JP2012137058A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供する。
【解決手段】アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオン用点火時期とアイドルオフ用点火時期とのいずれを選択するかの判定を、アイドルオフ時には、車速が第１車速ＳＰ１以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように行う一方で、アイドルオン時には、車速が第１車速ＳＰ１よりも高い第２車速ＳＰ２以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように行うようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、アイドルオン時の点火時期の設定を行う内燃機関の点火時期制御装置に関する。

従来、特許文献１〜３に見られるように、内燃機関のアイドルオン時とアイドルオフ時とで点火時期を切り換える点火時期制御装置が知られている。この種の点火時期制御装置では、アイドルオン時には、点火時期の進角によるトルクアップの余地を残し、アイドル安定性を確保するため、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque ：最適点火時期）よりもある程度遅角した時期に点火時期を設定するようにしている。また、アイドルオフ時には、燃費性能を向上するため、ノック限界に達しない限りにおいて、ＭＢＴに近い時期に点火時期を設定するようにしている。

また、特許文献１に記載の点火時期制御装置では、アイドルオンかつ車速が所定値以下であることを条件に、アイドルオン用点火時期を採用している。そのため、アイドルオン時でも、車速がある程度に高くなると、アイドルオフ用点火時期が使用され、これにより、燃費性能が確保されるようになっている。

特開平０９−１８４４４５号公報 特開平０２−０９５７７５号公報 特開２００３−１９３９４９号公報

ところで、上記のように車速に応じて点火時期の切り換えを行う場合、アイドルオンでの降坂走行中に、車速が高まると、アイドルオン用点火時期からアイドルオフ用点火時期へと点火時期が切り替わることがある。この場合、点火時期の切り換えに応じて内燃機関のトルクがアップするため、車両の減速感が変わり、運転者に違和感を与えることがある。またトルクアップにより、加速度が上昇し、過加速となることもある。

こうした問題は、アイドルオン用点火時期からアイドルオフ用点火時期への切換車速を高めることでその回避が可能ではある。しかしながら、そうした場合には、アイドルオンで微速走行したときに、車速が高まるまで、アイドルオン用点火時期が使用され続けることになるため、燃費性能の低下を招くことになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することのできる内燃機関の点火時期制御装置を提供することにある。

アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオン用点火時期とアイドルオフ用点火時期とのいずれを選択するかの判定を車速に基づき行う内燃機関の点火時期制御装置としての請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するため、アイドルオフ時には、車速が第１車速以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように上記判定を行い、アイドルオン時には、車速が第１車速よりも高い第２車速以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように上記判定を行うようにしている。

上記構成では、アイドルオフ時には、比較的低い第１車速で、アイドルオン時に使用する点火時期としてアイドルオフ用点火時期を選択するとの判定がなされる。そのため、アイドルオフの状態からアイドルオンの状態に切り替わったときには、比較的低い車速からアイドルオフ用点火時期となり、燃費性能の向上が図られる。一方、アイドルオン時には、比較的高い第２車速となるまでアイドルオフ用点火時期が選択されないため、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりを抑えることができる。したがって、上記構成によれば、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することができるようになる。

アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオン用点火時期と、アイドルオフ用点火時期よりも早い時期に制限するガード処理を前記アイドルオン用点火時期に行ったものとのいずれを選択するかの判定を車速に基づき行う内燃機関の点火時期制御装置としての請求項２に記載の発明は、アイドルオフ時には、車速が第１車速以上であることをもって前記ガード処理を行ったものを選択するように前記判定を行い、アイドルオン時には、車速が前記第１車速よりも高い第２車速以上であることをもって前記ガード処理を行ったものを選択するように前記判定を行うようにしている。

上記構成では、アイドルオフ時には、比較的低い第１車速で、アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオフ用点火時期よりも早い時期に制限するガード処理をアイドルオフ用点火時期に行ったものを選択するとの判定がなされる。そのため、アイドルオフの状態からアイドルオンの状態に切り替わったときには、比較的低い車速からアイドルオフ用点火時期となり、燃費性能の向上が図られる。一方、アイドルオン時には、比較的高い第２車速となるまで、アイドルオフ用点火時期よりも早い時期に制限するガード処理をアイドルオン用点火時期に行ったものが選択されないため、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりを抑えることができる。したがって、上記構成によれば、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することができるようになる。

