JPH05256237A - 内燃機関の点火角制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温再起動時にもノッキング発生を抑制する
ことが可能な点火角制御装置を提供する。 【構成】 内燃機関の回転数を検出する手段１０１と、
内燃機関の運転状態を表す状態量を検出する手段１０２
と、点火手段１０３と、回転数に基づいて起動時点火角
を決定する手段１０４と、回転数と状態量とに基づいて
通常運転時の点火角を決定する手段１０５と、起動状態
にある時に手段１０４で決定された点火角信号を手段１
０３に供給しそうでない時に手段１０５で決定された点
火角信号を手段１０３に供給する第１の切替手段１０６
と、から構成され、手段１０１と手段１０４および手段
１０５との間に、回転数信号を時間的に遅延させる手段
１０７と、高温起動状態にあると判断された時に回転数
信号を手段１０７を介して手段１０４および手段１０５
に回転数信号を供給しそうでないと判断された時に手段
１０７をバイパスして回転数信号を供給する手段１０８
と、を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の点火角制御装
置にかかわり、特に高温再起動時の点火角を制御する点
火角制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年エレクトロニクス技術の発達にとも
ない内燃機関の点火角をマイクロコンピュータによって
制御する制御装置が広く使用されている。このマイクロ
コンピュータを使用した点火角制御装置にあっては、例
えば吸入空気量、排気ガス内酸素量、冷却水温度、ノッ
クセンサ出力等を入力して内燃機関の効率、出力の低下
しない範囲で燃費を向上させかつノッキングの発生を抑
制可能なように点火時期を決定する。

【０００３】しかしながら内燃機関始動時のように各パ
ラメータが大きく変化する時は、最適な点火時期をマイ
クロコンピュータによって算出することは容易ではな
く、また始動期間はそれほど長く続かないためいわゆる
バックアップＩＣ内に組み込まれたハードワイヤロジッ
クによって内燃機関回転数のみをパラメータとして点火
時期を決定していた。

【０００４】即ち内燃機関回転数信号に同期して点火信
号を出力する固定点火制御が行われていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近内燃機関の効率向
上の観点から内燃機関の圧縮比を現在一般的に採用され
ている値（７．５〜９．０）より大きくする傾向にあ
る。しかし圧縮比を大きくするとノッキングが発生しや
すくなることは避けることができない。

【０００６】通常運転状態であれば点火角を遅らすこと
によってノッキングの発生を抑制することが可能である
が、内燃機関始動時にはバックアップＩＣによって固定
点火制御されるためにノッキングの発生によって点火角
を遅らすことはできない。特に内燃機関の暖機完了状態
即ち冷却水温度高温状態で再起動する場合には、ノッキ
ングが一層発生し易くなる。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、高温再起動時にもノッキング発生を抑制する
ことが可能な点火角制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】図１は本発明にかかる内
燃機関の点火角制御装置の基本構成図であって、内燃機
関の回転数を検出する回転数検出手段１０１と、内燃機
関の運転状態を表す状態量を検出する状態量検出手段１
０２と、内燃機関の各気筒毎に備えられた点火手段１０
３と、回転数検出手段１０１で検出された内燃機関回転
数に基づいて内燃機関起動時の点火角を決定する起動時
点火角決定手段１０４と、回転数検出手段１０１で検出
された内燃機関回転数と状態量検出手段１０２で検出さ
れた内燃機関の運転状態を表す状態量とに基づいて内燃
機関通常運転時の点火角を決定する通常運転状態時点火
角決定手段１０５と、状態量検出手段１０２で検出され
た状態量から内燃機関が起動状態にあると判断された時
に起動時点火角決定手段１０４で決定された点火角信号
を点火手段１０３に供給し状態量検出手段１０２で検出
された状態量から内燃機関が起動状態でないと判断され
た時に通常運転状態時点火角決定手段１０５で決定され
た点火角信号を点火手段１０３に供給する第１の切替手
段１０６と、から構成され、回転数検出手段１０１と起
動時点火角決定手段１０４および通常運転状態時点火角
決定手段１０５との間に、回転数検出手段１０１の出力
を時間的に遅延させる回転数信号遅延手段１０７と、状
態量検出手段１０２で検出された状態量から内燃機関が
冷却水温度が所定温度以上の起動状態にあると判断され
た時に回転数検出手段１０１で検出された回転数信号を
回転数信号遅延手段１０７を介して起動時点火角決定手
段１０４および通常運転状態時点火角決定手段１０５に
回転数信号を供給し状態量検出手段１０２で検出された
状態量から内燃機関が冷却水温度が所定温度以上の起動
状態でないと判断された時に回転数信号遅延手段１０７
をバイパスして起動時点火角決定手段１０４および通常
運転状態時点火角決定手段１０５に回転数信号を供給す
る第２の切替手段１０８と、を設ける。

