JPH01219353A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンの負荷及び回転数に基づいてエン
ジンの点火時期を制御するエンジンの点火時期制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の装置は、エンジンの瞬時回転数を検出し
、又、上記エンジンの負荷を検出し、検出した上記エン
ジンの負荷及び瞬時回転数に基づいて上記エンジンの点
火時期を制御し、そして上記瞬時回転数を荷重平均処理
して平均回転数を求め、この平均回転数と上記瞬時回転
数の偏差により上記点火時期を補正し、例えばアイドル
時の回転数を安定化させるために上記補正手段による上
記点火時期の補正を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のエンジンの点火時期制御装置は以上のように構成
されているので、例えばクーラアイドルアップ等により
上記エンジンの回転数を上昇方向に制御する場合瞬時回
転数の上昇変化に対して平均回転数の追従が遅れるため
に上記補正手段により上記点火時期を補正すると点火時
期を遅角方向に制御してしまい、回転数の上昇率を低下
させる方向に制御するので負荷の変化に対応して適当な
点火時期に設定できなく素早く所要の回転数に制御する
ことができない等の課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、負荷の変化に対して適当な点火時期を設定する
ことができるエンジンの点火時期制御装置を得ることを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るエンジンの点火時期制御装置は、瞬時回
転数を荷重平均処理して平均回転数を求める平均回転数
演算手段と平均回転数と瞬時回転数の偏差からエンジン
の負荷及び瞬時回転数に基づいて求められた点火時期を
補正する補正手段とを有する装置において、負荷が変化
したとこを検出する負荷変化検出手段を設け、平均回転
数演算手段は負荷変化時から所定時間荷重平均処理の係
数を変更してなまし効果を小にするようにしたものであ
る。

〔作　用〕

この発明におけるエンジンの点火時期制御装置は、例え
ばクーラアイドルアップ等の負荷変化時から所定時間内
において平均回転数演算手段はなまし効果を小にして平
均回転数を瞬時回転数の上昇に追従させるようにしたの
で点火時期が遅角方向に制御されず素早く所要の回転数
に到達させる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面と共に説明する。第１
図はこの発明の一実施例によるエンジンの点火時期制御
装置の構成を示し、１は例えば自動車等に搭載される周
知のエンジン、１０は後述のカルマン渦式エアフローセ
ンサ（以下、ＡＦＳと称す、）１３の上流側に配設され
たエアクリーナ、１１はサージタンク、１２はスロット
ルバルブ、１２Ａはアイドル時のスロットルバルブ１２
の位置を検出するアイドルスイッチ、１３は吸気量を検
出するＡＦＳ、１４はインジェクタ、１５は吸気管、１
６は排気管である。ＡＦＳ１３はエンジン１に吸入され
る空気量に応じた周波数のパルスを出力し、クランク角
センサ１７はエンジン１の回転に応じてクランク角信号
としてのパルス（例えばパルスの立上りから次の立上り
までクランク角で１８０°とする。）と例えばクランク
角１″毎の１°信号を出力する。１８はエンジンｌの冷
却水温を検出する水温センサ、１９は自動車のクーラ等
の空調機に接続され、オン時にその空調機をエンジン１
に連結して作動させるための空調スイッチである。２０
はＡＮ検出手段で、ＡＦＳ１３の出力とクランク角セン
サ１７の出力とにより、エンジン１の所定クランク角度
間に入るＡＦＳ１３の出力パルス数を計数する。２１は
制御手段で、アイドルスイッチ１２Ａの出力、エンジン
１の回転数を検出するクランク角センサ１７の出力。

水温センサ１８の出力、空調スイッチ１９の出力及びＡ
Ｎ検出手段２０の出力を入力され、エンジン１の所定の
クランク角区間の吸気量に対応してインジェクタ１４の
駆動時間を制御し且つその吸気量と回転数に対応して点
火コイル２２の通電を制御し、これによってエンジン１
に供給する燃料量及び点火時期を制御する。又、この制
御手段２１は入力信号から算出した瞬時回転数を荷重平
均処理して平均回転数を求め、この平均回転数と瞬時回
転数との偏差からアイドルスイッチ１２Ａのオン時のア
イドル時に点火時期を補正するが、例えば空調スイッチ
１９がオンにされてエンジン１の負荷が変化した時から
所定時間内では荷重平均処理のゲインを変更するように
構成されている。又、点火コイル２２はその出力電圧を
配電機２３を介して点火プラグ２４に供給して点火を行
う。