本発明の第１の実施の形態の全体構成を模式的に示す略図。 同実施の形態に適用される判定ルーチンのフローチャート。 同実施の形態に適用される点火時期切換ルーチンのフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に適用される点火時期設定ルーチンのフローチャート。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の内燃機関の点火時期制御装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本実施の形態の適用される内燃機関の吸気通路１には、その上流から順に、吸気を浄化するエアクリーナー２、吸入空気量を検出するエアフローメーター３、スロットルモーター４により駆動されて吸入空気量を調整するスロットルバルブ５、吸気中に燃料を噴射するインジェクター９が配設されている。そして吸気通路１は、吸気ポート７を介して燃焼室８に接続されている。

燃焼室８には、同燃焼室８内に導入された燃料と空気との混合気を着火する点火プラグ１０が設置されている。そして燃焼室８は、排気ポート１１を介して排気通路１２に接続されている。排気通路１２には、その上流から順に、排気の酸素濃度を検出する空燃比センサー１３、排気を浄化する触媒コンバーター１４が配設されている。

こうした内燃機関は、電子制御ユニット１５により制御されている。電子制御ユニット１５は、機関制御に係る各種演算処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用のプログラムやデータの記憶された読込専用メモリー（ＲＯＭ）を備えている。また電子制御ユニット１５は、ＣＰＵの演算結果や各センサーの検出結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、外部との信号の授受を媒介する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）を備えている。

こうした電子制御ユニット１５の入力ポートには、上記空燃比センサー１３に加え、スロットルバルブ５の開度を検出するスロットルセンサー６、内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサー１６、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサー１７、車速を検出する車速センサー１８などの検出信号が入力されている。また、電子制御ユニット１５の出力ポートには、スロットルモーター４やインジェクター９、点火プラグ１０等の駆動回路が接続されている。

さて、以上のように構成された本実施の形態において電子制御ユニット１５は、機関制御の一環としてアイドルオン時（スロットルバルブ５の全閉時）の点火時期の制御を行っている。アイドルオン時のベース点火時期としては、アイドル安定性を重視して設定されるアイドルオン用点火時期と、燃費向上を重視して設定されるアイドルオフ用点火時期とのいずれかの点火時期が選択されるようになっている。具体的には、アイドルオン用点火時期には、点火時期の進角によるトルクアップの余地を残し、アイドル安定性を確保するため、ＭＢＴよりもある程度遅角した時期が設定される。一方、アイドルオフ用点火時期には、燃費性能が向上されるように、ノック限界に達しない限りにおいて、ＭＢＴに近い時期が設定される。

電子制御ユニット１５は、アイドルオン時の点火時期として、アイドルオン用点火時期とアイドルオフ用点火時期とのいずれを選択するかの判定を、機関運転中に周期的に実行している。この判定は、車速に基づき行われる。本実施の形態では、電子制御ユニット１５は、アイドルオフ時には、車速が第１車速ＳＰ１（例えば１５ｋｍ／ｈ）以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように上記判定を行っている。また電子制御ユニット１５は、アイドルオン時には、車速が第１車速ＳＰ１よりも高い第２車速ＳＰ２（例えば４０ｋｍ／ｈ）以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように上記判定を行っている。

こうした本実施の形態では、アイドルオフ時には、比較的低い第１車速ＳＰ１で、アイドルオン時に使用する点火時期としてアイドルオフ用点火時期を選択するとの判定がなされる。そのため、アイドルオフの状態からアイドルオンの状態に切り替わったときには、比較的低い車速からアイドルオフ用点火時期となり、燃費性能の向上が図られる。一方、アイドルオン時には、比較的高い第２車速ＳＰ２となるまでアイドルオフ用点火時期が選択されないため、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりを抑えることができる。したがって、本実施の形態によれば、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することができるようになる。

図２は、本実施の形態に適用される判定ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、機関運転中に電子制御ユニット１５によって、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、アイドルオンであるか否かの判定が行われる。ここでアイドルオンであれば（Ｓ１００：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０１の処理に移行され、アイドルオフであれば（Ｓ１００：ＮＯ）、処理がステップＳ１０５に移行される。

ステップＳ１０１に処理が移行されると、そのステップＳ１０１において、車速が第２車速ＳＰ２以上であるか否かの判定が行われる。ここで、車速が上記第２車速ＳＰ２以上であれば（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、ステップＳ１０２において、フラグがオフにセットされる。なお、このフラグは、オンとなることで、アイドルオン時の点火時期としてアイドルオン用点火時期を使用することを示すものとなっている。

一方、車速が第２車速ＳＰ２未満であれば（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１０３において、車速が第２車速ＳＰ２よりも若干低い第４車速ＳＰ４（例えば３５ｋｍ／ｈ）未満であるか否かの判定が行われる。そしてここで、車速が第４車速ＳＰ４未満であれば（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、上記フラグがオンにセットされる。

