JPH042793B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エンジンの点火時期制御方法、特に
高オクタン価燃料を使用するエンジンの点火時期
制御方法に係るものである。

近年、大気汚染に対する規制が強化されるに従
つて四エチル鉛等の鉛化合物を添加した高オクタ
ン価燃料の使用が制限されることととなつた。

よつてエンジンは、いわゆるレギユラーと呼ば
れる無鉛普通オクタン価（75〜85）の燃料を使用
することを前提とし、エンジンノツクを抑えるえ
るために圧縮比を比較的小さくする設計をせざる
を得なかつた。

尚、出力等エンジンの効率を考えると、圧縮比
は高い方が好ましく、又最近鉛化合物を添加しな
い高オクタン価燃料も開発されている事から再び
高オクタン価燃料の使用を目的とするエンジンが
提供されつつある。

又、高オクタン価燃料（以下単にハイオクと呼
ぶ）の使用を目的として設計されたエンジンに、
誤つて普通オクタン価燃料（以下単にレギユラー
と呼ぶ）を使用した場合、あるいはハイオクが入
手できずやむを得ずレギユラーを使用した場合
に、エンジンノツク（以下単にノツクと呼ぶ）が
頻発してエンジンの性能を充分に発揮することが
できず、最悪の場合にはエンジンが損傷すること
もある。従つてこの問題を解決するために、予め
レギユラー用、ハイオク用の二つの点火時期を用
意しておき、レギユラーを使用する場合にはスイ
ツチ操作によつてレギユラー用の点火時期の指定
を行い、点火時期を遅角側にしてエンジンの保護
を図る方法が提案されている。

しかしながら、この様な方法では運転者が絶え
ず使用中の燃料の種類に気を配る必要がある。例
えば何らかの事情でレギユラー用を使用し、その
後ハイオク用を使用した場合、たとえスイツチを
ハイオク用側に再セツトすることを忘れたとして
も、ノツクは発生せず運転者はスイツチの誤設定
を気づくことがない、よつてこの様な場合ハイオ
ク用を使用しているにもかかわらず、エンジン性
能を充分に生かす事ができない。

本発明はこの様な従来方法の欠点を解消した点
火時期の制御方法を提供することを目的としてい
る。かかる目的は、エンジン始動後、予め設定さ
れた高オクタン価燃料用の要求進角値によつて点
火時期制御を行うと共に、その後所定エンジン条
件下でエンジンノツクを検知すると、燃料が普通
オクタン価燃料であると判断して、点火時期を前
記要求進角値と普通オクタン価燃料用の要求進角
値との差に応じて遅角側へ補正することにより達
成される。

以下、本発明を、実施例を挙げて図面と共に説
明する。

まず第１図は本発明方法が適用されたエンジン
及びその周辺装置を示す説明図である。本図にお
いて、１はエンジン、２はピストン、３はエギゾ
ーストマニホールド、４はエキゾーストバルブ、
５は点火プラグ、６はインテークバルブ、７はイ
ンテークマニホールド、８は燃料噴射弁、９はス
ロツトルバルブ、１０はエアフローメータ、１１
は吸気温センサ、１２はイグナイタ、１３はデイ
ストリビユータ、１４はデイストリビユータに備
えられた気筒判別センサ、１５は同じくデイスト
リビユータに備えられた回転角センサ、１６は冷
却水の水温センサ、１７はノツクセンサ、そして
１８は制御回路をそれぞれ表わしている。

次に第２図は制御回路１８の構成を説明するブ
ロツク図である。図において２０，２１及び２２
はそれぞれ、エアフロメータ１０、水温センサ１
６、吸気温センサ１１の各センサに接続されたバ
ツフア、２３は各バツフアの出力信号を選択的に
出力するマルチプレクサ、２４はマルチプレクサ
２３より出力されるアナログ信号をデジタル化す
るＡ／Ｄ変換器、２５はマルチプレクサ２３、
Ａ／Ｄ変換器２４のコントロール信号を出力し、
かつバツフア、２０，２１，２２マルチプレクサ
２３、Ａ／Ｄ変換器２４を介して各センサ１０，
１６，１１の信号を入力する入・出力ポート、２
６は気筒判別センサ１４及び回転角センサ１５よ
り出力されるパルス信号の波形を整形する整形回
路、２７はノツクセンサ１７より出力される信号
に基づいてノツクの有無を判別するノツク判別回
路、２８は整形回路２６を介して気筒判別センサ
１４及び回転角センサ１５のそれぞれの出力信号
と、ノツク判別回路２７を介してノツクセンサ１
７の出力信号を入力し、かつノツク判別回路２７
のマスク信号が出力される入・出力ポートをそれ
ぞれ表わしている。なおここでノツク判別回路２
７は、以下いずれも図示していない7kHz付近の
周波数帯域の信号のみを通過させるバンドパスフ
イルタ、バンドパスフイルタの出力を半波整流す
る整流回路、整流回路の出力を積分し比較基準値
信号を作り出す積分回路、及び整流回路の出力と
積分回路の出力を比較する比較器よりなり、一定
の振幅以上の振動を検知した場合にはノツク検知
信号を出力する。又、入・出力ポート２８より出
力されるマスク信号は、インテークバルブ６、エ
ギゾーストバルブ４の作動による振動等の雑音に
よりノツク判別回路２７が誤動作しないように、
所定のクランク角範囲でノツク判別回路２７をマ
スキングしている。

