JP4678011B2 - 内燃機関点火時期制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を設定すると共に、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する内燃機関点火時期制御装置に関する。
内燃機関の点火時期制御において、内燃機関の運転状態から点火時期を求め、更に実際の点火直前までの内燃機関回転変化を角度信号の変化にて検出することにより上記点火時期を補正し、このことで適切な点火時期を設定する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特公平7−18395号公報(第4−6頁、図4−6)
このような点火時期制御において、更に内燃機関回転数変動を抑制するために、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する場合がある。このフィードバック制御では、前記特許文献1のごとく内燃機関の運転状態に基づいて求められたベース点火時期は点火時期フィードバック制御にて求められた補正量にて補正されることになる。
しかしこのようなフィードバック制御計算を実行する場合、前記特許文献1のごとく単純に角度信号の差を反映する場合と比較して計算に長時間を要する。
このため点火上死点より十分に前のタイミングで、ベース点火時期を求めると共に、更に内燃機関回転数状態に基づいてフィードバック制御計算を実行して補正量を算出することになる。そしてこの補正量にてベース点火時期を補正して最終点火時期を求め、この最終点火時期となるのを待って実際に点火を実行することになる。
しかしこのように点火上死点より十分に前のタイミングで余裕を持って最終点火時期が計算されていることから、高応答のフィードバック制御にするためにフィードバックゲインを大きくしようとするとオーバーシュートの可能性を高めることになった。すなわち最終点火時期算出時から実際にこの最終点火時期となるまでの時間が長くなり、この間に生じる回転数変動が無視できなくなるからである。このようにフィードバック制御上の無駄時間が長くなって回転変動抑制効果を十分高めることは困難であった。
本発明は、高応答の点火時期フィードバック制御が可能となることにより、回転変動を効果的に抑制できる内燃機関点火時期制御装置を目的とするものである。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の内燃機関点火時期制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を設定すると共に、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する内燃機関点火時期制御装置であって、点火上死点前に設けられたベース点火時期計算タイミングにて、内燃機関の運転状態に基づいてベース点火時期を算出するベース点火時期算出手段と、点火上死点前に設けられた点火時期フィードバック制御計算タイミングにて、点火時期フィードバック制御補正量を算出する点火時期フィードバック制御補正量算出手段と、前記ベース点火時期算出手段にて算出されたベース点火時期を、前記点火時期フィードバック制御補正量算出手段にて算出された点火時期フィードバック制御補正量により補正して最終点火時期を算出する最終点火時期算出手段と、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する初期点火時期設定手段と、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、点火時期フィードバック制御補正量の再算出及び該点火時期フィードバック制御補正量を用いた補正による最終点火時期の再算出が可能であるか否かを判定する再算出可能判定手段と、前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、前記点火時期フィードバック制御補正量を再算出して該点火時期フィードバック制御補正量により前記ベース点火時期を補正して最終点火時期の再算出を実行する最終点火時期再算出手段と、前記最終点火時期再算出手段にて最終点火時期が再算出された場合に、前記初期点火時期設定手段による点火時期設定を解除して、前記最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する点火時期再設定手段とを備える内燃機関点火時期制御装置において、前記再算出可能判定手段は、再算出が可能であるか否かを判定するに際して、予め設定された複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、再算出が可能であるかを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に再算出が可能であるか否かを判定することによって判定するものであり、前記最終点火時期再算出手段は、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定された当該算出開始時期において再算出を実行することを特徴とする。
初期点火時期設定手段は、先に最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定している。しかし、この後に、最終点火時期再算出手段にて最終点火時期が再算出された場合には、点火時期再設定手段は、初期点火時期設定手段による点火時期設定を解除して、最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定している。
このことにより最終点火時期再算出手段にて最終点火時期が再算出された場合には、実際の点火時期に、より近いタイミングでの内燃機関回転数が反映されることになる。したがってフィードバックゲインを大きくしてもオーバーシュートは生じにくくなり、高応答な点火時期フィードバック制御が可能となる。このことにより内燃機関の回転変動を効果的に抑制できる。
最終点火時期再算出手段にて最終点火時期が再算出されなかった場合には、上述したごとく、先に、初期点火時期設定手段により、最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期が実際の点火に用いられる点火時期として設定されていることから、この設定がそのまま生かされてこの点火時期にて実際の点火がなされることになる。
尚、再算出可能判定手段にて再算出可能と判定されて最終点火時期再算出手段にて最終点火時期の再算出がなされても、判定直後の回転変動が激しく変化して、再算出の完了時に最終点火時期を経過していた場合がある。しかし本発明のごとく先に初期点火時期設定手段により点火時期が設定されていることから、再算出が間に合わなければ先に設定した点火時期は解除されていないので、この点火時期に内燃機関のクランク角が到達すれば或程度の精度の点火時期にて実際に点火が行われることになる。このようにして失火などの点火異常が防止されることになる。
