JPH0713508B2

JPH0713508B2 - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH0713508B2
Application number: JP27928988A
Authority: JP
Inventors: 政道今村
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1995-02-15
Anticipated expiration: 2010-02-15
Also published as: JPH02125967A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に使
用燃料中のアルコール濃度を検出するアルコールセンサ
を有する場合のアルコールセンサの異常時のフェイルセ
ーフ装置に関する。

〈従来の技術〉従来の内燃機関の点火時期制御装置においては、機関運
転状態（例えば機関回転数と基本燃料噴射量）に対応さ
せて点火時期の基本制御値を予め定めたマップを参照し
て、機関運転状態に基づいて点火時期の基本制御値MADV
を設定している。

また、ノッキングを回避すると共に、ノッキング限界ま
で点火時期を進角させて出力性能の向上を図るべく、ノ
ッキングセンサによりノッキングのレベルを検出して、
ノッキング有りのときには遅角補正のためノッキング補
正値BETAを一定量減少し、ノッキング無しのときには進
角補正のためノッキング補正値BETAを一定量増加してい
る。

そして、点火時期の基本制御値MADVにノッキング補正値
BETAを加算して、点火時期の制御値（点火進角）ADV＝M
ADV＋BETAを設定している（特開昭62−142861号公報等
参照）。

また、燃料として、燃料（ガソリン）中にアルコール
（一般にはメタノール）を混入させたアルコール混合燃
料を使用すると、着火性，燃料速度等が異なるため、点
火時期を補正する必要がある。

そこで、従来は、燃料中のアルコール濃度毎に、機関運
転状態に対応させて点火時期の基本制御値を予め定めた
マップを複数用意する一方、燃料中のアルコール濃度を
検出するアルコールセンサ（特開昭56−98540号公報等
参照）を設けて、検出されたアルコール濃度に基づいて
マップを選択している。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、アルコールセンサは、その経時変化によ
り、あるいは、特に電極式の場合、金属イオンの析出・
付着により、センサ出力値に異常（出力低下）を生じる
場合がある。かかる場合、これを放置すると、一時的に
点火時期が大きく狂い、ノッキング等を起こすという問
題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、アルコール
センサの異常を速やかに検出でき、しかもフェイルセー
フのためアルコール濃度を推定して点火時期を適正に制
御しうるようにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉このため、本発明は、第１図に示すように、使用燃料中
のアルコール濃度毎に、機関運転状態に対応させて点火
時期の基本制御値を予め定めたマップを複数備えると共
に、使用燃料中のアルコール濃度を検出するアルコール
センサと、アルコール濃度に基づいてマップを選択する
マップ選択手段と、機関運転状態を検出する機関運転状
態検出手段と、アルコール濃度に基づいて選択されたマ
ップから機関運転状態に基づいて点火時期の基本制御値
を検索する点火時期基本制御値検索手段と、点火による
ノッキングのレベルを検出するノッキングセンサと、検
出されたノッキングのレベルに応じてノッキング補正値
を増減して設定するノッキング補正値設定手段と、点火
時期の基本制御値にノッキング補正値を加算して点火時
期の制御値を設定する点火時期制御値設定手段とを備
え、この点火時期の制御値に基づいて点火を制御する内
燃機関の点火時期制御装置において、前記ノッキング補
正値が所定の範囲内か否かを判定して所定の範囲外とな
ったときにアルコールセンサの異常を検出するアルコー
ルセンサ異常検出手段と、アルコールセンサの異常検出
時に前記複数のマップを参照してそのときの点火時期の
制御値と機関運転状態とから当該点火時期の制御値がマ
ップ上の当該機関運転状態における基本制御値となるマ
ップを見出してアルコール濃度を推定するアルコール濃
度推定手段とを設ける構成とする。

〈作用〉上記の構成においては、アルコールセンサにより燃料中
のアルコール濃度が検出されると、マップ選択手段によ
り、アルコール濃度に対応するマップが選択される。そ
して、機関運転状態検出手段により検出される機関運転
状態に基づき、点火時期基本制御値検索手段により、そ
のマップから点火時期の基本制御値が検索される。

