JPH07151043A - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】クランク角度を時間に換算して点火制御を行な
う機関において、急加速時にも所望点火時期に点火を行
なわせることができるようにする。 【構成】スロットル弁開度の変化量ΔＴＶＯに基づいて
機関が急加速状態であるか否かを判別する（Ｓ１）。急
加速時以外では、クランク角度信号から点火時期までの
クランク角度を時間に換算し、時間計測によって点火を
制御する（Ｓ12〜Ｓ14）。一方、急加速時には、各気筒
の筒内圧Ｐを読み込み（Ｓ15）、該筒内圧Ｐと所望点火
時期に対応する基準筒内圧ＴＡＲＧＰと比較する（Ｓ1
6）。そして、実際の筒内圧Ｐが基準筒内圧ＴＡＲＧＰ
に一致したことに基づいて点火を制御させる（Ｓ17）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の点火制御装置
に関し、詳しくは、筒内圧の検出値を用いて点火時期を
制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、点火時期（点火進角値）の設定単
位角度毎の単位角度信号を出力する機能を備えず、基準
クランク角度位置（例えば30°ＣＡ或いはＴＤＣ周期）
毎のクランク角度信号のみを出力するクランク角センサ
を用いて点火時期を制御する方法として、前記クランク
角度信号の発生周期に基づいて検出信号から所望点火時
期までの時間を設定し、検出信号からの時間計測に基づ
いて点火時期を特定して点火栓による点火を行なわせる
方法が知られている。

【０００３】即ち、前記単位角度信号を出力する機能を
有したクランク角センサを備える機関では、点火時期を
直接的に検出できるが、前記単位角度信号が出力されな
いクランク角センサを用いる場合には、前記直接的な検
出が行なえないため、クランク角度を時間に換算して点
火時期を特定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
クランク角度信号の周期計測に基づき点火時期までの時
間を設定する方法では、最新に計測した周期が次回も継
続するものと見做して点火時期を時間に基づいて特定す
るものであるため、クランク角速度（クランク角度信号
の周期）の変化が大きい機関の急加速時には、所望の点
火時期とは大幅に異なるクランク角度位置で点火が行な
われてしまう惧れがあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、点火時期を直接的に角度として検出することがで
きない機関において、たとえ急加速時であっても所望点
火時期に点火を行なわせることが可能な点火制御装置を
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】そのため本発明にかかる
内燃機関の点火制御装置は、図１に示すように構成され
る。図１において、筒内圧検出手段は各気筒毎に設けら
れ各気筒別に筒内圧を検出し、運転条件検出手段は機関
の運転条件を検出する。

【０００７】ここで、基準筒内圧設定手段は、運転条件
検出手段で検出された機関運転条件に基づき点火制御の
基準とする筒内圧を設定する。そして、点火制御手段
は、基準筒内圧設定手段で設定された基準筒内圧と前記
筒内圧検出手段で検出された各気筒別の筒内圧とをそれ
ぞれに比較して点火手段による点火時期を制御する。

【０００８】

【作用】かかる構成によると、機関運転条件に基づいて
点火制御の基準とする筒内圧を設定し、該基準筒内圧と
各気筒別に検出される実際の筒内圧との比較結果に基づ
いて点火時期が制御される。即ち、圧縮行程中の点火前
の筒内圧はクランク角度に対して略一様に変化し、筒内
圧によってクランク角位置を推定することが可能である
から（図５参照）、点火制御の基準をクランク角度とし
て与える代わりに筒内圧として与え、実際の筒内圧が点
火基準となる筒内圧に達しているか否かによって点火時
期を特定するようにした。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例の構成を示す図２において、機関１に
は、エアクリーナ２から吸気ダクト３，スロットル弁４
及び吸気マニホールド５を介して空気が吸入される。吸
気マニホールド５のブランチ部には、各気筒毎に燃料噴
射弁６が設けられている。前記燃料噴射弁６は、ソレノ
イドに通電されて開弁し、通電停止されて閉弁する電磁
式燃料噴射弁であって、後述するコントロールユニット
12から出力される駆動パルス信号により通電制御され、
図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュ
レータにより所定の圧力に調整された燃料を間欠的に噴
射供給する。

【００１０】機関１の各燃焼室にはそれぞれに点火栓７
が設けられており、これにより火花点火して混合気を着
火燃焼させる。尚、前記点火栓７、及び、図示しない点
火コイル，パワートランジスタ等によって本実施例にお
ける点火手段が構成される。機関１からは、排気マニホ
ールド８，排気ダクト９，三元触媒10及びマフラー11を
介して排気が排出される。

【００１１】コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェース
を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種
のセンサからの入力信号を受け、該入力信号に基づいて
前記燃料噴射弁６による燃料噴射量を制御すると共に、
点火栓７による点火時期を制御する。前記各種のセンサ
としては、吸気ダクト３中にエアフローメータ13が設け
られていて、機関１の吸入空気量Ｑに応じた信号を出力
する。