第２図はこの実施例のより具体的構成を示し、３０はア
イドルスイッチ１２Ａ、ＡＦＳ１３．水温センサ１８．
空調スイッチ１９及びクランク角センサ１７の出力を入
力され、エンジン１の各気筒毎に設けられた４つのイン
ジェクタ１４及び点火コイル２２を制御する制御装置で
あり、制御装置３０は第１図のＡＮ検出手段２０及び制
御手段２１に相当し、ＣＰＵ３１Ａ、第３図と第５図と
第６図のフローをプログラムで格納していると共に各種
判定用や演算用のデータを予め格納しているＲＯＭ３１
Ｂ、ワークメモリとしてのＲＡＭ３１Ｃ等を有するマイ
クロコンピュータ（以下、マイコンと称す、）３２等に
より構成される。又、アイドルスイッチ１２Ａはマイコ
ン３２の入力端子Ｐ１に接続されている。ＡＦＳ１３の
出力端子はカウンタ３３及びマイコン３２の入力端子Ｐ
３に接続される。３４は水温センサ１８とＡ／Ｄコンバ
ータ３５との間に接続されたインタフェースで、Ａ／Ｄ
コンバータ３５の出力はマイコン３２に入力されるよう
に構成されている。３６は波形整形回路で、クランク角
センサ１７の出力が入力され、その出力はマイコン３２
の割込入力端子Ｐ４及びカウンタ３７に入力される。カ
ウンタ３７の出力もマイコン３２に入力されるように接
続されている。

又、３８はマイコン３２の割込入力端子Ｐ５に接続され
たタイマ、３９はバッテリ電圧■８をＡ／Ｄ変換し、マ
イコン３２に入力するＡ／Ｄコンバータ、４０は空調ス
イッチ１９とマイコン３２との間に接続されたドライバ
である。４３はマイコン３２とドライバ４４との間に設
けられたタイマで、ドライバ４４の出力は各インジェク
タ１４に接続される。４５はクランク角センサ１７の出
力を入力されるインタフェースで、クランク角の第２の
パルスである１°信号をタイマ４６．４７に入力する。

タイマ４７は波形整形回路３６の出力及びマイコン３２
の出力も入力され、その出力はタイマ４６及びＤ−Ｆ／
Ｆ４８のリセット端子に入力し、タイマ４６はマイコン
３２の出力も入力されてその出力はＤ−Ｆ／Ｆ　４　Ｂ
のセット端子に入力する。Ｄ−Ｆ／Ｆ４８の出力はドラ
イバ４９を介して点火コイル２２に入力される。

次に、上記構成の動作を説明する。アイドルスイッチ１
２Ａの出力はマイコン３２の入力端子ＰＩに入力される
。ＡＦＳ１３の出力はカウンタ３３に入力され、カウン
タ３３はＡＦＳ１３の出力の立上りエツジ間の周期を測
定する。マイコン３２はＡＦＳ　１３の出力の立上りを
割込入力端子Ｐ３に入力され、ＡＦＳ１３の出力パルス
周期毎に割込処理を行い、カウンタ３３により計測され
た周期を測定する。又、水温センサ１８の出力はインタ
フェース３４により電圧に変換され、Ａ／Ｄコンバータ
３５により所定時間毎にデジタル値に変換されてマイコ
ン３２に取込まれる。クランク角センサ１７の出力は波
形整形回路３６を介してマイコン３２の割込入力端子Ｐ
４．タイマ４７及びカウンタ３７に入力される。マイコ
ン３２はクランク角センサ１７の出力の立上り毎に割込
処理を行い、この立上り間の周期をカウンタ３７の出力
から検出する。タイマ３８は所定時間毎にマイコン３２
の割込入力端子Ｐ５へ割込信号を発生する。

Ａ／Ｄコンバータ３９はバッテリ電圧■８をＡ／Ｄ変換
し、マイコン３２は所定時間毎にこのバッテリ電圧のデ
ータを取込む、空調スイッチ１９のオン・オフ信号はド
ライバ４０を介してマイコン３２に入力される。タイマ
４３はマイコン３２によりプリセットされ、マイコン３
２の出カポ−）Ｐ２よりトリガされて所定幅のパルスを
出力し、この出力がドライバ４４を介してインジェクタ
１４を駆動する。又、マイコン３２はタイマ４６に通電
角′ｒｌＩ１ｗを設定するとともにタイマ４７に点火時
期Ａを設定する。

