JPS63105264A - 電子制御燃料噴射式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〉 本発明は電子制御燃料噴射式内燃機関の点火時期制御装
置に関し、詳しくは空燃比フィードバック制御における
目標空燃比が切り換え設定される電子制御燃料噴射式内
燃機関における点火時期の制御技術に関する。

〈従来の技術〉 電子制御燃料噴射式内燃機関と゛しては従来以下のよう
なものがある。

即ち、エアフローメータにより検出される吸入空気流１
ｉＱとクランク角センサや点火コイル等によって検出さ
れる機関回転速度Ｎとから基本燃料噴射ｉｔ’ｒ　ｐ　
（”−Ｋ　Ｘ　Ｑ／　Ｎ　；　Ｋ　ハ定数）　’！ｃ’
ｔｊＷ−シ、更に、機関温度等の機関運転状態に応じた
各種補正係数Ｃ０ＥＦと空燃比フィードバンク補正係数
αとバッテリ電圧による補正分子ｓとを演算した後、前
記基本燃料噴射ｆｌＴｐをこれらにより輔正演算して、
最終的な燃料噴射量Ｔｉ（−’ｒｐｘｃＯＥＦＸα＋Ｔ
ｓ）を設定する。

そして、設定された燃料噴射ｌＴｉに相当するパルス巾
の噴射パルス信号を電磁式燃料噴射弁に出力することに
より、機関に所定量の燃料を噴射供給するようにしてい
た（特開昭５９−２０３８２８号公報等参照）。

尚、前記空燃比フィードバック補正係数αは、０２セン
サによって検出される排気中の酸素濃度から求められる
実際の空燃比を目標空燃比（通常は理論空燃比）に制御
するために、燃料噴射量Ｔｉを増減補正するものである
。

また、かかる電子制御燃料噴射式内燃機関における点火
時期制御としては、例えば以下のようなものがある（特
開昭５９−４９３６９号公報参照）。

即ち、点火時期を制御するコントロールユニット内のメ
モリーに、機関の運転状態、具体的には機関回転速度Ｎ
と基本燃料噴射量’ｒｐとに見合った点火時期の制御値
（点火進角値）を予め記憶させておき、これらの記憶デ
ータの中からそのときの機関回転速度Ｎと基本燃料噴射
ｆｆ１Ｔｐに見合った点火時期の制御値を検索し、その
値から点火時期を制御゛するようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点〉 ところで、近年燃費向上や排気の浄化等を目的として、
機関の低速低負荷定常運転状態において、理論空燃比よ
りも実際の空燃比が薄くなるように空燃比制御するよう
にしたものがある。即ち、高出力を必要とせず希薄燃焼
させても良い所定の低速低負荷定常運転状態であること
が判定されると、通常状態で目標空燃比を理論空燃比と
して実際の空燃比が略理論空燃比となるように設定され
る燃料噴射量を、目標空燃比を切り換えて実際の空燃比
が所定希薄空燃比となるように減量設定して燃料噴射制
御するものであり、これにより燃料消費量を少なくする
と共に、排気中の有害成分を低減しようとするものであ
る。

よ記のように、空燃比を理論空燃比よりも所定値だけ薄
くなるように制御するときには、第４図に示すように、
理論空燃比制御時よりも点火時期を進角させて点火制御
しないと、トルク変動が発生したりする慣れがある。こ
のため、従来では、理論空燃比制御時に対応した点火時
期の制御値マツプと、希薄空燃比制御時に対応したマツ
プとの２つのマツプを記憶させるようにして、希薄空燃
比制御を行う条件が揃ったときには希薄空燃比時用の点
火時期マツプを用いるようにしていた。

しかしながら、希薄空燃比制御の条件が揃ったときに直
ちに希薄空燃比制御時用の点火時期マツプを用いて点火
制御すると、実際の空燃比はまだ目標の希薄空燃比にな
っていないにも関わらず、目標希薄空燃比に対応した点
火時期制御がなされることになってしまう。このため、
従来では、第５図に示すように目標空燃比の切り換え時
即ち点火時期マツプの切り換え時に、点火時期の急激変
化によるトルク変動によってサージングが発生するとい
う問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、空燃比
フィードバック制御における目標空燃比が切り換えられ
たときに、そのときの空燃比変化に応じた点火時期制御
を行ってトルク変動の発生を未然に防止することを目的
とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、機関の吸入
混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、これによ
り検出された実際の空燃比を所定の目標空燃比になるよ
うに燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制
御手段と、を備え、前記目標空燃比が機関運転状態に応
じて理論空燃比と理論空燃比よりも薄い希薄空燃比とに
切り換え設定されるように構成された電子制御燃料噴射
式内燃機関において、機関運転状態に応じて基本点火時
期を設定する基本点火時期設定手段と、前記目標空燃比
の切り換え時に実際の空燃比変化に応じて点火時期の補
正値を設定する点火時期補正値設定手段と、前記目標空
燃比の切り換え時に前記基本点火時期を前記補正値で補
正して点火時期を設定する点火時期補正設定手段と、設
定された点火時期に基づいて点火を制御する点火制御手
段と、を備えて点火時期制御装置を構成するようにした
。

