JPS63302176A - 内燃機関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】 （産業上の利用分野） 本発明は、運転状態に応じて点火時期を適切に補正し、
ノッキングを抑制する内燃機関の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　（Ｍｉｎｉｎ＋ｕｎ
＋　ａｄ−ｖａｎｃｅ　ｆｏｒ　［５ｅｓｔ　Ｔｏｒｑ
ｕｅ）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Ｍ
ＢＴ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
きない場合がある。そこで、ノッキングを有無に応じて
点火時期を制御するといういわゆるノッキング制御を上
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５９−１３
２９８２号公報に記載の装置がある。

この装置では、燃焼室内の圧力（以下、筒内圧という）
を検出して、その圧力が最大となるクランク角度（以下
、筒内圧最大時期という）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。また、同時に筒内圧の検出信号を信号処理回
路を通すことでノッキングを検出し、そのノッキングレ
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
。ノッキングを抑制すると再び点火時期をＭＢＴ制御し
、機関の発生トルクが最大となるようにする。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、運転性能の向上を意図している。

（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、ノッキングが発生すると予め定めら
れた所定の遅角補正量に基づいて基本点火時期を補正す
る構成となっていたため、定常状態では問題はないもの
の、低負荷運転状態から高負荷運転状態に急速に移行す
るような過渡運転時において発生し易い連続ノッキング
に対して、ノッキング制御を行っ、たとしても第５図の
一点鎖線部に示すように速やかに要求遅角補正量に到達
することができず、この間ノッキングが発生し続けるこ
とになって不快な音が発生するばかりでなくエンジンに
損傷を与えてしまうという問題点があった。

（発明の目的） そこで本発明は、ノッキングの発生回数を計数し、ノッ
キングの発生回数が所定回数に達すると通常の遅角補正
量をさらに遅角側に補正した値に基づいて基本点火時期
を補正することにより、低負荷運転状態から高負荷運転
状態に急速に移行するような過渡運転時においても要求
される遅角補正量に速やかに到達して、ノッキング発生
初期のノッキングや連続ノッキングを適切に防止し、エ
ンジンの運転性を向上させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の点火時期制御装置は上記目的達
成のため、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、ノッキングの発生回数を計数する発生回数計数手段
Ｃと、ノッキングが発生したとき点火時期を遅角側に補
正し、抑制されたとき進角側に補正する第１の遅角補正
量を演算する第１演算手段ｄと、ノッキングの発生回数
が所定回数に達すると前記第１の遅角補正量を所定量遅
角側に補正する第２の遅角補正量を演算する第２演算手
段ｅと、運転状態に基づいて基本点火時期を設定し、ノ
ッキングが所定レベル以上のとき前記発生回数が所定回
数に達すると前記第２の遅角補正量に基づいて基本点火
時期を補正し、前記゛発生回数が所定回数に達しないと
前記第１の遅角補正量に基づいて基本点火時期を補正す
る点火時期設定手段ｆと、点火時期設定手段ｆの出力に
基づいて混合気に点火する点火手段ｇと、を備えている
。

（作用） 本発明では、ノッキングの発生回数が計数され、ノッキ
ングの発生回数が所定回数に達すると通常の遅角補正量
をさらに遅角側に補正した値に基づいて基本点火時期が
補正される。したがって、低負荷運転状態から高負荷運
転状態に急速に移行するような過渡運転時においても要
求される遅角補正量に速やかに到達することができ、ノ
ッキング発生初期のノッキングや連続ノッキングを適切
に防止される。

