JPH0799133B2 - 補助点火式デイ−ゼルエンジン - Google Patents

補助点火式デイ−ゼルエンジン

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JPH0799133B2
JPH0799133B2 JP61057898A JP5789886A JPH0799133B2 JP H0799133 B2 JPH0799133 B2 JP H0799133B2 JP 61057898 A JP61057898 A JP 61057898A JP 5789886 A JP5789886 A JP 5789886A JP H0799133 B2 JPH0799133 B2 JP H0799133B2
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純一 川島
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、点火栓の放電火花により着火を補助するよ
うにした補助点火式デイーゼルエンジンに関する。
従来の技術 補助点火式デイーゼルエンジン(例えば実開昭59−1395
51号公報参照)は、例えばメタノール系燃料を使用する
場合などに安定した着火を行い得るものとして知られて
いるが、従来この種のエンジンにおいては、通常のガソ
リンエンジンに使用されるような吸入負圧に応動する負
圧進角装置や遠心進角装置を利用して機械的に点火時期
の進角量を制御していた。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような機械的な進角装置では、点火時期の
精密な制御は困難であり、特に通常デイーゼルエンジン
はスロツトル機構を有していないことから負圧を利用し
た進角制御は難しい。
一方、補助点火式デイーゼルエンジンでは、点火時期が
エンジンの燃焼状態に与える影響が非常に大きく、点火
時期をいかに精密に制御するかによりエンジン性能が大
きく左右される。
これは圧縮着火を行う通常のデイーゼルエンジンにおい
て、燃料を気筒内に噴射開始してから着火に至るまでの
時間遅れ(着火遅れ)によりエンジン性能が定まるのと
同様である。
例えば、着火遅れ期間が長すぎる場合には、着火前の燃
料の蒸発が促進され初期燃焼が急激となるため、最高燃
焼圧力が上昇し、これにより燃焼騒音の増加、NOxの増
加、冷却及び摩擦損失の増加による燃費の悪化といつた
不都合を招き、逆に着火遅れ期間が短かすぎる場合に
は、初期燃焼が緩慢となり、燃焼時間の増大とこれに伴
うHC,スモークの増加、熱効率の減少による燃費の悪
化、排温の上昇といつた弊害が起こる。
従つて、エンジン性能の向上のためには着火遅れ期間を
最適に制御する必要があり、通常のデイーゼルエンジン
では、着火遅れ期間がほぼ燃料噴射時期に一義的に対応
して決まるため、燃料噴射時期を精密に制御することに
よつて間接的に着火遅れ期間の精密な制御を行つている
のである(一般に燃料噴射時期の制御制度は全回転域で
±1クランク角度程度である)。
これに対して、補助点火式デイーゼルエンジンにおいて
は、着火遅れ期間は燃料噴射時期ではなく点火時期によ
つて一義的に決定されるので、点火時期の精密な制御が
要求されることになる。
ここで点火時期の精密な制御方法としては、負圧進角装
置や遠心進角装置を用いる機械的制御に代えて電子制御
により行うことも考えられる。例えばエンジン回転数と
エンジン負荷とによつて定められる点火時期をマップと
して与えておき、このマップに従つて点火時期を制御す
るのである。
しかし、これによつても過度運転の場合には十分でな
い。すなわち、一例として小型,高速デイーゼルエンジ
ンに多用されるボツシユ式VE型噴射ポンプにおいては、
燃料噴射時期の制御はポンプ室の燃料圧に応動する油圧
式タイマ機構により行われるが、このような油圧式タイ
マ機構では過度運転時に機械的応答遅れを生じ、制御量
が目標値を行き過ぎるオーバーシユートやアダーシユー
ト等が発生し目標とする燃料噴射時期からのずれが生じ
る。従つて、点火時期を要求通りに精密に制御すること
ができたとしても、着火遅れ期間を要求値と一致させる
ことはできず、エンジン性能が悪化する。
更に、点火装置においては点火信号が入力してから火花
放電が実際に開始されるまでの時間遅れが存在する。こ
れは回路の特性によつて一義的に決まる時間遅れと、バ
