JP3169593B2 - 希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置 - Google Patents
希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置Info
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 燃費を改善する希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置に
関し、 アクセル高開度時の空燃比補正に併せて点火進角を最
適化することを目的とし、 エンジン回転数とスロットル開度の関係からマップ計
算される補正係数を用いて内燃機関に供給する混合気の
空燃比を理論空燃比より希薄な領域で制御する希薄燃焼
式内燃機関の点火制御装置において、回転数とスロット
ル開度の関係からマップ計算される進角値を用いて点火
制御するよう構成する。
関し、 アクセル高開度時の空燃比補正に併せて点火進角を最
適化することを目的とし、 エンジン回転数とスロットル開度の関係からマップ計
算される補正係数を用いて内燃機関に供給する混合気の
空燃比を理論空燃比より希薄な領域で制御する希薄燃焼
式内燃機関の点火制御装置において、回転数とスロット
ル開度の関係からマップ計算される進角値を用いて点火
制御するよう構成する。
本発明は、燃費を改善する希薄燃焼式内燃機関の点火
制御装置に関する。
制御装置に関する。
内燃機関（エンジン）で燃焼する混合気を理論空燃比
より希薄にする希薄燃焼（リーンバーン）システムは、
燃料の消費を節約しながら希望速度での走行を可能にす
る。
より希薄にする希薄燃焼（リーンバーン）システムは、
燃料の消費を節約しながら希望速度での走行を可能にす
る。
点火制御は点火時期を上死点より進角側に最適設定す
ることで、最大トルク（MBT）を発生できるようにする
ものである。
ることで、最大トルク（MBT）を発生できるようにする
ものである。
従来の希薄燃焼システムでは一般に、回転数NEと負圧
PMからマップ計算される補正係数KAFを用いて空燃比を
リーン側へ補正する一方、同じパラメータで別途マップ
計算される進角値を用いて点火制御をしている。（特開
昭60−237166号公報参照） ところがスロットル高開度時はPM変化がなくなるため
KAFではトルクがさほど増加しない。つまり、第５図の
ようにスロットル開度TAを全閉からIDL（アイドルSW）O
N→一定値ｘ゜→VL（パワーSW）ON→全開へと変化させ
た場合、TA＜ｘ゜では負圧PMがTAに対応して変化するた
めトルクの変化も追従するが、TA＞ｘ゜になると負圧PM
がさほど変化しなくなるためトルクの変化も望めない
（負圧PMは第２図参照）。この状態でドライバに加速意
志があると更にアクセルを踏み込むため、やがてVL（パ
ワーSW）がONになる。VL ONになると強制的に燃料が増
量されるためトルクは増加するが、この変化が急激であ
るたショックが発生する。
PMからマップ計算される補正係数KAFを用いて空燃比を
リーン側へ補正する一方、同じパラメータで別途マップ
計算される進角値を用いて点火制御をしている。（特開
昭60−237166号公報参照） ところがスロットル高開度時はPM変化がなくなるため
KAFではトルクがさほど増加しない。つまり、第５図の
ようにスロットル開度TAを全閉からIDL（アイドルSW）O
N→一定値ｘ゜→VL（パワーSW）ON→全開へと変化させ
た場合、TA＜ｘ゜では負圧PMがTAに対応して変化するた
めトルクの変化も追従するが、TA＞ｘ゜になると負圧PM
がさほど変化しなくなるためトルクの変化も望めない
（負圧PMは第２図参照）。この状態でドライバに加速意
志があると更にアクセルを踏み込むため、やがてVL（パ
ワーSW）がONになる。VL ONになると強制的に燃料が増
量されるためトルクは増加するが、この変化が急激であ
るたショックが発生する。
この点を改善するために本発明者等はスロットル開度
TAと回転数NEからマップ計算される空燃比補正係数KAFT
Aを別途提案した。
TAと回転数NEからマップ計算される空燃比補正係数KAFT
Aを別途提案した。
補正係数KAFTAはTAの増加に伴ない増加するので、こ
れを用いると第５図のようにTA＞ｘ゜でもトルクが増加
し、またVL ON時のショックも発生しない。
れを用いると第５図のようにTA＞ｘ゜でもトルクが増加
し、またVL ON時のショックも発生しない。
ところで、NE,TAでマップ計算されるKAFTAを用いると
第５図および第２図に示すようにTA＞ｘ゜で空燃比A/F
が減少し始めるため第３図のようにMBTも変化する。し
かし、TA＞ｘ゜では第２図のようにPMが変化しなくなる
