JP2828255B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

点火時期制御装置

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JP2828255B2 JP5441489A JP5441489A JP2828255B2 JP 2828255 B2 JP2828255 B2 JP 2828255B2 JP 5441489 A JP5441489 A JP 5441489A JP 5441489 A JP5441489 A JP 5441489A JP 2828255 B2 JP2828255 B2 JP 2828255B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はエンジンの点火時期を制御する装置に関す
る。
(従来の技術) エンジンの点火時期を運転状態に応じて圧縮上死点近
傍の所定のタイミングに精度よく制御するために、実際
のクランク角度を正確に測定することが必要となる。
クランク角度を測定する装置の一つとして、基準とな
る角度位置を表す120゜毎の位置信号と、単位角度信号
として1回転を180等分した2゜信号とを出力するクラ
ンク角度センサがあり、この場合には、120゜信号であ
る基準信号の立ち上がりから、2゜信号を計数してい
き、所定のクランク角度に達した時点で点火信号(高電
圧パルス)を出力し、点火を行わせる。(「ECCSL系エ
ンジン技術解説書」日産自動車(株)1979年発行) これに対して、所定のクランク角度の基準信号だけを
求め、コンピュータ等により基準信号の発生周期を等分
割し、時間的な経過からクランク角度を判定する時分割
の測定方式がある。
(発明が解決しようとする課題) クランク角度センサによる測定方式と時分割測定方式
とを比較した場合、どちらも点火時期制御の演算動作を
コンピュータによって行うことを考慮すると、基準信号
と共に単位信号とを出力するクランク角度センサによる
測定方式は、時分割測定方式に比較して、単位信号を出
力する分だけメカニカルなセンサ部分の構造が複雑化
し、コスト的に高価なものとなる。
ところがコスト的にメリットのある時分割方式は、基
準となる信号をもとにして時間経過から点火時期を決定
するため、基準信号に何等かの異常があると、本来の点
火時期と掛け離れたクランク角度位置で点火が行なわれ
てしまい、失火やバックファイアを発生することがあっ
た。
本発明はこのような問題に着目し、クランク角度を時
分割により測定するものにおいて、点火が異常なタイミ
ングで行なわれるのを確実に防止するようにした点火時
期の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) そこで本発明は、気筒数に対応して等間隔のクランク
角度基準信号を出力るクランク角度検出手段50と、各基
準信号の周期を時間的に等分割して計数する手段51と、
運転状態に応じて点火時期を設定する手段52と、基準信
号からの時間的な計数値が設定した点火時期と一致した
ときに点火信号を出力する手段53と、気筒毎に出力され
る前記点火信号間の時間間隔を検出し、該時間間隔の前
回の検出値と今回の検出値との差が基準信号の発生周期
に関連した所定の時間範囲に含まれるかどうかを判定す
る手段54と、含まれていないときにはその点火信号に代
えて前記範囲内に含まれる点火信号を出力する手段55と
から構成する。
(作用) したがって、点火信号が出力される時間間隔の前回の
検出値と今回の検出値との差が所定の時間範囲にないと
き、つまり、前回の基準のクランク角度信号が出力され
てからの所定の時間範囲に、次の基準信号を起算点とす
る次の点火信号が入っていないときには、異常状態にあ
ると判断され、時間範囲よりも前に出力されたノイズに
よる次の点火信号は中断され、また基準信号の欠落によ
って、次の点火信号が時間範囲を過ぎようとするときに
は、その瞬間に次の点火信号が強制的に出力される。こ
れらの結果、基準信号が欠落したり、あるいはノイズに
よる誤信号が発生したときでも、エンジンの燃焼を損な
わない範囲で、点火作用が行なわれる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この実施例は4気筒エンジンに対する本発明の適用例
を示すもので、第2図において、1はカム軸と共に回転
するロータで、円周面を等分割(4分割)した位置にそ
れぞれ突起1aを備える。2はロータ1の回転に伴い各突
起1aの通過を検出するため、ロータ1に近接して設けら
れたピックアップで、この検出信号は点火時期を制御す
るコントローラ4に入力される。なお、カム軸はクラン
ク軸の1/2回転に同期して回転するため、この実施例で
は、ピックアップ2はクランク角度で180゜毎に基準(R
EF)信号を出力することになり、また信号の出力位置は
各気筒の上死点よりも所定の角度だけ前となるように設
定してある。
コントローラ4はマイクロコンピュータ等で構成され
ており、エンジンの吸入空気量や回転速度等、運転状態
を代表する種々の検出信号に基づいて、そのときどきで
最適な点火時期を決定し、かつ、後述するようにして、
