JPH0481574A - 火花点火式内燃エンジン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、ガソリンエンジン等の火花点火式内燃エン
ジンの点火時期制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、カンリンエンジンの点火時期制御は従来より次
のようにして行われている。吸入空気量やスロットル弁
開度から検出されるエンジン負荷の大きさと、エンジン
回転数とに応じて基本進角値（点火時期情報）を求め、
この基本点火時期情報に適宜の補正を行い、得られた点
火時期情報に基ついて点火装置（点火プラクや点火コイ
ル等）を作動させることにより、エンジンの点火時期を
制御している。

上述の基本点火時期情報に対して行なう適宜の補正には
、エンジンの冷却水温に基つく補正や吸気温に基つく補
正等かあるか、特に、エンジンの加速時に、ノック（ノ
ッキング）か生しるので、エンジンの加速時にも点火時
期情報に対して何らかの補正を行なう必要かある。

ここで、ノックは自己着火によって誘起される燃焼室内
の振動現象であり、かかるノックにより、不快な音か発
生するたけてなく、エンジンにも悪影響を及はすおそれ
がある。

そこで、従来は、かかるノックの発生を防止するために
、点火時期を遅らせるような制御が一般に行なわれてい
るか、この場合、ノックの発生に結び付くエンジン現象
の検出が困難であるため、点火時期は最悪の条件でもノ
ックを発生させないような安全な側に遅らせる制御法を
採用している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、ノックか発生する点火角は、第８図に示すご
とく、燃焼室壁部の壁温度（シリンダブロック触火面温
度）に関係しており、また加速時において低負荷から高
負荷に変わる際には、燃焼室壁温は温度上昇の遅れ（第
９図参照）によって定常時より低いため、燃焼室壁温か
定常にまで上昇する数十サイクル間は、点火角に対して
進角してもノックは生じない。

一方、燃焼室壁温か定常に達するまでの数十サイクルの
間は、定常時に設定される点火角に対して進角してもノ
ックか生しないが、その点火角が、最大のトルクを得る
ことのできる最小進角（ＭＢＴ）を考慮するとき、最適
値であるか否か問題かある。すなわち、加速時において
、上述のように進角させてもノックが生しないが、最大
のトルクが得られる点火角を超えてまで進角させる必要
はないのである。

本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、
燃焼室壁温から点火時期情報を求めることにより、点火
時期を必要以上に遅角させないようにすると共に、加速
時に最大限のエンジン出力を得るように図った火花点火
式内燃エンジンの点火時期制御装置を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明の火花点火式内燃エ
ンジンの点火時期制御装置は、少なくとも、内燃エンジ
ンの回転数と負荷とに応じて当該エンジンの運転状態を
検出する運転状態検出手段と、該運転状態検出手段か検
出した運転状態に応して基本点火時期を設定する点火時
期設定手段と、該点火時期設定手段で設定された基本点
火時期情報に基つき点火装置を作動させる点火時期作動
手段とを備え、該点火時期設定手段が、当該内燃エンジ
ンの燃焼室壁部の壁温度を検出する燃焼室壁温検出手段
と、該燃焼室壁温検出手段が検出した壁温度に応じて前
記基本点火時期を補正した点火時期を求める第１の点火
時期算出手段と、前記運転状態検出手段か検出した運転
状態に応じ、最大出力を得る最小進角の点火時期を求め
る第２の点火時期算出手段と、第１および第２の点火時
期算出手段か求めた各点火時期を比較し、遅れ側の点火
時期を選択し、これを点火時期情報として前記点火時期
作動手段に出力する選択手段とを含んでなることを特徴
とする。

前述の燃焼室壁温検出手段は、前記燃焼室壁部に取り付
けられ、該燃焼室壁部の壁温度を直接測定することによ
り燃焼室壁部の壁温度を検出する温度センサを含んで構
成してもよいし、燃焼エネルギ量を示す変数から前記燃
焼室壁部の壁温度を推定することにより燃焼室壁部の壁
温度を検出する燃焼室壁温推定手段を含んで構成しても
よいし、更には、燃焼エネルギ量を示す変数についての
測定値に関し、該測定値の最新データを該測定値の過去
のデータで修正し、該燃焼エネルギ量に関する修正デー
タから前記燃焼室壁部の壁温度を推定することにより燃
焼室壁部の壁温度を検出する燃焼エネルギ指標算出手段
を含んで構成するようにしてもよい。