ため、NE,PMでマップ計算される従来の進角値は一定値
を保ち、その結果MBTを実現できなくなる。
第５図および第２図に示すようにTA＞ｘ゜で空燃比A/F
が減少し始めるため第３図のようにMBTも変化する。し
かし、TA＞ｘ゜では第２図のようにPMが変化しなくなる
ため、NE,PMでマップ計算される従来の進角値は一定値
を保ち、その結果MBTを実現できなくなる。
本発明は、KAFTAと同じパラメータでマップ計算され
る進角値ATAを導入することで、この点を改善しようと
するものである。
る進角値ATAを導入することで、この点を改善しようと
するものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、内燃機関に供給する混合気の空燃比
を理論空燃比よりも希薄な領域で制御する希薄燃焼式内
燃機関の点火制御装置において、空燃比がほぼリーン限
界になるように機関回転数及び吸気負圧により定まる第
１の空燃比補正係数を用いて第１の空燃比制御が行われ
るときには、点火時期が目標点火時期になるように機関
回転数及び吸気負圧により定まる第１の点火時期補正係
数を用いて第１の点火時期制御を行い、スロットル開度
が大きくなるにつれて空燃比が小さくなるように機関回
転数及びスロットル開度により定まる第２の空燃比補正
係数を用いて第２の空燃比制御が行われるときには、点
火時期が目標点火時期になるように機関回転数及びスロ
ットル開度により定まる第２の点火時期補正係数を用い
て第２の点火時期制御を行い、更に、機関回転数及び大
気圧により定まる第３の点火時期補正係数を用いること
なく第１の点火時期制御を行い、該第３の点火時期補正
係数を用いて第２の点火時期制御を行うようにしてい
る。
を理論空燃比よりも希薄な領域で制御する希薄燃焼式内
燃機関の点火制御装置において、空燃比がほぼリーン限
界になるように機関回転数及び吸気負圧により定まる第
１の空燃比補正係数を用いて第１の空燃比制御が行われ
るときには、点火時期が目標点火時期になるように機関
回転数及び吸気負圧により定まる第１の点火時期補正係
数を用いて第１の点火時期制御を行い、スロットル開度
が大きくなるにつれて空燃比が小さくなるように機関回
転数及びスロットル開度により定まる第２の空燃比補正
係数を用いて第２の空燃比制御が行われるときには、点
火時期が目標点火時期になるように機関回転数及びスロ
ットル開度により定まる第２の点火時期補正係数を用い
て第２の点火時期制御を行い、更に、機関回転数及び大
気圧により定まる第３の点火時期補正係数を用いること
なく第１の点火時期制御を行い、該第３の点火時期補正
係数を用いて第２の点火時期制御を行うようにしてい
る。
［作用］ 第１の空燃比制御が行われるか第２の空燃比制御が行
われるかに関わらず、しかも、大気圧に関わらず、点火
時期が最適に維持される。
われるかに関わらず、しかも、大気圧に関わらず、点火
時期が最適に維持される。
第４図は電子式燃料噴射方式の希薄燃焼システムで、
スロットルバルブを通過した空気は吸気管を通してエン
ジンに流入する。このときインジェクタ（INJ）から噴
出された燃料が霧化して流入空気中に混入し、所望空燃
比の混合気となる。この混合気の空燃比は排気管内に設
置されたリーンセンサ（リーンミクスチャセンサ）によ
り検出される。
スロットルバルブを通過した空気は吸気管を通してエン
ジンに流入する。このときインジェクタ（INJ）から噴
出された燃料が霧化して流入空気中に混入し、所望空燃
比の混合気となる。この混合気の空燃比は排気管内に設
置されたリーンセンサ（リーンミクスチャセンサ）によ
り検出される。
電子制御ユニット（ECU）はマイクロコンピュータを
使用し、水温センサから得られるエンジン冷却水温、圧
力センサから得られる吸気管内負圧PM、スロットルセン
サから得られるスロットル開度TA、E/G（エンジン）回
転数NE、スタータ状態、車速等を入力として噴射制御、
点火制御、無負荷回転制御等を行う。
使用し、水温センサから得られるエンジン冷却水温、圧
力センサから得られる吸気管内負圧PM、スロットルセン
サから得られるスロットル開度TA、E/G（エンジン）回
転数NE、スタータ状態、車速等を入力として噴射制御、
点火制御、無負荷回転制御等を行う。
噴射制御はインジェクタ（INJ）の開弁時間の制御で
あり、また点火制御はイグナイタ、IG（イグニッショ
ン）コイル、ディストリビュータを通しての点火プラグ
（図示せず）の点火時期制御である。
あり、また点火制御はイグナイタ、IG（イグニッショ
ン）コイル、ディストリビュータを通しての点火プラグ
（図示せず）の点火時期制御である。
ここで本発明の実施例を説明する前にまず前述の本発
明者等により提案されたKAFTAを用いた制御について説