く作用〉 かかる構成によると、例えば目標空燃比が理論空燃比に
設定されていて実際の空燃比が略理論空燃比に制御され
ている状態か、ら目標空燃比を所定希薄空燃比に切り換
えたときには、空燃比フィードバック制御によって実際
の空燃比が前記所定希薄空燃比に徐々に近似するように
なるが、このときの点火時期を点火時期補正設定手段に
よりこの実際の空燃比変化に応じて徐々に進角させるこ
とができる。従って、目標空燃比が切り換えられても、
その目標空燃比に対応した点火時期制御が直ちに開始さ
れることがなく、実際の空燃比に対応した点火制御がな
されて点火時期の変化を滑らかにすることができる。

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明にかかる点火時期制御装置を備えた電子
制御燃料噴射式内燃機関の一実施例のハードウェア構成
を示しである。

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。

吸気ダクト３には、エアフローメータ６が設けられてい
て、吸入空気流ｉ１Ｑに対応する電圧信号を出力する。

スロットルチャンバ４には、図示しないアクセルペダル
と連動するスロットル弁７が設けられていて、吸入空気
流！ｉＱを制御する。スロットル弁７には、その開度θ
を検出するスロットル弁開度センサ８が付設されている
。排気マニホールド２１には、空燃比検出手段としての
酸素センサ２０　（排気中の酸素濃度によって理論空燃
比を含む広範囲の空燃比を検出するものであり、例えば
特願昭６０−１６７４４０号等）が設けられていて、排
気中の酸素濃度に対応した信号をコントロールユニット
３０に出力し、コントロールユニット３０は入力された
酸素濃度に基づき実際の空燃比を求める。

吸気マニホールド５には、各気筒毎に燃料噴射弁９が設
けられていて、燃料噴射量制御手段としてのマイクロコ
ンピュータを内蔵したコントロールユニット３０からの
駆動パルス信号により開弁じ、図示しない燃料ポンプか
ら圧送されプレッシャレギュレータにより所定圧力に制
御された燃料を吸気マニホールド５内に噴射供給する。

即ち、コントロールユニット３０は、エアフローメータ
６によって検出される吸入空気流量Ｑと後述するクラン
ク角センサ１４によって検出される機関回転速度Ｎとに
よって基本燃料噴射ｆｉＴｐ（−ＫＸＱ／ＮｉＫは定数
）を演算し、更に、機関温度等の機関運転状態に応じた
各種補正係数Ｃ０ＥＦと空燃比フィードバック補正係数
αとパンテリ電圧による補正分子ｓとを演算した後、前
記基本燃料噴射量Ｔｐをこれらにより補正演算して、最
終的な燃料噴射１ｔＴｉ　　（”−ＴｐＸＣＯＥＦＸα
＋Ｔｓ）を設定する。そして、前記燃料噴射ｌＴｉに相
当する駆動パルス信号を燃料噴射弁９に出力することに
より、所定量の燃料を噴射供給するものである。

ここで、空燃比フィードバック補正係数αは、酸素セン
サ２０によって検出される実際の空燃比を、所定の目標
空燃比に制御するためのものであり、所定の低速低負荷
運転領域の定常運転状態においてはこの目標空燃比が理
論空燃比よりも所定値だけ薄く設定され、それ以外の運
転状態においては目標空燃比は理論空燃比に設定される
。

一方、機関ｌの各気筒には、点火栓ｌＯ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。点火コイル１
１は、それに付設されたパワートランジスタ１３を介し
て高電圧の発生時期を制御される。従って、点火時期の
制御は、パワートランジスタ１３の０Ｎ−ＯＦＦ時期を
コントロールユニット３０からの点火時期制御信号で制
御することにより行う。このように、本実施例における
点火制御手段とは、点火栓１０．点火コイル１１．ディ
ストリビュータ１２及びコントロフルユニット３ｏで構
成されるものである。

