JP2517289Y2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は内燃機関の点火時期制御装置に関し、具体的
には加速時の点火時期を遅角補正して車体に生ずる揺り
振動を解消するようにした内燃機関の点火時期制御装置
の制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、内燃機関の点火時期制御において、ノックの発
生を防止するために加速時に点火時期を遅角補正する技
術は知られており、その一例として特開昭57−99269号
公報記載の技術が挙げることが出来る。この従来技術に
おいては、加速状態が検出されたとき点火時期を所定量
遅角補正してノックの発生を回避している。

（考案が解決しようとする課題） 上記した技術はノックを回避するために遅角補正する
ものであるが、それとは別に、手動変速機を備えた車両
に搭載する内燃機関においては加速時に機関の出力トル
クの急激な変化に対して車体側の追従性が伴わず、トル
クの位相遅れを生じて出力を駆動輪に伝達する駆動系、
特にドライブシャフトに捻じれを生じることによって揺
り振動を発生し、加速感を悪化させると共に、走行安定
性を損ねることがある。斯る不都合を解消するために、
本出願人は先に機関の加速時に点火時期を遅角補正して
機関出力を低減し、揺り振動を防止する技術を提案して
いる（特願平１−45373、平成元年４月18日出願）。

ところで機関の加速においてはスロットル弁が開かれ
てから実際に機関回転数が増加し、機関出力が増大して
車速が増加するまで若干のタイムラグがある。上記した
出願においては遅角補正量を車速乃至はギヤ位置に応じ
た機関回転数から決定しているが、この機関回転数から
決定する場合、第９図に示す如く、手動変速機付き車両
においてクラッチが切られてシフトチェンジが意図され
たとき、スロットル弁が開かれて加速指令がなされても
機関回転数Neはしばらく下降し、クラッチが再び接続さ
れた時点でようやく上昇方向に反転する場合が多い。従
って、スロットル開度θTHの変化を見て加速状態と判断
すると共に、機関回転数から遅角補正量を決定すると、
下降前の機関回転数より設定することとなり、過補正と
なって却って加速感が低下する事態が生じ得る。

従って、本考案はその不都合を解消するものであって
先に出願したものと軌を一にする加速時の点火時期制御
であって、実際の加速状態の発生を正確に検出し、その
時点から遅角制御を開始するように構成することによっ
て制御精度を向上させ、よって良好な加速感を与えつつ
車体側に発生する揺り振動を解消するようにした内燃機
関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために例えば請求項１項は第１
図に示す如く、機関回転数 及び加速状態を含む機関の
運転状態を検出して少なくとも機関回転数から基本点火
時期を設定すると共に、加速状態が検出されたときは基
本点火時期を遅角補正する点火時期設定手段１、及び該
基本点火時期設定手段の出力を入力し、機関燃焼室の混
合気を点火する点火手段２からなる内燃機関の点火時期
制御装置において、運転者により機関に与えられる加速
指令を検出する加速指令検出手段３、及び該加速指令に
応じて機関回転数又は車速が増加する実際の加速状態の
発生を検出する加速状態発生検出手段４を設け、前記基
本点火時期設定手段は前記加速指令検出手段及び加速状
態発生検出手段の出力を入力し、加速指令がなされた後
に実際の加速状態の発生が検出されたとき、前記基本点
火時期遅角補正を開始すると共に、そのときの運転状態
に応じて前記遅角補正の量を決定し、更に前記遅角補正
を機関回転数又は車速が増加する毎に所定区間継続する
と共に、その補正量を経時的に減衰させるように構成し
た。