（作用） 本発明の点火時期制御装置は、第１の点火時期算出手段
か燃焼室壁部の壁温度から基本点火時期を補正した点火
時期、すなわち、ノックが発生しない最大進角の点火時
期を求める。また、第２の点火時期算出手段が運転状態
検出手段か検出した運転状態に応じ、最大出力を得る最
小進角の点火時期を求める。そして、点火時期選択手段
が第１および第２の点火時期算出手段か求めた各点火時
期を比較し、遅れ側の点火時期を選択すると、ノックが
生じることかなく、かつ、最大出力が得られる点火時期
が設定されることになる。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例としての火花点火式
内燃エンジンの点火時期制御装置について説明すると、
第１図はその制御系およびエンジン概略システムを示す
全体構成図を示す。

本装置によって制御される車載用ガソリンエンジンのシ
ステム（火花点火式内燃エンジンのシステム）は、第１
図のようになるが、この第１図において、ガソリンエン
ジンＥ（以下、単にエンジンＥという）はその燃焼室１
に通しる吸気通路２および排気通路３を有しており、吸
気通路２と燃焼室１とは吸気弁４によって連通制御され
るとともに、排気通路３と燃焼室１とは排気弁５によっ
て連通制御されるようになっている。

また、吸気通路２には、上流側から順にエアクリーナ６
、スロットル弁７および電磁式燃料噴射弁（インジェク
タ）８か設けられており、排気通路３には、その上流側
から順に図示しないか排カス浄化用の触媒コンバータ（
三元触媒）およびマフラ（消音器）か設けられている。

なお、インジェクタ８は吸気マニホルド部分に気筒数だ
け設けられている。今、本実施例のエンジンＥか直列４
気筒エンジンであるとすると、インジェクタ８は４個設
けられていることになる。

すなわち、いわゆるマルチポイント燃料噴射（ＭＰＩ）
方式のエンジンであるということができる。

また、スロットル弁７はワイヤケーブルを介してアクセ
ルペダルに連結されており、これによりアクセルペダル
の踏込み量に応じて開度が変わるようになっている。

さらに、各気筒には、その燃焼室１へ向けて点火プラグ
９が設けられており、各点火プラグ９はディストリビュ
ータ（図示せず）を介して点火コイル１０に接続されて
いる。そして、点火コイル１０付きのパワートランジス
タ１１のオフ動作によって点火コイル９に高い電圧が発
生して、ディストリビュータにつながっている点火プラ
グ９のいずれかがスパーク（点火）するようになってい
る。なお、パワートランジスタ１１のオン動作によって
点火コイル１０はバッテリ１２により充電を開始される
。そして、これらの点火プラグ９、ディストリビュータ
、点火コイルｌＯ、パワートランジスタ１１で、点火装
置を構成する。

このような構成により、スロットル弁７の開度に応しエ
アクリーナ６を通じて吸入された空気が吸気マニホルド
部分でインジェクタ８からの燃料と適宜の空燃比となる
ように混合され、燃焼室１内で点火プラグ９を適宜のタ
イミングで点火させることにより、燃焼せしめられて、
エンジントルクを発生させたのち、混合気は、排ガスと
して排気通路３へ排出され、触媒コンバータで排ガス中
のＣｏ、ＨＣ，ＮＯｘの３つの有害成分を浄化されてか
ら、マフラて消音されて大気側へ放呂されるようになっ
ている。

さらに、このエンジンＥを制御するために、種々のセン
サが設けられている。まず吸気通路２側には、そのエア
クリーナ配設部分に、吸入空気量をカルマン渦情報から
検出する体積流量計としてのエアフローセンサ１３．吸
入空気温度を検出する吸気温センサおよび大気圧を検出
する大気圧センサが設けられており、そのスロットル弁
配設部分に、スロットル弁７の開度を検出するポテンシ
ョメータ式のスロットルセンサ、アイドリンク状態を検
出するアイドルスイッチが設けられている。

また、排気通路３側には、触媒コンバータの上流側で燃
焼室１に近い部分に、排ガス中の酸素濃度（０２濃度）
を検出する酸素濃度センサ（０２センサ）が設けられて
いる。

さらに、エンジン燃焼室１の壁部の温度（燃焼室壁温）
を検出する壁温センサ１７が、第２図に示すごとく、燃
焼室壁部に埋め込まれるようにして取り付けられている
か、この壁温センサ１７は、点火プラグ９近傍等吸排気
弁から離れた、温度変化の少ない位置に取り付けられる
。また、この壁温度センサ１７としては、熱電対が用い
られるが、サーミスタや金属抵抗体を用いてもよい。

また、エンノン冷却水温を検出する水温センサ１６か設
けられるほかに、所定のクランク角度位置を検出するク
ランク角センサ１４　（このクランク角センサ１４はエ
ンジン回転数Ｎを検出するエンジン回転数センサも兼ね
ているので、以下、必要に応じ、このクランク角センサ
１４をエンジン回転数センサと称することがある）およ
び第１気筒（基準気筒）の上死点を検出する気筒判別セ
ンサがそれぞれディストリビュータに設けられている。

