JPS63186948A - 内燃エンジンの始動直後の点火時期制御方法 - 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、内燃エンジンの始動直後の点火時期制御方
法に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンのアイドル運転時にスロットル弁をバイパ
スするバイパス通路に設けたバイパスバルブ（これを以
下、ｒｌｓｃパルプ」という）の弁開度をエンジン回転
数検出値と目標アイドル回転数とに応じてフィードバッ
ク制御して、アイドル運転時の吸入空気量を増減し、ア
イドル回転の安定化を図る制御方法（以下、これをｒｌ
ｓｃ制御」という）が知られている。

一方、内燃エンジンに電子点火時期制御装置を備え、エ
ンジン回転数、エンジン負荷を表すパラメータ、例えば
吸気量Ａとエンジン回転数Ｎから演算されるパラメータ
値Ａ／Ｎ等に応じて点火時期をエンジンの運転状態に応
じた最適値に設定する点火時期制御方法が知られている
。この点火時期制御方法は通常、エンジン回転数が上昇
すると進角方向に、パラメータ値Ａ／Ｎが上昇すると遅
角方向に夫々点火時期を設定するものである。そして、
電子点火時期制’ａ装置はアイドル運転時のエンジン回
転数制御にも使用され、エンジン回転数検出値と目標ア
イドル回転数との差に応じ、エンジン回転数検出値が目
標アイドル回転数より高いときには点火時期を遅角し、
低いときには点火時期を進角してアイドル回転の安定化
を図っている。

しかしながら、上述したＩＳＣ制御及び点火時期制御は
いずれも、内燃エンジンの始動直後にはエンジン回転数
が未だ安定していないので、エンジンが完爆状態に達し
た後、エンジン回転数が一旦吹上かり、その後目標アイ
ドル回転数又はその近傍の回転数に下降するまで通常オ
ーブンループ制御が行われていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかるに、上述の従来の制御方法を、スロットル弁と吸
気弁間の吸気通路容積が大きい内燃エンジンに適用する
と、エンジン始動直後のエンジン回転数の吹上がりと、
この吹上かり後のエンジン回転数の落ち込みが大きく、
場合によってはハンチングが生じるという問題がある。

第４図は斯かる問題を説明するもので、従来のエンジン
始動直後のＩＳＣ制御及び点火時期制御ＪによるＩＳＣ
パルプの弁開度、点火時期、及びエンジン回転数の各時
間変化を示している。ＩＳＣパルプはエンジンの始動性
の向上のため、エンジンが第４図のｔ１時点で完爆状態
になるまで全開にされている。始動直後のスロットル弁
下流の吸気道路内負圧はスロットル弁が全閉であっても
エンジンシリンダ内への給気が始まったばかりであるか
ら、定常状態にあるアイドル運転時の吸気道路内負圧に
比べて小さい、従って、ＩＳＣバルブが全開にされてい
ることと相俟ってエンジン回転数Ｎは急激に上昇するこ
とになる（第４図ｔｃ＋のｔ１〜ｔ３時点間）。

このとき、エンジン回転数の上昇に伴い、点火時期制御
装置は点火時期を最適点火時期側に進角させるので（第
４図山）参照）吹上がりを助長する方向に作用しくアイ
ドル近傍の運転時に点火時期を進角させるとエンジン回
転数を上昇させ、遅角させると下降させるように作用す
る）、エンジン回転数は益々急速に吹上がってしまう。

エンジン回転数を目標アイドル回転数（ファストアイド
ル回転数）に逸早く到達させるため、ＩＳＯ制御ではＩ
ＳＣバルブの弁開度を、エンジンの完爆状態が検出され
た時点から所定の弁開度になるまで所定閉弁速度で急速
に閉弁させ（第４図（ａｌのｔｌ−ｔ２時点間）、その
後目標弁開度に達するまで前記所定閉弁速度より遅い速
度で緩速に閉弁している（第４図＋ａｌのｔ２〜も４時
点）、このようにＩＳＣバルブの弁開度を制御するとエ
ンジン回転数は第４図のｔ３時点以降急激に降下し、第
４図のｔ４時点で目標アイドル回転数を横切って更に下
降する。このとき、吸気ｆｉＡの変化に対しエンジン回
転数Ｎの変化の方が大きいのでパラメータ値Ａ／Ｎが上
昇し、点火時期は遅角方向に設定されてしまう（第４図
ｆｂｌ参照）。点火時期を遅角させるとエンジン回転の
落ち込みを助長する方向に作用し、エンジン回転数は更
に下降してしまう。