（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、ｌａ〜１ｆは
筒内圧センサであり、筒内圧センサ１ａ〜１ｆは各気筒
正肉（本実施例では６気筒）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、〜Ｓ、をマルチプレク
サ（ＭＰＸ）２に出力する。筒内圧センサ１ａ〜１ｆは
具体的には、エンジンのシリンダヘッドに螺着される点
火プラグの座金として形成され、点火プラグの締付は部
によって押し付けられて固定される。マルチプレクサ２
にはさらに所定のタイミングで後述するコントロールユ
ニット４からの切換信号Ｓｃが入力されており、マルチ
プレクサ２はこの切換信号Ｓｃが入力される毎に筒内圧
センサ１ａ−１ｆの出力をＳｌ→Ｓｓ　＝Ｓｓ　”５ｈ
−４Ｓｔ→Ｓ４の順に切換えてノッキング処理回路（ノ
ック検出手段）３に出力する。ノッキング処理回路３は
筒内圧センサｌａ〜１ｆからの圧力信号Ｓ１〜Ｓ、から
ノッキング発生時に特に多く含まれる高周波成分のみを
通過させるバンドパスフィルタと、その高周波成分を半
波整流すると共にその半波整流信号からエンベロープ信
号を形成（包絡線検波）して、ノッキングレベルに応じ
たノッキング信号Ｓとして出力する波形整形回路とによ
って構成される。また、筒内圧検出回路３はチャージア
ンプやローパスフィルタにより構成されており、筒内圧
センサの出力Ｓ１〜Ｓ、をチャージアンプによる電荷−
電圧変換増幅器で電気信号に変換するとともに、この電
圧信号から所定のオフセット周波数（例えば、ＩＫＨｚ
程度）以下の信号のみを抽出して高周波成分を取り除き
信号ＳＮとしてコントロールユニット４に出力する。

吸入空気の流１１Ｑａはエアフローメータ５により検出
され、エンジンのアイドル状態はアイドルスイッチ６に
より検出される。また、エンジンのクランク角はクラン
ク角センサ７により検出され、クランク角センサ７は爆
発間隔（６気筒エンジンでは１２０°、４気筒エンジン
では１８０°）毎に角気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）前の
所定位置、例えばＢＴＤＣ７０°で（Ｈ）レベルのパル
スとなる基準信号ＲＥＦ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ＰＯ８を出力する。なお、信号ＲＥＦ
のパルスを計数することにより、エンジン回転数Ｎを知
ることができる。

上記エアフローメータ５およびクランク角センサ７は運
転状態検出手段８を構成しており、運転状態検出手段８
およびアイドルスイッチ６からの出力はコントロールユ
ニット４に入力される。コントロールユニット４はこれ
らの情報に基づいて点火時期制御を行う。コントロール
ユニット４は発生回数計数手段、第１演算手段、第２演
算手段および点火時期設定手段としての機能を有し、Ｃ
ＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３およびＩ１０インタ
ーフェース１４により構成され、これらはコモンバス１
５により互いに接続される。ＣＰＵＩＩはＲＯＭ１２に
書き込まれているプログラムに従って必要とする外部デ
ータを取り込んだり、またＲＡＭ１３との間でデータを
授受を行ったりしながらノック抑制制御や点火時期制御
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インターフェース１４へ出力する。ＲＯＭ
１２はｃ　ｐ　ｕｔｔを制御するプログラムを格納して
おり、ＲＯＭ１２は演算に使用するデータをマツプ等の
形で記憶している。Ｉ１０インターフェース１４には前
記各センサからの信号が入力されるとともに、Ｉ１０イ
ンターフェース１４からは点火信号Ｓｐが出力増幅回路
１６を介してパワートランジスタ１７に出力される。

パワートランジスタ１７のベース側に増幅された点火信
号が入力されると（パワートランジスタ１７への通電が
停止されると）、該パワートランジスタ１７をＯＦＦと
して点火コイル１８に供給されているバッテリ１９から
の一時電流を遮断して二次側に高圧パルスＰｉを発生さ
せる。そして、この高圧パルスＰｉをディストリビュー
タ２０を介して各気筒の点火プラグ２１に分配、供給す
る。上記、出力増幅回路１６、パワートランジスタ１７
、点火コイル１８、バッチ音用９、ディストリビュータ
２０および点火ブラグ２１は点火手段２２を構成する。

次に、作用を説明する。

第３図はノッキング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期間毎に一度実行され
る。本プログラムの起動毎に各気筒に対応するノック補
正量ＫＮＫＣ８ｊ　（ｊ：１〜６：６気筒のとき）が演
算される。まず、Ｐｌで各気筒のノッキング状態を検出
し、Ｐ２でノッキング発生の有無を判別する。ノッキン
グ有りのときはＰ３で次式■に従ってノッキングが発生
した気筒のノック補正量ＫＮＫＣ３ｊを所定角度ＤＫＮ
Ｋ、だけ遅角補正し、ノッキング無しのときはＰ４で次
式〇に従ってノッキングが発生したかった気筒のノック
補正１ＫＮＫｃｓｊを所定角度ＤＫＮＫｔだけ進角補正
して今回の処理を終了する。ここで、ノッキング発生有
無の検出は、ｌ燃焼サイクルに一度のみ行われ、その後
次の燃焼サイクルまでノッキング無しと判定される。し
たがって、進角補正は、ノッキング制御プログラムの起
動周期毎にＤＫＮＫ、の割合で行われることになる。

