JP2652550B2 - 内燃機関の連続点火制御方式 - Google Patents

内燃機関の連続点火制御方式

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JP2652550B2
JP2652550B2 JP63058022A JP5802288A JP2652550B2 JP 2652550 B2 JP2652550 B2 JP 2652550B2 JP 63058022 A JP63058022 A JP 63058022A JP 5802288 A JP5802288 A JP 5802288A JP 2652550 B2 JP2652550 B2 JP 2652550B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 連続して点火を繰り返すことができる連続点火方式の
内燃機関で、燃焼の不安定な時期の1回当りの点火時間
を長くして燃焼の安定化を図る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は1回の点火時期に連続して点火を繰り返すこ
とのできる内燃機関の連続点火制御方式に関する。
〔従来の技術〕 近年の火花点火式内燃機関は、燃費改善のために空燃
比(A/F)を一定条件下でリーンにしたり、排気中のNOx
低減のために排気の一部を吸気側に再循環させる方式を
とることがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら空燃比をリーンにすると燃焼が不安定に
なり、トルク変動や排ガス悪化の原因になる。また排ガ
スの一部を吸気側に再循環させるEGR方式も、再循環さ
せる排ガスが不燃性であることからその割合(EGR率)
が増えるにつれ燃焼が不安定になる。さらに、一般的な
内燃機関についても、一定の点火エネルギで燃焼させれ
ば軽負荷域での燃焼は不安定になる。
本発明は、連続して点火を繰り返すことで各点火時期
の点火エネルギを可変できる連続点火方式を基礎とし、
1回当りの点火時間を内燃機関の燃焼状態に応じて可変
するようにして、燃焼の安定した領域では点火エネルギ
を節減し、燃焼の不安定な領域ではそれを安定化しよう
とするものである。
本発明は、1回の点火時期に連続して点火を繰り返
す内燃機関の連続点火制御方式において、内燃機関の排
気ガスの空燃比(A/F)が大きい程、前記点火の点火時
間(CST)を長くすることを特徴とし、また1回の点
火時期に連続して点火を繰り返す内燃機関の連続点火制
御方式において、内燃機関の排気の一部を吸気側に再循
環させる量(EGR率)が多い程、前記点火の点火時間(C
ST)を長くすることを特徴とし、また上記またはに
おいて、前記内燃機関の点火に用いれらるバッテリの電
圧が低い程、前記点火時間(CST)を短くするように補
正することを特徴とし、また上記またはにおいて、
燃料カット復帰時の減量係数による補正係数(FCSC)で
前記点火時間(CST)を補正することを特徴とし、更に
上記またはにおいて、前記点火時間(CST)が長い
領域から短い領域に急変するとき、その変化を緩慢にす
る処理をすることを特徴とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は連続点火制御方式の説明図で、10はエンジン
制御コンピュータ、20は連続点火方式イグナイタ、30は
点火コイル、40は点火プラグである。イグナイタ20はコ
ンピュータ10からの点火信号(IGT信号)から回転角度
を検出する回路21とその検出された回転角度に基づき点
火コイルに流れる一次電流の通電時間(閉角度)を制御
する閉角度制御回路22(例えば高回転になるほど通電時
間を長く補正する)の他に、連続点火を可能とする2つ
のコイル電流制御回路23,24と、これらを交互にオンに
させる制御回路25および点火時間を制御する回路26を備
える。コイル電流制御回路23,24はコイルの一次側電流
を検出するもので、交互オン制御回路25はコイル電流制
御回路23に最初に流れる一次側電流がなくなったことを
検出すると、以後交互に回路23と回路24に一次側電流を
供給する。27,28は制御回路23,24によって一定周期で交
互にオンされるドライバトランジスタで、そのベース電
流が点火時間終了時に制御回路26で強制的にカットされ
る。
点火コイル30は2つの一次コイル31,32を有し、トラ
ンジスタ27,28のオン、オフに伴いコイル31,32に交互に
1次電流が流れると、2次コイル33には連続して高電圧
が発生するため、点火プラグ40は繰り返し火花を発生す
る。
〔作用〕
上述した点火時間はコンピュータ10からの制御信号
(CS信号)の長さで制御できる。本発明ではこれを内燃
機関の燃焼状態に応じて可変する。燃焼状態の良否は空
燃比(A/F)、負荷状態(NE,PM)、排ガスの吸気側への
再循環率(EGR率)から判定できる。そして、燃焼状態
が不安定なときは点火時間(CST)を長くする。
このときバッテリ電圧による補正係数(FCSB)、冷却
水温による補正係数(FCSW)、燃料カット復帰時の減量
係数による補正係数(FCSC)を導入すると効果的であ
る。また、緩和処理によって点火時間が急に短くなるこ
