JPH0320595B2 - - Google Patents

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JPH0320595B2
JPH0320595B2 JP57162943A JP16294382A JPH0320595B2 JP H0320595 B2 JPH0320595 B2 JP H0320595B2 JP 57162943 A JP57162943 A JP 57162943A JP 16294382 A JP16294382 A JP 16294382A JP H0320595 B2 JPH0320595 B2 JP H0320595B2
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JP
Japan
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cylinder
engine
ignition timing
combustion pressure
sensor
Prior art date
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JP57162943A
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English (en)
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JPS5951160A (ja
Inventor
Toshiaki Motoi
Tsuneji Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP57162943A priority Critical patent/JPS5951160A/ja
Publication of JPS5951160A publication Critical patent/JPS5951160A/ja
Publication of JPH0320595B2 publication Critical patent/JPH0320595B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/1455Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means by using a second control of the closed loop type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火時期制御装置、特に機
関の各気筒毎の燃焼圧(気筒内圧)を検出し、当
該燃焼圧に基づき各気筒毎の点火時期を制御する
点火時期制御装置に関するものである。
近年、電子部品の発達にあいまつて自動車にも
様々な電子部品が搭載されいわゆるカーエレクト
ロニクス化が行われつつある。
内燃機関、即ちエンジン及びその周辺装置の制
御も電子化され、より緻密な制御が可能となつて
いる。それら制御装置の一つに点火時期制御装置
が挙げられる。
点火時期の制御はエンジンをより効率的に、し
かも排ガス中の有害成分をより低く抑えるために
最も重要な制御の一つとして挙げられる。即ち、
点火時期は、エンジンの出力トルク、エンジンノ
ツクの発生、燃焼温度等に深く関与し、点火時期
を誤れば、出力トルクが低くなるばかりか、エン
ジンノツクが発生したり、燃焼温度が異常に高く
なり排ガス中のNOxがより多く発生する等の好
ましからざる影響が表われる。
そしてこの点火時期の制御はエンジンの運転状
態を示すフアクター、例えばエンジン負荷、エン
ジン回転数、吸気管負圧、吸入空気量、出力トル
ク、燃焼圧等に基づいて行われるが、これらの
内、エンジンの出力状態を最も効率よく維持する
ために、出力トルクを最も大きくすることのでき
る点火時期を制御するMBT(Minimum
Advance for Best Torque)フイードバツク制
御が挙げられる。
これはエンジンの出力軸のトルクを測定し、そ
のトルクが最も大きくなるよう最小の点火進角を
フイードバツク制御によつて求め、この点火進角
によつて点火を行う方法である。しかしMBTフ
イードバツク制御は、エンジンの各気筒の出力の
総和であるクランク軸の出力トルクを計測してい
るために各気筒毎の点火時期を制御して、よりエ
ンジンの効率を高めると言つた制御ができないと
言う問題があつた。
この問題を解決するために出力トルクを生み出
す元となる気筒内の燃焼圧を検出し、この燃焼圧
がより大きくなるよう点火時期を制御する装置が
提案されている。
この、燃焼圧を検出する場合、単に瞬間的な出
力を生む最大燃焼圧よりも、出力トルクを発生す
る第1図の指圧線図に示す如き一つの気筒(シリ
ンダ)の一サイクル間において発生するピストン
上端面を押圧する有効圧力(吸入工程の場合は負
圧となる。)の図示平均、即ち指圧線で囲まれた
面積S1(出力として作用する)とS2(ポンプ仕事と
して作用する)の差を行程面積Vhで除した商、
即ちPi=(S1−S2)/Vhで表される図示平均有効
圧Piに基づいて行つた方が正確な制御が行えるこ
とから、図示平均有効圧Piに基づく点火時期の制
御が行われている。
しかしながら、図示平均有効圧Piは、四サイク
ルエンジンの場合、以下の式で表わされ、 Pi=I/Vh720° 〓 θ=0°PθΔVθ …(1) (Vh:行程容積、θ:TDC(上死点)からのク
ランク軸回転角、Pθ:各回転角での燃焼圧、
ΔVθ:各回転角での容積変化分) Piを求めるために(1)式によつて計算を行う場合
はかなり高速な乗算機能を必要とし、計算機を含
めて点火時期制御装置がコスト高になり、速度の
変化する過渡状態あるいは、高速回転時の制御の
