JPH10184517A - 車両用エンジンの点火時期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン回転数とエンジン負荷に応じて決定
される基本点火時期に対して、様々な運転条件の下で常
に適正な点火時期補正を行いノッキング回避とエンジン
出力性能等を向上させることのできるエンジンの点火時
期制御方法を得ること。 【解決手段】 エンジンの動作状態、例えばエンジン回
転数Ｎｅと吸入空気量Ｑとによる基準設定値から基本点
火時期ＳＴＤとしての点火進角を求める。この基本点火
時期ＳＴＤに対してエンジンの吸入空気温度Ｔａと冷却
水温Ｔｗの双方をパラメータとする二次元補間マップに
よって補正点火時期ＳＰＫＴＡを求め、これに基づく補
正を行うことで、様々な環境温度の下で高精度の最終点
火時期ＡＤＶＳを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの動作状
態に応じて予め付与される基準設定値から基本点火時期
を求めこれを制御基準として点火時期の制御を行う車両
用エンジンの点火時期制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用エンジンの電子式点火時期制御装
置においては、点火時期の設定を基本的にエンジン回転
数Ｎｅとエンジン負荷（吸入空気量Ｑ、吸入管負圧Ｐ
ｍ、燃料基本噴射パルスＴｐ等で表される）の関数に対
応した進角度の点火時期マップに基づいて求めている。
通常、吸入空気温度が高温となったような状態では異常
燃焼によりノッキングが発生し易く、この傾向はエンジ
ンの冷却水温の上昇と相まって顕著となるため、高温点
火時期補正を行って点火時期を遅らせることが行われ
る。

【０００３】また、点火時期を常に最適制御してエンジ
ン出力性能の向上や燃費改善等を実現するために、ノッ
ク限界に極めて近い位置で点火させるようにするノック
制御等が行われるが、前記のように、単にエンジン回転
数Ｎｅとエンジン負荷とをパラメータとする点火時期マ
ップを用いるのみでは、点火時期の最適制御への対応は
十分ではない。

【０００４】特開昭６０−１９０６６８号公報の点火時
期制御装置には、エンジン回転数、エンジン負荷、吸入
空気温度及びエンジンの冷却水温を検出して、これら全
ての検出値が所定値を越えて信号を出力した際、吸入空
気温度に関する燃料の基本噴射パルスＴｐの補正係数Ｆ
を大きく補正し、これに基づいて点火時期を制御するこ
とで、高温時のノック限界に対して十分な余裕をとるよ
うにしたことが記載されている。すなわち、吸入空気温
度を読み出して基本燃料噴射補正係数Ｆを求め、エンジ
ン負荷として表される燃料の基本噴射パルスＴｐを算出
している。次に、スロットル弁開度が７０°を越え、冷
却水温が１００℃以上に上昇し、エンジン回転数Ｎｅが
所定値を越え、そして吸入空気温度が３０℃以上に上昇
して補正係数Ｆが０. ９８より小値となると、ノッキン
グを回避するために点火時期を遅角側へ補正している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報の
点火時期制御装置の場合、エンジン冷却水温が１００℃
を上回ってさらに１１０℃以上に上昇し、また吸入空気
温度が３０℃を上回って４０℃より高くなると、点火時
期をさらに遅角側へ補正制御している。すなわち、吸入
空気温度とエンジン冷却水温の上昇変動を比例的或いは
常に同方向の変動と考えて補正制御を行っている。

【０００６】しかしながら、山道での登坂走行時のよう
に、山間部のために外気温度の低下により吸入空気温度
は低温となっているが、登坂走行によるエンジン負荷の
高まりに伴ってエンジンの冷却水温は上昇して高温とな
る場合がある。また、高速道路での渋滞時のように、吸
入空気温度はほぼ不変であるが、冷却水温は低下する場
合もある。そうした場合、一方の吸入空気温度が低くと
も、他方のエンジンの冷却水温が高温の際にはノッキン
グの発生頻度は高い。すなわち、前記公報記載の点火時
期制御装置のように、冷吸入空気温度と冷却水温の変動
を比例的或いは同方向的なものと考えて一律に補正制御
を行うのでは、山道での登坂走行時や渋滞時などの様々
な運転条件においてそれぞれ環境温度に対応して最適の
点火時期を求めがたいといった虞れがある。

