JPH0315662A - 多気筒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、多只筒内燃機関のアイドル運転時の点火時期
を気筒毎に制御するようにした点火時期制御装置に関す
る。

（従米の技術） 多気筒内燃機関のアイドル運転時の点火時期を制御する
ものとして一般的に用いられているものは、回転数や負
荷に基づいて全六簡の点火時期を一律に制御しており、
すなわち点火時期の決定にあたってス簡間の燃焼状態の
不揃いなどは考慮されていないので、アイドル時の安定
性や燃費の点で改善すべき余地が有った。

これに対して、特開昭５９−６８５６５％公報には、各
ス簡毎に検出した図示平均有効圧Ｐｉに基づいて点火時
期を補正することにより内燃機関の安定性を改善するよ
うにした点火時期制御方法が開示されている。この点火
時期制御方法においては、第一に各気筒毎に検出したＰ
ｉのサイクル間変動量が許容範囲Ｓ１　を超えないよう
に点火時期を補正するという制御を各気簡毎に行い、こ
れにより各六簡についてサイクル毎の燃焼状態を安定さ
せるようにしている。また、第二には全ス筒のＰｉのう
ち最大のものと最小のものとの差によりＰｉのス簡間格
差を代表させ、このＡＡ筒間格差が許容範囲Ｓ２を超え
たときは各気筒のＰ１がその全５Ａ筒の平均値に一致す
るように点火時期を補正し、これにより気筒間での燃焼
格差を縮小するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながらこのような制御によると、仮に第一の制御
において許容範囲ＳＩで許される限度まで各気簡の点火
時期を進めると、各気筒毎のＰｉのサイクル間変動は減
少しても、気筒開の格差は解消されないので必ずしも安
定性が向上しないという欠点がある。また、第二の制御
はこの欠点を解消するためのものであるが、この制御で
はＰｉの気筒開格差が許容範囲Ｓ２を超えたときには点
火進角量が各気簡の平均値で規制されるところまでリタ
ードされてしまうので、今度は安定性が向上しても燃費
が悪化してしまうという問題が生じる。

本発明はこのような従米技術の問題点に着目してなされ
たもので、多気筒内燃機関のアイドル運転時の安定性と
燃費とを共に改善することを目的としている． （課題を解決するための手段） 上記目的を達戒するために本発明では、第１図に示した
ように、回転数や負荷などで代表される機関運転状態に
応じて気筒別にアイドル運転時の点火時期を決定する手
段１１を備えた多気筒内燃機関の点火時期制御装置にお
いて、各気簡の筒内圧を検出する手段１２と、機関クラ
ンク角を検出する手段１３と、前記各検出手段からの出
力に基づき圧縮上死点前後の所定クランク角区間での気
筒毎の圧力積算値Ｐ　ｉ（ｊ）を演算する手収１４と、
所定サイクルにわたる府記圧力積算値の平均値Ｐｉ（ｊ
）を各気筒毎に演算する手段１５と、同じく圧力積算値
の分散値σ２Ｐ　ｉ（ｊ）を各気前毎に演算する手段１
６と、前記平均値Ｐｉ（ｊ）が所定の目標値Ｐｏに収束
するように気筒毎の点火時期補正量Ｊｊ　を演算する千
段１７と、全気筒についての平均値Ｐｉ（ｊ）が前記目
標値内に収束しているときに前記分散値σ”Ｐｉ（ｊ）
が所定目標値βに収束するように、前記平均値Ｐｉ（ｊ
）に対する目標値Ｐｏを補正する手段１８とを備える点
火時期制御装置をｖｔ威した．なお、前記において添字
（ｊ）は多気筒内燃機関の』番目のλ筒の値であること
を示している． （作用） アイドル運転時の安定性は、各気筒のサイクル間の燃焼
の不揃い、つま’）　Ｐ　ｉ（ｊ）の分故値σ２Ｐｉ（
ｊ）と、気前間のＰｉ（ｊ）の格差を少なくするほど改
善され、燃費は点火時期を進めるほど改善される。とこ
ろが、一般に点火時期を進角させる１１どσ２Ｐｉ（ｊ
）が悪化し、これに伴ってＰ　ｉ（ｊ）のス筒開格差も
大きく変動することになる。