ここで第１０図において、（ａ）はクランク角センサ１
７のクランク角信号、（ハ）はクランク角センサ１７の
１＠信号、（Ｃ）はタイマ４７の動作状態、（ロ）はタ
イマ４６の動作状態、（ｅ）はＤ−Ｆ／Ｆ４８のＱ出力
、（ｆ）は点火コイル２２の通電電流を夫々示す、第１
０図に示すように、タイマ４６．４７はクランク角セン
サ１７から出力される１６信号をカウントし、０になっ
た時Ｄ−Ｆ／Ｆ４Ｂへ信号を出力する。タイマ４７はク
ランク角信号の立上りでカウントを開始し、０になると
Ｄ−Ｆ／Ｆ４８をリセットし、点火コイル２２の電流を
遮断する。

タイマ４６はタイマ４７が０になったときに１１信号に
よりカウントダウンを開始し、０になるとＤ−Ｆ／Ｆ４
Ｂをセットし、点火コイル２２に通電する。

次に、マイコン３２内のＣＰＵ３１Ａの動作ヲ第３図〜
第８図により説明する。第３図はＣＰＵ３１Ａのメイン
プログラムを示し、ＣＰＵ３１Ａにリセット信号が入力
されると、ステップ１００でＲＡＭ３１　Ｃ，入出力ポ
ート等をイニシャライズし、ステップ１０１で水温セン
サ１８の出力をＡ／Ｄ変換し、ＲＡＭ３１　ＣにＷＴと
して記憶する。ステップ１０２ではバッテリ電圧Ｖ、を
Ａ／Ｄ変換してＲＡＭ３１　ＣへＶＢとして記憶する。

ステップ１０３ではクランク角センサ１７の周期Ｔ。

より３０／Ｔ１の計算を行い、回転数Ｎｅを算出する。

ステップ１０４では後述の負荷データＡＮと回転数Ｎｅ
よりＡＮ−Ｎｅ／３０の計算を行い、ＡＦＳ　１３の出
力周波数Ｆａを計算する。ステップ１０５では出力周波
数Ｆａより第４図に示すようにＦａに対して設定された
ｆ、より基本駆動時間変換係数に、を計算する。ステッ
プ１０６では変換係数に、を水温データＷＴにより補正
し、駆動時間変換係数に＋　としてＲＡＭ３１Ｃに記憶
する。ステップ１０７ではバッテリ電圧データＶＢより
予めＲＯＭ３１　Ｂに記憶されたデータテーブルｆ、を
マツピングし、ムダ時間Ｔ、を計算してＲＡＭ３１　Ｃ
に記憶する。ステップ１０８では回転数Ｎｅで点火コイ
ル２２０通電角ＴＤｗを計算し、ステップ１０９でＴ′
□＝１８０　　Ｔｏｗを計算し、ステップ１１０でタイ
マ４６へＴ′、を設定する。

ステップ１１０の処理後は再びステップ１０１の処理を
くり返す。

第５図は割込入力端子Ｐ３への割込入力即ちＡＦＳ１３
の出力信号に対する割込処理を示す。

ステップ２０１ではカウンタ３３の出力Ｔ、を検出し、
カウンタ３３をクリアする。このＴＦはＡＦＳ１３の出
力の立上り間の周期である。ステップ２０２では周期Ｔ
、　−１−ＡＦＳ　１３（７）出力パルス周期Ｔ、とし
てＲＡＭ３１Ｃに記憶し、ステップ２０３では積算パル
スデータＰ２に残りパルスデータＰ、を加算し、新しい
積算パルスデータＰｌとする。この積算パルスデータＰ
ａはクランク角センサ１７の立上り間に出力されるＡＦ
Ｓ　１３の出力パルス数を積算するものであり、ＡＦＳ
１３　　　’の１パルスに対し処理の都合上１５６倍し
て扱っている。ステップ２０４では残りパルスデータＰ
。

に１５６を設定して割込処理を終了する。

第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）はクランク角センサ１７
の出力によりマイコン３２の割込入力端子Ｐ４に割込信
号が発生した場合のＣＰＵ３１Ａの割込処理を示す、ス
テップ３０１ではクランク角センサ１７のクランク角信
号の立上り間の周期をカウンタ３７より読み込み、周期
Ｔ１としてＲＡＭ３１Ｃに記憶し、カウンタ３７をクリ
ヤする。ステップ３０２で周期Ｔ１内にＡＦＳ１３の出
力パルスがある場合は、ステップ３０３でその直前のＡ
ＦＳ　１３の出力パルスの時刻ｔ・１とクランク角セン
サ１７の今回の割込時刻Ｌｏｇの時間差Δ１−Ｌｏ＊−
Ｌｏｌを計算し、これを周期Ｔ、とし、周期ＴＩｌ内に
ＡＦＳ　１３の出力パルスが無い場合は、ステップ３０
４で周期Ｔ１を周期Ｔｔとする。ステップ３０５では１
５６　ｘ　’ｒ、／ＴＡの計算より、時間差ΔｔをＡＦ
Ｓ１３の出力パルスデータΔＰに変換する。即ち、前回
のＡＦＳ１３の出力パルス周期と今回のＡＦＳ１３の出
力パルス周期が同一と仮定してパルスデータΔＰを計算
する。ステップ３０６ではパルスデータΔＰが１５６以
下ならばステップ３０８へ、大きければステップ３０７
でΔＰを１５６にクリップする。ステップ３０８では残
りパルスデータＰ、からパルスデータΔＰを減算し、新
しい残りパルスデータＰ、とする。