そして２９は後記するMPU３３から出力され
る信号に基づいてイグナイタ１２を作動させる駆
動回路、３０は駆動回路２９にMPU３３からの
信号を出力する出力ポート、３１は各センサより
出力される信号によつて演算されたデータ等がス
トアされるランダムアクセスメモリ（以下単に
RAMと呼ぶ）、３２は制御プログラムや制御に
必要な初期データがストアされるリードオンリメ
モリ（以下単にROMと呼ぶ）、３３はROM３２
内の制御プログラムに従つて各種信号の入出力、
データの演算、駆動回路の制御を行うマイクロプ
ロセツサユニツト（以下単にMPUと呼ぶ）、３４
はMPU３３を始めROM３２、RAM３１等の各
素子のタイミング信号であるクロツク信号を出力
するクロツク回路、そして３５は、各素子間を結
びデータの転送路とされるバスラインをそれぞれ
表わしている。

更に、第３図及び第４図は制御プログラムを表
わすフローチヤートである。

第３図は本実施例のメインプログラムを示すも
のである。以下単に各ステツプについて説明す
る。

１０１は入出力ポートをエンジン始動のために
必要な状態に初期セツトする処理を行うステツプ
を表わす。

１０２は後記フラグFk等がストアされるRAM
３１をクリアして、RAM３１内のジスタ等に初
期データをセツトする処理を行うステツプを表わ
す。

１０３は、例えばＡ／Ｄ変換のためのタイミン
グ周期を設定する等の入出力カウンタのクロツク
定義を行うステツプを表わす。

１０４は割り込みが発生したときのプログラム
カウンタ、ジスタなどの内容を退避させる退避先
アドスを指定する等の割り込みリンケージセツト
処理を行うステツプを表わす。

１０５は割り込み信号を検知した場合割り込み
を許可するための処理を行うステツプを表わす。

１０６はエアフローメーター１０、回転角セン
サ１５からエンジン単位時間当りの吸入空気量
Ｑ、エンジン回転数Ｎ、エンジン負荷を示すエン
ジン１回転当りの吸入空気量Ｑ／Ｎを計算するス
テツプを表わす。

１０７は、エンジン回転数Ｎ、エンジン負荷
Ｑ／Ｎからデータマツプより基本進角値θBを求
める処理を行うステツプを表わす。

以上説明したステツプで構成されたメインプロ
グラムによつて次に述べる如き処理が行われる。

まず図示していないキースイツチが入力される
と制御回路１８が作動し、ステツプ１０１を実行
して入・出力ボート２５，２８，３０を初期状態
にセツトし、次にステツプ１０２を実行しRAM
３１のクリア及び初期データのセツトを行い、続
いてステツプ１０３にて入出力カウンタのクロツ
ク定義を行う。そしてステツプ１０４，１０５に
て割り込み処理に必要な処理を行つた後、ステツ
プ１０６にて点火時期制御に必要なエンジン回転
数Ｎ、吸入空気量Ｑ及び前記Ｎ，Ｑよりエンジン
負荷Ｑ／Ｎを算出し、次にステツプ１０７にてデ
ータマツプより、エンジン回転数Ｎ、エンジン負
荷Ｑ／Ｎに基づいて基本進角値θBを求める。そ
してキースイツチがオフされるまでの間ステツプ
１０３ないし１０７の処理が繰り返し実行され
る。

又、第４図は、本実施例の要部となる点火時期
制御のBTDC（Befor Top Dead Center、上死
点前）90゜の割り込みルーチンを示すものである。
以下に各ステツプについて説明する。

２０１は前記メインルーチンにて求められた基
本進角値θB、吸気温センサ１１より得られた吸
気温データに基づいて算出された吸気温補正値
θA及び水温センサ１６より得られた水温データ
に基づいて算出された水温補正値θWを加算して
ハイオク使用時のエンジンの求める進角、即ち要
求進角値θを演算するステツプを表わす。

