JP3331107B2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
内燃機関の点火時期制御装置Info
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/05—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using mechanical means
- F02P5/10—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using mechanical means dependent on fluid pressure in engine, e.g. combustion-air pressure
- F02P5/103—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using mechanical means dependent on fluid pressure in engine, e.g. combustion-air pressure dependent on the combustion-air pressure in engine
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の点火時期
制御装置に関し、詳しくは、出力，効率が最良となる点
火時期（Minimum advance for Best Torque ：ＭＢＴ）
に制御する技術に関する。
制御装置に関し、詳しくは、出力，効率が最良となる点
火時期（Minimum advance for Best Torque ：ＭＢＴ）
に制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、機関の筒内圧Ｐを検出し、この筒
内圧Ｐが最大Ｐmax となるクランク角位置θｐmax （図
６参照）が、予め設定されたクランク角位置になるよう
に、点火時期を遅角・進角補正することで、前記ＭＢＴ
（図７参照）を得る点火制御技術が知られている。
内圧Ｐが最大Ｐmax となるクランク角位置θｐmax （図
６参照）が、予め設定されたクランク角位置になるよう
に、点火時期を遅角・進角補正することで、前記ＭＢＴ
（図７参照）を得る点火制御技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、筒内圧
が最大値となるクランク角位置を精度良く検出するため
には、微小クランク角毎に筒内圧をサンプリングする必
要があり、これに伴って微小角度を検出できるクランク
角センサや、サンプリングタイミングの充分の短いＡ／
Ｄ変換器が必要になるため、実際上は筒内圧を微小角度
毎にサンプリングさせて必要な精度が得られるＭＢＴ制
御を行わせることは困難であった。
が最大値となるクランク角位置を精度良く検出するため
には、微小クランク角毎に筒内圧をサンプリングする必
要があり、これに伴って微小角度を検出できるクランク
角センサや、サンプリングタイミングの充分の短いＡ／
Ｄ変換器が必要になるため、実際上は筒内圧を微小角度
毎にサンプリングさせて必要な精度が得られるＭＢＴ制
御を行わせることは困難であった。
【０００４】ここで、筒内圧のサンプリング間隔を粗く
して、複数のクランク角位置での筒内圧検出値から、筒
内圧の変化を補間演算し、かかる補間演算の結果から筒
内圧が最大値となっているクランク角位置を推定する構
成とすれば、高精度なクランク角センサや高周波のＡ／
Ｄ変換器を必要としないことになるが、上記の補間演算
による推定では、必要充分な精度が得られないという問
題があった。
して、複数のクランク角位置での筒内圧検出値から、筒
内圧の変化を補間演算し、かかる補間演算の結果から筒
内圧が最大値となっているクランク角位置を推定する構
成とすれば、高精度なクランク角センサや高周波のＡ／
Ｄ変換器を必要としないことになるが、上記の補間演算
による推定では、必要充分な精度が得られないという問
題があった。
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、簡便な構成によって高精度なＭＢＴ制御が行える
点火時期制御装置を提供することを目的とする。
あり、簡便な構成によって高精度なＭＢＴ制御が行える
点火時期制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、図１に示すように構成される。 図１において、
燃焼割合演算手段は、筒内圧検出手段で検出される機関
の筒内圧に基づいて機関の燃焼割合を演算する。そし
て、点火時期補正手段は、燃焼割合演算手段で演算され
る燃焼割合の所定範囲に相当する期間が最短となるよう
に、点火時期を遅角・進角補正する。
発明は、図１に示すように構成される。 図１において、
燃焼割合演算手段は、筒内圧検出手段で検出される機関
の筒内圧に基づいて機関の燃焼割合を演算する。そし
て、点火時期補正手段は、燃焼割合演算手段で演算され
る燃焼割合の所定範囲に相当する期間が最短となるよう
に、点火時期を遅角・進角補正する。
【０００７】点火時期制御手段は、点火時期補正手段で
補正された点火時期に基づいて点火栓による点火時期を
