JPH0914115A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の安定度と、排気性能の向上とを図る。 【構成】 機関の運転条件を検出する手段１と、機関の
運転条件に基づいて基本点火時期を演算する手段２と、
この基本点火時期を基に点火時期を制御する手段３と、
機関の排気から空燃比を検出する酸素センサ４と、この
センサ信号に基づき空燃比フィードバック補正係数を設
定して目標空燃比にフィードバック制御する手段５とを
備える内燃機関において、前記空燃比フィードバック補
正係数のリッチ・リーンの反転周期を検出する手段６
と、この反転周期が所定周期以上かどうかを判定する手
段７と、機関の温度が低いときにその判定に応じて点火
時期遅角補正量を設定する手段８と、この点火時期遅角
補正量に応じて前記基本点火時期を補正する手段９とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の点火時期
制御装置に関し、特に始動後の暖機運転中の点火時期の
リタード（遅角）制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の点火時期制御として、
例えば図７に示すようなものがある（特開昭６１ー９８
９７０号公報等参照）。

【０００３】これは、機関の排気通路に設けた酸素セン
サのリッチ・リーン信号に基づいて、空燃比フィードバ
ック補正係数αを設定し、機関の吸入空気量と回転数か
ら定められる基本燃料噴射量Ｔｐを、空燃比フィードバ
ック補正係数αにより補正して、燃料噴射量Ｔｉ＝Ｔｐ
×αを演算することにより、空燃比を理論空燃比にフィ
ードバック制御（λコントロール制御という）する場合
において、空燃比フィードバック補正係数αとその平均
値αＡＶＥとの偏差（α−αＡＶＥ）を求め、この偏差
に応じて、即ち偏差が正であれば点火時期を遅角し、偏
差が負であれば点火時期を進角するように、点火時期の
補正制御を行うことにより、機関の回転安定度を向上す
るようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の点火時期制御にあっては、機関始動後の暖機
中にλコントロール制御が開始した直後において、点火
時期の補正を行った場合、以下のような問題がある。

【０００５】暖機中のλコントロール制御の開始直後
は、吸気ポートや吸気バルブが低温であり、これらの壁
流（付着分を含む）となる燃料が多いため、空燃比フィ
ードバック補正係数αに応じてリッチ補正を行っている
場合、噴射された燃料は壁流に取られ、実際のシリンダ
内はリッチ化しにくい。また、リーン補正を行っている
場合、燃料の壁流の流入により、実際のシリンダ内はリ
ーン化しにくい。即ち、暖機中のλコントロール制御の
開始直後は、リッチ・リーンの反転周期が長い。

【０００６】このため、リッチ補正時に点火時期を遅角
すると、リッチ化するまで安定度が悪化するが、この場
合平均点火時期を進角したのでは、排温の低下を招く。
また、リーン補正時に点火時期を進角している分、排温
の低下を招く。

【０００７】リッチ・リーンの反転周期は、完全暖機後
で２〜３Ｈｚであり、この周波数帯の振動は人間が不快
に感じる振動となるため、点火時期の進遅角により安定
度を向上する必要があるが、暖機中のλコントロール制
御の開始直後は、そのリッチ・リーンの反転周期が長い
のに、点火時期の遅角を十分に行えないのである。

【０００８】したがって、排温の上昇が遅れ、その分排
気浄化用の触媒の昇温が遅れて、エミッションが悪化し
かねない。

【０００９】この発明は、このような問題点を解決する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図８に示
すように機関の運転条件を検出する運転条件検出手段１
と、機関の運転条件に基づいて基本点火時期を演算する
基本点火時期演算手段２と、この基本点火時期を基に点
火時期を制御する点火時期制御手段３と、機関の排気か
ら空燃比を検出する酸素センサ４と、このセンサ信号に
基づき空燃比がリッチのときにリーン側の、リーンのと
きにリッチ側の空燃比フィードバック補正係数を設定し
て機関の供給空燃比を目標空燃比にフィードバック制御
する空燃比制御手段５とを備える内燃機関において、前
記空燃比フィードバック補正係数のリッチ・リーンの反
転周期を検出する反転周期検出手段６と、この反転周期
が所定周期以上かどうかを判定する周期判定手段７と、
機関の冷却水温が低いときにその判定に応じて点火時期
遅角補正量を設定する遅角補正量設定手段８と、この点
火時期遅角補正量に応じて前記基本点火時期を補正する
点火時期補正手段９とを設ける。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、機関
の温度は冷却水温である。

