JPH02211381A - 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、より詳し
くは使用燃料のオクタン価に応じて点火時期のノックに
応じた補正制御範囲を相違させる様にしたものにおいて
、低水温時には該補正制御範囲の切り換えを行わない様
にした内燃機関の点火時期制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関においてはノックが発生すると異音が発生して
乗員に不快感を与えると共に、放置しておくと甚だしい
ときは機関の損傷を来すことがら、ノック発生の有無を
監視して発生時には点火時期を遅角補正すると共に、ノ
ックが終息した後は適宜点火数又は適宜時間待機して遅
角補正した点火時期を進角側に戻すことは良く行われて
おり、その−例としては特公昭５７−１２０２７号公報
記載の技術を挙げることが出来る。

また近時、高出力化要求に応えて高オクタン価燃料を使
用する機関が提供されつつあるが、斯る機関においては
予定する高オクタン価燃料が使用された場合と普通オク
タン価燃料が使用された場合とでは設定する点火時期が
相違するところから、ノックの発生状態から使用燃料の
オクタン価を判定し、点火時期制御範囲を切り換えて実
際に使用されている燃料のオクタン価に相応する様に制
御する技術も知られており、その−例として特開昭６０
−１０４７７６号公報記載の技術を挙げることが出来る
。斯る技術においては低オクタン価燃料と判断されると
きは点火時期を比較的遅角側に固定してノックの頻発を
防止している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、内燃機関においては冷却水温が低いときは燃
焼状態が良くないため、−船釣に低温時においては点火
時期を基本点火時期に対して進角側に進めて暖機過程中
の運転性を確保している。そのため、設定点火時期とノ
ック発生点火時期（ノックゾーン）との差（ノック余裕
度）が減少し、暖機完了状態と比較した場合ノックの発
生頻度が大きくなる傾向にある。その結果、ノックの発
生頻度から使用燃料のオクタン価を判定すると、オクタ
ン価の高い燃料が用いられた場合であってもノック発生
頻度が所定値以上と判定されて普通オクタン価燃料の使
用と誤認されてしまうため、点火時期が比較的遅角側の
制御範囲に固定され、暖機が完了して通常の運転状態に
入ったときも機関の出力を充分に利用することが出来な
い事態が生ずる恐れがあった。

従って、本発明は従来技術の上述の欠点を解消し、機関
水温が低い運転状態にあるときは補正制御範囲の切り換
えを行わない様にし、よってオクタン価の誤判定による
不要な機関出力の低下を回避する様にした内燃機関の点
火時期制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明は第１図に示す如く
、少なくとも機関回転数及び機関負荷を含む機関の運転
状態を検出する運転状態検出手段１、機関の振動を検知
してノックの発生を検出するノック検出手段２、該ノッ
ク検出手段の出力を入力して燃料のオクタン価を判定す
るオクタン価判定手段３、該オクタン価判定手段の出方
を入力し、判定されたオクタン価に応じて点火時期のノ
ックに応じた補正制御範囲を切り換える補正制御範囲切
換手段４、該補正制御範囲切換手段及び前記運転状態検
出手段並びにノック検出手段の出力を入力し、運転状態
に応じて点火時期を決定すると共に、ノックが検出され
たときは選択された補正制御範囲において決定した点火
時期を補正する点火時期制御手段５及び該点火時期制御
手段の出力を入力して機関燃焼室の混合気を点火する点
火手段６からなる内燃機関の点火時期制御装置において
、機関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段７を設
け、前記補正制御範囲切換手段は該機関水温検出手段の
出力を入力して検出された機関水温が所定値以下のとき
は前記補正制御範囲の切換を行わない様にした。