（作用） 例えば請求項１記載の装置においては上記の如く構成
したことから、特に手動変速機付き車両においてクラッ
チが切断されてシフトチェンジが意図されたときなど正
確な制御開始時点と制御量とを決定することが出来、振
り振動が低減されて快適なフィーリングを与えることが
出来ると共に、走行安定性も向上させることが出来る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を説明する。第２図は本考案に
係る内燃機関の点火時期制御装置の全体構成を示してお
り、同図に従って説明すると、符号10は４気筒等からな
る車両用の多気筒の内燃機関を示す。内燃機関10は吸入
空気路12を備えており、エアクリーナ14から流入した空
気はスロットル弁16でその流量を調節されつつインテー
クマニホルド18を経て一の気筒の燃焼室20内に導入され
る。吸入空気路12にはスロットル弁16下流の適宜位置に
おいてパイプ24が接続されて分岐されており、その分岐
路の終端部付近に吸入空気の圧力を絶対値で測定して機
関負荷を検出する吸気圧力センサ26が設けられる。ま
た、内燃機関10の冷却水通路28の付近には水温センサ30
が設けられて機関冷却水の温度を検出すると共に、吸入
空気路12のスロットル弁16下流の適宜位置には吸気温セ
ンサ（図示せず）が設けられて機関が吸入する空気の温
度を検出する。また機関の適宜位置にはスロットル弁16
の弁開度を検出するスロットル位置センサ32が配置され
る。

また、内燃機関10の近傍にはディストリビュータ36が
設けられると共に、その内部にはピストン38の上下動に
伴って回転するクランク軸（図示せず）の回転に同期し
て回転する磁石及びそれに対峙して配置された回転体か
らなるクランク角センサ40が収納されており、所定クラ
ンク角度毎にパルス信号を出力する。更に、内燃機関10
のシリンダブロック42の適宜位置には燃焼室20から発生
するノックに基づく振動を検出する圧電型のノックセン
サ44が設けられると共に、車両の適宜位置には車両の走
行速度を検出する車速センサ46が設けられる。またバッ
テリ電圧源（図示せず）の適宜位置にバッテリ電圧セン
サ48が設けられてバッテリ電圧を検出する。更に排気路
50には三元触媒52が設けられて排気ガスを浄化すると共
に、その前段にはO₂センサ54が設けられて排気ガス中の
酸素濃度を検出する。上記した吸気圧センサ等のセンサ
26,30,32,40,44,46,48,54の出力は、制御ユニット60に
送られる。

第３図は制御ユニット60の詳細を示しており、同図に
従って説明すると、吸気圧力センサ26等の出力は制御ユ
ニット内においてレベル変換回路62に入力されて所定レ
ベルに変換された後、マイクロ・コンピュータ64に入力
される。該マイクロ・コンピュータは、A/D変換回路64
a、I/O64b、CPU64c、ROM64d、RAM64e及び演算用のカウ
ンタ並びにタイマ（カウンタ及びタイマの図示は省略し
た）を備えており、レベル変換回路出力はCPU64cの指令
に応じてA/D変換回路64aにおいてデジタル値に変換され
た後、RAM64eに一時格納される。またクランク角センサ
40等の出力は波形整形回路66において波形整形された
後、I/O54bを介してマイクロ・コンピュータ内に入力さ
れる。更に、前記したノックセンサ44の出力は制御ユニ
ット60に送出された後、ノック検出回路68に入力され、
そこでノック発生の有無が検出され、検出値はI/O64bを
介してマイクロ・コンピュータに入力される。

尚、マイクロ・コンピュータ64においてCPU64cは後述
の如く、クランク角センサ40の出力から機関回転数を算
出すると共に吸気圧力センサ26の出力から機関負荷状態
を判断し、ROM64dに格納した基本点火時期マップを検索
して基本点火時期を算出し、水温、吸気温等の他の運転
パラメータから基本点火時期を補正し、またノック状態
にあるときは該点火時期を更に補正して最終点火時期を
算出し、出力回路70を経てイグナイタ等からなる点火装
置72に点火を指令し、ディストリビュータ36を介して所
定気筒の点火プラグ74を点火して燃焼室20内の混合気を
着火する。

続いて、第４図及び第５図フロー・チャートを参照し
て本制御装置の動作を説明する。尚、第４図に示すプロ
グラムは本考案に係る点火時期制御装置のメイン・ルー
チンを示すものであって所定クランク角度毎に前記マイ
クロ・コンピュータにおいて割り込み起動される。また
第５図に示すフロー・チャートは、そのサブ・ルーチン
を示す。尚、本制御装置が予定する内燃機関は、手動変
速機を備えた車両に搭載するものである。

