JPS6296779A

JPS6296779A - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JPS6296779A
Application number: JP23581685A
Authority: JP
Inventors: Shuzo Fukuzumi; 福住　周三; Tatsuro Morita; 森田　達郎
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1987-05-06
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0711269B2

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
ＭＢＴＩＩ？ＩＩＩを行って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、いわゆるＭ　Ｂ　Ｔ　（Ｍｉｎｉｌｏｕｍ
　ａｄ−ｖａｎｃｅ　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といういわゆるＭＢＴ
制御が行われる。

ところが、ある機関状態においては点火時期を進めて行
くとノンキングが生じ、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
より以前にノン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、ノンキングの有無に応じて点火時期を制御する
といういわゆるノック制御を上記ＭＢＴ制御に併用する
という方式のものが開発されており、例えばそのような
ものとしては特開昭５８−８２０７４号公報に記載の装
置がある。

この装置では、筒内圧センサにより筒内圧力を検出して
、その圧力が最大となるクランク角度（以下、燃焼ピー
ク位置という）θｐｍａｘが機関の発生トルクを最大に
する所定位置にくるように点火時期をＭＢＴ制御する。

この場合、θｐｍａＸを求めるためにＴＤＣからＡＴＤ
Ｃ６０°まで１°ごとに筒内圧力をＡ／Ｄ変換している
。

また、同時に筒内圧の検出信号を信号処理回路を通して
ノンキングを検出し、そのノンキングレベルが所定値を
超えたときにはＭＢＴ制御よりも優先してノッキングを
回避すべく点火時期を遅角側に制御する。これにより、
ノッキングを抑制しつつ機関の発生トルクを出来るだけ
大きくして運転性能を向上させている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の内燃機関の点火時期制
御装置にあっては、筒内圧信号からθｐｍａｘおよびノ
ンキングレベルを検出する構成となっているため、例え
ばノック制御によって点火時期の遅角量が大きくなった
ような場合、筒内圧のピーク値が低下する一方、圧縮上
死点（ＴＤＣ）に現われる機関圧縮圧力（いわゆるモー
タリング圧力）のピーク値の影響が大きくなることから
、θｐｍａｘの検出精度が低下する傾向にある。

また、ＭＢＴ制御により不用意に点火時期を進めると、
ノッキングを誘発する結果となる。さらに、筒内圧信号
の誤判定からθρｍａｘやノッキングレベルの判断を誤
ったような場合に、点火時期の進みすぎあるいは遅れす
ぎを招き、エンジンの運転性が低下する。

（発明の目的）そこで本発明は、ノック制御およびＭＢＴ制御に各々点
火時期補正量の制限値を設けることにより、異常な遅・
進角を防止して、ノッキングを抑制しつつＭＢＴ制御の
実効を図ることを目的としている。

（発明の構成）本発明による内燃機関の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、エンジンの燃焼圧力を検出
する圧力検出手段ａと、エンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段すと、圧力検出手段ａの出力に基づい
てエンジンのノッキングレベルを検出するノック検出手
段Ｃと、圧力検出手段ａの出力に基づいて燃焼圧力が極
大となる燃焼ピーク位置を検出するピーク位置検出手段
ｄと、燃焼ピーク位置がエンジンの発生トルクを最大と
する所定位置になるように点火時期を補正するピーク補
正量を演算する第１演算手段ｅと、ノッキングレベルが
所定値となるように点火時期を補正するノック補正量を
演算する第２演算手段ｆと、ピーク補正量およびノック
補正量の制限値を設定する補正量制限手段ｇと、運転状
態に基づいて基本点火時期を設定し、これを前記制限値
の範囲内でピーク補正量およびノック補正量に応じて補
正する点火時期設定手段りと、点火時期設定手段りの出
力に基づいて混合気を点火する点火手段ｉと、を備えて
おり、異常な遅・進角を防止してノック制御■とＭＢＴ
制御の実効を図るものである。

（実施例）以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜６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はエンジン
であり、吸入空気はエアクリーナ２より吸気管３を通し
て各気筒に供給され、燃料は噴射信号Ｓｉに基づきイン
ジェクタ４により噴射される。各気筒には点火プラグ５
が装着されており、点火プラグ５にはディストリビュー
タ６を介して点火コイル７からの高圧パルスＰｉが供給
される。

点火コイル７は点火信号Ｓｐに基づき高圧パルスＰｉを
発生させる。点火プラグ５、ディストリビュータ６およ
び点火コイル７は混合気に点火する点火手段８を構成し
ており、点火手段８は点火信号Ｓｐに基づいて高圧パル
スＰｉを発生し放電させる。