（作用） 低水温時には点火時期の補正制御範囲を切り換えない様
に構成したので、低水温時に高オクタン価燃料を使用し
ているのに普通オクタン価燃料の使用と誤認して点火時
期制御範囲を遅角側に固定することがなく、よって機関
出力を不要に制服することがない。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。第２図は本発明に係る
内燃機関の点火時期制御装置の全体構成を示しており、
同図に従って説明すると、符号１０は４気筒等からなる
車両用の多気筒の内燃機関を示す。内燃機関１０は吸入
空気路１２を備えており、エアクリーナ１４から流入し
た空気はスロットル弁１６でその流量を調節されつつイ
ンテークマニホルド１８を経て−の気筒の燃焼室２０内
に導入される。吸入空気路１２にはスロットル弁１６下
流の適宜位置においてパイプ２４が接続されて分岐され
ており、その分岐路の終端部付近に吸入空気の圧力を絶
対値で測定して機関負荷を検出する吸気圧力センサ２６
が設けられる。また、内燃機関１０の冷却水通路２８の
付近には前記機関水温検出手段たる水温センサ３０が設
けられて機関冷却水の温度を検出すると共に、吸入空気
路１２のスロットル弁１６下流の適宜位置には吸気温セ
ンサ３２が設けられて機関が吸入する空気の温度を検出
する。

また、内燃機関１０の近傍にはディストリビュータ３６
が設けられると共に、その内部にはピストン３８の上下
動に伴って回転するクランク軸（図示せず）の回転に同
期して回転する磁石及びそれに対峙して配置された回転
体からなるクランク角センサ４０が収納されており、所
定クランク角度毎にパルス信号を出力する。更に、内燃
機関１０のシリンダブロック４２の適宜位置には燃焼室
２０から発生するノックに基づく振動を検出する圧電型
のノックセンサ４４が設けられる。上記した吸気圧セン
サ等のセンサ２６，３０，３２゜４０．４４の出力は、
制御ユニット５ｏに送られる。

第３図は制御ユニット５０の詳細を示しており、同図に
従って説明すると、吸気圧力センサ２６及び水温センサ
３０並びに吸気温センサ３２の出力は制御ユニット内に
おいてレベル変換回路５２に入力されて所定レベルに変
換された後、マイクロ・コンピュータ５４に入力される
。該マイクロ・コンピュータは、Ａ／Ｄ変換回路５４ａ
、ｌ１０５４　ｂ、ＣＰＵ５４　ｃＳＲＯＭ５４　ｄ、
ＲＡＭ５４ｅ及び演算用のカウンタ並びにタイマ（カウ
ンタ及びタイマの図示は省略した）を備えており、レベ
ル変換回路出力はＣＰＵ５４　ｃの指令に応じてＡ／Ｄ
変換回路５４ａにおいてデジタル値に変換された後、Ｒ
ＡＭ５４　ｅに一時格納される。又、クランク角センサ
４０の出力は波形成形回路５６において波形成形された
後、ｌ１０５４ｂを介してマイクロ・コンピュータ内に
入力される更に、前記したノックセンサ４４の出力は制
御ユニット５０に送出された後、ノック検出回路６０に
入力される。ノック検出回路６０は、フィルタ手段６０
ａ及びコンパレータ手段６０ｂ並びにＤ／Ａ変換手段６
０ｃを備え、フィルタ手段６０ａはコンパレータ手段６
０ｂの非反転入力端子に接続されると共に、その反転入
力端子はＤ／Ａ変換手段６０ｃが接続される。また、コ
ンパレータ手段６０ｂはマイクロ・コンピュータ５４に
接続されると共に、マイクロ・コンピュータ５４はＤ／
Ａ変換手段６０ｃに接続される。尚、前記したノックセ
ンサ４４として、ノックに基づいた周波数で共振して出
力を発生する共振型式のものを用いた場合は想像線で示
す如く、フィルタ手段６０ａが不要となる。

