JPS63159664A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

内燃機関の点火時期制御装置

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JPS63159664A
JPS63159664A JP30629386A JP30629386A JPS63159664A JP S63159664 A JPS63159664 A JP S63159664A JP 30629386 A JP30629386 A JP 30629386A JP 30629386 A JP30629386 A JP 30629386A JP S63159664 A JPS63159664 A JP S63159664A
Authority
JP
Japan
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ignition timing
oxygen
pressure
sensor
intake
Prior art date
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Pending
Application number
JP30629386A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Hiyoudou
義彦 兵道
Yoshiki Nakajo
中條 芳樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS63159664A publication Critical patent/JPS63159664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関する。
〔従来の技術〕
吸入ガス中に含まれている不活性成分、即ち再循環排気
ガスや水分のような不活性成分の量が増大すればするほ
ど点火後の燃焼が遅延する。従って不活性成分の量が増
大するにつれて点火時期を進角させることが好ましい。
このために機関吸気通路内に湿度センサを設け、吸入空
気の湿度が高くなるにつれて点火時期を進角させるよう
にした内燃機関が公知である(特公昭59−41021
号公報および特開昭61−167168号公報参照)。
また、酸素t1度に比例したレベルの出力信号を発生す
る酸素センサを吸入空気通路内に配置し、この酸素セン
サにより再循環排気ガスを含んだ吸入ガス中の酸素濃度
を検出して吸入ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度
となるように排気ガス再循環量を制御し、それによって
排気ガス再循環率を予め定められた排気ガス再循環率に
制御するようにした内燃機関が公知である(特開昭60
−138263号公報参照)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら点火時期は不活性成分の量に応じて変化さ
せる必要があり、従って上述のように単に湿度に応じて
点火時期を制御しても吸入ガスが他の不活性成分、例え
ば再循環排気ガスを含んでいる場合にはもはや良好な点
火時期制御を行なうことはできない。
また、特開昭60−138263号公報に記載された方
法を用いれば再循環排気ガス量を正確に検出することが
できるが他の不活性成分については何ら検出しておらず
、しかも再循環排気ガス量に基いて点火時期を制御して
いない。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために本発明によれば、スロット
ル弁下流の吸気通路内の圧力を検出する圧力センサと、
機関回転数を検出する回転数センサを具備し、これら圧
力センサおよび回転数センサにより検出された圧力およ
び回転数から点火時期を定めるようにした内燃機関にお
いて、酸素分圧に比例したレベルの出力信号を発生する
酸素センサをスロットル弁下流の吸気通路内に配置し、
酸素センサの出力信号と圧力センサの出力信号から吸入
ガス中に含まれる不活性成分の割合を算出してこの不活
性成分割合から点火時期の補正値を計算するようにしζ
いる。
〔実施例〕
第1図を参照すると、1は機関本体、2はピストン、3
は燃焼室、4は点火栓、5は吸気通路、6はスロットル
弁、7は燃料噴射弁、8は排気;通路、9はスロットル
弁6下流の吸気通路5と排気通路8とを連結する排気ガ
ス再循環(以下、EGRと称す)通路、10はEGRガ
ス量を制御するEGR制御弁を夫々示す。スロットル弁
6下流の吸気通路5内には吸気通路5内の絶対圧力を検
出する圧力センサ11および吸気通路5内の吸入ガス中
の酸素分圧を検出する酸素センサ12が配置され、これ
ら圧力センサ11および酸素センサ12は電子制御ユニ
ット20に接続される。電子制御ユニット20はディジ
タルコンピュータからなり、双方向性バス21によって
相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)22、
RAM(ランダムアクセスメモリ) 23、CPU (
マイクロプロセッサ)24、人力ボート25および出力
ボート26を具備する。圧力センサ11および酸素セン
サ12は夫々対応するAD変換器27 、28を介して
入力ボート25に接続され、更に入力ボート25にはク
ランク角センサ29が接続される。
また出力ボート26は一方では駆動回路30を介して燃
料噴射弁7に接続され、他方では駆動回路31およびイ
グナイタ32を介して点火栓4に接続される。
圧力センサ11は吸気通路5内の絶対圧力に比例した出
力電圧を発生する。一方、クランク角センサ29は例え
ば機関クランクシャフトが30度回転する毎に出力パル
スを発生する。従ってクランク角センサ29の出力パル
スから現在のクランク角を知ることができ、更にこの出
力パルスから機関回転数を計算することができる。また
、酸素センサ12は吸気通路5内の吸入ガス中の酸素分
圧に比例したレベルの出力信号、例えば吸入ガス中の酸
素分圧に比例した電流を生じさせ、この電流値はAD変
換i?1128において対応する2進数に変換された後
に人力ボート25に人力される。このように酸素分圧に
比例した電流を生じさせる酸素センサ】2は種々の形式
のものが既に周知であるが次に第2図および第3図を参
照して代表的な酸素センサ12の構造および作動原理に
