JPH0636301Y2 - 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＞ 本考案は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に加速
ショックを緩和するための遅角補正制御の改善に関す
る。

＜従来の技術＞ 従来の点火時期制御装置としては、例えば特開昭59−12
6071号公報等に示されるようなものがある。

この種の従来のものでは、一般に基準クランク角位置が
検出されたときに、予め機関負荷や回転速度等の運転状
態に応じて設定されている点火時期のデータから当該運
転状態に対応する点火時期のデータを検索して求め、そ
の点火時期までを基準クランク角位置から計測して、点
火時期に達したときに点火装置に点火信号を出力するよ
うにしている。

ところで、特に電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関
にあっては、燃料噴射制御が機関運転状態に応じて応答
性良く行われるため以下のような問題を有していた。

即ち、加速運転時には燃料噴射量が機関要求に見合って
増大し、機関トルクはスロットル弁の開度変化に応答性
良く追従し、急激に上昇する。ところが、車両は重量が
大きく慣性が大きいため、機関の出力急増に対して車速
及び機関回転速度は応答性良く追従することができず、
車両の捩じり振動を生じると共に機関回転の変動を生
じ、乗り心地を悪化させていた。

かかる車両振動対策として、従来、特開昭61−283748号
公報等に示されるように加速直後に点火時期を遅角制御
して機関トルクの立上がりを抑制するものがある。

＜考案が解決しようとする問題点＞ しかしながら、上記点火時期の遅角制御によって機関ト
ルクの立上がりを抑制する方式においては、空気量の変
化がスロットル弁開度変化に対して少ない運転領域（以
下Ｑフラット領域という）における加速でも空気量変化
が大きな通常の加速時と同様な遅角制御がなされるた
め、Ｑフラット領域における加速時には燃焼圧力の低下
によってヘジテーション（息つき）は発生する惧れがあ
った。

即ち、Ｑフラット領域における加速では、スロットル弁
開度変化に対する機関トルクの立上がりが鈍く加速ショ
ックが僅かであるため、点火時期を遅角制御して機関ト
ルクを抑制する必要がないのであるが、従来では、遅角
補正の条件にこのＱフラット領域の判別がなかったた
め、通常の加速と同様にして点火時期の遅角補正が行わ
れてヘジテーションが発生する惧れがあったものであ
る。

本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、点火時
期の遅角制御を必要としないＱフラット領域の加速にお
ける遅角制御を禁止とすることにより、Ｑフラット領域
における加速時にヘジテーションが発生することを防止
し、加速運転性を向上させることを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ そのため本考案では、第１図に示すように、内燃機関の
吸気通路に介装されたスロットル弁の開度を検出するス
ロットル弁開度検出手段と、該スロットル弁開度検出手
段によって検出されるスロットル弁開度の変化率に基づ
いて機関の加速運転を検出する加速運転検出手段と、機
関回転速度を少なくとも含む機関運転状態を検出する機
関運転状態検出手段と、機関運転状態に応じて定常運転
状態に対応した基本点火時期を設定する基本点火時期設
定手段と、前記加速運転検出手段による加速検出を少な
くとも条件として加速運転が検出されてから所定期間前
記基本点火時期設定手段で設定した基本点火時期を加速
状態に応じて遅角補正する加速時遅角補正手段と、前記
基本点火時期設定手段，前記加速時遅角補正手段で設定
或いは遅角補正された点火時期に点火装置に点火信号を
出力する点火信号出力手段と、機関回転速度に応じて遅
角補正を禁止するスロットル弁開度領域を設定する遅角
補正禁止領域設定手段と、前記加速運転検出手段による
加速運転検出の初回において前記スロットル弁開度検出
手段で検出したスロットル弁開度が、前記遅角補正禁止
領域設定手段で設定されたスロットル弁開度領域に含ま
れるときに、前記加速時遅角補正手段による点火時期の
遅角補正を禁止する遅角補正禁止手段と、を備えて点火
時期制御装置を構成するようにした。