第４図において、先ずS10において機関回転数と吸気
圧力（機関負荷）とからマイクロ・コンピュータ64のRO
M64d内に格納したマップ値を参照して基本点火時期θig
Μを検索する。次いで、S12において前記した水温セン
サ30の出力等から水温補正値を決定すると共に、ノック
検出回路68の出力からノック補正値を決定し、更に必要
に応じて加速補正を除く他の適宜な補正を加えて補正値
θigCRを決定する。尚、補正値θigCRは正（進角方
向）、負（遅角方向）の両方の値を取り得る。続いて、
S14において基本値と補正値とを合算して加速補正値を
除く点火時期（以下「θigA」と称する）を算出する。
続いて、S16において第５図サブ・ルーチン・フロー・
チャートに従って加速補正値θigACCR及び最終点火時期
θigを決定する。

以下、第５図を参照して加速補正値算出ルーチンにつ
いて説明すると、先ずS100において加速補正の前条件が
成立しているか否か判断する。この前条件としては、バ
ッテリ電圧が所定値以上であること、暖機が完了してい
ること或いは車速乃至は機関回転数が所定範囲内にある
こと等が挙げられる。S100において前条件の成立が否定
されるときはS102に進んでフラグFACCR（後述）をオフ
すると共に、S104において加速時の遅角補正量θigACCR
を零とし、S106に進んで点火時期θigを加速補正なしの
値θigAに決定する。

S100において前条件が成立していると判断されるとき
はS108に進み、そこで前記フラグFACCRがオンしている
か否か判断する。最初にループするときは否定され、次
いでS110に進んでスロットル開度特性テーブルNe−θTH
ACCRを検索する。第６図はこの特性を示す説明図であ
り、図示の如くスロットル開度が機関回転数Neに応じて
設定されており、斯るテーブル値が前記ROM64d内に機関
回転数に応じて検索自在に格納される。即ち、揺り振動
を発生する恐れがある加速は低負荷側からのそれである
ため、機関回転数に応じて制御を必要とするスロットル
開度を第６図に斜線部分で示すように予め予定しておく
ものである。続いて、次のS112に進み、そこで検出した
スロットル開度θTH、具体的には前回検出したスロット
ル開度が同一回転数においていま検索した制御開始開度
θTHACCR以下にあるか否か判断し、依然として該スロッ
トル開度以下にあることが確認されるとS114に進む。

S114においては加速補正量θigACCRが残っているか否
か判断される。初めてループするときは当然零と判断さ
れてS116に進み、そこでスロットル開度の時間（乃至は
角度）当たりの変化量ΔθTHが適宜設定する所定量Δθ
THREFを超えているか否か判断する。この所定値は加速
補正を必要とするスロットルの踏み込み速度を判別する
に足りる値を適宜選択して設定する。S116でスロットル
開度が所定値以上と判断されたときはS118に進み、そこ
で前記したフラグFACCRをオンする。このフラグ・オン
は制御領域に入ったことを示す。

続いて、S120におて機関回転数の時間当たりの変化量
ΔNeが適宜設定する基準値ΔNe−REFOを超えているか否
か判断する。この基準値は、特に第９図においてシフト
チェンジが意図されてクラッチが切断された後、再び接
続されて機関回転数が上昇方向に反転したことを確認す
るためのものであり、その意図から適宜選択して設定す
る。S120で基準値未満、即ち機関回転数が上昇方向に反
転していないと判断されるときは加速補正を行わず（S1
04,106）、第４図フロー・チャートに戻り、S118におい
て加速補正なしの点火時期で点火が指令される。また次
回のプログラム起動時にはS108でフラグ・オンと判断さ
れてS120にジャンプし、S120で機関回転数の反転が確認
されるまでループする。

