JPH10184514A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重質燃料を使用した場合にノッキングの発生
する可能性の低い領域での遅角を抑制した点火時期制御
装置を提供すること。 【解決手段】 ステップ２０１で水温が予め定めたしき
い値よりも低いと判定され、ステップ２０２でエンジン
回転数が予め定めたしきい値よりも低いと判定され、ス
テップ２０３で燃料が低沸点燃料であると判定された場
合のみステップ２０４に進んで過渡補正遅角実行フラグ
をＯＮにし、その他の場合はステップ２０５に進んで過
渡補正遅角実行フラグをＯＦＦにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火時
期制御装置、特にノッキングを防止するために点火時期
を遅角させる点火時期制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノッキングを防止するためにノッキング
の生じやすい運転領域で点火時期を遅角させるようにし
た点火時期制御装置が広く用いられている。ところが、
点火時期の遅角は、燃費の悪化とドライバビリティの悪
化を招来するので、点火時期を遅角する範囲をできるだ
け狭くしたものが提案されている。例えば、特開昭５６
−１６２２６７号公報に記載の装置のように、機関回転
数が予め定めた値以下、機関負荷が予め定めた値以上の
場合のみノックセンサの信号にもとづいて遅角を行うよ
うにされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ノックセンサ
の信号による遅角制御をする点火時期制御装置において
も、機関の冷却水温が低い場合は、ノックセンサの信号
の基づく制御をおこなわず、マップ値から導出した量だ
け遅角するようにしたものが多い。これは、機関の冷間
時、負荷変化時に吸気ポートの壁面に付着している燃料
の低沸点成分が先行して流入し、燃焼室内で自着火して
発生する過渡時のノッキング、いわゆる過度ノックの発
生を予防するためにおこなわれるものである。

【０００４】しかし、この過渡ノックは、上記の発生メ
カニズムから燃料の低沸点成分が少ない重質燃料を使用
している場合は発生しにくく、遅角の必要性は低いので
ある。むしろ、重質燃料を使用している場合は、壁面へ
の付着量が多くなり、空燃比がリーンになっているの
で、遅角すると、急激なトルクの落ち込みが発生し、加
速のもたつき等が発生しドライバビリティが悪化すると
いう問題が発生する。本発明は上記問題に鑑み、重質燃
料を使用した場合にノッキングの発生する可能性の低い
領域での遅角を抑制した点火時期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】請求項１の発明によれ
ば、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段
と、内燃機関の冷却水温が予め定めた所定の温度以上の
場合は運転状態に応じた予め定めた基本点火時期に点火
時期を調整する点火時期調整手段と、内燃機関の冷却水
温が予め定めた所定の温度以下の場合は前記運転状態に
応じた基本点火時期を予め定めた所定量だけ遅角する点
火時期遅角手段と、内燃機関が使用している燃料が軽質
燃料であるか重質燃料であるかどうかを判定する燃料性
状判定手段と、使用している燃料が重質燃料であると判
定された場合には、前記点火時期遅角手段の作動を禁止
する遅角禁止手段とを備える内燃機関の点火時期制御装
置が提供される。この様に構成された点火時期制御装置
では、内燃機関の冷却水温が予め定めた所定の温度以上
の場合は運転状態に応じた予め定めた基本点火時期に点
火時期が調整され、冷却水温が予め定めた所定の温度以
下の場合でも、使用している燃料が重質燃料であると判
定された場合には遅角されずに前記運転状態に応じた基
本点火時期で運転される。

【０００６】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
に、さらに、機関始動後の経過時間を検出する始動後経
過時間検出手段を備え、機関始動後の経過時間が予め定
めた所定の時間を超えた場合は、前記遅角禁止手段の作
動を中止し、前記点火時期遅角手段が作動するようにし
た点火時期制御装置が提供される。この様に構成され
た、点火時期制御装置では、内燃機関の冷却水温が予め
定めた所定の温度以上の場合は運転状態に応じた予め定
めた基本点火時期に点火時期が調整され、冷却水温が予
め定めた所定の温度以下の場合で、使用している燃料が
重質燃料であると判定された場合でも、機関始動後の経
過時間が予め定めた所定の時間を超えた場合は、前記運
転状態に応じた基本点火時期から予め定めた所定量だけ
遅角される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の構
造を示すものである。以下添付図面を用いて本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態の構成
を概略的に示した図であって、１は本発明の燃料供給制
御装置が適用されたエンジン本体を示している。２は吸
気管であって、吸気管２には、燃料噴射弁３、スロット
ルバルブ４、および吸気管圧力を検出する圧力センサ
５、および吸入空気量を検出するエアフローメータ６が
取り付けられている。７は排気管であって、排気管７に
は排気ガスを浄化する三元触媒８が取り付けられその上
流には排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ９が取
り付けられている。