ところで、上記の各センサからの検出信号は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）１５へ入力されるようになっている
。

また、ＥＣＵ１５は、ハードウェア的にその構成を見る
と、ＣＰＵ、ＲＡＭ　（バックアップＲＡＭを含む）、
ＲＯＭ、適宜の人出力インタフェース回路を備えており
、その入力インタフェース回路を通しであるいは直接に
各センサからの信号がＣＰＵへ入力されるとともに、出
力インタフェース回路を通じてＣＰＵからの点火時期制
御信号かパワートランジスタ１１へ出力され、更には点
火コイル１０からディストリビュータを介して各点火プ
ラグ９を順次スパークさせてゆくようになっている。

なお、ＣＰＵからは出力インタフェース回路を通じ噴射
燃料制御信号がインジェクタ８へ出力されるようになっ
ており、これによりこの噴射燃料制御信号によって決ま
る時間だけインジェクタ８から燃料が噴射されて、所望
の空燃比となるように制御される。

今、点火時期制御に着目して、ＥＣＵ１５を、かかる点
火時期制御のための機能ブロックを用いて示すと、第１
図に示すようになる。すなわち、この点火時期制御装置
は、基本点火角設定手段３０、点火時期補正量設定手段
３１、加算手段３４、ＭＢＴ算出手段３５、点火時期選
択手段３６、点火信号発生手段３７を有している。

ここで、基本点火角設定手段３０は、エンジンＥの運転
状態（この運転状態は例えばエアフローセンサ１３から
のエンジン負荷情報とエンジン回転数センサ１４からの
エンジン回転数情報とから決まる）に応して基本点火時
期ｅを設定するもので、例えば吸入空気量Ａをエンジン
回転数Ｎで割って得られる体積効率Ｅｖ　　（−Ａ／Ｎ
）と、エンノン回転数Ｎとから決まる２次元の基本点火
時期データ（進角データ）を記憶する基本点火時期マツ
プをもっている。

点火時期補正量設定手段３１は、壁温センサ１７からの
アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
等から構成される壁温演算手段３２と、検出された燃焼
室壁温から点火時期補正量ΔＡを求める点火時期補正量
演算手段としての点火角補正手段３３とを備えて構成さ
れている。

また、加算手段３４は、基本点火角設定手段３０からの
基本点火角θと点火時期補正量設定手段３１からの点火
時期補正量ΔＡとを加算するものである。

したがって、これらの基本点火角設定手段３０、点火時
期補正量演算手段３３、加算手段３４て、燃焼室壁温度
により補正された点火時期を設定する第１の点火時期算
出手段を構成する。

第２の点火時期算出手段であるＭＢＴ算出手段３５は、
エンジンＥの運転状態、すなわち、エンジン負荷情報Ｅ
　ｖ　　（＝　Ａ　／　Ｎ　）とエンジン回転数情報Ｎ
とに応じて、その運転状態によって最大圧力が得られる
最小進角値Ｍ　Ｂ　Ｔ　（Ｍｉｎｉｍｕｍ　ａｄｖａｎ
ｃｅｆｏｒ　Ｂｅ５ｔ　Ｔｏｒｑｕｅ　）を設定するも
ので、Ａ／Ｎ及びＮから決まる、２次元のＭＢＴ値デー
タを記憶するＭＢＴマツプを備えている。

点火時期選択手段３６は、前述した加算手段３４および
ＭＢＴ算出手段３５により設定されて点火時期情報を比
較し、遅れ側の点火時期を選択するものである。そして
、点火信号発生手段３７は、点火時期選択手段３６か選
択した点火時期に基ついてパワートランジスタ１１を作
動させるための点火信号を発生するもので、これにより
、この点火信号発生手段３７で、パワートランジスタ１
１等の点火装置を作動させる点火装置作動手段を構成す
る。

第３図は、上述した点火時期を設定する手順をフローチ
ャートに示したものであり、この点火時期設定メインル
ーチンは所定の制御信号か発生する毎に、例えば、クラ
ンク角センサ１４が所定のクランク角度位置を検出する
毎に実行される。

電子制御ユニッｈ　（ＥＣＵ）１５は、先ず、点火時期
補正量ΔＡを求める壁温補正ルーチンを実行する（ステ
ップＭＩＯ）。次に、このルーチンで点火時期補正量Δ
Ａを求める手法について説明する。

点火時期補正量ΔＡは、エンジン回転数Ｎ、エンジン回
転数当りの吸入空気量Ａ／Ｎ、冷却水温に対する燃焼室
壁温とに１ノック点火時期の関係を実験により求めてお
き、これをＥＣＵ１５のＲＯＭに記憶しておけば、燃焼
室壁温から点火時期が得られるのである。