明する。第６図（ａ）（ｂ）は２つの実施例を示すフロ
ーチャートである。同図（ａ）は第１の実施例で、その
ステップS1は回転数NEと負圧PMをパラメータとして従来
の補正係数KAFをマップ計算する処理である。これに対
し、次のステップS2は回転数NEとスロットル開度TAをパ
ラメータとして補正係数KAFTAをマップ計算する処理で
ある。このようにして２種類の補正係数KAF,KAFTAが計
算されたらステップS3で両者を比較し、ステップS4,S5
で値の大きい方を制御用のメモリKAFMに記憶する。
明者等により提案されたKAFTAを用いた制御について説
明する。第６図（ａ）（ｂ）は２つの実施例を示すフロ
ーチャートである。同図（ａ）は第１の実施例で、その
ステップS1は回転数NEと負圧PMをパラメータとして従来
の補正係数KAFをマップ計算する処理である。これに対
し、次のステップS2は回転数NEとスロットル開度TAをパ
ラメータとして補正係数KAFTAをマップ計算する処理で
ある。このようにして２種類の補正係数KAF,KAFTAが計
算されたらステップS3で両者を比較し、ステップS4,S5
で値の大きい方を制御用のメモリKAFMに記憶する。
以下にKAFとKAFTAのマップ例を示す。但し、KAFにつ
いてはフィードバック制御時の値である。
いてはフィードバック制御時の値である。
燃料噴射量の計算は下式による。
噴射量＝基本噴射量＊KAFM＊他の補正係数 上式のKAFMは第６図（ａ）の例では KAFM＝max｛KAF,KAFTA｝ であるが、同図（ｂ）の第２の実施例のように最初のス
テップS6でTA＞ｘ゜という判断をしてからステップS1ま
たはS2でKAF計算かKAFTA計算の一方だけを行うようにし
てもよい。ここで、両者の値の内、大きい方を用いる理
由について述べる。補正係数KAFに関しては、そのとき
のリーン限界付近に空燃比がなるように設定してあり、
その空燃比となるようにフィードバック制御を実行す
る。ところが、制御がオープンループとなったときに
は、そのような空燃比で制御することが困難となるの
で、オープンループ時の補正係数KAFはフィードバック
時の値より大きな値としてある。それに対して、スロッ
トル開度がｘ゜以上の領域では補正係数KAFTAによって
設定される空燃比とリーン限界との間には余裕があるの
で、補正係数KAFTAはフィードバック時とオープンルー
プ時とでは同じ値となっている。
テップS6でTA＞ｘ゜という判断をしてからステップS1ま
たはS2でKAF計算かKAFTA計算の一方だけを行うようにし
てもよい。ここで、両者の値の内、大きい方を用いる理
由について述べる。補正係数KAFに関しては、そのとき
のリーン限界付近に空燃比がなるように設定してあり、
その空燃比となるようにフィードバック制御を実行す
る。ところが、制御がオープンループとなったときに
は、そのような空燃比で制御することが困難となるの
で、オープンループ時の補正係数KAFはフィードバック
時の値より大きな値としてある。それに対して、スロッ
トル開度がｘ゜以上の領域では補正係数KAFTAによって
設定される空燃比とリーン限界との間には余裕があるの
で、補正係数KAFTAはフィードバック時とオープンルー
プ時とでは同じ値となっている。
このように補正係数KAFは、運転状態によってさまざ
まに変化する。よって、スロットル開度がｘ゜における
補正係数KAFと補正係数KAFTAとの大小関係も運転状態に
よって変化するので、単に、スロットル開度がｘ゜と成
った時点で補正係数を切り換えるのでは空燃比の段差が
発生してドラビリが悪化する問題がある。それを防止す
るために、第６図（ａ）に示す例では上述のような構成
をとっている。第６図（ｂ）に示す例では同図（ａ）の
ステップS3の代りにステップS6を導入しているため、ス
テップS1の次はステップS5を、またステップS2の次はス
テップS4を実行して終了する。但し、オープンループ時
はKAFはKAF＋αになる。
まに変化する。よって、スロットル開度がｘ゜における
補正係数KAFと補正係数KAFTAとの大小関係も運転状態に
よって変化するので、単に、スロットル開度がｘ゜と成
った時点で補正係数を切り換えるのでは空燃比の段差が
発生してドラビリが悪化する問題がある。それを防止す
るために、第６図（ａ）に示す例では上述のような構成
をとっている。第６図（ｂ）に示す例では同図（ａ）の
ステップS3の代りにステップS6を導入しているため、ス
テップS1の次はステップS5を、またステップS2の次はス
テップS4を実行して終了する。但し、オープンループ時
はKAFはKAF＋αになる。
第６図（ａ）（ｂ）の改良例として、KAFとKAFTAの切
換えを安定させるために、一定のヒステリシスを持たせ
