JPH0281955A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関の点火時期制御装置、特に、高オ
クタン価燃料に適した点火時期と低オクタン価燃料に適
した点火時期とが予め設定されてなる点火時期制御装置
に関する。

従来の技術 近年の自動車用内燃機関の多くは、低オクタン価燃料（
所謂レギュラー燃料）の使用を前提として点火時期が設
定されている。従って、この種の内燃機関に仮に高オク
タン価燃料（所謂ハイオク燃料）を使用したとしても、
点火時期を十分に進角させることができないため、熱効
率や出力の点でハイオク燃料の利点を十分に発揮させる
ことができない。

また、常時ハイオク燃料を使用することを前提として点
火時期を設定することも勿論可能であるが、この種の内
燃機関に誤ってレギュラー燃料を使用すると、激しいノ
ッキングを生じる虞れがある。

そこで、従来から使用燃料がハイオク燃料であるかレギ
ュラー燃料であるかをノッキング発生に基づいて判定し
、その判定に応じてハイオク用基本点火時期とレギュラ
ー用基本点火時期とを切り換えて点火時期制御を行うよ
うにしたものがある。

例えば、特開昭６０−１０４７７４号公報には、初期状
態でハイオク用基本点火時期を選択しておき、ノッキン
グの発生頻度が一定値以上となったときにレギュラー燃
料であると判定して、レギュラー用基本点火時期に切り
換えるようにした点火時期制御装置が記載されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の点火時期制御装置においては
、一方の基本点火時期から他方の基本点火時期に切り換
えられた際に、最終的な点火時期が急激に変化してしま
う。例えば、レギュラー燃料を用いてハイオク用基本点
火時期により運転が開始された場合に、運転中ある時点
でハイオク用基本点火時点からレギュラー用基本点火時
点へと急激に遅角することになり、これに伴って機関出
力が急変するため自動車等の運転に不連続感が生じ、乗
員に不快感を与えたりする虞れがある。

また、上記のようにノッキング発生頻度に依存して基本
点火時期特性の切り換えを行うものでは、切り換えの基
準値の設定が非常に難しく、誤判定を生じ易い。

課題を解決するための手段 この発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
であり、第１図に示すように、運転条件に応じてレギュ
ラー用基本点火時期を設定するレギュラー用基本点火時
期設定手段ｌと、運転条件に応じてハイオク用基本点火
時期を設定するハイオク用基本点火時期設定手段２と、
基本点火時期としてレギュラー用基本点火時期あるいは
ハイオク用基本点火時期のいずれかを選択する選択手段
３と、選択された一方の基本点火時期に点火時期補正量
を付加して最終点火時期を決定する点火時期補正手段４
と、内燃機関のノッキング発生を検出するノッキング検
出手段５と、ノッキングの存無に応じて上記点火時期補
正量を増減させるとと６に、基本点火時期のレギュラー
／ハイオク切換時にこれを初期化する補正量演算手段６
と、上記最終点火時期と他方の基本点火時期とを比較し
て両者の一致時に上記選択手段３に切換命令を与える切
換手段７とを備えて構成されている。尚、８は上記最終
点火時期に従って点火を行う点火装置である。

作用 例えば、選択手段３がハイオク選択状態であれば、点火
時期は比較的進み側に設定されたハイオク用基本点火時
期に基づいて決定される。つまり、ハイオク用基本点火
時期に点火時期補正量を付加して最終点火時期が決定さ
れ、これに従って点火装置８により点火が行われる。こ
こで、仮にレギュラー燃料が使用されていたとすると、
ノッキングが生じ易いため、そのノッキング発生に伴い
点火時期補正量が徐々に減少し、最終点火時期は徐々に
遅角する。そして、この補正後の最終点火時期が、その
ときのレギュラー用基本点火時期と一致したならば、使
用燃料がレギュラー燃料であると判定し、選択手段３が
レギュラー側に切り換えられる。従って、以後は比較的
遅れ側に設定されたレギュラー用基本点火時期を用いて
点火時期が制御される。また、このとき点火時期補正量
が初期化され、０となる。従って、最終点火時期は、基
本点火時期のハイオりからレギュラーへの切り換えに拘
わらず、連続したものとなる。