また、上記請求項1に記載の発明にあっては、複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば再算出可能か否かを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に判定するようにしている。そして、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定されたその算出開始時期において再算出を実行するようにしている。そのため、再算出が可能であると判定された場合には、予め設定された複数の算出開始時期のうち、再算出が可能な算出開始時期の中で最も実際の点火時期に近い算出開始時期において再算出が実行されるようになる。
請求項2に記載の内燃機関点火時期制御装置は、内燃機関の運転状態に応じて点火時期を設定すると共に、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する内燃機関点火時期制御装置であって、点火上死点前に設けられたベース点火時期計算タイミングにて、内燃機関の運転状態に基づいてベース点火時期を算出するベース点火時期算出手段と、点火上死点前に設けられた点火時期フィードバック制御計算タイミングにて、点火時期フィードバック制御補正量を算出する点火時期フィードバック制御補正量算出手段と、前記ベース点火時期算出手段にて算出されたベース点火時期を、前記点火時期フィードバック制御補正量算出手段にて算出された点火時期フィードバック制御補正量により補正して最終点火時期を算出する最終点火時期算出手段と、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、前記点火時期フィードバック制御補正量の再算出及び該点火時期フィードバック制御補正量を用いた補正による最終点火時期の再算出が可能であるか否かを判定する再算出可能判定手段と、前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、点火時期フィードバック制御補正量を再算出して該点火時期フィードバック制御補正量により前記ベース点火時期を補正して最終点火時期の再算出を実行する最終点火時期再算出手段と、前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、前記最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定し、前記再算出可能判定手段にて再算出が不可能であると判定された場合には、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する点火時期設定手段とを備える内燃機関点火時期制御装置において、前記再算出可能判定手段は、再算出が可能であるか否かを判定するに際して、予め設定された複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、再算出が可能であるかを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に再算出が可能であるか否かを判定することによって判定するものであり、前記最終点火時期再算出手段は、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定された当該算出開始時期において再算出を実行することを特徴とする。
このように点火時期設定手段は、再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定している。このことにより実際の点火時期に、より近いタイミングでの内燃機関回転数が反映されることになる。したがってフィードバックゲインを大きくしてもオーバーシュートは生じにくくなり、高応答な点火時期フィードバック制御が可能となる。このことにより内燃機関の回転変動を効果的に抑制できる。
又、再算出可能判定手段にて再算出が不可能であると判定された場合には、点火時期設定手段は、最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定している。このことから或程度の精度がある点火時期が必ず設定されることになり、失火などの点火異常が防止されることになる。
また、請求項に記載の発明にあっては、複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば再算出可能か否かを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に判定するようにしている。そして、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定されたその算出開始時期において再算出を実行するようにしている。そのため、再算出が可能であると判定された場合には、予め設定された複数の算出開始時期のうち、再算出が可能な算出開始時期の中で最も実際の点火時期に近い算出開始時期において再算出が実行されるようになる。
請求項に記載の内燃機関点火時期制御装置では、請求項1又は請求項2において、前記最終点火時期再算出手段は一定周期の割り込み処理にて前記点火時期フィードバック制御補正量及び前記最終点火時期の再算出を実行する手段であると共に、前記再算出可能判定手段は、前記最終点火時期再算出手段による割り込み処理が、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期より前に完了する場合には再算出が可能であると判定し、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期より前に完了しない場合には再算出は不可能であると判定することを特徴とする。
このように最終点火時期再算出手段による再算出が一定周期の割り込み処理にて行われるものである場合には、この割り込み処理が最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期より前に完了する場合は、最終点火時期を再算出できるので、再算出が可能であると判定できる。そして、これ以外の場合には、最終点火時期を再算出できないので、再算出は不可能であると判定できる。このように既に最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期との比較により容易かつ適切に再算出の可能・不可能を判定できる。
請求項に記載の内燃機関点火時期制御装置では、請求項1〜のいずれか一項において、前記再算出可能判定手段は、前記最終点火時期再算出手段による再算出処理が、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期よりも更に余裕期間以前に完了する場合には再算出が可能であると判定し、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期よりも更に余裕期間以前に完了しない場合には再算出は不可能であると判定することを特徴とする。
