシリンダ内
圧変化は第１図に曲線へに示す如くなっていることが分
る。点火角θＩＧ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）
を経て降下すろ過程をたどる。

ところで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ＡＴＤＣ
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ＡＴＤＣＩ　２°〜１３°の理想の
クランク角度位置とする。したがって、指圧ピークがＡ
ＴＤＣ１２°〜１３°の理想のクランク角度位置となる
ように、エンジン運転状態に応じて点火時期θＩＧを定
めるようにするのが望ましい。

そこで、シリンダ内圧を表わす指圧信号を得てこの指圧
信号のクランク角上でのピーク位置を指圧ピーク値とし
て検出し、これを実測指圧ピーク値として目標指圧ピー
ク値からの偏位を減少せしめるように点火角を調整する
指圧信号応答型点火時期制御装置が考えられる。

ところで、シリンダ内圧が第１図に示す如く変化するの
は、通常走行状態下であり、クランキング状態、アイド
リンク状態等の低速エンジン回転下にあっては、最大指
圧ピーク位置がほぼ上死点（以下ＴＤＣと称する）に一
致しており、指圧信号によって点火時期制御をなすには
あまり適当ではない。

１肚１ｕ よって、本発明の目的は、エンジンの低速回転状態から
高速回転状態に亘って、適切な点火時期制御をなし得る
指圧信号応答型点火時期制御装置を提供することである
。

本発明による点火時期制御装置においては、エンジン回
転数を検知してエンジンの低速回転時には目標指圧ピー
ク位置を通常運転時に比してＴＤＣにより近い位置に移
動するようになされている。

Ｘ−蓋−１ 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く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プラを組み合せてフォ
トカプ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、クランク角度位置ずなわちエン
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（Ｔｏｐ　　Ｄｅａｄ　　Ｃｅｎｔ
ｅｒ）パルスを発生する。このＴＤＣパルスはクロック
発生回路２に用いたスリット円盤に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ブラを
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
に最大値を保持し比較回路５は該最大値を指圧信号自信
が下回ったとき指圧信号を発する。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ｑ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６３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
６３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、排気弁のバルブ
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
ク位置情報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情報（データ）θ
ｐｘを元にして後述するプログラムに従って、所望の点
火角０１Ｇ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θｉ２を知り
、この現在値θ１＞と入力θＩＧとが一致したとき点火
スイッチＳＷの開放をなし、これにより点火トランスＴ
の２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、トリガ信号に応じて点火
作用をなす点火回路は、種々のものが知られており、図
示した例に限らないことは言うまでもない。また、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１２からの諸エンジンパラメータすなわち
エンジン回転数Ｎｅ１吸入負圧Ｐａスロツトル開度θｔ
ｈ等を基にして動作するモードも備え得る。

第３図（Ａ）〜（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（Ａ）、（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４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（Ｄ）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１０のラッチ内容の変化の様
子を数字にて示している。第４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１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θＩＧを′ａ期値ＤＩＧｏに設定
しておいてデコーダ１１からのの読取指令信号を待ち、
読取指令信号を受けるとラッチ回路１０のラッチ内容を
ピーク位置情報θＰ×として取り込むのである（ステッ
プＳ＋　、８２　）。

次いでこのピーク位置情報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Ｓ３）、大なれば点火角θＩＧをΔθ
だけ進角せしめ（ステップ８４　）また、小なれば点火
角θＩＧをΔθだけ遅角せしめる（ステップＳｓ）。以
上のスタートからエンドまでのステップＳ１ないしＳ５
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。

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は基準装置信号を検知するとくステ
ップＳｎ）、内蔵レジスタのクランク角現在値θｔ２を
θＴＤＣ（若しくは所定値）にセットする（ステップ５
１２）。次いで、点火角設定回路８からの点火角データ
θＥＧを取り込んで（ステップ＋２　）これをクランク
角現在値θを牙と比較しθｔ９＝θ！Ｇ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ＳＩ４．３１
５）、点火スイッチＳＷを開放せしめる。一方、θｔ５
に≠θＩＧの場合θｔ７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Ｓ１４においては、θｉｇ−〇ＩＧか否かの判
断ではなく、６１ｇとθＩＱ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θＰ×によっ
て次のサイクルのための点火角が決定される訳である。

ところで、指圧の変化は、エンジンの通常運転時におい
ては、第１１図の点線で示す如くであるが、エンジンが
クランキングあるいはアイドリンク状態の低速回転時に
おいては爆発による指圧ピークよりも空気圧死圧縮によ
る上死点近傍での指圧ピークのほうが大きく表われる故
、実線の如く指圧が変化する。