このノック検出回路６０にあっては、コンパレータ手段
６０ｂにおいてセンサ出力をマイクロ・コンピュータ５
４が設定する基準値と比較し、ノイズレベルの算出及び
ノックの判定を行うが、この点に付いて第４図タイミン
グ・チャートを参照して説明すると、マイクロ・コンピ
ュータ５４から燃焼状態にないクランク角度範囲（例え
ばＡＴＤＣ１２０〜１４０度）において、Ｄ／Ａ変換手
段６０ｃに対し機関振動のバックグラウンド値たるノイ
ズレベルが比較基準値として出力される、この角度範囲
を第４図において「ノイズゲート」と示す。出力値はＤ
／Ａ変換手段６０ｃにより−ｙ−ｔ−ログ値に変換され
、センサ出力レベルトコンパレータ手段６０ｂにて比較
される。マイクロ・コンピュータ５４は比較結果に基づ
き、このノイズレベルの変更を行う。該ノイズレベルは
、センサ出力レベルの略ビーク値近辺になる様に設定さ
れる。

又、マイクロ・コンピュータ５４は第４図に「ノックゲ
ート」として示す燃料状態を含む適宜なりランク角度範
囲（ＡＴＤＣＩＯ〜５０度）において、前記ノイズレベ
ルを基に所定の係数（運転状態に応じ適宜設定される値
）を乗じてノック判定レベルを算出し、算出されたノッ
ク判定レベルをＤ／Ａ変換手段６０ｃを介してコンパレ
ータ手段６０ｂに出力する。コンパレータ手段６０ｂは
センサ出力レベルを該ノック判定レベルと比較し、セン
サ出力がノック判定レベルを超えているとき、ノック発
生と判断する。尚、斯るノック検出手法におけるノイズ
レベル及びノック判定レベルの算出は、マイクロ・コン
ピュータ５４においてソフトウェア手法を用いて行われ
るが、ハードウェア回路を用いてアナログ的に検出して
も良く、またノイズレベルの生成についてもセンサ出力
の平均値を用いる等、種々の手法を用いて良い。

尚、マイクロ・コンピュータ５４においてＣＰＵ５４ｃ
は周知の如く、クランク角センサ４０の出力から機関回
転数を算出すると共に吸気圧力センサ２６の出力から機
関負荷状態を判断し、ＲＯＭ５４　ｄに格納した基本点
火時期マツプを検索して基本点火時期を算出し、水温、
吸気温等の他の運転パラメータから基本点火時期を補正
し、またノック状態にあるときは後述の補正制御範囲（
ゾーン）において該点火時期を更に補正して最終点火時
期を算出し、出力回路６８を経てイグナイタ等からなる
点火装置７０に点火を指令し１．ディストリビュータ３
６を介して所定気筒の点火プラグ７２を点火して燃焼室
２０内の混合気を着火する。

続いて、第５図フロー・チャートを参照して本制御装置
の動作を説明する。尚、第５図に示すプログラムは所定
クランク角度毎に前記マイクロ・コンピュータにおいて
割り込み起動される。

先ず、ＳＩＯにおいて機関回転数Ｎｅ、冷却水温Ｔｗを
読み込んだ後Ｓ１２に進み、検出した機関回転数を所定
のアイドル回転数ＮｅＩＤＬと比較して機関がアイドル
回転域にあるか否か判断する。この所定アイドル回転数
としては７５０　ｒｐｍ等の機関回転数がアイドル域に
あるか否かを判別するに足る程の値を適宜設定する。