これに対して本発明では、気簡間格差を縮小するために
各ス筒の圧力積算値の平均値Ｐ　ｉ（ｊ）が所定の目標
値に収束されるだけでなく、当該目標値が各気簡の分散
値σ”Ｐｉ（ｊ）により補正される。

すなわち、平均値Ｐｉ（ｊ）に対する目標値Ｐｏ自体が
、分散値σ２Ｐ　ｉ（ｊ）がその目標値βに収まる限度
内において捕正されるのであり、従って燃焼の気簡毎の
不揃いと気筒間格差を共に許容限度内に抑えつつ、最大
限に点火時期を進められる。

（実権例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、３０はコントロールユニットであり、
第１図における点火時期決定手段１１、圧力積算値演算
子収１４、平均値演算子段１５、分散値演算手段１６、
補正量演抹手段１７、目標値演算子段１７の各手段を、
入出力ｖｃｒＩｔ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、Ｃ　
Ｐ　Ｕ　３　．１等からなるマイクロコンピュータ上に
構戊している。

２６と２７はそれぞれ内燃機関の運転状態代表信号とし
ての機関回転数と吸入空ス量を検出するためのクランク
角センサと空ス量センサであり、クランク角センサ２６
は回転数のみならず、筒内圧力のサンプリング区間を検
出するためのクランク角検出手段１３（第１図）として
磯能する。

２３、２４、３５は第１図の筒内圧検出手段１２にあた
るものであり、２３は点火栓２２によって締め付けられ
る座金状の圧電素子、２４はその出力を増幅するアンプ
、３５はアンプ２４の出力電圧をＡ／Ｄ変換してコント
ロールユニソト３０に供給するＡ／Ｄ変換器である。こ
の場合、点火栓２２に作用する筒内圧の大小に応じた圧
電素子２３に対する締付圧力の初期値からの変化に基づ
いて筒内圧が測定される。

３６は点火栓２２に取り付けられたス筒別点火用の点火
コイルであり、コントロールユニット３０からの点火信
号をうけて点火栓２２に放電電流を供給する。

図では圧電素子２３、点火コイル３６などは１気筒分の
み示してあるが、これらは多気筒内燃磯関のス筒敗分だ
け設けられており、従って個々の気筒毎に独立したタイ
ミングで点火することができる。

この上うなス筒別点火は、基本的にはコントロー）レユ
ニット３０がクランク角センサ２６からの回転数信号と
空ス量センサ２７からの空ス量信号に基づいて決定した
基本点火時期を基準として、これに後述する所定の補正
ＩＬ（−ｄｊ）を加えることにより行なわれる．この場
合基本点火時期は気筒毎に定める必要は無く、全気筒一
律であっても差し支えない．なお、基本点火時期は例え
ば回転数と空ｉｔとの関係から基本点火時期を付与する
ように予め４ｆｆ１′＆されたメモリを検索することに
より求められる。また、アイドル運転状態の検出は、機
関の吸気絞り弁に連動するアイドルスイッチを設けるな
ど、周知の方法により容易に行うことができる。

次に、上記ｆｆＩＩ威においてアイドル運転時の気筒毎
の点火時期補正量Ａｊ（っまり＃ｊス筒の点火時期補正
量）を算出するための動作内容の一例につき、ｒｐＪ３
図に示した流れ図に沿って説明する。

この補正動作では、まずステップ３１で過去の一ｊと圧
力積算値の平均値Ｐｉ（ｊ）に対する比較基準値Ｐｏの
記憶学習値が読み込まれる。ただし、初期状！！！では
一ｊはゼロであり、Ｐｏとしては当初の数サイクルの間
に検出した全気簡分の圧力積算値の平均値を設定する。