このように余裕期間を設けることにより、再算出される最終点火時期の変動をより適切に考慮でき、より高精度に再算出の可能・不可能を判定できる。したがって、より適切に最終点火時期再算出手段による再算出処理を実行でき、内燃機関の回転変動を効果的に抑制できる。
請求項に記載の内燃機関点火時期制御装置では、請求項において、前記余裕期間は、前記最終点火時期再算出手段により再算出される最終点火時期の変動幅を考慮して予め設定されていることを特徴とする。
このように最終点火時期の変動幅を考慮して余裕期間を設定することにより、より高精度に再算出の可能・不可能を判定できる。したがって、より適切に最終点火時期再算出手段による再算出処理を実行でき、内燃機関の回転変動を効果的に抑制できる。
請求項に記載の内燃機関点火時期制御装置では、請求項1〜のいずれか一項において、前記点火時期フィードバック制御補正量の算出処理は、アイドル時において内燃機関回転数変動を抑制するための処理として行われていることを特徴とする。
このように点火時期フィードバック制御補正量の算出処理がアイドル時において内燃機関回転数変動を抑制するための処理として実行されている場合には、アイドル時の回転変動抑制処理が高応答なものとなり、アイドル時の内燃機関の回転変動を効果的に抑制できる。
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用された火花点火型内燃機関(以下「エンジン」と称する)2の概略構成及びその制御装置のブロック図を表している。エンジン2は複数気筒、例えば4気筒ガソリンエンジンとして構成されている。図1ではこの内の1つの気筒を示している。エンジン2の各シリンダ4内にはピストン6が往復動可能に設けられており、このピストン6の頂面と、シリンダ4の内壁面及びシリンダヘッド8の下面とによって燃焼室10が区画形成されている。燃焼室10には吸気通路12及び排気通路14が接続されており、これら各通路12,14は吸気バルブ16及び排気バルブ18によって開閉される。
吸気通路12に設けられたサージタンク12aの上流側には燃焼室10に導入される吸入空気量を調節するためのスロットルバルブ20が設けられている。更にスロットルバルブ20の上流側には吸入空気量GAを測定するための吸入空気量センサ22が設けられている。サージタンク12aの下流にある各気筒の吸気ポート12bには燃料噴射弁24が設けられており、燃焼室10側に向けて燃料噴射可能としている。尚、燃料噴射弁24は吸気ポート12bではなく直接、燃焼室10内に噴射させる筒内噴射型としても良い。
吸気行程にて吸気バルブ16が吸気カム16aにより開弁されることにより燃料噴射弁24から噴射された燃料と共に吸気が混合気として燃焼室10内に供給されると、圧縮行程の最後に点火上死点近くにて点火プラグ26により混合気に点火されて燃焼行程となりピストン6が押し下げられる。そして排気行程にて排気バルブ18が排気カム18aにより開弁されることにより燃焼室10内の気体が排気通路14側に排出される。この後、排気は排気浄化触媒やマフラーを介して外部に排出される。
スロットルバルブ20の開度(スロットル開度)TA、燃料噴射弁24による燃料噴射量と燃料噴射時期、及び点火プラグ26による点火時期は、電子制御ユニット(以下、ECUと略す)30により演算された結果に基づいて調節されている。
ここでスロットル開度TAは、スロットルバルブ20に設けられたスロットル開度センサ20aにより検出されてECU30に読み込まれている。そしてアクセルペダル28の踏み込み量を検出するアクセルセンサ28aからのアクセル開度ACCPのデータ、及びその他のデータに基づいて算出された結果に応じた指令信号が、ECU30からスロットルバルブ20を駆動するスロットルモータ20bの制御回路に出力される。このことによりスロットルバルブ20が駆動されてスロットル開度TAが調節される。特にアイドル時においてはエンジン回転数センサ32aにて検出されるエンジン回転数NEが目標回転数NEtとなるようにスロットル開度TAが調節される。
更にECU30は、吸入空気量センサ22にて検出される吸入空気量GA及びエンジン回転数NEに基づいて基本燃料量を算出している。更にECU30は、この基本燃料量を、排気通路14に設けられた空燃比センサ34の出力に基づいてフィードバック制御し、適切な空燃比にて燃焼室10内で燃焼するように燃料噴射弁24からの燃料噴射量とその噴射タイミングとを調節している。
更にECU30は、吸入空気量GA及びエンジン回転数NEに基づいて点火時期を設定していると共に、エンジン回転数NEの変動、特にアイドル時における変動を抑制するために、点火時期をフィードバック制御により進遅角制御している。尚、ECU30はカムポジションセンサ36からのG2信号により気筒判別を実行している。
ここでECU30が実行する点火時期制御処理のフローチャートを図2に示す。本処理は各気筒のBTDC90°CA(点火上死点前90°クランク角:ベース点火時期計算タイミングに相当)毎の割り込みで実行される。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「S〜」で表す。
本処理が開始されると、まず吸入空気量センサ22により検出されている吸入空気量GAと、エンジン回転数センサ32aにより検出されているエンジン回転数NEとに基づいて、予めECU30内に格納されているベース点火時期マップMAPigtからベース点火時期を算出する(S102)。
更に各種進遅角要求値θ1,…θxを算出する(S103)。各種進遅角要求値θ1,…θxとしては、例えば加速時用、過渡時用、ノック補正用、機関暖機用、触媒暖機用、エンスト回避用などのために設定される点火時期の進遅角要求値である。
そして式1に示すごとく、ベース点火時期を、前記進遅角要求値θ1,…θxと、別途、後述するごとく算出されている点火時期フィードバック制御補正量θfbとに基づく補正処理Fhを実行して、最終点火時期を算出する(S104)。
[式1] 最終点火時期 ← ベース点火時期+Fh(θ1,…θx,θfb)
尚、現在、アイドル運転時でなければ、点火時期フィードバック制御補正量θfbなどのようにアイドル時で必要な補正はなされない。
上記式1のごとく算出した最終点火時期を、ECU30内に設けられた点火制御システム(IC回路あるいはプログラム)側に指示する(S106)。このことにより点火制御システム側では、この後に最終点火時期が書き換えられなければ、この最終点火時期にて該当する気筒の点火プラグ26に通電して点火を実行することになる。