【０００８】空燃比センサ９は従来のＯ₂ センサが理論
空燃比より薄いか、濃いか、すなわちリーンかリッチの
判別しかできなかったのに対し、理論空燃比を含む幅広
い範囲にわたって排気ガスの空燃比に比例した電流を発
生する（印加電圧に対し）ので、排気ガスの空燃比その
ものを広範囲に検出することができる。したがって、例
えば、暖機途中で、増量された状態にあっても、リッチ
状態であるということだけではなく空燃比そのものを求
めることができる。

【０００９】１０は燃料タンクであって、燃料タンク１
０内の燃料は燃料ポンプ１１によって燃料噴射弁３に圧
送される、また燃料タンク１０には燃料の残量を検出す
る燃料残量センサ１２が取り付けられている。また、１
３は機関の冷却水温を検出する水温センサ、１４はエン
ジン回転数を検出するエンジン回転数センサ、１５はス
ロットルセンサであって、アイドル状態か非アイドル状
態であるかを判定するアイドルスイッチの役も兼ねてい
る。なお、１６は点火栓であって、１７はイグナイタ、
１８はディストリビュータである。１９はシリンダ壁面
の振動からノッキングを検出するノックセンサである。

【００１０】２０はエンジンコントロールユニット（以
下ＥＣＵという）であって、ＥＣＵ２０は、デジタルコ
ンピュータからなり、相互に接続された入力インターフ
ェイス回路２１、ＡＤＣ（アナログデジタル変換器）２
２、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２３、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）２４、バックアップＲＡＭ２４
ａ、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）２５、出力インター
フェイス回路２６から成る。

【００１１】ＣＰＵ２３には、エアフローメータ６、Ｏ
₂ センサ９、燃料残量センサ１２、水温センサ１３、エ
ンジン回転数センサ１４、スロットルセンサ１５等の各
センサの出力信号が、入力インターフェイス回路２１を
介して、あるいはさらにＡＤＣ２２を介して入力され
る。ＣＰＵ２３は上記各種センサの値と、ＲＯＭ２５に
予め記憶しておいた値等からから後述する演算をおこな
い本発明の特徴である点火時期制御をおこなう他各種の
制御演算をおこなう。

【００１２】次に上記の様に構成された本発明の実施の
形態の点火時期制御について説明するが、はじめに、そ
の考え方について説明をする。この実施の形態の点火時
期の制御においては、エンジン１の冷却水温が予め定め
た値よりも低い場合はノックセンサ１９の検出した信号
に基づく遅角制御はおこなわない。しかし、冷却水温が
予め定めた値よりも低くても、エンジン回転数が低く、
ノッキングが発生しやすい条件の場合には、負荷変化が
起こった場合の過渡時ノッキングが発生しないように、
ノックセンサ１９の信号によらずマップ値から導出した
量だけ遅角する過渡補正遅角を実行する。ただし、重質
燃料が使用されている場合はノッキングが起きにくいの
でこの過渡補正遅角を実行しない様にするというもので
ある。

【００１３】図２は上記の考えに基づき過渡補正遅角の
実行を制御する本発明の第１の実施の形態の点火時期制
御のルーチンのフローチャートである。そこで、ステッ
プ２０１における水温の判定と、すなわち、冷却水温ｅ
ｔｈｗが予め定めたしきい値ＥＴＨＷＡＴＲＮよりも低
いかどうかの判定と、ステップ２０２におけるエンジン
回転数の判定、すなわち、エンジン回転数センサの出力
から求めエンジン回転数ｅｎｅが予め定めたしきい値Ｅ
ＮＥＡＴＲＮよりも低いかどうかの判定に加えて、ステ
ップ２０３で燃料が低沸点燃料であるかどうかの判定を
おこない、いずれもＹＥＳである場合のみステップ２０
４に進んで過渡補正遅角実行フラグをＯＮにし、その他
の場合はステップ２０５に進んで過渡補正遅角実行フラ
グをＯＦＦにする。上記のフローチャートにおいて、ス
テップ２０３を追加したところが、本発明の特徴部分で
あって、その結果、燃料性状が低沸点燃料である場合に
は過渡補正遅角が実行されず、その分、燃費と、ドライ
バビリティの悪化が防止される。