ＩＳＣバルブの弁開度を、例えば、エンジン回転数が目
標アイドル回転数を横切って下降する第４図のむ４時点
から、エンジン回転数検出値と目標アイドル回転数との
差に応じてフィードバック制御するとすれば、このフィ
ードバック制御によりエンジン回転数はやがては目標ア
イドル回転数に到達するが、上述のエンジン回転数の吹
上がりや落ち込みが大きい゛とハンチングが生じたり、
目標アイドル回転数に静定するのに時間が掛かるという
問題があった。

又、上述のエンジン回転数の落ち込みやハンチングを防
止するために、ＩＳＣバルブの弁開度を第４図に示す完
爆状態の検出時点ｔ１から徐々に閉弁していくと目標ア
イドル回転数に到達するのに時間が掛かるという問題が
ある。

本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、エンジン始動直後のエンジン回転数の吹上がりや落ち
込み、更にはハンチングを防止し、且つ、エンジン回転
数を始動後逸早く目標アイドル回転数に静定させるよう
に図った内燃エンジンの始動直後の点火時期制御方法を
提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、内燃エン
ジンの吸気通路に、スロ７）ル弁をバイパスするバイパ
ス通路を接続して該バイパス通路途中にバイパスバルブ
を配設し、前記内燃エンジンがアイドル運転状態にある
とき、エンジン回転数検出値と目標アイドル回転数とに
応して前記バイパスバルブの弁開度をフィードバック制
御する内燃エンジンの始動直後の点火時期制御方法にお
いて、内燃エンジンの始動直後から所定期間が経過する
までは前記バイパスバルブのフィードバック制御を禁止
して所定弁開度に制御する一方、点火時期をエンジン回
転数検出値と目標アイドル回転数とに応じてフィードバ
ック制御することを特徴とする内燃エンジンの始動直後
の点火時期制御方法が提供される。

（作用） アイドル回転数近傍で点火時期を進角させるとエンジン
回転数は上昇し、遅角すると下降する。

エンジン始動直後のバイパスバルブの弁開度はオープン
ループ制御により所定弁開度に制御され、エンジン回転
数は完爆後急速に上昇しようとするが、本発明の点火時
期制御により点火時期を、目標アイドル回転数とエンジ
ン回転数検出値とに応じてフィードバック制御され、点
火時期を進角又は遅角することによりエンジン回転数の
吹上かり、落ち込み、ハンチング等が防止される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明方法を実施する内燃エンジンの点火時期
制御装置であり、図中符号１０は、例えば４気筒のガソ
リンエンジンを示し、このエンジン１０には吸気管１２
が接続されている。吸気管１２の大気開口端部にはエア
クリーナ１３が取り付けられると共に、エンジン１０に
吸入される空気流ＩＡを検出するカルマン渦式のエアフ
ローセンサ１４が配設されており、このエアフローセン
サ１４は電気的に後述する電子コントロールユニット（
ＥＣＵ）２０に接続されて、空気流量検出信号を電子コ
ントロールユニット２０に供給する。

吸気管１２途中にはスロットル弁１５が配設され、この
スロットル弁１５をバイパスするバイパス通路１７が吸
気管１２に接続され、該バイパス通路１７の一端はスロ
ットル弁１５上流且つエアフローセンサ１４下流の吸気
管１２に、他端はスロットル弁１５下流の吸気管１２に
夫々連通している。バイパス通路１７途中には、アイド
ル回転数制御弁（ＩＳＯバルブ）１８が配設されている
。

このＩＳＣバルブ１８はバイパス通路１７を開閉する弁
体１８ａと、この弁体１８ａに接続され、弁開度を制御
するパルスモータ１８ｂとからなり、パルスモータ１８
ｂは前記電子コントロールユニット２０の出力側に電気
的に接続され、該電子コントロールユニット２０から供
給される駆動パルス信号の数に応じて弁体１８ａの弁開
度を制御している。そして、ＩＳＣバルブ１８の開弁に
よりバイパス通路１７を通り、スロットル弁１５をバイ
パスする空気がエンジン１０に供給される。

エンジン１０の各シリンダ１０ａには点火栓２６が取り
付けられ、該点火栓２６はディストリビュータ２４及び
イブナイフ装置２２を介して電子コントロールユニット
２０の出力側に接続されている。イブナイフ装置２２は
電子コントロールユニット２０からの点火制御信号に基
づき、図示しない点火コイルにより二次高電圧を発生さ
せるものであり、この高電圧はディストリビュータ２４
により所定の順序で順次各気筒の点火栓２６に供給され
てシリンダ１０ａ内の混合気を点火させる。