従って、エンジン低速回転時においては、目標ピーク位
置を通常運転時と同様にＡＴＤＣＩ　２゜近くにしてお
くとθρ×、ｔ３ｔｔＪ３　Ｔ　Ｄ　Ｃである故、点火
角を遅角せしるめる作動を常になすことになって結局適
正な制御動作がなされない。

そこで、本発明によればエンジン回転数Ｎｅの低速状態
時を検出して、この場合は目標ピーク位置を移動するよ
うにしている。

第７図はかかる救能を付与された場合の点火角設定回路
８の動作を示すフローチャートである。

づなわら、この場合、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θＩ（、を初期値θＩ
ＧＯに設定しておいてエンジンパラメータセンサ１２か
らのエンジン回転数データＮｅ　（Ｎ）を所定閾値Ｎｒ
と比較する（ステップＳ１）。ここにＮｅ（Ｎ＞はＮ回
目のサンプル値であることを示す。また、Ｎｒは例えば
５００〜１２０Ｏｒｐｍ程度のクランキング回転数ある
いは通常のアイドリング回転数よりやや大なる値に選ん
である。こうして、Ｎｅ（Ｎ）がＮｒを越えた通常運転
時においてはαをα１とし・Ｎｅ　（Ｎ）がＮｒ以下の
ときはαをα２とする（ステップ８２　、８３　）。α
１は１２０°〜１６°程度であり、α２はＯ〜３°程度
である。次に、デコーダ１１から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
をピーク位置情報θｐｘ　（Ｎ）として取り込むのであ
る（ステップＳ４　、　Ｓｓ　）。次いでこのピーク位
置情報θＰ×（Ｎ）が上死点角度θＴＤＣと既に設定し
た角度αとの和より大なるか小なるかを判断しくステッ
プＳ６）、大なれば点火角θＴＧをΔθだけ進角せしめ
（ステップＳｙ）また、小なれば点火角θＩＧを八〇だ
け遅角せしめる（ステップＳｓ）。

以上のスタートからエンドまでのステップＳ１ないしＳ
ｓ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。

なお、上記例においては、ピーク位置情報θＰ×（Ｎ）
とθＴＤＣ＋αとの大小を比較して点火角調整をなすこ
とととしているが、０ＴＤＣ＋αを目標ピーク位置θｐ
ｘｉとしてθｐｘｉを含む所定目標ピーク領域を設定し
てこの目標ピーク領域内にθｐｘ（Ｎ）が収まっている
か否かを判定して点火角調整をなすこととし、Ｎｅ＜Ｎ
ｒのときθ×ｉをＴＤＣ近傍にな移動する構成とする構
成も考えられる。

また、本発明を自動二輪車に搭載された内燃エンジンに
適用する場合は、エンジン始動をキック操作によってな
すことが出来る構成とすればキックペダルによる力を伝
達するパワートレインに応力センサを設けてこれにより
キック作動作動状態を検知して、のキック作動時にはク
ランキングであると判断して上記例と同様な点火時期制
御をなすことも考えられる。

ｌ且豊皇Ｉ 上記したことから明らかな如く、本発明による指圧信号
応答型点火時期制御装置においては、クランキング時あ
るいはアイドル時において目標ピーク位置をＴＤＣ近傍
に移動するようになされている故、爆発による指圧ピー
クが指圧信号中に明確に生じなくとも適正な点火時期制
御をなし得るのである。

【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寸回路図、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図は
指圧変化カーブが運転状態に依存することを示すグラフ
、第７図は、本発明による点火角設定回路の実施例を示
すフローチャートである。 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・・・・・・ラッチ回路 １１・・・・・・デコーダ ＳＷ・・・・・・点火スイッチ ■・・・・・・点火トランス 第４図 エンド 第７図 エンド 手続ネｒｌ？、正書く自発） 昭和６０年１０月２８日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第１７５４５５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 ５、補正命令の日付　　　自発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃エンジンのエンジン回転角度位置 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、エンジンシリンダ内圧を表わす指
   圧信号を発生する指圧信号発生手段と、１の基準位置パ
   ルス発生から次の基準位置パルスまでの指圧信号の最大
   ピーク位置を表わす指圧ピーク位置データ信号を順次発
   生するピーク位置検出手段と、前記指圧ピーク位置デー
   タ信号によつて表わされる最大指圧ピーク位置が目標ピ
   ーク位置に近づくように点火角を順次設定する点火角設
   定手段と、前記点火角設定手段による設定点火角にてエ
   ンジン点火を指令する点火指令手段とからなる内燃エン
   ジンの点火時期制御装置であつて、前記点火角設定手段
   はエンジン回転数が所定回転数以下のときは前記目標ピ
   ーク位置を上死点により近い位置に移動することを特徴
   とする内燃エンジンの点火時期制御装置。