ここで点火時期フィードバック制御補正量θfbの算出処理は図3に示したごとく、BTDC180°CA(点火上死点前180°クランク角:点火時期フィードバック制御計算タイミングに相当)にて割り込み実行されるようにプログラムが構成されている。したがって点火時期制御処理(図2)の開始タイミングよりも、クランク角90°CA前のタイミングで開始されていることになる。
この点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)では、まずエンジン回転数NEの回転変動量DLNEが算出される(S122)。この回転変動量DLNEの算出手法は各種存在する。例えば、所定の期間にわたってエンジン回転数NEの平均値NESMを算出し、この平均値NESMと現在のエンジン回転数NEとの差を回転変動量DLNEとする。
次にこの回転変動量DLNEに基づいて点火時期フィードバック制御計算処理Fpidを実行して、点火時期フィードバック制御補正量θfbを算出する(S124)。この点火時期フィードバック制御計算処理Fpidは、例えば式2に示すごとく回転変動量DLNEに基づくPID計算により求められる。
[式2] θfb ← Kp・DLNE + Ki・ΣDLNE + Kd・dDLNE/dt
ここでKp,Ki,Kdは比例係数であり、ΣDLNEは、制御周期毎の回転変動量DLNEの積算を表し、dDLNE/dtは1制御周期当たりの回転変動量DLNEの変化量を表している。
こうして各気筒のBTDC180°CA毎に割り込み実行される処理により点火時期フィードバック制御補正量θfbが求められ、点火時期制御処理(図2)のステップS104にてベース点火時期の補正に用いられる。
点火時期制御処理(図2)の説明に戻る。ステップS106の次に、今回の点火時期制御処理(図2)の処理後から前記式1にて算出した最終点火時期までに、点火時期フィードバック制御補正量θfbの再算出、及びこの点火時期フィードバック制御補正量θfbを用いた新たな補正にて最終点火時期の再算出が可能か否かが判定される(S108)。
この再算出は、後述する図4の再算出処理により行われるが、この再算出処理(図4)は、ECU30ではBTDC60°CAにて割り込み処理がなされる設定とされている。したがって、今回の点火時期制御処理(図2)の処理後に実行されるBTDC60°CAから前記式1にて算出された最終点火時期までにクランク軸32が回転する時間を、現在のエンジン回転数NEに基づいて算出し、この時間内で再算出処理(図4)が実行可能であれば(S108でyes)、次に「他の再算出条件」が判定される(S110)。尚、BTDC60°CAから最終点火時期までにクランク軸32が回転する時間は、エンジン回転数NEと共にエンジン回転数NEの加速度も考慮して、より高精度に算出しても良い。
ステップS110における「他の再算出条件」としては、始動後であるか、アイドル時であるか、回転が再算出に適した範囲にあるか、他の進遅角要求と干渉しないか等の条件が挙げられる。尚、他の進遅角要求との干渉とは、例えば前述した触媒暖機やエンスト回避などの優先すべき点火時期制御を実行している場合であり、この場合には再算出は行わない。
上記条件が全て満足された場合に、「他の再算出条件」は成立し(S110でyes)、次に再算出処理実行が設定される(S112)。すなわちこの後のBTDC60°CAにて再算出処理(図4)が実行されることになる。
前記時間内で再算出処理(図4)が実行不可能であれば(S108でno)、あるいは「他の再算出条件」が不成立であれば(S110でno)、再算出処理実行の設定は行わずに、このまま本処理を出る。
ステップS112にて実行が設定される再算出処理(図4)について説明する。ステップS112にて再算出処理の実行が設定された後に、BTDC60°CAとなると、まずこのタイミングでの回転変動量DLNEの算出が実行される(S132)。この処理は点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)のステップS122と同じである。
次にこの回転変動量DLNEに基づいて前記式2に示した点火時期フィードバック制御計算処理Fpidにより点火時期フィードバック制御補正量θfbを再算出する(S134)。この処理は点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)のステップS124と同じである。
そして前記式1に示したごとくベース点火時期を、前記進遅角要求値θ1,…θxと、今回再算出した点火時期フィードバック制御補正量θfbとに基づく補正処理Fhを実行して、最終点火時期を再算出する(S136)。この処理は点火時期制御処理(図2)のステップS104と同じである。
次に点火時期制御処理(図2)のステップS106にて点火制御システム側に指示された初期の最終点火時期の解除を、点火制御システム側に指示する(S138)。このことにより点火制御システム側では新たな最終点火時期を持てることになる。
そしてステップS136にて再算出した最終点火時期を点火制御システム側に指示する(S140)。この処理は点火時期制御処理(図2)のステップS106と同じである。尚、単に、再算出した最終点火時期を点火制御システム側に指示することで、点火制御システム側にて最終点火時期が書き換わるのであれば、特にステップS138の解除指示は不要である。
このことにより点火制御システム側では、この再算出された新たな最終点火時期にて該当する気筒の点火プラグ26に通電して点火を実行することになる。
図5に、回転変動が生じている状態のエンジンにおいて図2〜4による処理を実行した場合の一例を実施例として示す。尚、比較例として図6にBTDC180°CAでの点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)のみで、BTDC60°CAでの再算出処理(図4)を全く実行しない例を示す。図5に示したごとく本実施の形態によれば迅速に回転変動が収まるが、図6の比較例では回転変動は抑制されていないことが判る。
上述した構成において、請求項1,2,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図2〜4)の内、ステップS102がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS104が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS112,S132〜S136が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS106,S108,S138,S140が点火時期設定手段としての処理に相当する。
