JPS6258055A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

内燃機関の点火時期制御装置

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JPS6258055A
JPS6258055A JP19746785A JP19746785A JPS6258055A JP S6258055 A JPS6258055 A JP S6258055A JP 19746785 A JP19746785 A JP 19746785A JP 19746785 A JP19746785 A JP 19746785A JP S6258055 A JPS6258055 A JP S6258055A
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Nobutaka Takahashi
高橋 伸孝
Akito Yamamoto
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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、自動車等内燃機関のノッキングレベルを所定
範囲に制御する点火時期制御装置に関する。
(従来の技術) 内燃機関の点火時期は機関が最適に運転されるように機
関の状態に応じて決定する必要がある。
そして、一般に機関の効率燃費を考えると最大トルク時
の最小進角、いわゆるM B T (Minmum a
d−vace for Be5t Torque)付近
で点火するのが最良と知られており、機関の状態により
MBTに点火時期を変える必要がる。
ところが、ある機関状態においては点火時期を進めてい
くとノンキングが生じ、安定な機関運転を行うことがで
きない。例えば、低速回転、低負荷時においてはMBT
より以前にノッキング限界がきている。また、ノンキン
グ限界は温度、湿度等の大気条件にも影響を受けやすい
そこで、ノッキングの有無に応じて点火時期を遅角させ
るというものが開発されており、例えば、そのようなも
のとしては特開昭58−82074号公報に記載の装置
がある。
この装置では、燃焼室内の圧力を筒内圧センサにより検
出するとともに、その検出信号を増幅器、バ°ンドバス
フィルタ、包絡線回路等の平均化回路によって信号処理
し、その大きさによりノンキングレベルを検出する。そ
して、そのノッキングレベルが所定値以下となるように
点火時期を制御している。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来の内燃機関の点火時期制
御装置にあっては、筒内圧センサの出力信号を所定方式
で信号処理してノッキングを検出する構成となっていた
ため、ノッキングの検出に際し多くの回路素子を必要と
している。
このため、コストの高いデバイスになるとともに、エン
ジンの電子制御に一般的に使用される従来のコントロー
ルユニットではその実現が困難であった。
(発明の目的) そこで本発明は、燃焼圧力が最大となる燃焼ピーク位置
を検出するとともに、このピーク位置をそのときの運転
条件に対応するノック限界のθpmaxと比較してノン
キングを検出することにより、ノック検出に必要なシス
テムの構成を簡単なものとして、従来システムの能力で
充分にノック抑制制御の可能な点火時期制御装置を提供
することを目的としている。
(発明の構成) 本発明による内燃機関の点火時期制御装置はその基本概
念図を第1図に示すように、エンジンの燃焼圧力を検出
する圧力検出手段aと、エンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段すと、圧力検出手段aの出力から燃焼
圧力が最大となるクランク角を燃焼ピーク位置として検
出するピーク位置検出手段Cと、運転状態に応じてノ・
ツク限界の燃焼ピーク位置を設定する限界値設定手段d
と、実際の燃焼ピーク位置をノック限界の燃焼ピーク位
置と比較してノッキングの有無を判別するノック判別手
段eと、運転状態に基づいて点火時期を設定するととも
に、この点火時期をノッキングの有無に応じて補正する
点火時期設定手段fと、点火時期設定手段fの出力に基
づいて混合気に点火する点火手段gと、を備えており、
ノック検出に必要なシステムの構成を簡単なものとする
ものである。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜10図は本発明の一実施例を示す図である。
まず、構成を説明する。第2図において、1は筒内圧セ
ンサ(圧力検出手段)であり、筒内圧センサlは気筒内
の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、電荷出力
S、を出力する。筒内圧センサlは具体的には第3図(
λ)、(B)にその詳細を示すように、シリンダヘッド
2に螺着されて点火プラグ3の座金として形成され、シ
リンダヘッド2の外側凹所に点火プラグ3の締付は部3
aによって押し付けられて固定される。
センサ出力S1はチャージアンプ4に入力されており、
チャージアンプ4は第4図にその詳細を示すようにオペ
アンプOPI、OF2、抵抗R1〜R8、コンデンサC
IおよびダイオードD1〜D3からなるいわゆる電荷−
電圧変換増幅器を構成し、センサ出力S、を電圧信号S
2に変換してコントロールユニット5に出力スル。
コントロールユニット5にはさらに運転状態検出手段6
からの信号が入力されており、運転状態検出手段6はク
ランク角センサ7およ、びエアフローメータ8により構
成される。クランク角センサ7は爆発間隔(6気筒エン