【００１２】第３の発明は、第１の発明において、遅角
補正量設定手段は、反転周期が所定周期以上のときは、
所定周期未満のときよりも、点火時期の遅角補正量を大
きく設定する。

【００１３】第４の発明は、第１、第３の発明におい
て、遅角補正量設定手段は、反転周期が所定周期以上の
場合、空燃比フィードバック補正係数がリッチ側のとき
は点火時期の遅角補正量を減少補正し、リーン側のとき
は点火時期の遅角補正量を増加補正する。

【００１４】第５の発明は、第４の発明において、遅角
補正量演算手段は、空燃比フィードバック補正係数の反
転後の経過時間に応じて点火時期の遅角補正量の減少補
正分、増加補正分を漸減する。

【００１５】

【作用】空燃比フィードバック補正係数のリッチ・リー
ンの反転周期が所定周期以上の場合、リッチ・リーンの
反転に起因する振動はそれほど不快感を感じさせない周
波数帯となる（機関の安定度が良くなる）。

【００１６】第１の発明では、空燃比フィードバック補
正係数のリッチ・リーンの反転周期が所定周期以上かど
うかが判定され、機関の温度が低いときにその判定に応
じて点火時期の遅角補正量が設定され、その遅角補正量
に応じて点火時期が補正制御される。

【００１７】即ち、機関の温度が低く、空燃比フィード
バック補正係数のリッチ・リーンの反転周期が所定周期
以上のとき、点火時期を大きく遅角することで、暖機中
に不快な振動を招くことなく、排温の上昇が促進され
る。

【００１８】第２の発明では、機関の冷却水温が低く、
空燃比フィードバック補正係数のリッチ・リーンの反転
周期が所定周期以上のとき、点火時期を大きく遅角する
ことで、暖機中に不快な振動を招くことなく、排温の上
昇が促進される。

【００１９】第３の発明では、空燃比フィードバック補
正係数のリッチ・リーンの反転周期が所定周期以上の暖
機中に、点火時期が大きく遅角されて、不快な振動を招
くことなく排温の上昇が促進され、リッチ・リーンの反
転周期が短くなったときつまり暖機が進んだときに、点
火時期の遅角量が減少されて、回転安定度が高められ
る。

【００２０】第４の発明では、空燃比のリッチ補正に対
して、リッチ化しにくいときに点火時期の遅角補正量を
減少補正することで、過遅角が回避され、空燃比のリー
ン補正に対して、リーン化しにくいときに点火時期の遅
角補正量を増加補正することで、遅角不足が回避され
る。

【００２１】第５の発明では、この場合、空燃比フィー
ドバック補正係数の反転後の経過時間に応じて点火時期
の遅角補正量の減少補正分、増加補正分を漸減すること
で、リッチ化したとき、リーン化したとき、該当する遅
角量に制御される。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】図１に示すように、エンジン１０の吸入空
気は、エアクリーナ１１から吸気通路１２に設けられた
スロットル弁１３、吸気マニホールド１４を介して導入
される。燃料は、吸気マニホールド１４のブランチに設
けられた燃料インジェクタ１５より噴射される。

【００２４】燃焼室の混合気は、パワートランジスタユ
ニット１６、点火コイル１７を介して点火プラグ１８に
て点火が行われる。

【００２５】エンジン１０から排出された排気は、排気
通路１９の触媒装置（三元触媒）２０に導入され、Ｃ
Ｏ、ＨＣ、ＮＯｘが浄化されて排出される。

【００２６】コントロールユニット２５には、エンジン
の回転数、クランク角を検出するクランク角センサ２
６、エンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサ
２７、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ２８、
排気中の酸素濃度を検出する酸素センサ２９等からの信
号が入力される。

【００２７】コントロールユニット２５により、これら
の信号に基づき、燃料インジェクタ１５の燃料噴射量、
パワートランジスタユニット１６を介して点火プラグ１
８の点火時期が制御される。

【００２８】次に、コントロールユニット２５による制
御内容を説明する。

【００２９】まず、燃料噴射量制御を説明すると、燃料
インジェクタ１５の燃料噴射量Ｔｅを、次式（１）のよ
うにエンジンの吸入空気量Ｑａと回転数Ｎｅとに応じて
定まる基本的な噴射量Ｔｐ（ベース空燃比）に、各種補
正係数Ｃｏ、空燃比フィードバック補正係数α、ベース
空燃比の微妙な変化を修正するための学習補正係数を乗
算して求める。