【００１２】また、クランク軸又はカム軸にクランク角
センサ14が設けられており、本実施例の４気筒機関にお
いては、各気筒の圧縮ＴＤＣ位置（180 °ＣＡ）毎のク
ランク角度信号ＲＥＦと＃１気筒の圧縮ＴＤＣ位置毎の
気筒判別信号とをそれぞれに出力する（図５参照）。
尚、前記クランク角度信号ＲＥＦの周期を計測すること
で、機関回転速度Ｎｅが算出される。

【００１３】更に、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
排気マニホールド８の集合部には、排気中の酸素濃度を
検出することによって機関吸入混合気の空燃比を検出す
る酸素センサ16が設けられている。また、各点火栓７に
は、筒内圧検出手段としての筒内圧センサ17がそれぞれ
に付設されている。前記筒内圧センサ17は、実開昭６２
−１４６９４１号公報等に開示されるように、点火栓７
の座金として形成され圧電素子によって各気筒の筒内圧
力Ｐを相対圧として検出するものである。

【００１４】尚、筒内圧センサ17は、上記のように点火
栓７の座金として形成されるタイプの他、特開平４−８
１５５７号公報等に開示されるように、圧力センサを直
接燃焼室内に臨ませるタイプのものであっても良い。ま
た、スロットル弁４には、該スロットル弁４の開度ＴＶ
Ｏを検出するスロットルセンサ18が付設されている。

【００１５】ここで、コントロールユニット12による点
火時期制御は、図３及び図４のフローチャートに示すよ
うにして行なわれる。尚、本実施例において、基準筒内
圧設定手段及び点火制御手段としての機能は、前記図３
及び図４のフローチャートに示すようにコントロールユ
ニット12がソフトウェア的に備えている。また、本実施
例において、前記エアフローメータ13及びクランク角セ
ンサ14が運転条件検出手段に相当する。

【００１６】図３のフローチャートは気筒判別信号の立
ち上がりに同期して割込み実行されるようになってお
り、ステップ１（図中ではＳ１としてある。以下同様）
では、前記スロットルセンサ18で検出されるスロットル
弁４の開度ＴＶＯの単位時間当たりの変化量ΔＴＶＯを
計測する。そして、ステップ２では、前記変化量ΔＴＶ
Ｏが所定値ＡＣＣ以上であるか否かによって、機関１が
急加速状態であるか否かを判別する。

【００１７】ここで、前記変化量ΔＴＶＯが所定値ＡＣ
Ｃ未満であって、機関１の急加速状態ではないと判別さ
れたときには、ステップ３へ進み、時間方式の点火制御
を行なうために点火時期（点火進角値）を設定する。前
記ステップ３では、吸入空気量Ｑと機関回転速度Ｎｅと
に基づいて算出される機関負荷相当値Ｔｐと、機関回転
速度Ｎｅとにより複数に区分される運転領域毎に予め点
火時期（点火進角値）を記憶したマップを参照し、点火
時期をクランク角度として決定する。

【００１８】かかる点火進角値に基づく点火制御は、ま
ず、前記クランク角度信号ＲＥＦの周期を計測し、クラ
ンク角度信号ＲＥＦから点火時期までのクランク角度を
時間Ｔに換算する。そして、最新の周期計測結果に基づ
いて換算された時間Ｔを、最新のクランク角度信号ＲＥ
Ｆから計時し、前記時間Ｔが経過した時点を点火時期と
見做して点火栓７による点火を行なわせる。

【００１９】ところで、上記のような時間方式の点火制
御は、クランク角度信号ＲＥＦの周期が略一定している
機関１の定常運転時には、所望の点火時期に点火を行な
わせることが可能であるが、機関１の急加速時には、ク
ランク角速度が大きく変化し、直前の計測周期に基づい
て点火時期までの時間を設定しても、所期の点火時期と
は異なる角度位置で点火が行なわれてしまう惧れがあ
る。

【００２０】そこで、ステップ２で機関１が急加速運転
状態であると判別されると、上記の時間方式の点火制御
を行なわず、前記筒内圧センサ17で検出される筒内圧に
基づいて点火制御が行なわれるようになっている。ステ
ップ２で機関１の急加速状態が判別されると、ステップ
４へ進み、機関負荷相当値Ｔｐと機関回転速度Ｎｅとに
よって複数に区分される運転領域毎に、予め所望点火時
期に対応する筒内圧（以下、基準筒内圧という）ＴＡＲ
ＧＰを記憶したマップを参照し、現在の運転条件に対応
する基準筒内圧ＴＡＲＧＰを決定する。

【００２１】即ち、圧縮行程中の点火前（モータンリン
グ状態）の筒内圧はクランク角度に対して略一様に変化
し、筒内圧によってクランク角位置を推定することが可
能であるから、機関運転条件に対応する点火時期の制御
基準をクランク角度として与える代わりに筒内圧として
与えるものである。前記点火進角値又は基準筒内圧ＴＡ
ＲＧＰに基づく点火制御は、図４のフローチャートに従
って行なわれる。