とを回避することで、新たな不安定要因の発生を防止で
きる。更に、点火時間をクランク角度で制御すること
で、高回転域における制御精度の低下が防止できる。
〔実施例〕
第1実施例 第2図は本発明の第1実施例の説明図である。燃料噴
射方式のエンジン制御システムでは、(a)のフローチ
ャートに示すようにステップS11で吸気管圧力PMとエン
ジン回転数NEを読込み、ステップS12で軽負荷か否かを
判定する。PM小、NE小はいずれも軽負荷を示すので、両
者を総合判断して軽負荷であればステップS13で噴射量
を少くして混合気を希薄(リーン)にする。軽負荷でな
ければステップS14で理論空燃比(A/F=14.5)での噴射
を行う。
軽負荷時に混合気を希薄にする噴射制御は燃費改善を
目的としたものであるが、これは燃焼を不安定にしてト
ルク変動や排ガス悪化の原因になる。そこで、本例の点
火制御では(b)のステップS21でPM,NEを読込み、ステ
ップS22で点火時間を可変する。
(c)はこのとき使用される点火時間マップで、回転
数NEと吸気管圧力PMの交点にその負荷状態で必要な点火
時間が書込まれている。このうち2重枠内が軽負荷時の
点火時間であり、他の領域より長い。
第2実施例 第3図は本発明の第2実施例の説明図である。本例で
は(a)の噴射制御フローにステップS15を追加し、こ
こで空燃比(A/F)をメモリに書込む。この空燃比はス
テップS13で噴射量を少くした度合により求めるか、ま
たは(d)のように排気ガス中にリーンミクスチャセン
サ(またはO2センサ)50を設置して測定する。(b)の
点火制御フローではステップS21′で空燃比を読出し、
それを基に(c)のマップから点火時間を求める。
第4図は具体例である。(a)の噴射制御フローでは
ステップS11の次に理論空燃比とする噴射量I1の計算ス
テップS16を追加し、またステップS12の次に(d)のマ
ップから減量係数K1を求めるステップS17を追加してあ
る。この減量係数K1はステップS13において使用され、
また点火制御フローのステップS22で点火時間を求める
際に使用される。
第3実施例 第5図は本発明の第3実施例である。本例はEGR(排
気ガス再循環)方式のエンジンで、不燃性のEGRガスが
シリンダ内に入ることで燃焼が不安定になるとき、点火
時間を長くして燃焼の安定化を図ろうとするものであ
る。
EGR方式のエンジンでは排気中のNOxを減少するため第
5図(a)のように排気の一部(EGRガス)をエンジン6
2の吸気側に循環して燃焼室の温度を下げる管路71を設
け、その量を弁72で可変する。73は弁72の開度を機械的
に制御するモジュレータで、これはスロットル65の前後
の圧力差で作動する。この圧力差はスロットル開度が大
きい(高回転域)ほど小さくなるので、モジュレータ73
はこのときEGRガスを多量に循環するように弁72を制御
する。
燃焼の不安定さはEGR率(吸入空気量に対するEGRガス
の割合)に依存するので、コンピュータ10はPMとNEを入
力としてEGR率を推定し、(b)の処理を行う。つま
り、ステップS31でPM,NEを読込んだらステップS32で点
火スタート時間をセットし、次いでステップS33で
(c)のマップから点火時間を求める。そして、ステッ
プS34で点火ストップ時間を計算し、それをステップS35
でセットする。(c)の点火時間マップはEGR率の高く
なる高回転域で点火時間が長くなる特性である。
上記のようにして求められた点火時間(CSTとする)
をバッテリ電圧(+B)による補正係数FCSB、冷却水温
(THW)による補正係数FCSW、燃料カット復帰後の減量
係数(K2)による補正係数FCSCによって次の補正をする
と効果的である。
連続点火時間=CST*FCSB*FCSW*FCSC バッテリ電圧+Bによる補正係数FCSBは第6図(b)
に示すようにバッテリ電圧+Bが低い時には小さい。こ
れは同図(c)のように点火時間を短かくしてバッテリ
上りを防止するためである。同図(a)の構成図におい
ても61はバッテリで、これはエンジン62の回転に伴い蓄
電される。コンピュータ10はこのバッテリ電圧+Bを読
込んでFCSBを決定する。
冷却水温THWによる補正係数FCSWは第7図(b)に示
すように水温THWの上昇に伴い低下する。これは水温の
低いときは燃焼しにくいので点火時間は長くて良いが、
水温が高くなれば燃焼しやすくなるので点火時間を短か
くして無駄な点火エネルギを使用しないようにするため
である。水温THWはセンサ63によって検出し、コンピュ
ータ10で読込む。
燃料噴射方式では一定のエンジン回転数以上でスロッ
トル全閉になると燃料をカットして燃費を改善する。こ
の様な場合、燃料噴出を再開する燃料をカット復帰時は
急に燃料を供給すると加速ショックを生ずるため、通常
1.0である減量係数K2を1.0未満の値から徐々に(例えば
所定回転毎に)増加して1.0にする。この結果、空燃比
は一時期リーンになるので、その期間燃焼しにくくな
る。そこで補正係数FCSCは第8図(b)のようにK2が小
さいほど大きくする。この結果点火時間は同図(d)の
ようになる。(c)は点火角度(時間)を決定する制御
フローである。(a)の構成図において、64はインジェ
クタ、65はスロットルである。
