JPH0557362U

JPH0557362U - 火花点火式エンジンの制御装置

Info

Publication number: JPH0557362U
Application number: JP34692U
Authority: JP
Inventors: 英一神品
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本考案は、火花点火式エンジンの制御装置に
関し、運転時の空燃比によっては通電時間を適宜変更で
きるようにして、点火状態の改善をはかりながら、消費
電力を低減できるようにすることを目的とする。【構成】火花点火式エンジンにおいて、エンジンへ供
給される混合気をエンジンの特定運転領域では理論空燃
比よりも希薄側の空燃比に設定し、その他の運転領域で
は、希薄側空燃比よりも過濃側の空燃比に設定しうる空
燃比設定手段３５，３６，３７，３９をそなえるととも
に、エンジンに付設の点火コイルへの火花点火のための
通電時間を設定する通電時間設定手段４０をそなえ、通
電時間設定手段４０を、空燃比設定手段３５，３６，３
７，３９で設定された空燃比に応じて通電時間を変更す
るように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、火花点火式エンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、火花点火式エンジンにおいては、その部分負荷運転時における燃費の向上をはかるため、エンジンへ供給される混合気をエンジンの部分負荷運転領域で理論空燃比よりも希薄（リーン）側の空燃比に設定することが行なわれている。なお、部分負荷運転領域以外の運転領域では、希薄側空燃比よりも過濃（リッチ）側の空燃比に設定して運転することが行なわれる。

【０００３】そして、この場合、点火コイルへの火花点火のための通電時間は、希薄側の空燃比に設定して運転する場合を基準に設定されている。すなわち、この通電時間は運転時の空燃比の状態によっては変更されない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

したがって、従来の手段では、部分負荷運転領域以外の運転領域においては、通電時間をもう少し短くできるにもかかわらず長く設定しているので、通電に無駄な電力を消費していることになる。本考案は、このような課題に鑑み創案されたもので、運転時の空燃比によっては通電時間を適宜変更できるようにして、点火状態の改善をはかりながら、消費電力を低減できるようにした、火花点火式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案の火花点火式エンジンの制御装置は、火花点火式エンジンにおいて、該エンジンへ供給される混合気を該エンジンの特定運転領域では理論空燃比よりも希薄側の空燃比に設定し、その他の運転領域では、該希薄側空燃比よりも過濃側の空燃比に設定しうる空燃比設定手段をそなえるとともに、該エンジンに付設の点火コイルへの火花点火のための通電時間を設定する通電時間設定手段をそなえ、該通電時間設定手段が、該空燃比設定手段で設定された空燃比に応じて通電時間を変更すべく構成されたことを特徴としている（請求項１）。

【０００６】また、本考案の火花点火式エンジンの制御装置は、該エンジンの特定運転領域での運転時の方が、その他の運転領域での運転時よりも、該通電時間が長くなるように設定されることを特徴としている（請求項２）。

【０００７】

【作用】

上述の本考案の火花点火式エンジンの制御装置では、エンジンへ供給される混合気が、エンジンの特定運転領域では、理論空燃比よりも希薄側の空燃比に設定されるとともに、その他の運転領域では、希薄側空燃比よりも過濃側の空燃比に設定され、且つ、点火コイルへの火花点火のための通電時間が、空燃比設定手段で設定された空燃比に応じて変更される（請求項１）。

【０００８】更に詳しくは、エンジンの特定運転領域での運転時の方が、その他の運転領域での運転時よりも、通電時間が長くなるように設定される（請求項２）。

【０００９】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例について説明すると、図１〜図９は本考案の一実施例としての火花点火式エンジンの制御装置を示すもので、図１はその要部制御ブロック図、図２はそのエンジンシステムを示す全体構成図、図３はその全体制御ブロック図、図４その点火ドライバの電気回路図、図５，図６はいずれもその作用を説明するためのフローチャート、図７〜図９はいずれもその作用を説明するためのグラフである。

【００１０】さて、本装置によって制御されるエンジンシステムは、図２のようになるが、この図２において、エンジンＥはその燃焼室１に通じる吸気通路２および排気通路３を有しており、吸気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御されるとともに、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によって連通制御されるようになっている。

