JPH0552435B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、指圧検出方式の内燃機関用点火時期
制御装置に関する。

背景技術 内燃機関を運転状態における燃焼室内圧変化は
第１図に曲線Ａに示す如くなつていることが知ら
れている。すなわち、点火角θ_IGにて点火系をト
リガすると点火遅れθdをもつて混合気が点火さ
れ、シリンダ内圧はその後急上昇して最大圧力ピ
ークPmax（以下指圧ピークと称する）を経て降
下する過程をたどる。

この指圧ピークのクランク角度位置は、エンジ
ンが最大出力を発揮する状態と関係することが知
られており、この最大出力を与えることができる
指圧ピークのクランク角度位置は、図示のように
上死点後（以下ATDCという）例えば、12°〜13°
にあることが実験的に確かめられた。よつて、こ
のATDC12°〜13°を理想のピーク範囲として指圧
ピークを理想のピーク範囲に収まるように点火時
期θ_IGを制御する指圧検出方式の点火時期制御装
置が例えば特公昭49−29209号公報によつて公知
である。

かかる点火時期制御装置はシリンダ内圧を直接
検出してシリンダ内圧を表わす指圧信号によつて
エンジンサイクル毎に指圧ピーク位置データを
得、目標位置データと比較して該エンジンサイク
ル毎の点火時期を進角若しくは遅角せしめるよう
になつている。

ところで、シリンダ内圧変化は、機関の正常運
転時においては上記した如く上死点近傍で最大ピ
ークが生ずるのであるが、エンジン異常時あるい
は指圧検出信号系の異常時には指圧信号変化が第
１図に示した曲線の如くは変化しない。かかる異
常検出方法として指圧ピーク値の１エンジンサイ
クル内で変化状況を見て異常検出をなす技術が実
開昭59−49788号公報により公知となつている。

一方、２サイクル機関及び４サイクル機関共用
の指圧検知式点火時期制御装置を得んとするとき
は４サイクル機関における吸入排気工程をいわゆ
る捨火サイクルとして検出する必要もあるが、こ
の捨火サイクルは異常状態ではないので、上記し
た実開昭59−49788号公報記載の技術によること
は出来ない。

発明の概要 そこで、本発明は、いわゆる捨火サイクルを特
別な装置を用いないで検出して正確な制御をなし
得る指圧検出方式の内燃機関用点火時期制御装置
を提供することを目的とする。

本発明による内燃機関用点火時期制御装置にお
いては機関サイクル毎に連続して得られる指圧ピ
ーク値データのうち前回値と今回値とを比較し
て、今回値が前回値に比して所定値以上大幅に小
さいときは、今回サイクルを捨火サイクルと判断
して今回指圧ピーク値に前回指圧ピーク値を置換
するのである。

実施例 第２図は、本発明による点火時期制御装置を示
しており、この装置においては、内燃機関（図示
せず）の燃焼室を形成するシリンダヘツド等の部
材に貫通孔を穿ちこれに圧電素子の圧力センサを
その検出ヘツドが燃焼室内に露出するが如く密着
挿通せしめるなどして得られる指圧信号発生回路
１が含まれている。クロツク発生回路２は、例え
ばエンジン回転に同期してエンジン１サイクルで
360個のクロツクパルスを発生する。エンジン回
転に同期したクロツクパルスを得る手段としては
クランクシヤフトの回転に応動して回転する円盤
であつて、等間隔にて多数のスリツトを有するス
リツト円盤にフオトカプラを組み合せてフオトカ
プラの出力信号によつてクロツクパルスを得る手
段が公知である。基準位置発生回路３は、クラン
ク角度位置が例えば上死点前（以下BTDCとい
う）90°に対応する基準位置に達したことを示す
基準位置信号を発生する。この基準位置信号はク
ロツク発生回路２に用いたスリツト円盤に基準位
置信号用スリツトを別に設けかつ基準位置信号生
成用フオトカプラを設けることにより得ることが
できる。ピークホールド回路４は基準位置信号に
よつてクリアされた後、指圧信号の最大値を保持
する。ピークホールド回路４には比較回路５が接
続されている。比較回路５は該最大値を指圧信号
自身が下回つたときピーク検出信号を発生する。
クランク角度位置計測用のカウンタ６はクロツク
パルスをカウントしかつ基準位置信号によりクリ
アされており、カウンタ６のカウント値θcは例え
ば８ビツトデータでありクランク角の現在値を示
している。ラツチ回路１０は比較回路５ａからの
ピーク検出信号がそのゲート端子ｇに供給される
毎にカインタ６のカウント値をラツチするように
なつている。一方、デコーダ１１は、カウンタ６
のカウント値が例えば154になつたとき読取指令
信号の点火角設定回路８に供給する。カウント値
154は、指圧ピーク値が生ずると予測されるクラ
ンク角より大きいクランク角に対応しており、排
気弁のバルブシーテイングノイズが指圧信号に混
入しても影響を受けないような読み取りタイミン
グを得ている。点火角設定回路８は、これに応じ
てラツチ回路１０の内容を読み取つてこのラツチ
内容をクランク角度上のピーク位置データθpxと
判断する。なお、デコーダ１１からの読取指令信
号によつてゲートを開くゲート回路を経てラツチ
内容を点火角設定回路８に供給する構成も考えら
れる。点火角設定回路８は、マイクロプロセツサ
等によつて構成され、供給されるピーク位置デー
タθpxを元にして後述するプログラムに従つて、
所望の点火角θ_IGデータを点火指令回路９に供給
する。点火指令回路９は、カウンタ６のカウント
値θcからクランク角度現在値を知り、このカウン
ト値θcと入力θ_IGとが一致したとき点火スイツチ
SWを開放せしめ、これにより点火トランスＴの
２次コイルに点火電流が流れて点火プラグ（図示
せず）にて点火がなされる。なお、点火角設定回
路８と点火指令回路９とによつて点火指令手段が
形成される。また、点火角設定回路８はエンジン
パラメータセンサ１２からの諸エンジンパラメー
タすなわちエンジン回転数Ne、吸入負圧P_B、ス
ロツトル開度θth、エンジン冷却水温Tw等を基
にして動作するモードも備え得る。更に、点火角
設定回路８はＡ／Ｄ変換器１３に対して比較回路
５ｂの比較基準データを供給する。