【０００９】

【作用】本発明による内燃機関の点火角制御装置によれ
ば、内燃機関回転数と回転数以外の運転状態量とに基づ
いて最適な点火角を決定することの困難な内燃機関起動
時であっても、回転数遅延手段で時間的に遅延させた回
転数信号に基づいて点火角が決定されるため、実質的に
点火角が遅角されたことになり高温状態で再起動しても
ノッキングの発生が防止される。

【００１０】

【実施例】図２は本発明にかかる内燃機関の点火角制御
装置の一実施例の構成図であって、起動時点火角決定手
段としてバックアップＩＣを、通常運転時点火角決定手
段としてマイクロコンピュータを使用する場合を示す。
即ちマイクロコンピュータ２０５はバス２０５１を中心
として、ＣＰＵ２０５２、メモリ２０５３、入力インタ
ーフェイス２０５４および出力インターフェイス２０５
５から構成されている。

【００１１】内燃機関２００には回転数を検出するため
のセンサが組み込まれたディストリビュータ２０１が取
り付けられており、例えば３０゜クランク角毎にパルス
が発生される。このパルスは波形成形部２０１１で矩形
波に変換され第２の切替部２０８の共通端子２０６ｃに
供給される。

【００１２】第２の切替部２０８の“ａ”端子２０８ａ
は回転数信号遅延部２０７に接続されるが、この回転数
信号遅延部２０７は回転数に比例した周波数を有する矩
形波の位相を所定量遅延させる。回転数信号遅延部２０
７の出力は第２の切替部２０８の“ｂ”端子２０８ｂか
ら回転数信号遅延部２０７のバイパス回路と共通に接続
され、マイクロコンピュータの入力インターフェイス２
０５４に接続される。

【００１３】内燃機関２００には運転状態を検出するた
めに冷却水の温度を検出する温度センサ２０２１および
ノッキング状態を検出するノックセンサ２０２２が設置
されそれらの出力も入力インターフェイス２０５４に接
続される。また内燃機関は起動スイッチ２０２３をオン
とすることによってバッテリ２０２４から電力が供給さ
れるスターターモータ２０２５によって起動されるが、
起動スイッチ２０２３のオンオフ状態も入力インターフ
ェイス２０５４に送られる。

【００１４】起動時の点火角を決定するためのバックア
ップＩＣ２２０はいわゆるハードワイヤドロジックであ
り、点火角決定部２０４および第１の切替部２０６から
構成される。即ち起動時点火角決定部２０４は、回転数
信号遅延部２０７からあるいは第２の切替部２０８の
“ｂ”端子２０８ｂから回転数信号遅延部２０７のバイ
パスして供給される内燃機関回転数Ｎｅの信号波形に同
期して点火信号を出力する。

【００１５】この点火信号は第１の切替部２０６の
“ａ”端子２０６ａに供給される。第１の切替部２０６
の“ｂ”端子２０６ｂにはマイクロコンピュータ２０５
で決定された通常運転時点火信号が供給される。第１の
切替部２０６は例えば起動スイッチ２０２３のオン状態
である起動時を表す状態量によって制御される。

【００１６】即ち本実施例においては起動スイッチ２０
２３がオンであれば第１の切替部２０６の“ａ”端子２
０６ａと“ｃ”端子２０６ｃとが接続状態となり、起動
スイッチ２０２３がオフであれば第１の切替部２０６の
“ｂ”端子２０６ｂと“ｃ”端子２０６ｃとが接続状態
とが接続状態となる。第１の切替部２０６の出力はイグ
ナイタ２０３１を介して点火プラグに供給され所定のク
ランク角で気筒内の混合気に点火する。