請求項3,5,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、初期点火時期設定手段、再算出可能判定手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期再設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図2〜4)の内、ステップS102がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS104が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS106が初期点火時期設定手段としての処理に、ステップS108が再算出可能判定手段としての処理に、ステップS112,S132〜S136が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS138,S140が点火時期再設定手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).他の再算出条件も含めて最終点火時期の算出からこの最終点火時期までの間で再算出処理(図4:BTDC60°CA)が実行できると判定されると(S108でyes、S110でyes)、点火時期フィードバック制御補正量θfbと最終点火時期とを再算出している(S112,S132〜S136)。そしてこの新たな最終点火時期を点火制御システム側に指示している(S138,S140)。
再算出処理(図4)が実行されない場合(S108でno又はS110でno)は、通常の算出タイミング(図3:BTDC180°CA)にて算出された点火時期フィードバック制御補正量θfbを用いて最終点火時期をBTDC90°CAで算出(S102,S104)し、そのまま用いている(S106)。
このように実際の点火に用いられる点火時期は、通常の算出タイミング(BTDC180°CA)にて算出された点火時期フィードバック制御補正量θfbを単に用いているのではない。通常の算出タイミングでの最終点火時期と共に、再算出結果、すなわち再算出処理(図4)の実行有無とその結果である再算出にて得られた点火時期フィードバック制御補正量θfbも用いて最終点火時期を求め、点火制御システム側に指示している(S106,S138,S140)。
したがって再算出処理(図4)にてBTDC60°CAで得られた再算出結果が存在すれば、実際の点火時期に、より近いタイミングでのエンジン回転数NEが最終点火時期に反映されることになる。このことからフィードバックゲイン(比例係数Kp,Ki,Kd)を大きくしてもオーバーシュートは生じにくくなり、高応答な点火時期フィードバック制御が可能となる。このことによりエンジン2の回転変動を効果的に抑制できる。
又、再算出処理(図4)が実行できずにBTDC60°CAで得られた再算出結果が存在しなくても、既に実際の点火時期として通常の算出タイミング(BTDC180°CA)にて算出された点火時期フィードバック制御補正量θfbを用いて算出(BTDC90°CA)された最終点火時期が設定されている(S106)。このため或程度の精度で最終点火時期が維持され、失火などの点火異常が生じることがない。
(ロ).再算出処理(図4)が実行可能と判定されても、その直後に回転変動が激しく変化して、BTDC60°CAに開始した再算出の完了時に最終点火時期を経過していた場合には、再算出された最終点火時期では点火は不能である。しかし本実施の形態のごとく先に点火時期が設定されている(S106)ことから、再計算が間に合わなければ先に設定した点火時期は解除されることはないので、この点火時期にエンジン2のクランク角が到達すれば或程度の精度の点火時期にて実際に点火が行われることになる。このようにして失火などの点火異常が防止されることになる。
(ハ).再算出処理(図4)をBTDC60°CAにて実行するか否かは、通常の算出タイミング(90°CA)にて算出された最終点火時期を用いて判定されている(S108)。この最終点火時期を用いて判定すれば再算出処理(図4)の実行可能・不可能が容易に判断できる。そして再算出処理(図4)を実行できる場合には適切なタイミングでの再算出が可能となる。
このように適切なタイミングで再算出処理(図4)の実行が可能となることにより効果的に回転変動を抑制できる点火時期が得られる。あるいは再算出処理(図4)の実行が不可能であることを容易に決定できることにより、ECU30に無駄な処理をさせずに済み、ECU30の負荷をいたずらに高めることがない。
又、このように再算出処理(図4)自体がBTDC60°CAでの割り込み処理として設定されている。したがってこの開始タイミングBTDC60°CAを参照することにより、既に算出されている最終点火時期(S104)との比較により容易かつ適切に再算出の可能・不可能を判定できる。
(ニ).特に図3,4による高応答な点火時期フィードバック制御処理は、アイドル時においてエンジン回転数変動を抑制するための処理として実行されているので、アイドル時の回転変動抑制処理が高応答なものとなり、アイドル時のエンジン回転変動を効果的に抑制できる。
[実施の形態2]
本実施の形態では、図2の代わりに図7の点火時期制御処理が各気筒のBTDC90°CA毎の割り込みで実行され、図4の代わりに図8の再算出処理がBTDC60°CA毎の割り込みで実行される。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じであるので、図1、3も参照して説明する。
本処理が開始されると、まず吸入空気量GAとエンジン回転数NEとに基づいてベース点火時期マップMAPigtからベース点火時期を算出する(S202)。この処理は前記ステップS102と同じ処理である。
そして各種進遅角要求値θ1,…θxを算出する(S203)。この処理は前記ステップS103と同じ処理である。
そして前記式1に示すごとく、ベース点火時期を、前記進遅角要求値θ1,…θxと、点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)にて算出されている点火時期フィードバック制御補正量θfbとに基づく補正処理Fhを実行して、最終点火時期を算出する(S204)。この処理は前記ステップS104と同じ処理である。
次にステップS204にて算出した最終点火時期までに、再算出処理(図8)が可能か否かが判定される(S206)。この判定処理は前記ステップS108と同じである。
再算出処理(図8)が実行可能であれば(S206でyes)、次に「他の再算出条件」が判定される(S208)。この判定処理は前記ステップS110と同じである。
「他の再算出条件」が満足されると(S208でyes)、次に再算出処理実行が設定される(S210)。この処理は前記ステップS112と同じである。すなわちBTDC60°CAにて再算出処理(図8)の実行がなされる。この再算出処理(図8)では、初期の最終点火時期の解除指示がされないのみで、ステップS232〜S238の処理は、それぞれ図4に示したステップS132〜S136,S140と同じである。したがってBTDC60°CAとなって、回転変動量DLNEの算出が実行され(S232)。この回転変動量DLNEに基づいて前記式2に示した点火時期フィードバック制御計算処理Fpidにより点火時期フィードバック制御補正量θfbを再算出する(S234)。そして前記式1に示したごとくベース点火時期を、前記進遅角要求値θ1,…θxと、今回再算出した点火時期フィードバック制御補正量θfbとに基づく補正処理Fhを実行して、最終点火時期を再算出する(S236)。そしてステップS236にて再算出した最終点火時期を点火制御システム側に指示する(S238)。このことにより点火制御システム側では、この再算出された新たな最終点火時期にて該当する気筒の点火プラグ26に対して点火を実行することになる。
