JP2734056B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

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装置に係り、特に学
習機能があるノツキング制御システムを備えた内燃機関
の点火時期制御装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来より、気筒内エンドガスの自己着火に伴って発生
する気柱振動であるノツキングが発生したか否かを検出
して、ノツキングを制御するノツキング制御システムを
備えた点火時期制御装置が知られている。この点火時期
制御装置においては、基本点火進角から、ノツキングが
発生したとき大きくなりかつノツキングが発生しないと
き小さくなるように演算される補正遅角量を減算した点
火進角を使用することにより、ノツキングが発生したと
きには点火時期を遅角し、ノツキングが発生しなかった
ときには点火時期を進角させてノツキングが発生しない
最大進角（ノツキング限界）に点火時期を制御するよう
にしている（例えば、実開昭57−92074号公報、特開昭6
0−26172号公報）。

上記基本点火進角は、オクタン価が最も高い燃料を使
用しかつノツキングが発生し難い条件（水温、気象条件
等）での要求値（MBT）に設定されている。このため、
オクタン価の低い燃料を使用したときやノツキングが発
生し易い条件では基本点火進角で点火時期を制御するこ
とができず、また高負荷程ノツキングが発生し易いた
め、上記補正遅角量は軽負荷程小さく、高負荷程大きく
なる。従って、運転状態がノツキングの発生し難い運転
領域（軽負荷域やノツキング制御領域外の点火時期がMB
T側に制御されている領域）からノツキングの発生し易
い運転領域（高負荷域やノツキング制御領域内）に移行
した初期の段階では、補正遅角量が充分大きくなってい
ないためノツキングが発生することになり、これによっ
て広範囲な燃料オクタン価の変化や気象条件の変化に対
応することができなくなる。また、運転状態がノツキン
グ制御領域内の高負荷域から低負荷域に急激に移行した
ときには、初期の段階で補正遅角量が充分小さくなって
いないため、初期点火時期が過遅角し、燃費が悪化す
る。このため、特開昭60−26172号公報や特開昭61−619
68号公報には、学習機能を導入した点火時期制御装置が
開示されている。この学習機能を導入した点火時期制御
装置は、複数に区分された運転領域（学習領域）毎に学
習値を予め設定してその領域内において補正遅角量の大
きさに応じて更新した学習値を記憶しておき、以後運転
条件がその領域に入ったときにこの学習値を点火時期制
御に反映させるものである。

しかしながら、上記従来の技術では、学習領域毎に学
習値を設定する必要があるため、学習値の個数が多く、
メモリ領域を多く必要とする、という問題がある。この
問題は、学習領域の個数を少なくして学習値を学習領域
外の運転領域の制御にも反映させることで解決でき、特
開昭60−224956号公報には、学習回数に応じて反映度合
を変化させ現運転状態の学習値を他の運転状態の制御に
反映させることが開示されている。しかしながら、軽負
荷域の運転頻度が多い場合には、軽負荷域の学習値が高
負荷域の点火時期制御に反映されることになり、軽負荷
域の学習値は高負荷域の学習値に対して誤差が大きく
（高負荷程補正遅角量が大きく、低負荷程補正遅角量が
小さいため）、点火時期制御精度が悪化する、という問
題がある。

なお、ノツキングセンサフエイル等による過遅角、過
進角を防止するために、上記点火時期制御装置では、補
正遅角量を所定範囲内の値に制限するのが一般的である
（特開昭54−109529号公報）。

本発明は上記問題点を解決すべく成されたもので、学
習値の個数を少なくしてメモリ領域を少なくすることが
できると共に、学習値を学習領域外の制御に反映させた
ときに誤差が発生しない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〕