電子コントロールユニット２０の入力端には各種のセン
サ、例えば、前記スロットル弁１５の全閉位置を検出す
るアイドルスイッチ３０、図示しないカムシャフトに取
り付けられ、エンジン１０の回転角（クランク角）θを
検出するクランク角センサ３１、エンジン冷却水温度Ｔ
Ｗを検出する冷却水温度センサ３２、図示しないスピー
ドメータケーブル等に取り付けられ車速を検出する車速
センサ３３、図示しないスタータモータを作動させるス
タータスイッチ（キースイッチ）のオン・オフ状態を検
出するスタータスイッチセンサ３４等が夫々接続され、
これらのセンサは検出信号を電子コントロールユニット
２０に供給する。

次に、上述のように構成される制御装置の作用を第１図
及び第３図を参照して説明する。

先ず、エンジン始動時のＩＳＣ制御を説明すると、エン
ジンの始動開始時点（第１図のｔｌｏ時点）から完爆状
態が検出されるまで（第１図のｔ１１時点まで）、ＩＳ
Ｏバルブ１８は始動性の確保のために全開に保持される
。例えばエンジン回転数が所定回転数（例えば、４５０
ｒｐＩ１１）を横切って上昇したことを検出したときエ
ンジン１０が完爆状態に達したと判定される。エンジン
１０の完爆状態検出後、ＩＳＣバルブ１８の弁開度は所
定開度（例えば、エンジン回転数を目標アイドル回転数
ＮＩＤＬに保持するに必要な目標弁開度より所定開度だ
け大きい弁開度）になるまで（第１図の１１１時点から
ｔ１３時点まで）、所定の閉弁速度で急速に閉弁し、次
いでエンジン回転数が低下して前記目標アイドル回転数
に到達するまで（第１図のｔｌａ時点からｔｌｄ時点ま
で）、上述の閉弁速度（第１図のｔｌｌからｔｌａ時点
間の閉弁速度）より小さな所定の速度で緩速に閉弁し、
目標アイドル回転数に到達した後はエンジン回転数検出
値と目標アイドル回転数との偏差に応じてＩＳＣバルブ
１８の弁開度がフィードバック制御される。このように
、ＩＳＣバルブ１８の弁開度は、エンジン１０の始動か
らエンジン回転数が一旦目標アイドル回転数を超えその
後目標アイドル回転数を横切って下降するまでの間（第
１図のｔ１０時点からｔｌｄ時点までの間）、フィード
バック制御が禁止され、所定の弁開度でオーブンループ
制御される。

一方、点火時期制御装置による点火時期の制御は第３図
に示す手順により実行される。

第３図に示すアイドル安定化点火時期制御プログラムは
エンジンの前記完爆状態を検出した時点（第１図の１１
１時点）から繰り返し実行されるものであり、完爆状態
が検出されるまでの点火時期θはエンジン１０の始動に
最適な所定値θｓｒ　（一定値）に設定されている。

完爆状態が検出されると電子コントロールユニット２０
は、先ず、第３図のステップ４０において、アイドルス
イッチ３０がオン信号を出力しているか（スロットル弁
１５が全閉か）否かを判別する。この判別結果が否定（
ＮＯ）の場合、即ち、スロットル弁１５が全閉でないと
き、エンジン１０はアイドル運転にすべき状態以外の状
態にあり、斯かる場合当該アイドル安定化点火時期制御
プログラムの実行を終了する。

ステップ４０の判別結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合、後続
のステップ４１及び４２を実行して当該アイドル安定化
点火時期制御を実行してもよいか否かを判別する。即ち
、ステップ４１ではエンジン１０を搭載する車両が停車
しているか否かを判別し、ステップ４２では冷却水温セ
ンサ３２により検出される冷却水温度Ｔｗが所定値以上
か否かを判別する。停車していなければエンジン１０は
始動直後の状態ではなく、点火時期制御によりアイドル
回転を安定化する必要がないと判断し、冷却水温ＴＷが
所定値以下であればエンジン冷間時の点火時期制御を実
行すべく当該プログラムの実行を終了する。

