JPS6365173A - エンジン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） 本発明は過給機付エンジンの点火時期制御装置に関する
ものである。

（従来技術） 一般に、最近の電子制御装置式エンジンにおいては、ノ
ッキングの防止とエンジン出力の向上とエミッションの
悪化防止のため、エンジンの運転状態に応じて時々刻々
点火時期制御装置を行っている。

上記ノッキングは、燃焼室内の温度が高くなる程ノッキ
ングが生じ易く、ノッキングが生じると燃焼室内の熱負
荷が増大して出力の低下や各部の溶損を招き振動騒音も
著しくなる。

上記ノッキングは点火時期と密接な関係にあり、点火時
期を進めると燃焼効率の向上により燃焼室内温度が上昇
してノッキングが生し易くなり、点火時期を遅くすると
燃焼室内温度・圧力が低下してノッキングが発生しにく
くなる。

吸入空気温が高くなる程、ノッキングが発生し易くなる
ことは勿論であるが、吸気の湿度が高くなる程ノッキン
グが発生しにくくなる。

夏−）は外気ｌＷが高いにも拘らず、空気密度や湿度の
影き３により冬季よりもノッキングが発生しにくいこと
が知られている。

ところで、例えば、特開昭５８−２０２３７４号公報に
は、夏季にノンキングが発生しにくいことに鑑み、冬季
に比較し夏季に点火時期を所定量だけ進角させるように
したエンジンの点火時期制御装置が記載されている。

一方、過給機付エンジンの場合には過給による吸気の温
度上昇と充填効率の向上により燃焼性が向上してノッキ
ングが発生し易くなる。

そこで、例えば特開昭５８−５４７１号公報には、過給
機よりも下流側における吸気温度が所定値以上に高くな
ったときにノッキング防止のため点火時期を遅角側へ補
正するようにしたエンジンの点火時期制御装置が記載さ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） 過給機何重〉′ジンにおいては、充填効率を一層高める
ために一般に過給機の下流側にインタークーラーを配設
し、過給により加圧さて温度上昇した吸気をインターク
ーラーで冷却する場合も多く、過給機がターボチャージ
ャである場合にシよ過給能力もエンジン回転数との関連
で著しく変動するのに加え、インタークーラーが空冷式
インタークーラーである場合など特にインタークーラー
の冷却能力も著しく変動する。

従って、過給による充填効率の増加分を検出し、その増
加分に応じて点火時期を遅角側へ補正することは非常に
難しい課題であった。

前記特開昭５８−２０２３７４号公報の点火時期制御装
置を過給機付エンジンに適用したとしても、エアフロー
メータの近傍に吸気温センサを設けて外気温を検出する
のみでは、実際に燃焼室に吸入される吸気の状態（圧力
や温度）を検出することが出来ず、過給の影口を加味し
て点火時期を補正することが出来ない。

前記特開昭５８−５４７１号公報の点火時ｊｌＪｌ制御
装置は、過給機付エンジンに適用した場合であり、過給
後の吸気温に応じて吸気の温度上昇分だけ点火時期を補
正するという思想に基くものにすぎない。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るエンジンの点火時間制ｉ１１！装置は、第
１図の機能ブロック図に示すように過給機を備えた過給
機付エンジンにおいて、過給機よりも上流の吸気通路を
流れる吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段を設け
、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段
を設け、上記吸入空気量検出手段とエンジン回転数検出
手段との出力に基いて点火時期を制御する点火時期制御
手段を設け、燃焼室に吸入される吸入空気の実質的圧力
を反映する信号を出力する吸気状態検出手段を設け、吸
気状態検出手段からの出力に応じて点火時期を補正する
補正手段を設けたものである。

（作用） 本発明に係るエンジンの点火時期制御装置においては、
吸入空気量検出手段によって、過給機よりも上流側の吸
気通路を流れる吸入空気量が検出され、エンジン回転数
検出手段によってエンジン回転数が検出されると、上記
吸入空気量とエンジン回転数とに基いて点火時１υ１制
御手段によって点火時期が制ｊゴ■される。

そして、吸気状イよ検出手段が燃焼室に吸入される吸入
空気の実質的圧力を反映する信号を出力すると、その信
号に基いて補正手段によって点火時期がン市正される。

上記のように、過給機よりも上流側の吸気通路を流れる
吸入空気量とエンジン回転数とに基いて点火時期を設定
する場合、過給によって充填効率が増加する分だけ点火
時期を遅角側へ補正しないとノッキングが発生し易くな
るが、上記燃焼室へ吸入される吸気の実質的圧力を反映
する信号から空気充填量の増加分が判るので、その増加
分に対応する点火時期の補正が可能となる。