上記目的を達成するために本発明は、第１図に示すよ
うに、ノツキングの発生を検出するためのノツキング検
出手段Ａと、ノツキングが発生したとき点火時期を遅角
しかつノツキングが発生しないとき点火時期を進角する
ための補正遅角量を演算する遅角量演算手段Ｂと、ノツ
キングが最も発生し易い運転領域内で前記補正遅角量を
所定範囲内の値にするための学習値を演算する学習値演
算手段Ｃと、機関負荷を検出する負荷検出手段Ｄと、機
関負荷が小さくなるに従って小さくなるように前記学習
値を修正する修正手段Ｅと、前記運転領域内で限界値以
内になるように前記補正遅角量を制限する制限手段Ｆ
と、前記運転領域内では前記学習値演算手段Ｃで演算さ
れた学習値と前記制限手段Ｆで制限された補正遅角量と
を反映させて点火時期を制御すると共に、前記運転領域
外では前記修正手段Ｅで修正された学習値と前記遅角量
演算手段Ｂで演算された補正遅角量とを反映させて点火
時期を制御する点火時期制御手段Ｇと、を含んで構成し
たものである。

〔作用〕

次に本発明の作用を第１図を参照して説明する。遅角
量演算手段Ｂはノツキングの発生を検出するためのノツ
キング検出手段Ａの出力に基づいて、ノツキングが発生
したとき点火時期を遅角しかつノツキングが発生しない
とき点火時期を進角するための補正遅角量AKCSを演算す
る。学習手段Ｃは、ノツキングが最も発生し易い運転領
域内で、補正遅角量AKCSを所定範囲内の値にするための
学習値KCSKGを演算する。このノツキングが最も発生し
易い運転領域は、通常、スロツトル弁全開（全負荷）を
含む全負荷付近の領域である。この運転領域では補正遅
角量AKCSは大きな値になるため、学習値KCSKGも大きな
値となる。修正手段Ｅは、負荷検出手段Ｄで検出された
負荷が小さくなるに従って小さくなるように学習値KCSK
Gを修正する。制限手段Ｆは、ノツキングが最も発生し
易い運転領域内で限界値以内になるように補正遅角量AK
CSを制限する。点火時期制御手段Ｇは、ノツキングが最
も発生し易い運転領域内で未修正の学習値と制限された
補正遅角量とを反映させて点火時期を制御すると共に、
ノツキングが最も発生し易い運転領域外では修正された
学習値と未制限の補正遅角量とを反映させて点火時期を
制御する。

ノツキングが最も発生し易い運転領域では、遅角量を
制限して学習し、ノツキングが最も発生し易い運転領域
外では、学習値を設定することなく負荷に応じて上記の
ように修正した学習値を反映させているため、学習値の
個数を少なくすることができると共に反映学習値の要求
学習値に対する誤差を少なくすることができる。また、
制限していない補正遅角量を反映させているため、修正
した学習値の反映によって点火時期と要求値との間に誤
差が生じた場合であってもこの誤差を吸収することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ノツキングが最
も発生し易い運転領域内で学習した学習値を修正して他
の運転領域に反映させると共に、この他の運転領域では
補正遅角量の大きさを制限しないようにしてノツキング
の制御幅を広くしているため、学習値を記憶するメモリ
の増大を招くことなくノツキングの制御性を向上するこ
とができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。第２図には、本発明が適用可能な点火時期制御装置
を備えた内燃機関（エンジン）の一例が示されている。
４サイクル６気筒ガソリン機関10のデイストリビユータ
14には、デイストリビユータシヤフトに固定されたシグ
ナルロータとデイストリビユータハウジングに固定され
たピツクアツプとで各々構成された気筒判別センサ16及
び回転角センサ18が取付けられている。気筒判別センサ
16は、デイストリビユータシヤフトが１回転する毎、す
なわちクランク軸が２回転する毎（720゜CA（クランク
角）毎）に１つのパルスを発生する。このパルスの発生
位置は、例えば第１気筒の上死点（TDC）である。回転
角センサ18はデイストリビユータシヤフトが１回転する
毎に例えば24個のパルス、従って30゜CA毎に１つのパル
スを発生する。気筒判別センサ16及び回転角センサ18
は、マイクロコンピュータを含んで構成された制御回路
20に接続されている。

