JPS6235077A - 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 本発明は内燃機関（以下エンジンという）の点火時期制
御装置に関する。

従来の技術 ガソリンエンジンのような火花点火式エンジンにＪ３い
ては、その点火時期がエンジンの出力性能及び燃費性能
と密接な関係を有することが知られており、エンジン運
転状態に応じて常にＲ適な点火時期に制御すべく、吸入
空気量等のエンジン負荷とエンジン回転速度から点火時
期を求め、最適点火時期が得られるように実際の点火時
期を制−するいわゆる電子制御式の点火時期制御装置が
実用化されている。

このような電子制御式点火時期制御装置において、エン
ジン負荷を吸入空気量から検知する場合、吸入空気量の
測定には一般的にエア７０メータが用いられているが、
このエアフロメータにおいては、急加速時の吸入空気量
増大によりスロットル弁急開後に、一時的に実際の吸入
空気量より過大な吸入空気量の値が出力されるという現
象があφ。

一方前記のような電子制御式の点火時期制御装置におて
は、通常吸入空気員が多くなる高負荷側はど点火時期Ｅ
−ｙらせるようになっているため、前記の現象によって
点火時期が一次的に過遅角となり、出力が低下したり燃
費性能が悪化するという問題点を有していた。

一般的にエンジンには点火時期が限度以−ヒに遅角し、
点火が別の気筒に発生しない様に（フラッシュオーバー
の防止のために）、点火進角の最遅角限度（以下、下限
ガードという）が設定されているが、このような問題点
を解決するために、急加速を検出した時にはこの下限ガ
ードを一時的に進角側に動かすことによって、急加速時
のエンジンの出力低下を防止するようにした内燃機関の
点火時期制御方法が提案されている（特開昭５９−１５
３９７５号）。

発　が解決しようとする問題点 上述した先行技術に記載されたエンジンの点火時期制御
方法は、急加速を検出した後、下限ガードを進角側に動
かし所定の期間ある設定値（一定値）に保持するもので
あるため、この下限ガードの設定値を加速性能が十分に
なるだけ進角させた値とした場合、加速直後にノッキン
グが発生するおそれがあり、又逆に下限ガードの設定値
をノッキングが発生しない程度に少な目に進角させた値
とした場合、急加速時の加速性能が十分でないという問
題点があった。

よって本発明は上述した従来技術の問題点を克服し、急
加速時にノッキングの発生を防止しつつ十分なる加速性
能を確保するようにした内燃機関の点火時期制御装置を
提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点を解決するために、本発明は
、第１図のブロック図に示されるように、内燃機関の点
火時期を機関回転数と負荷に応じて制御する点火時期制
御手段と、機関の加速状態を検出する加速検出手段と、
点火進角最遅角限度を設定する手段と、前記加速検出手
段により加速状態を検出したとき前記点火進角最遅角限
度を所定のタイミング毎、例えば所定の点火回数毎にあ
るいは所定時間毎に進角させる手段とを具備した内燃機
関の点火時期制御装置を提供する。

作　　　用 先ず点火時期制御手段によりエンジン回転数が高くなる
ほど及びエンジン負荷が小さくなるほど点火時期を進角
し、逆にエンジン回転数が低くなるほど及びエンジン負
荷が大きくなるほど点火時期を遅角するように制御する
。例えばスロットル弁開度の変化速度等の加速検出手段
によりエンジンの加速状態を検出すると、予め設定しで
ある点火進角最遅角限度（点火進角下限ガード）により
エンジン急加速時に点火進角が遅れすぎないように制御
してエンジンの出力低下を防止する。さらに下限ガード
を所定の点火回数毎にあるいは所定時間毎にステップ状
に進角させ、急加速時の遅角量をこの下限ガードでもっ
て規制することによりエンジンの加速性能を向上する。