てもよい。尚、スロットル開度TAの一定値ｘ゜は回転数
NEによって異なるため、TA＜ｘ゜でKAFTA＜KAFとなるよ
うに設定しておくとよい。
換えを安定させるために、一定のヒステリシスを持たせ
てもよい。尚、スロットル開度TAの一定値ｘ゜は回転数
NEによって異なるため、TA＜ｘ゜でKAFTA＜KAFとなるよ
うに設定しておくとよい。
補正係数KAFTAは第７図のようにスロットル開度TAが
増加するにつれ増大するので、第５図のトルク（KAFT
A）はTF＞ｘ゜においても増加できる。しかも、VL ON
の直前までに充分にトルクが上昇しているので、VL ON
となってもショックは殆んど発生しない。
増加するにつれ増大するので、第５図のトルク（KAFT
A）はTF＞ｘ゜においても増加できる。しかも、VL ON
の直前までに充分にトルクが上昇しているので、VL ON
となってもショックは殆んど発生しない。
TA＞ｘ゜において空燃比（KAFTA）はスロットル開度T
Aに反比例して減少し、理論空燃比（14.5）に近づく。
そして、VL ONになると空燃比12.5程度のリッチ状態に
なり、トルクの大きなパワーモードになる。
Aに反比例して減少し、理論空燃比（14.5）に近づく。
そして、VL ONになると空燃比12.5程度のリッチ状態に
なり、トルクの大きなパワーモードになる。
第１図は本発明の実施例を示すフローチャートで、ス
テップS1はアクセル高開度制御判定フラグXKの判定であ
る。このフラグXKは空燃比制御で補正係数KAFTAが使用
されているときは１、そうでないとき（補正係数KAFが
使用されているとき）は０に設定されている。
テップS1はアクセル高開度制御判定フラグXKの判定であ
る。このフラグXKは空燃比制御で補正係数KAFTAが使用
されているときは１、そうでないとき（補正係数KAFが
使用されているとき）は０に設定されている。
XK＝１のときはステップS2でTA対応進角値ATAをマッ
プ計算する。下表はATAマップの一例で、NEはrpm、TAは
deg、ATAは゜CAである。
プ計算する。下表はATAマップの一例で、NEはrpm、TAは
deg、ATAは゜CAである。
次のステップS3は大気圧補正値ATAPAのマップ計算で
ある。大気圧補正は、高地（大気圧が低い）では低地
（大気圧が高い）に比べノック余裕が大きいため、低地
ではノックが発生してMBTがとれない進角でも高地では
実現可能であることに着目したもので、ATAPAはATAに加
算する補正値である。このATAPAは大気圧PAと回転数NE
からマップ計算され、下表に示すようにPAが減少するに
つれ大きくなる。
ある。大気圧補正は、高地（大気圧が低い）では低地
（大気圧が高い）に比べノック余裕が大きいため、低地
ではノックが発生してMBTがとれない進角でも高地では
実現可能であることに着目したもので、ATAPAはATAに加
算する補正値である。このATAPAは大気圧PAと回転数NE
からマップ計算され、下表に示すようにPAが減少するに
つれ大きくなる。
但し、PAが730mmHg以上になると高負荷時に僅かな進
角でもノックの恐れがあるので、この領域ではATAPA＝
０にする。このようにしてマップ計算されたATAとATAPA
をステップS4で加算してその和をステップS5でメモリに
ストアする。
角でもノックの恐れがあるので、この領域ではATAPA＝
０にする。このようにしてマップ計算されたATAとATAPA
をステップS4で加算してその和をステップS5でメモリに
ストアする。
一方、ステップS1でXK＝０と判定されたらステップS6
で通常のPM対応進角値ABSEをマップ計算する。このABSE
は負圧PMと回転数NEをパラメータとする進角値であるか
ら、空燃比の補正係数がKAFであるときはABSEをステッ
プS5でメモリにストアして使用する。
で通常のPM対応進角値ABSEをマップ計算する。このABSE
は負圧PMと回転数NEをパラメータとする進角値であるか
ら、空燃比の補正係数がKAFであるときはABSEをステッ
プS5でメモリにストアして使用する。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、第１の空燃比制御
が行われるか第２の空燃比制御が行われるかに関わら
ず、しかも、大気圧に関わらず、点火時期を最適に維持
することができる。
が行われるか第２の空燃比制御が行われるかに関わら
ず、しかも、大気圧に関わらず、点火時期を最適に維持
することができる。