【００３０】 Ｔｅ＝Ｔｐ×α×Ｋ×Ｃｏ （１） 各種補正係数Ｃｏは、運転域の空燃比補正係数、水温増
量補正係数、始動および始動後増量補正係数等の和で、
それぞれ運転条件に基づき所定のテーブルから読み込
む。

【００３１】空燃比フィードバック補正係数αは、空燃
比フィードバック制御（λコントロール制御）時に、酸
素センサ２９の信号による排気空燃比（排気中の酸素濃
度）と目標空燃比（理論空燃比）との差異に基づき設定
する。空燃比フィードバック制御は、酸素センサ２９が
活性化し、エンジンの冷却水温Ｔｗが所定値以上の暖機
中から開始する。

【００３２】この場合、空燃比フィードバック補正係数
αは、目標空燃比に対して酸素センサ２９の信号による
排気空燃比がリーンからリッチに反転した場合に、ステ
ップ的にリーン側に所定比例分を減算設定し、その後は
リッチが継続している間、積分分を減算設定する。ま
た、リッチからリーンに反転した場合に、ステップ的に
リッチ側に所定比例分を加算設定し、その後はリーンが
継続している間、積分分を加算設定する。なお、非フィ
ードバック制御時は１である。

【００３３】燃料噴射量Ｔｅに基づく噴射パルス信号
を、燃料インジェクタ１５に出力することで制御する。

【００３４】点火時期制御は、図２のフローチャートに
基づいて説明する。

【００３５】ステップ１，２では、エンジンの冷却水温
Ｔｗを読み込み、所定水温以下かどうかを判定する。所
定水温としては、例えば５０℃であり、この温度以下で
あれば、低水温時の点火時期リタード補正を行う領域で
あると判断して、ステップ３に進む。

【００３６】ステップ３では、燃料噴射量のλコントロ
ール制御を開始したかどうかを判定する。

【００３７】λコントロール制御を開始してない場合、
ステップ６に進み、非λコントロール制御時の点火時期
リタード補正量を設定したＴＡＤＶＲＴＤ１テーブルか
ら、水温Ｔｗを基にそのリタード補正量ＡＤＶＲＴＤを
検索する。

【００３８】λコントロール制御を開始した場合、ステ
ップ４にてλコントロール制御の空燃比フィードバック
補正係数αのリッチ・リーンの反転周期ＴＲＡＭＤを読
み出す。

【００３９】ステップ５では、反転周期ＴＲＡＭＤが１
秒以上かどうかを判定する。

【００４０】反転周期ＴＲＡＭＤが１秒以上であれば、
ステップ７に進み、このときの点火時期リタード補正量
を設定したＴＡＤＶＲＴＤ２テーブルから、水温Ｔｗを
基にそのリタード補正量ＡＤＶＲＴＤを検索する。

【００４１】反転周期ＴＲＡＭＤが１秒未満であれば、
ステップ８に進み、このときの点火時期リタード補正量
を設定したＴＡＤＶＲＴＤ３テーブルから、水温Ｔｗを
基にそのリタード補正量ＡＤＶＲＴＤを検索する。

【００４２】ステップ２にて、冷却水温Ｔｗが所定水温
より高い場合は、低水温時の点火時期リタード補正を行
わないため、ステップ９にてリタード補正量ＡＤＶＲＴ
Ｄを０にする。

【００４３】リタード補正量ＡＤＶＲＴＤは、ステップ
１０にてメモリにストアする。

【００４４】点火時期リタード補正量の各テーブルＴＡ
ＤＶＲＴＤ１〜３のデータは図３のように設定してあ
る。

【００４５】非λコントロール制御時のテーブルＴＡＤ
ＶＲＴＤ１のデータは、最もリタード量の少ない設定と
なっている。これは、λコントロール制御の開始前は、
例えば重質ガソリンを使用している場合等、かなり空燃
比がリーン化することがあり、このためリタード量を少
なくして、安定度限界に対する余裕代を多くとる必要が
あるからである。

【００４６】λコントロール制御の開始後は、空燃比は
理論空燃比を中心として変動する状態になるため、開始
前よりも空燃比がリーンとなることが少なくなり、リタ
ード量を大きくできる。