制御する。かかる構成によると、燃焼割合の所定範囲に
相当する期間（クランク角，時間）が最短となるように
点火時期が補正されるから、結果的に大きな熱発生率が
集中的に発生するように点火時期が補正されることにな
り、以て、最大のトルクが得られる点火時期に制御され
ることになる。
補正された点火時期に基づいて点火栓による点火時期を
制御する。かかる構成によると、燃焼割合の所定範囲に
相当する期間（クランク角，時間）が最短となるように
点火時期が補正されるから、結果的に大きな熱発生率が
集中的に発生するように点火時期が補正されることにな
り、以て、最大のトルクが得られる点火時期に制御され
ることになる。
【０００８】尚、燃焼割合とは、例えば熱発生率が０に
まで低下した時点を100％とし、熱発生量の総和に対す
る各クランク角タイミングでの発生割合を求めたもので
ある。請求項２記載の発明では、前記所定範囲を、燃焼
割合が10％〜90％の範囲とする構成とした。
まで低下した時点を100％とし、熱発生量の総和に対す
る各クランク角タイミングでの発生割合を求めたもので
ある。請求項２記載の発明では、前記所定範囲を、燃焼
割合が10％〜90％の範囲とする構成とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。システム構成を示す図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，吸気マニホールド
４を介して空気が吸入される。前記吸気ダクト３には、
図示しないアクセルペダルと連動するバタフライ式のス
ロットル弁５が介装されており、該スロットル弁５によ
って機関の吸入空気量が調整されるようになっている。
する。システム構成を示す図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，吸気マニホールド
４を介して空気が吸入される。前記吸気ダクト３には、
図示しないアクセルペダルと連動するバタフライ式のス
ロットル弁５が介装されており、該スロットル弁５によ
って機関の吸入空気量が調整されるようになっている。
【００１０】また、前記吸気マニホールド４の各ブラン
チ部には、各気筒別に電磁式の燃料噴射弁６が設けられ
ており、該燃料噴射弁６から噴射供給される燃料量の電
子制御によって目標空燃比の混合気が形成される。シリ
ンダ内に吸気弁７を介して吸引された混合気は、各気筒
毎に設けられる点火栓８による火花点火によって着火燃
焼し、燃焼排気は排気弁９を介して排出され、排気マニ
ホールド10によって図示しない触媒，マフラーに導かれ
る。
チ部には、各気筒別に電磁式の燃料噴射弁６が設けられ
ており、該燃料噴射弁６から噴射供給される燃料量の電
子制御によって目標空燃比の混合気が形成される。シリ
ンダ内に吸気弁７を介して吸引された混合気は、各気筒
毎に設けられる点火栓８による火花点火によって着火燃
焼し、燃焼排気は排気弁９を介して排出され、排気マニ
ホールド10によって図示しない触媒，マフラーに導かれ
る。
【００１１】前記燃料噴射弁６による燃料噴射量，点火
栓８の点火時期を制御するコントロールユニット11は、
マイクロコンピュータを含んで構成され、熱線式エアフ
ローメータ12からの吸入空気量信号Ｑ，スロットルセン
サ13からのスロットル弁開度信号ＴＶＯ，クランク角セ
ンサ14からのクランク角信号，水温センサ15からの冷却
水温度信号Ｔｗ，筒内圧センサ16からの筒内圧信号Ｐ等
が入力される。
栓８の点火時期を制御するコントロールユニット11は、
マイクロコンピュータを含んで構成され、熱線式エアフ
ローメータ12からの吸入空気量信号Ｑ，スロットルセン
サ13からのスロットル弁開度信号ＴＶＯ，クランク角セ
ンサ14からのクランク角信号，水温センサ15からの冷却
水温度信号Ｔｗ，筒内圧センサ16からの筒内圧信号Ｐ等
が入力される。
【００１２】前記熱線式エアフローメータ12は、感温抵
抗の吸入空気量による抵抗変化に基づいて機関１の吸入
空気量を質量流量として直接的に検出するものである。
前記スロットルセンサ13は、スロットル弁５の開度ＴＶ
Ｏをポテンショメータによって検出するものである。前
記クランク角センサ14は、単位クランク角毎の単位角度
信号と、所定ピストン位置毎の基準角度信号とをそれぞ
れ出力する。ここで、前記単位角度信号の所定時間内に
おける発生数、又は、前記基準角度信号の発生周期を計
測することで機関回転速度Ｎｅを算出可能である。
抗の吸入空気量による抵抗変化に基づいて機関１の吸入
空気量を質量流量として直接的に検出するものである。
前記スロットルセンサ13は、スロットル弁５の開度ＴＶ
Ｏをポテンショメータによって検出するものである。前
記クランク角センサ14は、単位クランク角毎の単位角度
信号と、所定ピストン位置毎の基準角度信号とをそれぞ
れ出力する。ここで、前記単位角度信号の所定時間内に
おける発生数、又は、前記基準角度信号の発生周期を計
測することで機関回転速度Ｎｅを算出可能である。
【００１３】前記水温センサ15は、機関１のウォーター
ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを、機関温度を代表する
温度として検出するものである。前記筒内圧センサ16
