JPS635168A - 内燃機関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） 本発明は内燃機関の点火時期制御方法に関し、より具体
的には其の気筒内圧力及びノッキングを検出しつつ点火
時期を制御３１する方法において、気筒内圧力検出手段
の異常を検出し、異常検出時にはフェールセーフ制御す
る内燃機関の点火時期ｉ１Ｊ御方法に関する。

（従来の技術） 多気筒内燃機関の気筒内圧力を複数個の圧力検出手段を
介して気筒毎に検出して点火時期を制御すると共に、ノ
ンキングをも検出して該点火時期を補正する制御手法と
しては、特開昭５９−３９９７４号公報記載の技術を挙
げることが出来る（発明が解決しようとする問題点） 上記従来例においては必ずしも分明ではないが、かかる
技術において同時に気筒内圧力検出手段の異常をも検出
せんとする場合、別種回路を付加して其の出力をセンサ
フェール基準レベルと比較して異常を検出するのが通例
であり、而して異常が検出された場合通例具の気筒は通
常の点火時期から所定量遅角させて制御していたため、
これに依ってトルク変動、燃費悪化或いは異常気筒のみ
燃焼室を構成する部位の温度が上昇する等の不都合があ
った。

従って、本発明の目的は従来技術の前記した欠点を解消
することにあり、正常な圧力検出手段を備えた気筒の圧
力情報に基づいて異常気筒の代替点火時期を演算するこ
とによりトルク変動等の不都合の生じることのない内燃
機関の点火時期制御方法を提供することにある。

（問題を解決するための手段及び作用）上記の目的を達
成するために、本発明は第１図に示す如く、多気筒内燃
機関の気筒内圧力を複数個の圧力検出手段を介して気筒
毎に検出して点火時期を制御すると共に（ステップ１０
）、ノッキングをも検出して該点火時期を補正する（ス
テップ１２．１４）内燃機関の点火時期制御方法におい
て、検出圧力から該圧力検出手段の異常を検出すると共
に（ステップ１６）、少なくとも其の一つの異常が検出
された場合他の正常な圧力検出手段を備えた気筒の点火
時期に基づいて代替点火時期を演算して機関を制御する
（ステップ１８）如く構成した。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の詳細な説明する。

先ず、説明の便宜上本発明に係る方法の実現に使用する
装置から詳述する。第２図は其の装置のブロック図であ
り、第３図は其の出力波形図である。第２図において符
号２４は前記した気筒内圧力検出手段たる圧電型圧力セ
ンサを示し、該センサは内燃機関２６の燃焼室（図示せ
ず）を臨む位置に配設される。実施例において内燃機関
は４気筒であり、該圧力センサ２４は各気筒毎に配設さ
れる。該センサ２４の出力は、電荷−電圧変喚増幅器（
図示せず）を介してローパス・フィルタ２８に入力され
る。該フィルタのカットオフ周波数は予セ、されるノッ
キング周波数よりも高（設定し、ノッキングをも検出可
能である如く構成する該ローパス・フィルタ２８の次段
には、マルチプレクサ３０が設けられ、圧力センサ２４
の出力を気筒爆発型に後述の制御ユニットの指令に応じ
て択一的に次段に送出する。該次段には、最大位置・ノ
ンキング信号発生回路３２が接続されており、該回路３
２は具体的には微分回路３４、比較回路３６及びパルス
ダウンエツジ検出回路３８から構成される。微分回路３
４は、抵抗３４ａ、コンデンサ３４ｂ、抵抗３４ｃ１コ
ンデンサ３４ｄ及び演算増幅器３４ｅより構成される。

この微分回路３４は第３図（ａ）（ｂ）に示す如く、セ
ンサ出力波形が圧力最大値発生位置でゼロクロスする如
く位相を９０度ずらすためのものであるので、該波形に
ノンキングを示す高周波が重畳した場合にも咳高周波が
上下する限り其の位置で微分回路出力はゼロクロスする
。尚、演算増幅器３４ｅの非反転入力端子には電圧Ｖｒ
ｅｆ　１が入力される。比較回路３６は、抵抗３６ａ及
び演算増幅器３６ｂより構成され、前記微分回路出力を
入力して基準電圧Ｖｒｅｆ　２を越えている場合パルス
を出力するので、前記微分回路が圧力最大値発生位置で
及び高周波Ｍ畳の場合該高周波が上下するごとにゼロク
ロス波形を出力する結果、それに応じて１個又は２個以
上のパルスを出力する。尚、演算増幅器３６ｂの非反転
入力端子の比較基準電圧■ｒｅｆ　２は前記微分回路の
演算増幅器３４ｅの電圧Ｖｒｅｆ　　１より僅かに低く
設定する。比較回路３６の出力は、パルスダウンエツジ
検出回路３８に入力される。該回路３８は、抵抗３８ａ
、コンデンサ３８ｂ１抵抗３８Ｃ１インバータ３８ｄ及
びＮＯＲゲー）３８ｅより構成され、前記比較回路出力
パルスの立ち下がりエツジ・タイミングを把え、後段の
制御ユニットが処理し易い様所定時間幅のパルスを出力
する。