より詳細に説明すれは、ます、異なるエンジン回転数Ｎ
、冷却水温において、ＷＯＴ（スロットル全開時）のＫ
ｌノック点火時時期Ｋ１は壁温θＷに対して、１次式に
よって表わせるとすれば、次式が成立する。

Ａ　Ｋ　＋　＝−λ　（Ｎ）　　０ｗ　＋ａ　　（Ｎ）
　　　・（１）ここに、λ（Ｎ）、μ（Ｎ）は、エンジ
ン回転数と冷却水温によって決まる定数である。

従って、このときのＷＯＴ定常時の燃焼室壁温θｗｓか
ら点火時期補正量ΔＡ　（’　ＢＴＤＣ）は、ΔＡ＝λ
（Ｎ）（θｗｓ−θｗ　）　　　・（２）したがって、
λ（Ｎ）をエンジン回転数Ｎのマツプとして、また、Ｗ
ＯＴ時の壁温θＷＳを吸入空気量Ａ／Ｎ、エンジン回転
数Ｎ及び冷却水温θＣのマツプとしてＥＣＵ１５にもつ
ことにより、ある演算周期でのλ（Ｎ）、Ａ／Ｎ、Ｎか
らその時点でのΔＡを算出することかできるのである。

なお、実際の点火角設定はこれに多少の余裕をもたせる
。

さらに、ＷＯＴではなく、異なるＡ／Ｎに対しても、同
様にして点火時期補正量ΔＡの算出か可能である。

第４図は、上述した燃焼室壁温により点火時期補正量Δ
Ａを求める手順を示すフローチャートであり、このフロ
ーチャートを参照して点火時期補正量の演算要領を説明
する。

まず、ステップＳ１で、まず、壁温センサ１７で壁温θ
Ｗを直接測定し、次のステップＳ２で、エンジン回転数
Ｎよりλ（Ｎ）を読み出すとともに、ステップＳ３で、
負荷Ａ／Ｎ、エンジン回転数Ｎ、冷却水温θＣから定常
運転時の壁温θｗｓを読み出す。そして、ステップＳ４
で、点火時期補正量ΔＡを上述のようにして求めたλ（
Ｎ）、θＷＳ、およびθＷを用いて前述の式（２）から
算出する。

燃焼室壁温θ、は、上述のように壁温センサ１７により
直接測定することにより検出してもよいが、燃焼エネル
ギ量を示す変数から推定してこれを検出するようにして
もよい。この場合、燃焼室壁温検出手段は、吸入空気量
や燃料噴射量等の燃焼エネルギ量を示す変数からエンジ
ンの燃焼室１における壁部の温度を推定する燃焼室壁温
推定手段を含んで構成される。

次に、第５図及び第６図を参照して、点火時期補正量Δ
Ａを、燃焼室壁温を推定する手法から設定する手順を説
明する。

まず、燃焼室壁温の推定モデルと算出式について説明す
る。燃焼室壁温θ賃を推定するモデルは、第５図に示す
ように、燃焼室壁においてこの燃焼室壁に流入出する熱
Ｑｉ、Ｑｏと燃焼室壁の熱容量Ｃ１冷却水温θＣにより
推定される非定常無次元モデルとして考えられる。した
がって、このモデルから燃焼室壁の温度上昇率θＷは ｊｗ　＝　（Ｑｉ　−Ｑｏ　）　／Ｃ−（３）となり、
Ｑｏは、αを燃焼室壁と冷却液の熱貫流率とすると、 Ｑｏ＝α（θＷ−θＣ）　　　　　　・・・（４）で表
わされ、従って、（３）式にこの（４）式を代入すると
、 θＷ＝−（α　（θＷ−θｃ）／Ｃｌ ＋　　（Ｑｉ　／Ｃ）　　　　　　　　　・・・（５）
となる。ここで、θを燃焼室壁と冷却液の温度差として
、 θＷ＝θＣ＋θ　　　　　　　　　・・・（６）とおく
と、ｄθｃ／ｄｔ＝０により、（５）式は、ｔｊ−（−
αθ／Ｃ）　＋（Ｑｉ　／Ｃ）　　・・・（７）となる
。

