JPH045734Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は多気筒内燃機関の点火時期制御装置に
関し、特に各気筒に筒内圧センサを備え、各筒内
圧センサからの信号に基づいて各気筒の点火時期
を制御する点火時期制御装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃費や出力の向上を図るうえで、実
際の燃焼状態を把握することは極めて重要であ
り、燃焼状態に応じて点火時期を制御することに
より、ノツキングを回避しつつ最良燃費、出力を
得ることができる。

燃焼状態を把握する方法としては、シリンダ内
での燃焼圧力を検出することがよく行われてお
り、そのための手段としては、特公昭41−5154号
公報に示されているような点火栓の座金として形
成された圧電型の筒内圧センサが知られている。

従つて、多気筒内燃機関の点火時期制御に際し
ては、各気筒に筒内圧センサを取付けて、各筒内
圧センサからの信号に基づいて各気筒のノツキン
グの発生の有無を検出し、各気筒の点火時期をノ
ツキング限界まで進角させて出力性能等の向上を
図り、ノツキングの発生が検出されるとノツキン
グ発生気筒の点火時期を遅角させてノツキングを
回避する。

ところで、このような筒内圧センサを用いた気
筒別の点火時期制御では、いずれかの筒内圧セン
サに信号系の断線等の異常を生じると、その気筒
の適正な点火時期の制御が困難となる。

そこで、各筒内圧センサの異常の有無を監視
し、一部の筒内圧センサに異常が発生した場合、
その気筒については、他の正常な気筒の中で一番
遅角側に制御されている気筒の点火時期を更に微
小値遅角させた点火時期にて点火を行うようなフ
エイルセーフシステムを組込んでいた。

〈考案が解決しようとする問題点〉 しかしながら、このような従来のフエイルセー
フシステムでは、筒内圧センサに異常を生じた気
筒の点火時期を最大限遅角してノツキングを回避
するのみであるから、その気筒の点火時期が必要
以上に遅角処理されてしまい、フエイルセーフ処
理とはいえ、燃費や出力が大巾に悪化してしまう
という問題点があつた。

本考案は、このような従来の問題点に鑑み、一
部の筒内圧センサに異常を生じてもその気筒の点
火時期をできる限り正常時と同様に制御できるよ
うなフエイルセーフシステムを提供することを目
的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 このため、本考案は、第１図に示すように、各
気筒に点火栓の座金として形成された圧電型の筒
内圧センサを設けて、点火時期制御手段により、
各気筒の燃焼行程時における各筒内圧センサから
の信号をアンプを介し読込んで各気筒のノツキン
グの発生の有無を判定し、この判定に基づいて各
気筒の点火時期を制御する一方、各気筒の筒内圧
センサの異常の有無を検出する異常検出手段と、
異常検出時に異常を生じた筒内圧センサに対応す
る気筒の点火時期を当該気筒の燃焼行程時におけ
る当該気筒に隣接する予め定めた気筒の筒内圧セ
ンサからの信号に基づいて制御するように切換え
る切換手段と、この切換時に前記当該気筒に隣接
する予め定めた気筒の筒内圧センサからの信号を
読込む際のアンプの増幅度を増大側に変更する増
幅度変更手段とを設ける構成とした。

〈作用〉 上記の構成においては、一部の気筒の筒内圧セ
ンサに異常を生じた場合、その気筒の点火時期は
隣接する予め定めた気筒の筒内圧センサからの信
号に基づいて制御する。これはある気筒において
ノツキングが発生すると、隣接する気筒の筒内圧
センサにもそのノツキングに対応する信号が表わ
れるので、隣接する気筒の筒内圧センサからの信
号に基づいてもノツキングの有無を判定すること
が可能であることによる。但し、その信号は小で
あることから、その信号を読込む際のアンプの増
幅度を増大側に変更する。これにより、一部の筒
内圧センサに異常を生じても、その気筒の点火時
期をノツキング限界にて制御できるようになる。

〈実施例〉 以下に本考案の一実施例を説明する。

第２図を参照し、機関１のシリンダヘツド２に
は各気筒毎に点火栓３が設けられており、これら
の点火栓３は、コントロールユニツト４に内蔵さ
れ、CPU４１，ROM４２，RAM４３，Ｉ／Ｏ
４４（第３図参照）を含んで構成されるマイクロ
コンピユータからの点火時期制御信号により、
各々のパワートランジスタ５及び点火コイル６を
介して高電圧を印加され、これにより火花点火し
て混合気を着火燃焼させる。

