JPS6255461A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃焼圧力のピーク位置をエンジン状態によ
り定められる所定値に制御する内燃機関の点火時期制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

特公昭４９−２９２０９号及び特公昭５６−２１９１３
号には燃焼圧力のピーク位置を最大トルクが得られる所
定値になるように点火時期を制御する装置が提案されて
いる。この場合、点火時期の制御はマイクロコンピュー
タを用いた電子制御装置によるのが一般的である。燃焼
圧力のピーク位置の検出は、所定のクランク角度毎（例
えば１°ＣＡ毎）に燃焼圧力を検知し、燃焼圧力の変化
を見ることにより行われる。そして、燃焼圧力のピーク
位置が所定のクランク角度となるように点火時期がフィ
ードバンク制御される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術では燃焼圧力のピーク位置の検出を精度良く行
なうためには、燃焼圧力を検知するクランク角度の間隔
をできるだけ短（する必要がある。

しかし、これは圧力センサからの信号をＡ／Ｄ変換処理
するのに伴う時間の制約や、他の演算処理に必要となる
時間の制約によって限度がある。その結果、十分なピー
ク位置検出精度が得られない問題がある。特に、複数気
筒において処理する場合、又はエンジン高回転域におい
ては相対的に燃焼圧力を測定する間隔を短くとることが
できないので、精度が悪化する問題が大きい。

この発明は演算処理上の問題を生ずることなく十分な精
度で燃焼圧力ピーク位置が所定値となるように点火時期
を制御できるようにすることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によれば、第１図に示すように、内燃機関１の
燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段２と、内燃機関１
のクランク角度を検出するクランク角度検出手段３と、
燃焼圧力検出手段２とクランク角度検出手段３に接続さ
れ、圧縮上死点後の近接した二つのクランク角度におけ
る燃焼圧力の差を演算する燃焼圧力差演算手段４と、燃
焼圧力差の目標値を設定する目標値設定手段５と、燃焼
圧力差演算手段４と目標値設定手段５とに接続され、燃
焼圧力差の実測値と目標値との差に応じて点火時期を演
算する手段６と、演算された点火時期で点火を行わせる
点火手段７とより成る内燃機関の点火時期制御装置が提
供される。

この発明の実施態様として、目標値設定手段はエンジン
回転数に応じて圧力差の目標値が演算される。

〔作　用〕

燃焼圧力検出手段２によって燃焼圧力が検知され、クラ
ンク角度検出手段３によって検知される圧縮上死点後の
近接した二つのクランク角度における燃焼圧力検知手段
２よって検知された燃焼圧力の差が燃焼圧力差演算手段
４によって演算される。一方、目標値設定手段５は燃焼
圧力ピーク位置を所定値とする圧力差の目標値を設定す
る。その目標値はエンジン回転数に応じて設定してもよ
い。点火時期演算手段６は圧力差の実測値と目標値とを
一致させる点火時期を演算する。点火手段７はこの演算
された点火時期で点火を行わせる。

〔実施例〕

第２図は実施例における内燃機関を示しており、１０は
シリンダブロック、１２はピストン、１４はコネクティ
ングロッド、１６はシリンダヘッド、１８は燃焼室、２
０は吸気弁、２２は点火栓、２４はディストリビュータ
、２６は点火コイル、２７はイグナイタである。燃焼室
１８に燃焼圧力を検出するための圧力センサ２８が配置
される。

第１クランク角センサ３０、第２クランク角センサ３２
がディストリビュータ２４上に設置される。

一方デイストリピユータ２４の分配軸３４上に第１マグ
ネット部材３６、第２マグネット部材３８が配置される
。第１マクネット部材３６はその周上の一個所にマグネ
ット部があり、ホール素子である第１クランク角センサ
３０は分配軸の１回転毎（７２０°ＣＡに相当）にパル
ス信号を発生する。

第２マグネット部材３８はその周上に複数のマグネット
部があり、小さなりランク角度毎（例えばクランク角１
°毎）のパルス信号を発生する。

制御回路４０は点火時期制御を行なうものであり、マイ
クロコンピュータシステムとして構成される。制御回路
４０はマイクロプロセシングユニット（ＭＰＵ）４２と
、メモリ４４と、入力インタフェース４６と、出力イン
タフェース４８と、これらを接続するバス５０とより成
る。圧力センサ２８は入力インタフェース４６の図示し
ないアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換部に接続され
、燃焼圧力に応じた信号を入力している。第１クランク
角センサ３０、第２クランク角センサ３２は入力インタ
フェース４６に接続され、７２０’ＣＡ毎のパルス信号
、１＠ＣＡ毎のパルス信号が入力される。