また上記ステップＳ１００においてアイドルオフであると判定され、処理がステップＳ１０５に移行されると、そのステップＳ１０５において、車速が上記第１車速ＳＰ１以上であるか否かの判定が行われる。ここで、車速が第１車速ＳＰ１以上であれば（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６において、上記フラグがオフにセットされる。一方、車速が第１車速ＳＰ１未満であれば（Ｓ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０７において、車速が第１車速ＳＰ１よりも若干低い第３車速ＳＰ３（例えば１０ｋｍ／ｈ）未満であるか否かの判定が行われる。そしてここで、車速が第３車速ＳＰ３未満であれば（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、上記フラグがオンにセットされる。

図３は、本実施の形態に適用される点火時期切換ルーチンのフローチャートを示している。本ルーチンの処理は、電子制御ユニット１５によって上記判定ルーチンに引き続き実行されるものとなっている。

本ルーチンが開始されると、まずステップＳ２００において、アイドルオンであるか否かの判定が行われる。ここでアイドルオフであれば（Ｓ２００：ＮＯ）、ステップＳ２０１において、アイドルオフ用点火時期がベース点火時期として設定される。

一方、アイドルオンであれば（Ｓ２００：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２において、上記フラグがオンであるか否かの判定がなされる。ここで上記フラグがオンであれば（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０３において、アイドルオン用点火時期がベース点火時期として設定され、上記フラグがオフであれば（Ｓ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０１において、アイドルオフ用点火時期がベース点火時期として設定される。

以上の本実施の形態の内燃機関の点火時期制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、アイドルオン時の点火時期（ベース点火時期）としてアイドルオン用点火時期とアイドルオフ用点火時期とのいずれの点火時期を使用するかの判定を、アイドルオフ時には、車速が第１車速ＳＰ１以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように行っている。またアイドルオン時には、車速が第１車速ＳＰ１よりも高い第２車速ＳＰ２以上であることをもってアイドルオフ用点火時期を選択するように同判定を行っている。こうした本実施の形態では、アイドルオフ時には、比較的低い第１車速ＳＰ１で、アイドルオン時に使用する点火時期としてアイドルオフ用点火時期を選択するとの判定がなされる。そのため、アイドルオフの状態からアイドルオンの状態に切り替わったときには、比較的低い車速からアイドルオフ用点火時期となり、燃費性能の向上が図られる。一方、アイドルオン時には、比較的高い第２車速ＳＰ２となるまでアイドルオフ用点火時期が選択されないため、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりを抑えることができる。したがって、本実施の形態によれば、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することができるようになる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の内燃機関の点火時期制御装置を具体化した第２の実施の形態を、図４を併せ参照して詳細に説明する。なお本実施の形態にあって、上記実施の形態と共通する構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施の形態でも、電子制御ユニット１５は、第１の実施の形態と同様に、図２に示した判定ルーチンの処理を実行している。ただし、本実施の形態では、図３に示した点火時期切換ルーチンに代えて、図４に示す点火時期設定ルーチンの処理が、判定ルーチンに引き続き、電子制御ユニット１５によって実行されるようになっている。

さて、そうした点火時期設定ルーチンが開始されると、まずステップＳ４００において、アイドルオン用点火時期absen の算出が行われる。この算出は、機関負荷、機関回転速度、シフトポジション、エアコンのオン／オフ、機関水温に基づいて行われる。なお、アイドルオフ用点火時期absef は、点火時期の進角によるトルクアップの余地を残し、アイドル安定性を確保するため、ＭＢＴよりもある程度遅角した時期に設定される。

次のステップＳ４０１では、アイドルオフ用点火時期absef の算出が行われる。この算出も、機関負荷、機関回転速度、シフトポジション、エアコンのオン／オフ、機関水温に基づいて行われる。なお、アイドルオフ用点火時期absef は、燃費性能を向上するため、ノック限界に達しない限りにおいて、ＭＢＴに近い時期に設定される。

続くステップＳ４０２では、アイドルオンであるか否かの判定が行われる。ここで、アイドルオフであれば（Ｓ３０２：ＮＯ）、ステップＳ４０３において、アイドルオフ用点火時期absef がベース点火時期abseに設定される。