下限ガードはエンジンにノッキングが発生しない遅角ｍ
に定め、これを所定点火回数毎あるいは所定時間毎にス
テップ状に進角ざ眩るようにしている。本発明によれば
このようにエンジン急加速時には、下限ガードによって
点火時期が点火時期制御手段により定められた計算値よ
り進角されるので、ノッキングの発生のない更に加速性
能のよいエンジンを提供することができる。

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するこ
とにする。

実　　施　　例 第２図は本発明が適用されるエンジンの一例を示してお
り、吸入空気用の測定手段にエアフロメータを採用して
いるエンジンを示している。しかし第２図に示したエン
ジンは本発明が適用されるエンジンの一例を示したにす
ぎず、本発明はエア７０メータに代えて圧力センサによ
り吸気管内圧力を検出し、この圧力により吸入空気聞を
検出するタイプのエンジンにも勿論適用可能である。

このエンジンはマイクロコンピュータ等の電子制御回路
によって制御されるもので、図に示すようにエアクリー
ナ（図示せず）の下流側に吸入空気量センサとしてのエ
ア７０メータ２を備えている。エア７０メータ２は、ダ
ンピングチャンバ内に回動可能に設けられたコンベンセ
ーションプレート２Δの開度を検出するポテンショメー
タ２Ｂとから構成されている。従って、吸入空気域はポ
テンショメータ２Ｂから出力される電圧より検出される
。また、エアフロメータ２の近傍には、吸入空気の温度
を検出する吸入空気ｆａ　ｔフサ４が設けられている。

１アフロメータ２の下流側には、ス［１ツトル弁６が配
置され、このス［」ットル弁６にエンジン急加速を検出
覆るスト１ツトルセンサ２２及びスロットル弁６の全開
位置を検出覆るアイドルスイッチ２３が取付けられ、ス
ロットル弁６の下流側には、サージタンク８が設けられ
ている。このサージタンク８には、インテークマニホー
ルド１０が連結されており、このインテークマニホール
ド１０内に突出して燃料噴射弁１２が配置されている。

インテークマニホールド１０は、エンジン本体１４の燃
焼室１４Ａに接続され、エンジンの燃焼室１４Ａはエキ
ゾーストマニホールド１６を介して三元触媒を充填した
触媒コンバータ（図示せず）に接続されている。そして
エンジン本体には、マイクロボン等で構成されて燃焼に
よるエンジンの振動を検出するノッキングレンサ１８が
設けられている。なお、２０は点火プラグ、２４はエン
ジン冷却水温を検出する冷却水温センサである。

エンジン本体１４に取付けられた点火プラグ２０は、デ
ィストリビュータ２６に接続され、ディストリビュータ
２６はイグナイタ２８に接続されている。このディスト
リビュータ２６には、ディストリビュータハウジングに
固定されたピックアップとディストリビュータシャフト
に固定されたシグナルロータとで各々構成された、気筒
判別センサ３０及びエンジン回転角センサ３２が設けら
れている。この気筒判別センサ３０は、例えばクランク
角７２０度毎にマイクロコンピュータ等で構成された電
子制御回路３４へ気筒判別信号を出力し、エンジン回転
角センサ３２は、例えばクランク角３０度毎にクランク
角基準位置信号を電子制御回路３４へ出力する。

上記スロットルセンサ２２は、第３図に示すように、基
端部がスロットル弁・６の回動軸６ａに連結された略し
字状の回動片８０を備えている。回動片８０の基端部に
は、回動片８０の先端部方向に延在しかつ回動片８０の
先端と接触しないように第１の接触子８２の一端が固定
されている。また、回動片８０の先端には、第１の接触
子８２と平行になるように、絶縁材８４を介して第２の
接触子８６の一端が固定されている。この第２の接触子
８６は接地されている。櫛状の第１電極８８と櫛状の第
２？１ｆ極９０とが、電極の歯と歯の間に他方の電極の
歯が介在するようにして、第１の接触子８２に対向する
ように配置されている。第１電極８８と第２電極９０の
一端は、各々抵抗９２、抵抗９４を介して電源に接続さ
れると共に、各々電子制御回路３４に接続されている。