ジンではクランク角で120 ” 、4気筒エンジンで
は180 ’ )毎に各気筒の圧縮上死点(TDC)前
の所定位置、例えばBTDC70°で(H)レベルのパ
ルスとなる基準位置信号Caを出力するとともに、クラ
ンク角の単位角度(例えば、2°)毎に(H)レベルの
パルスとなる単位信号C1を出力する。なお、信号Ca
のパルスを計数することによりエンジン回転数を知るこ
とができる。また、エアフローメータ8はエンジンの吸
入空気lQaを検出してアナログ信号Saを出力する。
コントロールユニット5はピーク位置検出手段、限界値
設定手段、ノック判別手段および点火時期設定手段とし
ての機能を有し、CP Ull、ROM12、RAM1
3、A/D変換器14およびI10ポート15により構
成される。CPUIIはROM12に書き込まれている
プログラムに従ってI10ボート15より必要とする外
部データを取り込んだり、またRAM13との間でデー
タの授受を行ったりしながら点火時期制御に必要な処理
値を演算処理し、必要に応じて処理したデータをI10
ポート15へ出力する。I10ポート15には運転状態
検出手段6およびチャージアンプ4からの信号が入力さ
れるとともに、I10ポート15からは点火信号Spが
出力される。A/D変換器14はCP Ullの命令に
従ってI10ボート15に入力された外部信号をA/D
変換する。また、ROM12はCP Ullにおける演
算プログラムを格納し、RAM13は演算に使用するデ
ータをマツプ等の形で記憶している。
点火信号Spは点火手段16に入力されており、点火手
段16は点火コイルやディストリビュータ、点火プラグ
等からなり、点火信号Spに基づいて高電圧を発生させ
て混合気に点火する。
次に作用を説明するが、最初に本発明の基本原理につい
て述べる。
一般に、ノッキング現象とはシリンダ内の未燃混合気の
早期着火による異常燃焼のことを指し、これがシリンダ
の寸法(特にボア径)と燃焼ガス温度により定まる複数
の固有振動を持つシリンダ内の圧力の減衰振動として現
われる。この圧力振動はシリンダ壁、シリンダブロック
等を経て空気中に伝わり、人間の聴感に達した不快な高
周波音がいわゆるノッキング音と呼ばれるものである。
第5図は筒内圧が最大となったときのクランク角(以下
、燃焼ピーク位置という)θpmaxと感応評価による
ノッキングレベルとの関係を示している。これは、ある
1機種のエンジンの例であるが、他の機種においても略
同様の傾向を示す。第6図から明らかであるように、ノ
ッキング発生時と非ノツキング時のそれぞれのθpma
xの間には大きな差がある。したがって、このθpma
xを検出することにより、人間の感応評価に忠実なノッ
キングレベルの検出が可能となる。
また、第6図にθpmaxと点火時期との関係を示すよ
うに、点火時期を修正すればθρll1axの位置を変
えることが可能である。したがって、θpmaxを検出
し所望のノッキングレベルとなるθpmaxとの差から
点火時期を修正することにより、ノッキングを抑制する
ことが可能となる。
次に、上記基本原理に基づく点火時期制御を第7図に示
すプログラムに従って説明する。
本プログラムはクランク角センサ7の基準位置信号Ca
の〔H〕パルスを検出すると、単位信号C1の(H)パ
ルスのカウントを開始し、所定回数カウントしクランク
角θが所定の値(例えば、BTDC40’)となった所
でスタートする。
まず、P、で第8図(a)に示すように変化している筒
内圧に対応する電圧信号St  (筒内圧波形に相当)
をA/D変換するためにA/D変換器14を起動し、P
2でA/D変換器14を起動したときの単位信号C1の
カウント値CC7をRAM13にストアする。次いで、
P3で信号S2のA/D変換が終了したか否かを判別し
、終了していないときは待機し、終了するとP4でその
A/D変換値を単位信号CIのカウント値CC+ と対
にしてRAM13にストアする。次いで、P5で単位信
号C3のカウント値CC1を所定値C8と比較し、cc
t <coのときはPl、にリターンしてP、〜P、の
フローを繰り返す。そして、CC1≧00になるとP6
に進む。したがって、筒内圧波形S2はその所定区間が
第8図(b)に示すようにA/D変換値に変換される。
P、では筒内圧波形S2のA/D変換値のうち最大値P
maxと、このPrmaxに対応する上記カウント値C
C1からθpmaxを求める。これらは第8図(b)に
示すように1対1に対応してストアされており、P m
axのときのカウント値CCIが燃焼P位置θpmax
となる。次いで、そのときの運転状態に対応するノック
限界のθpmax (以下、ノック限界値という)θK
を求めるために、運転状態を表すパラメータとして吸入
空気1iQaと回転数Nを算出する。すなわち、P7で
エアフローメータ8の出力SaをA/D変換して吸入空
気量Qaを求めるとともに、クランク角センサ7から基
準位置信号Caが入力される毎に単位信号C1の()(
)パルスを一定の時間間隔の間繰り返しカウントしてエ
ンジン回転数Nを求める。
pHでは、これらのQa、Nから基本噴射1Tp(Tp
 =に−Qa /N、但しに:定数)を算出するととも
に、このTpとNをパラメータとして第9図に示すデー
タテーブルからそのときの運転状態に対応するノック限
界値θ8をルックアップする。第9図のデータテーブル
は所定機種(2000cc、6気筒エンジン)の−例で
ある。N=400Orpmにおいて、データの全体的傾
向にずれが見られるが、これは慣性過給効果による影響
である。また、ノックは高負荷はど発生しやすく、低回
転域では高回転域に比らぺ燃焼状態の安定度が悪いため
ノックが発生しやすい。したがって、ノックを所望のレ
ベルにしようとする場合、ノック限界値θイは第9図に