ツテリ電圧、燃焼室内作動ガスの圧力,温度,気流速度
あるいは点火栓の劣化度によつて変化する時間遅れ(す
なわち点火栓の火花放電のしにくさに影響される遅れ)
とに分けることができるが、特に後者は圧縮比の高いデ
イーゼルエンジンにおいては無視できない時間遅れとな
り、何らかの形で補正しないとエンジン性能の劣化をも
たらす。また火花点火を開始してから実際の着火に至る
までの時間遅れも存在し、これについても同様に補正が
必要となる。
問題点を解決するための手段 この発明は上記の問題点を解決するために、着火遅れ期
間が目標値となるように点火時期をフイードバツク制御
するようにしたものである。
第1図はこの発明の構成を示す機能ブロツク図である。
図中、Aはエンジンの運転状態を検出する運転状態検出
手段であり、例えばエンジン回転数センサや燃料噴射ポ
ンプのコントロールレバー開度を検出する負荷センサな
どから構成される。Bは燃料噴射弁の開弁作動を検知し
て噴射時期検出信号を出力する噴射時期検出手段であ
り、例えば噴射弁に取り付けた圧電素子,ホール素子あ
るいは高周波コイル等のニードル弁リフトセンサから構
成される。Cは燃料室内での燃料の着火時期を検出する
着火時期検出手段であり、例えば光学的センサなどが用
いられる。またDは、点火時期の基準となるクランク角
度を検出するクランク角度検出手段である。
点火信号検出手段Eは、クランク角度検出手段Dの検出
信号に基づき所定の点火時期に点火信号を出力するもの
であり、点火装置Fは、この点火信号に基づいて燃焼室
内の点火栓Gの放電を行うものである。
Hは、エンジン回転数等のエンジン運転状態に基づいて
目標とする着火遅れ期間を設定する目標値設定手段であ
り、これは所謂テーブルルツクアツプあるいは演算の何
れの方式によるものでも良い。また、Jは噴射時期検出
手段Bと着火時期検出手段Cとの検出信号に基づいて実
際の燃料噴射時期から実際の燃料着火時期までの間の実
際の着火遅れ期間を求める着火遅れ期間検出手段であ
り、Kは、目標着火遅れ期間と実際の着火遅れ期間との
偏差に基づいて上記点火信号出力手段Eにフイードバツ
ク補正信号を出力する補正信号出力手段である。
作用 上記の構成においては、エンジン運転状態に最適な着火
遅れ期間が制御目標として逐次設定されるとともに、噴
射時期および着火時期の検出により実際の着火遅れ期間
が求められ、両者の偏差に基づいて点火時期がフイード
バツク制御される。
すなわち、実際の着火遅れ期間が目標着火遅れ期間と合
致するように、点火信号出力手段Eにフイードバツク補
正信号が出力され、点火信号の出力時期が進角あるいは
遅角補正されるものである。
実施例 以下、この発明を4気筒エンジンに適用した一実施例を
詳細に説明する。
第2図はこの実施例の機械的構成を示す構成説明図であ
つて、#1〜#4の各気筒に夫々燃料噴射弁1〜4およ
び点火栓5〜8が設けられているとともに、例えば#1
気筒の燃料噴射弁1に、ニードル弁のリフトを検知する
圧電素子からなる噴射時期センサ9が取り付けられてい
る。
また運転状態検出手段の一つとして、燃料噴射ポンプ10
のコントロールレバー11の開度をポテンシヨメータにて
検出するようにした負荷センサ12が設けられているとと
もに、機関回転数を検出するためにクランク角度センサ
13が設けられている。このクランク角度センサ13は、ク
ランク軸に同期して回転するクランク角度盤14と電磁ピ
ツクアツプ15とからなり、クランク軸90゜毎に所定の信
号を出力し、運転状態検出手段ならびにクランク角度検
出手段を構成している。また16は、#1気筒の点火栓5
の放電ギヤツプ近傍に受光面を向けて取り付けられた光
学式着火時期センサであつて、燃焼光を光フアイバを通
して内蔵したフオトトランジスタに導き、点火栓5近傍
で実際に燃焼が開始したことを検出する構成となつてい
る。尚、燃料としたメタノールを使用すれば、無煙燃焼
が可能なため、着火時期センサの汚損は全く問題となら
ない。
上記のようなセンサ類の検出信号が入力されるコントロ
ールユニツト17は、例えばマイクロコンピユータから構
成され、後述するような点火時期のフイードバツク制御
を行つている。また18は、上記コントロールユニツト17
が出力する点火信号に基づき、点火栓5〜8に順次高圧
電流を供給する点火装置である。尚、点火順序は#1−
#3−#4−#2である。
次に上記コントロールユニツト17によつて実行される点
火時期のフイードバツク制御について説明する。