【００１１】また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６，スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（インジェクタ）８が設けられており、排気通路３には、その上流側から順に排ガス浄化用の触媒コンバータ（三元触媒）９および図示しないマフラ( 消音器）が設けられている。なお、インジェクタ８は吸気マニホルド部分に気筒数だけ設けられている。今、本実施例のエンジンＥが直列４気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設けられていることになる。即ちいわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰＩ）方式のエンジンであるということができる。

【００１２】また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセルペダルに連結されており、これによりアクセルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになっているが、更にアイドルスピードコントロール用モータ（ＩＳＣモータ）１０によっても開閉駆動されるようになっており、これによりアイドリング時にアクセルペダルを踏まなくても、スロットル弁７の開度を変えることができるようにもなっている。

【００１３】さらに、各気筒には、その燃焼室１へ向けて点火プラグ１８（図２においては本来は燃焼室１の近傍に点火プラグ１８を描くべきであるが、紙面の都合で、点火プラグ１８は別の位置に描かれている）が設けられており、各点火プラグ１８はディストリビュータ５０に接続されていて、このディストリビュータ５０は点火コイル５１に接続されている。そして、点火コイル５１付きのパワートランジスタ５２のオフ動作によって点火コイル５１に高い電圧が発生して、ディストリビュータ５０につながっている４本の点火プラグ１８のいずれかがスパーク（点火）するようになっている。なお、パワートランジスタ５２のオン動作によって点火コイル５１は充電を開始する。

【００１４】このような構成により、スロットル弁７の開度に応じエアクリーナ６を通じて吸入された空気が吸気マニホルド部分でインジェクタ８からの燃料と適宜の空燃比となるように混合され、燃焼室１内で点火プラグ１８を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せしめられて、エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガスとして排気通路３へ排出され、触媒コンバータ９で排ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてから、マフラで消音されて大気側へ放出されるようになっている。

【００１５】さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセンサが設けられている。まず、吸気通路２側には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から検出するエアフローセンサ１１，吸入空気温度を検出する吸気温センサ１２および大気圧を検出する大気圧センサ１３が設けられており、そのスロットル弁配設部分には、スロットル弁７の開度を検出するポテンショメータ式のスロットルセンサ１４，アイドリング状態を検出するアイドルスイッチ１５およびＩＳＣモータ１０の位置を検出するモータポジションセンサ１６が設けられている。

【００１６】また、排気通路３側には、触媒コンバータ９の上流側で燃焼室１に近い部分に、排ガス中の酸素濃度（Ｏ₂濃度）を検出する酸素濃度センサ（Ｏ₂センサ）１７が設けられている。ここで、このＯ₂センサ１７は、少なくとも理論空燃比よりも希薄側（リーン側）の空燃比を連続的に検出しうるセンサとして構成されている。従って、以降、このＯ₂センサをリニアＯ₂センサ１７という。

【００１７】さらに、その他のセンサとして、エンジン冷却水温を検出する水温センサ１９が設けられるほかに、クランク角度を検出するクランク角センサ２１（このクランク角センサ２１はエンジン回転数Ｎを検出するエンジン回転数センサも兼ねているので、以下、必要に応じ、このクランク角センサ２１をエンジン回転数センサと称することがある）および第１気筒( 基準気筒）の上死点を検出するＴＤＣセンサ２２がそれぞれディストリビュータ５０に設けられている。

【００１８】ところで、上記のセンサ１１〜１７，１９，２１，２２からの検出信号は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２３へ入力されるようになっている。なお、ＥＣＵ２３へは、バッテリ２４（図３参照）の電圧を検出するバッテリセンサ２５からの電圧信号やイグニッションスイッチ（キースイッチ）２６からの信号も入力されている。

【００１９】また、ＥＣＵ２３のハードウエア構成は図３のようになるが、このＥＣＵ２３はその主要部としてＣＰＵ２７をそなえており、このＣＰＵ２７へは、吸気温センサ１２，大気圧センサ１３，スロットルセンサ１４，リニアＯ₂センサ１７，水温センサ１９およびバッテリセンサ２５からの検出信号が入力インタフェイス２８およびＡ／Ｄコンバータ３０を介して入力され、アイドルスイッチ１５およびイグニッションスイッチ２６からの検出信号が入力インタフェイス２９を介して入力され、エアフローセンサ１１，クランク角センサ２１およびＴＤＣセンサ２２からの検出信号が直接に入力ポートへ入力されるようになっている。