ところで、燃料の発熱エネルギはエンジン１回転当りの
シリンダに吸入される空気流量、Ａ、　／　Ｎとエンジ
ン回転数Ｎとの積に比例し、燃焼室壁に流入する熱Ｑｉ
は発熱エネルギの一部でその割合が一定であるとすると
、Ｑｉは（Ａ／Ｎ）ＸＮと線形である。そこで、 Ｑｉ　＝Ｃβ（Ａ／Ｎ）Ｎ　　　　　　・・・（８）と
おき（βは定数）、α／Ｃをγ（定数）に書き直せば、
（７）式は ｂ−一γθ＋β（Ａ／Ｎ）Ｎ　　　　・・・（９）とな
る。これを時刻ｔからｔ十ΔＴまで積分し、添字（１）
は時刻ｔにおける値を表わすとすると、θ（ｔ＋ΔＴ）
＝θ（ｔ）　＋　ｉ−γθ十β（Ａ／Ｎ）Ｎｌ　ｄｔ・
・・（１０） となる。これを、ΔＴを一定間隔とするオイラー（Ｅｕ
ｉｅｒ）法により近似すると、 θ（ｔ＋ΔＴ）＝θ（１）＋　［−γθ（ｔ）＋β　［
Ａ／Ｎ（ｔ）］　Ｎ　（ｔ）］　ΔＴ（１−７６丁）θ
（１） ＋β　ｔＡ／Ｎ（ｔ）ｌ　　Ｎ（ｔ）　　６丁または θ（ｔ＋ΔＴ）＝（１−７６丁）θ（１）十β［Ａ／Ｎ
（ｔ＋ΔＴ）］　Ｎ（ｔ＋ΔＴ）ΔＴ・・・（１１） であり、演算周期ΔＴごとの計算式に直すと（１１）式
は以下となる。

θ、＝（ｌ−γΔＴ）θ、−１＋βΔＴ　（Ａ／Ｎ＋　
）Ｎ　＋・・・（１２）ここに、ΔＴは、演算周期、添
字ｊは演算ｊでの値を示すものとする。これは漸化式の
ためエンジン制御用マイクロコンピュータで演算可能で
あり、γ、βを予め計測しておけば、（６）　、　（１
２）式から燃焼室壁温か求まるのである。

つぎに、燃焼室壁温から点火角補正量（点火時期補正量
）ΔＡを算出する手法について説明する。

ＷＯＴ定常時の補正進角量ΔＡ　（’　ＢＴＤＣ）は、
前述した（２）式により燃焼室壁温θｗｓと壁温θＷと
の差に応じて設定される。また、（６）式から（１２）
式は、θＳをＷＯＴ定常時の燃焼室壁温と冷却水の温度
差とすると、 ΔＡ−λ　（θＳ　−θ）　　　　　　　　・・・（１
３）となる。ここで、このエンジン回転数Ｎにおける全
開定常時のエンジン回転数当りの吸入空気量Ａ／Ｎｓか
ら、このときにおけるθＳは（１０）式において、 θ（ｔ＋ΔＴ）−〇（１） と置くことにより求まり、 θｓ−（β／７）　　（Ａ／ＮＳ　）　Ｎ　　−＜１４
）となるため、（Ｉ３）式は、 ΔＡ−λ　［（（β／７）　　（Ａ／ＮＳ　　）　　Ｎ
ｌ　　−θコ・・・（１５） である。よって、演算Ｊでは次式となる。

ΔＡｊ＝λ［（（β／γ）　　（Ａ／Ｎｓ　）　Ｎｉ　
ｌ−θ」］　　　　　　　　　・・・（１Ｇ）したがっ
て、λとＡ　／　Ｎ　ｓと冷却水温のマツプをエンジン
制御用マイクロコンピュータにもたせることにより、あ
る演算周期でのλ、Ａ　／　Ｎ　ｓ、Ｎおよび（１２）
式より求まるθからその時点でのΔＡを算出できるので
ある。なお、実際の点火角設定はこれに多少の余裕をも
たせる。

さらに、ＷＯＴではなく、異なるＡ　／’　Ｎに対して
も（１）式が成り立てば、 ΔＡｊ−λｎｅ（１−γΔＴ）　＋−θＬ＋＋（β／γ
）×（Ａ／Ｎｊ　　）　　Ｎｊ　ｌ　　　　　　　　　
　　　　　・・・（１７ンとなる。

つぎに点火時期演算手順について、第６図のフローチャ
ートを用いて説明する。

まず、ステップＳｌｌで、冷却水温θＣが設定値ＸＤＣ
より小さいかどうかを判定する。もし小さければ、Ｎｏ
ルートをとって、ステップＳ１３で、燃焼室壁温変化率
θｗｊ−θｗｊ　、を求める。

そして、次のステップＳ１５で、燃焼室壁温変化率θｗ
ｊ−θＷｊ−ｉか設定値Ｘθより小さいかどうかを判定
する。燃焼室壁温変化率θｗｊ−θＷｊ−＋が設定値Ｘ
６以上であれば、ステップＳ１７で、ＦＬＧ＝１として
から、ステップ３１８で、エンジン回転数よりλ又はλ
ｎｅを探し出し、ステップＳ１９で、点火補正量△Ａを
求める。その後は、ステップＳ２０で、次回の燃焼室壁
温情報θを求めておく。

