JPS5945832B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火機関の点火時期制御装置に関し、特に
点火時期演算の変数の一つとして機関の回転速度に対応
した量を用いるものにおいて、回転速度の検出値の変動
に対応した点火時期の変動によって生じる機関の異常振
動を防止する機能に関するものである。

機関の燃料噴射量及び点火時期を制御する装置として、
例えば第１図に示すようなものかある。

第１図において、１はクランク角センサであり、クラン
ク軸が単位角度（例えば１°渥転するごとに単位パルス
を、基準角度（４サイクル６気筒なら１２０°、１８０
°）回転するごとに基準パルスを出力する。

また、２は吸入空気量を計測するエアフローメータ、３
はスロットル弁の全閉状態を検出するスロットル全閉ス
イッチである。

また４は演算を行なうマイクロコンピュータであり、ク
ロック発振器５、入出力制御回路６、中央演算装置（Ｃ
ＰＵ）７、読み出し専用メモリ（Ｒ，ＯＭ）８及び読み
書き可能メモリ（ＲＡＭ）９等から構成されている。

また１０は燃料噴射弁、１１は点火装置でありトランジ
スタ１２、点火コイル１３、配電器１４及び点火プラグ
１５から構成されている。

第１図の装置においては、次のごとき演算を行なう。

まず、クランク角センサ１の単位パルスの周波数（一定
時間内に入力する個数）を計数することによって機関の
回転速度Ｎを算出する。

またエアフローメーク２の出力をＡＤ変換して吸入空気
量Ｑを求める。

そして一定時間毎に次の演算を行なって燃料噴射量（噴
射パルス巾）を算出する。

基本噴射パルス巾 昨二Ｋｏ −・・−・” （１）
噴射パルス巾 Ｔ ｉ −＝Ｔ ｐ （１＋に１）
Ｋ２・・・（２）なおＫｏは燃料噴射弁やエアフローメ
ータの特ｔ’＋ｃよって定まる定数、Ｋ１は冷却水温及
びバッテリ電圧等によって補正係数、Ｋ２は排気系に設
けた酸素センサによる補正係数である。

上記のようにして算出した噴射パルス巾Ｔｉは、入出力
制御回路６の第１のレジスタにセットされる。

一方、点火時期はランダムな間隔で次の様な演算を行な
って決定する。

まずスロットル全閉スイッチ３がオンであるか否かを判
定し、オンすなわちスロットル全閉時であれば、予めＲ
ＯＭ８に記憶させておいた第２図の特性から回転速度Ｎ
に対応した点火時期の値を検索する。

次にスロットル全閉スイッチ３がオフすなわち全閉でな
い場合は、予めＲＯＭ８に記憶させておいた第３図の特
性から回転速度Ｎと基本噴射パルス巾Ｔｐとに対応した
点火時期の値を検索する。

このようにして算出された点火時期は、入出力制御回路
６の第２のレジスタにセットされる。

入出力制御回路６は、クランク軸が一回転する毎、すな
わち基準パルスが３個（６気筒）又は２個（４気筒）入
力する毎に上記第１のレジスタの内容に応じて燃料噴射
弁１０を駆動して燃料噴射を行なう。

例えば第４図に示すごとく、基準パルスＳ、が３個入力
する毎に、その時の第１のレジスタＳ２の値Ａ１をカウ
ンタＳ３にセットし、かつ゛その時点で燃料噴射弁Ｓ４
をオンにする。

そしてカウンタＳ３はクロ゛シクパルスをセット値Ａ１
から順次減算し、値がＯになったとき燃料噴射弁Ｓ４を
オフにする。

Ｓ４がオンになっている時間巾Ｔｉ１がそのときの噴射
パルス巾（Ａ１に対応した値）となる。

また基準パルスは機関の上死点前の一定角度（例えばＢ
ＴＤＣ７０°）の位置で発生するようになっており、入
出力制御回路６は基準パルスが入力する毎に上記第２の
レジスタの内容に応じて点火装置１１を、駆動する。