【００２０】さらに、ＣＰＵ２７は、バスラインを介して、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭ３１，更新して順次書き替えられるＲＡＭ３２およびバッテリ２４によってバッテリ２４が接続されている間はその記憶内容が保持されることによってバックアップされたバッテリバックアップＲＡＭ（ＢＵＲＡＭ）３３との間でデータの授受を行なうようになっている。

【００２１】なお、ＲＡＭ３２内データはイグニッションスイッチ２６をオフすると消えてリセットされるようになっている。また、ＣＰＵ２７からは燃料噴射用制御信号がインジェクタドライバ３４を介して出力され、例えば４つのインジェクタ８を順次駆動させてゆくようになっている。

【００２２】そして、かかる燃料噴射制御（インジェクタ駆動時間制御）のための機能ブロック図を示すと、図１のようになる。すなわちソフトウエア的にこのＥＣＵ２３を見ると、このＥＣＵ２３は、まずインジェクタ８のための基本駆動時間Ｔ_B（この基本駆動時間Ｔ_Bは、エアフローセンサ１１，エンジン回転数センサ２１から得られるＡ／Ｎ（吸入空気量／エンジン回転数）情報の関数である）を決定する基本駆動時間決定手段３５の機能を有している。

【００２３】また、リーン化補正係数Ｋ_LEANを設定するリーン化補正係数設定手段３６およびその他の補正係数Ｋを設定する補正係数設定手段３７の機能を有している。ここで、リーン化補正係数設定手段３６は、エアフローセンサ１１，エンジン回転数センサ２１からの信号を受ける特定運転領域判定手段３８によって、部分負荷運転領域（特定運転領域）であると判定されると、リーン化補正係数Ｋ_LEAN を１より小さい値に設定し、部分負荷運転領域（特定運転領域）以外であると判定されると、リーン化補正係数Ｋ_LEANを１に設定するものである。

【００２４】また、補正係数設定手段３７は、エンジン冷却水温，吸気温，大気圧等に応じて補正係数Ｋを設定するものである。なお、バッテリ電圧に応じて駆動時間を補正するためデッドタイム（無効時間）Ｔ_Dを設定するデッドタイム補正手段３９も設けられている。そして、最終的にはインジェクタ８の駆動時間Ｔ_injをＴ_B×Ｋ×Ｋ_LEAN＋Ｔ _D とおいて、この時間Ｔ_injでインジェクタ８を駆動している。

【００２５】従って、上記の基本駆動時間決定手段３５，リーン化補正係数設定手段３６，補正係数設定手段３７，デッドタイム補正手段３９で、エンジンＥへ供給される混合気をエンジンＥの特定運転領域（部分負荷運転領域）では理論空燃比よりも希薄側の空燃比に設定し、その他の運転領域では、希薄側空燃比よりも過濃側の空燃比に設定しうる空燃比設定手段を構成するのである。

【００２６】さらに、図３に示すごとく、ＣＰＵ２７からは点火時期制御信号が点火ドライバ５３を介してパワートランジスタ５２へ出力され、更には点火コイル５１からディストリビュータ５０を介して例えば４つの点火プラグ１８を順次スパークさせてゆくようになっている。点火ドライバ５３は、図４に示すごとく、ＣＰＵ２７からのクランク１８０° 毎パルスに起因した信号をそれぞれ受けるフリップフロップ５３１，５３２、フリップフロップ５３１の出力とクロックジェネレータ５３８からのクロックとを受けるＡＮＤゲート５３４、フリップフロップ５３２の出力とクロックジェネレータ５３８からのクロックとを受けるＡＮＤゲート５３５、ＡＮＤゲート５３４，５３５からの信号でそれぞれトリガされカウントダウンを開始する第１プリセットカウンタ５３６，第２プリセットカウンタ５３７、第１プリセットカウンタ５３６がゼロになったときに出力される信号でセットされ第２プリセットカウンタ５３７がゼロになったときに出力される信号でリセットされるフリップフロップ５３３をそなえており、フリップフロップ５３３の出力によって、パワートランジスタ５２がオンオフされるようになっている。