この点火時期の制御のため、機関運転状態のパ
ラメータとして、カムシヤフト７に直結されたク
ランク角センサ８からのクランク角信号に基づい
て算出される機関回転数Ｎと、エアフローメータ
（図示せず）により検出される吸入空気流量Ｑと
機関回転数Ｎとにより算出される基本燃料噴射量
Tp＝Ｋ・Ｑ／Ｎ（Ｋは定数）とが用いられる。
尚、基本燃料噴射弁（図示せず）の燃料噴射量の
制御のために算出されるもので、負荷を表わして
いる。

また、各気筒に点火栓３の座金として取付けら
れた圧電型の筒内圧センサ９からの信号が点火時
期の制御に用いられる。

筒内圧センサ９は環状の枠内にピエゾ圧電素子
を有していて、点火栓３の座金として締付けられ
ているため、シリンダ内の燃焼圧力が点火栓３に
作用すると、その締付力が増減変化し、これによ
り圧電素子の発生電荷が燃焼圧力に応じて変化す
る。具体的には燃焼圧力が作用すると、筒内圧セ
ンサ９に対する締付力が弱まり、センサ出力が増
加する。

そして、No.１〜No.６の気筒の筒内圧センサ９か
らの信号は、第３図に示すようにコントロールユ
ニツト４内のマルチプレクサ４５に入力され、こ
れにより選択されて、常閉のスイツチ４６により
増幅度１のプリアンプ４７を介して、アンプ４８
に入力され、これにより増幅された後、ノツク判
定回路４９に入力される。ノツク判定回路４９は
バンドパスフイルタなどにより必要な周波数成分
をピツクアツプしてノツキングの発生の有無を判
定する。このノツク判定回路４９からのノツキン
グの発生の有無を表わす信号はＩ／Ｏ４４を介し
てCPU４１に読込まれる。

また、筒内圧センサ９は第４図に等価回路を示
すように直流的にはインピーダンスが無限大であ
る圧電素子P_Zの電極間に並列に抵抗R₁を接続し
て、等価的に圧電素子P_Zのインピーダンスを低
くし、これにより異常を検出し得るようにしてあ
る。すなわち、筒内圧センサ９の信号線Ｓに断線
を生じた場合は入力電圧Ｖが電源電圧V_CC近くま
で高くなり、短絡故障を生じた場合は入力電圧Ｖ
が０近くまで低下するので、これらを第３図の異
常検出回路５０で検出するようにしてある。この
異常検出回路５０からの異常の有無を表わす信号
もＩ／Ｏ４４を介してCPU４１に読込まれる。

コントロールユニツト４内のCPU４１におい
ては第５図〜第９図のフローチヤートに従つて演
算処理し、点火時期を制御する。

第５図に示すルーチンは、バツクグラウンドジ
ヨブ（BGJ）として実行され、機関回転数Ｎと
基本燃料噴射量Tpとから、これらに応じてマツ
プ上に予め定められている点火時期の制御値（点
火進角）MADVを検索により設定する。

第６図に示すルーチンは、各気筒の点火時期の
制御のため、クランク角センサ８からの信号に基
づいて６気筒の場合120°毎に実行される。

ステツプ１（図にはＳ１と記してある。以下同
様）では角クランク角センサ８からの信号に基づ
いて次の点火気筒を判別する。そして、この判別
に基づいて分岐し、例えば次の点火気筒がNo.１の
場合は、ステツプ２へ進んで、機関運転状態に基
づく点火時期の制御値MADVにNo.１気筒用の補
正値C₁を加算することにより、最終的な点火時
期の制御値ADVを決定する。次のステツプ３で
はその点火時期の制御値ADVを制御レジスタに
セツトし、その時期にてNo.１気筒の点火栓３を作
動させる。

第７図に示すルーチンは、点火時期をノツキン
グ限界に近づけるため、所定時間（例えば
100ms）毎に実行され、現在のNo.１〜No.６気筒用
の補正値C₁〜C₆の全てを、それらにそれぞれ所
定の進角角度X_A（例えば0.1°）を加算することに
より、進角側に補正する。

第８図に示すルーチンは、ノツキングの発生の
有無の検出とノツキング発生時の遅角補正のた
め、クランク角センサ８からの信号に基づいて６
気筒の場合120°毎に実行される。

ステツプ１１ではクランク角センサ８からの信
号に基づいて点火気筒を判別する。そして、この
判別に基づいて分岐し、例えば点火気筒がNo.１の
場合は、ステツプ１２へ進んで、No.１気筒につい
ての異常検出フラグＦ１が１か０かを判定する。
異常検出フラグＦ１が０（正常）の場合は、次に
ステツプ１５へ進み、ノツク判定回路４９からの
信号に基づいてノツキングの発生の有無を判定す
る。この場合は、マルチプレクサ４５によりNo.１
気筒の筒内圧センサ９が選択され、またスイツチ
４６が閉じられていてプリアンプ４７の増幅度は
１となつている。そして、ノツキング無しの場合
はこのルーチンを終了し、ノツキング有りの場合
はステツプ１６へ進んで、ノツキング発生気筒で
あるNo.１気筒用の補正値C₁を、それから所定の
遅角角度X_R（例えば1°）を減算することにより、
遅角側に補正して、このルーチンを終了する。
尚、第８図において点火気筒がNo.４〜No.６気筒の
場合の分岐については同様のため省略してある。