一方、アイドルオンであれば（Ｓ４０２：ＹＥＳ）、ステップＳ４０４において、判定ルーチンで設定される上記フラグがオンであるか否かの判定が行われる。ここでフラグがオンであれば（Ｓ４０４：ＹＥＳ）、ステップＳ４０５において、上記算出したアイドルオン用点火時期absen がそのまま、ベース点火時期abseに設定される。またフラグがオフであれば（Ｓ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０６において、アイドルオフ用点火時期absef よりも早い時期に制限するガード処理が、アイドルオン用点火時期absen に対して行われる。そしてステップＳ４０５において、そのガード処理が行われたアイドルオン用点火時期absen がベース点火時期abseに設定される。

本実施の形態の内燃機関の点火時期制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、アイドルオン時に使用する点火時期（ベース点火時期）として、アイドルオン用点火時期absen と、アイドルオフ用点火時期absef よりも早い時期に制限するガード処理をアイドルオン用点火時期absen に行ったものとのいずれを選択するかの判定を車速に基づき行うようにしている。そしてアイドルオフ時には、車速が第１車速ＳＰ１以上であることをもって上記ガード処理を行ったものを選択するように上記判定を行っている。またアイドルオン時には、車速が第１車速ＳＰ１よりも高い第２車速ＳＰ２以上であることをもって上記ガード処理を行ったものを選択するように上記判定を行っている。そのため、アイドルオフの状態からアイドルオンの状態に切り替わったときには、比較的低い車速からアイドルオフ用点火時期absef となり、燃費性能の向上が図られる。一方、アイドルオン時には、比較的高い第２車速ＳＰ２となるまで、アイドルオン用点火時期absen を使用する状態が維持されるため、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりを抑えることができる。したがって、本実施の形態によれば、燃費性能の低下を抑えながらも、アイドルオン走行時の点火時期の切り換わりによる違和感や過加速を好適に回避することができるようになる。

なお、上記実施の形態は以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、フラグオンからフラグオフへの切換車速（ＳＰ１，ＳＰ２）に対して、フラグオフからフラグオンへの切換車速（ＳＰ３，ＳＰ４）を若干低くして、それら切換車速にヒステリシスを設定するようにしていた。制御ハンチングが問題とならないのであれば、そうしたヒステリシスの設定を割愛しても良い。

・上記実施の形態では、図１に示した構成の内燃機関に本発明の点火時期制御装置を適用した場合を説明したが、本発明は、点火プラグを有した、火花着火式の内燃機関であれば、任意の内燃機関に適用することができる。

次に、上記実施の形態及びその変形例から把握することのできる技術的思想について、以下に追記する。
（イ）アイドルオン用点火時期からアイドルオフ用点火時期への切換車速と、アイドルオフ用点火時期からアイドルオン用点火時期への切換車速との間にヒステリシスを設定した請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

（ロ）前記アイドルオン用点火時期は、アイドル安定性を重視して設定され、前記アイドルオフ用点火時期は、燃費性能を重視して設定される請求項１、２及び上記（イ）のいずれか１項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

（ハ）前記アイドルオン用点火時期は、ＭＢＴよりも遅角した時期に設定され、前記アイドルオフ用点火時期は、ノック限界に達しない限りにおいて、前記ＭＢＴに近い時期が設定される請求項１、２及び上記（イ）のいずれか１項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。

１…吸気通路、２…エアクリーナー、３…エアフローメーター、４…スロットルモーター、５…スロットルバルブ、６…スロットルセンサー、７…吸気ポート、８…燃焼室、９…インジェクター、１０…点火プラグ、１１…排気ポート、１２…排気通路、１３…空燃比センサー、１４…触媒コンバーター、１５…電子制御ユニット、１６…クランク角センサー、１７…アクセルセンサー、１８…車速センサー。

Claims (2)

1. アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオン用点火時期とアイドルオフ用点火時期とのいずれを選択するかの判定を車速に基づき行う内燃機関の点火時期制御装置において、
   アイドルオフ時には、車速が第１車速以上であることをもって前記アイドルオフ用点火時期を選択するように前記判定を行い、
   アイドルオン時には、車速が前記第１車速よりも高い第２車速以上であることをもって前記アイドルオフ用点火時期を選択するように前記判定を行う
   ことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
2. アイドルオン時に使用する点火時期として、アイドルオン用点火時期と、アイドルオフ用点火時期よりも早い時期に制限するガード処理を前記アイドルオン用点火時期に行ったものとのいずれを選択するかの判定を車速に基づき行う内燃機関の点火時期制御装置において、
   アイドルオフ時には、車速が第１車速以上であることをもって前記ガード処理を行ったものを選択するように前記判定を行い、
   アイドルオン時には、車速が前記第１車速よりも高い第２車速以上であることをもって前記ガード処理を行ったものを選択するように前記判定を行う
   ことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。

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