図7の説明に戻り、再算出処理(図8)が実行不可能であれば(S206でno)、あるいは「他の再算出条件」が成立しなければ(S208でno)、ステップS204にて算出した最終点火時期を、ECU30内に設けられた点火制御システム側に指示する(S212)。この処理は前記ステップS106と同じである。このことにより点火制御システム側では、この初期に算出された最終点火時期にて該当する気筒の点火プラグ26に対して点火を実行することになる。
上述した構成において、請求項1,2,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図3,7,8)の内、ステップS202がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS204が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS210,S232〜S236が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS206,S212,S238が点火時期設定手段としての処理に相当する。
請求項4,5,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、再算出可能判定手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図3,7,8)の内、ステップS202がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS204が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS206が再算出可能判定手段としての処理に、ステップS210,S232〜S236が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS212,S238が点火時期設定手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1の(イ)、(ハ)、(ニ)の効果を生じる。
(ロ).再算出処理(図8)が実行可能と判定されても、その直後に回転変動が激しく変化し、BTDC60°CAに開始した再算出の完了時に最終点火時期を経過していた場合には、再算出された最終点火時期では点火は不能である。本実施の形態では先に点火時期が設定されていない。しかし、通常は点火制御システム側にて最小進角度(ATDCにて設定)にてガードがなされているので失火は生じない。更に例えば点火制御システム側にて最終点火時期の指示がない場合には前回の制御周期時の最終点火時期などをそのまま用いることにしておいても良い。
[実施の形態3]
本実施の形態では、図2の代わりに図9の点火時期制御処理が各気筒のBTDC90°CA毎の割り込みで実行され、図4の代わりに図10の再算出処理がBTDC30°CA又は60°CA毎の割り込みで実行される。これ以外の構成は前記実施の形態1と同じであるので、図1、3も参照して説明する。
本処理が開始されると、まず吸入空気量GAとエンジン回転数NEとに基づいてベース点火時期マップMAPigtからベース点火時期を算出する(S302)。この処理は前記ステップS102と同じ処理である。
そして各種進遅角要求値θ1,…θxを算出する(S303)。この処理は前記ステップS103と同じ処理である。
そして前記式1に示すごとく、ベース点火時期を、前記進遅角要求値θ1,…θxと、点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理(図3)にて算出されている点火時期フィードバック制御補正量θfbとに基づく補正処理Fhを実行して、最終点火時期を算出する(S304)。この処理は前記ステップS104と同じ処理である。
このようにして算出した最終点火時期を、ECU30内に設けられた点火制御システム側に指示する(S306)。この処理は前記ステップS106と同じ処理である。このことにより点火制御システム側では、この後に最終点火時期が書き換えられなければ、この最終点火時期にて該当する気筒の点火プラグ26に対して点火を実行することになる。
ステップS306の次に、今回の点火時期制御処理(図9)の処理後から前記式1にて算出した最終点火時期までに、BTDC30°CA割り込みで行う場合での点火時期フィードバック制御補正量θfbの再算出及びこの補正量θfbを用いた新たな補正にて最終点火時期の再算出が可能か否かが判定される(S308)。
この再算出は図10に示す再算出処理により行われる。この再算出処理(図10)はステップS332〜S340にて実行される処理は、前記図4における処理と同一である。ただしECU30ではBTDC30°CAとBTDC60°CAとのいずれにても割り込み処理が可能な設定とされている。したがってステップS308では、BTDC30°CAから前記式1にて算出された最終点火時期までクランク軸32が回転する時間を、現在のエンジン回転数NEに基づいて算出し、この時間内で再算出処理(図10)が実行可能であれば(S308でyes)、次に「他の再算出条件」が判定される(S310)。
このステップS310の判定は、前記図2のステップS110と同じ判定である。この「他の再算出条件」が成立していると(S310でyes)、次に30°CAでの再算出処理実行が設定される(S312)。すなわちBTDC30°CAにて再算出処理(図10)が実行されて、点火時期フィードバック制御補正量θfb及び最終点火時期の再算出がなされ(S332〜S336)、初期の最終点火時期を解除し(S338)、ステップS336にて再算出した最終点火時期を点火制御システム側に指示する(S340)。
「他の再算出条件」が成立していなければ(S310でno)、このまま本処理を出る。