このスロットルセンサは、スロットル弁６が開く方向（
図の矢印の方向）に回動されると、これに伴って回動片
８０が回動して、第１の接触子８２と第２の接触子８６
とが接触した状態で第１の接触子８２の先端が第１電極
８８と第２電極９０とに交互に接触して接地するため、
第４図に示すような波形のパルス信号を出力する。なお
、スロットル弁が閉じる方向に回動された場合には、第
１の接触子８２と第２の接触子８６とが非接触状態で回
動されるため、パルス信号は出力されない。

電子制御回路３４は第５図に示すように、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）３６、リードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）３８、中央処理装置（ＣＰＬＪ）４０、クロック（
ＣＬＯＣＫ）４１　、第１の入出力ボート４２、第２の
入出力ボート４４、第１の出力ボート４６及び第２の出
力ボート４８を含んで構成され、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３
８、ＣＰＵ４０、ＣＬＯＣＫ４１、第１の入出力ボート
４２、第２の入出力ボート４４、第１の出力ボート４６
及び第２の出力ボート４８はデータバスやコントロール
バス等のバス５０により接続されている。

第１の入出力ボート４２には、バッファ（図示せず）、
マルチプレクサ５４、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変
換器５６を介して、エアフロメータ２、冷却水温センサ
２４及び吸気温センサ４等が接続されている。このマル
チプレクサ５４及びＡ／Ｄ変換器５６は、第１の入出力
ボート４２か・ら出力される制御信号により制御される
。第２の入出力ボート４４には、スロットルセンサ２２
の第１電極８８及び第２電極９０が接続されると共に、
アイドルスイッチ２３が接続されており、さらに波形整
形回路６４を介して気筒判別センサ３０及びエンジン回
転角センサ３２が接続されている。また、第２の入出力
ボート４４には、バンドパスフィルタ６０、ピークボー
ルド回路６１、チャンネル切換回路６６及びＡ／Ｄ変換
器６８を介してノッキングセンサ１８が接続されている
。このバンドパスフィルタ６０は積分回路６３を介して
チャンネル切換回路６６に接続されている。このチャン
ネル切換回路６６には、ピークホールド回路６１の出力
と積分回路６３の出力とのいずれか一方をＡ／Ｄ変換器
６８に入力するための信号が、第２の入出力ボート４４
から入力されており、またピークホールド回路６１には
、リセット信号やゲート信号が第２の入出力ボート４４
から入力されている。

また、第１の出力ボート４６は駆動回路７０を介してイ
ンブナイタ２８に接続され、第２の出力ボート４８は駆
動回路７２を介して燃料噴射弁１２に接続されている。

電子制御回路３４のＲＯＭ３８には、エンジン１回転当
りの吸入空気量とエンジン回転数とで定められたｕ本点
火進角のマツプや制御プログラム等が予め記憶されてお
り、エアフロメータ２及びエンジン回転角センサ３２か
ら入力される信号に基づいて基本点火進角が読出される
と共に、冷却水濡センサ２４及び空気温センサ４からの
信号を含む各種の信号により、基本点火進角が補正され
、インブナイタ２８等が制御される。

次に上記のようなエンジンに本発明を適用した場合の実
施例について詳細に説明する。なＪ３、発明の詳細な説
明するにあたっては、複雑化を避けるため最も不都合の
ない数値を用いて説明することにするが、本発明はこれ
らの数値に限定されるものではなく、各種のエンジンに
ついて最適な値が選択される。

本実施例は加速状態が検出されたとき、予め設定されて
いる点火進角下限ガードによって急加速時の点火進角を
規制し、ざらに下限ガードを所定点火回数毎にあるいは
所定時間毎にステップ状に進角させることにより、ノッ
キングの発生を伴うことな（加速性能の良いエンジンを
提供できる点火時期制御装置である。