前記ステップ４２及び４３の判別がいずれも肯定の場合
、ステップ４３に進み、始動開始時点ｔ　（例えば、７
秒）以内か否かを判別する。エンジン１０がアイドル状
態を脱してエンジン回転数が所定値Ｎｍａｘ（例えば、
１３００ｒｐｍ）を超えるとこのアイドル安定化点火時
期制御プログラムを実行する必要がなく、当該プログラ
ムを終了させてもよいが、始動直後のエンジン回転の吹
上かり時にエンジン回転数がこの所定値を超える場合が
あり、このエンジン回転の吹上かり時に当該プログラム
を終了させてしまうとアイドル回転の安定化が図れない
ことになり不都合である。従って、ステップ４３の判別
は斯かる不都合を回避するためになされたもので、所定
時間ｔが経過していなければ（判別結果が肯定）、ステ
ップ４４で後述するエンジン回転数の判別を実行するこ
となくステップ４６に進みアイドル安定化点火時期制御
による点火時期の演算が実行される。一方、前記所定時
間ｔが経過すると（ステップ４３の判別結果が否定の場
合）ステップ４４に進み、エンジン回転数Ｎｅが前記所
定値Ｎｍａｘ以下か否かを判別する。そして、この判別
が肯定の場合には前記ステップ４６以下の点火時期の演
算が引き続き実行される。ステップ４４の判別結果が否
定の場合には前述した通りアイドル安定化点火時期制御
を実行する必要がなく当該プログラムを終了する。

ステップ４６ではクランク角センサ３１の検出信号に基
づきエンジン回転数Ｎａを演算する。クランク角センサ
３１は所定のクランク角度位置を検出する毎にクランク
角度位置信号を発生させ、これを電子コントロールユニ
ット２０に供給しており、電子コントロールユニット２
０は入力するクランク角度位置信号の入力時間間隔から
エンジン回転数Ｎｅが演算される。

次いで、電子コントロールユニット２０は冷却水温セン
サ３２が検出するエンジン冷却水１７ｗ等から目標アイ
ドル回転数Ｎ１゜。を演算する（ステップ４７）、この
目標アイドル回転数Ｎｌ０Ｌは、エンジン冷却水１７ｗ
等に応じてエンジン１０を安定に自立運転させることが
出来る最小回転数に設定される。そして、この設定した
目標アイドル回転数Ｎ、。、とステップ４６で検出した
エンジン回転数Ｎｅとに応じ点火時期補正値θＩＤＬを
演算し、次いで、点火時期を演算する（ステップ４８゜
４９）０点火時期補正値θＩＩＩＬの演算方法としては
種々のものが考えられるが、例えば、次式＋１１及び（
２）により点火時期補正値θＩＯＬ及び点火時期θを演
算する。

θＩＯＬ　−Ｋ　・（ＮＩＤＬ　−Ｎｅ）　＝Ｋ　・Δ
Ｎ・・・・・・（１）θ　　＝θ８．＋θ＋　ｏ　Ｌ　
　　　　　　　　　−−（２）ここに、Ｋは比例制御定
数、θ、、はエンジン回転数Ｎｅ、エンジン負荷パラメ
ータ値Ａ／Ｎ、エンジン冷却水温Ｔｗ等に応じて設定さ
れる基本点火時期であり、点火時期θは圧縮行程上死点
を基準に進角側に正の値に設定されている。上述の演算
式から判るように、エンジン回転数検出値Ｎｅが目標ア
イドル回転数ＮＩＩＩＬより小さいときには点火時期補
正値θＩＯＬはその偏差ΔＮに応じた正の値に設定され
、点火時期θは基本点火時期θ最。

より進角側に設定される。又、エンジン回転数検出値Ｎ
８が目標アイドル回転数ＮＩＤＬより大きいときにはそ
の偏差ΔＮに応じて遅角側に設定される。従って、エン
ジン１０の完爆直後（第１図のｔｌ１時点）の点火時期
θは、始動時に設定される所定値θ、７より進角側の値
に設定され、次いで、エンジン回転数Ｎｅが目標アイド
ル回転数ＮＩＤＬを超え、エンジン回転数Ｎ８が目標ア
イドル回転数Ｎ１゜、より大きいとき（第１図のｔ１２
〜ｔｌｄ時点間）、遅角側の値に設定される。

点火時期θを進角側に設定するとエンジン回転数を上昇
させ、遅角側に設定するとエンジン回転数を下降させる
方向に作用させることができるので、本発明の点火時期
制御により第１図のｔｌ１時点からｔ１２時点間はエン
ジン回転数を上昇させるように、ｔｌＺ時点からｔｌＡ
時点間はエンジン回転数を低下させるように作用する。