ついて箭単に説明する。
第2図を参照すると酸素センサ12は酸化ジルコニアか
らなるカップ状の固体電解213と、固体電解質13の
外周壁面上にコーティングされた多孔質層14と、この
固体電解質13を包囲しかつ多数の吸入ガス流通開孔1
5aを有するカバー15とを具備する。なお、固体電解
質13の内周壁面および外周壁面上には白金薄膜からな
る陽極16および陰極17がコーティングされており、
多孔質層14はこの陰極17上にコーティングされてい
る。これら陽極16および陰極17間には電圧が印加さ
れる。なお、固体電解質13内の内部空間には固体電解
質13を加熱するためのヒータ18が配置される。
酸素の存在下で固体電解質13の陽極16および陰極1
7間に電圧を印加するとマイナスとなっている陰極17
と接触した酸素分子は陰極17から電子を受は取り、酸
素イオンとなる。この酸素イオンは陽極16に引張られ
て陽極16に達し、電子を放出して酸素分子になる。こ
の酸素イオンの移動によって陽極16と陰極17間には
電流が流れる。陰極17に酸素分子が存在すればこの酸
素分子はただちにイオン化されるので陽極16と陰極1
7間を電流が流れ、陰極17に酸素分子が存在しなくな
れば電流が流れなくなる。また、陰極17に存在する酸
素分子の量が多ければ多いほど陰極17において発生す
る酸素イオンの量が多くなるために電流値は増大する、
即ち、電流値は陰極17に存在する酸素分子の濃度、云
い換えると酸素の分圧に比例することになる。ところで
第2図に示されるように固体電解質13の回りには多孔
質層14が存在しているので吸入ガス中の酸素分子はこ
の多孔質層14内を拡散して陰極17に達する。吸入ガ
ス中の酸素の分圧が高くなれば拡散して陰極17に達す
る酸素分子量も多くなり、従って陽極16と陰極17間
を流れる電流値も増大する。この場合、陰極17に達す
る酸素分子の量は拡散速度によって神速され、従って吸
入ガス中の酸素分圧が一定であれば陽極16と陰極17
間に印加する電圧にかかわりなく電流値が一定となる。
このような現象は第3図に示されるように(第3図は酸
素濃度で示している。)成る一定電圧V以上を印加した
ときに生ずる。従って陽極16と陰極17間に成る一定
以上の電圧Vを印加しておけば陽極16と陰極17間を
流れる電流値は吸入ガス中の酸素分圧に比例することに
なる。
従って酸素センサ12電流値から吸入ガス中の酸素の分
圧を知ることができる。第4図は吸入ガス中の酸素の分
圧potと酸素センサ12の電流値■との関係を示して
いる。
第1図に示されるように吸気通路5内にはEGR通路9
を介してEGRガスが供給され、従ってEGRガスを含
んだ吸入ガス中の酸素の分圧が酸素センサ12によって
検出される。
次に第5図を参照しつつ点火時期を計算するためのルー
チンについて説明する。第5図を参照するとまず始めに
ステップ40においてクランク角センサ29の出力信号
から機関回転数NEが計算される。次いでステップ41
では吸気通路5内の絶対圧力PMを表わす圧力センサ1
1の出力信号を入力し、次いでステップ42では吸入ガ
ス中の酸素の分圧PO□を表わす酸素センサ12の出力
信号を入力する。次いでステップ43では機関回転数N
Eおよび圧力PMから基本点火時期θ。が算出される。
基本点火時期θ。は第6図に示すように機関回転数NE
および圧力PMの関数として例えばマツプの形で予めR
OM 22内に記憶されている。
次いでステップ44では次式に基いて不活性成分の割合
Rが計算される。
R= (PM−K loz )/PM ここでKは酸素の分圧Potがら空気の分圧を求めるた
めの定数であり、従ってに−PO□は吸入ガス中の空気
の分圧を示している。圧力PMからに−PO,を減算す
れば不活性成分の分圧となるから上式右辺の分子(PM
−に−PO□)は不活性成分の分圧を示しており、従っ
てRは不活性成分の割合を示していることになる。次い
でステップ45ではこの不活性成分割合Rから点火時期
の補正量Δθが算出される。第7図は不活性成分割合R
と補正量Δθとの関係を示しており、第7図に示す関係
は予めROM 22内に記憶されている。第7図かられ
かるように補正量Δθ、即ち進角量は不活性成分割合R
が増大するにつれて大きくなる。
しかしながら吸入ガス中の湿度が標準的な湿度よりも小
さくなって不活性成分割合Rが極めて小さくなれば補正
量Δθがマイナスになることもある。
次いでステップ46では基本点火時期θ。に補正量Δθ
を加算することによって点火進角量θが求められる。
〔発明の効果〕
本発明によれば吸入ガス中のEGRガスおよび水分等の
不活性成分の割合に基いて点火進角量が制御されるので
最も良好な燃焼が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は内燃機関の全体図、第2図は代表的な酸素セン
サの側面断面図、第3図は酸素センサの出力特性を示す
線図、第4図は酸素センサの出力電流値と酸素分圧との
関係を示す線図、第5図は点火時期を計算するためのフ
ローチャート、第6図は基本点火時期を示す図、第7図
は点火時期の補正量を示す線図である。 4・・・点火栓、    5・・・吸気通路、6・・・
スロットル弁、 7・・・燃料噴射弁、8・・・排気通
路、   9・・・EGRiI回路、11・・・圧力セ
ンサ、  12・・・酸素センサ。 第1図 第2図 (V) 第3図 第6図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. スロットル弁下流の吸気通路内の圧力を検出する圧力セ
    ンサと、機関回転数を検出する回転数センサを具備し、
    これら圧力センサおよび回転数センサにより検出された
    圧力および回転数から点火時期を定めるようにした内燃
    機関において、酸素分圧に比例したレベルの出力信号を
    発生する酸素センサをスロットル弁下流の吸気通路内に
    配置し、該酸素センサの出力信号と圧力センサの出力信
    号から吸入ガス中に含まれる不活性成分の割合を算出し
    て該不活性成分割合から点火時期の補正値を計算するよ
    うにした内燃機関の点火時期制御装置。
JP30629386A 1986-12-24 1986-12-24 内燃機関の点火時期制御装置 Pending JPS63159664A (ja)

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