JPH01285662A - 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〕 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に、ガ
ソリンに別の燃料を混入した混合燃料を使用する内燃機
関の点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

燃焼温度が非常に高くなったとき、排気弁頭、スパーク
プラグ電極などの加熱金属面、或いはカーボンその他の
付着物または体積物の剥離した浮遊粒子等が熱点となり
、スパークプラグでの放電より前に燃焼が起こる、いわ
ゆるプレイグニションという現象が発生する。このプレ
イグニションが著しくなると点火時期を進めたのと同様
に、高温の燃焼ガスが圧縮されるので熱損失が増し、シ
リンダは過熱され、プレイグニションが更に助長されて
ピストン、シリンダの過熱が加速的に激しくなる。

このプレイグニション対策として、スパークプラグの熱
価のアップと点火時期の遅角を行い、プレイグニション
発生点火時期より一定の値の余裕を持つように点火時期
をセットすることが行われている。（点火時期の遅角制
御に関しては特開昭５７−２１０１６６号公報に記載が
ある。）〔発明が解決しようとする課題〕 ところが、従来のプレイグニションに対する遅角制御を
、混合燃料を使用する車両、例えば、ガソリンとアルコ
ールの混合燃料をその混合割合をガソリン１００％（ア
ルコール０％）〜アルコール１００％（ガソリン０％）
まで任意の混合割合で変えて使用する車両において適用
すると、次のような課題が生じる。即ち、ガソリン使用
時にくすぶりの問題が発生しないようにスパークプラグ
の熱価を決めると、燃料が高濃度アルコール側（例えば
メタノール１００％）にあるとき、ガソリンの表面着火
温度８６３℃に対してメタノールの表面着火温度は７６
６℃と低いため、プレイグニションが発生し易いので、
点火時期は遅角してプレイグニション発生点火時期より
一定の余裕を持った点火時期にセットしている。このた
め、アルコールが高濃度になった場合でも、点火時期は
、ガソリン使用時と変わることなく要求点火時期（Ｍｉ
ｎｉｍｕｍ　５ｐａｒｋ　Ａｄｖａｎｃｅｆｏｒ　Ｂｅ
５ｔ　Ｔｏｒｑｕｅ　、以後ＭＢＴという）より遅角側
に（る領域が多くなるので、オクタン価が高くてノック
しないためＭＢＴがとれてトルクアップするという高濃
度アルコールの利点が活かせなくなる。

本発明の目的は燃焼圧力で点火時期を補正することによ
り、プレイグニション発生領域で点火時期をＭＢＴ近傍
まで近づけることができ、機関効率及び燃費を向上させ
ることができる優れた内燃機関の点火時期制御装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の内燃機関の点火時期制御装
置の構成が第１図に示される。

第１図において、濃度検出手段は混入した燃料の濃度を
検出し、燃焼圧検出手段は機関燃焼室内の燃焼圧を検出
する。一方、プレイグニション限界圧力演算手段は、混
入燃料の濃度に対するプレイグニション限界圧力を演算
し、基本点火時期演算手段は機関の運転状態に応じた基
本点火時期を演算する。そして、点火時期補正手段は前
記燃焼室内の燃焼圧力とプレイグニション限界圧力とを
比較し、前記燃焼圧力がプレイグニション限界圧力より
も低い時に前記基本点火時期を所定値だけ進角させる。

〔作　用〕

本発明の内燃機関の点火時期制御装置では、ガソリンに
混入する他の燃料の濃度が検出され、この濃度に応じて
プレイグニション限界圧力が演算により求められ、また
、機関の燃焼室内の燃焼圧力゛が検出される。そして、
このプレイグニション限界圧力と前記燃焼圧力とが比較
され、比較結果に応じて、機関の運転状態により既に求
められている基本点火時期が進角補正される。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図には本発明の内燃機関の点火時期制御装置の一実
施例を備えた電子制御燃料噴射式内燃機関が概略的に示
されている。この図において、機関（エンジン）１０は
例えば４気筒であり、ガソリン及びアルコールの混合燃
料を用いることができるように配管及び点火系統が調整
されている。

エンジン１０の吸気通路１２内には、スロットルバルブ
１４が設けられており、アイドル用バイパス通路１６が
このスロットルバルブ１４を迂回して設けられている。

スロットルバルブ１４の開度はスロットルポジションセ
ンサ１８により検出される。このスロットルポジション
センサ１８の出力は制御回路１００のアナログ入力回路
（ＩＮＰａ）１０１に入力される。吸気通路１２のスロ
ットルバルブ１４の下流側には、吸入空気量の検出手段
として吸気管内圧を検出する吸気圧力センサ２０と、各
気筒毎に燃料噴射を行う燃料噴射弁２２が設けられてい
る。吸気圧力センサ２０には例えば圧力に比例する歪に
より伝播位相遅れを生じる表面弾性波を用いたＳＡＷ式
センサ等が使用され、吸気圧力信号がこの位相遅れ時間
に反比例する発振周波数によって取り出される。この圧
力信号も制御回路１００のアナログ入力回路１０１　に
入力される。