例えば第５図に示すごとく、基準パルスＳ１は上死点位
置Ｔｄの７０°前で入力し、その時点で第２のレジスタ
の値Ｂ１をカウンタＳ６にセットする。

そしてその値Ｂ１から単位パルスＳ５を順次減算し、値
が０［なった時すなわち点火時期Ｔｓでトランジスタ１
２をオフにして点火動作を行なう。

この場合、点火時期Ｔｓから上死点位置Ｔｄまでのクラ
ンク角Ｂ１′が点火進角となる。

ところで、スロットル弁が閉じられて機関が減速運転を
している状態から、スロットル弁を開いて加速運転に切
換えると、駆動系の捩れ振動によって機関の回転速度か
振動するため、クランク角センサ１で検出した回転速度
の計測値Ｎも駆動系の固有振動数に応じて振動する。

前記のごとく、スロットル弁が開いているときの点火時
期は、回転速度Ｎと基本噴射パルス巾Ｔｐとに応じて検
索され、かつＴｐはＮに応じて算出される。

したがって回転速度Ｎが振動すると基本噴射パルス巾Ｔ
ｐも振動するので、ＮとＴｐとに応じて検索される点火
時期は大巾に振動することになる。

点火時期が振動すると、機関の発生トルクが振動するの
で、減速状態からの加速直後に車両が前後方向に異常振
動し、乗員に不快感を与えるおそれがある。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであ
り、点火時期の振動による車両の異常振動を防止した点
火時期制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、回転速度
Ｎと基本噴射パルス巾Ｔｐとの少なくとも一方の値を平
滑した値を用いて点火時期を算出し、また負荷の急変時
に上記の平滑機能を低下又は停止させることにより、点
火時期制御の応答性を低下させることなしに点火時期の
異常な振動を防止するように構成している。

第１１図は本発明の全体の構成を示すブロック図である
。

第１１図において、１００は機関の回転速度を検出する
センサ、１０１は回転速度以外の機関の運転変数（吸入
空気量、スロットル弁開度等）を検出する１以上のセン
サ、１０２は回転速度とその他の運転変数（例えば吸入
空気量）から燃料噴射量を算出する噴射量演算手段、１
０３は噴射量演算手段１０２の信号８１０２を平滑する
平滑手段、１０４はセンサ１００の信号８１００を平滑
する平滑手段、１０５は負荷の急変時に平滑手段１０３
、１０４の平滑機能を圓下ヌは停止させて得た出力を
送出する制御手段、１０６は点火時期演算手段、１０７
は点火装置である。

制御手段１０５は、通常時は平滑手段１０３゜１０４の
出力をそのまま送出し、点火時期演算手段１０６はその
出力を用いて点火時期を算出し、その結果に基づいて点
火装置１０７を動作させる。

しかし負荷の急変時（センサ１０１の出力、例えばスロ
ットル弁開度で検出）には制御手段１０５が平滑手段１
０３，１０４の平滑機能を低下又は停止させ、信号５１
００ ｊ ５１０２を平滑しないでそのまま出力するか
又は平滑の程度の低い値を出力する。

なお制御手段１０５は、平滑手段１０３，１０４を制御
してその平滑機能を低下又は停止させても良いし、又は
破線で示すごとく信号５１００ ？ ５１０２をも直接
入力しておき、平滑機能を停止させたい場合には、平滑
手段１０３，１０４の出力の代りに信号Ｓ、。

。ｊ ８１０２を切換えて出力するようにしても良い。

また上記の例では信号５１００と５１０２との両方を平
滑する場合（特許請求の範囲第３項に相当）を説明した
が、５１０２のみを平滑するように構成（特許請求の範
囲第１項に相当）してもよい。