＜作用＞ かかる構成の点火時期制御装置によると、遅角補正禁止
領域設定手段により機関回転速度に応じて遅角補正を禁
止するスロットル弁開度領域が設定されて、このスロッ
トル弁開度領域に加速検出の初回のときのスロットル弁
開度が含まれるときには加速時遅角補正手段による点火
時期の遅角補正が遅角補正禁止手段により禁止される。

即ち、スロットル弁の開度変化に対して吸入空気流量の
変化が少なくなる運転領域（Ｑフラット領域）は、機関
回転速度に応じて変化し、機関回転速度高くなるほどよ
り高開度側となる。従って、Ｑフラット領域での点火時
期の遅角補正を禁止すべく、検出された機関回転速度に
応じて遅角補正を禁止するスロットル弁開度領域を設定
し、Ｑフラット領域からの加速であると判定されたとき
には、機関トルクの立上がりを抑制するための点火時期
の遅角補正を禁止し、通常の点火時期制御を行わせるよ
うにしたものである。

＜実施例＞ 以下に本考案の一実施例を説明する。

第２図において、機関１にはエアクリーナ2,吸気ダクト
3,スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介し
て空気が吸入される。前記吸気ダクト３には、吸入空気
量Ｑに対応する電圧信号を出力するエアフローメータ６
を装着すると共に、前記スロットルチャンバ４にはスロ
ットル弁７を設け、このスロットル弁７の開度を図示し
ないアクセルペダルによって可変操作することにより、
吸入空気流量を制御するようにしている。８はスロット
ル弁７の開度を検出するスロットル弁開度検出手段とし
てのスロットルセンサである。

また、前記吸気マニホールド５には各気筒毎に燃料噴射
弁９を装着しており、マイクロコンピュータを内蔵した
コントロールユニット22から出力される駆動パルス信号
により開弁して各気筒への燃料噴射量を制御する。

一方、機関１の各気筒に装着されている点火栓10には、
点火コイル11にて発生させた高電圧をディストリビュー
タ12を介して順次印加し、この高電圧による火花点火を
利用して気筒内の混合気を着火燃焼させるようにしてい
る。尚、点火コイル11は、これに付設されたパワートラ
ンジスタ13を介して高電圧の発生時期が制御され、コン
トロールユニット22から出力される点火信号によりパワ
ートランジスタ13のオン・オフ時期を制御することで点
火時期の制御が行われ、これら点火栓10,点火コイル11,
ディストリビュータ12及びコントロールユニット22等で
点火装置を構成している。

前記ディストリビュータ12には光電式クランク角センサ
14を内蔵している。この光電式クランク角センサ14は、
ディストリビュータシャフト15と一体に回転するシグナ
ルディスクプレート16と検出部17とで構成され、前記シ
グナルディスクプレート16には、180個のポジション信
号（２°信号）用スリット18と、機関１の気筒数と同数
（４気筒の場合は４個）のリファレンス信号（４気筒の
場合180°信号）用スリット19とを形成してある。尚、
リファレンス信号用スリット19のうち１個は、第１気筒
の判別用スリットを兼ねている。

ここで、前記検出部17は前記スリット18,19を検出して
ポジション信号と気筒判別信号を含むリファレンス信号
とを出力する。従って、リファレンス信号の周期を測定
するか、単位時間当たりのポジション信号の入力数をカ
ウントすることで機関回転速度Ｎを求めることができる
ため、クランク角センサ14はクランクシャフトの回転位
相（クランク角）のみならず、機関回転速度Ｎの検出手
段としても機能する。従って、光電式クランク角センサ
14,エアフローメータ６等が機関運転状態検出手段に相
当する。

21は機関のウオータジャケット20に臨んで設けられた水
温センサであり、機関冷却水温度（以下、水温という）
に対応する電圧信号を出力する。

次に、本考案に係る加速時の点火時期遅角制御について
第３図のフローチャートに従って説明する。尚、基本点
火時期設定手段，加速運転検出手段，加速時遅角補正手
段，遅角補正禁止領域設定手段，遅角補正禁止手段，点
火信号出力手段としての機能は、以下の第３図のフロー
チャートに示すようにコントロールユニット22にソフト
ウェア的に備えられている。