而して、何回目かのプログラム起動時にS120で機関回
転数が増加方向に反転したことが確認されると、S122に
進んで遅角補正テーブルNe−θigACCRを検索して遅角補
正（初期）値を決定する。第７図はその特性を示す説明
図であり、図示の如く機関回転数Neに応じて高回転域ほ
ど多くなるように補正（初期）値が設定されており、斯
る特性が適宜なテーブル値として機関回転数から検索自
在にROM64dに格納される。ここで機関回転数に比例して
補正（初期）値を設定したのは、揺り振動は機関で発生
する出力を受ける車体側の追従遅れに起因して生ずるも
のであり、機関回転数が高い、即ち機関の出力トルクが
大きい程その位相遅れによって生ずる揺り振動が大きく
なるからである。続いて、S124で検索した補正値に適宜
な係数Ｋを乗じて補正し、S126でフラグをオフし、S128
でカウンタCACCRをセットする。このカウンタは遅角補
正を行う燃焼（点火）サイクルをカウントするものであ
る。続いて、S130を経てS132に進み、カウンタ値をデク
リメントする。次いでS134に進んで機関回転数の変化量
を適宜設定する第２の基準値ΔNeREF1と比較し、機関回
転数が増加方向にあることを再度確認する。先にS120で
同様の判断を経たばかりなので、ここでの判断は肯定さ
れ、S136に進んで遅角補正値θigACCRから適宜設定する
減衰単位値ΔθigACCRを減算（ここで減算は進角方向の
補正を意味する）し、S128に至って点火時期に加算（遅
角方向の補正を意味する）し、遅角補正した点火時期で
点火指令する（第４図S18）。

斯くして遅角制御が開始すると、次回のプログラム起
動時にはS108はフラグ・オフと判断され、S112とS114と
で再度スロットル開度が判断される。加速状態において
はアクセルペダルが踏まれ続けてスロットル弁が開いて
いるのが通例であるので、S112ではスロットル開度が所
定開度以上と判断されてS140に進み、そこで遅角補正量
が零まで減衰したか否か判断される。そこでの判断は当
然否定されてS130に至り、カウンタ値が零に達したと判
断されるまでS134で機関回転数が増加方向にあることが
確認される限り、S136で徐々に減衰されつつS138で遅角
補正が継続される。

ここで第８図を参照して本制御を概説すると前述の如
く、実際に加速状態が発生すると遅角制御が開始する。
而して、機関回転数はクラッチが接続された上昇方向に
転じた後も滑らかに上昇することなく、上下の変動を繰
り返しつつ増加する。そこで本制御においては、機関回
転数が増加方向にあるときのみ遅角補正すると共に、機
関回転数が減少しているときはベースの点火時期に戻
し、斯く進遅角を繰り返して全体としてジグザグ状の点
火時期制特性を与えるようにする。即ち、機関回転数が
増加方向にあって出力トルクが増加方向にあるときは逆
に出力トルクが減少する方向に点火時期を制御すると共
に、出力トルクが減少方向にあるときは遅角補正を中止
し、トルクの低下を防止する。このように故意に出力に
位相差を与えることにより、第８図の機関回転数の特性
に想像線で示す如くに却って機関回転数が滑らかに上昇
することとなり、よって出力トルクをスムーズに上昇さ
せることが出来、揺り振動を防止しつつ走行安定性を向
上させることが出来、滑らかな加速フィーリングをもた
らすことが出来る。

而して、何回目かのプログラム起動時にS140で遅角補
正値が零に達して制御域が終わったことが確認される
と、S142でフラグ・オフされ（フラグ・オンであると
き）、S106に至って加速補正なしの点火時期に決定され
る。

本実施例に係る点火時期制御装置は上記の如く構成し
たので、特にクラッチを介して機関出力を変速機に入力
させる手動変速機付き車両において、加速時のトルク変
動が平均化されて加速感が向上すると共に、揺り振動が
低減して走行安定性も向上させることが出来る。また機
関回転数から遅角補正値を決定するときも過補正するこ
とがなく、補正タイミングずれ等の制御上のアンマッチ
が生じることがない。

尚、上記実施例において、第５図S120（134）で実際
の加速状態の発生を機関回転数から検出したが、車速か
ら検出しても良く、またS120,134の基準値は同一でも良
く、適宜相違させても良い。