【００２７】なお、第１プリセットカウンタ５３６，第２プリセットカウンタ５３７はそれぞれＣＰＵ２７からのプリセット値Ｍ１，Ｍ２を入力されてこのプリセット値Ｍ１，Ｍ２に応じた値までカウントダウンされゼロになると、その旨のパルス信号を出力するようになっている。また、フリップフロップ５３３がリセットされると、パワートランジスタ５２はオフとなり、フリップフロップ５３３がセットされると、パワートランジスタ５２はオンとなるため、第１プリセットカウンタ５３６は点火時期タイミングを決定し、第２プリセットカウンタ５３７は点火コイル充電タイミングを決定する。そして、一般には、点火後充電が行なわれるので、まず第１プリセットカウンタ５３６から出力パルスが出て、ついで第２プリセットカウンタ５３７から出力パルスが出るように、プリセット値Ｍ１，Ｍ２（Ｍ１＜Ｍ２）が設定されている。

【００２８】したがって、このプリセット値Ｍ１，Ｍ２は、点火コイル５１への火花点火のための一次側通電時間（ドエル角）の情報をもつことになる。すなわち、上記のＣＰＵ２７や点火ドライバ５３は、点火コイル５１への火花点火のための一次側通電時間（ドエル角）θ₁を設定する通電時間設定手段４０（図１参照）を構成するが、この通電時間設定手段４０は、更に上記の空燃比設定手段（基本駆動時間決定手段３５，リーン化補正係数設定手段３６，補正係数設定手段３７，デッドタイム補正手段３９）で設定された空燃比に応じて通電時間（ドエル角）を変更できるように構成されている。

【００２９】すなわち、この通電時間設定手段４０は、空燃比のリーン化度合いに応じた補正時間θ_AFを例えば図７に示すような特性に基づいて設定するが、その他にエンジン回転数に応じて最大通電時間θ_MAXを例えば図９に示すような特性に基づいて設定したり、バッテリ電圧に応じた補正時間θ_B（この補正時間θ_Bはバッテリ電圧が低いと大きく設定される）を設定したりすることもできるようになっていて、これにより、通電時間θ₁を、リーンバーン運転時（リーン側空燃比での運転時）には、θ₀＋θ_B＋θ_AF＜θ_MAXとし、それ以外の運転時には、θ₀＋ θ_B＜θ_MAXとすることができるのである。

【００３０】なお、θ₀は基本通電時間である。また、補正時間θ_AFや最大通電時間θ_MAX は図７，図９に示すような特性を記憶したマップから求められる。なお、ＣＰＵ２７からはエアフローセンサ１１の故障時にその旨の信号が出力されるが、この信号は図３に示すごとくアラームランプ７０へ出力されるようになっている。

【００３１】次に、上記の通電時間（ドエル角）を決定するための要領につき、図５，図６に示すフローチャートを用いて説明する。まず、図６のステップＡ１で、エンジン回転数Ｎを読み取り、このエンジン回転数Ｎに応じた最大通電時間θ_MAXを設定し、ステップＡ２で、バッテリ電圧を読み、この電圧に応じた補正時間θ_Bを設定する。

【００３２】そして、ステップＡ３で、エンジン負荷情報とエンジン回転数情報とから空燃比がリーンな状態で運転されている状態（リーンバーン運転状態）かどうかを判定する。もし、そうであれば、ステップＡ４で、リニアＯ₂センサ出力から空燃比を読み取り、この空燃比（リーン空燃比）に応じた補正時間θ_AFを設定したあと、ステップＡ５で、基本通電時間θ₀，バッテリ電圧に応じた補正時間θ_B，空燃比に応じた補正時間θ_AFから通電時間θ₁（＝θ₀＋θ_B＋θ_AF）を求める。

【００３３】また、ステップＡ３で、リーンバーン運転状態でなければ、ステップＡ６で、基本通電時間θ₀，バッテリ電圧に応じた補正時間θ_Bから通電時間θ₁（＝θ ₀ ＋θ_B）を求める。その後は、ステップＡ７で、θ₁が最大通電時間θ_MAXより大きいかどうかを判定して、大きくなければ、ステップＡ８で、このθ₁を通電時間として設定し、もしθ₁＞θ_MAXであれば、ステップＡ９で、θ₁＝θ_MAXとおいて、ステップＡ８で、θ₁（＝θ_MAX）を通電時間として設定する。

