JP3060277B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
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Description
持しつつ排気浄化触媒の活性化を促進する技術に関す
る。
着火燃焼させてトルクを増大させ、燃費を向上させる目
的で進角側に制御しようとするが、排気浄化性能を改善
するためには、触媒を始動後早期に活性化させることが
必要である。そのため、始動後、点火時期を遅らせて未
燃焼ガスを排出させて排気通路内での再燃焼熱を生成さ
せ、その反応熱により触媒を早期に活性化するようにし
たものがある。
火時期の遅角補正量を大きくとると、燃焼が不安定とな
ってサージや回転速度変動を生じ、運転性悪化を引き起
こすため、大幅に遅角補正することには限界がある。こ
こで、前記燃焼が不安定となる最大の遅角補正量は、触
媒を早期活性化させたいような始動直後 (低水温域) で
は、燃料の性状 (重軽質) を強く受け、重質燃料では最
大遅角補正量が小さく、軽質では最大遅角補正量が大き
く、5〜10°程度の差がある。
を最大遅角補正量を小さく規制していたため、燃料が軽
質である場合には、遅角補正量に余裕があるにも関わら
ず、十分な遅角補正量が与えられず、触媒の早期活性化
を十分に促進することができていなかった。本発明は、
このような従来の問題点に鑑みなされたもので、燃料の
性状に見合った遅角補正量に制御することにより、排気
浄化触媒の早期活性化を可及的に促進できるようにした
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。
点火時期制御装置は、図1に示すように、排気通路に排
気浄化触媒を備えた内燃機関の点火時期制御装置におい
て、始動後所定時間の間において前記排気浄化触媒の活
性促進のため点火時期を遅角制御する点火時期遅角制御
手段と、機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性
状検出手段と、前記始動後所定時間の間における点火時
期の遅角補正量を、検出された燃料の性状が重質である
ほど小さい値に設定し、軽質であるほど大きい値に設定
する遅角補正量設定手段と、を含んで構成したことを特
徴とする。
記燃料性状検出手段は、燃料配管に装着されて燃料の性
状を検出するセンサであることを特徴とする。
記燃料性状検出手段は、機関の燃焼圧力の変動に基づい
て燃料の性状を検出するものであることを特徴とする。
間、点火時期が遅角補正されると未燃焼ガスの排出量が
増大して排気通路内での再燃焼熱が生成し、その反応熱
により触媒を早期に活性化する。ここで、遅角補正量が
大きすぎると、燃焼が不安定となるが、該不安定となる
限界の最大遅角補正量は、特に触媒を活性化しようとす
る始動時の低温域で燃料の性状に強く左右されるが、遅
角補正量設定手段は、燃料性状検出手段によって検出さ
れた燃料の性状が重質であるほど遅角補正量を小さく
し、軽質であるほど遅角補正量を大きく設定すること
で、安定燃焼の範囲内で触媒の活性化に要する時間を可
及的に短縮できる。
状をセンサによって直接検出することができる。
状を燃焼圧の変動に基づいて間接的に検出することがで
きる。
る。一実施例の構成を示す図2において、内燃機関1に
は、エアクリーナ2,吸気ダクト3,スロットルチャン
バ4及び吸気マニホールド5を介して空気が吸入され
る。
設けられていて、吸入空気流量Qを検出する。スロット
ルチャンバ4には図示しないアクセルペダルと連動する
スロットル弁7が設けられていて、吸入空気流量Qを制
御する。吸気マニホールド5には、気筒毎に電磁式の燃
料噴射弁8が設けられていて、燃料タンク9に内蔵され
た燃料ポンプ10から燃料配管11を介して圧送されプレッ
シャレギュレータ12により所定の圧力に制御される燃料
を噴射供給する。
する水温センサ13が設けられ、機関1の排気通路14に
は、空燃比フィードバック制御のために排気中の酸素濃
度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ15が装着さ
れると共に、排気浄化触媒 (三元触媒) 16が介装されて
いる。また、機関の各気筒のクランク角位相差( 例え
ば、4気筒機関では180 °) 毎に基準信号REFを出力