示すようなものとなる。
次いで、P、で燃焼ピーク位置θpmaxをノック限界
値θヤと比較する。θpmax <θ、のときはノック
発生と判断してPl。で基本点火時期Nを遅角側に補正
する今回の補正量Mを次式■に従って演算し、点火時期
を遅角補正する。
M=M ′+ΔM1    ・・・・・・■但し、M′
:前回の補正量 ΔMI :遅角修正量 また、θpmax≧θ、のときはノックが発生していな
いと判断してP、で今回の補正量Mを次式〇に従って演
算し、点火時期を進角補正する。
M=M ′−ΔM2   ・・・・・・■但し、6M2
 :進角修正量 このように、θpmaxを検出するとともに、その検出
値を08を比較するという従来に比して簡単な処理でノ
ックの有無を判別することができる。
したがって、従来のシステム能力で容易にかつ低コスト
でノック抑制制御を行うことができる。すなわちノック
検出に必要な回路素子を少ないものとして、通常のエン
ジン電子制御に用いられるマイクロコンピュータで充分
にノック検出システムを構成することができる。
PIO1pHを択一的に経た後は、patで運転状態に
応じて第10図に示すテーブルマツプから基本点火時期
(図中では進角値で表す)Nをルックアップし、PI3
でこのNと上記Mより次式■に従って最終点火時期りを
演算し、pHでこのDをRAM13にストアする。
D冨N+M       ・・・・・・■そして、単位
信号CIのカウントにより最終点火時期りに対応するタ
イミングになると、点火信号Spを出力して混合気に点
火する。したがって、ノックが発生すると点火時期が遅
角され、一方発生シていないときは点火時期が進角され
る。その結果、エンジンの燃焼効率を高めてトルク特性
の改善を図ることができ、燃費と運転性能の向上を達成
することができる。
(効果) 本発明によれば、ノック検出に必要なシステムの構成を
簡単なものとすることができ、従来のコントロールユニ
ットの能力で容易にかつ低コストでノック抑制制御を実
行することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本概念図、第2〜lO図は本発明の
一実施例を示す図であり、第2図はそのブロック構成図
、第3図(A)はその筒内圧センサの取付状態を示す断
面図、第3図(B)はその筒内圧センサのみの平面図、
第4図はそのチャージアンプの詳細な回路図、第5図は
そのθpmaxとノンフレベルとの関係を示す図、第6
図はそのθpmaxと点火時期との関係を示す図、第7
図はその点火時期制御のプログラムを示すフローチャー
ト、第8図はその作用を説明するための信号波形図、第
9図はそのノック限界値θ、のデータテーブルの一例を
示す図、第10図はその基本点火時期の特性を示す図で
ある。 1・・・・・・筒内圧センサ(圧力検出手段)、5・・
・・・・コントロールユニット(ピーク位W 検出手段
、限界値設定手段、ノック判別 手段、点火時期設定手段)、 6・・・・・・運転状態検出手段、 16・・・・・・点火手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 a)エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段と、 b)エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と
    、 c)圧力検出手段の出力から燃焼圧力が最大となるクラ
    ンク角を燃焼ピーク位置として検出するピーク位置検出
    手段と、 d)運転状態に応じてノック限界の燃焼ピーク位置を設
    定する限界値設定手段と、 e)実際の燃焼ピーク位置をノック限界の燃焼ピーク位
    置と比較してノッキングの有無を判別するノック判別手
    段と、 f)運転状態に基づいて点火時期を設定するとともに、
    この点火時期をノッキングの有無に応じて補正する点火
    時期設定手段と、 g)点火時期設定手段の出力に基づいて混合気に点火す
    る点火手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置
JP19746785A 1985-09-05 1985-09-05 内燃機関の点火時期制御装置 Expired - Lifetime JPH0647986B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5090383A (en) * 1990-06-13 1992-02-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ignition timing control apparatus for an internal combustion engine
JPH0534069U (ja) * 1991-10-15 1993-05-07 アステイ株式会社 車両のワイパー制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5090383A (en) * 1990-06-13 1992-02-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Ignition timing control apparatus for an internal combustion engine
JPH0534069U (ja) * 1991-10-15 1993-05-07 アステイ株式会社 車両のワイパー制御装置

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