また、ステップＳ１５て、燃焼室壁温変化率θＷｌ−θ
猶・ｊ−＋が設定値Ｘθより小さいと、即ち、定常状態
へ移行すると、ステップＳ１５でＹＥＳルートをとって
、ステップＳ２２で、ＦＬＧ＝０としてから、ステップ
Ｓ２３て、定常時燃焼室壁温θＳを求め、その後は、ス
テップＳ２４で、次回の燃焼室壁温情報をθＳとしたあ
と、ステップＳ２５で、点火補正量ΔＡを０として当該
ルーチンを終了する。

なお、冷却水温か低かった場合もステップＳ２２ヘジヤ
ンプし、定常状態時の制御（ステップ３２３〜５２５）
を行なう。

燃焼室壁温を推定する方法としては、以下に説明する、
壁面を通過する燃焼エネルギ量の移動平均処理または一
次フィルタ処理を施した値を用いても求めることができ
る。この場合、燃焼室壁温検出手段は、燃焼エネルギ量
を示す変数（例えば、吸入空気量Ａや燃焼噴射量り）に
ついて移動平均処理または一次フィルタ処理を施して燃
焼エネルギ指標ＣＩを算出し、この指標ＣＩから燃焼室
壁温度を求める燃焼エネルギ指標算出手段を含んで構成
される。

壁面を通過する燃焼エネルギ量の移動平均処理または一
次フィルタ処理を施した値を求める方法につき説明する
。まず、移動平均処理を施して燃焼エネルギ指標ＣＩを
算出する場合には、次の（１７）式または（１８）式を
用いる。

（Ｉ７）式は、燃焼エネルギ量を示す変数として吸入空
気量Ａを用いる場合の式であり、（１８）式は、燃焼エ
ネルギ量を示す変数として供給燃料量Ｕを用いる場合の
式である。

ここで、ｎは移動平均対象数（２〜３）、Ａ／Ｎ、−。

は（ｉ−ｋ）サイクル目のエンジン回転数当たりの吸入
空気量、Ｎｉ−には（ｉ−ｋ）サイクル目のエンジン回
数数、Ｕ、−１は（ｉ−ｋ）サイクル目の供給燃料量で
ある。

また、−次フィルタ処理を施して燃焼エネルギ指標ＣＩ
を算出する場合は次の（１９）式または（２０）式を用
いる。

ＣＩ＝Ｋ（Ａ／Ｎ１）Ｎｉ　＋（１−Ｋ）（Ａ／Ｎ１−
＋）Ｎ１−、　　・・・（１９）ＣＩ＝Ｋｕ＋　＋（１
−Ｋ）ｕ＋−１・ｒ２ｏ）（１９）式は、燃焼エネルギ
量を示す変数として吸入空気量Ａを用いる場合の式であ
り、（２０）式は、燃焼エネルギ量を示す変数として供
給燃料量Ｕを用いる場合の式である。

ここで、Ｋはフィルタ定数（０＜Ｋ＜１）、Ａ／Ｎは１
サイクル目のエンジン回転数当りの吸入空気量、Ｎ、は
ｉサイクル目のエンジン回転数、Ｕはｉサイクル目の供
給燃料量である。

したがって、燃焼エネルギ指標算出手段は、燃焼エネル
ギ量を示す変数（吸入空気量Ａや燃料噴射量Ｕ）につい
て時々刻々と得られる測定値に関しこの測定値の最新デ
ータを過去の測定データで修正することになる。

次に、燃焼室壁温と燃焼エネルギ量との関係について説
明する。今、前述の第５図に示すように、燃焼室壁にお
いてこの燃焼室壁に流入出する熱をＱｉ、Ｑｏとし、燃
焼室壁の温度上昇率（燃焼室壁温）θＷ及びＱｏは前述
の（３）式及び（４）式で表され、（４）式のαは定数
、θＣは一定と見なせるから、 Ｑ□ｃｃθＷ　　　　　・・・・・・・・・（２１）と
なる。

従って、燃焼室壁温の代わりに、壁面を通過する燃焼エ
ネルギ量を使っても同様な結果か得られるから、燃焼室
壁温の変化は、燃焼エネルギについて上述のような移動
平均処理あるいは一次フィルタ処理を施したもので近似
できるのである。

つぎに、燃焼室壁温から点火角補正量（点火時期補正量
）ΔＡを算出する手法について説明する。

すなわち、あらゆる定常運転条件に対してノック点火時
期と燃焼エネルギー指標ＣＩとの関係（例えは、この関
係は、加速時の燃焼エネルギ量か定常より低い間は点火
進角を進み側にするような関係になっている）を実験に
より求めておき、これをエンジン制御用マイクロコンピ
ュータに設定しておくのである。これにより、ある運転
時の燃焼エネルギ指標ＣＩから点火時期か得られる。