逆に、レギュラー選択状態でハイオク燃料が使用された
場合には、ノッキングが生じにくいので、点火時期補正
量が徐々に増大し、最終点火時期が進角する。そして、
この補正後の最終点火時期が、そのときのハイオり用基
本点火時期と一致したならば、使用燃料がハイオク燃料
であると判定し、選択手段３がハイオク側に切り換えら
れる。この場合も、切換時に点火時期補正量が初期化さ
れ、０となるため、やはり最終点火時期は連続したもの
となる。

実施例 第２図は、この発明に係る点火時期制御装置の一実施例
の機械的構成を示す構成説明図である。

同図において、１１は一例として直列４気筒機関を示し
ており、各気筒のノッキング発生を個別に検出するため
に、各気筒毎にノッキングセンナとして筒内圧力センサ
１３が配設されている。この筒内圧力センサ１３は、例
えば圧電素子を利用して座金状に形成されており、各気
筒の点火プラグ１２取付部に装着されている。この筒内
圧力センサ１３の出力信号は、コントロールユニット１
９のノッキング処理回路２４に入力されており、ここで
ノッキング信号を抽出することによりノッキング検出の
ために用いられる。

また、上記内燃機関１１の吸気通路１４には、機関吸入
空気量を検出するエアフロメータ１５が配設されている
。そして、エアフロメータ１５下流のスロットル弁１６
には、該スロットル弁１６が略全開位置つまりアイドル
位置にあるときにＯＮ信号を発するアイドルスイッチ１
７が装着されている。上記エアフロメータ１５の検出信
号ならびにアイドルスイッチ１７の検出信号は、上記コ
ントロールユニット１９に入力されている。尚、」−記
アイドルスイッチ１７がＯＮとなったアイドル時には、
通常の点火時期制御とは異なったアイドル時制御が実行
される。

１８は、上記内燃機関１１のクランク軸の回転を検出す
るクランク角センサを示しており、このクランク角セン
サ１８は、回転角を示すクランク角ビ毎のパルス信号（
ＰＯ８信号）と、各気筒の圧縮上地点前所定位置を検出
するためのクランク角１８０°毎のパルス信号（ＲＥＦ
信号）とを上記コントロールユニット１９に対し出力し
ている。

コントロールユニット１９は、デジタルマイクロコンピ
ュータシステムを用いたもので、種々の演算処理を行う
ＣＰＵ２０、制御プログラムや固定的なデータが格納さ
れたＲＯＭ２１．種々のデータの一時的な記憶を行うＲ
ＡＭ２２、Ｉ１０ポート２３などを主体として構成され
ている。尚、レギュラー用基本点火時期およびハイオク
用基本点火時期は、上記ＲＯＭ２１内に、機関回転数と
負荷（例えば基本燃料噴射量Ｔｐ等）をパラメータとす
るデータマツプの形でそれぞれ与えられている。

また２５は、点火コイルやパワートランジスタ等からな
る点火装置を示しており、上記コントロールユニット１
９にて決定された最終点火時期に従って作動し、各気筒
の点火を順次行うようになっている。

次に、第３図〜第５図のフローチャートは、上記コント
ロールユニット１９において実行される制御プログラム
を示しており、以下、このフローチャートを参照して上
記実施例における点火時期制御について説明する。