Ｓ１２においてアイドル回転域にはないと判断されたと
きはＳ１４に進み、アイドル回転域にある時間を計測す
るタイマカウンタＣｌ０Ｌ　　（ダウンカウンタ）をリ
セットし、Ｓ１６に移行して前記した補正制御範囲たる
ゾーンを判定するフラグＦ　ＺＯＮＥＩが１にセットさ
れているか否か判断する。ここで第６図を参照してゾー
ンに付いて簡単に説明すると、本発明に係る装置は前述
した如く、高オクタン価燃料の使用を前提として点火時
期が設定されている車載内燃機関を前提とする。而して
、斯る車載内燃機関であっても必ず高オクタン価燃料が
使用されるとは限らないことから、ノックの発生状態を
通じて実際に使用されている燃料のオクタン価を推定し
、それによって点火時期のノックに応じた補正制御範囲
（ゾーン）を相違させるものである。即ち、所定点火数
間に発生したノック数（ノック頻度θＫＮ）を算出し、
所定値以内にあれば高オクタン価燃料が使用されている
ものと判断してゾーンを”ＺＯＮＥＯ”とし、所定値を
超えていれば普通オクタン価燃料が使用されているもの
と判断してゾーンを”ＺＯＮＥ　１°゛とする。第６図
にこれら２種のゾーンを示す。図示の如く、”’　ＺＯ
ＮＥ　Ｏ″と”ＺＯＮＢ　１″においてノック発生時の
遅角上限値θＲＤＬＭＴは同一であるが、ノック終息後
の戻し側の進角上限値θＡＤＶＬＭＴは相違して設定さ
れており、”ＺＯＮＨ１”にあっては零度（基本点火時
期θｉｇ−ＢＡＳＨに同じ）まで戻すことが可能である
のに反し、”　ＺＯＮＥ　Ｏ”にあってはそれ以前の所
定値θｐｒｘに固定される。即ち、予定する高オクタン
価燃料ではない燃料が使用されていると判定されるとき
は、基本点火時期が高オクタン価燃料の使用を前提とし
て進角側に設定されていることから、その基本値に基づ
いて点火時期を決定するとノックが頻発する恐れがある
ため、−旦発生したノックが終息しても点火時期を基本
値まで戻すことなく、基本値から所定の値遅角した点火
時期で制御してノックの頻発を防止している。その結果
、機関出力が制限されることは先に述べた通りである。

尚、斯る制御手法においても運転状態の変化が予想され
るときはゾーンの判定を解消しており、本実施例におい
ては後述する様に、機関がアイドル回転状態を所定時間
継続したときゾーン判定を破棄している。

再び第５図フロー・チャートに戻ると、Ｓ１６の判断に
おいてフラグＦ　ＺＯＮＥＩがＯにリセットされている
、即ち現在のゾーンが“ＺＯＮＥ　１”　　（低オクタ
ン価用）ではなく、”ＺＯＮＥ　Ｏ”　（高オクタン価
用）と判定されていると判断されるときは８１８に進み
、そこで検出された冷却水温Ｔｗを所定の水温ＴｗＺＯ
ＮＥと比較する。この所定水温ＴｗＺＯＮＥは本発明が
コールドアドバンスが設定されていることによって生じ
る不都合を解消することを目的とすることから、云うま
でもなく６５°Ｃ等の適宜な値が選択される。

３１Ｂにおいて冷却水温が所定値以上であって暖機され
ていると判断されるときは３２０に進み、前記したノッ
ク頻度（ＪＮ、具体的にはそのノック頻度を計数するカ
ウンタＣＫＮの値が所定頻度ＣＫＮＺＯＮＥ以上、例え
ば２００点火において４０点火にノック発生、か否か判
断する。而して、否定されればＳ２２に進んでゾーン判
定フラグを零にリセットすると共にじＺＯＮＥ　Ｏ’と
判定）、Ｓ２４において進角上限値θＡＤＶＬＭＴを零
（度）とし、肯定されるときはＳ２６においてノック頻
度カウンタをリセットした後５２８に移行してゾーン判
定フラグを１にセットしじＺＯＮＥ　１”と判定）、Ｓ
３０において進角可能度を所定値θＦＩＸに固定する。

而して、３１Ｂにおいて現在の水温が所定値未満の低温
状態にあると判断されたときは、Ｓ２０のノック頻度を
判断することなくＳ２２にジャンプする。従って、３２
６以降に進んでＺＯＮＥ　１と判断されて進角可能度が
制限される恐れがなく、よって点火時期が不要に遅角側
に固定されることがない。