【０００７】そこで、本発明は、かかる事情に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、エンジン回転数とエンジ
ン負荷に応じて決定される基本点火時期に対して、様々
な運転状態に適確に対応して、最適な最終点火時期を得
ることができ、ノッキング回避やエンジン出力性能の向
上等に有効な点火時期制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る請求項１記載の車両用エンジンの点火
時期制御方法は、エンジンの動作状態に応じて予め付与
される基準設定値から基本点火時期を求めた後、前記基
本点火時期を吸入空気温度及びエンジンの冷却水温の双
方の検出値に基づいて補正を行う。したがって、従来技
術のように、吸入空気温度と冷却水温とを個別に補正す
ることにより生じる不具合を解消とすることができ、こ
れにより、基本点火時期をあらゆる環境温度の下でより
高精度に補正制御をすることが可能となり、ノッキング
回避や出力向上等に有効である。

【０００９】また、本発明に係る請求項２記載の車両用
エンジンの点火時期制御方法は、基本点火時期に対して
前記吸入空気温度と前記冷却水温との二次元補間マップ
に基づいて求められる補正値により補正することとして
いる。したがって、補正値を迅速かつ確実に求めること
が可能であり、制御の適確性が向上する。

【００１０】また、本発明に係る請求項３記載の車両用
エンジンの点火時期制御方法は、前記エンジンの動作状
態が過渡状態にあるか否かを検出し、過渡状態にあると
きに前記補正を行っている。すなわち、吸入空気温度と
冷却水温とのずれが比較的生じ易い過渡状態のときのみ
に二次元補間マップに基づく補正値により補正を行うこ
とで効率的な点火時期制御が達成される。

【００１１】また、本発明に係る請求項４記載の車両用
エンジンの点火時期制御方法は、前記吸入空気温度と前
記冷却水温との二次元補間マップを、例えば８×８の格
子点を持つマトリクスで構成している。したがって、多
数の格子点を持つマトリクスにより、様々なエンジンの
動作状態に対応してより高精度で且つ迅速な補間演算が
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係
る車両用エンジンの点火時期制御方法が適用された自動
車用エンジンの全体構成を示しており、図２は制御系の
ブロック図を示している。水平対向型のエンジン本体１
０には吸気通路１２及び排気通路１４が連通している。
吸気通路１２の上流側には吸気チャンバ１６が図示しな
い車体前方に開口し、吸気通路１２の下流側は各シリン
ダ１８に対応するようにサージタンク２０から分岐した
吸気管２２が連通している。各吸気管２２の下流端は吸
気ポート２４を介して各燃焼室２６に連通している。ま
た、排気通路１４の下流側は車体後部に取り付けられた
マフラ２８に接続され、排気通路１４の上流側は各排気
ポート３０を介して各燃焼室２６に排気管３２が連通さ
れている。

【００１３】吸気通路１２においては、上流側から順に
空気中の塵等の異物を除去するエアクリーナ３４、吸入
空気量Ｑを検出するエアフローメータ３６及びスロット
ルバルブ３８が設けられている。エアクリーナ３４には
吸入空気温度Ｔａを検出する手段の吸気温センサ３９が
配置されている。また、スロットルバルブ３８には図示
していないアクセルペダルの踏込量に応じて吸入空気量
Ｑを制御し、スロットル弁開度を検出するスロットル弁
開度センサ７６が配置されている。さらに、このスロッ
トルバルブ３８をバイパスして吸気通路１２に設けられ
たアイドルスピードコントロール（以下、単にＩＳＣと
いう）通路４０の途中には、アイドリング時の吸入空気
量Ｑを調整するためのＩＳＣバルブ４２が取り付けられ
ている。このＩＳＣバルブ４２はデューティ比によって
開閉調整されている。