また、ノッキングセンサにより検出されるノッキングの
レベルに応じて、ノッキング補正値設定手段により、ノ
ッキング補正値が増減設定される。

点火時期制御値設定手段は、点火時期の基本制御値にノ
ッキング補正値を加算して点火時期の制御値を設定す
る。この点火時期の制御値に基づいて点火が制御され
る。

かかる制御中、アルコールセンサ異常検出手段は、ノッ
キング補正値が所定の範囲内か否かを判定していて、所
定の範囲外となったときにアルコールセンサの異常を検
出する。すなわち、ノッキング補正値が所定の範囲外の
ときは、アルコールセンサの異常により、誤った基本制
御値が検索され、これを補正すべくノッキング補正値が
異常を呈したものとみなして、アルコールセンサの異常
を検出する。

このようにしてアルコールセンサの異常が検出される
と、アルコール濃度推定手段は、複数のマップを参照し
て、そのときの点火時期の制御値と機関運転状態とか
ら、当該点火時期の制御値がマップ上の当該機関運転状
態における基本制御値となるマップを見出して、その見
出したマップに対応するアルコール濃度を知り、これを
アルコール濃度として推定する。これにより、フェイル
セーフが可能となる。

〈実施例〉以下に本発明の一実施例を説明する。

第２図を参照し、機関１には、エアクリーナ2,吸気ダク
ト3,スロットルチャンバ４及び吸気マニホールド５を介
して空気が吸入される。

スロットルチャンバ４にはアクセルペダルと連動するス
ロットル弁６が設けられている。吸気マニホールド５に
は各気筒毎に電磁式の燃料噴射弁７が設けられていて、
燃料タンク８内から燃料ポンプ９により圧送され図示し
ないプレッシャレギュレータにより所定の圧力に制御さ
れる燃料を機関１に噴射供給する。

機関１の各気筒には点火栓10が設けられていて、これら
には点火コイル11にて発生する高電圧がディストリビュ
ータ12を介して順次印加され、これにより火花点火して
混合気を着火燃焼させる。

ここで、燃料噴射弁７及び点火コイル11の作動は、マイ
クロコンピュータを内蔵したコントロールユニット13か
らの信号により制御され、これにより燃料噴射量及び点
火時期が制御される。

かかる制御のため、コントロールユニット13には、各種
のセンサから信号が入力される。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３に熱線式のエ
アフローメータ14が配設されていて、吸入空気流量Ｑを
検出する。

また、ディストリビュータ12にクランク角センサ15が内
蔵されていて、４気筒の場合、クランク角180゜毎の基
準信号REFと、クランク角１゜毎の単位信号POSとを出力
する。ここで、基準信号REFの周期、あるいは所定時間
内の単位信号POSの発生数を計測することにより、機関
回転数Ｎを算出可能である。

また、スロットル弁６にポテンショメータ式のスロット
ルセンサ16が付設されていて、スロットル弁開度TVOを
検出する。

また、機関１のシリンダブロックにノッキングセンサ17
が取付けられている。このノッキングセンサ17は、圧電
素子を有して、機関１の振動のレベルに対応した電気的
信号を出力する。そして、この信号は、コントロールユ
ニット13内に配置された信号処理回路により、点火によ
るノッキングのレベルに対応する信号に変換される。

また、燃料タンク８内にアルコールセンサ18が設けられ
ていて、燃料中のアルコール濃度を検出する。このアル
コールセンサ18は、燃料中に浸漬させた一対の白金電極
を有し、アルコール濃度にに応じた電極間の抵抗値の変
化により、出力電圧が変化するものである。

