JPH0616995Y2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、燃焼圧力のピーク位置をエンジン状態によ
り定められる所定値に制御する内燃機関の点火時期制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

特公昭49-29209号及び特公昭56-21913号には燃焼圧力の
ピーク位置を最大トルクが得られる所定値になるように
点火時期を制御する装置が提案されている。この場合、
点火時期の制御はマイクロコンピュータを用いた電子制
御装置によるのが一般的である。燃焼圧力のピーク位置
の検出は、所定のクランク角度毎（例えば１°ＣＡ毎）
に燃焼圧力を検知し、燃焼圧力の変化を見ることにより
行われる。そして、燃焼圧力のピーク位置が所定のクラ
ンク角度となるように点火時期がフィードバック制御さ
れる。

従来技術では燃焼圧力のピーク位置の検出を精度良く行
なうためには、燃焼圧力を検知するクランク角度の間隔
をできるだけ短くする必要がある。しかし、これは圧力
センサからの信号をＡ／Ｄ変換処理するのに伴う時間の
制約や、他の演算処理に必要となる時間の制約によって
限度がある。その結果、十分なピーク位置検出精度が得
られない問題がある。特に、複数気筒において処理する
場合、又はエンジン高回転域においては相対的に燃焼圧
力を測定する間隔を短くとることができないので、精度
が悪化する問題が大きい。

そこで特願昭60-194764号では燃焼圧力のピークを呈す
るクランク角度を挟んで近接した一対のクランク角度位
置において燃焼圧力の差を検出し、その差が所定値とな
るように点火時期を制御するものを提案している。即
ち、この圧力差は最適点火時期で点火したときの燃焼圧
力のピーク位置に対する現実の燃焼圧力のピーク位置の
ずれ、即ち最適点火時期に対する現実の点火時期のずれ
を意味している。したがって、その圧力差が所定値とな
る方向に点火時期を制御することで、ＭＢＴ進角を得る
ことができるようにしたものである。この際、ＭＢＴ進
角で点火したとしても、燃焼圧力のピーク位置は回転数
及び負荷によって幾分違いがあるので、回転数及び負荷
に応じて圧力差の所定値を変化させるようにしている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述の通り、最適点火時期（ＭＢＴ）でのクランク角度
の値（θ_pmax)は厳密にいうと一定ではなくエンジン運
転条件（即ち回転数や負荷）によって変化する。この場
合、圧力センサの感度に変化があると、二点での圧力差
が同じでもピーク位置はずれてしまい、ピーク位置の正
確な制御ができなくなる。

この考案は圧力センサの感度の変動の影響を受けること
なく最適ピーク位置が得られるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案の内燃機関の点火時期制御装置は、第１図に示
すように内燃機関１の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出
手段２と、燃焼圧力のピークを呈するクランク角度を挟
んで近接した一対のクランク角度位置を検出するタイミ
ング手段３と、前記一対のクランク角度位置における実
測燃焼圧力の差を算出する燃焼圧力差算出手段４と、燃
焼圧力差の目標値を算出する手段５と、燃焼圧力差の目
標値と実測値との差に応じて点火時期を演算する手段６
と、演算された点火時期で点火が実行されるよう点火信
号を形成する手段７と、タイミング検出手段３が検出す
る一対のタイミングの少なくとも一方を最適点火時期に
おいて圧力差が零となるようにエンジンの運転条件に応
じて修正する手段８とから構成される。

〔実施例〕

第２図は実施例における内燃機関を示しており、１０は
シリンダブロック、１２はピストン、１４はコネクティ
ングロッド、１６はシリンダヘッド、１８は燃焼室、２
０は吸気弁、２２は点火栓、２４はディストリビュー
タ、２６は点火コイル、２７はイグナイタである。燃焼
室１８は燃焼圧力を検出するための圧力センサ２８が配
置される。第１クランク角センサ３０、第２クランク角
センサ３２がディストリビュータ２４上に設置される。
一方ディストリビュータ２４の分配軸３４上に第１マグ
ネット部材３６、第２マグネット部材３８が配置され
る。第１マグネット部材３６はその周上の一個所にマグ
ネット部があり、ホール素子である第１クランク角セン
サ３０は分配軸の１回転毎（720°ＣＡに相当）にパル
ス信号を発生する。第２マグネット部材３８はその周上
に複数のマグネット部があり、小さなクランク角度毎
（例えばクランク角１°毎）のパルス信号を発生する。