機関10のシリンダブロツクには、機関振動を検出する
磁歪素子等で構成されたノツキングセンサ12が取付けら
れており、このノツキングセンサ12から出力された電気
信号は制御回路20に入力されている。吸気通路22に配置
されたスロツトル弁25の下流側にはサージタンク11が配
置されており、このサージタンク11には機関負荷として
の吸気管圧力を検出する圧力センサ24が取付けられてい
る。サージタンク11はインテークマニホールドを介して
エンジンの燃焼室に連通されている。エンジンの燃焼室
は、エキゾーストマニホールドを介して三元触媒を充填
した触媒装置（図示せず）に連通されている。このエキ
ゾーストマニホールドには、排ガス中の残留酸素濃度を
検出して理論空燃比に対応する値を境に反転した信号を
出力するO₂センサ32が取付けられている。また、シリン
ダブロツクを貫通してウオータジヤケツト内に突出する
よう機関冷却水温を検出する水温センサ30が取付けられ
ている。一方、制御回路20からは、イグナイタ26に点火
信号が出力され、イグナイタ26によって形成された高電
圧はデイストリビユータ14によって分配され、各気筒毎
に取付けられた点火プラグ28に順に供給される。また、
制御回路20は演算された燃料噴射時間に相当する時間燃
料噴射弁29を開弁して燃料噴射量を制御するように接続
されている。なお、IGはイグニツシヨンスイツチであ
る。

制御回路20は、電源でバツクアツプされたバツクアツ
プRAMを備えたランダムアクセスメモリ（RAM）、リード
オンリメモリ（ROM）、マイクロプロセツシングユニツ
ト（MPU）を備えている。上記ROM60には、以下で説明す
る制御ルーチンのプログラム、機関負荷としての吸気管
圧力PMが小さくなるに従って小さくなるように学習値を
修正するための修正係数Ｋのテーブル（第４図）、ノツ
キングが起こり難い条件でオクタン価が最も高い燃料を
使用したときにMBTが得られるように定められた基本点
火進角のテーブル（第６図）等が予め記憶されている。
また、バツクアツプRAMには、ノツキングが最も発生し
易い運転領域に対応させた学習値（初期値０）が記憶さ
れ、RAMには補正遅角量（初期値０）が記憶されてい
る。

第５図は所定クランク角毎（例えば、90゜CA BTDC
毎）に実行される点火時期演算ルーチンを示すものであ
る。まず、ステツプ100において吸気管圧力PMおよび機
関回転速度NEを取込み、第６図に示すように定められて
ROMに記憶されているテーブルから補間法により基本点
火進角THIBSを演算する。次のステツプ102では、補正遅
角量AKCSと修正学習値TKGとを加算して遅角量KCSRTDを
求める。なお、補正遅角量AKCSおよび修正学習値TKGの
詳細については後述する。そして、ステツプ104におい
て基本点火進角THIBSから遅角量KCSRTDを減算して実行
点火進角THTを演算し、図示しない点火ルーチンで事前
にイグナイタをオンしておいてクランク角が実行点火進
角THTになった時点でイグナイタをオフすることにより
点火が行われる。

次に、第３図を参照して補正遅角量AKCS、修正学習値
TKG等の演算ルーチンを説明する。ステツプ110では、吸
気管圧力PMが所定値ａを越えているか否かを判断するこ
とにより、現在の運転領域がノツキングが最も発生し易
い運転領域か否かを判断する。このノツキングが最も発
生し易い運転領域は、スロツトル弁全開状態を含むスロ
ツトル弁全開状態付近の領域であり、上記のように吸気
管圧力PMの大きさで判断する他、スロツトル弁全開状態
でオンするスイツチを取付けてこのスイツチのオンオフ
状態から判断するようにしてもよい。

ノツキングが最も発生し易い運転領域内のときには、
ステツプ112でノツキングセンサ12出力のA/D変換値が判
定レベルを越えたか否かを判断することにより、ノツキ
ングが発生したか否かを判断する。A/D変換値が判定レ
ベルを越えてノツキングが発生したと判断されたときに
は、ステツプ114で補正遅角量AKCSを所定値ｂ大きく
し、ノツキングが発生していないと判断されたときには
ステツプ116で補正遅角量AKCSを所定値ｃ小さくする。
ステツプ118では、補正遅角量AKCSが上限値αを越えた
か否かを判断し、越えたときにはステツプ120で補正遅
角量AKCSの値を上限値αとすることにより補正遅角量AK
CSが上限値αを越えないように制限すると共に、学習値
KCSKGを所定値ｄ大きくする。一方、ステツプ124では、
補正遅角量AKCSが下限値β未満になったか否かを判断
し、未満のときにはステツプ126で補正遅角量AKCSの値
を下限値βとするとにより補正遅角量AKCSが下限値β未
満とならないように制限すると共に、学習値KCSKGを所
定値ｅ小さくする。