２０２はエンジン始動後から現時点までにギユ
ラー用の点火時期に補正を行われた旨を示すフラ
グFkがセツトされているか否かを判定するステ
ツプを表わす。

２０３はエンジン回転数Ｎが1500回転以上であ
るか否かを判定するステツプを表わす。

２０４はエンジン回転数が4000回転以下である
か否かを判定するステツプを表わす。

２０５はノツク判別回路２７よりノツクの検知
信号が出力されているか否かを判定するステツプ
を表わす。

２０６は前記ステツプ２０１で算出された要求
進角値θを更にギユラー用としてΔθだけ遅らせ
るための処理を行うステツプを表わす。

２０７は、前記フラグFkを「１」にセツト又
は維持する処理を行うステツプを表わす。

以上述べた各ステツプによつて構成される本ル
ーチンの処理動作を以下に説明すると、気筒判別
センサ１４及び回転角センサ１５より求められる
各気筒のBTDC90゜のタイミングでMPU３３は本
ルーチンに示される処理の実行に移り、まずステ
ツプ２０１において、前述メインルーチンで算出
された基本進角θBを、吸気温TA及びエンジン水
温TWに応じ、補正して要求進角値θを求め、次
にステツプ２０２にてフラグFkのセツト状態と
判定する。このステツプ２０２においてはエンジ
ン始動後から現時点までに、ノツク信号を検知
し、フラグFkがセツトされている場合は自動的
にギユラー用の点火時期に切り換えるための判定
を行つている。

ステツプ２０２の判定結果が「YES」、即ちフ
ラグFk＝０の場合は、ステツプ２０３が実行さ
れ、エンジン回転数Ｎが下限値を越えているか否
かを判定し、下限値を越えていれば判定結果は
「YES」となり続いて、ステツプ２０４が実行さ
れる。なお、ステツプ２０３で下限値を設けた理
由としては、例えハイオクが使用されていても、
エンジン低回転域では、特に高負荷の場合ノツク
が発生し易いことが挙げられ、このような低回転
域ではノツクを検知してもギユラー用の点火時期
に切り換えない方が良い。又ステツプ２０４で上
限値を設けた理由としては、エンジン高回転域で
は振動ノイズが大きく正確なノツク信号弐の検知
ができないことが挙げられる。よつて正確なノツ
ク検知信号を得るために例えば1500rpmから
4000rpmのエンジン回転域内でのみ次ステツプ２
０５のノツク判定処理を行うようにしている。こ
のためステツプ、２０３，２０４にてエンジン回
転数Ｎが所定の範囲を逸脱するような場合は判定
結果は「NO」となりそのまま本ルーチンの処理
を終え、判定結果がそれぞれ「YES」、即ちエン
ジン回転数が所定の範囲内であれば、次のステツ
プ２０５を実行する。尚、加速時あるいは負荷急
変時等の過渡時や高負荷時には正規の進角でもノ
ツキングが起りやすいためインテークマニホール
ドの負圧が所定値以下の場合ノツク判定を行わな
い様にした方がより正確なノツク検知が行える。

そしてステツプ２０５では、ノツク判別回路２
７を介してノツクセンサ１７にてノツクが検知さ
れたか否かを判定しノツクが検知されていなけれ
ば判定結果は「NO」となりそのまま本ルーチン
の処理を終え、判定結果が「YES」、即ちノツク
が発生しているのであればステツプ２０６の処理
に移る。

ステツプ２０６では前述のステツプ２０１で算
出された要求進角値θをΔθだけ遅らすための処
理、即ちハイオク用の点火期をギユラー用の点火
時期に補正するための処理が行われる。尚前記補
正量Δθの値は、ハイオク用とギユラー用の全運
転領域における要求進角値の差の平均値あるいは
最大値に固定しても良く、又より正確な補正を行
うために第５図破線及び第６図に示されるように
エンジン回転数Ｎに基づく関数に従つて算出され
た値でも良い。本実施例においては更に適切な点
火時期を求めるために、例えば第７図に示す如き
エンジン負荷Ｑ／Ｎとエンジン回転数Ｎとに対応
してROM３２内に予めストアされたハイオク用
とギユラー用の要求進角値の差を示すデータマツ
プより補正量Δθを求めている。

そして次にステツプ２０７においてフラグFk
の値を「１」にセツトし本ルーチンの処理を終え
る。以上の処理おいてハイオク用の点火時期から
ギユラー用の点火時期への補正が一度行われたな
らば、以後の本ルーチンの処理が行われる場合は
ステツプ２０１にて要求進角値θが算出され、続
いてステツプ２０２でフラグFkは「１」にセツ
トされている事から即座にステツプ２０６の処理
が実行されてギユラー用の点火時期の補正が維持
され、続くステツプ２０７でフラグFkは「１」
に維持され、本ルーチンの処理を終える。