正確さに欠ける等の問題があつた。
本発明の目的は上述の問題を解決した点火時期
制御装置を提供することにある。
かかる目的は、内燃機関の運転状態に応じクラ
ンク軸の回転に同期して該機関各気筒に点火信号
を出力する点火時期制御装置において、各気筒毎
に燃焼圧を検出する燃焼圧センサを設け、クラン
ク軸の回転に同期してシリンダ容積が一定量変化
する毎に信号を発する等容積センサを設け、更に
該燃焼圧センサによつて検出した燃焼圧を該等容
積センサの信号に従つてサンプリングして燃焼圧
の図示平均有効圧を演算すると共に当該演算結果
に基づき各気筒毎の図示平均有効圧が最も高くな
るよう点火時期制御装置を出力する制御回路を設
けたことを特徴とする点火時期制御装置によつて
達成される。
以下に本発明を、一実施例を挙げて図面に沿つ
て説明する。
第2図はエンジン及び点火時期制御装置の概略
を表わす系統図である。同図において1はエンジ
ン、2はクランク軸、3はクランク軸2に固定さ
れたスリツト板、4はスリツト板3の回転によつ
て一定角度毎の回転角信号、ある気筒の(例えば
第1気筒)の上死点を表わすTDC信号及びシリ
ンダ容積の一定量変化(特容積変化)毎の信号を
出力するフオトセンサであり、回転角センサ4
A、TDCセンサ4B及び等容積センサ4C,4
D(例えば4Cは第1、4気筒用、4Dは第2、
3気筒用を表わす)よりなる。
そして5はイグナイタ6、点火コイル7を介し
て出力される高圧点火信号を各気筒の点火プラグ
に分配するデイストリビユータ、8は各気筒に取
り付けられる点火プラグに一体化し組み込まれた
燃焼圧センサ、9は制御回路を示している。そし
て制御回路9は、第3図に示すようにマイクロコ
ンピユータ10、フオトセンサ4の各センサ4
A,4B,4C,4Dより出力される信号を増幅
し波形整形を行う増幅器11を介して出力される
等容積センサ4C及び4Dの等容積信号に基づい
て各気筒の燃焼圧Pをサンプリングし各気筒毎の
図示平均有効圧Piを演算する演算器12より構成
されている。そしてマイクロコンピユータ10
は、2つの入力ポート13,14と出力ポート1
5、入・出力データの演算制御を行うCPU16、
入・出力データや演算結果等を一時的に記憶する
RAM17、制御プログラムが格納されるROM
18、図示していないクロツクゼネレータ等によ
つて構成されている。
尚、上記スリツト板3には、例えば第4図で示
すように、各センサ4A,4B,4C及び4Dに
対してそれぞれ3A,3B,3C及び3Dの如き
スリツトが穿設され、各スリツトは各センサ4
A,4B,4C及び4Dの投光素子より発する光
を該スリツト板を介して受けた時に各センサ4
A,4B,4C及び4Dよりそれぞれ所定の信号
が出力されるよう適宜スリツト間隔やスリツト軸
が定められている。またスリツト板3をクランク
軸2に直接設けているので、例えば各センサをギ
ヤ等を介して回転が伝えられるデイストリビユー
タ5内に設ける場合に比べてギヤのバツクラツシ
ユ等がなくクランク軸2の回転に完全に同期した
正確な信号が得られると言うメリツトを有してい
る。
次に以上の構成による本実施例の作用を説明す
る。
まず、エンジン1が始動すると制御回路9も始
動し、各気筒の燃焼圧センサ8より燃焼圧信号が
演算器12に送られてくる。演算器12において
は、増幅器11を介して等容積センサ4C,4D
より送られる等容積信号をサンプリングのタイミ
ング信号として燃焼圧の一サイクル毎の累算を行
うが、等容積信号は (D:シリンダ直径、r:クランク半径、λ:
コンロツド、クランク半径比) 上記(2)式で表わされる等容積変化毎(例えば一
サイクル720゜分の行程容積を100分割する。)に出
力される。
この結果、前記(1)式で示した図示平均有効圧Pi
は第1図の指圧線図からも明らかな如く、 Pi=ΔV/Vh{180° 〓 θ=0°Pθ −360° 〓 θ=180°Pθ+540° 〓 θ=360°Pθ−720° 〓 θ=540°Pθ} …(3) 上記(3)式で示すように、それぞれ気筒の一サイ
クル中の四つの工程毎、即ち爆発工程、排気工
程、吸気工程及び圧縮工程毎に加減して求める事
ができ、(1)式に基づき乗算を主体に計算を行う場
合に比べてはるかに図示平均有効圧Piを算出する
に要する時間が短縮できる。
このようにして演算器12で算出された図示平
均有効圧Piは演算器12内のA/Dコンバータで
デジタル信号化されてマイクロコンピユータ10
の入力ポート14に送られ、CPU16内に取り
込まれる。マイクロコンピユータ10において
は、第5図のフローチヤートで表わす如きROM
18内に格納された制御プログラムに従つて演算
処理が行われる。
即ち、ステツプ20においては入力ポート14を
介して演算器12で算出された図示平均有効圧Pi
の読み込みが行われ、次ステツプ21に示す処理に
移行する。
ステツプ21においては、前回の一サイクルで算
出されRAM17内の所定エリアに記憶されてい
る図示平均有効圧Pi′と、前ステツプ20に読み込
まれ、同様RAM17内に記憶されている今回の
一サイクルで算出された図示平均有効圧Piとが比
較判定され、Pi>Pi′ならば判定結果は「YES」
となりステツプ22の処理に移り、一方Pi≦Pi′な
らば判定結果は「NO」となりステツプ23に示す
処理に移行する。
ステツプ22においては今回の図示平均有効圧Pi
が前回の図示平均有効圧Pi′よりも高いことから
前回点火が行われた時の点火時期θiを更にαで示
す角度、例えば0.5゜だけ進角する処理を行う。
一方、ステツプ23においてはステツプ22の場合
とは逆に今回の図示平均有効圧Piが前回の図示平
均有効圧Pi′以下であることから、基本点火時期
θiをα′で示す角度、例えば0.6゜だけ遅角する如き
処理を行う。尚、遅角量α′は進角量αと同じ大き
さであつても良い。