また遅角補正期間を燃焼サイクル（TDC）数をカウン
トして決定したが、タイマを使用して時間計測して行っ
ても良い。

（考案の効果） 請求項１項記載の内燃機関の点火時期制御装置におい
ては、運転者により機関に与えられる加速指令を検出す
る加速指令検出手段及び該加速指令に応じて機関回転数
又は車速が増加する実際の加速状態の発生を検出する加
速状態発生検出手段を設け、前記基本点火時期設定手段
は前記加速指令値検出手段及び加速状態発生検出手段の
出力を入力し、加速指令がなされた後に実際の加速状態
の発生が検出されたとき、前記基本点火時期の遅角補正
を開始すると共に、そのときの運転状態に応じて前記遅
角補正の量を決定し、更に前記遅角補正を機関回転数又
は車速が増加する毎に所定区間継続すると共に、その補
正量を経時的に減衰させるように構成したので、特にク
ラッチを介して機関出力を変速機に入力させる手動変速
機付き車両において、制御開始時点と制御量とを正確に
決定することが出来、駆動系において揺り振動が低減さ
れて快適な加速フィーリングを与えることが出来、また
走行安定性も向上させることが出来る。

また、前記遅角補正を機関回転数又は車速が増加する
毎に所定区間継続すると共に、その補正量を経時的に減
衰させるように構成したので、制御領域を必要最小限の
範囲に止めつつ、尚一層効果的に加速感と走行安定性と
を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案のクレーム対応図、第２図は本考案に係
る制御装置の概略図、第３図はその制御ユニットの詳細
を示すブロック図、第４図は本装置の動作を示すメイン
・ルーチン・フロー・チャート、第５図はその加速補正
サブ・ルーチンを示すフロー・チャート、第６図はその
中で使用されるスロットル開度特性を示す説明図、第７
図は同様に第５図フロー・チャートで使用される補正特
性を示す説明図、第８図は本案の制御動作を示す説明波
形図及び第９図は変速時の機関回転数の変化に関して本
案と先の出願との制御内容の差異を示す説明波形図であ
る。 10……内燃機関、12……吸入空気路、14……エアクリー
ナ、16……スロットル弁、18……インテークマニホル
ド、20……燃焼室、24……パイプ、26……吸気圧力セン
サ、28……冷却水通路、30……水温センサ、32……スロ
ットル位置センサ、36……ディストリビュータ、38……
ピストン、40……クランク角センサ、42……シリンダブ
ロック、44……ノックセンサ、46……車速センサ、48…
…バッテリ電圧センサ、50……排気路、52……三元触
媒、54……O₂センサ、60……制御ユニット、62……レベ
ル変換回路、64……マイクロ・コンピュータ、66……波
形整形回路、68……ノック検出回路、70……出力回路、
72……点火装置、74……点火プラグ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−63654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−19173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−17368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314371（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−131582（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】a.機関回転数及び加速状態を含む機関の運
   転状態を検出して少なくとも機関回転数から基本点火時
   期を設定すると共に、加速状態が検出されたときは基本
   点火時期を遅角補正する点火時期設定手段、 及び b.該基本点火時期設定手段の出力を入力し、機関燃焼室
   の混合気を点火する点火手段、 からなる内燃機関の点火時期制御装置において、 c.運転者により機関に与えられる加速指令を検出する加
   速指令検出手段、 及び d.該加速指令に応じて機関回転数又は車速が増加する実
   際の加速状態の発生を検出する加速状態発生検出手段、 を設け、前記基本点火時期設定手段は前記加速指令検出
   手段及び加速状態発生検出手段の出力を入力し、加速指
   令がなされた後に実際の加速状態の発生が検出されたと
   き、前記基本点火時期の遅角補正を開始すると共に、そ
   のときの運転状態に応じて前記遅角補正の量を決定し、
   更に前記遅角補正を機関回転数又は車速が増加する毎に
   所定区間継続すると共に、その補正量を経時的に減衰さ
   せるように構成したことを特徴とする内燃機関の点火時
   期制御装置。