ステップ（図中ではＳとしてあり、以下同様とする）１
では、前記各センサから出力される各種運転状態に応じ
た信号を入力する。

ステップ２では、エアフローメータ６によって検出され
る吸入空気流量Ｑと光電式クランク角センサ14からの信
号に基づいて算出される機関回転速度Ｎとによって燃料
噴射弁９による基本燃料噴射量Tp（＝Ｋ×Q/N;Kは定
数）を演算する。

尚、この基本燃料噴射量Tpは最終的な燃料噴射量Tiを演
算する制御ルーチンで通常算出されるため、この算出結
果を入力するようにすれば良い。

ステップ３では、機関付加に相当する基本燃料噴射量Tp
と機関回転速度Ｎとに応じて予め設定記憶してある点火
時期（上死点前何度のクランク角位置であるか示す基本
点火時期）ADVのマップから、ステップ２で算出した基
本燃料噴射量Tpとステップ１で入力した光電式クランク
角センサ14からの信号に基づく機関回転速度Ｎとに基づ
いて当該運転状態に対応する点火時期ADVのデータを検
索する。このステップ３が基本点火時期設定手段に相当
する。

ステップ４では、スロットルセンサ８によって検出され
るスロットル弁７の開度αの変化が、開方向に所定値以
上であるか否かによって機関１の加速運転状態を判定す
る。このステップ４が加速運転検出手段に相当する。

ここで、機関１が加速運転状態であると判定されると、
ステップ５でその加速判定が初回であるか否かを判定
し、初回判定がなされたときにはステップ６へ進み、初
回でないと判定されたときにはステップ４で機関１が加
速運転状態でないと判定されたときと同様にステップ11
へ進む。

ステップ５からステップ６へ進むと、機関回転速度Ｎに
応じて予め設定されている遅角制御判定レベル開度α_ｓ
を、現在の機関回転速度Ｎに基づいて求める。この遅角
制御判定レベル開度α_ｓは、そのときの機関回転速度Ｎ
においてもそれ以上にスロットル弁７を開いても吸入空
気流量Ｑが殆ど変化しない領域（以下Ｑフラット領域と
いう）の境界開度αであり、このステップ６が遅角補正
禁止領域設定手段に相当する。

次のステップ７では、スロットルセンサ８によって検出
された現在のスロットル弁開度αと、ステップ６で求め
た遅角制御判定レベル開度α_ｓとを比較し、現在のスロ
ットル弁開度αが遅角制御判定レベル開度α_ｓよりも大
きいとき（α≧α_ｓ）には、現在の運転状態がＱフラッ
ト領域であってスロットル弁７を開いても吸入空気流量
Ｑが殆ど変化しない運転状態であるので、点火時期ADV
の遅角制御を行うことなくステップ15へジャンプしてス
テップ３で設定した点火時期ADVで点火を行わせるべく
パワートランジスタ13のオン・オフ時期を制御する。従
って、このステップ７が遅角補正禁止手段に相当し、ス
テップ15が点火信号出力手段に相当する。

一方、ステップ７で現在のスロットル弁開度αが遅角制
御判定レベル開度α_ｓ未満である（α＜α_ｓ）と判定さ
れると、ステップ８へ進んでそのときの加速運転状態
（スロットル弁開度変化率Δα等）に応じて遅角補正量
（遅角補正クランク角度）ADV_RETを設定し、次のステッ
プ９でフラグを１に設定する。

ステップ10では、ステップ３で設定した点火時期ADVか
らステップ８で設定した遅角補正量ADV_RETを減算して遅
角補正し、新たに今回の点火時期ADVとして設定する。
このステップ10が加速時遅角補正手段に相当する。

即ち、加速判定初回時における運転状態がＱフラット領
域であるときには、加速初期であっても点火時期ADVの
遅角補正を行わず、点火時期ADVの遅角補正によるヘジ
テーションの発生を防止し、Ｑフラット領域でないとき
には点火時期ADVを遅角補正することによって加速ショ
ックの発生を抑止するものである。

加速判定の初回においてＱフラット領域でなく点火時期
ADVの遅角補正がなされると、次回以降においてステッ
プ11〜ステップ13での処理が行われ遅角補正した点火時
期ADVを、基本燃料噴射量Tpと機関回転速度Ｎとに応じ
てマップから求められる点火時期ADVに徐々に近似させ
るようにする。