各燃料噴射弁２２へは、燃料タンク２４の中のガソリン
とアルコールとの混合燃料がポンプ２６により燃料バイ
ブ２８を通して送られる。燃料パイプ２８の途中には燃
料噴射弁２２に送られる燃料中のアルコール濃度を検出
するアルコール濃度計３０が設けられており、検出され
たアルコール濃度は制御回路１００のアナログ入力回路
１０１に入力される。

また、エンジン１０のシリンダヘッド１１内には、各気
筒毎にスパークプラグ３５が設けられており、イグナイ
タ３３、ディストリビ具−夕３４からの信号により点火
する。このスパークプラグ３５のシリンダヘッド１１へ
の取付部には座金タイプの燃焼圧センサ３９が一体で形
成されている。燃焼圧センサ３９はスパークプラグ３５
に対して、例えば第５図のより３９のケーシング３９ａ
との間には燃焼室内の圧力を圧力センサ３９ｋｌまで導
く導圧路３９Ｃが形成されている。この燃焼圧センサ３
９からの燃焼圧検出信号も制御回路１００のアナログ入
力回路１０１に入力される。

前述のディストリビニ−タ４には、その軸が例えば１８
０°Ｃ＾毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクラ
ンク角センサ（図示せず）及び３０°Ｃ＾毎に基準位置
検出用パルス信号を発生するクランク角センサ３６が設
けられている。クランク角センサ３６の信号はディジタ
ル信号であるので、制御回路１００のディジタル信号を
扱う入出力インタフェース１０２に供給され、この後、
エンジンｌＯの回転数の演算用に中央処理装置１０４（
以後ＣＰ　Ｕ２Ｏ５という）の割込端子（図示せず）に
供給される。

さらに、エンジン１０のシリンダブロック１１の冷却水
通路３７には、冷却水の温度を検出するための水温セン
サ（図示せず）が設けられており、水温センサからの冷
却水温度に応じたアナログ信号もアナログ入力回路１０
１に入力されるが、これは本発明に直接関係しないので
その説明は省略する。

なお、制御回路１００のアナログ入力回路１０１に入力
された信号は、マルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０３
に供給されてアナログ信号がディジタル信号に変換され
る。

制御回路１００は、例えばマイクロコンピュータを用い
て構成され、前述のアナログ入力回路１０１゜入出力イ
ンタフェース（Ｉ　１０）　１０２．　Ａ／Ｄ変換器１
０３．及びＣＰ　Ｕ２Ｏ５の他にランダムアクセスメモ
リ１０５（以後ＲＡ　Ｍ２Ｏ３という）、リードオンリ
メモリ１０６（以後ＲＯＭ１０６という）や、イグニッ
ションスイッチオフ後も情報の保持を行うバックアップ
ＲＡＭ　（、図示せず）等が設けられてあり、これらは
バス１０７で接続されている。

この制御回路１００には、以上の構成の他にも吸気温セ
ンサ、酸素濃度センサ、トランスミッションからのスピ
ードメータケーブルに設けられた車速センサ等（全て図
示せず）からの検出信号が送り込まれたり、燃料噴射弁
２２を制御するための信号が出力されるが、これらは本
発明と直接関係がないため説明を省略する。

なお、吸気圧力センサ２０からの検出信号は、所定時間
毎に実行されるＡ／Ｄ変換ルーチンにより２通信号に変
換され、吸気管内圧力を表すデータとしてそのまま、゛
あるいはなまじ処理された後にその都度ＲＡＭ１０５に
記憶される。また、ディストリビ二−タコ４内のクラン
ク角センサ３６からのクランク角３０°毎の信号は、入
出力インタフェース１０２を介してＲＡＭ１０５に取り
込まれ、回転速度Ｎｅ及び燃料噴射量ＴＡＵを演算する
３０°Ｃ＾割込信号となる。

次に第３図のフローチャートを用いて前述の制御回路１
００の動作を説明する。なお、この動作に入る前に、ス
ロットルポジションセンサ１８、吸気圧力センサ２０、
クランク角センサ３６、及びアルコール濃度センサ３０
からの信号は既に別のルーチンで制御回路１００に人力
され、常に最新の値がＲＡＭ１０５に記憶されているも
のとする。

ステップ３０１では既にＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記憶されてい
るアルコール濃度に見合ったプレイグニション限界圧力
Ｐｏを演算する。この演算はＲＯＭ１０６に記憶されて
“するマツプを用いて行う。第４図はこのマツプの一例
を示すものであり、このマツプにはアルコール濃度が高
くなζに従って高くなるプレイグニション限界燃焼圧Ｐ
Ｏの特性が記憶されている。