第１図は本発明の実施例のフローチャート、 第２図は空燃比のスロットル開度依存特性図、 第３図はMBTの空燃比依存特性図、 第４図は希薄燃焼システムの構成図、 第５図は希薄燃焼の制御特性図、 第６図は本発明の実施例のフローチャート、 第７図は本発明の補正係数の特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 博文 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 塚本 啓介 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 高岡 俊夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 福間 隆雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−96132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−167134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124865（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関に供給する混合気の空燃比を理論
空燃比よりも希薄な領域で制御する希薄燃焼式内燃機関
の点火制御装置において、空燃比がほぼリーン限界にな
るように機関回転数及び吸気負圧により定まる第１の空
燃比補正係数を用いて第１の空燃比制御が行われるとき
には、点火時期が目標点火時期になるように機関回転数
及び吸気負圧により定まる第１の点火時期補正係数を用
いて第１の点火時期制御を行い、スロットル開度が大き
くなるにつれて空燃比が小さくなるように機関回転数及
びスロットル開度により定まる第２の空燃比補正係数を
用いて第２の空燃比制御が行われるときには、点火時期
が目標点火時期になるように機関回転数及びスロットル
開度により定まる第２の点火時期補正係数を用いて第２
の点火時期制御を行い、更に、機関回転数及び大気圧に
より定まる第３の点火時期補正係数を用いることなく第
１の点火時期制御を行い、該第３の点火時期補正係数を
用いて第２の点火時期制御を行うようにした希薄燃焼式
内燃機関の点火制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03498990A JP3169593B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置 |
| EP91102107A EP0451462B1 (en) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Lean burn internal combustion engine |
| DE69104885T DE69104885T2 (de) | 1990-02-15 | 1991-02-14 | Brennkraftmaschine mit Verbrennung eines mageren Gemisches. |
| US07/921,961 US5190008A (en) | 1990-02-15 | 1992-08-04 | Lean burn internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03498990A JP3169593B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03242463A JPH03242463A (ja) | 1991-10-29 |
| JP3169593B2 true JP3169593B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=12429554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03498990A Expired - Lifetime JP3169593B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 希薄燃焼式内燃機関の点火制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169593B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-15 JP JP03498990A patent/JP3169593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03242463A (ja) | 1991-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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