先ず第3図は、この点火時期制御のタイムチヤートであ
つて、横軸は#1気筒のクランク角度を基準としてあ
り、(イ)〜(ハ)は夫々クランク角度センサ13、噴射
時期センサ9および着火時期センサ16の検出信号を示
す。また(ニ)は、噴射時期センサ9および着火時期セ
ンサ16の検出信号に基づいて求められた着火遅れ期間を
示し、(ヘ)〜(リ)は各気筒に対応して点火装置18に
出力される点火信号を夫々示している。尚、(ホ)は、
この点火信号に基づき実際に#1気筒の点火栓5で生じ
る放電電流を示している。
図示するように、各気筒の点火信号の出力時期は、クラ
ンク角度センサ13の出力時期を基準として定められるも
のであり、その時間間隔T1〜T4がフイードバツク制御さ
れる。具体的には、逐次設定される目標着火遅れ期間に
対して実際の着火遅れ期間が大きい場合には、時間間隔
T1〜T4を徐々に小さくし,逆に実際の着火遅れ期間が小
さい場合には、時間間隔T1〜T4を徐々に大きくするもの
である。尚、クランク角度センサ13の出力時期は上死点
(TDC)からずれているが、これは、点火信号(ヘ)か
ら実際の放電開始(ホ)までに時間遅れD1があるので、
上死点近傍での放電を可能とするために予め適宜なずれ
を与えてあるのである。
次に第4図〜第7図は上記コントロールユニツト17が実
行する制御の内容を具体的に示したフローチヤートであ
り、以下、このフローチヤートに従つて上記実施例の作
用を説明する。
第4図はメインフローチヤートであつて、先ずステツプ
1でクランク角度センサ13の出力CLNKがONであるか判断
する。ここでクランク角度センサ13の出力は上述のよう
にクランク角度180゜について2回発生するので、点火
時期直前に出力した信号が点火時期の中間に出力した信
号かをフラグ(FLG2)によつて判別する(ステツプ2)
とともに、順次FLG2を反転させ(ステツプ3,6)、かつ
点火時期直前の信号であればFLG1を、点火信号許容状態
を示す“1"とする(ステツプ7)。尚、FLG2=0が直前
の信号であることを示す。
ステツプ8,9でクランク角度センサ出力CLNKおよびスパ
ークタイミングカウンタTIMEをクリア(ステツプ8,9)
した後、FLG1に基づき点火信号の出力が許容されている
状態(“1")か出力が禁止されている状態(“0")かを
判断する(ステツプ10)。点火時期直前のクランク角度
センサ13の信号が入力された後はFLG1=1であるから、
ステツプ11以降へ進み、スパークタイミングカウンタTI
MEのカウントを開始する。そして、このカウンタTIMEの
値が所定のスパークタイミングSPCONTと一致したら、点
火信号を出力し、かつ点火すべき気筒を点火気筒判定フ
ラグCYLに基づいて指定する(ステツプ14,15)。尚、点
火気筒判定フラグCYLは、CYL=4が#1気筒、CYL=1
が#3気筒、CYL=2が#4気筒、CYL=3が#2気筒を
夫々に示し、ステツプ5によつて順次更新される。
一方、#1気筒の燃料噴射弁1から実際に燃料噴射が行
われて噴射信号INJがONとなつたら、着火遅れカウント
開始フラグFLG3を“1"とし、かつ着火遅れカウンタIDを
クリアする。尚、同時にFLG2を“1"とし、かつ噴射信号
INJおよび点火気筒判定フラグCYLをクリアする(ステツ
プ18〜22)。従つて、次回からはステツプ17に進み、か
つFLG3が“1"であるから着火遅れカウントルーチンIDCO
UNTへジヤンプし、ここで実際の着火遅れ期間を求める
(ステツプ23)。そして、着火遅れ期間を求めたら、点
火時期のフイードバツクルーチンIGLAGCONTへジヤンプ
し、上述したスパークタイミングSPCONTの値を補正制御
するのである(ステツプ25)。
第5図は着火遅れカウントルーチンIDCOUNTの詳細を示
すフローチヤートであり、燃料が噴射されてから着火信
号IGNがONとなるまで着火遅れカウントIDを順次インク
リメントすることによつて実際の着火遅れ期間を求めて
いる。
また第6図は着火信号IGNがONとなつた後に進むフイー
ドバツクルーチンIGLAGCONTの詳細を示すものであり、
先ず制御マツプIGLAGMAPによつて制御目標とする設定着
火遅れ期間IGLAGをテーブルルツクアツプする(ステツ
プ41)。第8図はエンジン回転数をパラメータとした制
御マツプの一例を示しているが、この他、エンジン回転
数と負荷をパラメータとした三次元マツプを用いても良