内燃機関２６の回転部４０の近傍には、機関ピストン（
図示せず）のクランク角位置を検出するクランク角セン
サ４２が配され、クランク角７２０度当たり１回気筒判
別信号を、１８０度当たり１回ＴＤＣ信号を、又通宜度
数当たり１回該ＴＤＣ信号を細分した単位角度信号を出
力する。更に、内燃機関２６の吸気路のスロットル弁４
４の下流の適宜位置には、負圧センサ４６が設けられて
機関の負荷状態を示す信号を出力する。

パルスダウンエツジ検出回路３８の次段には、制御ユニ
ット４８が接続されて其の出力を入力する。又、クラン
ク角センサ４２の出力も波形整形回路５０で波形整形さ
れた後制御ユニット４８に入力され、更に負圧センサ４
６の出力もＡ／Ｄ変換回路５２でデジタル変換された後
制御ユニット４８に入力される。該制御ユニット４８は
実施例の場合マイクロ・コンピュータから構成され、入
出力インタフェース４８　ａ、ＣＰＵ４８　ｂ、クロッ
ク４８ｃ及びメモリ４８ｄより構成される。

更に、該制御ユニット４８には、クロック４８Ｃの出力
パルスを計数して所定位置からパルスダウンエツジ検出
回路３８の出力パルスの発生時点までの経過時間を計測
するタイマカウンタ４８ｅ及び該出力パルスの個数を計
数するパルスカウンタ４８ｆが設けられる。両カウンタ
４３ｅ、４８ｆの計数値はＣＰＵ４８ｂに送られる。

制御ユニット４８の次段には、点火装置５４が接続され
、其の点火指令に応じて機関燃焼室の混合気に点火する
。又、制御ユニット４８の出力は、前述の如くマルチプ
レクサ３０に送出されて其のゲート切り換えを指令する
。

次に、第３図タイミング・チャートを参照しつつ第４図
フロー・チャートに基づいて本発明に係る方法の実施例
を説明する。

先ず、ステップ６０においてクランク角センサ４２より
のＴＤＣ信号の到着を確認すると共に、ステップ６２に
おいて同センサ４２の気筒判別信号をも勘案して気筒を
判別して気筒アドレス（Ｃ／Ａ＝ｎ）を付す、尚、気筒
アドレスは、第１気筒ｎ＝ｌ、第３気筒ｎ＝２、第４気
筒ｎ＝３、第２気筒ｎ＝４とする。

続いて、ステップ６４において今次気筒（Ｃ／Ａ＝ｎ）
の圧力センサ２４の異常を示すセンサフェール・フラグ
がオンしているか否か判断し、オンしていない場合、ス
テップ６６においてタイマカウンタ４８ｅ及びパルスカ
ウンタ４８ｆをスタートさせて時間計測、パルス計数を
開始する。

続いて、ステップ６８においてＡＴＤＣ３０度へ到達し
ていないことを確認しつつステップ７０において最初の
パルスの発生を待機する。第３図（ａ）に示した如く、
圧力センサ２４の出力波形は、微分回路３４において其
の圧力最大値発生位置でゼロクロスする結果比較回路３
６からパルスが出力され、そのパルスはパルスダウンエ
ツジ検出回路３８に入力されて所定幅のパルスが出力さ
れるので、ステップ７０において此のパルスの発生を待
機し、発生するとステップ７２においてタイマカウンタ
４８ｅを停止して時間計測を停止する。このカウント値
をＴ　ｐｍａｘとする。又、パルスが発生しない場合で
もＡＴＤＣ３０度に到達した時点で時間計測を停止する
（ステップ６８．７０．７２）。尚、第３図（ｂ）に示
す如く、ノンキング発生時には圧力センサ出力波形が上
下する度に複数個のパルスが出力され、第３図（ｃ）に
示す如く圧力センサ２４のフェール時には前述の如く電
圧Ｖｒｅｆ　　１はＶｒｅｆ　２より若干高く設定しで
あるので、パルスを生じないため、パルス発生時点まで
の経過時間を計測することで圧力最大値発生位置が、パ
ルスの個数を計数することでノッキング発生の有無が、
更に両者を勘案することでセンサフェールが検出出来る
。