ステップS308にてBTDC30°CAでの再算出処理(図10)が不可能と判定された場合には(S308でno)、ステップS304にて算出した最終点火時期までに、BTDC60°CA割り込みで行う場合での点火時期フィードバック制御補正量θfb及び最終点火時期の再算出が可能か否かが判定される(S314)。この再算出についても前述したごとく図10に示す再算出処理により行われる。ステップS314では、BTDC60°CAから前記式1にて算出された最終点火時期までクランク軸32が回転する時間を、現在のエンジン回転数NEに基づいて算出し、この時間内で再算出処理(図10)が実行可能であれば(S314でyes)、次に「他の再算出条件」が判定される(S316)。このステップS316の判定は前記ステップS310と同じ判定である。ここで「他の再算出条件」が成立していると(S316でyes)、次に60°CAでの再算出処理実行が設定される(S318)。すなわちBTDC60°CAにて再算出処理(図10)が実行されて、点火時期フィードバック制御補正量θfb及び最終点火時期の再算出がなされ(S332〜S336)、初期の最終点火時期を解除し(S338)、ステップS336にて再算出した最終点火時期を点火制御システム側に指示する(S340)。
再算出処理(図10)が実行不可能であれば(S314でno)、あるいは「他の再算出条件」が成立していなければ(S316でno)、このまま本処理を出る。
上述した構成において、請求項1,2,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図3,9,10)の内、ステップS302がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS304が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS312,S318,S332〜S336が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS306,S308,S314,S338,S340が点火時期設定手段としての処理に相当する。
請求項3,5,8との関係は、ECU30がベース点火時期算出手段、点火時期フィードバック制御補正量算出手段、最終点火時期算出手段、初期点火時期設定手段、再算出可能判定手段、最終点火時期再算出手段及び点火時期再設定手段に相当する。ECU30が実行する処理(図3,9,10)の内、ステップS302がベース点火時期算出手段としての処理に、ステップS122,S124が点火時期フィードバック制御補正量算出手段としての処理に、ステップS304が最終点火時期算出手段としての処理に相当する。ステップS306が初期点火時期設定手段としての処理に、ステップS308,S314が再算出可能判定手段としての処理に、ステップS312,S318,S332〜S336が最終点火時期再算出手段としての処理に、ステップS338,S340が点火時期再設定手段としての処理に相当する。
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).前記実施の形態1の効果を生じると共に、BTDC30°CAとBTDC60°CAとについて再算出可能か否かを判定しているため、BTDC30°CAで再算出可能となれば、BTDC60°よりも更に実際の点火時期に近いタイミングでのエンジン回転数が最終点火時期に反映されることになる。又、BTDC30°CAで再算出が不可能でも、BTDC60°CAであれば、BTDC180°CAよりも実際の点火時期に近いタイミングでのエンジン回転数が最終点火時期に反映されることになる。
このことにより、前記実施の形態1の効果をより顕著なものとすることができる。
[その他の実施の形態]
(a).前記各実施の形態においては、再算出処理の割り込みタイミングは、固定されたタイミング、すなわちBTDC60°CAのみ、あるいはBTDC60°CAとBTDC30°CAとから実行可能なタイミングを選択するものであった。
この代わりに、再算出タイミングを固定せず、ステップS108,S206の判定では、最終点火時期より前の期間において再算出が可能なタイミングを計算して、該タイミングが点火時期制御処理(図2,7)の終了時点より後のタイミングか否かを判定させても良い。この場合、後のタイミングであれば、再算出可能として、ステップS108,S206にて判定のために算出したタイミングにて再算出処理(図4,8)を実行させるようにしても良い。
(b).前記各実施の形態において、最終点火時期を算出した時点からこの最終点火時期までの間に、点火時期フィードバック制御補正量θfb及び最終点火時期の再算出が可能であるか否かを判定していた。すなわち再算出の最終期限として最終点火時期を用いていた。この代わりに、最終点火時期よりも更に余裕期間以前の時点を最終期限として判定しても良い。
例えば、再算出される最終点火時期の変動幅を考慮して、最大の変動幅に該当する余裕期間を予め設定しておくことにより、再算出される最終点火時期の変動をより適切に考慮でき、より高精度に再算出の可能・不可能を判定できる。
(c).本実施の形態では、アイドル時のエンジン回転数NEの回転変動に対処するものであったが、ステップS110,S208,S310,S316にてアイドル時の条件を外すことにより、これ以外のエンジン運転状態にてエンジン回転数NEの回転変動に対処させることにしても良い。
実施の形態1のエンジンの概略構成及びその制御装置のブロック図。 実施の形態1のECUが実行する点火時期制御処理のフローチャート。 同じく点火時期フィードバック制御補正量θfb算出処理のフローチャート。 同じく再算出処理のフローチャート。 本実施の形態の処理の一例を示すタイミングチャート。 比較例を示すタイミングチャート。 実施の形態2のECUが実行する点火時期制御処理のフローチャート。 同じく再算出処理のフローチャート。 実施の形態3のECUが実行する点火時期制御処理のフローチャート。 同じく再算出処理のフローチャート。
符号の説明
2…エンジン、4…シリンダ、6…ピストン、8…シリンダヘッド、10…燃焼室、12…吸気通路、12a…サージタンク、12b…吸気ポート、14…排気通路、16…吸気バルブ、16a…吸気カム、18…排気バルブ、18a…排気カム、20…スロットルバルブ、20a…スロットル開度センサ、20b…スロットルモータ、22…吸入空気量センサ、24…燃料噴射弁、26…点火プラグ、28…アクセルペダル、28a…アクセルセンサ、30…ECU、32…クランク軸、32a…エンジン回転数センサ、34…空燃比センサ、36…カムポジションセンサ。

Claims (6)

  1. 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を設定すると共に、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する内燃機関点火時期制御装置であって、
    点火上死点前に設けられたベース点火時期計算タイミングにて、内燃機関の運転状態に基づいてベース点火時期を算出するベース点火時期算出手段と、
    点火上死点前に設けられた点火時期フィードバック制御計算タイミングにて、点火時期フィードバック制御補正量を算出する点火時期フィードバック制御補正量算出手段と、
    前記ベース点火時期算出手段にて算出されたベース点火時期を、前記点火時期フィードバック制御補正量算出手段にて算出された点火時期フィードバック制御補正量により補正して最終点火時期を算出する最終点火時期算出手段と、