なお、実際の点火角設定は実験で得られた値に多少の余
裕をもたせておく。

つぎに上述の方法により点火時期補正量ΔＡを演算する
手順について、第７図のフローチャートを用いて説明す
る。

まず、ステップ３３０て、１サイクルでの燃焼エネルギ
量を示す変数情報（Ａ／Ｎ、またはＵ）を取込み、ステ
ップＳ３１で、燃焼エネルギ量について移動平均処理ま
たは一次フィルタ処理を施して、前述の（１，７）、　
（１８）式または（１９）、　（２０）式から燃焼エネ
ルギ指標ＣＩを算出する。

その後は、ステップＳ３２で、求めた燃焼エネルギ指標
ＣＩから予め測定しておいたデータに基づき点火補正量
△Ａを決定すれはよい。

上述のようにして点火補正量ΔＡか求まると、第３図の
ステップＭｌｌに戻り、前述した２次元基本点火時期マ
ツプから基本点火角ｅを設定し、この基本点火角θに点
火補正量ΔＡを加算する（ステップＭ１２）。そして、
ステップＭ１３において最大出力か得られる最小点火角
ＭＢＴを算出する。この最小点火角ＭＢＴは、その時点
でのエンジンＥの運転状態（吸入空気量Ａ／Ｎとエンジ
ン回転数Ｎとで決定される）に応して前述のＭＢＴマツ
プから算出される。

次に、算出したＭＢＴ値と、点火補正量ΔＡにより補正
された基本点火角θ（−θ＋ΔＡ）とを比較し、遅角側
の値を選択してこれを目標点火角とする（ステップＭ１
４）。すなわち、設定された目標点火角は、ＭＢＴ値よ
り進み側の値に設定されることはない。

上記のようにして、点火角が求まると、この情報に基つ
いて、点火信号発生手段３７からパワトランジスタ１１
へ点火信号が出され、これに応したタイミングで点火プ
ラク９が点火する。

このように、燃焼室壁温を直接測定又は推定して、この
壁温から点火補正量ΔＡを求めることが行なわれるので
、加速時における燃焼室壁温か低い間（加速初期の数十
サイクルの間）は進み側に点火進角を設定し、加速中期
以降、燃焼室壁温か高くなると、それに応して点火進角
を遅れ側へ補正することができ、これにより加速時にお
いて、点火時期を必要以上に遅らせることなく、燃焼室
壁温で決まるノックが発生しない最適な点火角を常に設
定できる。

また、目標点火角がＭＢＴ値より進み側の値に設定され
ることがないので、過渡時の点火時期を、ノックの生じ
ない点火角の内、最大のエンジン出力か得られる値に設
定されることになり、加速中のエンジン出力の向上が図
れることになる。

なお、定常時においては、燃焼室壁温に基つく補正は行
なわない。

また、点火時期の制御に際しては、加速時補正のほか、
水温や吸気温に応じて補正してもよいことは勿論のこと
である。

さらに、点火時期算出手段を、基本点火時期接点手段３
０と点火時期補正量設定手段３１とこれらの手段で得ら
れた情報を加算する加算手段３４とて構成する代わりに
、ニンジンＥの運転状態に応じて点火角（点火時期）か
決まる２次元の点火時期データ（進角データ）を記憶す
る点火時期マツプを複数の燃焼室壁湿分たけ有するよう
にしてもよい。

また、壁温センサ１７をピストンに設け、ピストンが下
死点に来るとスイッチが閉じて、壁温センサ１７で検出
される壁温情報を出力できるような構成にしてもよい。

さらに、本発明は、エアフローセンサを用いたしジェト
ロ方式を採用する火花点火式内燃機関のほか、吸気通路
圧力センサを用いたＤジェトロ方式（スピートデンシイ
ティ方式）を採用する火花点火式内燃機関にも適用でき
るものである。Ｄジェトロ方式の場合、エンジンの運転
状態は吸気通路圧力とエンジン回転数とにより検出され
ることになる。