コントロールユニット13内のマイクロコンピュータによ
る制御は以下の通り行われる。

燃料噴射量の制御は、エアフローメータ14により検出さ
れる吸入空気流量Ｑと、クランク角センサ15からの信号
に基づいて算出される機関回転数Ｎとから、基本燃料噴
射量Tp＝Ｋ・Q/N（Ｋは定数）を演算し、これを適宜補
正して燃料噴射量Ti＝Tp・COEF＋Ts（COEFは各種補正係
数,Tsは電圧補正分）を演算し、これに相応するパルス
巾の駆動パルス信号を機関１の回転に同期して所定のタ
イミングで燃料噴射弁７に与えることによって行う。

点火時期の制御は、第３図のフローチャートに示すプロ
グラムに従って、点火時期の制御値（点火進角）ADVを
演算し、これに基づくタイミングで点火信号を点火コイ
ル11に与えることによって行う。

尚、マイクロコンピュータには、予めデータとして、機
関運転状態のパラメータである機関回転数Ｎと基本燃料
噴射量Tpとに対応させて点火時期の基本制御値（基本進
角）MADVを記憶させたマップを、アルコール濃度（例え
ば０％,25％,50％,75％,100％）毎に複数与えてある
（第４図参照）。

次に第３図のフローチャートに沿って点火時期の制御に
ついて詳細に説明する。

ステップ１（図にはS1と記してある。以下同様）では、
アルコールセンサ18についての異常検出フラグ（NGフラ
グ）が立っているか否かを判定し、立っていない場合
は、ステップ２へ進む。

ステップ２では、アルコールセンサ18の出力電圧を読込
んでアルコール濃度を検出する。

ステップ３では、アルコール濃度に従ってマップを選択
する。この部分がマップ選択手段に相当する。

ステップ４では、選択されたマップを参照し、機関回転
数Ｎと基本燃料噴射量Tpとから点火時期の基本制御値
（基本進角）MADVを検索する。この部分が点火時期基本
制御値検索手段に相当する。また、この例では、機関回
転数Ｎと基本燃料噴射量Tpとを機関運転状態のパラメー
タとしており、従ってクランク角センサ15及びエアフロ
ーメータ14が機関運転状態検出手段に相当する。

尚、マップは例えばアルコール濃度０％,25％,50％,75
％,100％の５種類程度であるので、中間値の場合は前後
２つのマップを選択し、それぞれのマップからの検索値
から補間計算する。この様子を第４図に示してある。

ステップ５ではノッキングセンサ17からの信号に基づい
て検出されるノッキングのレベルよりノッキングの有無
を判定する。そして、ノッキング有りのときは、ステッ
プ６に進んで、遅角補正のため、ノッキング補正値BETA
（初期値は０゜）を所定量（例えば１゜）減少させ、ノ
ッキング無しのときは、ステップ７に進んで、進角補正
のため、ノッキング補正値BETAを所定値（例えば１゜）
増加させる。この部分がノッキング補正値設定手段に相
当する。

ステップ８では、点火時期の基本制御値MADVにノッキン
グ補正値BETAを加算して、次式の如く、点火時期の制御
値（点火進角）ADVを求める。この部分が点火時期制御
値設定手段に相当する。

ADV＝MADV＋BETA 点火時期の制御値ADVが設定されると、クランク角セン
サ15から基準信号REFが上死点前80゜で出力される場
合、カウンタに80−ADVをセットし、基準信号REFの発生
から単位信号POSが入力される毎にカウンタ値を１ずつ
減算し、カウンタ値が０になったところで、点火信号を
点火コイル11に出力して、点火を行わせる。

一方、ステップ９では、スロットルセンサ16により検出
されるスロットル弁開度TVOの単位時間当たりの変化量
ΔTVOを求め、その変化量ΔTVOを所定値と比較して、定
常状態（ΔTVO≦所定値）か否かを判定する。

定常状態のときは、アルコールセンサ18の異常判定のた
め、ステップ10以降へ進み、それ以外のときはこのルー
チンを終了する。定常状態のみ異常判定を行うのは、判
定精度の向上のためである。