【００１４】吸気管２２の各下流側には、それぞれイン
ジェクタ４４が前記吸気ポート２４に指向して配置さ
れ、これら各インジェクタ４４によって燃料ポンプ４６
から燃料配管４８を通して圧送供給された燃料を微粒化
して噴射するようになっている。図示のように、本実施
の形態では、吸気ポート２４の直前上流側で吸入管２２
に各シリンダ１８毎にインジェクタ４４が配置されてい
る。

【００１５】一方、排気通路１４においては、エンジン
本体１０側寄りに例えば三元触媒等の触媒５０が介装さ
れ、この触媒５０の上流側には排気ガス中の空燃比を検
出する空燃比センサとしてのＯ2 センサ５２が配置され
ている。

【００１６】また、吸気管２２と排気管３２とを連通す
る排気還流（ＥＧＲ）通路５４が吸気管２２と排気管３
２のいずれよりも小径の流路面積をもって形成されてい
る。ＥＧＲ通路５４の途中には、例えばステッピングモ
ータを駆動源とするＥＧＲバルブ５６が取り付けられて
いる。

【００１７】また、シリンダヘッド５８には、燃焼室２
６内に臨んで点火プラグ６０が設けられている。この点
火プラグ６０はイグナイタ６２及びイグニッションコイ
ル６４を介して給電された高電圧によって、燃焼室２６
内の混合気を所定の点火時期で強制着火するようになっ
ている。

【００１８】一方、各検出センサの他に、エンジンブロ
ック５７には冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温セン
サ６６と、クランク角度とエンジン回転数Ｎｅとを検出
するクランク角センサ６７と、エンジン本体１０のノッ
キングを検出するノックセンサ６８と、カムシャフト７
４の回転角度を検出するカム角センサ７２と、そしてサ
ージタンク２０には圧力センサ７３がそれぞれ配置され
ている。

【００１９】また、係る車両用エンジンにおいては、前
記各センサからの検出信号が入力されて種々の動作を電
子総合制御する電子制御装置（以下、単にＥＣＵとい
う）７８が設けられている。

【００２０】ＥＣＵ７８は、図２に示したように、各セ
ンサから検出信号が入力される入力インターフェース
と、制御された駆動信号を前記エンジン各部へ送出する
出力インターフェースとからなるＩ／Ｏインターフェー
ス７８ａが設けられている。また、主演算部としてのＣ
ＰＵ７８ｂ、制御プログラムや予め設定された固定デー
タが記憶されているＲＯＭ７８ｃ、各センサからの検出
信号等を処理した後のデータやＣＰＵ７８ｂで演算処理
したデータが一時格納されるＲＡＭ７８ｄが設けられて
いる。

【００２１】また、以上のＣＰＵ７８ｂ、ＲＯＭ７８
ｃ、ＲＡＭ７８ｄ及びイグニッションスイッチ７８ｅが
ＯＦＦ状態でも電源供給されてデータを保持するバック
アップ付ＲＡＭ７８ｆを有し、タイマ７８ｇ等をバスラ
イン７８ｈによって相互接続してなるマイクロコンピュ
ータシステムとして構成されている。その他、電源回路
７８ｉ、Ａ／Ｄ変換器７８ｋ及び駆動回路７８ｌ等が組
み込まれている。

【００２２】ここで、ＣＰＵ７８ｂにおいては、ＲＯＭ
７８ｃにメモリされているプログラムにより、各センサ
からの検出信号による出力値をＡ／Ｄ変換器７８ｋを介
して読み込んでＲＡＭ７８ｄに一時格納し、このＲＡＭ
７８ｄに格納されたデータ、ＲＯＭ７８ｃにメモリされ
ている固定データに基づいて基本点火時期ＳＴＤの演算
が行われる。また、この基本点火時期ＳＴＤは補正点火
時期ＳＰＫＴＡによって補正され、最終点火時期ＡＤＶ
Ｓの演算が行われる。そして、点火駆動信号を所定タイ
ミングで送出して通電開始（ドエル立ち上げ）すると共
に、最終点火時期ＡＤＶＳのタイミングによってドエル
立ち下げを行って点火させるように制御するものであ
る。