以上の結果、補正遅角量AKCSは上限値をαとしかつ下
限値をβとする限界値以内の値に制限され、この制限に
よって生じた点火時期遅進角の不足分は学習値KCSKGを
増減することによって補填される。

ノツキングが最も発生し易い運転領域外のときには、
ステツプ130で上記と同様にしてノツキングが発生した
か否かを判断し、ノツキングが発生したときにはステツ
プ132で補正遅角量AKCSを所定値ｂ大きくし、ノツキン
グが発生しないときにはステツプ134で補正遅角量AKCS
を所定値ｃ小さくする。ノツキングが最も発生し易い運
転領域外では、補正遅角量AKCSの制限は行わない。

ステツプ136では、吸気管圧力PMと機関回転速度NEと
に基づいて第４図に示すテーブルから補間法により修正
係数Ｋを演算する。そして、ステツプ138で学習値KCSKG
に修正係数Ｋを乗算することにより修正学習値TKGを求
める。修正係数Ｋは、第４図に示すように、PM≧ａの領
域では１に定められ、PM＜ａの領域では機関回転速度NE
が一定のとき吸気管圧力PMが小さくなるに従って小さく
なり、また吸気管圧力PMが一定のとき機関回転速度NEが
小さくなるに従って小さくなるように定められている。
従って、学習値は、PM＞ａの領域（ノツキングが最も発
生し易い領域）では修正されることなく点火時期に反映
され、PM＜ａの領域では吸気管圧力PMと機関回転速度NE
とに応じて小さくなるように修正されて反映される。ノ
ツキングが発生し易い運転領域外では補正遅角量AKCSを
制限しないようにしているため、修正学習値と要求学習
値との間に誤差が生じた場合であっても広い範囲にわた
って補正遅角量が増減されてこの誤差を吸収することが
できる。

以上説明したように本実施例によれば、メモリの増大
を招くことなく燃料のオクタン価に合せた点火時期で全
領域を制御でき、ノツキングの発生や燃費の悪化を防止
できる。特に、高圧縮比のLPGエンジンの場合には、燃
料成分のオクタン価（モータ法オクタン価）が80〜100
と広い範囲に存在するため、効果が大きい。

なお、上記では機関負荷として吸気管圧力を検出する
エンジンについて説明したが、吸入空気量を検出するエ
ンジンにも適用することができる。また、修正係数Ｋを
機関負荷と機関回転速度とに応じて定めたが、機関負荷
のみに応じて定めてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特許請求の範囲に対応するブロツク
図、第２図は本発明が適用可能なエンジンの概略図、第
３図は補正遅角量および学習値等を演算するルーチンを
示す流れ図、第４図は修正係数のテーブルを示す線図、
第５図は実行点火進角を演算するルーチンを示す流れ
図、第６図は基本点火進角のテーブルを示す線図であ
る。 12……ノツキングセンサ、 16……気筒判別センサ、 18……回転角センサ、 20……制御回路、 24……圧力センサ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノツキングの発生を検出するためのノツキ
   ング検出手段と、 ノツキングが発生したとき点火時期を遅角しかつノツキ
   ングが発生しないとき点火時期を進角するための補正遅
   角量を演算する遅角量演算手段と、 ノツキングが最も発生し易い運転領域内で前記補正遅角
   量を所定範囲内の値にするための学習値を演算する学習
   値演算手段と、 機関負荷を検出する負荷検出手段と、 機関負荷が小さくなるに従って小さくなるように前記学
   習値を修正する修正手段と、 前記運転領域内で限界値以内になるように前記補正遅角
   量を制限する制限手段と、 前記運転領域内では前記学習値演算手段で演算された学
   習値と前記制限手段で制限された補正遅角量とを反映さ
   せて点火時期を制御すると共に、前記運転領域外では前
   記修正手段で修正された学習値と前記遅角量演算手段で
   演算された補正遅角量とを反映させて点火時期を制御す
   る点火時期制御手段と、 を含む内燃機関の点火時期制御装置。