第３図のフローチャートは、点火時期制御のメインプロ
グラムを示しており、これは例えば各気筒の点火の度に
実行される。

初めに、ステップｌで、そのときの機関運転条件に対応
するハイオク用基本点火時期ＴＡＤＶＨを設定する。こ
のハイオク用基本点火時期ＴＡＤＶＨは、内燃機関の負
荷と回転数とをパラメータとしたハイオク用基本点火時
期マツプに基づいて設定される。またステップ２で、同
様にそのときの機関運転条件に対応するレギュラー用基
本点火時期ＴΔＤＶＲを設定する。このレギュラー用基
本点火時期ＴＡＤＶＲは、やはり内燃機関の負荷と回転
数とをパラメータとしたレギュラー用基本点火時期マツ
プに基づいて設定される。尚、当然のことなからハイオ
ク用基本点火時期ＴＡＤＶＨはレギュラー用基本点火時
期ＴＡＤＶＲよりも進み側に設定されている。

そして、ステップ３で、燃料種別を示す種別判定フラグ
ＦＨＩ　ＱＣの状態を判定する。この種別判定フラグＰ
ＨＩＯＣは、後述する種別判定プログラムによって使用
燃料がハイオク燃料であると判定した場合にはｒｌＪ、
レギュラー燃料であると判定した場合には「０」となる
ものである。従って、この種別判定フラグＰＨＩ　ＱＣ
が「１」であればステップ４へ進んで、基本点火時期Ｔ
ＡＤＶとしてハイオク用基本点火時期ＴＡＤＶＨを選択
する。「０」であればステップ５へ進んで、基本点火時
期ＴＡＤＶとしてレギュラー用基本点火時期ＴＡＤＶＲ
を選択する。

ステップ６では、このようにして選択した基本点火時期
ＴＡＤＶに、ノッキング回避用の点火時期補正ｆｆ１Ｋ
ＮＫｃｓを加えて最終点火時期５ＥＴＡＤＶを決定する
。そして、ステップ７てこの最終点火時期５ＥＴＡＤＶ
をＩ１０ポート２３のレジスタにセットする。

尚、実際にはこの点火時期制御は各気筒毎に実行され、
各気筒毎に最適な最終点火時期でもって点火が行われる
。

ここで、上記の点火時期補正ｆｆ１ＫＮＫｃｓは、第４
図に示すノッキング制御プログラムに従って逐次与えら
れる。このノッキング制御プログラムは、例えば各気筒
の点火直後に実行されるもので、ステップ１１で各筒内
圧力センサ１３の検出信号から得たノッキング信号を読
み込み、かつステップ１２でノッキング発生の有無を判
定する。そして、ノッキングが発生していた場合には、
ステップ１３へ進み、前回の点火時期補正量ＫＮＫＣＳ
から一定量Ｄ１を差１２引いて遅角側に補正する。

またノッキングが発生していない場合には、ステップ１
４へ進んで、ｒｉｉｊ回の点火時期補正量ＫＮＫＣ８に
一定ｆｆ１Ｄ２を加えて進角側に補正する。すなわち、
ノッキングが発生し続ければ、点火時期補正量ＫＮＫＣ
Ｓは徐々に誠少し、ごの結県、最終点火時期５ＥＴＡＤ
Ｖは徐々に遅角補正される。

また逆に、ノッキングの発生しない状態が継続すれば、
点火時期補正＋５ｔＫＮＫｃｓは徐々に増大し、最終点
火時期５ＥＴＡＤＶが徐々に進角補正される。従って、
通常、最終点火時期５ＥＴＡＤＶは、そのときの使用燃
料に対応したトレースノック点（ノッキング発生限界）
付近にフィードバック制御されることになる。