【００２３】次式は、最終点火時期ＡＤＶＳを求める演
算式の一例を示している。 ＡＤＶＳ＝ＳＴＤ＋ＳＰＫＴＡ＋ＡＤＶＳＡＧ＋ＤＬＴＡＤＶ ＋ＤＬＴＡＤＶＣ・・・・・・・・・・・・・・・（１） 上式（１）において、ＳＴＤは基本点火時期であり、エ
ンジン回転数Ｎｅと吸入空気量Ｑをパラメータにして得
られる。ＳＰＫＴＡは補正点火時期であり、エンジンの
吸入空気温度Ｔａ（℃）と冷却水温Ｔｗ（℃）の双方を
パラメータにして得られる。

【００２４】また、ＡＤＶＳＡＧはアイドル安定化補正
を、ＤＬＴＡＤＶは加速点火時期補正を、ＤＬＴＡＤＶ
Ｃは減速点火時期補正を示す。これら３つの補正はエン
ジン動作状態に応じて付随的に行われるものである。

【００２５】前記補正点火時期ＳＰＫＴＡは、Ａ／Ｄ変
換器７８ｋを介して読み込まれた最新の吸入空気温度Ｔ
ａと冷却水温Ｔｗとの各データをパラメータとする二次
元テーブルによって設定されるマップに基づいて迅速に
求められる。従って、吸入空気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗ
に変化のずれが生じるような様々な環境条件の下で、前
記基本点火時期ＳＴＤに対する適確な補正を行い、最適
な最終点火時期ＡＤＶＳが演算される。

【００２６】次に、前記構成による第１の実施の形態の
車両用エンジンの点火時期制御方法について図３の演算
フローチャートに基づいて説明する。まず、本演算フロ
ーではタイマ割り込みによってスタートし、ステップ
（以下、単に「Ｓ」という）１０１において、点火時期
の基準信号を発生させるクランク角センサ６７からの出
力信号によりエンジン回転数Ｎｅを読み込むと共に、エ
アフローメータ３６によって吸入空気量Ｑを読み込む。
吸入管負圧Ｐｍは圧力センサ７３で電気信号に変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器７８ｋを通してＣＰＵ７８ｂに入力さ
れる。ＲＯＭ７８ｃには、エンジン回転数Ｎｅと吸入空
気量Ｑに対応した進角度のテーブルがメモリされてい
る。ＣＰＵ７８ｂでは、その時点のエンジン動作状態に
対応した燃料噴射量である基本パルス幅で表されるエン
ジン負荷Ｔｐ（Ｔｐ＝Ｑ／Ｎｅ）を算出する。

【００２７】すなわち、ＣＰＵ７８ｂはＲＯＭ７８ｃに
メモリされているプログラムに基づいて、クランク角セ
ンサ６７からのエンジン回転数Ｎｅとエアフローメータ
３６からの吸入空気量ＱをＡ／Ｄ変換器７８ｋによって
デジタル変換してＲＡＭ７８ｄに一時格納する。

【００２８】このＲＡＭ７８ｄに格納されたデータと、
ＲＯＭ７８ｃにメモリされているプログラムによる固定
データに基づき、前記エンジン負荷Ｔｐに応じた基本点
火時期ＳＴＤを決める。すなわち、基本点火時期ＳＴＤ
を求めるための基準設定値となるエンジン回転数Ｎｅと
吸入空気量Ｑとをパラメータとする。これら両パラメー
タによる二次元テーブルのマップに基づいて検索して基
本点火時期ＳＴＤを求める。進角度が求められると、そ
の点火時期にイグナイタ６２に点火信号を送る。

【００２９】通常の運転条件では、前記基本点火時期Ｓ
ＴＤは、エンジン回転数Ｎｅとエンジン負荷Ｔｐからな
る所要数のマトリクスを持つマップから補間演算して求
められる。