（筒内圧検出手段）は、実開昭６３−１７４３２号公報
に開示されるような点火栓８の座金として装着されるリ
ング状の圧電素子からなるものであって、点火栓の締付
け荷重に対する相対圧として筒内圧を検出するセンサで
ある。尚、前記筒内圧センサ16は、上記のように点火栓
８の座金として装着されるタイプの他、センサ部を直接
燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイ
プのものであっても良い。
ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを、機関温度を代表する
温度として検出するものである。前記筒内圧センサ16
（筒内圧検出手段）は、実開昭６３−１７４３２号公報
に開示されるような点火栓８の座金として装着されるリ
ング状の圧電素子からなるものであって、点火栓の締付
け荷重に対する相対圧として筒内圧を検出するセンサで
ある。尚、前記筒内圧センサ16は、上記のように点火栓
８の座金として装着されるタイプの他、センサ部を直接
燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイ
プのものであっても良い。
【００１４】前記コントロールユニット11は、機関負荷
や機関回転速度等の機関運転条件に基づいて基本点火時
期（基本点火進角値）を決定し、点火栓８による点火時
期を制御する。また、コントロールユニット11による前
記燃料噴射弁６の噴射量の制御は以下のようにして行な
われる。
や機関回転速度等の機関運転条件に基づいて基本点火時
期（基本点火進角値）を決定し、点火栓８による点火時
期を制御する。また、コントロールユニット11による前
記燃料噴射弁６の噴射量の制御は以下のようにして行な
われる。
【００１５】前記熱線式エアフローメータ12で検出され
た吸入空気量Ｑと、クランク角センサ14からの検出信号
から算出した機関回転速度Ｎｅとに基づいて目標空燃比
に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ：Ｋは
定数）を算出し、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温度Ｔ
ｗなどの運転条件に応じた補正を施して最終的な燃料噴
射量Ｔｉを求める。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の駆動パルス信号を前記燃料噴射弁６に所
定タイミングで出力する。燃料噴射弁６には、図示しな
いプレッシャレギュレータで所定圧力に調整された燃料
が供給されるようになっており、前記駆動パルス信号の
パルス幅に比例する量の燃料を噴射供給して、目標空燃
比の混合気を形成させる。
た吸入空気量Ｑと、クランク角センサ14からの検出信号
から算出した機関回転速度Ｎｅとに基づいて目標空燃比
に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ：Ｋは
定数）を算出し、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温度Ｔ
ｗなどの運転条件に応じた補正を施して最終的な燃料噴
射量Ｔｉを求める。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の駆動パルス信号を前記燃料噴射弁６に所
定タイミングで出力する。燃料噴射弁６には、図示しな
いプレッシャレギュレータで所定圧力に調整された燃料
が供給されるようになっており、前記駆動パルス信号の
パルス幅に比例する量の燃料を噴射供給して、目標空燃
比の混合気を形成させる。
【００１６】更に、前記コントロールユニット11は、前
記筒内圧センサ16からの検出信号に基づいて後述するよ
うにして前記基本点火時期を遅角，進角補正して最終的
な点火時期を設定し、該点火時期に基づいて点火栓８に
よる点火時期を制御するようになっている。かかる点火
時期補正制御の実施例を、図３のフローチャートに従っ
て説明する。尚、燃焼割合演算手段，点火時期補正手
段，点火時期制御手段としての機能は、前記図３のフロ
ーチャートに示すように、コントロールユニット11がソ
フトウェア的に備えている。
記筒内圧センサ16からの検出信号に基づいて後述するよ
うにして前記基本点火時期を遅角，進角補正して最終的
な点火時期を設定し、該点火時期に基づいて点火栓８に
よる点火時期を制御するようになっている。かかる点火
時期補正制御の実施例を、図３のフローチャートに従っ
て説明する。尚、燃焼割合演算手段，点火時期補正手
段，点火時期制御手段としての機能は、前記図３のフロ
ーチャートに示すように、コントロールユニット11がソ
フトウェア的に備えている。
【００１７】図３のフローチャートにおいて、ステップ
11では、筒内圧センサ16で検出された筒内圧Ｐを読み込
む。ステップ12では、前記筒内圧Ｐの検出値に基づいて
熱発生率ｑｉ（kcal/deg)を、下式に従って算出する。
11では、筒内圧センサ16で検出された筒内圧Ｐを読み込
む。ステップ12では、前記筒内圧Ｐの検出値に基づいて
熱発生率ｑｉ（kcal/deg)を、下式に従って算出する。
【００１８】
【数１】
【００１９】ここで、Ａは熱の仕事当量、ｋは比熱比、
Ｐｊは筒内圧、Ｖｊはシリンダ容積である。ステップ13