Ｋ　Ｎ　Ｋ　ＣＳ　＝　Ｋ　Ｎ　Ｋ　ＣＳ　Ｊ　’　　
Ｄ　Ｋ　Ｎ　Ｋ　＋・・・・・・■ Ｋ　Ｎ　Ｋ　ＣＳ　＝　Ｋ　Ｎ　Ｋ　ＣＳ　ｊ　’　＋
　Ｄ　Ｋ　Ｎ　Ｋ　ｚ・・・・・・■ 但し、ＫＮＫＣ３ｊ’：前回の値 第４図は点火時期制御のプログラムを示すフローチャー
トであり、本プログラムは基準信号に同期して所定期間
毎に一度実行される。まず、ｐＨで現在のノック補正量
ＫＮＫＣ３ｋ　（ｋは気筒番号であって、点火パルスを
設定する気筒を示す）と前回のに気筒の点火時期設定タ
イミングにおけるノック補正ｆｆ１ＡＤＶｃｓｋ　（ス
テップＰｌ’ｌ参照）とを比較し、現在のＫＮＫＣ３ｋ
が前回のＡＤＶＣ３ｋよりも遅角側のとき（ＫＮＫＣ５
ｋ＜ＡＤＶＣ３ｋのとき）はＰｌ！でに気筒にノッキン
グが発生したと判断してｐｕｓでカウンタＫＮＫＣＮＴ
を１カウントカウントアンプする。ここで、カウンタＫ
ＮＫＣＮＴは第に気筒から第に＋ｌ気筒・・・・・・第
に＋Ｎ−１気筒まで連続してノッキングが発生したと判
断したときＫＮＫＣＮＴ＝Ｎまでカウントアツプされる
。次いで、ｐｕｓでＫＮＫＣＮＴのカウント値を所定値
Ｎと比較し、ＫＮＫＣＮＴ≧Ｎのときはノッキングの発
生回数が所定回数に達したと判断してＰｌ４で全気筒の
ノック補正量ＫＮＫＣ３ｉ　　（ｉ＝１〜６：６気筒の
とき）を次式〇に従って所定角度ＤＫＮＫ３だけ遅角補
正し、Ｐｌ’ＳでカウンタＫＮＫＣＮＴをクリア（ＫＮ
ＫＣＮＴ＝０）する。

ＫＮＫＣ３ｉ＝ＫＮＫＣ３ｉ’　　ＤＫＮＫｓ・・・・
・・■ 但し、ＫＮＫＣ５ｉ　’　：前回の値 一方、Ｐ、でＫＮＫＣ３ｋ≧ＡＤＶＣ３ｋ７）ときはノ
ッキングの発生が無かったと判断してＰｌ＆でカウンタ
ＫＮＫＣＮＴをクリアしてＰＩ？に進み、ｐＨ３でＫＮ
ＫＣＮＴ＜Ｎのときはノッキングは発生したものの通常
の遅角補正でよいと判断してＰ１４〜Ｐ１．をジャンプ
してＰｌ、に進む。ＰＩ？では今回のノック補正ＩＫＮ
ＫＣ３ｋを新しい点火時期補正量ＡＤＶＣ３ｋとして記
憶し、Ｐｌ８で次式■に従って実際の点火時期設定値（
最終点火時期）ＡＤＶＳＥＴを演算する。次いで、Ｐｌ
９でこのＡＤ　Ｖ　Ｓ　ＥＴニ基づき（７０°−ＡＤＶ
ＳＥＴ）をＩ１０インターフェース１４のレジスタにセ
ットし、所定の点火タイミングで点火信号Ｓｐを出力し
て今回の処理を終了する。