【００４７】反転周期ＴＲＡＭＤが１秒以上のときのテ
ーブルＴＡＤＶＲＴＤ２のデータは、反転周期ＴＲＡＭ
Ｄが１秒未満のときのテーブルＴＡＤＶＲＴＤ３のデー
タに比べ、リタード量を大きく設定してある。反転周期
ＴＲＡＭＤが１秒未満の場合つまり反転周波数が２〜３
Ｈｚになった場合、安定度を表す指標であるサージトル
クを悪化させ、振動が不快に感じる周波数帯に入るた
め、リタード量はそれほど大きくないが、反転周期ＴＲ
ＡＭＤが１秒以上の場合は、反転周波数が１Ｈｚ以下に
なって、振動を不快に感じさせない周波数帯になるた
め、リタード量を最も大きくできる。

【００４８】これらのデータは、予め各運転条件毎に実
験した結果を基に定めている。

【００４９】基本点火時期ＡＤＶＭは、エンジン回転数
Ｎｅおよび燃料の基本噴射量Ｔｐを基に点火時期を定め
た点火時期マップから読み出す。

【００５０】この基本点火時期ＡＤＶＭからストアした
リタード補正量ＡＤＶＲＴＤを引いて（ＦＡＤＶ＝ＡＤ
ＶＭ−ＡＤＶＲＴＤ）、最終的な点火時期ＦＡＤＶを決
定し、パワートランジスタユニット１６を介して点火プ
ラグ１８の点火を実行する。

【００５１】このような構成のため、図４のようにエン
ジン始動後、λコントロール制御が開始される前（Ａの
期間）は、エンジンの安定度を維持するために、点火時
期のリタード量は小さくされている。

【００５２】λコントロール制御が開始されると、暖機
中は空燃比フィードバック補正係数αのリッチ・リーン
の反転が遅く、リッチ・リーンの反転周期ＴＲＡＭＤが
１秒以上の場合（Ｂの期間）に、点火時期が大きくリタ
ードされる。

【００５３】リッチ・リーンの反転周期ＴＲＡＭＤが１
秒以上の場合、反転に起因する振動は不快に感じない周
波数帯になり、点火時期を大きくリタードしても、エン
ジンの安定度が確保される。この点火時期の大きなリタ
ードによって、排温の上昇が促進される。

【００５４】暖機が進み（暖機終了前）、リッチ・リー
ンの反転周期ＴＲＡＭＤが１秒未満になった場合（Ｃの
期間）は、点火時期のリタード量がＢの期間よりも小さ
くされる。

【００５５】リッチ・リーンの反転周期ＴＲＡＭＤが１
秒未満の場合、点火時期のリタード量が減少されるの
で、不快に感じる周波数帯の振動が低減され、エンジン
の安定度が高められる。また、その点火時期のリタード
によって、排温の上昇が促進される。

【００５６】このようにして、空燃比制御の状態毎にエ
ンジンの安定度を確保しつつ、点火時期のリタード量を
十分に大きくすることができ、したがって排温の上昇に
よって触媒２０の早期活性化が可能になり、排気性能を
大幅に向上することができる。

【００５７】図５は本発明の他の実施例を示し、空燃比
フィードバック補正係数αのリッチ・リーンの反転周期
ＴＲＡＭＤが１秒以上のときに、空燃比の状態に合わせ
て点火時期のリタード量に補正を加えるようにしたもの
である。

【００５８】この場合、λコントロール制御の開始後、
ステップ７にて、空燃比フィードバック補正係数αのリ
ッチ・リーンの反転周期ＴＲＡＭＤが１秒以上のとき
に、点火時期リタード補正量のＴＡＤＶＲＴＤ２テーブ
ル（図３参照）から、水温Ｔｗを基にリタード補正量Ａ
ＤＶＲＴＤを検索すると共に、ステップ１１にてλコン
トロール制御がリッチ補正中か、リーン補正中かを判定
する。

【００５９】リッチ補正中のときは、ステップ１２にて
リタード補正量ＡＤＶＲＴＤに０．９を乗算して、リタ
ード補正量ＡＤＶＲＴＤを求め、ステップ１０にてメモ
リにストアする。

【００６０】リーン補正中のときは、ステップ１３にて
リタード補正量ＡＤＶＲＴＤに１．１を乗算して、リタ
ード補正量ＡＤＶＲＴＤを求め、ステップ１０にてメモ
リにストアする。

【００６１】なお、図５のフローは、前記実施例の図２
のフローにステップ１１〜１３を加えたものである。

【００６２】λコントロール制御の開始後の暖機中は、
吸気ポートや吸気バルブが低温であり、これらの壁流
（付着分を含む）となる燃料が多いため、空燃比フィー
ドバック補正係数αに応じてリッチ補正を行っている場
合、噴射された燃料は壁流に取られ、実際のシリンダ内
の空燃比はリーン状態が長くなる。