すると共に単位角 (例えば1°) 毎に単位角信号POS
を出力するクランク角センサ17が設けられ、前記燃料配
管11には、燃料の重軽質を検出する燃料性状検出手段と
しての重軽質センサ18が設けられる。これら各センサ類
からの検出信号は、マイクロコンピュータ内蔵のコント
ロールユニット19に出力され、コントロールユニット19
は、これら検出信号に基づいて前記各気筒の燃料噴射弁
8からの燃料噴射量や各気筒の点火栓20の点火時期を制
御する。
火時期を遅角制御するが、該遅角補正量を前記重軽質セ
ンサ18によって検出された燃料の重軽質に応じて設定す
る。尚、かかる機関始動時における遅角補正量設定手段
については、コントロールユニット19がソフトウエアの
機能によって備える。図3は、前記機関の始動時に実行
される点火時期遅角制御の実施例を示すフローチャート
である。
では、機関始動直後か否かを判定する。始動直後と判定
された場合は、ステップ2へ進んで機関の冷却水温度T
wが所定温度Tw0 以下の低温域であるか否かを判定す
る。所定温度以下の低温域と判定されたときは、ステッ
プ3へ進み始動後の経過時間を計測するタイマをインク
リメントする。
始動後経過時間Tが所定時間TO 以内か否かを判定す
る。所定時間以内と判定された場合はステップ5へ進
み、前記重軽質センサ17からの信号に基づいて燃料の重
軽質を検出する。ステップ6では、前記検出された燃料
の重軽質に応じて点火時期の遅角補正量RETを予めR
OMに記憶されたマップテーブルから検索する。ここ
で、遅角補正量RETは、燃料の重軽質 (気化特性) に
応じて安定燃焼を確保できる最大の遅角補正量として設
定されている。
転速度N,機関の負荷 (基本燃料噴射量TP 等) から算
出した基本点火時期ADV0 を読み込む。ステップ8で
は、前記基本点火時期ADV0 から前記ステップ6で検
索された遅角補正量RETを減算した値を点火時期AD
V (進角値) として設定する。これにより、始動後所定
時間T0 の間は、燃料の重軽質に応じて設定された遅角
補正量RETだけ遅角補正された点火時期ADVに制御
されることとなり、安定燃焼を確保しつつ排気温度を最
大限高めることにより、排気浄化触媒12の活性化に要す
る時間を可及的に短縮することができる。
管に装着した重軽質センサによって直接検出する構成の
ものを示したが、機関の燃焼圧の変動に基づいて燃料の
性状を検出する構成としてもよい。本実施例では、図2
に点線で示すように各気筒の例えば点火栓19と共に締結
されて当該気筒の燃焼圧 (筒内圧) を検出する燃焼圧検
出手段としての燃焼圧センサ21を設けると共に、スロッ
トル弁7の開度を検出するスロットルセンサ22, 車速セ
ンサ23等の信号が用いられる。
検出するルーチンを示すフローチャートである。ステッ
プ11では、燃料の重軽質判定を行う条件が成立している
か否かを判別する。具体的には、車速が所定速度 (例え
ば40km/h) 以上で、冷却水温度Twが所定温度 (例えば
70°C) 以上で、機関1の定常運転状態であることを、
前記燃料重軽質判定の条件とすることが好ましい。冷却
水温度の条件を特定しないと、機関温度の違いによる気
化特定の変化に影響されて、燃料の重軽質の判定精度が
悪化することになり、また、機関の過渡運転状態では、
後述するサージトルクの検出に誤りが生じて燃料判定の
精度が悪化することになる。更に、車速条件を設定する
ことが、機関の安定的な運転状態で燃料判定を行うこと
ができる。
ンサで検出されるスロットル弁開度TVOが一定である
か否かによって検出させることができる。ステップ11で
判定条件が成立していると判定されたときには、ステッ
プ12へ進み燃焼圧センサ21で検出される燃焼圧に基づい
てサージトルクSrを算出する。前記サージトルクSr
は、各燃焼圧センサ21で検出される燃焼圧を各気筒の燃
焼サイクル毎に一定の積分区間 (例えばBTDC50°〜
ATDC50°) において積分し、該積分値の変動周波数
成分のうちの特定周波数成分 (10Hz以下) を抽出し
て、該抽出された周波数成分の強度 (振幅) として求め
ることができる。
圧積分値を用いて算出させてもよいし、特定1気筒の燃
焼圧積分値から算出させる構成であってもよい。次に、
ステップ13では、予め基本燃料噴射量TP と機関回転速
度Nとに対応させて基準サージトルクSthを記憶した