ステップ10では、ノッキング補正値BETAをマイナス側の
下限値Ｌと比較し、ステップ11では、ノッキング補正値
BETAをプラス側の上限値Ｈと比較する。

この結果、ノッキング補正値BETAが所定の範囲内（下限
値Ｌ〜上限値Ｈの間）であれば、正常とみなして、この
ルーチンを終了する。

逆に、ノッキング補正値BETAが所定の範囲外のとき（下
限値Ｌ未満のとき、あるいは、上限値Ｈを超えると
き）、すなわち、第５図に示すように点火時期の制御値
ADVの基本制御値MADVに対するズレが大となったとき
は、アルコールセンサ18の異常により、誤った基本制御
値MADVが検索され、これを補正すべくノッキング補正値
BETAが異常を呈したものとみなし、ステップ12へ進む。

ステップ12では、アルコールセンサ18の異常を検出した
ものとして、NGフラグを立てる。

従って、ステップ10〜12の部分がアルコールセンサ異常
検出手段に相当する。

次にステップ13に進み、前記複数のマップを参照して、
現在の点火時期の制御値ADV（＝MADV＋BETA）と機関運
転状態N,Tpとから、当該点火時期の制御値ADVがマップ
上の当該機関運転状態N,Tpにおける基本制御値MADVとな
るマップを見出して、その見出したマップに対応するア
ルコール濃度を知り、これをアルコール濃度として推定
する。この様子を第６図に示してある。この部分がアル
コール濃度推定手段に相当する。

このようにして、アルコールセンサ18が異常と検出さ
れ、アルコール濃度が推定されると、次回からは、ステ
ップ１での判定で、NGフラグが立っているので、ステッ
プ２を実行することなく、ステップ３へ進み、フェイル
セーフのため、アルコールセンサ18の信号に基づくこと
なく、アルコール濃度の推定値を用いて、マップの選択
を行うようになる。

〈発明の効果〉以上説明したように本発明によれば、点火時期の制御に
際し、アルコールセンサの異常を速やかに検出でき、し
かもフェイルセーフのためアルコール濃度を推定して点
火時期を適正に制御することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す内燃機関のシステム図、第３図
は点火時期制御のフローチャート、第４図は点火時期の
基本制御値のマップを示す図、第５図は異常判定の範囲
を示す図、第６図はマップからのアルコール濃度推定の
様子を示す図である。１……機関、７……燃料噴射弁、８……燃料タンク、10
……点火栓、11……点火コイル、12……ディストリビュ
ータ、13……コントロールユニット、14……エアフロー
メータ、15……クランク角センサ、17……ノッキングセ
ンサ、18……アルコールセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】使用燃料中のアルコール濃度毎に、機関運
転状態に対応させて点火時期の基本制御値を予め定めた
マップを複数備えると共に、使用燃料中のアルコール濃
度を検出するアルコールセンサと、アルコール濃度に基
づいてマップを選択するマップ選択手段と、機関運転状
態を検出する機関運転状態検出手段と、アルコール濃度
に基づいて選択されたマップから機関運転状態に基づい
て点火時期の基本制御値を検索する点火時期基本制御値
検索手段と、点火によるノッキングのレベルを検出する
ノッキングセンサと、検出されたノッキングのレベルに
応じてノッキング補正値を増減して設定するノッキング
補正値設定手段と、点火時期の基本制御値にノッキング
補正値を加算して点火時期の制御値を設定する点火時期
制御値設定手段とを備え、この点火時期の制御値に基づ
いて点火を制御する内燃機関の点火時期制御装置におい
て、前記ノッキング補正値が所定の範囲内か否かを判定して
所定の範囲外となったときにアルコールセンサの異常を
検出するアルコールセンサ異常検出手段と、アルコール
センサの異常検出時に前記複数のマップを参照してその
ときの点火時期の制御値と機関運転状態とから当該点火
時期の制御値がマップ上の当該機関運転状態における基
本制御値となるマップを見出してアルコール濃度を推定
するアルコール濃度推定手段とを設けたことを特徴とす
る内燃機関の点火時期制御装置。