そして、気筒内の混合気は高圧パルスＰｉの放電によっ
て着火、爆発し、排気となって排気管９を通して排出さ
れる。

吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ１１により検出
され、吸気管３内の絞弁１２によって制御される。エン
ジンｌの燃焼圧力は筒内圧センサ（圧力検出手段）１３
により検出され、筒内圧センサ１３の出力Ｓ、は信号処
理回路１４に入力される。信号処理回路１４は筒内圧セ
ンサ１３の出力Ｓｌに基づいて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や燃焼ピーク位置θｐｍ
ａｘを検出するもので、詳細な構成は後述する。

また、エンジン１のクランク角はディストリビュータ６
に内蔵のクランク角センサ１５により検出され、クラン
ク角センサ１５は爆発間隔（６気筒エンジンではクラン
ク角で１２０°、４気筒エンジンでは１８０°）毎に各
気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）前の所定位置、例えばＢＴ
ＤＣ７０’で（Ｈ）レベルのパルスとなる基準位置信号
Ｃａを出力するとともに、クランク角の単位角度（例え
ば、１°）毎に（Ｈ）レベルのパルスとなる単位信号Ｃ
１を出力する。なお、信号Ｃａのパルスを計数すること
により、エンジン回転数Ｎｅを知ることができる。エア
フローメータ１１およびクランク角センサ１５は運転状
態検出手段１６を構成している。

上記各センサ１１．１４．１５からの信号はコントロー
ルユニット（Ｃ／Ｕ）２０に入力されており、コントロ
ールユニッ１−２０はこれらのセンサ情報に基づいて点
火時期制御（その他噴射量制御もあるが、ここでは省略
する）を行う。

前述の信号処理回路１４はノック検出手段およびピーク
位置検出手段としての機能を有し、具体的には、例えば
第３図に示すようにチャージアンプ２１、マルチプレク
サ（ＭＰＸ）２２、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２３
、整流器２４、積分器２５、ローパスフィルタ（ＬＰＦ
）２６およびピーク位置検出回路２７により構成される
。

筒内圧センサ１３は気筒毎（本実施例では６気筒）に配
設されており（第３図では１３ａ〜１３ｆで示す）、こ
れらの筒内圧センサ１３ａ〜１３ｆは点火プラグ５の座
金として形成され共線めされている。

筒内圧センサ１３ａ〜１３Ｃは気筒内の燃焼圧力を圧電
素子によって電荷に変換し、電荷信号Ｓ＋をチャージア
ンプ２１に出力する。チャージアンプ２１は電荷−電圧
変換増幅器からなり、電荷出力Ｓ、を電圧信号Ｓ２に変
換してマルチプレクサ２２に出力する。マルチプレクサ
２２はクランク角センサ１５からの基準位置信号Ｃａに
基づいてチャージアンプ２１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２３
およびローパスフィルタ２６に出力する。バンドパスフ
ィルタ２３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）の運転のみ
を通過させ信号Ｓ３として整流器２４に出力し、整流器
２４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２５に出力する。積分器２５はノ
イズの排除を考慮して所定クランク角の間、例えば圧縮
上死点（ＴＤＣ）後１０°〜４５°の間のみ整流信号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として出力する。

一方、ローパスフィルタ２６は信号Ｓ３のうち高周波成
分をカットし信号Ｓｈとしてピーク位置検出回路２７に
出力し、ピーク位置検出回路２７は信号Ｓ６に基づいて
燃焼ピーク位置θｐｍａｘを検出する。

再び第２図において、コントロールユニット２０は第１
演算手段、第２演算手段、補正量制限手段および点火時
期設定手段としての機能を有し、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３および■／○ボート３４により構成され
る。ＣＰ　Ｕ３１はＲＯＭ３２に書き込まれているプロ
グラムに従ってＩ１０ポート３４より必要とする外部デ
ータを取り込んだり、また、ＲＡＭとの間でデータの授
受を行ったりしながらノック制御およびＭＢＴＩＪ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３４に出力する。Ｉ１０ボート３４に
は運転状態検出手段１６および信号処理回路１４からの
信号が入力されるとともに、Ｉ１０ボート３４からは点
火信号Ｓｐが出力される。

次に作用を説明する。

第４図はＲＯＭ３２に書き込まれているノック制御およ
びＭＢＴ制御のプログラムを示すフローチャートであり
、本プログラムは所定時間毎に一度実行される。

まず、Ｐ、でノックレベルを表す積分器２５の出力であ
る積分値Ｓを読み込み、Ｐ、　、Ｐ、で積分値Ｓをそれ
ぞれ所定のスライスレベルα、βと比較する。ここに、
αは危険なノックレベル、βは好ましくないノックレベ
ルに相当し、それぞれ大ノック、小ノックとの判断基準
である。