    前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する初期点火時期設定手段と、
    前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、点火時期フィードバック制御補正量の再算出及び該点火時期フィードバック制御補正量を用いた補正による最終点火時期の再算出が可能であるか否かを判定する再算出可能判定手段と、
    前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、前記点火時期フィードバック制御補正量を再算出して該点火時期フィードバック制御補正量により前記ベース点火時期を補正して最終点火時期の再算出を実行する最終点火時期再算出手段と、
    前記最終点火時期再算出手段にて最終点火時期が再算出された場合に、前記初期点火時期設定手段による点火時期設定を解除して、前記最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する点火時期再設定手段とを備える内燃機関点火時期制御装置において、
    前記再算出可能判定手段は、再算出が可能であるか否かを判定するに際して、予め設定された複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、再算出が可能であるかを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に再算出が可能であるか否かを判定することによって判定するものであり、
    前記最終点火時期再算出手段は、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定された当該算出開始時期において再算出を実行することを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
  2. 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を設定すると共に、内燃機関回転数に対する点火時期フィードバック制御を実行する内燃機関点火時期制御装置であって、
    点火上死点前に設けられたベース点火時期計算タイミングにて、内燃機関の運転状態に基づいてベース点火時期を算出するベース点火時期算出手段と、
    点火上死点前に設けられた点火時期フィードバック制御計算タイミングにて、点火時期フィードバック制御補正量を算出する点火時期フィードバック制御補正量算出手段と、
    前記ベース点火時期算出手段にて算出されたベース点火時期を、前記点火時期フィードバック制御補正量算出手段にて算出された点火時期フィードバック制御補正量により補正して最終点火時期を算出する最終点火時期算出手段と、
    前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、前記点火時期フィードバック制御補正量の再算出及び該点火時期フィードバック制御補正量を用いた補正による最終点火時期の再算出が可能であるか否かを判定する再算出可能判定手段と、
    前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、点火時期フィードバック制御補正量を再算出して該点火時期フィードバック制御補正量により前記ベース点火時期を補正して最終点火時期の再算出を実行する最終点火時期再算出手段と、
    前記再算出可能判定手段にて再算出が可能であると判定された場合には、前記最終点火時期再算出手段にて再算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定し、前記再算出可能判定手段にて再算出が不可能であると判定された場合には、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期を実際の点火に用いられる点火時期として設定する点火時期設定手段とを備える内燃機関点火時期制御装置において、
    前記再算出可能判定手段は、再算出が可能であるか否かを判定するに際して、予め設定された複数の算出開始時期のうち、いずれの算出開始時期から再算出にかかる処理を開始すれば、前記最終点火時期算出手段にて最終点火時期を算出した時点から該最終点火時期までの間に、再算出が可能であるかを、最終点火時期に近い算出開始時期から順に再算出が可能であるか否かを判定することによって判定するものであり、
    前記最終点火時期再算出手段は、いずれかの算出開始時期において再算出が可能であると判定された場合には、再算出が可能であると判定された当該算出開始時期において再算出を実行することを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
  3. 請求項1又は請求項2において、前記最終点火時期再算出手段は一定周期の割り込み処理にて前記点火時期フィードバック制御補正量及び前記最終点火時期の再算出を実行する手段であると共に、前記再算出可能判定手段は、前記最終点火時期再算出手段による割り込み処理が、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期より前に完了する場合には再算出が可能であると判定し、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期より前に完了しない場合には再算出は不可能であると判定することを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
  4. 請求項1〜のいずれか一項において、前記再算出可能判定手段は、前記最終点火時期再算出手段による再算出処理が、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期よりも更に余裕期間以前に完了する場合には再算出が可能であると判定し、前記最終点火時期算出手段にて算出された最終点火時期よりも更に余裕期間以前に完了しない場合には再算出は不可能であると判定することを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
  5. 請求項において、前記余裕期間は、前記最終点火時期再算出手段により再算出される最終点火時期の変動幅を考慮して予め設定されていることを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
  6. 請求項1〜のいずれか一項において、前記点火時期フィードバック制御補正量の算出処理は、アイドル時において内燃機関回転数変動を抑制するための処理として行われていることを特徴とする内燃機関点火時期制御装置。
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