出力インタフェース４８はイグナイタ２７に接続され、
点火信号が印加される。

第３図はクランク角度に対する燃焼圧力の変化を示す線
図であり、圧縮行程における上死点をやや過ぎたクラン
ク角度でピークを呈する。第４図はそのピーク付近（第
３図で○で囲った部分）を拡大したものであり、ピーク
位置を中心として小さな角度範囲（−〇〜十〇）では左
右対称であり、圧力Ｐ１とＰ２とは等しい。第５図はピ
ーク位置からの角度θに対する圧力差Ｐｊ　−Ｐ２をと
ったもので、θが０〜８°ＣＡの範囲では左右対称であ
る。そして、最大トルクを出すことができる燃焼圧力ピ
ークを呈するクランク角度位置はエンジン回転数の増大
に応じて少しばかり上死点側に向は変化するが概ね圧縮
上死点後１８°ＣＡである。

従って、燃焼圧力ピークを呈するクランク角度の最適値
から燃焼圧力が左右対称となるクランク角度範囲は、圧
縮上死点後１０°ＣＡ（１８°−８０°）から２６°Ｃ
Ａ（１８°＋８°）までの範囲である。尚、このような
最適の燃焼圧力ピーク位置を得る点火時期をＭＢＴと称
する。

ところが、このような燃焼圧力のピーク値を最適とする
点火時期（ＭＢＴ）から点火時期がずれると燃焼圧力の
ピーク位置が最適位置から外れてくる。即ち、第６図に
置いてＡは最適燃焼圧力ピーク位置でのクランク角度と
、シリンダ内圧力との関係であり、ピークを挟んでθ１
と０２のクランク角度で左右対称であり、θ１．θ２で
の圧力ｐｔ　Ａ、Ｐ２　Ａは等しくなる。ここに０１．
θ２は前述のように圧縮上死点後１ｏ°がら２６°の範
囲にある。ところが、進角が過大となる方向にずれると
Ｂの特性となり、ピーク位置は上死点に近づき、θ１で
の圧力ＰＩ　Ｂがθ２の圧力Ｐ２Ｂの圧力より大きくな
る。一方、進角が過少となる方向にずれるとＣの特性と
なり、ピークは上死点から離れ、θ１での圧力ＰＩ　Ｃ
がθ２での圧力Ｐ２Ｃより小さくなる。従って、第６図
の特性はθ１．θ２での燃焼圧力の差Ｐｌ　−Ｐ２が、
最適の位置で燃焼圧力のピークを生じさせる最適の点火
時期角度（ＭＢＴ）からの現在の点火時期のずれに対応
していることを意味する。即ち、第７図で、実線のよう
に、点火時期が燃焼圧力のピーク位置が最適クランク角
度位置（Ｍ　Ｂ　Ｔ）となるように制御されているとｐ
ｌ−ｐ２はＯとなり、点火時期が進み過ぎるるとＰｉ−
Ｐ２はＯより大きくなり、点火時期が遅れるとｐｌ−ｐ
２は０より小さくなる。そこで、この発明では第６図の
θ１゜θ２での圧力Ｐ１．Ｐ２を測定し、その差が零に
なるように点火時期を制御することにより燃焼圧力のピ
ーク位置の最適制御を行なうことができる。

ところで、第７図の実線の特性はエンジン低回転時であ
り、エンジン高回転になると燃焼圧力のピークを形成す
る最適クランク角度は圧縮上死点に少し近づき破線の特
性になる。これを修正し、各回転数でピークの発生する
クランク角度を最適値とするため、圧力差め目標値は回
転数が大きいときは０ではなくそれより大きな値である
。第８図参照。

第９−１０図は以）の原理に従った点火時期制御のフロ
ーチャートを示す。

第９図は第２クランク角センサ３２からの１゜ＣＡ毎の
信号の到来の度に実行されるクランク角割り込みルーチ
ンを示す。ステップ６０ではカウンタｍのインクリメン
トが実行される。ステップ６２では第１クランク角セン
サ３０からの７２０゜信号の有無が判定され、Ｙｅｓの
ときはステップ６４に進みカウンタｍがリセットされる
。即ち、第１１図の（イ）に示すように第１クランク角
センサ３０からは７２０°ＣＡ毎のパルス信号が得られ
、この到来毎にカウンタｍはリセットされる（口）。従
って、カウンタｍの値は７２０”ＣＡの範囲で単調増加
する（第１１図（ロ））。

第９図でステップ６６ではカウンタｍの値が、クランク
角θ１に相当する値ｍ１に達しているが否か判定される
。Ｙｅｓの場合はステップ６８に進み、圧力センサ２８
からの信号のＡ／Ｄ変換が実行され、その値がＰｌを格
納するメモリ領域に転送される。

ｍ　＝ｍ　１でないとき、即ちクランク角θがθ１でな
いときはステップ７０に進み、カウンタｍの値が、クラ
ンク角θ２に相当する値ｍ２か否か判定される。クラン
ク角θがθ２のときはＹθＳと判定され、ステップ７２
に進み圧力センサ２８からの信号のＡ／Ｄ変換が実行さ
れ、その値がＰ２を格納するメモリ領域に転送される。