Ｓ≧αのときは大ノックであると判断し、Ｐ４〜Ｐ６の
各ステップで点火時期を緊急に遅角させるための処理を
行う。すなわち、Ｐ４で次式のに従って点火時期の補正
量（以下、点火補正量という）ｎを演算する。なお、本
実施例ではこの点火補正量ｎがピーク補正量およびノッ
ク補正量に相当する。

ｎ−ｎ　”　−Ｑ　　　・・・・・・■但し、ｎ　：今
回の点火補正量ｎ′：前回の点火補正量Ｑ　：遅角修正量Ｐ、では点火補正量ｎを進角制限値Ｃと比較する。この
進角制限値ＣはＭＢＴｗＩ′ｍのために点火時期が進角
側にセットされていることがあるので、このような場合
における過渡の進みすぎを制限するための値である。ｎ
＞ＣのときはＰｂでｎ＝Ｃに制限してＰ、に進み、ｎ＝
ＣのときはＰ、をジャンプしてＰ７に進む。これにより
、点火補正量ｎは進角制限値Ｃ以内に制限される。

一方、ｐｇでＳくαのときはＰ３に進み、Ｐ。

で小ノックであるか否かを判別する。Ｓ≧βのときは小
ノックであると判断し、Ｐ、で点火時期を徐々に遅角さ
せるための処理を行う。すなわち、Ｐ、では次式■に従
って点火補正量ｎを演算し、Ｐ、に進む。

ｎ＝ｎ’−Ｐ　　　・・・・・・■ 但し、Ｐ：遅角修正量０式においてはＰ＜Ｑの関係にあり、点火時期の遅角が
緩やかに行われる。これは、急激に遅角させると運転性
が悪くなることを考慮したものである。

次いで、Ｐ７で点火補正ｉ１ｎを遅角制限値りと比較す
る。この遅角制限値りは過渡の遅れすぎを制限するため
の値である。ｎ＜ＤのときはＰ、でｎ＝Ｄに制限してＰ
、。に進み、ｎ≧ＤのときはＰ、をジャンプしてＰＩＧ
に進む。これにより、点火補正量ｎは大ノック、小ノッ
ク何れの場合であっても遅角制限値り以内に制限される
。なお、小ノックで進みすぎたような場合には、大ノッ
クが発生し、この大ノ・ツクの遅角処理でｎがＣ以内に
制限されるから、小ノックであっても結果的に進角制限
値Ｃ以内という制限が加えられること当然である。

ＰＩＯでは運転状態に基づいて、例えば吸入空気量Ｑａ
と回転数Ｎｅをパラメータとして所定のテーブルマツプ
から基本点火時期ＡＤＶＯをルックアンプするとともに
、これを次式〇に従って補正して最終点火時期ＡＤＶを
演算し、このＡＤＶに対応するタイミングで点火信号Ｓ
ｐを出力する。

ＡＤＶ＝ＡＤＶＯ＋ｎ　　　−・−・■上記のようなノ
ック発生に対して、Ｐ、でＳくβのときはノック無しと
判断して、ＭＢＴ制御の処理を行う。すなわち、まずｐ
Ｈでピーク位置検出回路２７から燃焼ピーク位置θｐｍ
ａｘを読み込み、Ｐ１□で点火補正量ｎを遅角制限値Ｂ
と比較する。

遅角制限値Ｂはノック制御のために点火時期が遅角側に
セントされることがあるので、このような場合において
ＭＢＴ制御にとっての過渡の遅れすぎを制限するための
値である。ｎ≦Ｂのときは必要以上に遅角側にあるため
θｐｍａｘの検出精度が低下すると判断し、ＰＩ３〜Ｐ
１５の各ステップでＭＢＴ制御を行わずに点火時期を徐
々に進角させるための処理を行う。すなわち、ＰＩ３で
は次式■に従って点火補正量ｎを演算する。

ｎ＝ｎ　’　＋Ｑ　　　・・・・・・■但し、Ｏ：進角
修正量次いで、Ｐ　Ｉａｓ　Ｐ　＋ｓでは前記ステップＰｓ、
Ｐｂで同様の処理を行って点火補正量ｎを進角制限値Ｃ
以内に制限した後、Ｐｉｌｌに進む。これにより、点火
時期が徐々に進角されてθｐｍａｘの検出精度低下が回
避される。