続いて、ステップ７４においてＡＴＤＣ３０度への到達
を確認し、ステップ７６においてパルスカウンタ４８ｆ
を停止してパルス計数を停止する。ＡＴＤＣ３０度まで
としたのは計数区間をノッキングを検出するのに必要且
つ最小限の範囲に制限するためである。

次いで、ステップ７８においてタイマカウンタ値がオー
バーフロー且つパルスカウンタ値がＯ゛であるか否か判
断する。前述の如く、圧力センサ２４に異常が発生した
場合パルスが出力されず、従ってタイマカウンタ値はオ
ーバーフローすると共にパルスカウンタ値は゛　Ｏ゛と
なる。従って、両カウンタ値を参照すればセンサフェー
ルを検出することが出来る。

センサフェールが検出されない場合、続いてステップ８
０においてパルスカウンタ値が所定値以上か否か判断す
る。第３図（ｂ）に示した如（、ノッキングが発生した
場合にはパルスが複数個出力されるので、該所定値を例
えば２゛としておくことにより、ノッキング発生の有無
を検出することが出来る。尚、不感帯を設ける意味で其
れ以上の値としても良い。又、ノッキング発生時にもス
テップ６８乃至７０において最初のパルスを第１パルス
と判断してタイマカウンタ４８ｅを停止することになる
が、その際にはノッキング制御に移行するので同等支障
ない。

ステップ８０においてノッキングもヰ食出されない場合
には、ステップ８２において前記タイマカウンタ値Ｔ　
ｐｍａｘに時間角度変換値ｋを乗じて圧力最大角θＰｍ
ａｘを求める。尚、この変換値には、回転数ｒｐ＋＋＋
　Ｘ　３６０度 に＝　　□ ６０秒 で算出する。

続いて、ステップ８４において圧力最大角θＰｒｍａｘ
に基づいて点火時期θｉｇを演算し、ステップ８６にお
いて点火装置５４に点火指令する。

ステップ６４において今次気筒のセンサフェール・フラ
グがオンしている場合、センサフェール・サブルーチン
に移行する（ステップ８８）。

第５図はこのサブルーチンを示しており、先ずステップ
８８ａにおいて１点火前の気筒（Ｃ／Ａ＝ｎ−ｔ）のセ
ンサフェール・フラグがオン、即ち異常であるか否か判
断し、異常ではない場合ステップ８８ｂにおいて其の気
筒に関して演算された点火時期θｉｇＣ／Ａ　＝ｎ−１
を読み込む。

続いて、ステップ８８ｃにおいて２点火前の気筒（Ｃ／
Ａ　＝　ｎ−２）の異常を判断し、異常ではない場合、
ステップ８８ｄにおいて其の気筒の点火時期θｉｇｃ　
／Ａ　＝ｎ−２を読み込む。

続いて、ステップ８８ｅにおいて３点火前の気筒（Ｃ／
Ａ　＝　ｎ−３）の異常を判断し、異常ではない場合、
ステップ８８「において其の気筒の点火時期θｉｇＣ／
＾＝ｎ−３を読み込む０次いで、ステップ８８ｇにおい
て全てのセンサフェール・フラグがオンしているか否か
判断し、然らざる場合ステップ８８ｈにおいてそれまで
に読み込んだ気筒の点火時期θｉｇＣ／Ａ−ｎ−１〜ｎ
−３の中最も遅角された値θ１ｇｍ１ｎを選択し、ステ
ップ８８ｉにおいて異常センサを備えた当該気筒の点火
時期θｉｇとして演算する。尚、全ての気筒においてセ
ンサフェールが検出された場合は、第１所定量遅角した
値をもって当該気筒の点火時期θｉｇとして演算する（
ステップ８８ｊ）。この第１所定角は適宜決定する。