ピックアップ2からの基準信号を時分割して求めた所定
のクランクタイミングで点火コイル5を駆動する。
点火コイル5からの高電圧電流は、ディトリビュータ
7を介してエンジン3の各気筒の点火プラグ6に配電さ
れ、所定の時期に点火火花を飛ばす。
前記コントローラ4は、第3図のフローチャートに示
すような演算動作にもとづいて、点火信号を出力するク
ランク角度が適正なものであるかどうかを判定し、仮に
ピックアップ2から入力する信号に異常があったときで
も、最低限燃焼に必要な範囲のタイミングで点火動作を
行う。
点火時期の判定、制御を行うのに必要な構成につい
て、第3図にしたがって説明する。
このフローチャートの演算動作は所定の短時間毎に実
行される。
まず、ステップP1でピックアップから入力するREF信
号(180゜信号)の立ち上がり時間(time n)を測定す
る。そして前回に測定した立ち上がり時間(time n−
1)と今回との時間差Tnを、Tn=(time n)−(time n
−1)として求める(ステップP2)。
この時間差Tnはエンジン回転数に比例したものとな
り、回転数が上昇するほど時間差は小さくなる。
ステップP3で吸入空気量センサ(第2図には示されて
いない)の出力から、エンジン吸入空気量Qaを測定し、
このQaとTnとから定まる運転条件にとって最適な点火時
期(上死点より前の点火進角度)ADVnを計算により求め
る(ステップP4)。なお、最適点火時期については、予
めQaとTnをパラメータにして実験等により最適値が設定
してある。
次にステップP5において、第4図にも示すが、変速機
のニュートラル条件とその他の条件において異なった値
をとる、点火の変動範囲の限界値(時間)LMTを、エン
ジン回転数に比例するTnに基づいて計算する(なお、ニ
ュートラル条件の判定は図示しないニュートラルスイッ
チからの信号に基づいて行う)。
ところでこの限界値LMTは、後述するように、前記ピ
ックアップ2からのREF信号に欠落が発生したときやノ
イズによる信号が入力したときに、これを判定するため
の基準とするもので、前回の点火から今回の点火までの
点火間隔が適正な範囲に収まっていないときは、異常信
号と判定して、それぞれ前回の基準信号から起算した所
定のタイミングで点火を行うために必要なものとなる。
ステップP6,7でタイマ1とタイマ2を起動し、さらに
ステップP8では前回のREF信号の立ち上がりに同期して
カウントを開始した別のタイマ3の値を、今回の点火時
期の遅い方の限界値と比較する。これは後述するが、前
回の点火から次回の点火までの許容される最大点火間隔
に相当し、これよりもタイマ3の計算値が大きくなった
ときは、REF信号の欠落を判断し、ただちにステップP11
へ移って点火を行う。
タイマ3の計数値が最大点火間隔よりも小さいとき
は、ステップP9においてタイマ1の計数値を、点火時期
ADVnをREF信号の立ち上がりからの経過時間に変換した
値と比較し、NOならば一致するまで1ステップ戻って時
間経過を待つ。
このようにして所定の点火時期に達したならばステッ
プP10に移り、前回のREF信号の立ち上がりからカウント
を開始したタイマ3の計数値を、今回の点火時期の早い
方の限界値(前回の点火から今回の点火までの許容され
る最小点火間隔)と比較し、大きければ正常であると判
断し、ステップP11で点火を行う。
これに対してNOならば、正常なREF信号の間にノイズ
による誤ったREF信号が発生したと判断し、点火はせず
にステップP18に移ってタイマ1と2をクリアする。
ステップP11で点火をしたら、ステップP12で気筒判別
のためのシリンダレジスタをカウント1だけ増加させ、
さらにシリンダレジスタが4であるかどうかを判定する
(ステップP13)。なお、シリンダレジスタは点火順序
にしたがって#1,3,4,2番気筒に対応して0,1,2,3となっ
ている。
カウント値が4ならばステップP14でシリンダレジス
タ=0に戻し、ステップP15、16でタイマ1と3をクリ
アする。
次のREF信号の立ち上がり後は、タイマ2の計数値を
点火時期の限界値と比較し、点火時期が適正かどうかを
判定する。したがってタイマ2と3はREF信号の一つお
きに交互に起動されることになる。
上記した構成に基づいて、点火信号が生成される過程
を、ピックアップ2が出力するREF信号の正常時、欠落
時及びノイズ発生時とのそれぞれの場合について、第5
図を参照しながら説明する。
まず正常時には(A)に示すように、REF信号がクラ
ンク角度の180゜毎に規則正しく発生する。
この信号の立ち上がりは、上死点よりも所定の角度だ
け前のCRSET(deg)に発生する。
そして各信号の発生周期をT0,T1,T2,…(sec)とし、
それぞれの点火時期を、ADVO,ADV1,ADV2…(゜BTDC)と
すると、それぞれ各REF信号の立ち上がりから、T-1(CR
SET−ADV0)/180,T0(CRSET−ADV1)/180,T1(CRSET−A
DV2)/180…の経過後に点火が行われる。
点火の前後における所定の範囲を限界値LMTとして、
これを次の点火の許容変動範囲に決め、この範囲内に点
火が行なわれれば、正常な状態であると判断される。
この限界値LMTは、第4図に示すように、エンジンの