ステップ３０９では残りパルスデータＰ、が０以上であ
ればステップ３１３へ、他の場合にはパルスデータΔＰ
の計算値がＡＦＳ１３の出力パルスよりも大きすぎるの
でステップ３１０でパルスデータΔＰをＰ、と同じにし
、ステップ３１２で残りパルスデータＰ、をゼロにする
。ステップ３１３では積算パルスデータＰ、にパルスデ
ータΔＰを加算し、新しい積算パルスデータＰ、とする
。このデータＰ、が、今回のクランク角センサ１７の立
上り間にＡＦＳ１３が出力したと考えられるパルス数に
相当する。ステップ３１４ではクランク角センサ１７の
前回の立上りまでに計算された負荷データＡＮと積算パ
ルスデータＰえとフィルタ定数に、、に、とより、ｋ、
・ＡＮ＋に！−Ｐえの計算を行い、結果を今回の新しい
負荷データＡＮとする。ステップ３１５ではこの負荷デ
ータＡＮが所定値αより大きければステップ３１６でα
にクリップし、エンジン１の全開時においても負荷デ−
タＡＮが実際の値よりも大きくなりすぎないようにし、
そうでなければステップ３１７に進む。

ステップ３１７で積算パルスデータＰ、をクリヤする。

ステップ３１８では負荷データＡＮと駆動時間変換係数
に１、ムダ時間ＴＩｌより駆動時間データＴ　＋　＝　
Ａ　Ｎ−Ｋ　ｒ　＋　Ｔ　ｏの計算を行い、ステップ３
１９で駆動時間データＴＩをタイマ４３に設定し、ステ
ップ３２０でタイマ４３をトリガすることによりデータ
Ｔ１に応じてインジエクタ１４が４本同時に駆動される
。ステップ３２１では上記したＴ、より瞬時回転数とし
ての回転数Ｎ＠を算出してＲＡＭ３１　Ｃに記憶する。

ステップ３２２では後述の遅れ時間Ｔ　ＤＬＶがＯにな
ったか否かを判定し、Ｏでないならばステップ３２３に
て平滑処理係数に＋ｔを第１の定数に、に設定し、０な
らばステップ３２４にて平滑処理係数Ｋｌを第２の定数
Ｋｔに設定する。ここでは、Ｋ　ｚ　＞　Ｋ　＋である
ことが好ましい、ステップ３２５では平滑処理係数に８
と前回求めた平均回転数ＮｓＡと回転数Ｎ、とを用いて
Ｋｍ−Ｎ、ａ＋（１−にカ）・Ｎ、の演算を行って荷重
平均処理し、今回の平均回転数Ｎ、Ａを算出してＲＡＭ
３１　Ｃに記憶させる。ステップ３２６にて上記したＡ
ＮとＮ、より点火時期Ａを予めＲＯＭ３１Ｂに記憶され
た第７図に示すデータテーブルｆ、よりマンピングして
求めてＲＡＭ３１　Ｃに記憶する。ステップ３２７では
エンジン１の負荷が変化したか否かを判定する。この判
定は、例えば空調スイッチ１９からの信号をドライバ４
０を介して読込んでその信号に対応してフラグを立て、
前回と今回のフラグの状態の比較により前回オフから今
回オンに変化したか否かを行う、負荷が変但し、この遅
れ時間Ｔ、いは例えばタイマ３８によって所定時間毎に
割込がかけられ割込処理される毎にその所定時間分減算
される。ステップ３２９ではアイドルスイッチ１２Ａが
オンかオフかを判回転数Ｎ、と補正ゲインＧ、とからＡ
　＋　Ｇ　ＡＸ　（Ｎ　＊　ａ−Ｎ、）の演算を行って
その演算値を補正した新たな点火時期Ａとする。なお、
偏差ΔＮ　””　Ｎ　−Ａ　−Ｎ　−とアイドル時点火
時期補正量Ｃ；ＡＸ（Ｎ、ａ−Ｎ、）の関係は第８図に
示したようになる。ステップ３３１では点火時期Ａをタ
イマ４７に設定して割込処理を終了する。