ディストリビュータ１２には、光電式クランク角センサ
１４が内蔵されている。光電式クランク角センサ１４は
、ディストリビュークシャフト１５と一体に回転するシ
グナルディスクプレート１６と検出部１７とによりなる
。シグナルディスクプレート１６には、３６０個のポジ
ション信号（１°信号）用スリット１８と、４気筒の場
合４個のリファレンス信号（１８０°信号）用スリット
１９とが形成されており、４個のリファレンス信号用ス
リット１９のうち１個は魚１気筒の判別用でもある。

検出部１７は、これらのスリ７）１８．１９を検出し、
ポジション信号と気筒判別信号を含むリファレンス信号
とを出力する。ここで、リファレンス信号の周期を測定
することにより機関回転速度Ｎを算出することが可能で
ある。従って、クランク角センサ１４はクランク角のみ
ならず機関回転速度Ｎの検出を行う。

次に基本点火時期設定手段１点火時期補正値設定手段２
点火時期補正設定手段を兼ねるコントロールユニット３
０による点火時期（点火進角）制御について第３図のフ
ローチャートに基づいて説明する。

ステップ（図中では「Ｓ」としてあり、以下同様とする
）１では、各センサ６、　８．１４．２０によって検出
された吸入空気流ｉ１Ｑ、スロットル弁開度θ１機関回
転速度Ｎ及び排気中の酸素濃度を入力する。

ステップ２では、ステップ１で入力した吸入空気流ｉ１
Ｑ及び機関回転速度Ｎとに基づいて基本燃料噴射ＩＴｐ
　（−ＫＸＱ／Ｎ；　Ｋは定数）を演算する。

ステップ３では、ステップ２で演算した基本燃料噴射量
Ｔｐとステップ１で入力した機関回転速度Ｎとに基づい
て点火時期（点火進角）のデータを検索する。即ち、コ
ントロールユニット３０に内蔵されたマイクロコンピュ
ータには、基本燃料噴射１ｔＴｐと機関回転速度Ｎに対
応させてそのときの運転状態に見合った点火時期のデー
タが予め設定記憶されており、この点火時期のデータの
中からそのときの最適点火時期を検索するものである。

尚、前記点火時期データは、実際の空燃比が略理論空燃
比に制御されている状態における最適点火時期を予め実
験によって求めたものであり、実際の空燃比が理論空燃
比に制御されていない状態においては、最適な点火時期
となるものではなく、実際の空燃比が薄くなるほどより
進角させる必要がある（第４図参照）。

ステップ４では、現在の機関運転状態が定常運転状態で
あるか否かを判定する。具体的には、例えばスロットル
弁開度センサ８によって検出されるスロットル弁７の開
度θの前回値と今回値とを比較して開度変化率Δθを求
め、この開度変化率Δθが所定以下であるときに機関１
が定常運転状態であると判定する。尚、定常運転状態の
判定は、前記スロットル弁開度変化率Δθの他、基本燃
料噴射量変化率ΔＴｐや機関回転速度変化率ΔＮ等によ
って行うようにしても良い。

ステップ４で機関１が定常運転状態であると判定された
ときには、次のステップ５で現在の運転状態が空燃比フ
ィードバック制御の目標空燃比を理論空燃比よりも所定
値だけ薄く設定すべき状態（希薄空燃比制御領域）であ
るか否かを判定する。

具体的には、ステップ２で演算した基本燃料噴射量Ｔｐ
とステップ１で入力した機関回転速度Ｎとが共に所定値
以下で、所定の低速低負荷運転領域であるときに、希薄
空燃比制御ｌｌ　９Ｍ域であると判定する。

ステップ５で、現在の運転状態が希薄空燃比側？１１　
ｐＩ域であることが判定されたときには、ステップ６で
希薄空燃比制御時における進角補正値を、酸素センサ２
０によって検出される排気中の酸素濃度に基づいて求め
られる実際の空燃比に基づき検索する。この進角補正値
は、フローチャート中に示したように空燃比が薄くなる
ほど大きくなるように予めコントロールユニット３０内
のマイクロコンピュータに記憶設定される（フローチャ
ート中のグラフにおいて横軸の左端付近が理論空燃比と
なる）、これは、実際の空燃比が薄くなるほど点火時期
を進角させないと、第４図に示したようにトルク変動が
発生するという問題が発生するためである。