以上述べた本ルーチンの処理を要約すれば、
BTDC90゜のタイミングで本ルーチンの処理がス
タートし、ステツプ２０１にてハイオク用の点火
時期が算出され、続いてフラグFkにより以前に
点火時期の補正が行われていたか否かを判定し、
補正が行われたと判定したならばステツプ２０６
にジヤンプしてギユラー用の点火時期に補正する
処理を維持する。そして未だ補正が行われていな
ければステツプ２０３、２０４にてエンジン回転
数Ｎがノツクの検出に適した範囲にあるか否かが
判定され、続いてステツプ２０５にてノツクの有
無が判定され、エンジン回転数がノツクの検知に
適した範囲にあり、しかもノツクを検知した場合
にのみハイオク用の点火時期をレギユラー用の点
火時期に補正して続く処理にてフラグFkのセツ
トを行い、エンジン回転数がノツクの検出に適し
ない場合、又はノツクを検知しなかつた場合に本
ルーチンの処理を終える。

この様に一度フラグFkが「１」にセツトされ
たならば、エンジンが停止されるまでレギユラー
用の点火時期に基づく制御が行われるので、従来
方法のようにレギユラー用、ハイオク用の点火時
期をスイツチ操作で行う必要もなく、レギユラー
用の点火時期を設定したままでハイオク燃料を使
用すると入つた不都合もない。

尚BTDC90゜の割り込みルーチンにおいてステ
ツプ２０７でFkが最初にセツトされ時にセツト
され、所定時間、たとえば１時間〜２時間経過後
にリセツトされる計時ステツプを設け、所定時間
経過リセツトと共にフラグFkをリセツトするよ
うにすれば、何らかの事情で例えば燃焼室内にデ
ポジツトが発生したり、あるいは空燃比が一時に
リーンになつたりして、ノツクが発生し誤つてギ
ユラー用の点火時期に補正された場合でも所定時
間経過後に再び使用燃料による点火時期の補正の
可否を判断することが可能となる。

以上説明したように、本発明方法は、エンジン
始動後、予め設定された高オクタン価燃料用の要
求進角値によつて点火時期制御を行うと共に、そ
の後所定エンジン条件でエンジンノツクを検知す
ると、燃料が普通オクタン価燃料であると判断し
て、点火時期を前記要求進角値と普通オクタン価
燃料用の要求進角値との差に応じて遅角側へ補正
することを特徴としている。

このため所定エンジン回転条件下でエンジンノ
ツクを検知した場合に、面倒な手動操作を行うこ
となく、自動的に使用中の燃料がハイオク用でな
いと判断して、レギユラー用の要求進角値にて点
火時期の制御を行うことができ、耳障りなノツク
音の頻発、エンジンの損傷を防ぎ、使用燃料に応
じた点火時期制御を行うことができるようにな
る。

またエンジン始動後、所定エンジン条件下でエ
ンジンノツクを検知しなければ、点火時期の遅角
補正は行わず、高オクタン価燃料用の要求進角値
による点火時期制御を実行するだけであるので、
高オクタン価燃料使用時に点火時期を遅角補正し
てしまうといつたことはなく、高オクタン価燃料
使用時には、高オクタン価燃料によるエンジン性
能を充分発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例に適用されるエ
ンジン及びその周辺装置を示す説明図。第２図
は、同じく制御回路を示すブロツク図、第３図は
実施例のメインプログラムを示すフローチヤー
ト、第４図はBTDC90゜割り込みルーチンを示す
フローチヤート、第５図はハイオク用、レギユラ
ー用のエンジン回転数に応じた要求進角を示すグ
ラフ、第６図はエンジン回転数に応じた要求進角
の補正量、即ちハイオク用とレギユラー用の要求
進角値の差を示すグラフ、第７図はエンジン負荷
−エンジン回転数に対応する要求進角の補正量を
示すデータマツプである。 １……エンジン、５……点火プラグ、１０……
エアフロメータ、１１……吸気温センサ、１４…
…気筒判別センサ、１５……回転角センサ、１６
……水温センサ、１７……ノツクセンサ、１８…
…制御回路、３３……MPU。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン始動後、予め設定された高オクタン
   価燃料用の要求進角値によつて点火時期制御を行
   うと共に、 その後所定エンジン条件下でエンジンノツクを
   検知すると、燃料が普通オクタン価燃料であると
   判断して、点火時期を前記要求進角値と普通オク
   タン価燃料用の要求進角値との差に応じて遅角側
   へ補正することを特徴とする点火時期制御方法。