【００３４】そして、その後は、このθ₁に基づいて上記のプリセット値Ｍ１，Ｍ２を求め、このプリセット値Ｍ１，Ｍ２を第１プリセットカウンタ５３６，第２プリセットカウンタ５３７にそれぞれセットするのである。さらに、運転空燃比に応じて、通電時間（ドエル角）を変更しうることを説明するため、図５のフローチャートを用いて簡単に説明すると、まず図５のステップＳ１で、空燃比を読み込んで、ステップＳ２で、空燃比がストイキオ（１４．７）より大きい（リーンである）かどうかを判定し、もしそうであれば、ステップＳ３で、ドエル角を増大するのである。なお、空燃比がストイキオ（１４．７）以下の場合（ステップＳ２参照）や過リーン状態の場合（ステップＳ４参照）は、ドエル角を空燃比に応じて補正することはしない。

【００３５】したがって、通電時間は、図８に示すように、空燃比がリーンな状態（過リーン状態は除く）で、長く設定されることになり、これにより、リーンバーン運転時においては、放電エネルギーを増大して、点火状態を改善できるほか、リーンバーン運転以外の運転時においては、点火コイルの一次側通電時間を短く設定して、点火に要する消費電力を節約することができるのである。

【００３６】

【考案の効果】

以上詳述したように、本考案の火花点火式エンジンの制御装置（請求項１，２）によれば、空燃比設定手段で設定された空燃比に応じて通電時間を変更できるように構成されているので、リーンバーン運転時においては、放電エネルギーを増大して、点火状態を改善できるほか、リーンバーン運転以外の運転時においては、点火コイルの一次側通電時間を短く設定して、点火に要する消費電力を節約できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例にかかる要部制御ブロック図
である。

【図２】本装置を有するエンジンシステムを示す全体構
成図である。

【図３】本考案の一実施例にかかる全体制御ブロック図
である。

【図４】本考案の一実施例における点火ドライバの電気
回路図である。

【図５】本考案の一実施例の作用を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】本考案の一実施例の作用を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図７】本考案の一実施例の作用を説明するためのグラ
フである。

【図８】本考案の一実施例の作用を説明するためのグラ
フである。

【図９】本考案の一実施例の作用を説明するためのグラ
フである。

【符号の説明】

１燃焼室２吸気通路３排気通路４吸気弁５排気弁６エアクリーナ７スロットル弁８電磁弁（インジェクタ）９触媒コンバータ１０ＩＳＣモータ１１エアフローセンサ１２吸気温センサ１３大気圧センサ１４スロットルセンサ１５アイドルスイッチ１６モータポジションセンサ１７リニアＯ₂センサ１８点火プラグ１９水温センサ２０スタータスイッチ２１クランク角センサ（エンジン回転数センサ）２２ＴＤＣセンサ２３電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４バッテリ２５バッテリセンサ２６イグニッションスイッチ（キースイッチ）２７ＣＰＵ２８，２９入力インタフェイス３０Ａ／Ｄコンバータ３１ＲＯＭ３２ＲＡＭ３３バッテリバックアップＲＡＭ（ＢＵＲＡＭ）３４インジェクタドライバ３５基本駆動時間決定手段３６リーン化補正係数設定手段３７補正係数設定手段３８特定運転領域判定手段３９デッドタイム補正手段４０通電時間設定手段５０ディストリビュータ５１点火コイル５２点火時期制御用パワートランジスタ５３点火ドライバ７０アラームランプ５３１，５３２，５３３フリップフロップ５３４，５３５ＡＮＤゲート５３６第１プリセットカウンタ５３７第２プリセットカウンタ５３８クロックジェネレータＥエンジン

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】火花点火式エンジンにおいて、該エンジ
ンへ供給される混合気を該エンジンの特定運転領域では
理論空燃比よりも希薄側の空燃比に設定し、その他の運
転領域では、該希薄側空燃比よりも過濃側の空燃比に設
定しうる空燃比設定手段をそなえるとともに、該エンジンに付設の点火コイルへの火花点火のための通
電時間を設定する通電時間設定手段をそなえ、該通電時間設定手段が、該空燃比設定手段で設定された
空燃比に応じて通電時間を変更すべく構成されたことを
特徴とする、火花点火式エンジンの制御装置。
【請求項２】該エンジンの特定運転領域での運転時の
方が、その他の運転領域での運転時よりも、該通電時間
が長くなるように設定されることを特徴とする請求項１
記載の火花点火式エンジンの制御装置。