ステップ６で点火時期の進角補正値を検索すると、次の
ステップ７でこの進角補正値に基づきステップ３で検索
した点火時期データを進角補正して設定する。従って、
現在の運転状態が希薄空燃比制御領域であっても実際の
空燃比が理論空燃比に近ければ、ステップ６で検索され
る進角補正値は小さくステップ７で設定される点火時期
は、ステップ３での検索結果と略同−となる、その後目
標希薄空燃比への制御が進んで空燃比が薄くなるに連れ
て、ステップ６で検索される進角補正値が大きくなって
点火時期がより進角され、第５図に示すような機関要求
点火時期に設定されることになる。即ち、窒素酸化物の
発生許容限界及びノッキング発生限界以下の進角で然も
トルク変動を来さない点火時期（第４図中で斜線で囲ま
れた三日月状の空白部分の点火時期）になるように、空
燃比変化に応じて点火制御がなされるものである。

従って、理論空燃比制御がなされている状態から希薄空
燃比制御領域に移行しても、点火時期が急激に変化する
ことがなく、目標空燃比切り替え時におけるトルク変動
の発生を回避できる。

ステップ７で点火時期の進角補正設定がなされると、こ
の補正された点火時期に基づきステップ８で点火処理を
行う。

一方、ステップ４で機関１が定常運転状態でないと判定
されたとき、若しくは、ステップ５で希薄空燃比制′ａ
領域でないと判定されたときには、ステップ６．７の進
角補正をジャンプしてステップ８へ進み、ステップ３で
検索した点火時期データに基づいて点火処理を行う。

尚、本実施例においては、空燃比に対応させて進角補正
値を記憶させるようにしたが、希薄空燃比制御の条件が
揃ったときからの経過時間に対応させて進角補正値を記
憶させるようにしても良い。

即ち、希薄空燃比制御の条件が揃ってから実際の空燃比
が目標希薄空燃比に近似するまでの間における空燃比変
化を予め実験によって求めておき、この時間に対する空
燃比変化に対応するように進角補正値を前記経過時間に
対応させて設定すれば良い。

また、目標希薄空燃比になるまでは、本実施例に示した
ように実際の空燃比若しくは前述の経過時間に応じて点
火時期を設定するようにして、目標希薄空燃比に達した
ら、従来用いていた希薄空燃比制御時用の点火時期マツ
プ（基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎに対応させる
）によって点火時期を制御するようにしても良い。

更に、本実施例では、目標空燃比が理論空燃比から希薄
空燃比に切り換えられたときにのみ、空燃比変化に応じ
た点火時期制御を行うようにしたが、これは、希薄空燃
比から理論空燃比若しくは理論空燃比よりも濃い出力混
合比への目標空燃比の切り換え時は加減速状態であるた
め、元々トルク変動が大きく点火時期の急激な変化によ
るトルク変動の影響をあまり受けないことによる。従っ
て、希薄空燃比から理論空燃比への目標空燃比の切り換
え時に、本実施例と同様にして点火制′４′Ｂを行うよ
うにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によると、目標空燃比の切り
換え時に点火時期が実際の空燃比変化に応じて設定され
るようにしたことにより、目標空燃比の切り換え時にト
ルク変動が発生することを回避できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成ブロック図、第２図は本発明の一
実施例を示すシステム概略図、第３図は同上実施例にお
ける点火時期制御を示すフローチャート、第４図は空燃
比と適正点火時期との関係を示すグラフ、第５図は従来
の問題点を説明するためのタイムチャートである。 ■・・・機関　　６・・・エアフローメータ　　１０・
・・点火栓　　１１・・・点火コイル　　１２・・・デ
ィストリビュータ　　１４・・・クランク角センサ　　
２ｏ・・・酸素センサ　　３０・・・コントロールユニ
ット特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第４図 ｔＬ−１ｆル　−簿・ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の吸入混合気の空燃比を検出する空燃比検出手段と
   、検出された実際の空燃比を所定の目標空燃比になるよ
   うに燃料噴射量をフィードバック制御する燃料噴射量制
   御手段と、を備え、前記目標空燃比が機関運転状態に応
   じて理論空燃比と理論空燃比よりも薄い希薄空燃比とに
   切り換え設定されるように構成された電子制御燃料噴射
   式内燃機関において、機関運転状態に応じて基本点火時
   期を設定する基本点火時期設定手段と、前記目標空燃比
   の切り換え時に実際の空燃比変化に応じて点火時期の補
   正値を設定する点火時期補正値設定手段と、前記目標空
   燃比の切り換え時に前記基本点火時期を前記補正値で補
   正して点火時期を設定する点火時期補正設定手段と、設
   定された点火時期に基づいて点火を制御する点火制御手
   段と、を備えてなる電子制御燃料噴射式内燃機関の点火
   時期制御装置。