第９図は第３図及び第５図〜第６図の処理のタイミング
を示したものであり、（ａ）はＡＦＳ１３の出力を示し
、（ロ）はクランク角センサ１７のクランク角信号を示
し、（Ｃ）は残りパルスデータＰ１１を示し、ＡＦＳ１
３の出力の立上り毎に１５６に設定され、クランク角セ
ンサ１７の出力の立上り毎に例えばＰｎｌ−Ｐｅ−１５
６ｘＴｓ／Ｔａの計算結果に変更される。＠は積算パル
スデータＰ、の変化を示し、ＡＦＳ１３の出力の立上り
毎に、残りパルスデータＰ、が積算される様子を示して
いる。

尚、上記実施例では、クランク角センサ１７の立上り間
のＡＦＳ１３の出力パルスをカウントしたが、これは立
下り間でも良く、又、クランク角センサ１７の数周期間
のＡＦＳ１３の出力パルス数をカウントしても良い、又
、ＡＦＳ１３の出力パルスをカウントしたが、出力パル
ス数にＡＦＳ１３の出力周波数に対応した定数を乗じた
ものを計数しても良い。

又、第８図の関係をマツプにしてＲＯＭ３１　Ｂに格納
しておき、偏差ΔＮ（＝Ｎ、、−Ｎ、）を用いてマツピ
ングすることによりアイドル時点火時期補正量を算出し
て点火時期Ａを求めてもよい。

さらに、負荷が変化したか否かを判定する場合、負荷デ
ータＡＮの変化を検出してもよく、又、自動変速機のニ
ュートラルセーフティ信号等を検出してもよい、又、遅
れ時間Ｔ　ＳＬＹの計測についてはマイコン３２の外部
に専用のタイマを設けてもよいし、そのタイマをマイコ
ン３２に内蔵させといてもよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、エンジンの負荷が変化
した時から所定時間瞬時回転数を荷重平均処理して平均
回転数を求める時に用いる係数を変更するように構成し
たので、クーラアイドルアツブ等の負荷が変化した時か
ら所定時間は瞬時回転数に対して平均回転数が追従する
ために適当な点火時期を設定でき、素早く所要の回転数
に到達することができるものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る内燃機関の点火時期
制御ｎ装置の構成図、第２図は上記装置の具体例として
の一実施例を示す構成図、第３図は一実施例による上記
装置のメインルーチンを示すフロー図、第４図はＡＦＳ
出力周波数に対する基本駆動時間変換係数の関係を示す
図、第５図、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）はこの発明
の一実施例によるエンジンの点火時期制御装置の動作の
割込処理ルーチンを示すフロー図、第７図はＲＯＭに記
憶された点火時期マツプを示す図、第８図は点火時期補
正量特性図、第９図は第５図及び第６図のフローのタイ
ミングを示すタイミング図、第１０図は点火コイルのオ
ン・オフ動作を示すタイミング図である。 図中、１・・・エンジン、１２・・・スロットルバルブ
、１３・・・ＡＦＳ、１７・・・クランク角センサ、１
９・・・空調スイッチ、２０・・・ＡＮ検出手段、２１
・・・制御手段、２２・・・点火コイル。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　岩　　増　　雄 第１図 ２２：点火コイル 第３図 第５図 第６図 第７図 Ｎｏ　　ＮＩ　　Ｎ２　　Ｎ３ 第８図 ｅａ−Ｎｅ ＾　　　　　　　　　　　＾　　　　　　＾　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　＾０　　　　　　　忌　
　　　ｕ　　　　　　　　　　　　　’。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの瞬時回転数を検出する回転数検出手段、上記
   エンジンの負荷を検出する負荷検出手段、上記エンジン
   の負荷及び瞬時回転数に基づいて上記エンジンの点火時
   期を制御する点火時期制御手段、上記瞬時回転数を荷重
   平均処理して平均回転数を求める平均回転数演算手段及
   び上記平均回転数と瞬時回転数との偏差により上記点火
   時期を補正する補正手段とを備えたエンジンの点火時期
   制御装置において、上記エンジンの負荷が変化したこと
   を検出する負荷変化検出手段を設け、上記平均回転数演
   算手段は、上記エンジンの負荷が変化した時から所定時
   間、上記荷重平均処理の係数を変更してなまし効果を小
   にすることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。