【００１４】図３は、本発明の第２の実施の形態の点火
時期制御のルーチンのフローチャートである。この第２
の実施の形態は、始動後一定時間が経過すると、エンジ
ンの温度の指標である冷却水温よりも早くノッキングに
影響を及ぼすシリンダ壁温が上昇し、重質燃料の場合で
もノッキングの発生する頻度が増加することに鑑み、上
述の第１の実施の形態のフローチャートの過渡補正遅角
実行フラグをＯＮにする条件に、冷却水温が低く、エン
ジン回転数が低く、重質燃料が使われている場合でも始
動後一定時間経過した場合を付加して、ノッキングの発
生を予防するようにしたものである。

【００１５】そこで、図２のステップ２０１、２０２、
２０３と同様に、水温、回転数、燃料性状の判定をおこ
なうステップ３０１、３０２、３０３を配置するが、ス
テップ３０３で燃料性状が重質燃料であると判定された
場合には、ステップ３０４に進んで、始動後の経過時間
ｅｃａｓｔが予め定めた所定値ＥＳＴＡＴＲＮを超えた
かどうかを判定し、ＮＯ、すなわち、超えていない場合
はステップ３０６に進んで過渡補正遅角実行フラグをＯ
ＦＦにしてリターンするが、ＹＥＳである場合には、ス
テップ３０５に進んで過渡補正遅角実行フラグをＯＮに
してリターンする。

【００１６】次に、図２のステップ２０３、図３のステ
ップ３０３における燃料性状の判定について説明する。
重質燃料は霧化しにくいために燃料噴射弁３から噴射さ
れた燃料の量よりも実際にエンジンの燃焼室に送り込ま
れ燃焼される燃料の量は少なくなり結果的に排気ガスの
空燃比ＥＸＡＦは大きく（薄く）なり、逆に、軽質燃料
は霧化しやすいために燃料噴射弁３から噴射された燃料
の量よりも実際にエンジン１の燃焼室に送り込まれ燃焼
される燃料の量は多くなり結果的に排気ガスの空燃比Ｅ
ＸＡＦは小さく（濃く）なる。そこで、エンジン始動後
に供給された吸入混合気の空燃比ＩＮＡＦと排気ガスの
空燃比ＥＸＡＦを比較し、ＩＮＡＦ＞ＥＸＡＦならば軽
質燃料と判定し、逆に、ＩＮＡＦ＜ＥＸＡＦならば重質
燃料と判定するものである。そして、燃料性状は給油さ
れた場合のみ変化する可能性があり、給油されない場合
は変化しないと考えられるので、この判定は給油があっ
たと判断される場合のみ実行する。また、燃料の霧化の
影響が大きい運転状態でおこなった方が重質燃料と軽質
燃料の差が明確になりやすいのでこの判定は加速運転状
態でおこなわれる。

【００１７】図４が上記の考えかたに基づいて燃料性状
を判定する計算のフローチャートである。まずステップ
４０１ではバックアップＲＡＭに記憶されている前回運
転終了時の燃料残量計１２の値ＦＴＶ_OLD と現在の燃料
残量計１２の値ＦＴＶを読み込みステップ４０２でそれ
らの値の間に差があるかどうかを判定する。その結果、
差がないと判定された場合は給油がおこなわれていない
ので計算をおこなわず終了し、差があると判定された場
合はステップ４０３に進む。ステップ４０３ではスロッ
トルセンサ１５の開度ＴＡの変化ΔＴＡを計算してステ
ップ４０４でその値の正負を判定し、正であれば現在加
速運転中であって燃料性状の判定計算に適した運転状態
であると判断しステップ４０５以下の計算を実行する。
逆に負であれば燃料性状の判定計算に適さない運転状態
であると判断しステップ４０３に戻り判定計算に適した
運転状態となるまで繰り返す。

【００１８】ステップ４０５ではエアフローメータ６の
出力ＶＡＦＭ、ＥＣＵ２０にて後述の式により計算され
た燃料噴射時間ＴＡＵ、Ａ／Ｆセンサ９の出力ＶＥＸＡ
Ｆを読み込み、ステップ４０６でエアフローメータ６の
出力ＶＡＦＭと燃料噴射時間ＴＡＵから吸入混合気の空
燃比ＩＮＡＦを排気ガスの空燃比ＥＸＡＦを計算し、ス
テップ４０７で吸入混合気の空燃比ＩＮＡＦとの差ΔＡ
／Ｆを求める。なお、上記の内、燃料噴射時間ＴＡＵに
ついては、燃料性状指示値ＦＱＩＮＤによって決まる補
正係数で補正されるが、現在新しい燃料性状指示値ＦＱ
ＩＮを計算しているところであるので、給油前の燃料性
状指示値ＦＱＩＮＤの値が使用される。