（発明の効果） 本発明に係るエンジンの点火時期制御装置によれば、以
上説明したようにエンジンの燃料噴射量制御にも活用し
得る吸入空気量信号及びエンジン回転数とに基いて点火
時期を設定し制御することが可能となり、吸気状態検出
手段として、例えば吸気の密度補正の為に必要な過給前
の吸気の吸気温を検出する吸気温センサと、過給後の吸
気の吸気温を検出する吸気温センサとからなる簡単な構
成の検出手段を用いて過給による充填効率の変動を加味
した点火時ｊＩＪｌ制御を行うことが出来る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は自動車用の４サイクル４気筒立型燃料噴射式
エンジンに本発明を適用した場合の実施例である。

第２図に示すように、シリンダブロック１とシリンダヘ
ッド２とピストン３とで燃焼室４が形成され、吸気ボー
ト５の下流端を開閉する吸気弁６と排気ボート７の下流
端を開閉する排気弁８とが設けられ、吸気ボート５に連
なる吸気通路９の上流端にはエアクリーナｌＯが設けら
れ、上記吸気通路９には上流側から順にメジャリングプ
レート型の吸気空気量センサ１１とターボチャージャ１
２のコンプレッサ１２ｂとインタークーラ１３とスロッ
トル弁１４とサージタンク１５とが介設され、上記吸気
通路９を形成する吸気管の吸気マニホールド部分の各分
岐吸気管の下端部には吸気ボート５に向けて燃料を噴射
するインジェクタ１６が装着されている。

一方、排気通路１７の途中部にはターボチャージャ１２
のタービン１２ａが介設されている。

更に、上記吸入空気量センサ１１以外の各種センサ類と
して、シリンダブロック１のウォータジャケット内の冷
却水温を検出する水温センサ１８がシリンダブロックｌ
に装着され、クランク軸１９が１８０°回転する毎に回
転数信号（クランク角信号）を出力する例えば電磁ピソ
クア、プ式の回転数検出センサ２０がクランク軸１９に
ｌ！！！係させて設けられ、エアクリーナ１０の近傍の
吸気通路９には吸気温を検出する第１吸気温センリー２
１が介設され、サージタンク１５には過給後の且つイン
タークーラ１３で冷却後の吸気温を検出する第２吸気温
センサ２２が介設され、スロットル弁１４の開度を検出
する例えばポテンショメーク式のスロットル開度センサ
２３がスロットル弁１４の弁軸に連係させて設けられて
いる。

更に、上記スロットル弁１４にはアクセルペダルが僅か
に踏込まれスロットル弁１４が設定量開くまでＯＮで設
定量以上開かれるとＯＦＦとなるアイドルスイッチ（図
示略）が設けられている。

そして、上記各センサ１１・１８・２０〜２３等からの
検出信号を受けてディストリビュータ２４とインジェク
タ１６とイグナイタ３０とワーニングランプ２５を制御
するコントロールユニット２６が設けられ、このコント
ロールユニット２６へはインヒビタスイッチ２７及び変
速機に装着されギヤ接続状態を検出するギヤスイッチ２
８からの信号及びバッテリからの電圧信号も出力される
。

上記コントロールユニット２６は、第３図に示すように
各センサ１１・１８・２０〜２３及びバッテリからの検
出信号を受けてＡ／Ｄ変換しその信号をＣＰＵ２６　ｃ
へ出力するＡ／Ｄ変換器２６ａと、回転数検出センサ２
０及び各スイッチ２７・２８などからの４８号を受けて
その信号をＣＰＵ２６ｃへ出力する入力インターフェー
ス２６ｂと、ｃｐｕ　＜中央演算装置）２６ｃと、ＲＯ
Ｍ　（り一ド・オンリ・メモリ）２６ｄと、ＲＡ　Ｍ　
（ランダム・アクセス・メモリ）２６ｅと、ｃｐｕ２６
　Ｃからの出力信号に従ってインジェクタ１６、イグナ
イタ３０及びディストリビュータ２４等に駆動信号を出
力する出力インターフェース２６ｆとを備えており、上
記Ａ／Ｄ変換器２６ａと人力インターフェース２６ｂと
ＲＯＭ２６ｄとＲＡＭ２６ｅと出力インターフェース２
６ｆは、夫々コントロールバス・アドレスバス・データ
バスを介してｃｐｕ２６　Ｃに接続されている。

そして、上記ＲＯＭ２６ｄには、後述の点火時期制御７
１１の制’＜〕ｌｌプログラム及び点火制御の為の制御
プログラムやメモリ・マツプ及びその他の制御１１プロ
グラムなどが予め入力格納されている。