では、前記熱発生率ｑｉの算出結果に基づいて、燃焼割
合を算出する。前記燃焼割合は、熱発生率が例えば０に
なった点を燃焼割合100 ％とし、トータルの熱発生量に
対する各クランク角タイミングでの発生割合として求め
られる（図４参照）。
Ｐｊは筒内圧、Ｖｊはシリンダ容積である。ステップ13
では、前記熱発生率ｑｉの算出結果に基づいて、燃焼割
合を算出する。前記燃焼割合は、熱発生率が例えば０に
なった点を燃焼割合100 ％とし、トータルの熱発生量に
対する各クランク角タイミングでの発生割合として求め
られる（図４参照）。
【００２０】尚、燃焼割合を、熱発生率ｑｉの演算結果
に基づいて算出させる代わりに、図５に示すように、燃
焼割合を求めたいクランク角タイミングを少なくとも含
む３点以上における筒内圧Ｐから、当該クランク角タイ
ミングにおける燃焼割合を推定することも可能である。
ステップ14では、燃焼割合の所定範囲（例えば10〜90
％）に相当するクランク角度θＭＢ10-90を求める。
に基づいて算出させる代わりに、図５に示すように、燃
焼割合を求めたいクランク角タイミングを少なくとも含
む３点以上における筒内圧Ｐから、当該クランク角タイ
ミングにおける燃焼割合を推定することも可能である。
ステップ14では、燃焼割合の所定範囲（例えば10〜90
％）に相当するクランク角度θＭＢ10-90を求める。
【００２１】ステップ15では、１サイクル前の前記クラ
ンク角度θＭＢ10-90-1より最新値θＭＢ10-90が小さく
なっているか否かを判別する。そして、クランク角度θ
ＭＢ10-90が減少傾向にある場合には、ステップ16へ進
んで、点火時期を所定角度だけ進角補正する。一方、ス
テップ15で、クランク角度θＭＢ10-90が減少傾向にな
いことが判別された場合には、ステップ17へ進み、１サ
イクル前の前記クランク角度θＭＢ10-90-1より最新値
θＭＢ10-90が大きくなっているか否かを判別する。
ンク角度θＭＢ10-90-1より最新値θＭＢ10-90が小さく
なっているか否かを判別する。そして、クランク角度θ
ＭＢ10-90が減少傾向にある場合には、ステップ16へ進
んで、点火時期を所定角度だけ進角補正する。一方、ス
テップ15で、クランク角度θＭＢ10-90が減少傾向にな
いことが判別された場合には、ステップ17へ進み、１サ
イクル前の前記クランク角度θＭＢ10-90-1より最新値
θＭＢ10-90が大きくなっているか否かを判別する。
【００２２】ここで、クランク角度θＭＢ10-90の増大
変化が判別された場合には、ステップ18へ進み、点火時
期を所定角度だけ遅角補正する。また、ステップ17でク
ランク角度θＭＢ10-90の増大傾向にないと判別された
とき、即ち、クランク角度θＭＢ10-90が略一定してい
る場合には、ステップ19へ進んで前回の点火時期（進角
補正値）を保持する。
変化が判別された場合には、ステップ18へ進み、点火時
期を所定角度だけ遅角補正する。また、ステップ17でク
ランク角度θＭＢ10-90の増大傾向にないと判別された
とき、即ち、クランク角度θＭＢ10-90が略一定してい
る場合には、ステップ19へ進んで前回の点火時期（進角
補正値）を保持する。
【００２３】即ち、前記クランク角度θＭＢ10-90を最
短にするように点火時期をフィードバック補正すること
で、最大トルクが得られる点火時期に制御するものであ
り、１サイクル間での筒内圧Ｐの変化に基づいて点火時
期を制御するから、筒内圧Ｐのピーク発生時期に基づい
て点火時期を制御する場合に比べて、筒内圧Ｐのサンプ
リング周期を比較的長くしても、必要な精度が確保でき
る。
短にするように点火時期をフィードバック補正すること
で、最大トルクが得られる点火時期に制御するものであ
り、１サイクル間での筒内圧Ｐの変化に基づいて点火時
期を制御するから、筒内圧Ｐのピーク発生時期に基づい
て点火時期を制御する場合に比べて、筒内圧Ｐのサンプ
リング周期を比較的長くしても、必要な精度が確保でき
る。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項にかかる発
明によると、燃焼割合の所定範囲に相当する期間が最短
となるように点火時期を補正することで、最大のトルク
が得られる点火時期に簡便かつ精度良く制御することが
できるという効果がある。
明によると、燃焼割合の所定範囲に相当する期間が最短
となるように点火時期を補正することで、最大のトルク
が得られる点火時期に簡便かつ精度良く制御することが
できるという効果がある。
【図１】請求項１の発明にかかる装置の構成ブロック
図。
図。
【図２】実施の形態における機関のシステム構成図。
【図３】実施例の点火時期補正を示すフローチャート。
【図４】筒内圧，熱発生率，燃焼割合の相関を示す線
図。
図。
【図５】燃焼割合の推定制御を示す線図。
【図６】クランク角と筒内圧との相関を示す線図。
【図７】点火時期とトルクとの相関を示す線図。
１…内燃機関 ４…吸気マニホールド ５…スロットル弁 ６…燃料噴射弁 ８…点火栓 10…排気マニホールド 11…コントロールユニット 12…熱線式エアフローメータ 13…スロットルセンサ 14…クランク角センサ 15…水温センサ 16…筒内圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02P 5/152 F02P 5/153