次に第６図のフローチャートを参照して、本発明の点火
時期制御装置の作用について説明することにする。第６
図は、定クランク角毎に実行するルーチンで先ずステッ
プ１０１において、エアフ【」メータ２、回転角センサ
３２等の各センサからデータを読込む。次いでステップ
１０２において、エア７０メータ信号より吸入空気量Ｑ
を計算し、ステップ１０３においてエンジン回転数Ｎよ
り、エンジン１回転当りの吸入空気ｆｆ１Ｑ／Ｎを計算
する。次いでステップ１０４において、上述したＱ／Ｎ
及びエンジン回転数Ｎに基づいてＲＯＭ３８にメモリさ
れているマツプから基本点火時期Ａを算出する。点火時
期とエンジン回転数との関係は、エンジン負荷が一定の
場合には例えば第７図に示すようになっており、この関
係がＲＯＭ３８内に記憶されている。このマツプは一般
的に、ノッキングに対して一定の余裕度をもつように点
火時期を設定している。

次いでステップ１０５において、加速検出手段により加
速状態か否かを検出する。加速検出手段としては、例え
ばアイドルスイッチ２３がオンからオフになったとき、
スロットル弁開度の変化速度、Ｑ／Ｎの変化速度、ある
いは吸気管圧力１）　Ｍの変化速度等を用いることがで
きる。ステップ１０５において加速状態と判定された場
合、ステップ１０６において前回の検出時が定常状態か
否かが判別される。ステップ１０６において前回の検出
時が加速状態でな（定常状態と判別された場合には、ス
テップ１０７に進みカウンタＣＮＴをＯにクリアしステ
ップ１０８においてカウンタＣＮＴをカウントアツプす
る。一方ステップ１０５において加速状態でないと判別
された場合、あるいはステップ１０６において前回の検
出時が定常状態でないと判別された場合には、カウンタ
ＣＮＴをクリアすることなくステップ１０８においてカ
ウントアツプを続行する。

次いでステップ１０９において、カウンタＣＮＴの値が
１０以上か否か比較され、１０以上の場合にはステップ
１１０において、カウンタＣＮＴの値を１０に設定しカ
ウンタのオーバーフローを防止する。次いでステップ１
１１に進みカウンタＣＮＴの値が所定値α以下かどうか
比較され、α以下の場合にはステップ１１２で点火時期
下限ガードＢをＬｌに設定する。

ステップ１１１において、カウンタＣＮＴの値がαより
大きい場合には、ステップ１１３に進みカウンタＣＮＴ
の値がａより大きいβ以下か否か比較される。ステップ
１１３において、カウンタＣＮＴの値がβ以下の場合に
はステップ１１４で点火時期下限ガードＢをＬｌより大
ぎい（進角した）１２に設定する。ステップ１１３にお
いてカウンタＣＮＴの値がβより大ぎい場合には、ステ
ップ１１５に進み点火時１１１下限ガードＢを［２より
大きいく進角した）Ｌ３に設定する。

ここで上述したα、βの値は加速を検知してから所定の
点火回数に応じて決定してもよいし、あるいは所定時間
に応じて決定するようにしてもよい。α、βの値を所定
の点火回数に応じて決定する場合には、上記の処理を１
２０°クランク角毎に実行し、（６気筒エンジンの場合
は、１２ｏ。

に１回点火するため）１点火毎にカウンタＣＮＴの値を
一つづつ増加するようにする。例えばαに４点火、βに
５点火を採用した場合には、α−４、β＝５となる。し
かし上ｉＭしたように、カウンタＣＮＴが定時刻毎に例
えば４ｍｓ毎に一つづつインクリメントするように第６
図の処理を定時刻毎に実行してもよい。

さらにＬｌ　、Ｌ２　、Ｌ３はそれぞれ例えば−５度Ｂ
ＴＤ０１０度ＢＴＤＣ，５度ＢＴＤＣのように設定する
ようにする。しかしこれらの値は限定的なものではなく
、勿論他の点火進角を採用するようにしてもよい。