制御回路４０は点火時期制御を行なうものであり、マイ
クロコンピュータシステムとして構成される。制御回路
４０はマイクロプロセシングユニット(MPU)42と、メモ
リ４４と、入力インタフェース４６と、出力インタフェ
ース４８と、これらを接続するバス５０とより成る。圧
力センサ２８は入力インタフェース４６の図示しないア
ナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部に接続され、燃焼
圧力に応じた信号を入力している。第１クランク角セン
サ３０、第２クランク角センサ３２は入力インタフェー
ス４６に接続され、720°ＣＡ毎のパルス信号、１°Ｃ
Ａ毎のパルス信号が入力される。

出力インタフェース４８はイグナイタ２７に接続され、
点火信号が印加される。

第３図はクランク角度に対する燃焼圧力の変化を示す線
図であり、圧縮行程における上死点をやや過ぎたクラン
ク角度でピークを呈する。このクランク角度の位置は略
一定であるが、厳密にいうと機関の負荷等の運転条件で
変化する。従来の方法ではある基準のクランク角度位置
θ_Ｘに対して対称な二つの点θ_１，θ_２をとり、その２
点で燃焼圧力の差を計測している。もし、最適点火時期
で点火したときの燃焼圧力（実線）のピークにおけるク
ランク角度がθ_Ｘであれば、θ_１，θ_２での圧力の差Ｐ
_１−Ｐ_２は零である。運転条件が変化すると破線のよう
に燃焼圧力特性が変化し、最適点火時期で点火したとし
てもそのピーク位置がずれ、その際の圧力差Ｐ_１−Ｐ_２
は最早零ではなくなる。そこで、第４図のように、最適
点火時期で点火したときのその燃焼圧力特性における燃
焼圧のピークを挟んだ２点θ_１，θ_２での圧力差Ｐ_１−
Ｐ_２の目標値を各負荷で設定し、実際の運転中にはその
負荷において決まるＰ_１−Ｐ_２の値が得られるように点
火時期を制御しているのである。ところが、このように
燃焼圧力のサンプリングのためのクランク角度位置
θ_１，θ_２を固定すると圧力センサの感度が変化した場
合に燃焼圧力ピーク位置の最適制御ができなくなってし
まう。例えば、第５図（イ）において実線のように感度
が高い場合と、破線のように感度が低い場合を想定する
と、θ_１，θ_２での圧力差Ｐ_１−Ｐ_２はどちらの場合も
ａと同じであるのに、両者の燃焼圧力のピークには現実
にはｂの違いがある。このように従来のようにサンプリ
ングのクランク角度位置を固定とすると燃焼圧力ピーク
位置を正確に制御できなくなってしまうのである。

そこで、この考案では燃焼圧力の差Ｐ_１−Ｐ_２が常に零
となるように、二つのサンプリング位置θ_１，θ_２の少
なくとも一方を変化させることによりセンサの感度の影
響を受けないようにしたものである。即ち、第５図
（ロ）において、この考案では圧力差Ｐ_１−Ｐ_２＝０と
なるようにθ_１，θ_２の少なくとも一方はエンジン運転
条件に応じて変化される。そのため、圧力センサの感度
が実線と破線とで変わってもピーク位置はその影響を受
けることがなくなる。

以上説明したこの考案の原理を実現する点火時期の制御
のフローチャートを説明する。

第６図は第２クランク角センサ３２からの１°ＣＡ毎の
信号の到来の度に実行されるクランク角割り込みルーチ
ンを示す。ステップ６０ではカウンタｍのインクリメン
トが実行される。ステップ６２では第１クランク角セン
サ３０からの720°信号の有無が判定され、Ｙｅｓのと
きはステップ６４に進みカウンタｍがリセットされる。
即ち、第９図の（イ）に示すように第１クランク角セン
サ３０からは720°ＣＡ毎のパルス信号が得られ、この
到来毎にカウンタｍはリセットされる（ロ）。従って、
カウンタｍの値は720°ＣＡの範囲で単調増加する。