次に、ステップ３２では各六箇別に圧力積算値Ｐｉ（ｊ
）を検出し、各気簡につきその所定サイクルの間の平均
値Ｐ　ｉ（ｊ）と、分散値σ２Ｐｉ（ｊ）を演算する。

圧力積算値Ｐｉ（ｊ）は、例えば第４図Ａに示したよう
に圧縮上死点前後各６０゜ＣＡ（クランク角、以下同様
。）の区間について、４゜ＣＡ毎に簡内圧Ｐ（θｉ）を
検出し、各クランク角度毎のＰ（θｉ）に、第４図Ｂに
示したような重み係数Ｗｉを乗じたものの総和として算
出する。

すなわち、θｉ”ＴＤＣ±６０゜ＣＡについて、Ｐｉ（
ｊ）＝ΣＰ（θｉ）・Ｗｉとして求められる。平均値Ｐ
　ｉ（ｊ）はその所定サイクルの間の加重平均であり、
その１／１６の加重計算によりσ２Ｐｉ（ｊ）が求めら
れる。なお、圧力積算値としては、前記Ｐｉ（ｊ）をサ
ンプリング数で除して求めた平均有効圧を適用するよう
にしてもよい。

次のステップ３３〜ステノプ３６では、上述のようにし
て求めた平均値Ｐｉ（ｊ）が目標値Ｐｏの付近に収束す
るように点火時期補正量」ｊが補正される。すなわち、
まずステップ３３で目標値Ｐｏに所定の許容幅を与える
αを加えて設定した上限値Ｐｏ＋αと平均値Ｐｉ（ｊ）
とを比較し、Ｐ　ｉ（ｊ）がこの上限値よりも大きいと
き、これは点火時期が相対的に進みすぎであることを示
しているから、ステップ３４に進んでｉｊを１単位、例
えば１゜ＣＡ相当だけ減じる。これに対して、Ｐｉ（ｊ
）が上限値よりも小さいときには、ステップ３５に進ん
で、目標値Ｐｏがらαを減じて設定した下限値Ｐｏ一ａ
との比較を行う。このとき、平均値Ｐｉ（ｊ）が下限値
Ｐｏ−６よりも小さいときには、これは点火時期が相対
的に遅れていることを示しているから、」ｊを１単位増
やす。この繰り返しにより、＃ｊ気筒の点火時期は、圧
力積算値の平均値Ｐ　ｉ（ｊ）カ基準値Ｐｏ±α以内に
収束するところまで補正される。なお、αとしては例え
ば圧力積算値の全気筒の平均値の３〜１０％程度の値を
設定する。

大のステップ３７では、このような一ｊの袖正を各気簡
について施した結果として、全部のス筒についてそれぞ
れの平均値Ｐ　ｉ（ｊ）が目標値ＰＯ±αの範囲内に収
束したか否かを判定し、収束しているときはステップ３
８以下のＰＯを補正する処理に移る。なお、このように
全気筒についての平均値Ｐｉ（ｊ）が目標値ＰＯ付近に
揃ってから目標値Ｐｏの補正を実行するのは、制御に安
定性を持なせるなめである。

犬のステップ３８〜ステップ４１では、平均値Ｐ　ｉ（
ｊ）の目標値ＰＯを、ステップ３２で求めた分散値σ２
Ｐｉ（ｊ）に基づいて補正する処理を行う。

すなわち、まずステップ３８では各気簡の分故値σ２Ｐ
ｉ（ｊ）をその比較上限値β＋Ａβと比較し、σ２Ｐｉ
（ｊ）が上限を超えているときには、これはその気簡の
圧力積算値がサイクル毎に大きく変動していることを示
しており、この場合には点火時期を遅れ側に補正する必
要があるので、ステップ３９にて目標値Ｐｏを１単位、
例えば１　ｋｇ／　ｃ＋ｓ２相当だけ減じる。これに対
して、σ２Ｐｉ（ｊ）が上限値よりも小さい場合はステ
ップ４０に進み、比較下限値β一Ａβと比較する．この
比較におｂ１て、全ス筒のσ”Ｐｉ（ｊ）が下限値より
も小さ一場合には、すべてのス筒のサイクル毎の圧力積
算値の変動が非常に少なくて点火時期を進める余地が大
きいことを示しているから、ステップ４１；こて目標値
Ｐｏを１単位だけ増大する。なお、ステップ４０で全ス
筒のσ２Ｐｉ（ｊ）が下限値よりも小さい場今にのみス
テップ４１に進むようにしているのは、目標値Ｐｏのハ
ンチングを防止するためである。