この点火時期制御によりエンジン回転数の急激な吹上か
り等が防止される。

ステップ４９で設定された点火時期θは後続のステップ
５０及び５１で進角側及び遅角側に設定された上下限値
（クリップ値）範囲内にあるか否かがチェックされる。

点火時期θが上下限値範囲を大きく外れた値に設定され
るとアフタファイア等の好ましくない事態を招来する虞
があるので、点火時期設定値θが進角側上限値範囲を外
れ、これより大きいときには（ステップ５０の判別結果
が否定のときには）、ステップ５２に進み、点火時期設
定値θを進角側上限値に設定し直し、点火時期設定値θ
が遅角側下限値範囲を外れ、これより小さいときには（
ステップ５１の判別結果が否定のときには）、ステップ
５３に進み、点火時期設定値θを遅角側下限値に設定し
直す。ステップ５０及び５１においていずれの判別結果
も肯定で点火時期設定値θが上下限値範囲内にあるとき
にはステップ４９で設定したままの値に保持して当該プ
ログラムを終了する。

電子コントロールユニット２０は、第３図に示すプログ
ラムの実行により設定した点火時期θに基づきイグナイ
タ装置２２に駆動信号を出力し、設定した点火時期θに
対応するクランク角度位置で高電圧を発生させる。斯く
して、エンジン回転数はアイドル安定化点火時期制御の
実行により始動後逸早く目標アイドル回転数ＮＩＤＬ近
傍に静定し、アイドル運転を安定化させることが出来る
。

尚、上述の実施例において始動直後のＩＳＣバルブ１８
の弁開度のオーブンループ制御には種々の変形が考えら
れるが、ＩＳＣバルブ１８を始動後所定の期間に亘って
所定の弁開度でオーブンループ制御するものであればど
のようなものであってもよい。

又、■ＳＣバルブ１８の弁開度のフィードバック制御開
始時点は実施例に示す時点（第１図のｔｌｄ時点）に限
定されるものでなく、ＩＳＣバルブ１８の弁開度を減少
させ所定の目標弁開度に到達したときフィードバック制
御を開始するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃エンジンの始動直後の
点火時期制御方法に依れば、内燃エンジンの始動直後か
ら所定期間が経過するまでは、スロットル弁をバイパス
するバイパス通路に配設されたバイパスバルブのフィー
ドバック制御を禁止して所定弁開度に制御する一方、点
火時期をエンジン回転数検出値と目標アイドル回転数と
に応してフィードバック制御するようにしたので、エン
ジン始動直後のエンジン回転数の吹上かり、落ち込み、
ハンチング等が防止でき、エンジン回転数を逸早く目標
アイドル回転数に静定させてアイドル運転を安定化させ
ることが出来るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は本発明方法を
説明するためのＩＳＣバルブ（バイパスバルブ）の弁開
度、点火時期、及びエンジン回転数の時間変化を示すタ
イミングチャート、第２図は本発明方法を実施する点火
時期制御装置の全体構成を示すブロック図、第３図は、
第２図に示す電子コントロールユニット２０によりエン
ジン始動直後に実行される、アイドル安定化のための点
火時期制御手順を示すフローチャート、第４図は従来の
制御方法による点火時期制御を説明するためのＩＳＯバ
ルブ（バイパスバルブ）の弁開度、点火時期、及びエン
ジン回転数の時間変化を示すタイミングチャートである
。 １０・・・内燃エンジン、１２・・・吸気通路、１５・
・・スロットル弁、１７・・・バイパス通路、１８・・
・ＩｓＣバルブ（バイパスバルブ）、２０・・・電子コ
ントロールユニット、２２・・・イグナイタ装置、２４
・・・ディストリビュータ、２６・・・点火栓、３０・
・・アイドルスイッチ、３１・・・クランク角センサ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　二 第２図 第４図 時間 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの吸気通路に、スロットル弁をバイ
   パスするバイパス通路を接続して該バイパス通路途中に
   バイパスバルブを配設し、前記内燃エンジンがアイドル
   運転状態にあるとき、エンジン回転数検出値と目標アイ
   ドル回転数とに応じて前記バイパスバルブの弁開度をフ
   ィードバック制御する内燃エンジンの始動直後の点火時
   期制御方法において、内燃エンジンの始動直後から所定
   期間が経過するまでは前記バイパスバルブのフィードバ
   ック制御を禁止して所定弁開度に制御する一方、点火時
   期をエンジン回転数検出値と目標アイドル回転数とに応
   じてフィードバック制御することを特徴とする内燃エン
   ジンの始動直後の点火時期制御方法。
2. （２）前記フィードバック制御により設定される点火時
   期を所定遅角制限値及び所定進角制限値の少なくとも一
   方と比較し、点火時期設定値が該少なくとも一方の制限
   値を超えるとき該制限値に固定することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンの始動直後の点
   火時期制御方法。