次のステップ３０２では燃焼圧センサ３９からの信号に
より、燃焼室内の燃焼圧力ＰｘをＲＡ　Ｍ２Ｏ３から取
り込み、続くステップ３０３にふいて機関の運転状態に
応じた点火時期ＩＧｏを、機関の運転状態を検出する前
述の各センサからの入力信号と、ＲＯＭ１０６内にある
図示しない点火時期マツプを用いて演算し、演算結果を
ＲＡ　Ｍ２Ｏ３に記憶させる。この演算は公知のもので
あるのでここではその説明を省略する。続くプレイグニ
ション限界燃焼圧Ｐａと燃焼室内の燃焼圧力Ｐｘとを比
較する。そして、比較した結果がＰｏ≦Ｐ×の場合（Ｙ
ｌｌ！Ｓ）は何の処理も行わずにリターンするが、比較
した結果がＰＯ＞ＰＸの場合はステップ３０５に進む。

ステップ３０５ではステップ３０３で演算された点火時
期ＩＧｏをＲＡ　Ｍ２Ｏ３から読み込み、点火時期ＩＧ
ｏにクランク角で１°進角させる点火時期補正を行い、
補正された点火時期ＩＧｏ＋１°をＲＡＭＩＱ５に記憶
されている点火時期ＩＧｏと置き換えて記憶させる。そ
して、この後、新たに記憶された補正点火時期ＩＧｏ＋
１’に基づいて制御回路１００が入出力インタフェース
１０２を介してイグナイタ３３に点火信号を出力し、測
温プラグ３５がイグナイタ３３、デイストリビユータ３
４からの信号により点火する。

なお、前述の実施例ではステップ３０３において各セン
サからの入力信号による機関の運転条件に応じた点火時
期ＩＧｏを演算しているが、この点火時期ＩＧｏは予め
別のルーチンで演算しておき、これをＲＡ　ＭＩＱ５の
中に記憶させておいても良いものである。

本発明の内燃機関の点火時期制御装置では以上のような
動作により、第３図のような点火時期補正演算のルーチ
ンが実行されるたびに１°ずつ点火時期が進角し、この
進角はＰｏ≦Ｐｘとなるところまで続けられる。。

このように、本発明の装置では、燃焼圧センサ３９によ
り機関の燃焼室内の燃焼子を直接計測して点火時期を制
御しているため、アルコール濃度が低い領域、即ちプレ
イブニシジンは生じ難いが、逆にノッキングの生じやす
い領域では、第６図に示すようにプレイグニション限界
燃焼圧のマツプに代えてノック限界燃焼圧をセットする
ことが可能であるので、ノッキングの制御も可能になる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の内燃機関の点火時期制御
装置によれば、ガソリンに他の燃料を混入して使用する
内燃機関において、その点火時期をＭＢＴ近傍まで近づ
けられるので、機関の燃料効率が良くなり、燃費が向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の点火時期制御装置の構成を
示すブロック図、第２図は本発明の装置を備えた内燃機
関の構成図、第３図は第２図の制御回路の動作を示すフ
ローチャート、第４図はアルコール濃度−プレイグニシ
ョン限界温度特性を示す線図、第５図は燃焼圧センサを
内蔵したスパークプラグの一例の構成を示す一部断面を
含む側面図、第６図はプレイグニシミン限界燃焼圧のマ
ツプをノック限界燃焼圧にセットした時のアルコール濃
度−プレイグニション限界燃焼圧特性を示す線図である
。 １０・・・エンジン、１１・・・シリンダヘッド、１２
・・・吸気道ｎ、１４・・・スロットルバルブ、１６・
・・アイドル用バイパス通１１８・・・ポジションセン
サ、２０・・・圧力センサ、２２・・・燃料噴射弁、２
４・・・燃料タンク、２６・・・燃料ポンプ、２８・・
・燃料パイプ、３０・・・アルコ−ルミｔ計、３３・・
・イグナイタ、３５・・・スパークプラグ、３９・・・
燃焼圧センサ、３６・・・ディストリビユータ、１００
・・・制御回路。 本発明の構成を示すブロック図 第１図 本発明の装置の動作を示すフローチャート第３図 アルコール濃度−グレイグニシ、／＠痒燃儲圧特性図第
４図 燃焼圧センサを備え九ス・ｅ−フグラグの図アルコール
濃度−グレイグニション限界燃焼圧特性図第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガソリンに別の燃料を混入した混合燃料を使用する内燃
   機関の点火時期制御装置であって、混入した燃料の濃度
   を検出する濃度検出手段と、機関燃焼室内の燃焼圧力を
   検出する燃焼圧検出手段と、 混入燃料の濃度に対するプレイグニション限界圧力を演
   算するプレイグニション限界圧力演算手段と、 機関の運転状態に応じた基本点火時期を演算する基本点
   火時期演算手段と、 前記燃焼室内の燃焼圧とプレイグニション限界圧力とを
   比較し、前記燃焼圧がプレイグニション限界圧力よりも
   小さい時に前記基本点火時期を所定値だけ進角させる点
   火時期補正手段と、 を備えた内燃機関の点火時期制御装置。