また、目標値βとその許容幅２βは、例えばβについて
は４　０　ｋｇ／　ｅ１相当、一βについては３ｋｇ／
ｃｔｓ’相当程度に設定する． アイドル運転時には上述の処理の繰り返しによ’）％ｆ
２毎の点火時期補正量Ａｊが設定されるのであり、この
ようにして設定された補正１」ｊを基本点火時期に加算
して得られたタイミングで各バ筒の点火コイル３６（第
２図）に点火信号が出力され、これにより各気前毎に最
適でかつス筒間でバランスのとれた安定性の高いアイド
ル運転状態が得られるのである。

特に、この補正量演算処理では、ステンプ３８以下の処
理において、各２Ｃ筒の分散値σ２Ｐｉ（ｊ）が目標値
に満たないほど小さい場合には、目標値に達するまで圧
力積算値の目標値ＰＯを増大してゆくのであり、これに
よりステップ３５の処理においでＭｆｔｊ毎に圧力積算
値が増大する方向に点火時期が進められる方向になるか
ら、単なる平均値を目標値として点火時期を補正するの
とは異なり、機関のアイドル安定性を高めつつ燃費を最
大限に改善することができるのである。

（発明の効果） 以上の通り本発明によれば、燃焼状態のス筒間＃１差を
縮小するための圧力Ｍ算値の平均値に対する目標値自体
を、圧力積算値の分散値が許容範囲を超えない限度にお
いて補正することにより、各気簡の点火時期を最大限に
進められるようにしたので、アイドル安定性を保ちつつ
確実に燃費を改善できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

ｔＩＩ１１図は本発明の概念的構威を示すブロック図で
ある。第２図は本発明の一実施例の概略構ｒ＆図、＄３
図はその制御内容の一例を示す流れ図、第４図Ａは圧力
積算値のサンプリング区間を説明するための筒内圧力線
図、＃ＩＪ４図Ｂはサンプリングした筒内圧に対する重
み係数の特性をクランクアングルとの関係において示し
た特性線図である。 １１・・・点火時期決定手段、１２・・・筒内圧検出手
段、１３・・・クランク角検出手段、１４・・・圧力積
算値演算手段、１５・・・平均値演算手段、１６・・・
分散値演算手段、１７・・・点火時期補正量演算手段、
１８・・・目標値袖正手段、２２・・・点火栓、２３・
・・圧電素子、２４・・・アンプ、２６・・・クランク
角センサ、２７・・・ｌｆｆｉセンサ、３０・・・コン
トロールユニット、３４・・・Ａ／Ｄ変換器、３６・・
・点火コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関運転状態に応じて気筒別にアイドル運転時の点火時
   期を決定する手段を備えた多気筒内燃機関の点火時期制
   御装置において、各気筒の筒内圧を検出する手段と、機
   関クランク角を検出する手段と、前記各検出手段からの
   出力に基づき、圧縮上死点前後の所定クランク角区間で
   の気筒毎の圧力積算値Ｐｉ（ｊ）を演算する手段と、所
   定サイクルにわたる前記圧力積算値の平均値＠Ｐｉ（ｊ
   ）＠を各気筒毎に演算する手段と、同じく圧力積算値の
   分散値σ＾２Ｐｉ（ｊ）を各気筒毎に演算する手段と、
   前記平均値＠Ｐｉ（ｊ）＠が所定の目標値Ｐ＿０に収束
   するように気筒毎の点火時期補正量Δｊを演算する手段
   と、全気筒の平均値＠Ｐｉ（ｊ）＠が前記目標値内に収
   束しているときに前記分散値σ＾２Ｐｉ（ｊ）が所定目
   標値βに収束するように、前記平均値＠Ｐｉ（ｊ）＠に
   対する目標値Ｐ＿０を補正する手段とを備えたことを特
   徴とする多気筒内燃機関の点火時期制御装置。