第６図でステップ６６ではカウンタｍの値が、クランク
角θ_１に相当する値ｍ_１に達しているか否か判定され
る。第９図（ハ）参照。Ｙｅｓの場合はステップ６８に
進み、圧力センサ２８からの信号のＡ／Ｄ変換が実行さ
れ、その値がＰ_１を格納するメモリ領域に転送される。

ステップ７０ではもう一つのサンプリング位置θ_２の算
出が行われる。θ_２は前述のように燃焼圧力ピークを挟
んで圧力差Ｐ_１−Ｐ_２を零とする位置であり、負荷と回
転数により決まる。第８図はそのようなθ_２の関係を示
すものである。この関係より負荷と回転数との組合せに
対するθ_２のデータがテーブルとしてメモリ４４に格納
されてあり、実測される負荷と回転数との組合せに対す
るθ_２の値が補間により算出されることになる。ステッ
プ７２では、現在時刻からθ_２のクランク角度に達する
までの時間がエンジン回転数より算出され、その時間は
タイマにセットされる。

この時刻が到来すると、即ちθ_２のサンプリング時には
第７図の時刻一致割り込みルーチンが起動される。ステ
ップ７２では圧力センサ２８からの信号のＡ／Ｄ変換が
実行され、その値がＰ_２を格納するメモリ領域に転送さ
れる。ステップ７４ではクランク角度θ_１とθ_２とでの
燃焼圧力差Ｐ_１−Ｐ_２＞ｈか否か判別される。Ｙｅｓの
ときはステップ７６に進み点火時期は遅れ側に、制御さ
れる。ステップ７４でＮｏのときはステップ７８に進み
Ｐ_１−Ｐ_２＜ｈか否か判定される。Ｙｅｓのときはステ
ップ８０に進み、点火時期は進み側に制御される。｜Ｐ
_１−Ｐ_２｜＜ｈのときは不感帯にあると判断し点火時期
はそのままとする。

このような点火時期のフィードバツク制御によって燃焼
圧力のピークを呈するクランク角度位置は運転状態に応
じた最適値に維持される。

〔考案の効果〕

この考案では、圧縮上死点後の比較的近接した二つのク
ランク角度において、夫々の燃焼圧力をＡ／Ｄ変換し、
かつその二つのクランク角度の少くとも一方はエンジン
運転条件に応じて変化され、その圧力差が零となるよう
に点火時期がフィードバツク制御され、そのため圧力セ
ンサの感度の影響を受けることなく燃焼圧力のピーク位
置が最適位置に制御される。更に、圧力サンプリングＱ
_１，Ｑ_２に関し２点が固定されていないので、固定点間
の精度のバラツキの影響がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の構成を示す線図。 第２図はこの考案の実施例を示す図。 第３図はクランク角度とシリンダ内圧力の関係線図。 第４図は従来技術における負荷と圧力差の目標値との関
係を示すグラフ。 第５図は従来（イ）、本考案（ロ）とで、圧力センサの
感度の影響を説明するグラフ。 第６図及び第７図は制御回路の動作を説明するフローチ
ャート図。 第８図は負荷及び回転数に対するサンプリング角度θ_２
の変化を説明するグラフ。 第９図は燃焼圧を計測するクランク角度をどのように設
定するかを説明するタイミング図。 １８…燃焼室、２２…点火栓、 ２４…ディストリビュータ、 ２６…点火コイル、２７…イグナイタ、 ２８…圧力センサ、 ３０…第１クランク角センサ、 ３２…第２クランク角センサ、 ４０…制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の構成要素より成る内燃機関の点火時
   期制御装置、 内燃機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段、 燃焼圧力のピークを呈するクランク角度を挟んで近接し
   た一対のクランク角度位置を検出するタイミング手段、 前記一対のクランク角度位置における実測燃焼圧力の差
   を算出する燃焼圧力差算出手段、 燃焼圧力差の目標値を算出する手段、 燃焼圧力差の目標値と実測値との差に応じて点火時期を
   演算する手段、 演算された点火時期で点火が実行されるよう点火信号を
   形成する手段、及び タンミング検出手段が検出する一対のタイミングの少な
   くとも一方を最適点火時期において圧力差が零となるよ
   うにエンジンの運転条件に応じて修正する手段。