【００３０】次に、Ｓ１０２では、エアクリーナ３４に
設けられた吸気温センサ３９によって吸入空気温度Ｔａ
が検出され、Ｓ１０３にてエンジンブロック５７に設け
られた冷却水温センサ６６によって冷却水温Ｔｗが検出
される。これら吸入空気温度Ｔａと冷却水温ＴｗはＡ／
Ｄ変換器７８ｋを介して吸気温検出データ及び冷却水温
検出データとしてＲＡＭ７８ｄに一時格納される。

【００３１】次に、Ｓ１０４では、検出された吸入空気
温度Ｔａと冷却水温Ｔｗの双方をパラメータとする二次
元テーブルによって設定された補間マップに基づき、基
本点火時期ＳＴＤについて環境条件に適合した補正を行
って補正点火時期ＳＰＫＴＡを求める。

【００３２】そして、Ｓ１０５において、前述の演算
（１）式で示されたように、Ｓ１０１にて決定された基
本点火時期ＳＴＤに対してＳ１０４にて算出された補正
点火時期ＳＰＫＴＡによる補正が行われる。そして、Ｓ
１０６において最終点火時期ＡＤＶＳが求められる。本
実施の形態では、ここで付随的動作として、Ｓ１０６に
おける２次元補間マップとは別の一次元テーブルによ
り、アイドル安定化補正ＡＤＶＳＡＧ、加速点火時期補
正ＤＬＴＡＤＶ及び減速点火時期補正ＤＬＴＡＤＶＣの
３つの補正が行われる。例えば、加速時は点火時期を若
干遅角させ、減速時には点火時期を進角させる。

【００３３】次に、Ｓ１０７では、Ｓ１０６において算
出された最終点火時期ＡＤＶＳにより、基本点火時期Ｓ
ＴＤによりドエル角に相当する通電時間の制御を行う。
すなわち、基本点火時期ＳＴＤあるいは最終点火時期Ａ
ＤＶＳにより所定タイミングにおいて通電開始（ドエル
立ち上げ）を行い、所定タイミングでドエルを立ち下げ
ることにより点火させる。

【００３４】以上のように、本実施の形態では、エンジ
ン回転数Ｎｅと、エンジン負荷として表される吸入空気
量Ｑに応じたマップによって決定される基本点火時期Ｓ
ＴＤに対して、吸入空気温度Ｔａとエンジン冷却水温Ｔ
ｗとの二次元補間マップにより補正を行っている。その
ため、例えば外気温度低下により吸入空気温度Ｔａが低
温となる山道での登坂走行時に、冷却水温Ｔｗが高温と
なって発生するノッキング抑止に効果的である。すなわ
ち、吸入空気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗとの双方を同時に
管理しているので、あらゆる環境温度に対応して最適の
点火時期を求めるのに有効である。

【００３５】なお、前記実施の形態においては、最終点
火時期ＡＤＶＳを求める際に、基本的には最新の吸入空
気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗとによる二次元補間マップに
基づいて補正が行われたが、以下に述べるように付加的
に条件を設定し条件を満足するときのみに補正を行うこ
ととする他の実施の形態も可能である。

【００３６】例えば、図４に示したように他の付加条件
として、エンジンの動作状態が過渡状態（例えば加速状
態や減速状態等）にあるか否かの判定を行う。この判定
は、本図では、前後のステップを表示していないが、Ｓ
１０３とＳ１０４との間、すなわち補正値の演算、適用
を行う前に行われる。そして、過渡状態と判断されたＹ
ｅｓのときにのみ上記点火時期の補正動作を行い、Ｎｏ
のときはこの動作を行わない。これは、一般に、エンジ
ンの動作状態が大きく変動している過渡状態では、吸入
空気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗとにずれが生じ易い状態で
あることに基づき、そのような状況においてのみ効率的
に上記実施例の補正を行うこととしたものである。

【００３７】次に、図５は、他の条件を付加する例を示
している。すなわち、吸入空気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗ
のいずれかが、予め設定した吸入空気の補正実行温度で
ある所定吸気温度α、エンジン冷却水の補正実行温度で
ある所定冷却水温度βを越えたか否かを判定している。
このステップは、図４の例と同じくＳ１０４以降の点火
時期の補正動作の前段で行われる。