一方、ｐ＋ｚでｎ＞ＢのときはＭＢＴＩＩＪＩを行うた
めＰ１６以降のステップに進む、まず、Ｐ４て今回のθ
ｐｎ＋ａｘを目標値Ｋ　（Ｋ−ＡＴＤＣＩＯ°〜２０゜
の値でエンジンの発生トルクが最大となる位置）と比較
する。θｐｍａｘ＞Ｋのときは目標値よりも進角側にず
れていると判断し、ＰＩ？〜Ｐｌ’ｌの各ステップでＭ
ＢＴ遅角制御を行う。すなわち、Ｐｌ７で次式〇に従っ
て点火補正量ｎを演算する。

ｎ＝ｎ’−Ｕ　　　…・・・■ 但し、Ｕ：遅角修正量Ｐｉｌｌでは点火補正量ｎを遅角制限値Ｂと比較する。

ｎ＞ＢのときはＰｌ９でｎ＝Ｂに制限してＰｌ。

に進み、ｎ＝ＢのときはＰｌ９をジャンプしてＰｌ。

に進む。

また、θｐｎ＋ａｘ５にのときは目標値と等しいかある
いはこれより遅角側にずれていると判断し、Ｐ２゜〜ｐ
ｚｔの各ステップでＭＢＴ進角制御を行う。

すなわち、Ｐ２゜で次式■に従って点火補正量ｎを演算
する。

ｎ＝ｎ’＋Ｖ　　　・・・・・・■ 但し、Ｖ二進角修正量Ｐ！ｌでは点火補正量ｎを進角制限値Ａと比較する。ｎ
≧Ａのときはｐｚｔでｎ＝Ａに制限してＰｌ。

に進み、ｎ＞ＡのときはＰｔｔをジャンプしてＰＩＧに
進む。

上記において、各制限値Ａ−Ｄは次のような関係に設定
される。

Ａ〉φ〉Ｂとすることにより、基本点火時期ＡＤＶＯに
対して進・遅角の両側開が行えることから、機関側々の
特性のばらつきを吸収して良好なＭＢＴ制御を行うこと
ができる。また、Ｃ≧φ〉Ｄとするとともに、ＩＢＩＩ
ＤＩとすることにより遅角側はノック回避制御を優先し
、さらに、Ｃ≧φ〉Ｄの条件下でＩＡＩ＞ＩｃＩとする
ことにより進角側はＭＢＴ制御を主に行うことができる
。

このように、ノック制御およびＭＢＴ制御に各々点火補
正量ｎの制限値を適切に設定していることから、異常な
遅・進角を防止することができる。

したがって、以下のように従来例で指摘したような不具
合を解消することが可能となる。

（Ｉ）遅角しすぎが防止されるため、θｐｍａｘの検出
精度の低下が回避される。

（ｆｆ）ＭＢＴＩＩＪ御による不用意な進角がなくなっ
てノンキングの誘発が避けられる。

（Ｉ）筒内圧信号の誤判定等があっても点火時期の必要
以上の遅・進角が防止され、運転性の低下、さらには機
関に大きなダメージを与えるという事態を避けることが
できる。

以上のことから、ノッキングを抑制しつつＭＢＴ制御の
実効を図って、エンジンの発生トルクを常に最大に制御
することができ、運転性能を向上させることができる。

（効　果）本発明によれば、点火時期の異常な遅・進角を防止する
ことができ、ノッキングを抑制しつつＭＢＴ制御の実効
を図って運転性能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２〜４図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はその信号処理回路の詳細なブロック構成図、第４図
はそのノック制御およびＭＢＴ制御のプログラムを示す
フローチャートである。１・・・・・・エンジン、８・・・・・・点火手段、１４・・・・・・信号処理回路（ノック検出手段、ピー
ク位置検出手段）、１６・・・・・・運転状態検出手段、２０・・・・・・コントロールユニット（第１演算手段
、第２演算手段、補正量制限手段、点火時期設定手段）。

Claims

【特許請求の範囲】ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段と、ｂ）エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
、ｃ）圧力検出手段の出力に基づいてエンジンのノッキン
グレベルを検出するノック検出手段と、ｄ）圧力検出手
段の出力に基づいて燃焼圧力が極大となる燃焼ピーク位
置を検出するピーク位置検出手段と、ｅ）燃焼ピーク位置がエンジンの発生トルクを最大とす
る所定位置になるように点火時期を補正するピーク補正
量を演算する第１演算手段と、ｆ）ノッキングレベルが
所定値となるように点火時期を補正するノック補正量を
演算する第２演算手段と、ｇ）ピーク補正量およびノック補正量の制限値を設定す
る補正量制限手段と、ｈ）運転状態に基づいて基本点火時期を設定し、これを
前記制限値の範囲内でピーク補正量およびノック補正量
に応じて補正する点火時期設定手段と、ｉ）点火時期設定手段の出力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内燃機関の点火時期制御装置
。