マップを参照し、現在の機関運転条件に対応する基準サ
ージトルクSthを設定する。これにより、機関運転条
件の違いによるサージトルクの変動に対応して基準サー
ジトルクSthを設定できる。
たサージトルクSrと前記ステップ13において機関運転
条件に基づき設定した基準サージトルクSthとを比較
する。そして、実際のサージトルクSrが基準サージト
ルクSthよりも大きいときには、現在の使用燃料が気
化特性の比較的悪い重質燃料であるものと判断し、ステ
ップ15へ進み前記重質燃料が使用されていることを示す
重質フラグに1をセットする。一方、ステップ14で実際
のサージトルクSrが基準サージトルクSth以下であ
ると判別されたときには、現在の使用燃料が気化特性の
比較的良い軽質燃料であるものと判断し、ステップ16へ
進んで、前記重質フラグをゼロリセットする。
好に行われないと、燃焼安定性が低下してサージトルク
が増大する。したがって、基準気化特性に対するサージ
トルクを基準サージトルクSthとして予め求めておけ
ば、該基準サージトルクSthよりも実際に発生したサ
ージトルクSrが大きいときには、前記基準気化特性よ
りも実際の使用燃料の気化特性が悪いことになり、ま
た、前記基準サージトルクSthよりも実際のサージト
ルクSrが小さいときには、前記基準気化特性よりも実
際の使用燃料の方が気化特性が良いことになり、以てサ
ージトルクSrは基準サージトルクSthとの比較によ
って燃料の気化特性を重質及び軽質の2種類に判別でき
るものである。
料の重軽質を検出する構成であれば、重軽質のために専
用のセンサを設ける必要がなく、失火検出時等のために
設けられる燃焼圧センサの検出結果を流用して燃料の重
軽質を判定させることができる。また、以上のように燃
料の性状を重質と軽質との2種類に判別する場合には、
始動時における遅角補正量も燃料が重質と判定されたと
きには大、軽質と判定されたときには小の2段階に設定
することになる。但し、燃料性状時の運転条件を更に細
かく設定された所定の機関回転速度N, 機関負荷 (基本
燃料噴射量TP 等) であるときに行い、そのときのサー
ジトルクの大きさに応じて燃料の重軽質のレベルを重軽
質センサを用いた第1の実施例の場合と同様に連続的に
検出し、それに応じて、遅角補正量も連続的に設定する
構成としてもよい。
て直接検出する代わりに機関回転速度の変動によって検
出することも可能であり、該回転速度変動に基づいて燃
料の重軽質を検出して遅角補正量を設定するような構成
であってもよい。
明によれば、燃料の性状が重質であるほど遅角補正量を
小さくし、軽質であるほど遅角補正量を大きく設定し
て、始動時の点火時期制御を行うようにしたため、安定
燃焼の範囲内で排気浄化触媒の活性化に要する時間を可
及的に短縮することができる。
ンサによって直接精度良く検出することができる。請求
項3の発明によれば、燃料の性状を燃焼圧の変動に基づ
いて間接的に検出することができ、燃料の性状を直接検
出するセンサを必要としないため経済的である。
示すフローチャート。
ーチンを示すフローチャート。
Claims (3)
- 【請求項1】 排気通路に排気浄化触媒を備えた内燃機
関の点火時期制御装置において、 始動後所定時間の間において前記排気浄化触媒の活性促
進のため点火時期を遅角制御する点火時期遅角制御手段
と、 機関に供給される燃料の性状を検出する燃料性状検出手
段と、 前記始動後所定時間の間における点火時期の遅角補正量
を、検出された燃料の性状が重質であるほど小さい値に
設定し、軽質であるほど大きい値に設定する遅角補正量
設定手段と、 を含んで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。 - 【請求項2】 前記燃料性状検出手段は、燃料配管に装
着されて燃料の性状を検出するセンサであることを特徴
とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項3】 前記燃料性状検出手段は、機関の燃焼圧
力の変動に基づいて燃料の性状を検出するものであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制
御装置。
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