第３図Ａ〜Ｆは上記実施例回路の動作を説明す
る信号波形図である。すなわち、基準位置信号及
びクロツクパルスは各々第３図Ａ，Ｂにおいて示
されるが如くである。指圧信号は第３図Ｃの実線
で示されるが如く変化し、従つて、ピークホール
ド回路４の出力は第３図Ｃの点線で示されるが如
くである。比較回路５は、指圧信号の極大点毎に
第３図Ｄの如きピーク検出信号を発する。第３図
Ｅはカウンタのカウント値θcの変化の様子を数字
にて示している。

第３図Ｆはラツチ回路１０のラツチ内容の変化
の様子を数字にて示している。第３図Ｇはデコー
ダ１１の出力変化を示し、この場合、高レベルが
読取指令信号である。

点火角設定回路８は第４図に示すように基準位
置信号が発生したか否かを判別（ステツプS₁）
し、基準位置信号が発生したならば、エンジン回
転数Ne、スロツトル開度θthその他をエンジンパ
ラメータをエンジンパラメータセンサ１２から取
り込む（ステツプS₂）。ステツプS₂の後、又は基
準位置信号が発生していない場合には読取指令信
号が発生したか否かを判別し（ステツプS₃）、読
取指令信号が発生するとＡ／Ｄ変換器１４から最
大ピーク値Pmax（Ｎ）を読み込む（ステツプ
S₄）。次いで、エンジン回転数Ne（Ｎ）を判別値
Nerと比較する（ステツプS₅）。若し、Ne（Ｎ）＜
Nerならばピーク値の今回値Pmax（Ｎ）から前
回値Pmax（Ｎ−１）を引いた値がεより大であ
るか否かの判断をする（ステツプS₆）。Ne（Ｎ）＞
Nerであり、かつ前回値Pmax（Ｎ−１）より今
回値Pmax（Ｎ）が小であるときはステツプS₆に
入る（スツテプS₇）。反対にPmax（Ｎ）＜Pmax
（Ｎ−１）であるならばエンジンブレーキ状態で
あると判断して点火角θ_IGをエンジンブレーキ時
点火マツプからエンジン回転数Ne等をパラメー
タとして検索した値に設定する（ステツプS₈）。
なお、エンジンブレーキ状態はNe（Ｎ）＞Nerか
つスロツトル開度θthが所定値θrより小なること
により識別することも考えられる。

Pmax（Ｎ）＞Pmax（Ｎ−１）＋εである場合は、
今回サイクルにおいて爆発があつたと推定される
故、ピーク位置θpx（Ｎ）を正しい値であるとし
て次のステツプS₉に入る。ところがPmax（Ｎ）＜
Pmax（Ｎ−１）＋εの場合は、今回サイクルにお
いては爆発が生じておらず、４サイクル機関にお
ける吸入排気行程があるいは矢火サイクルである
かいずれにしても正しいピーク位置θpxが期待で
きない非通常サイクルであると判別する。よつ
て、この場合は、今回値θpx（Ｎ）を前回値θpx
（Ｎ−１）に置換しておいて（ステツプS₁₀）、ス
テツプS₉に入る。ステツプS₉においては、フイー
ドバツク系の安定性を増すために θpx（Ｎ）＝_o 〓ⁿ⁼⁰ ωnθpx（Ｎ−ｎ） なる数式によつて過去のエンジンサイクル（Ｎ−
１）、（Ｎ−２）、……（Ｎ−ｎ）回目のエンジン
サイクルにおける指圧ピーク位置データ値によつ
て今回データ値を補正する。