【００２２】図４のフローチャートは、所定微小時間毎
に割込み実行されるようになっている。尚、前記微小時
間は、点火進角値の設定単位角度である１°ＣＡだけ回
転するのに要する最小時間以下の時間として設定するこ
とが好ましい。図４のフローチャートにおいて、まず、
ステップ11では、スロットル弁４の開度変化量ΔＴＶＯ
に基づいて機関１の急加速状態を判別する。

【００２３】機関１の急加速状態でないときには、ステ
ップ12で前記クランク角度信号ＲＥＦの周期を計測し、
次いで、ステップ13では、クランク角度信号ＲＥＦから
点火時期までのクランク角度を時間Ｔに換算する。そし
て、ステップ14では、最新の周期計測結果に基づいて換
算された時間Ｔを、最新のクランク角度信号ＲＥＦから
計時し、前記時間Ｔが経過した時点を点火時期と見做し
て、気筒判別信号に基づいて判別される点火気筒におい
て点火栓７による点火を行なわせる。

【００２４】尚、詳細には、点火時期に該当する時間か
ら必要通電時間を逆算して点火コイルへの通電開始時期
を設定し、前記クランク角度信号ＲＥＦからの時間計測
によって通電開始時期と通電遮断時期（点火時期）とを
制御する。一方、ステップ11で機関１が急加速状態であ
ると判別されると、ステップ15へ進み、筒内圧センサ17
により検出された筒内圧Ｐを読み込む。

【００２５】次いで、ステップ16では、前記読み込んだ
筒内圧Ｐと、前記図３のフローチャートのステップ４で
設定した基準筒内圧ＴＡＲＧＰとを比較し、実際の筒内
圧Ｐが基準筒内圧ＴＡＲＧＰに一致しているか否かを判
別する。気筒判別信号で判別される圧縮行程中の気筒に
おいて、筒内圧Ｐが上昇する途中で、筒内圧Ｐが所望点
火進角値に対応する前記基準筒内圧ＴＡＲＧＰに一致す
る時点を捉えるものであり（図５参照）、実際の筒内圧
Ｐが前記基準筒内圧ＴＡＲＧＰに一致すると、ステップ
17へ進んで、該当する気筒の点火栓７による点火を実行
させる。

【００２６】尚、時間方式の点火制御の場合と同様に、
点火コイルへの通電開始を制御する必要があるが、前記
筒内圧Ｐを用いる点火制御においては、必要通電時間が
確保できるように、点火時期に対応する基準筒内圧ＴＡ
ＲＧＰに応じて通電開始を行なわせる基準筒内圧を余裕
を見込んで可変設定したり、また、予め固定されたクラ
ンク角度位置で通電を開始させるようにしても良い。

【００２７】上記のような筒内圧Ｐを用いた点火制御で
は、筒内圧に基づいて点火進角位置相当のクランク角位
置を推定することになるから、クランク角速度の変化に
影響されることがなく、急加速中であっても所望の点火
進角位置で点火を行なわせることが可能となる。ところ
で、上記のように筒内圧でそのときのクランク角位置を
推定する場合には、経時変化や機関個々のばらつきによ
って、クランク角度と筒内圧との相関がずれることがあ
るので、機関１の定常運転状態において、時間計測で点
火時期を特定し、そのときの筒内圧Ｐの検出値と、その
ときの運転条件に対応して記憶されている基準筒内圧Ｔ
ＡＲＧＰとを比較することによって、基準筒内圧ＴＡＲ
ＧＰの更新学習させるようにすると良い。

【００２８】また、上記実施例では、急加速状態とそれ
以外とを分けて、時間方式の点火制御と筒内圧を用いた
点火制御とを使い分けるようにしたが、定常運転状態に
おいても筒内圧を用いて点火制御を行なわせる構成とし
ても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、所
望の点火時期を角度として直接的に検出できない機関に
おいて、所望点火時期に対応して設定した筒内圧と、実
際に検出した筒内圧との比較に基づいて点火を制御する
よう構成したので、たとえ機関の急加速時であっても、
所望の点火時期に点火を行なわせることが可能になると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】実施例の点火制御の様子を示すフローチャー
ト。

【図４】実施例の点火制御の様子を示すフローチャー
ト。

【図５】実施例におけるクランク角度信号と筒内圧との
相関を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１ 機関 ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 ７ 点火栓 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 17 筒内圧センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各気筒毎に設けられ各気筒別に筒内圧を検
   出する筒内圧検出手段と、 機関の運転条件を検出する運転条件検出手段と、 該運転条件検出手段で検出された機関運転条件に基づき
   点火制御の基準とする筒内圧を設定する基準筒内圧設定
   手段と、 該基準筒内圧設定手段で設定された基準筒内圧と前記筒
   内圧検出手段で検出された各気筒別の筒内圧とをそれぞ
   れに比較して点火手段による点火時期を制御する点火制
   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制
   御装置。