このようにして点火時期θiを求めた後、本制御
プログラムの処理を終える。
そして次のサイクルにおいて上述した点火時期
θiに対応する点火信号が、回転角センサ4A及び
TDCセンサ4Bからの信号より求められた基本
点火時期θbを元にθbより進角または遅角された
タイミングで出力ポート15よりイグナイタ6を
介して点火コイル7の一次側に出力され、更に点
火コイル7の二次側に発生した高電圧電流がデイ
ストリビユータ5を介して点火時期にある気筒の
点火プラグに供給される。
以上の如く各気筒毎の点火時期θiが高速で算出
され、これに基づき点火プラグの点火が行われる
ことにより、第6図中実線に示すように、それぞ
れの負荷において最も図示平均有効圧Piの高い点
(X点、Y点、Z点)にほぼ対応する点火時期に
よつて制御が行われる。この結果同図中破線で示
すようにそれぞれの負荷において燃費率曲線上の
最も低い点(a点、b点、c点)にほぼ対応する
燃費によつてエンジンが制御される。
以上詳述したように本発明の点火時期制御装置
は、エンジン(内燃機関)の各気筒毎に取り付け
られた燃焼圧センサより検出された燃焼圧を、シ
リンダの等容積変化分毎に信号を発する等容積セ
ンサの信号に合わせてサンプリングし、このサン
プリング値より図示平均有効圧Piを求め、図示平
均有効圧Piが最も高くなるように点火時期を演算
制御する制御回路を有している。
このため、本発明によれば図示平均有効圧Piの
算出が加減算のみで行うことが可能となり、従来
のように高速型の計算機を用いる必要もなく、ま
た過渡域や高速回転域での制御の追従性や精度が
向上し、その分燃費が向上し、運転性の向上を図
ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は各気筒内燃焼圧とシリンダの気筒容積
の相関を示す説明図、第2図は本発明一実施例の
エンジン及び点火時期制御装置を示す概略系統
図、第3図は同じく制御回路を示すブロツク図、
第4図は同じくスリツト板を表わす平面図、第5
図は本実施例の点火時期制御プログラムを表わす
フローチヤート、第6図は、本実施例の作用効果
を表わす説明図である。 1……エンジン、2……クランク軸、3……ス
リツト板、4……フオトセンサ、8……燃焼圧セ
ンサ、9……制御回路、10……マイクロコンピ
ユータ、12……演算器、16……CPU。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 内燃機関の運転状態に応じクランク軸の回転
    に同期して該機関各気筒に点火信号を出力する点
    火時期制御装置において、各気筒毎に燃焼圧を検
    出する燃焼圧センサを設け、クランク軸の回転に
    同期してシリンダ容積が一定量変化する毎に信号
    を発する等容積センサを設け、更に該燃焼圧セン
    サによつて検出した燃焼圧を該等容積センサの信
    号に従つてサンプリングして燃焼圧の図示平均有
    効圧を演算すると共に当該演算結果に基づき各気
    筒毎の図示平均有効圧が最も高くなるよう点火時
    期制御信号を出力する制御回路を設けたことを特
    徴とする点火時期制御装置。
JP57162943A 1982-09-17 1982-09-17 点火時期制御装置 Granted JPS5951160A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57162943A JPS5951160A (ja) 1982-09-17 1982-09-17 点火時期制御装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP57162943A JPS5951160A (ja) 1982-09-17 1982-09-17 点火時期制御装置

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Publication Number Publication Date
JPS5951160A JPS5951160A (ja) 1984-03-24
JPH0320595B2 true JPH0320595B2 (ja) 1991-03-19

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ID=15764198

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JP57162943A Granted JPS5951160A (ja) 1982-09-17 1982-09-17 点火時期制御装置

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2508632B2 (ja) * 1986-05-13 1996-06-19 日本電装株式会社 内燃機関用仕事量算出装置
JPH0759931B2 (ja) * 1986-09-17 1995-06-28 日産自動車株式会社 内燃機関の点火時期制御装置
KR930000007B1 (ko) * 1988-06-08 1993-01-06 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤 내연기관의 제어 장치
JP6415415B2 (ja) * 2015-10-01 2018-10-31 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃焼状態推定装置

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JPS5951160A (ja) 1984-03-24

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