【００１７】第２の切替部２０８は、本実施例において
は出力インターフェイス２０５５から出力されるマイク
ロコンピュータ２０５での判定結果に基づいて制御され
る。図３はマイクロコンピュータ２０５で実行される制
御ルーチンのフローチャートである。ステップ３０１で
入力インターフェイス２０５４を介して、内燃機関の運
転状態量即ち内燃機関回転数Ｎｅ、冷却水温度ＴＨｗ、
ノックセンサ出力Ｋｎｃおよび起動スイッチのオンオフ
状態を読み込む。

【００１８】ステップ３０２で起動スイッチ２０２３が
オンであるか否かを判定し、肯定判定された時はステッ
プ３０３に進む。ステップ３０３で冷却水温度ＴＨｗが
例えば７０°Ｃ以上であるか否かを判定し、肯定判定さ
れた時はステップ３０４に進む。ステップ３０４でノッ
クセンサ２０２２の出力に基づいてノッキングが発生し
ているか否かを判定し、肯定判定された場合はステップ
３０５に進む。

【００１９】ステップ３０５においては第２の切替部２
０８に対してオン指令を出力してステップ３０７に進
む。ステップ３０２、３０３および３０４のいずれかで
否定判定された場合はステップ３０６に進み、第２の切
替部２０８に対してオフ指令を出力してステップ３０７
に進む。

【００２０】ステップ３０７では次式に基づいて内燃機
関回転数Ｎｅ、冷却水温度ＴＨｗおよびノックセンサ出
力Ｋｎｃを用いて通常時点火角θ（ｎ）を決定し、その
点火角に応じた点火信号を出力する。 θ（ｎ） ＝ ｇ（Ｎｅ、ＴＨｗ、Ｋｎｃ） （１） なおノックセンサ２０２２が搭載されていない場合はス
テップ３０４は省略することができる。

【００２１】制御ルーチンから第２の切替部２０８に対
してオン指令が出力された場合は第２の切替部２０８の
“ｃ”端子２０８ｃと“ａ”端子２０８ａとが接続さ
れ、時間的に遅延された回転数信号がバックアップＩＣ
２２０およびマイクロコンピュータ２０５に供給され
る。逆に制御ルーチンから第２の切替部２０８に対して
オフ指令が出力された場合は第２の切替部２０８の
“ｃ”端子２０８ｃと“ｂ”端子２０８ｂとが接続さ
れ、波形成形部２０１１の出力が直接バックアップＩＣ
２２０およびマイクロコンピュータ２０５に供給され
る。

【００２２】本実施例においては起動スイッチ２０２３
がオンとなっている場合はバックアップＩＣ２２０で内
燃機関回転数信号に同期して点火角が決定され、さらに
マイクロコンピュータ２０５で冷却水温度が所定温度以
上でかつノッキングが発生していると判断された時は時
間的に遅延された回転数信号に基づいて点火角が決定さ
れる。

【００２３】従ってバックアップＩＣ２２０で点火角が
決定された場合でも等価的に点火角が遅延され、ノッキ
ングの発生が抑制される。なお第２の切替部２０８をマ
イクロコンピュータ２０５で制御せず、外部ロジックで
制御することもできる。例えばこの外部ロジックは、起
動スイッチ２０２３がオンでありかつ冷却水温度ＴＨｗ
が例えば７０°Ｃである所定温度以上である時に第２の
切替部２０８をオンとするように構成してもよい。

【００２４】外部ロジックによって第２の切替部２０８
を制御することにより、起動時にバッテリ電圧が低下し
てマイクロコンピュータ２０５の動作が不安定な期間で
あっても、回転数信号を遅延させてノッキングの発生を
確実に抑制することが可能である。図４は回転数信号遅
延部の一実施例であって、抵抗４０１とコンデンサ４０
２によって構成される一次遅れ回路である。