上記のように構成することにより、応答性を損なうこと
なしに運転性を大巾に改善することが出来る。

次に実施例に基づいて本発明を説明する。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第６図は本発明の一実施例のブロック図であり、第１図
と同符号は同一物を示す。

第６図において、基本噴射パルス演算回路１６は、クラ
ンク角センサ１の単位パルスから算出した回転速度Ｎと
エアフローメータ２から与えられる吸入空気量Ｑとから
、重訂１）式に応じて基本噴射パルス巾Ｔｐを算出する
。

また補正演算回路１７は、上記のＴｐ及び図示しない冷
却水温、バッチＩＪ を圧、酸素センサ出力電圧を入力
し、前記（２）式に応じて噴射パルス巾Ｔｉを算出し、
その結果に応じて燃料噴射弁１０を駆動して燃料噴射を
行なう。

上記の部分は従来と同一である。

次に１８及び１９は平滑回路であり、例えばアナログ方
式ヌはディジタル方式のフィルタもしくは重みづけ回路
等である。

平滑回路１８は基本噴射パルス巾Ｔｐを平滑した値Ｔｐ
′を出力し、また平滑回路１９は回転速度Ｎを平滑した
値Ｎ′を出力する。

次に点火時期演算回路２０は、通常の回転速度Ｎと平滑
された値Ｎ／ 、 Ｎ／ｐを入力する。

そしてスロットル全閉スイッチ３がオンのとき、すなわ
ちスロットル弁全閉時は通常の回転速度ＮＫ応じて前記
第２図の特性に対応した点火時期を算出する。

またスロットル全閉スイッチ３がオフのときには、平滑
された値Ｎ′とＴ′ｐとに応じて前記第３図の特性に対
応して点火時期を算出する。

そしてこの演算結果に応じて点火装置１１を制御する。

上記の装置においては、スロットル全閉スイッチ３がオ
ンのときの演算は従来と同一であるが、スロットル全閉
スイッチ３がオフのときにはＮ及びＴｐを平滑した値Ｎ
／ 、 Ｎ／ｐに応じて点火時期を演算するので、Ｎや
Ｎｐが短い周期で振動しても点火時期は振動せず、した
がって車両に不快な振動が生じることがない。

第７図は上記の動作における特注図である。

第７図において、区間Ｘは減速時、区間Ｙは加速時Ｓ７
は機関の回転速度、Ｓ８は点火時期、Ｓ９は車両の前後
方向の加速度であり、また実線は従来の特性、破線は本
発明の特性を示す。

第７図から判るように、本発明によれば減速状態からの
加速時において、車両の前後方向に生ずる加速度の振動
を従来より大巾に減少させることが出来る。

なお第６図の実施例においては、回転速度Ｎと基本噴射
パルス巾Ｔｐとの両方を平滑した値Ｎ′。

Ｔ′ｐから点火時期を演算する場合を例示したが、いず
れか一方のみを平滑し、他方は平滑しない値を用いても
効果がある。

また平滑時定数は、前記のごとき極めて短い周期の振動
は十分平滑し、しかも回転速度や基本噴射パルス巾の正
常な変化には追従することが出来る値とする。

なお本発明で平滑された値が演算に用いられるのは、ス
ロットル弁が開いているときのみであるから、前記の異
常な振動時以外ではＮやＴｐはそれほど急激な変化を示
すことはない。

ただし後記のごとく、スロットル弁が全閉状態から開か
れた瞬間のように負荷（Ｔｐの値）が急変するときには
、点火時期の最適値が急変するので、このような場合に
は平滑回路による平滑機能を低下又は停止させて点火時
期を急速に最適値に追従させ、応答性を向上させる。