Claims (2)
- 【請求項１】機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段
と、該筒内圧検出手段で検出される筒内圧に基づいて機関の
燃焼割合を演算する燃焼割合演算手段と、 該燃焼割合演算手段で演算される燃焼割合の所定範囲に
相当する期間が最短となるように、点火時期を遅角・進
角補正する点火時期補正手段と、 該点火時期補正手段で補正された点火時期に基づいて点
火栓による点火時期を制御する点火時期制御手段と、 を含んで構成され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】前記燃焼割合の所定範囲が、１０〜９０％
の範囲であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関
の点火時期制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00065796A JP3331107B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 内燃機関の点火時期制御装置 |
| US08/775,767 US5765530A (en) | 1996-01-08 | 1996-12-31 | Method of controlling ignition timing of internal combustion engine and apparatus therefore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00065796A JP3331107B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 内燃機関の点火時期制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189281A JPH09189281A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3331107B2 true JP3331107B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=11479802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00065796A Expired - Fee Related JP3331107B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 内燃機関の点火時期制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5765530A (ja) |
| JP (1) | JP3331107B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010196556A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Denso Corp | 発熱量算出装置、内燃機関の制御装置及びインジェクタの異常検出装置 |
| DE102010017282A1 (de) | 2009-06-09 | 2011-02-24 | Denso Corporation, Kariya-City | Vorrichtung zur Erfassung von Moment-Unterbrechungen und Steuergerät für einen Verbrennungsmotor mit derselben |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| AT4801U3 (de) * | 2001-08-22 | 2002-06-25 | Avl List Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum bereitstellen eines kurbelwinkelbasierten signalverlaufes |
| JP4391774B2 (ja) | 2003-07-17 | 2009-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 |
| JP4507975B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | エンジン制御装置 |
| JP4380604B2 (ja) * | 2005-07-29 | 2009-12-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP4882787B2 (ja) * | 2007-02-19 | 2012-02-22 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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