第9図は上述した3種類の補正係数FCSB,FCSW,FCSCを
用いて点火時間を補正する制御のフローチャートであ
り、(a)は各補正係数の決定、(b)は決定された補
正係数により点火時間を求めて点火スタート時間と点火
ストップ時間を決定するフローである。
上述したように点火時間を変化させる場合、点火時間
が急に長い領域から短い領域に変化すると燃焼が不安定
になる。そこで、例えば第10図(a)の実線のように点
火時間を経時的に変化させなければならない場合でも、
同図の破線のように時間変化を緩慢にして燃焼の安定化
を図る。(b)はその制御フローである。
ステップS51で前回の点火時間T0と今回求められた点
火時間T1を比較し、T1≧T0であればステップS52で点火
時間をT1とする。これは点火時間が長い方に変化する場
合には問題がないからである。しかし、T1<T0であった
らステップS53でその差を調べ、大きければステップS54
で係数Aを大にし、小さければステップS55でAを小に
する。この係数Aはもう1つの係数Bとの間に A=B+1 の関係がある。これらの係数A,Bを用いる場合の点火時
間は である。この式は、今回の点火時間が加重平均をとるこ
とで前回の点火時間T0の影響を受けることを示し、しか
も(T0−T1)の大小によって係数A,Bが変化するため、
急激な時間変化が緩和されることを意味する。ステップ
S57〜S59は第9図(b)と同じである。
第11図は点火時間をクランク角度によって制御する方
法の説明図である。(a)に示すように2つの点火信号
A,B(第1図のIGTとCS)があり、信号AがドウェルONで
立上り、一定のクランク角度時間T経過して立下ると
き、その立下りを点火スタートとしそこから更にT*α
だけ進んで立下る信号Bの立下りを点火ストップとする
場合、αを点火角度係数とすることで点火時間を角度表
示することができる。つまり、時間Tは一定のクランク
角度θ゜であるので、点火時間に相当する点火角度はθ
゜*αとなる。(b)はこの説明図であり、(d)はθ
゜=30゜とした場合の信号A立上り割込のサブルーチン
である。(c)はメインルーチンで、そのステップS61
で点火スタート時間が計算され、またステップS62でト
ウェルON時間がセットされる。(d)のサブルーチンで
はステップS71で点火時間をセットし、ステップS72でク
ランク角30゜間隔の時間Tを計算する。点火時間はT*
αであるのでステップS73でこれを計算し、ステップS74
で点火ストップ時間をセットする。
このように点火時間をクランク角で計算すると、点火
角度係数αを可変するだけで点火時間を可変でき、特に
高回転域の制御精度を低下させずに済む。
〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、燃焼の不安定なと
きに点火時間を長くすることができるので、常に燃焼の
安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は連続点火制御方式の説明図、 第2図は本発明の第1実施例の説明図、 第3図は本発明の第2実施例の説明図、 第4図はその具体例の説明図、 第5図は本発明の第3実施例の説明図、 第6図〜第8図は各種補正係数の説明図、 第9図は補正係数を用いた点火時間補正制御のフローチ
ャート、 第10図は点火時間変化の緩和法の説明図、 第11図はクランク角度による点火時間制御の説明図であ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−126671(JP,A) 特開 昭61−268872(JP,A) 特開 昭55−19938(JP,A) 特開 昭62−178772(JP,A) 実開 昭56−149075(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1回の点火時期に連続して点火を繰り返す
    内燃機関の連続点火制御方式において、内燃機関の排気
    ガスの空燃比(A/F)が大きい程、前記点火の点火時間
    (CST)を長くすることを特徴とする内燃機関の連続点
    火制御方式。
  2. 【請求項2】1回の点火時期に連続して点火を繰り返す
    内燃機関の連続点火制御方式において、内燃機関の排気
    の一部を吸気側に再循環させる量(EGR率)が多い程、
    前記点火の点火時間(CST)を長くすることを特徴とす
    る内燃機関の連続点火制御方式。
  3. 【請求項3】前記内燃機関の点火に用いれらるバッテリ
    の電圧が低い程、前記点火時間(CST)を短くするよう
    に補正する請求項1または2に記載の内燃機関の連続点
    火制御方式。
  4. 【請求項4】燃料カット復帰時の減量係数による補正係
    数(FCSC)で前記点火時間(CST)を補正する請求項1
    又は2記載の内燃機関の連続点火制御方式。
  5. 【請求項5】前記点火時間(CST)が長い領域から短い
    領域に急変するとき、その変化を緩慢にする処理をする
    請求項1又は2記載の内燃機関の連続点火制御方式。
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