【００２５】図５はこの回転数信号遅延部における波形
処理の説明図であって、（イ）は回転数信号遅延部への
入力信号、（ロ）は回転数信号遅延部からの出力信号そ
して（ハ）はその出力信号に基づきバックアップＩＣ２
２０あるいはマイクロコンピュータ２０５の入力閾値で
処理して出力される点火信号、（ニ）は回転数信号遅延
部をバイパスした回転数信号に基づきバックアップＩＣ
２２０から出力される点火信号を表す。

【００２６】即ち波形成形部２０１１の出力である矩形
波（イ）は一次遅れ回路を通過することにより、パルス
の立ち上がりおよび立ち下がりはランプ状の波形（ロ）
となる。このランプ状の波形（ロ）をバックアップＩＣ
２２０あるいはマイクロコンピュータ２０５に入力する
と、入力回路の閾値以下ではＬレベルと閾値以上ではＨ
レベルとみなされるため等価的に回転数信号はφだけ位
相が遅れ、これに伴い点火信号即ち、点火角もφだけ遅
れる。

【００２７】

【発明の効果】本発明にかかる内燃機関の点火角制御装
置によれば、内燃機関の高温再起動時のように運転状態
量が大きく変動するためにいくつかの運転状態量に基づ
いて点火角を決定することができずかつノッキングの発
生し易い場合であっても、回転数信号を時間的に遅延さ
せることにより等価的に点火角を遅らせてノッキングの
発生を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明にかかる内燃機関の点火角制御装
置の基本構成図である。

【図２】図２は本発明にかかる内燃機関の点火角制御装
置の実施例構成図である。

【図３】図３は制御ルーチンのフローチャートである。

【図４】図４は遅延部の実施例の回路図である。

【図５】図５は波形処理の説明図である。

【符号の説明】

１０１…回転数検出手段 １０２…状態量検出手段 １０３…点火手段 １０４…起動時点火角決定手段 １０５…通常運転時点火角決定手段 １０６…第１の切替手段 １０７…回転数信号遅延手段 １０８…第２の切替手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 正仁 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転数を検出する回転数検出
   手段（１０１）と、 該内燃機関の運転状態を表す状態量を検出する状態量検
   出手段（１０２）と、 該内燃機関の各気筒毎に備えられた点火手段（１０３）
   と、 該回転数検出手段（１０１）で検出された内燃機関回転
   数に基づいて内燃機関起動時の点火角を決定する起動時
   点火角決定手段（１０４）と、 該回転数検出手段（１０１）で検出された内燃機関回転
   数と、該状態量検出手段（１０２）で検出された内燃機
   関の運転状態を表す状態量とに基づいて内燃機関の通常
   運転時の点火角を決定する通常運転状態時点火角決定手
   段（１０５）と、 該状態量検出手段（１０２）で検出された状態量から内
   燃機関が起動状態にあると判断された時に該起動時点火
   角決定手段（１０４）で決定された点火角信号を該点火
   手段（１０３）に供給し、該状態量検出手段（１０２）
   で検出された状態量から内燃機関が起動状態でないと判
   断された時に該通常運転状態時点火角決定手段（１０
   ５）で決定された点火角信号を該点火手段（１０３）に
   供給する第１の切替手段（１０６）と、から構成される
   内燃機関の点火角制御装置において、 該回転数検出手段（１０１）と該起動時点火角決定手段
   （１０４）および該通常運転状態時点火角決定手段（１
   ０５）との間に、 該回転数検出手段（１０１）の出力を時間的に遅延させ
   る回転数信号遅延手段（１０７）と、 該状態量検出手段（１０２）で検出された状態量から内
   燃機関が冷却水温度が所定温度以上の起動状態にあると
   判断された時に該回転数検出手段（１０１）で検出され
   た回転数信号を該回転数信号遅延手段（１０７）を介し
   て該起動時点火角決定手段（１０４）および該通常運転
   状態時点火角決定手段（１０５）に回転数信号を供給
   し、該状態量検出手段（１０２）で検出された状態量か
   ら内燃機関が冷却水温度が所定温度以上の起動状態でな
   いと判断された時に該回転数信号遅延手段（１０７）を
   バイパスして該起動時点火角決定手段（１０４）および
   該通常運転状態時点火角決定手段（１０５）に回転数信
   号を供給する第２の切替手段（１０８）と、を設けるこ
   とを特徴とする内燃機関の点火角制御装置。