い。そして、この設定着火遅れ期間IGLAGと実際の着火
遅れ期間IDとの偏差ΔIDを求め、その正負に応じて正負
判定フラグFLGOを“0"もしくは“1"とした後(ステツプ
42〜45)。その絶対値が所定の不感帯MIN内にあるか否
か判断して、その範囲内にあれば点火時期はそのまま維
持する(ステツプ46〜48)。不感帯MIN以上の偏差ΔID
がある場合には、偏差ΔIDとエンジン回転数との関係か
ら第9図に示す積分速度マツプに基づいて積分速度I
(ms)をテーブルルツクアツプし、この積分速度Iを割
込処理のインターバルタイミングTMRで除して、制御間
隔Tを求める(ステツプ49,50)。また、ここで割込カ
ウンタCOUNTをクリアする(ステツプ51)。
第7図は一定時間毎に実行される割込処理ルーチンiRQ
のフローチヤートを示しており、ここでは順次インクリ
メント(ステツプ62)される割込カウンタCOUNTの値を
制御間隔Tと比較し(ステツプ61)、その制御間隔T毎
に、僅かづつスパークタイミングSPCONTの補正を行つて
いる。具体的には、偏差ΔIDの正負判定フラグFLG0に基
づき、積分定数ΔSを加算もしくは減算する(ステツプ
63〜65)。従つて、偏差ΔIDに基づき、ステツプ12にお
けるスパークタイミングSPCONTの値が徐々に変化し、実
際の着火遅れ期間が目標とする設定着火遅れ期間の近傍
に精度良く保たれるのである。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明は、実際の着火
遅れ期間が目標着火遅れ期間と合致するように点火時期
をフイードバツク制御するものであるから、過渡時の燃
料噴射ポンプによる噴射時期のずれやバツテリ電圧等に
左右される点火信号出力から火花放電に至るまでの時間
遅れあるいは火花放電から実際の着火までの時間遅れ等
に全く影響されずに種々の運転状態に最適な着火遅れ期
間が得られ、良好なエンジン性能を発揮することが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成を示す機能ブロツク図、第2図
はこの発明の一実施例の機械的構成を示す構成説明図、
第3図はこの実施例の作用を示すタイムチャート、第4
図,第5図,第6図および第7図はこの実施例における
制御の内容を示すフローチヤート、第8図はエンジン回
転数と設定着火遅れ期間との関係を示す特性図、第9図
はエンジン回転数と偏差と積分速度との関係を示す特性
図である。 A……運転状態検出手段、B……噴射時期検出手段、C
……着火時期検出手段、D……クランク角度検出手段、
E……点火信号出力手段、F……点火装置、H……目標
値設定手段、J……着火遅れ期間検出手段、K……補正
信号出力手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの運転状態を検出する運転状態検
    出手段と、エンジンのクランク角度を検出するクランク
    角度検出手段と、クランク角度に基づき所定の点火時期
    に点火信号を出力する点火信号出力手段と、この点火信
    号に基づいて燃焼室内の点火栓の放電を行う点火装置
    と、燃料噴射弁の開弁作動を検知して噴射時期検出信号
    を出力する噴射時期検出手段と、燃焼室内での燃料の着
    火時期を検出する着火時期検出手段と、上記噴射時期検
    出手段と上記着火時期検出手段との検出信号に基づいて
    実際の燃料噴射時期から実際の燃料着火時期までの間の
    着火遅れ期間を求める着火遅れ期間検出手段と、エンジ
    ン運転状態に基づいて目標とする着火遅れ期間を設定す
    る目標値設定手段と、この目標着火遅れ期間と実際の着
    火遅れ期間との偏差に基づいて上記点火信号出力手段に
    フィードバック補正信号を出力する補正信号出力手段と
    を備えてなる補助点火式ディーゼルエンジン。
JP61057898A 1986-03-15 1986-03-15 補助点火式デイ−ゼルエンジン Expired - Lifetime JPH0799133B2 (ja)

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JPS62214271A JPS62214271A (ja) 1987-09-21
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