回転数に対応して決まるが、変速機のニュートラル条件
とそれ以外とでは異なった特性値に設定されている。一
般に変速機がニュートラル条件のときは、それ以外のと
きに比較して出力軸系の慣性モーメントが小さく、この
ためエンジンのトルク変動に伴う回転変動が大きくなり
やすく、点火の変動範囲も大きくなるので、限界値LMT
の範囲を大きくする必要がある。したがってこのLMTは
最大エンジン回転変動値や点火時期の最大変化速度を考
慮し、かつ、必要かつ最小限の値を採るように設定され
る。
第5図の(B)にはREF信号の欠落(歯抜け)が発生
した場合を示す。なお、第5図(B)においては、#4
シリンダに相当するREF信号の欠落の判断のみを図示し
てあるが、各気筒毎に判断することは言うまでもない。
#3シリンダの点火は前述の通り、タイミングt1のRE
F信号の立ち上がりから数えて、T0(CRSET−ADV1)/180
の時間が経過したときに行なわれるが、同時にその次の
点火が適正な範囲で行なわれるかどうかを判断するため
に、REF信号の立ち上がりから、前回のREF信号の発生周
期T0(時間)と、この点火時期T0(CRSET−ADV1)/180
と、前記限界値の半分に相当するLMT/2とを加えた値、
つまり点火間隔の遅い方の限界時間を見ており、次の点
火が行なわれる前にこの限界時間を過ぎたときは、次の
REF信号に歯抜けが発生したものと判断し、その瞬間に
次の気筒の点火を行う。
この点火は正規の点火時期よりも遅れたものとはなる
が、前記の通り、限界値LMTを必要最小値に抑えること
によって、エンジンが何とか爆発し、失火することのな
い上死点近傍の範囲に収められるのである。
これに対して、第5図の(C)で示すように、ノイズ
の発生により、正規のREF信号とは別の誤信号が間に入
ったときは、次の点火までの早い方の限界時間(許容さ
れる最小点火間隔)を見ることによって、これを判断す
る。なお、第5図(C)においては、#3シリンダに相
当するREF信号のノイズの判断のみを図示してあるが、
各気筒毎に判断することは言うまでもない。
つまり、前回のREF信号の立ち上がりからの経過時間
が、T0+T0(CRSET−ADV1)/180−LMT/2を越える前に、
誤ったREF信号を起算点とする、点火時期(時間)T1(C
RSET−ADV2)/180に到達したときは、ノイズが発生した
異常状態にあることを判断して、その時点では点火を行
わない。
なお、この場合にはタイマ3はクリアされないため、
次の正しいREF信号が入ると、これに基づいて起算され
た新たな点火時期への到達時間が、前述した点火の遅い
方の限界時間と比較され、その範囲内にあるときは、正
しい(次の)REF信号から起算した時期で点火が行なわ
れる。
このようにして、基準となるクランク角度信号に欠落
やノイズによる誤信号の追加があっても、これらを確実
に判定して、その欠落時には仮の点火時期により、エン
ジンの失火させない範囲で点火させられるし、ノイズ発
生時は不必要な点火を回避してバックファイア等を防止
できる。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、基準信号の発生
周期に関連して、各点火の時間間隔を判断することによ
り、適正に点火信号が出力されているかどうかを判定
し、かつ、異常時には所定の時間間隔内で点火信号を発
生させるようにしたので、基準信号の欠落時やノイズに
よる誤信号の発生時にも、的確に点火作用を行うことが
でき、エンジンの失火やバックファイアの回避が図れ
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図は本発明の実
施例を示す構成図、第3図は点火時期の判定と制御の動
作を表すフローチャート、第4図はエンジン回転数に対
応する限界値の特性を示す説明図、第5図は基準信号に
対する実際の点火作動をする説明のためのタイミングチ
ャートである。 1……ロータ、2……ピックアップ(基準クランク角度
検出手段)、3……エンジン、4……コントローラ、6
……点火プラグ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02P 5/15 F02P 5/152

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気筒数に対応して等間隔のクランク角度基
    準信号を出力するクランク角度検出手段と、各基準信号
    の周期を時間的に等分割して計数する手段と、運転状態
    に応じて点火時期を設定する手段と、基準信号からの時
    間的な計数値が設定した点火時期と一致したときに点火
    信号を出力する手段と、気筒毎に出力される前記点火信
    号間の時間間隔を検出し、該時間間隔の前回の検出値と
    今回の検出値との差が基準信号の発生周期に関連した所
    定の時間範囲に含まれるかどうかを判定する手段と、含
    まれていないときにはその点火信号に代えて前記範囲内
    に含まれる点火信号を出力する手段を備えたことを特徴
    とする点火時期制御装置。
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