即ち、加速判定の初回で点火時期AVDの遅角補正がなさ
れると、ステップ９でフラグが１に設定されるため、次
回においてステップ11に進むとフラグが１であると判定
されることによりステップ12へ進む。

ステップ12では、前回の遅角補正量ADV_RETから所定角度
βだけ減算して新たに遅角補正量ADV_RETを設定すること
により、前回よりも遅角補正量が所定角度βだけ少なく
なるようにする。

そして、ステップ13では前回の遅角補正量ADV_RETから所
定角度βだけ減算して得た値がゼロに近い値であるか否
かを判定し、ゼロ近傍の値であると判定されるとステッ
プ14へ進んでフラグをゼロに設定して通常の点火時期制
御に戻す。

一方、ステップ12での減算結果がゼロ近傍の値でないと
きには、ステップ10に進むことにより、ステップ12で新
たに設定した遅角補正量ADV_RETを用いて点火時期ADVの
遅角補正を行う。

このように、加速検出の初回においてＱフラット領域で
あるか否かをそのときのスロットル弁開度αと機関回転
速度Ｎとに基づいて判定し、Ｑフラット領域であるとき
には遅角補正をすることなく、基本燃料噴射量Tpと機関
回転速度Ｎとから求めた点火時期ADVに従って点火時期
制御し、Ｑフラット領域でないときにはそのときの加速
状態に応じて遅角補正し、その後はTpとＮとから求めら
れる点火時期ADVに徐々に近づけるように遅角補正量ADV
_RETを小さく設定するようにした。

従って、吸入空気流量Ｑ変化の僅かな、換言すれば機関
トルクの立上がりが鈍いＱフラット領域における加速時
に遅角補正がなされることがなくヘジテーションが発生
することを回避できると共に、吸入空気流量Ｑがスロッ
トル弁開度変化に呼応して変化して加速時の機関トルク
の立上がりが急激な運転領域（Ｑフラット領域以外）で
は加速検出時に点火時期ADVを遅角補正することで加速
ショックの発生を防止するものである。

＜考案の効果＞ 以上説明したように本考案によると、Ｑフラット領域か
らの加速時に点火時期の遅角補正がなされることがな
く、ヘジテーションの発生を回避して加速運転性を向上
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロック図、第２図は本考
案の一実施例を示すシステム図、第３図は同上実施例に
おける点火時期制御を示すフローチャートである。 １……機関、６……エアフローメータ、７……スロット
ル弁、８……スロットルセンサ、10……点火栓、11……
点火コイル、12……ディストリビュータ、14……光電式
クランク角センサ、22……コントロールユニット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路に介装されたスロット
   ル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、該
   スロットル弁開度検出手段によって検出されるスロット
   ル弁開度の変化率に基づいて機関の加速運転を検出する
   加速運転検出手段と、機関回転速度を少なくとも含む機
   関運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、機関運
   転状態に応じて定常運転状態に対応した基本点火時期を
   設定する基本点火時期設定手段と、前記加速運転検出手
   段による加速検出を少なくとも条件として加速運転が検
   出されてから所定期間前記基本点火時期設定手段で設定
   した基本点火時期を加速状態に応じて遅角補正する加速
   時遅角補正手段と、前記基本点火時期設定手段，前記加
   速時遅角補正手段で設定或いは遅角補正された点火時期
   に点火装置に点火信号を出力する点火信号出力手段と、
   機関回転速度に応じて遅角補正を禁止するスロットル弁
   開度領域を設定する遅角補正禁止領域設定手段と、前記
   加速運転検出手段による加速運転検出の初回において前
   記スロットル弁開度検出手段で検出したスロットル弁開
   度が、前記遅角補正禁止領域設定手段で設定されたスロ
   ットル弁開度領域に含まれるときに、前記加速時遅角補
   正手段による点火時期の遅角補正を禁止する遅角補正禁
   止手段と、を備えて構成したことを特徴とする内燃機関
   の点火時期制御装置。