次に、第６図の破線で囲まれた部分は、第１図に示すご
ときマイクロコンピュータ４を用いて構成することも出
来る。

第８図及び第９図は、マイクロコンピュータを用いた場
合の演算を示すフローチャートの実施例図であり、基本
噴射パルス巾Ｔｐのみを平滑して用いる場合を示す。

まず第８図は、Ｔｐ及びＴ／ｐを算出するルーチンであ
り、一定時間毎（例えば１０ｍ５毎）に繰り返し演算さ
れる。

第８図に鉛いて、まずＰｌでＮとＱとからＴｐを算出す
る。

次にＰ２で、前回の演算の結果が書き込まれているＲＡ
Ｍ（第１図の９に相当）のＥ１番地の内容か０か否かを
判定し、ＮＯの場合には２台行く。

Ｐ３では’ｒｐ−ＲＡＭ−Ｅｌ（、ただしＲＡＩＶｆ−
ＥｌはＲＡＭのＥ１番地の内容）の絶対値、すなわち今
回のＴｐの算出値と前回の値との差が所定値Ｍ１以上か
否かを判定し、ＮＯの場合すなわち差がＭｌより小さい
場合にはＰ４へ行く。

Ｐ４ではＴ’ｐ −−Ｘ ’ｒｐ十覧二己ＸＲＡＭ−Ｅ
１をｎ ｎ 演算し、その結果をＲＡＭのＥ１番地に書き込む。

上記の式は、平滑した値Ｔ′ｐ”を求めるため、前回の
値ＲＡＭ−Ｅ１と今回の算出値Ｔｐとに重みづけをして
加算する式であり、ｎは所定の定数である。

なお、このルーチンの演算が１０ｍ５毎に繰返される場
合には、ｎの値は３２〜１２８程度の値が適しており、
特にｎ−６４が好適である。

一方、Ｐ２でＹＥＳの場合は、機関が停止状態（制御系
の電源オフ）から始動されて制御が開始され、最初の演
算か行なわれた場合（このときＲＡＭのＥ１番地の内容
は０）を示すからＰ、へ行き、Ｐｌで演算したＴｐ値を
そのまま今回の値としてＲＡＭのＥ０番地に書き込む。

またＰ３でＹＥＳの場合、すなわちＴｐとＲＡＭ・Ｅｌ
との差か非常に大きい場合というのは、例えばスロット
ル弁が全閉状態から開かれた瞬間のように点火時期の最
適値が急変する場合であり、このような場合には点火時
期を急変させて最適値に追従させる必委があるので、Ｐ
５へ行き、Ｔｐの値をそのままＲＡＭ（７）Ｅ１番地に
書き込む。

すなわちＴｐの値（負荷）の急変時には、算出されたＴ
ｐの値を平滑しないで、そのままＲＡＭのＥ１番地に書
き込む。

次にＰ６では、Ｐ４ヌはＰ５でＲＡＭのＥ１番地に書き
込んだＴ′ｐ又はＴｐの値に応じて噴射パルス巾Ｔｉ＝
Ｔｐ（１＋に、）Ｋ２を演算し、その結果を入出力制御
回路（第１図の６に相当）の第１のレジスタにセットす
る。

次に第９図は点火時期を算出するルーチンであり、ラン
ダムな間隔で繰返し演算される。

第９図において、まずＰ７では、スロットル弁が全閉か
否かを判定する。

Ｐ７でＹＥＳの場合にはＰ８へ行き、例えばテーブルル
ックアップ等により、第２図の特注ニ応じて回転速度Ｎ
［対応した点火時期を算出する。

一方、Ｐ７でＮＯの場合にはＰ９へ行き、第３図の特性
に応じて回転速度Ｎと第８図のＲＡＭのＥ。

番地の内容とに対応した点火時期を算出する。

次にＰｌｏでは、Ｐ８又はＰ９で算出した点火時期を入
出力制御回路の第２のレジスタにセットする。

そして前記のごとく、基準パルスが入力するごとに第２
のレジスタの内容に応じて点火装置が駆動される。

なお、第３図の特性を平面状のグラフにすると第１０図
のようになる。

第１０図において、各数値は点火時期（ＢＴＤＣ）の度
数を示し、また各曲線は等度数曲線である。

第１０図のように、Ｔｐの変化に対応する点火時期の傾
斜が急であり、Ｎに対しては緩やかである場合には、第
８図、第９図の実施例の様にＴｐのみを平滑すれば良い
が、逆にＮに対して傾斜が急な場合にはＮを平滑すれば
良い。