また、本発明は、ガソリンエンジンのほか、アルコール
燃料を使用するアルコールエンジン等の火花点火式内燃
エンジン一般についても、同様にして適用できるもので
ある。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の火花点火式内燃エンジン
の点火時期制御装置は、点火時期設定手段の燃焼室壁温
検出手段か内燃エンジンの燃焼室壁部の壁温度を検出し
、第１の点火時期算出手段が、燃焼室壁温検出手段によ
り検出された燃焼室壁部の温度から基本点火時期を補正
した点火時期を求め、第２の点火時期算出手段か、運転
状態検出手段が検出した運転状態に応じ、最大出力を得
る最小進角の点火時期を求め、点火時期選択手段が第１
および第２の点火時期算出手段か求めた各点火時期を比
較し、遅れ側の点火時期を選択し、これを点火時期情報
として点火時期作動手段に出力するように構成したので
、特に加速時等の過渡時に、点火時期を必要以上に遅角
させないようにしながら、エンジン出力およびエンジン
効率の向上を図ることかでき、加速性能を改善できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の火花点火式内燃エンジン
の点火時期制御装置の制御系およびエンジン概略システ
ムを示す全体構成図、第２図はその壁温センサ取付位置
を示す部分断面図、第３図は点火時期設定メインルーチ
ンのフローチャート、第４図は燃焼室壁温を直接測定し
、該壁温測定値から点火時期補正量ΔＡを算出する手順
を示す、壁温補正ルーチンのフローチャート、第５図は
燃焼室壁温推定モデルを説明する図、第６図は燃焼室壁
温推定法により燃焼室壁温を推定し、この壁温推定値か
ら点火時期補正量ΔＡを算出する手順を示す、壁温補正
ルーチンのフローチャート、第７図は燃焼エネルギの移
動平均処理あるいは一次フィルタ処理して求められる燃
焼エネルギ指標値から燃焼室壁温を推定し、この壁温推
定値から点火時期補正量ΔＡを算出する手順を示す、壁
温補正ルーチンのフローチャート、第８図はスロットル
弁全開時におけるシリンダブロック触火面温度（燃焼室
壁温）に対するノック特性を示す図、第９図はエンジン
回転数か急変する場合の燃焼室壁温の応答状態を説明す
る特性図である。 ■・・・燃焼室、２・・・吸気通路、３・・排気通路、
７・・・スロットル弁、８・・・電磁式燃料噴射弁（イ
ンジェクタ）、９・・・点火プラグ、１０・・・点火コ
イル、１３・・・エアフローセンサ、１４・・・エンジ
ン回転数センサ（クランク角センサ）、１５・・電子制
御ユニッ）　（ＥＣＵ）　、１６・・・水温センサ、１
７・・・壁温センサ、３０・・・基本点火角設定手段、
３１・・・点火時期補正量設定手段、３２・・・壁温演
算手段、３３・・・点火角補正手段、３４・・・加算手
段、３５・・・ＭＢＴ算出手段、３６・・・点火時期選
択手段、３７・・・点火信号発生手段、Ｅ・・・エンジ
ン。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　ニ 第 図 第３図 第２図 第５図 第８図 ＋ ソルダづロック社人面温疼（’Ｃ）− 第９ 図 時開（ｍｉｎ）−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも、内燃エンジンの回転数と負荷とに応
   じて当該エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手
   段と、該運転状態検出手段が検出した運転状態に応じて
   基本点火時期を設定する点火時期設定手段と、該点火時
   期設定手段で設定された基本点火時期情報に基づき点火
   装置を作動させる点火時期作動手段とを備え、該点火時
   期設定手段が、当該内燃エンジンの燃焼室壁部の壁温度
   を検出する燃焼室壁温検出手段と、該燃焼室壁温検出手
   段が検出した壁温度に応じて前記基本点火時期を補正し
   た点火時期を求める第１の点火時期算出手段と、前記運
   転状態検出手段が検出した運転状態に応じ、最大出力を
   得る最小進角の点火時期を求める第２の点火時期算出手
   段と、第１および第２の点火時期算出手段が求めた各点
   火時期を比較し、遅れ側の点火時期を選択し、これを点
   火時期情報として前記点火時期作動手段に出力する選択
   手段とを含んでなることを特徴とする、火花点火式内燃
   エンジンの点火時期制御装置。
2. （２）前記燃焼室壁温検出手段は、前記燃焼室壁部に取
   り付けられ、該燃焼室壁部の壁温度を直接測定すること
   により燃焼室壁部の壁温度を検出する温度センサを含ん
   でなることを特徴とする、請求項１記載の火花点火式内
   燃エンジンの点火時期制御装置。
3. （３）前記燃焼室壁温検出手段は、燃焼エネルギ量を示
   す変数から前記燃焼室壁部の壁温度を推定することによ
   り燃焼室壁部の壁温度を検出する燃焼室壁温推定手段を
   含んでなることを特徴とする、請求項１記載の火花点火
   式内燃エンジンの点火時期制御装置。
4. （４）前記燃焼室壁温検出手段は、燃焼エネルギ量を示
   す変数についての測定値に関し、該測定値の最新データ
   を該測定値の過去のデータで修正し、該燃焼エネルギ量
   に関する修正データから前記燃焼室壁部の壁温度を推定
   することにより燃焼室壁部の壁温度を検出する燃焼エネ
   ルギ指標算出手段を含んでなることを特徴とする、請求
   項１記載の火花点火式内燃エンジンの点火時期制御装置
   。