尚、上記のノッキングの検出ならびに点火時期補正量Ｋ
　Ｎ　Ｋ　ＣＳの演算は、実際には各気筒毎に個別に行
われる。

次に第５図は、燃料種別の判定プログラムを示している
。これは、例えば所定クランク角毎もしくは所定時間毎
に実行されるもので、先ずステップ２１で、種別判定フ
ラグＰＨＩ　ＱＣが「１」であるか否か、つまり現在ハ
イオク用基本点火時期に従って制御を行っているのかレ
ギュラー用基本点火時期に従って制御を行っているのか
を判定する。仮に、ハイオク燃料として制御を実行中で
あればステップ２２へ進み、ハイオク用基本点火時期Ｔ
ＡＤＶＨを補正して得たそのときの最終点火時期５ＥＴ
ＡＤＶを、ステップ２で求めたレギュラー用基本点火時
期ＴＡＤＶＲと比較する。ここで最終点火時期５ＥＴＡ
ＤＶがレギュラー用基本点火時期ＴＡＤＶＲ以下にまで
遅角補正されていれば、使用燃料がレギュラー燃料であ
ると判定し、ステップ２３へ進んで種別判定フラグＦＨ
Ｉ　ＱＣを「０」とする。従って、これ以後は基本点火
時期ＴＡＤＶとしてレギュラー用基本点火時期Ｔ　ＡＤ
ＶＲが選択されることになる（ステップ３．ステップ５
）。

またステップ２１の判定でレギュラー燃料として制御を
実行中であれば、ステップ２４へ進み、レギュラー用基
本点火時期ＴＡＤＶＲを補正して得たそのときの最終点
火時期５ＥＴＡＤＶを、ステップ１で求めたハイオク用
基本点火時期ＴＡＤＶＨと比較する。ここで最終点火時
期５ＥＴＡＤＶがハイオク用基本点火時期Ｔ　Ａ　Ｄ　
Ｖ　Ｈ以上に進角補正されていれば、使用燃料がハイオ
ク燃料であると判定し、ステップ２５へ進んで、種別判
定フラグＰＨＩＯＣを「１」とする。これにより、以後
はハイオク用基本点火時期ＴＡＤＶＨに基づいて点火時
期が制御される。

またステップ２３あるいはステップ２５で、基本点火時
期マツプの切り換えを行った場合には、更にステップ２
６に進み、点火時期補正ｍ　Ｋ　Ｎ　ＫＯ２を「０」に
初期化する。これにより最終点火時期５ＥＴＡＤＶの急
激な変化が防止される。

尚、前述したように各気筒毎に個別にノッキング制御を
行う場合には、最終点火時期５ＥＴＡＤ■が各気筒毎に
異なるものとなるので、特定気筒の最終点火時期あるい
は４気筒の平均値等を用いて基本点火時期ＴΔＤＶＲ，
ＴＡＤＶＨとの比較を行えば良い。

第６図は、−例として内燃機関１１の定常運転中に、使
用燃料をハイオク燃料からレギュラー燃料へ切り換え、
かつその後再びハイオク燃料へと切り換えた場合の点火
時期の変化状況を模式的に示したものである。

この図の例では、当初はハイオク用基本点火時期が選択
されており、前述したノッキング制御が行われる結果、
ハイオク燃料のトレースノック点付近に最終点火時期が
保たれる。そして、図のＡ時点で燃料がレギュラー燃料
に切り換えられると、ノッキングが発生しやすくなるた
め、ノッキング制御によって最終点火時期は徐々に遅角
補正されていく。やがて、最終点火時期がレギュラー用
基本点火時期に一致するので、その時点（図のＢ時点）
で基本点火時点マツプがレギュラー用に切り換えられる
。

このとき、前述したように、点火時期補正ｆｆ１ＫＮＫ
Ｃ３が０となるので、切り換え前後の最終点火時期は滑
らかに連続したものとなり、機関出力等の上で段差感を
生じることがない。

以後は、最終点火時期がレギュラー燃料のトレースノッ
ク点付近に保たれるが、図のＣ時点で燃料がハイオり燃
料に再び切り換えられると、ノッキングが発生しなくな
るため、ノッキング制御により最終点火時期が徐々に進
角する。やがて最終点火時期がハイオク用基本点火時期
に一致するので、その時点（Ｄ時点）で基本点火時期マ
ツプが再びハイオク用に切り換えられる。この切り換え
の際にも、点火時期補正ＩＫＮＫｃｓが０となるため、
最終点火時期は連続的に変化する。