ＡＤＶＳＥＴ＝ＴＡＤＶ＋ＡＤＶＣ３・・・・−■但し
、ＴＡＤＶ　：基本点火時期（エンジン回転数Ｎ、吸入
空気量Ｑａ、冷却 水温度ＴＷなどの入力値に基 づいて予め定められた点火時 期マツプからルックアップす る） このように、第に気筒から第に＋Ｎ−１気筒まで連続し
て発生するノッキングの発生回数のカウント値ＫＮＫＣ
ＮＴが計数され、ノッキングの発生回数のカウント値Ｋ
ＮＫＣＮＴが所定回数Ｎに達すると通常の遅角補正量Ｋ
ＮＫＣ３ｋをさらに所定角度ＤＫＮＫ、だけ補正した値
に基づいて基本点火時期ＴＡＤＶが補正される。したが
って、連続ノッキングの発生回数に応じて点火時期の遅
角補正を行っているので、過渡時のノッキングの程度に
応じた遅角補正を迅速かつ適切に行うことが可能になり
、動力性能を損なうことなくノッキングの発生を防止す
る。：と、ができる。

第５図は、エンジン回転を２００Ｏｒｐｍ＋一定として
、低負荷（吸気負圧−４００ｍｍ１ｇ）運転から高負荷
（吸気負圧−５Ｏｎｌ１ｇ）運転に急速に変化させた場
合の従来のノッキング制御方法（同図一点鎖線部参照）
と本発明による点火時期補正量の動き（同図実線部参照
）とを比較したものである。同図から明らかなように、
図中（１）、〔２〕、〔３〕、〔４〕にて連続ノッキン
グによる遅角補正がなされるため要求遅角量に到達する
速度が従来例に比して格段に速まっている。その結果、
従来の制御方法では、過渡運転時のノッキングを防止す
るために基本点火時期を遅れ側に設定するなどの工夫を
する必要があり、全体として遅角側で運転することにな
って、エンジンの動力性能を十分に引きだすことが難し
くなるというような問題点が本実施例によればノッキン
グの発生回数に応じた遅角補正を行うこと（すなわち、
ノックの強度および度数が少ないときは通常の遅角補正
を実施し、ノッキングの発生が連続するような強度のノ
ックのときは通常の遅角補正よりもさらに遅角側に補正
すること）により、最低限の遅角補正でノッキングの発
生を回避することができ、エンジンの全運転条件におい
て動力性能を向上させることができる。

なお、本実施例では連続ノッキングの回数が所定回数Ｎ
となる毎に、連続ノッキングカウンタをクリアする構成
としたが、所定回数Ｎを超えた後、連続ノッキングが終
わるまでの間連続ノッキングによる遅角補正量を引き続
けるような構成（すなわち、第４図において２１％を省
略する）にすればさらに、要求遅角量への到達速度を上
げることができるため、過渡時のノッキング防止効果を
より一層向上させることができる。

また、本実施例ではノッキングの発生回数によって通常
の遅角補正量をさらに遅角補正するようにしているが、
ノッキングの発生回数のみならず、ノッキングの発生強
度をも測定するようにすればさらに本発明の効果を向上
させることができよう。

（効果） 本発明によれば、ノッキングの発生回数を計数し、ノッ
キングの発生回数が所定回数に達すると通常の遅角補正
量をさらに遅角側に補正した値に基づいて基本点火時期
を補正しているので、低負荷運転状態から高負荷運転状
態に急速に移行するような過渡運転時においても要求さ
れる遅角補正量に速やかに到達して、ノッキング発生初
期のノッキングや連続ノッキングを適切に防止すること
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
゛る内燃機関の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図はそのノッキン
グ制御のプログラムを示すフローチャート、第４図はそ
の点火時期制御のプロダラムを示すフローチャート、第
５図は本実施例の効果を説明するための特性図である。 ３・・・・・・ノアキング処理回路（ノック検出手段）
、４・・・・・・コントロールユニット（発生回数計数
手段、第１演算手段、第２演算手段、 点火時期設定手段）、 ８・・・・・・運転状態検出手段、 ２２・・・・・・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）ノッキングの発生回数を計数する発生回数計数手段
   と、 ｄ）ノッキングが発生したとき点火時期を遅角側に補正
   し、抑制されたとき進角側に補正する第１の遅角補正量
   を演算する第１演算手段と、ｅ）ノッキングの発生回数
   が所定回数に達すると前記第１の遅角補正量を所定量遅
   角側に補正する第２の遅角補正量を演算する第２演算手
   段と、ｆ）運転状態に基づいて基本点火時期を設定し、
   ノッキングが所定レベル以上のとき前記発生回数が所定
   回数に達すると前記第２の遅角補正量に基づいて基本点
   火時期を補正し、前記発生回数が所定回数に達しないと
   前記第１の遅角補正量に基づいて基本点火時期を補正す
   る点火時期設定手段と、 ｇ）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
   。