【００１９】ステップ４０８ではステップ４０７で求め
たΔＡ／Ｆと、予め定めておいた許容幅ＡＨを比較す
る。その結果、ΔＡ／Ｆの絶対値が判定値ＡＨよりも小
さければ燃料性状は標準燃料であると判断しステップ４
０９に進み、燃料性状指示値ＦＱＩＮＤを標準燃料であ
ることを示す値０にして終了する。もし、ΔＡ／Ｆの絶
対値が判定値ＡＨよりも大きければステップ４１０に進
みΔＡ／Ｆが許容幅ＡＨを越えて正の値であるかどうか
を判定しＹＥＳであれば軽質燃料であると判断してステ
ップ４１１に進み燃料性状指示値ＦＱＩＮＤを軽質燃料
であることを示す値−１にして終了する。

【００２０】ステップ４１０でＮＯと判断された場合は
空燃比ＩＮＡＦが所定幅を越えて排気ガスの空燃比ＥＸ
ＡＦよりも大きいことをしめしており重質燃料であると
判断してステップ４１２に進んで燃料性状指示値ＦＱＩ
ＮＤを重質燃料であることを示す値＋１にして終了す
る。この燃料性状に応じて選択された燃料性状指示値Ｆ
ＱＩＮＤの値はバックアップＲＡＭ２４ａに記憶され、
エンジン停止時も記憶され、次回燃料の給油がおこなわ
れるまで更新されない。

【００２１】本実施の形態では、上記のようにして判定
された燃料性状の結果が、図２のフローチャートのステ
ップ２０３、あるいは図３のフローチャートのステップ
３０３に読み込まれるが、燃料性状の判定の方法は的確
に判定できるものであれば他のどの様な方法でもかまわ
ない。

【００２２】

【発明の効果】本発明の点火時期制御装置によれば、内
燃機関の冷却水温が予め定めた所定の温度以上の場合は
運転状態に応じた予め定めた基本点火時期に点火時期が
調整され、冷却水温が予め定めた所定の温度以下の場合
でも、使用している燃料が重質燃料であると判定された
場合には遅角されずに前記運転状態に応じた基本点火時
期で運転され、ドライバビリティと燃費が改善される。
特に請求項２によれば、冷却水温が予め定めた所定の温
度以下の場合で、使用している燃料が重質燃料であると
判定された場合でも、機関始動後の経過時間が予め定め
た所定の時間を超えた場合は、前記運転状態に応じた基
本点火時期から予め定めた所定量だけ遅角されるので、
冷却水温の上昇よりも早く、ノッキングの発生条件に達
した場合には、ノッキングの発生が予防される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による点火時期制御
のルーチンのフローチャートである。

【図３】本発明の第２の実施の形態による点火時期制御
のルーチンのフローチャートである。

【図４】燃料性状を判定するルーチンのフローチャート
である。

【符号の説明】

１…エンジン本体 ２…吸気管 ３…燃料噴射弁 ４…スロットルバルブ ５…圧力センサ ６…エアフローメータ ７…排気管 ８…三元触媒 ９…Ａ／Ｆセンサ １０…燃料タンク １１…燃料ポンプ １２…燃料残量センサ １３…水温センサ １４…エンジン回転数センサ １５…スロットルセンサ １６…点火栓 １７…イグナイタ １８…ディストリビュータ ２０…ＥＣＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の運転状態を検出する運転状態
   検出手段と、 内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、 内燃機関の冷却水温が予め定めた所定の温度以上の場合
   は運転状態に応じた予め定めた基本点火時期に点火時期
   を調整する点火時期調整手段と、 内燃機関の冷却水温が予め定めた所定の温度以下の場合
   は前記運転状態に応じた基本点火時期を予め定めた所定
   量だけ遅角する点火時期遅角手段と、 内燃機関が使用している燃料が軽質燃料であるか重質燃
   料であるかどうかを判定する燃料性状判定手段と、 使用している燃料が重質燃料であると判定された場合に
   は、前記点火時期遅角手段の作動を禁止する遅角禁止手
   段とを備える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】 さらに、機関始動後の経過時間を検出す
   る始動後経過時間検出手段を備え、機関始動後の経過時
   間が予め定めた所定の時間を超えた場合は、前記遅角禁
   止手段の作動を中止し、前記点火時期遅角手段が作動す
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の点火時
   期制御装置。