ステップ１１２．１１４．１１５においてそれぞれのカ
ウンタ値に応じた点火進角下限ガードを設定した債には
、ステップ１１６に進みステップ１０４で算出した点火
時期Ａと下限ガードＢの値を比較する。点火時期Ａが下
限ガードＢよりも小さい場合、即ち点火時期Ａの進角値
が下限ガードＢよりも遅れている場合には、ステップ１
１７に進み点火時期Ａを下限ガード已により規制される
進角値に設定する。ステップ１１６において、点火時期
Ａが下限ガードＢよりも大ぎい場合及びステップ１１７
において点火時期Ａを下限ガードＢに設定した後には、
ステップ１１８に進み点火時期ＡをＲＡＭ３６に記憶し
このルーチンを終了する。

本実施例は以上詳述したように、加速状態を検出した後
所定点火回数毎あるいは所定時間毎に下限ガードをステ
ップ状に上昇し、急加速時のエンジンの加速性能を確保
している。これを第８図を参照しでわかり易く説明する
ことにする。第８図においては、加速検出手段としてア
イドルスイッチを採用し、第８図Ａは緩加速時、Ｂは急
加速時を示している。緩加速時においては、Ｑ／Ｎ、Ｎ
より求めた基本点火時期がそれほど遅角されないので、
下限ガードに影響されずに点火時期が決定される。一方
急加速時には第８図Ｂに示すように、基本点火時期が急
激に遅角され下限ガード以下になっている。本発明では
点火時期の下限ガードを設け、これをステップ状に上昇
させることにより急加速時の点火時期を下限ガードによ
り規制しているので、急加速時の加速性能を向上させる
ことができる。

以上本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、
本発明はこれらの実施例に限定されないこと勿論であり
、本発明のＩＦＢ内において幾多の変形例も可能であろ
う。

ｌ且旦皇」 本発明は以上詳述したように、点火進角下限ガードを所
定点火回数に応じであるいは所定時間に応じてステップ
状に上昇させるようにしたので、急加速時にノッキング
の発生を伴うことなく加速性能を向上させることができ
るという効果を奏する。

又、急加速時の加速性能とノッキング防止を両立するた
めの方法としては他に、怠加速後に一時的に吸入空気用
、エンジン回転数から計算される点火時期自体を進角さ
せることが考えられるが、吸入空気間の状態と点火時期
とのマツチングが困難であり、制御が複雑になる。本発
明は、簡単な制御で、加速性能とノッキング防止を両立
できるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明が適用されるエンジンの一例を示す概略図、 第３図はスロットルセンナの詳細を示す回路図、第４図
はスロットルセンサから出力される信号波形を示す線図
、 第５図は第２図の電子制御回路の詳細を示すブロック図
、 第６図は本発明の一実施例の処理ルーチンを示すフロー
チャート、 第７図はエンジン負荷一定時のエンジン回転数と点火時
期との関係の一例を示すグラフ、第８図は点火時期計算
結果と下限ガードとの関係を示す説明図であり、Ａは緩
加速時、Ｂは急加速時を示している。 ２・・・エアフロメータ、　　　　６・・・スロットル
弁、２２・・・スロットルセンサ、 ２３・・・アイドルスイッチ、３２・・・回転角センサ
、３４・・・電子制御回路。 出願人：　トヨタ自動車株式会社 第１図 第３図 第４図 第２図 ２−一−−エアブローメータ ６−−−ヌロγトル汗 １２〜−一スロブトルセンナ ・４−−−−一電千判・岬回を 第５図 第７図 ゴーツク′ン回転４り”、　　（ｒｐｍ）第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の点火時期を機関回転数と負荷に応じて制御す
   る点火時期制御手段と、機関の加速状態を検出する加速
   検出手段と、点火進角最遅角限度を設定する手段と、前
   記加速検出手段により加速状態を検出したとき、前記点
   火進角最遅角限度を所定のタイミングに応じて進角させ
   る手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の点火時
   期制御装置。