尚、ステップ７８においてセンサフェールが検出された
場合、今次気筒（気筒アドレスＣ／Ａ＝ｎ）のセンサフ
ェール・フラグをオンする（ステップ９０）。又、ステ
ップ８０においてノッキングが検出された場合も適宜量
遅角させ、ノンキング回避後は、適宜進角補正する（ス
テップ９２．８４．８６）。

かくの如く、異常センサを備えた気筒の点火時期θｉｇ
を決定するのに、他の正常センサを備えた気筒の点火時
期を演算の根拠とすることにより、当該他の正常な圧力
センサの検出値を利用して異常センサ気筒の代替点火時
期を決定するので、刻々変動する運転状態の変化にも適
確に対応して点火時期を決定することが出来、トルク変
動等の不都合を生じることがない。

第６図は、本発明の第２の実施例を示すものであり、該
サブルーチンの別の例を示す。

第１実施例と相違する点のみを説明すると、ステップ８
８ａ乃至８８ｈにおいて最も遅角された点火時期θｉｇ
ｎ＋ｉｎを選択した後、ステップ８８ｋにおいて其の点
火時期θｉｇから更に第２所定量遅角させた値を異常気
筒の点火時期として求め、ステップ８８１において当該
気筒の点火時期θｉｇとして演算するものである。この
第２所定量は、機関運転状態を検出し適宜定める。この
第２実施例は、第１実施例と同様の利点を備える。

第７図は、本発明の第３の実施例を示すものであり、該
サブルーチンの更に別の例を示す。

第１及び第２実施例と相違する点のみを説明すると、ス
テップ８８ａ乃至ステップ８８ｇの後、他の正常センサ
気筒の点火時期の平均値θｉｇａｖｅを求め、其の平均
値から更に第３所定量遅角させた値を点火時期θｉｇと
するものである（ステップ８８ｍ、ステップ８８ｎ、８
８ｏ）。この第３所定量も第２所定量と同様に定める。

尚、この場合ステップ８８ｎを省略し、直ちに平均値θ
ｉｇａｖｅをもって異常気筒の点火時期θｉｇとしても
良い。本実施例の場合平均値に基づいて演算するので、
トルク変動等を更に効果的に回避することが出来る。

（発明の効果） 本発明は上記の如く、検出圧力値から圧力検出手段の異
常を検出すると共に、少な（とも其の一つの異常が検出
された場合他の正常な圧力検出手段を備えた気筒の点火
時期に基づいて代替点火時期を演算して機関を制御する
如く構成したので、異常センサ気筒の代替点火時期を刻
々変動する運転状態の変化に即応して決定することが出
来、トルク変動乃至は燃費悪化或いは異常気筒の燃焼室
の部位の温度が上昇する等の不都合が生じることを防止
することが出来、複数個の検出手段の一部が異常となっ
ても残余の検出手段の出力を援用することによって所期
の制御目標を達成することが出来る利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明に係
る方法の実現に使用する装置を示すブロック図、第３図
は其の動作を示すタイミング・チャート、第４図は本発
明の実施例を示すフロー、チャート、第５ＦＩ！Ｊは第
４図フロー・チャートのサブルーチンを示すフロー・チ
ャート、第６図は本発明の第２実施例を示すフロー、チ
ャート及び第７図は本発明の第３実施例を示すフロー・
チャートである。 〔０）ノ９７なり 第３図 （ｂ）ノッ７あす

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多気筒内燃機関の気筒内圧力を複数個の圧力検出
   手段を介して気筒毎に検出して点火時期を制御すると共
   に、ノッキングをも検出して該点火時期を補正する内燃
   機関の点火時期制御方法において、検出圧力値から該圧
   力検出手段の異常を検出すると共に、少なくとも其の一
   つの異常が検出された場合正常な圧力検出手段を備えた
   他の気筒の点火時期に基づいて代替点火時期を演算して
   機関を制御することを特徴とする内燃機関の点火時期制
   御方法。
2. （２）前記代替点火時期は、当該他の気筒の点火時期の
   中最も遅角された点火時期を選択して求めることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点火時期
   制御方法。
3. （３）前記代替点火時期は、前記最も遅角された点火時
   期から更に所定量遅角させて求めることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の内燃機関の点火時期制御方法
   。
4. （４）前記代替点火時期は、当該他の気筒の点火時期の
   平均値を算出して求めることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の内燃機関の点火時期制御方法。
5. （５）前記代替点火時期は、前記平均値から更に所定量
   遅角させて求めることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の内燃機関の点火時期制御方法