第９図に示すルーチンは、筒内圧センサ９の異
常検出のために実行される。

ステツプ２１では異常検出回路５０からの信号
に基づいて筒内圧センサ９の異常の有無を判定す
る。異常無しのときはこのルーチンを終了する。
異常有りのときはステツプ２２へ進んでクランク
角センサ８からの信号あるいはマルチプレクサ４
５への選択信号に基づいて異常を生じた筒内圧セ
ンサ９がどの気筒のものであるかを識別する。そ
して、この識別に基づいて分岐し、例えばその気
筒がNo.１の場合は、ステツプ２３へ進んで、No.１
気筒についての異常検出フラグＦ１が１にセツト
して、このルーチンを終了する。従つて、この第
９図のルーチンが異常検出回路５０と共に異常検
出手段に相当する。

このように、例えばNo.１気筒の筒内圧センサ９
に異常を生じて、No.１気筒についての異常検出フ
ラグＦ１が１にセツトされると、第８図のルーチ
ンの実行時、特にNo.１気筒のノツキング検出に際
し、第８図のステツプ１２での異常検出フラグＦ
１の判定後、ステツプ１３，１４が実行される。

第８図のステツプ１３では、マルチプレクサ４
５により、No.１気筒に隣接する予め定めたNo.３気
筒の筒内圧センサ９を選択するように切換える。
このステツプ１３の部分が切換手段に相当する。

次のステツプ１４では、スイツチ４６をオフに
することにより、プリアンプ４７の増幅度を上げ
る。このステツプ１４の部分が増幅度変更手段に
相当する。これは、No.１気筒のノツキング発生時
に隣接するNo.３気筒の筒内圧センサ９の信号にそ
のノツキングの影響が現れる度合は小さいので、
補償するためである。この場合、スイツチ４６及
びプリアンプ４７を設けることなく、アンプ４８
の増幅度を変更するようにしてもよい。

このようにして、隣接する気筒の筒内圧センサ
９からの信号を利用してノツキングの発生の有無
を判定し、この判定に基づいて遅角量を設定する
ことにより、正常時とほぼ同様な制御が可能とな
る。

尚、第３図に示すような配列のＶ型６気筒の場
合、異常発生時に切換使用する筒内圧センサは例
えば第１０図に示すように設定すればよい。

〈考案の効果〉 以上説明したように本考案によれば、一部の気
筒の筒内圧センサに異常を生じても、その気筒の
点火時期を、その気筒の燃焼行程時における隣接
する気筒の筒内圧センサからの信号に基づいて、
アンプの増幅度を変更しつつ読込んで、制御する
ことで、異常発生後も実際の状態に見合つた制御
が可能となり、その気筒の点火時期をノツキング
限界にて制御でき、ノツキングを回避しつつ最良
燃費、出力で運転できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロツク図、第２
図は本考案の一実施例を示すシステム図、第３図
はコントロールユニツト内部のブロツク回路図、
第４図は筒内圧センサの等価回路図、第５図〜第
９図は制御内容を示すフローチヤート、第１０図
は異常検出時に切換使用する筒内圧センサを示す
表図である。 １……機関、３……点火栓、４……コントロー
ルユニツト、８……クランク角センサ、９……筒
内圧センサ、４１……CPU、４５……マルチプ
レクサ、４７……プリアンプ、４８……アンプ、
４９……ノツク判定回路、５０……異常検出回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 各気筒に点火栓の座金として形成された圧電型
   の筒内圧センサを設け、各気筒の燃焼行程時にお
   ける各筒内圧センサからの信号をアンプを介し読
   込んで各気筒のノツキングの発生の有無を判定
   し、この判定に基づいて各気筒の点火時期を制御
   する多気筒内燃機関の点火時期制御装置におい
   て、各気筒の筒内圧センサの異常の有無を検出す
   る異常検出手段と、異常検出時に異常を生じた筒
   内圧センサに対応する気筒の点火時期を当該気筒
   の燃焼行程時における当該気筒に隣接する予め定
   めた気筒の筒内圧センサからの信号に基づいて制
   御するよう切換える切換手段と、この切換時に前
   記当該気筒に隣接する予め定めた気筒の筒内圧セ
   ンサからの信号を読込む際のアンプの増幅度を増
   大側に変更する増幅度変更手段とを設けたことを
   特徴とする多気筒内燃機関の点火時期制御装置。