【００６３】したがって、この場合図６のように点火時
期のリタード量を減少することで、安定度を高めること
ができる。

【００６４】また、リーン補正を行っている場合、燃料
の壁流がシリンダ内へ流入することにより、実際のシリ
ンダ内の空燃比はリッチ状態が長くなる。

【００６５】したがって、この場合図６のように点火時
期のリタード量を増加することで、安定度を損なうこと
なく、リタードを大きくでき、排温の上昇を促進でき
る。

【００６６】なお、リッチ補正により、実際のシリンダ
内の空燃比は、リーン状態から徐々にリッチ化し、また
リーン補正により、実際のシリンダ内の空燃比は、リッ
チ状態から徐々にリーン化する。

【００６７】このため、リッチ補正時には、空燃比フィ
ードバック補正係数αのリッチ反転後の経過時間に応じ
て点火時期のリタード量の減少分を漸減するように
（０．９→１．０）、またリーン補正時には、空燃比フ
ィードバック補正係数αのリーン反転後の経過時間に応
じて点火時期のリタード量の増加分を漸減するように
（１．１→１．０）、するのが良い。

【００６８】このようにすると、一層適切な点火時期リ
タードを確保できる。

【００６９】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、機関
の温度が低いときに、機関の安定度を確保しつつ、排温
の上昇を促進して、排気浄化用の触媒を早期に活性化で
き、排気性能が向上する。

【００７０】第２の発明によれば、低水温時に、機関の
安定度を確保しつつ、排温の上昇を促進して、排気浄化
用の触媒を早期に活性化でき、排気性能が向上する。

【００７１】第３の発明によれば、機関の安定度を高
め、排温の上昇を促進できる。

【００７２】第４の発明によれば、機関の安定度を一層
向上できる。

【００７３】第５の発明によれば、適切な点火時期の遅
角を確保でき、機関の安定度を一層向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成図である。

【図２】制御内容を示すフローチャートである。

【図３】点火時期リタード量のデータ特性図である。

【図４】作動状態の特性図である。

【図５】他の実施例の制御内容の要部を示すフローチャ
ートである。

【図６】作動状態の特性図である。

【図７】従来例の点火時期制御の特性図である。

【図８】発明の構成図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １３ スロットル弁 １５ 燃料インジェクタ １６ パワートランジスタユニット １８ 点火プラグ ２０ 触媒装置 ２５ コントロールユニット ２６ クランク角センサ ２７ エアフローセンサ ２８ 水温センサ ２９ 酸素センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関の運転条件を検出する運転条件検出
   手段と、機関の運転条件に基づいて基本点火時期を演算
   する基本点火時期演算手段と、この基本点火時期を基に
   点火時期を制御する点火時期制御手段と、機関の排気か
   ら空燃比を検出する酸素センサと、このセンサ信号に基
   づき空燃比がリッチのときにリーン側の、リーンのとき
   にリッチ側の空燃比フィードバック補正係数を設定して
   機関の供給空燃比を目標空燃比にフィードバック制御す
   る空燃比制御手段とを備える内燃機関において、前記空
   燃比フィードバック補正係数のリッチ・リーンの反転周
   期を検出する反転周期検出手段と、この反転周期が所定
   周期以上かどうかを判定する周期判定手段と、機関の温
   度が低いときにその判定に応じて点火時期遅角補正量を
   設定する遅角補正量設定手段と、この点火時期遅角補正
   量に応じて前記基本点火時期を補正する点火時期補正手
   段とを設けたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記機関の温度は冷却水温である請求項
   １に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
3. 【請求項３】 前記遅角補正量設定手段は、反転周期が
   所定周期以上のときは、所定周期未満のときよりも、点
   火時期の遅角補正量を大きく設定する請求項１に記載の
   内燃機関の点火時期制御装置。
4. 【請求項４】 前記遅角補正量設定手段は、反転周期が
   所定周期以上の場合、空燃比フィードバック補正係数が
   リッチ側のときは点火時期の遅角補正量を減少補正し、
   リーン側のときは点火時期の遅角補正量を増加補正する
   請求項１または３に記載の内燃機関の点火時期制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記遅角補正量演算手段は、空燃比フィ
   ードバック補正係数の反転後の経過時間に応じて点火時
   期の遅角補正量の減少補正分、増加補正分を漸減する請
   求項４に記載の内燃機関の点火時期制御装置。