上記数式のωnの具体例として、ω₀＝ω₁＝ω₂＝
ω₃＝ω₄＝１／５、ω₅＝ω₆＝…＝ωn＝０として、
過去４回のデータと今回データとの平均値を今回
データとすることも考えられる。平均の方式はこ
れに限定されず、適当な回数のデータの平均を取
るのである。また、ωn＝（１／Ｌ）ⁿ（Ｌ＞１、ｎ
＞０）とすることも考えられる。

こうして得られたθpxが上死点角度θ_TDCと例え
ば12°の角度αとの和より大であるか否かを判別
し（ステツプS₁₁）、大ならば点火角θ_IGをΔθ₁だけ
進角せしめ（ステツプS₁₂）、小ならば点火角θ_IG
をΔθ₂だけ遅角せしめる（ステツプS₁₃）。ここで
は進角量Δθ₁と遅角量Δθ₂とを必ずしも等しい値
とせず、フイードバツク系の特性に応じてΔθ₁＞
θ₂あるいはΔθ₁＜θ₂とすることができる。また、
Δθ₁、Δθ₂はθpx（Ｎ）と（θ_TDC＋α）との差の関
数とすることもできる。

以上のスタートからエンドまでのステツプS₁な
いしS₂₀の１サイクルの動作が、上記したクロツ
クパルスまたはこれとは別の所定周期のクロツク
パルスに応じて順次実行されかつ該サイクル動作
が繰り返されるのである。この点については以下
のプログラムも同様である。

かかる動作においてはピーク位置データθpxが
θ_TDC＋αに等しくなるようにフイードバツク制御
しているが、ピーク位置データθpxがθ_TDC＋α±
β（Ｘ）の領域内の値になるように制御しても良
いのである。ここで、β（Ｘ）はエンジン回転数
Ne、スロツトル回度θth、エンジン吸入負圧P_Bの
いずれか１によつて設定することができ、こうす
ることによりフイードバツク系全体の安定性の向
上を図ることができる。

第５図は点火指令回路９をマイクロプロセツサ
によつて形成した場合の動作プログラム例を示し
ている。すなわち、点火指令回路９は点火角設定
回路８からの点火角データθ_IGを取り込み（ステ
ツプS₂₁）、カウンタ６からカウント値θcを取り込
む（ステツプS₂₂）。この点火角データθ_IGとカウ
ント値θcとが一致するか否かを判別し、θ_IG＝θc
の条件が成立したとき直ちに点火指令を発して
（ステツプS₂₃，S₂₄）、点火スイツチSWを開放せ
しめる。ステツプS₂₃においては、θ_IG＝θcか否か
の判断ではなく、θ_IGとθcとの差がδθより小なる
か否かの判断とすることも考えられる。

発明の効果 以上のことから明らかな如く、本発明による内
燃機関用点火時期制御装置においては、指圧ピー
ク値のエンジンサクル毎のサンプル値のうち連続
する２つを比較して大なるサンプル値の得られた
サイクルを爆発サイクルであると判断しており、
指圧ピーク信号を活用して爆発行程と排気吸入行
程との識別あるいは失火サイクルの識別をクラン
クシヤフトの回転角度位置センサ等のセンサを用
いずに行なつているので、低コストかつ動作が正
確である。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンシリンダの内圧変化を例示す
るグラフ、第２図は本発明の実施例を示すブロツ
ク図、第３図は第２図に示した装置の動作を示す
信号波形図、第４図及び第５図は第２図の装置の
マイクロプロセツサによつて構成される部分の動
作プログラムを示すフローチヤートである。 主要部分の符号の説明、８……点火角設定回
路、９……点火指令回路、１０……ラツチ回路、
１１……デコーダ、SW……点火スイツチ、Ｔ…
…点火トランス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関のクランク回転角度位置が基準角度
   位置に達する毎に基準位置信号を発生する基準位
   置信号発生手段と、機関燃焼室内圧を表わす指圧
   信号を発生する指圧信号発生手段と、１の基準位
   置信号発生から次の基準位置信号発生までの指圧
   信号の最大ピーク値及び位置を表わす指圧ピーク
   値及び位置信号を発生するピーク検出手段と、前
   記指圧ピーク値及び位置信号に応じた点火角にて
   点火を指令する点火指令手段とからなる点火時期
   制御装置であつて、前記点火指令手段は、前記指
   圧ピーク値今回値が前回値より所定値以上小なる
   ときは非通常サイクルと判断して今回指圧ピーク
   位置信号を無視することを特徴とする内燃機関用
   点火時期制御装置。 ２ 前記点火令指令手段は、前記非通常サイクル
   判別時においては、前記指令ピーク位置信号の今
   回値に前回値を置換することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内燃機関用点火時期制御装
   置。 ３ 前記点火指令手段はエンジンブレーキ状態を
   検知したときには前記非通常サイクルの判別を行
   なわないことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   若しくは第２項記載の内燃機関用点火時期制御装
   置。