ところで、近年、上述したノッキング制御と同様な点火
時期フィードバック制御の一種として、燃焼圧力のピー
ク位置の検出に基づいて、点火時期を、最大トルクを得
るだめの最小進角位置つまりＭＢＴ点に制御する所謂Ｍ
ＢＴ制御が知られているが、本発明は、このＭＢＴ制御
とノッキング制御とを組み合わせて用いることも可能で
ある。

このＭＢＴ制御自体は特開昭６１９６７７９号公報や特
開昭５８−８２０７４号公報等において公知であるので
、その詳細な説明は省略するが、燃焼圧力が最大となる
クランク角位置つまりピーク位置がＡＴＤＣ＋　５°付
近に来るように点火時期を設定すれば、機関発生トルク
が最大になるという特性に基づいたもので、例えば前述
した筒内圧力センサ１３によって実際に燃焼圧力を検出
し、そのピーク位置がＡＴＤＣ１５°付近に来るように
点火時期をフィードバック制御するのである。

このＭＢＴ制御を組み合わせた場合には、ノッキング非
検出時にＭＢＴ制御による進角補正がなされることにな
るが、その際の進角速度を単なるノッキング制御のみに
よる進角速度よりも大きく与えることができる。従って
、第７図に示すように、レギュラー燃料からハイオク燃
料へ使用燃料を切り換えた際に、進角補正が速やかに行
われ、ハイオク用基本点火時期への切換を一層応答性良
く行うことができる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の点火時期制御装置によれば、レギュラー用基本点火時
期も１．＜はハイオク用基本点火時期のいずれかを補正
して得た最終点火時期を他方の基本点火時期と比較して
レギュラー用基本点火時期、ハイオク用基本点火時期の
切り換えを行うようにしたので、燃料種別が変化した場
合にこれを確実に検出して基本点火時期特性の切り換え
を行うことができる。また、その基本点火時期特性の切
換時に最終点火時期に段差を生じることがない。従って
、内燃機関の運転中であっても基本点火時期特性の切り
換えが可能であり、出力の変化による運転性の悪化等を
生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る点火時期制御装置の構成を示す
クレーム対応図、第２図はこの発明の一実施例を示す構
成説明図、第３図、第４図および第５図はこの実施例に
おける制御プログラムを示すフローチャート、第６図は
燃料の切り換えに伴う点火時期の変化を示す特性図、第
７図はＭＢＴ制御を組み合わせた場合の点火時期の変化
を示す特性図である。 ■・・・レギュラー用基本点火時期設定手段、２・・・
ハイオり用基本点火時期設定手段、３・・・選択手段、
４・・・点火時期補正手段、５・・・ノッキング検出手
段、６・・・補正量演算手段、７・・・切換手段、８・
・・点火装置。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）運転条件に応じてレギュラー用基本点火時期を設
   定するレギュラー用基本点火時期設定手段と、運転条件
   に応じてハイオク用基本点火時期を設定するハイオク用
   基本点火時期設定手段と、基本点火時期としてレギュラ
   ー用基本点火時期あるいはハイオク用基本点火時期のい
   ずれかを選択する選択手段と、選択された一方の基本点
   火時期に点火時期補正量を付加して最終点火時期を決定
   する点火時期補正手段と、内燃機関のノッキング発生を
   検出するノッキング検出手段と、ノッキングの有無に応
   じて上記点火時期補正量を増減させるとともに、基本点
   火時期のレギュラー／ハイオク切換時にこれを初期化す
   る補正量演算手段と、上記最終点火時期と他方の基本点
   火時期とを比較して両者の一致時に上記選択手段に切換
   命令を与える切換手段とを備えてなる内燃機関の点火時
   期制御装置。