尚、３１６において”ＺＯＮＥ　１”にあると判断され
るときは３２８以降にジャンプすると共に、Ｓ１２にお
いてアイドル回転域にあると判断されるときはＳ３２に
進んでアイドル回転継続時間計測カウンタＣｌ０Ｌをデ
クリメントし、３３４において零に達したことが確認さ
れると３３６においてノック頻度カウンタＣＫＮをリセ
ットし、Ｓ２２以降に進んで補正制御範囲を°’　ＺＯ
ＮＥ　Ｏ”とする。

即ち、−旦ＺＯＮＥ　１　（低オクタン価用）と判断さ
れたときでも、所定時間アイドル状態を経過した後はそ
の判断を一旦破棄して制御の柔軟性を得ている。

本実施例に係る点火時期制御装置は上記の如く水温が所
定値未満のときはゾーン判定を行わない様にし、ゾーン
は進角上限値が制限されることがない”　ＺＯＮＥ　Ｏ
’“にあるものとして点火時期を制御するので、暖機後
において機関出力が不要に抑制されることがない。

（発明の効果） 本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置においては、
機関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段を設け、
補正制御範囲切換手段は該機関水温検出手段の出力を入
力して検出された機関水温が所定値以下のときは補正制
御範囲の切換を行わない様にしたので、機関の暖機が済
んで定常の運転状態に移行したときでも不要な遅角を強
いられて機関出力の無駄な低下を招くことがなく、ノッ
クを回避しつつ最適の運転特性を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明に係
る制御装置の概略図、第３図はその制御ユニットの詳細
を示すブロック図、第４図は制御ユニット内のノック検
出回路の動作を示すタイミング・チャート、第５図は本
装置の動作を示すフロー・チャート及び第６図は該フロ
ー・チャートで用いるゾーン（補正制御範囲）を示す説
明図である。 １・・・運転状態検出手段（吸気圧力センサ２６、クラ
ンク角センサ４０）、２・・・ノック検出手段（ノック
センサ４４、ノック検出回路６０、マイクロ・コンピュ
ータ５４Ｌ　３・・・オクタン価判定手段（マイクロ・
コンピュータ５４）、４・・・補正制御範囲切換手段（
マイクロ・コンピュータ５４）、５・・・点火時期制御
手段（マイクロ・コンピュータ５４）、６・・・点火手
段（点火装置７０、ディストリビュータ３６、点火プラ
グ７２）、７・・・機関水温検出手段（水温センサ３０
）、５０・・・制御ユニット、５４・・・マイクロ・コ
ンピュータ、６０・・・ノック検出回路 出願人　　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　　弁理士　吉　１）　豊

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ、少なくとも機関回転数及び機関負荷を含む機関の運
   転状態を検出する運転状態検出手段、ｂ、機関の振動を
   検知してノックの発生を検出するノック検出手段、 ｃ、該ノック検出手段の出力を入力して燃料のオクタン
   価を判定するオクタン価判定手段、 ｄ、該オクタン価判定手段の出力を入力し、判定された
   オクタン価に応じて点火時期のノックに応じた補正制御
   範囲を切り換える補正制御範囲切換手段、 ｅ、該補正制御範囲切換手段及び前記運転状態検出手段
   並びにノック検出手段の出力を入力し、運転状態に応じ
   て点火時期を決定すると共に、ノックが検出されたとき
   は選択された補正制御範囲において決定した点火時期を
   補正する点火時期制御手段、 及び ｆ、該点火時期制御手段の出力を入力して機関燃焼室の
   混合気を点火する点火手段、 からなる内燃機関の点火時期制御装置において、ｇ、機
   関の冷却水温度を検出する機関水温検出手段、 を設け、前記補正制御範囲切換手段は該機関水温検出手
   段の出力を入力して検出された機関水温が所定値以下の
   ときは前記補正制御範囲の切換を行わない様にしたこと
   を特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。