【００３８】すなわち、Ｓ２０１ではＣＰＵ７８ｂに
て、ＲＡＭ７８ｄ内に吸気温検出データとして一時格納
された吸入空気温度ＴａとＲＯＭ７８ｃにメモリされて
いる所定吸温度αとの比較が行われる。そして、所定吸
気温度αを越えていない（Ｎｏ）と判定した場合はＳ２
０２に進み、所定吸気温度αを越えている（Ｙｅｓ）と
判定した場合はＳ１０４（図３）に進む。

【００３９】Ｓ２０２では、ＣＰＵ７８ｂにてＲＡＭ７
８ｄ内に冷却水温検出データとして一時格納された冷却
水温ＴｗとＲＯＭ７８ｃにメモリされている補正実行温
度である所定冷却水温度βとの比較が行われる。そし
て、所定冷却水温度βを越えていない（Ｎｏ）と判定し
た場合はリターンされ通常の（本発明に係る制御でな
い）点火時期制御動作が行われ、所定冷却水温度βを越
えている（Ｙｅｓ）と判定した場合にはＳ１０４に進
む。したがって、Ｓ２０１及びＳ２０２において少なく
とも一方が所定値を越えている場合に、Ｓ１０４以下の
点火時期補正が行われる。これにより、ノッキングの発
生し易い所定温度以上の高温状態のときにのみこの補正
が行われ、制御の効率化が達成される。

【００４０】ここで、前記各実施の形態のいずれにあっ
ても、吸入空気温度Ｔａと冷却水温Ｔｗとの二次元補間
マップは、例えば８×８の格子点を持つマトリクスで構
成することができ、多数の選択肢によって様々なエンジ
ンの動作状態に対応して補間演算が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用エンジンの点火時期制御方法によれば、エンジン回転
数とエンジン負荷に応じて決定される基本点火時期に対
して、吸入空気温度とエンジン冷却水温の双方の検出デ
ータに基づき点火時期の補正を行うことにより、様々な
環境温度の下で高精度の点火時期補正制御を行うことが
可能となり、ノッキング回避や出力向上が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る点火時期制御方法が適用される自
動車用エンジンの全体構成図である。

【図２】実施の形態にて用いられた制御系の回路を示す
ブロック図である。

【図３】実施の形態の動作を示す演算フローチャート図
である。

【図４】他の条件を付加した実施の形態の動作を示す演
算フローチャート図である。

【図５】他の条件を付加した実施の形態の動作を示す演
算フローチャート図である。

【符号の説明】

１０…エンジン本体 １６…クランク角センサ ２４…点火プラグ ２６…吸気バルブ ２８…排気バルブ ３９…吸気温センサ ４４…インジェクタ ７８…電子制御装置（ＥＣＵ） ６６…冷却水温センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの動作状態に応じて得られるデ
   ータに基づいて基本点火時期を求めこれを基準として点
   火時期を制御する車両用エンジンの点火時期制御方法に
   おいて、 前記基本点火時期は吸入空気温度及びエンジンの冷却水
   温の双方の検出値に基づいて補正されることを特徴とす
   る車両用エンジンの点火時期制御方法。
2. 【請求項２】 前記補正は、前記基本点火時期に対して
   前記吸入空気温度と前記エンジンの冷却水温との二次元
   補間マップに基づいて求められた補正値によって行われ
   ることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンの
   点火時期制御方法。
3. 【請求項３】 前記補正は、前記エンジンの動作状態が
   過渡状態にあるか否かを検出し、過渡状態にあるときに
   行われることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに
   記載の車両用エンジンの点火時期制御方法。
4. 【請求項４】 前記補正は、前記吸入空気温度またはエ
   ンジンの冷却水温度のいずれかが、予め設定した所定の
   補正実行温度を超えたときに行われることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の車両用エンジンの点火
   時期制御方法。
5. 【請求項５】 前記吸入空気温度と前記エンジンの冷却
   水温との二次元補間マップは、所要数の格子点を持つマ
   トリクスで構成されていることを特徴とする請求項１〜
   ４のいずれかに記載の車両用エンジンの点火時期制御方
   法。