ステップ７４ではクランク角度θ１とθ２とでの燃焼圧
力差ｐｉ　−ｐ２　＝ΔＰの目標値が演算される。即ち
、第８図に示すように燃焼圧力ピーク位置を最適とする
目標値ΔＰは低回転では零であり、回転数が大きくなる
と零より大きくなる特性がある。メモＩＪ４４内には各
回転数に対するΔＰの関係がテーブルとして格納されて
おり、その時の回転数に対する目標値ΔＰの演算が実行
される。

次にステップ７６ではステップ６８．７２で実測される
燃焼圧力ｐ、、ｐ２の差と目標値ΔＰの大小関係が判断
され、実測された差が目標値ΔＰより大きいときはステ
ップ７８に進み、点火時期θはαだけ小さくされ（点火
時期としては遅れ側）、一方　差が目標値より小さ、い
ときはステップ８０に進みθはαだけ大きくされる（点
火時期とじては進み側）。ここに、θは第１２図に示す
ように、圧縮上死点ＴＤＣから手前に計った角度で表さ
れ、θが小さい方向が点火時期としては遅れ側であり、
θが大きい方向が点火時期としては進み側を示す。

次に、ステップ８２ではイグナイタ２７の通電開始時刻
ｔｓの演算が実行される。即ち、第１２図において、こ
の時刻ｔｓはθで点火するとして、点火信号の立ち上が
り時間Ｔより演算することができる。ステップ８４では
このように演算された通電開始時刻ｔｓが図示しないコ
ンベアレジスタにセットされる。

第１０図は、時刻が通電時刻ｔｓに一致するとき起動さ
れる時刻一致割り込みルーチンを示し、ステップ８Ｂで
はイグナイタ２７への通電が開始され、第１２図（ロ）
に示すように点火信号が立ち上がる。ステップ９０では
通電終了時刻ｔｅの演算が実行され、ステップ９２では
この時刻ｔｅがコンベアレジスタにセットされる。そし
て時刻ｔｅが到来するとコンベアレジスタは時刻一致信
号を出し、点火信号は立ち下がり、点火が実行される。

このような点火時期のフィードバック制御によって点火
時期はステップ７８．８０で演算されたクランク角度θ
に制御され、燃焼圧力のピークを呈するクランク角度位
置は運転状態に応じた最適値に維持される。

〔発明の効果〕

この発明では、圧縮上死点後の比較的近接した二つのク
ランク角度において、夫々の燃焼圧力をＡ／Ｄ変換し、
その圧力差が目標値となるように点火時期がフィードバ
ック制御され、そのため燃焼圧力のピーク位置が最適位
置に制御される。この発明では、燃焼圧力のピーク位置
は、直接的には検知されず、そのピーク位置の近傍での
二つのクランク角度位置での圧力差によって間接的に検
知している。そのため、圧力検知を実行するクランク角
度間隔を広くとっても十分な精度が得られ、そのためマ
イクロコンピュータが行なう他の演算処理への負担を軽
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示す線図。 第２図はこの発明の実施例を示す図。 第３図はクランク角度とシリンダ内圧力の関係線図。 第４図は第３図の燃焼圧力ピーク部の拡大図。 第５図は燃焼圧力ピークの両側へのクランク角度のずれ
と圧力差との関係線図。 第６図はクランク角度とシリンダ内圧力との関係を最適
点火時期のとき（Ａ）、過進角時（Ｂ）、過遅角（Ｃ）
の夫々について示す線図。 第７図は点火時期と圧力差との関係線図。 第８図はエンジン回転数と圧力差目標値との関係を示す
線図。 第９図及び第１０図は制御回路の動作を説明するフロー
チャート図。 第１１図は燃焼圧を計測するクランク角度をどのように
設定するかを説明するタイミング図。 第１２図は点火信号をどのように得るか説明するタイミ
ング図。 １８・・・燃焼室、 ２２・・・点火栓、 ２４・・・ディストリビュータ、 ２６・・・点火コイル、 ２７・・・イグナイタ、 ２８・・・圧力センサ、 ３０・・・第１クランク角センサ、 ３２・・・第２クランク角センサ、 ４０・・・制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段、 内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手
   段、 燃焼圧力検出手段とクランク角度検出手段に接続され、
   圧縮上死点後の近接した二つのクランク角度における燃
   焼圧力の差を演算する燃焼圧力差演算手段、 燃焼圧力差の目標値を設定する目標値設定手段、燃焼圧
   力差演算手段と目標値設定手段とに接続され、燃焼圧力
   差の実測値と目標値との差に応じて点火時期を演算する
   手段、 演算された点火時期で点火を行わせる点火手段より成る
   内燃機関の点火時期制御装置。 ２、目標値設定手段はエンジン回転数に応じて変化する
   燃焼圧力の差の目標値を設定する特許請求の範囲１、に
   記載の点火時期制御装置。