またＮとＴｐの両方に対して傾斜が急な場合には、Ｎと
Ｔｐの両方を平滑すれば良い。

以上説明したごとく本発明によれば、ＮとＴｐとのうち
の少なくとも一方を平滑した値に応じて点火時期を制御
し、かつ負荷の急変時には平滑機能を低下又は停止させ
ることにより、点火時期制御の応答性を吐下させること
なしに、減速状態からの加速時において点火時期の振動
によって生ずる車両の不快な振動を防止することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の点火時期制御装置の一例図、第２図及び
第３図は点火時期制御特性の一例図、第４図は燃料噴射
制御のタイムチャート、第５図は点火時期制御のタイム
チャート、第６図は本発明の一実施例のブロック図、第
７図は従来装置と本発明との比較特性図、第８図及び第
９図は本発明の演算を示すフローチャートの実施例図、
第１０図は点火時期制御特性の一例図、第１１図は本発
明の全体の構成を示すブロック図である。 符号の説明、１・・・・・・クランク角センサ、２・・
・・・・エアフローメーク、３・・・・・・スロットル
全閉スイッチ、４・・・・・・マイクロコンピュータ、
５・・・・・・クロック発振器、６・・・・・・入出力
制菌回路、７・・・・・・ＣＰＵ、８・・・・・・ＲＯ
Ｍ、９・・・・・・ＲＡＭ、１０・・・・・・燃料噴射
弁、１１・・・・・・点火装置、１２・・・・・件うン
ジスタ、１３・・・・・・点火コイル、１４・・・・・
・配電器、１５・・・・・・点火プラグ、１６・・・・
・・基本噴射パルス演算回路、１７・・・・・・補正演
算回路、１８，１９・・・・・・平滑回路、２０・・・
・・・点火時期演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の回転速度に対応する第１の変数を検出する第
   １の手段と、機関の回転速度と吸入空気量とに応じて算
   出される基本噴射パルス幅に基づいた第２の変数を算出
   する第２の手段と、上記第２の変数と平滑する第３の手
   段と、通常時は上記第３の手段で平滑した出力をそのま
   ま送出し、機関の負荷の急変時には上記第３の手段の平
   滑機能を低下又は停止させて得た出力を送出するかある
   いは上記第２の変数をそのまま送出する第４の手段と、
   該第４の手段の出力と上記第１の変数とに基づいて点火
   時期を算出し、点火装置をその点火時期に作動させる第
   ５の手段とを備えた点火時期制御装置。 ２ 上記第３の手段は、過去の出力値と今回の算出値と
   のそれぞれに所定の関係で重みづけをしたものを加算し
   た値を今回の出力値とする重みづけ回路であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の点火時期制御装置
   。 ３ 機関の回転速度に対応する第１の変数を検出する第
   １の手段と、機関の回転速度と吸入空気量とに応じて算
   出される基本噴射パルス幅に対応する第２の変数を算出
   する第２の手段と、上記第１の変数及び第２の変数をそ
   れぞれ平滑する第６の手段と、通常時は上記第６の手段
   で平滑した出力をそのまま送出し、機関の負荷の急変時
   には上記第６の手段の平滑機能を低下又は停止させて得
   た出力を送出するかあるいは上記第１の変数と第２の変
   数とをそのまま送出する第７の手段と、該第７の手段の
   出力に基づいて点火時期を算出し、点火装置をその点火
   時期に作動させる第８の手段とを備えた点火時期制御装
   置。