上記ＲＡ　Ｍ　２６　ｅには、必要に応じて各種のデー
タを一時記憶する複数のメモリ　（データ一時記憶用メ
モリ、フラグ用のメモリ、カウンタ用のメモリなど）が
設けられている。

ところで本発明は、エンジンの点火時期制御に特徴を有
するもので、前記第１吸気温センサ２１で検出されろ温
度（以下、Ａ　Ｆ　：Ａ吸気温ＴＡという）と前記第２
吸気７益センサ２２で検出される温度（以下、ＳＴ吸気
温ＴＥという）に基いて点火時期を補正しようとするも
ので、上記ＡＦＭとはエアフロメークまたＳＴとはサー
ジタンクのことである。

上記吸気の温度・圧力に基づく抽正近角量θ、　゛を次
式のように設定するものである。

θ　Ａ　　　−Ａ　　　（”Ｔ”！　　　−ゴＡ）　　
　　　Ｂ’ＴＡ十Ｃ（ＴＥ　　ＴＡ　）　＋　Ｄ　　　
（１）」１記Ａ、Ｂ、Ｃはエンジン回転数Ｎをパラメー
タとして実験的に設定される係数であり、Ａ＝ｆＡ　　
（Ｎ＞　、Ｂ−ｆ、　　（Ｎ）　、Ｃ＝ｆｃ　（Ｎ）　
と表わされるものである。

上記（１）式の第１項Ａ　（ＴＥ　−ＴＡ　）は過給機
で過給されインタークーラーで冷却後の燃焼室へ吸入さ
れる吸気のＡＦＭ吸気吸気温−７する温度上昇分（Ｔえ
−ＴＡ）を補正する項であり、後述の基本点火時期はＡ
　Ｆ　Ｍ吸気温ＴＡに基いて決定されることから、過給
機とインタークーラーによる温度上昇分（ＴＥ　　ＴＡ
）によりノッキングが発生し易くなる分だけ点火時期を
遅角側へ補正するものとする。

（１）式の第２項−Ｂ・ＴＡは外気温に略等しいＡＦＭ
吸気温に基き大気条件に応じて補正する項である。即ち
、ＡＦＭ吸気温は大気の温度・湿度・気圧を反映してお
り、夏季は外気温・湿度が高くまた気圧が低いことから
ノンキングが発生しくく、冬季は外気温・湿度が低くま
た気圧が高いことからノンキングが発生し易いことに鑑
み、ＡＦＭ吸気温ＴＡが高くなるのに応じて点火時期を
進角側へ補正しようとするものである。

（１）式の第３項Ｃ（ＴＥ　　ＴＡ　）は、燃焼室へ吸
入される吸気の実質的圧力を反映する信号（ＴＥＴＡ）
に基いて点火時期を補正する項である。

即ち、エンジン回転数Ｎに応じて過給圧及び過給による
温度上昇分が定まるが、インタークーラーにより冷却さ
れる結果吸気の温度・圧力がある程度低下する。従って
、（ＴＥ−’ｒＡ）が燃焼室へ吸入される吸気の実質圧
力を反映したものである。

上記過給吸気の圧力の上昇分に応じてつまり温度上昇分
（Ｔ、−ＴＡ）に応じて燃焼室へ吸入される吸気の充填
効率が変動することがら、この充填効率の変動に応した
点火時期の補正を行うものである。

即ち、過給による圧カーＬ昇が大きくなると、空気充填
量が多くなるので、ノッキングが発生し易くなるから点
火時期を遅角側へ補正する必要がある。

（１）弐の第４項りはＭＢＴ　（Ｍｉｎ、Ａｄｖａｎｃ
ｅｄ　　ｆ　ｏｒ　　Ｂｅｓ　ｔ　　Ｔｏｒｑｕｅ）　
とノック限界とを助字して設定される所定のオフセント
計である。

以下、本実施例における点火時期制御のルーチンについ
て第４図のフローチャー１・に基いて説明する。

図中８１〜Ｓ２４は各ステップを示すもので、エンジン
の始動とともに制御が開始されると、Ｓｌにおいてメモ
リをクリアするなどの初期化が実行され、次に８２にお
いて吸入空気量センサ１１からの吸入空気量信号が読込
まれ、次に８３において吸入空気量信号に基いて１気筒
当たりの吸入空気量Ｑ８が演算される。

次に８４において第１吸気温センサ２１がらのＡＦＭ吸
気温信号ＴＡが読込まれ、次に８５においては、回転数
検出センサ２ｏがらの回転数信号の入力の都度割込み処
理により回転数信号に基いて演算されメモリに記憶され
ていた最新のエンジン回転数Ｎがメモリから読込まれる
。

次に８６においてＡＦＭ吸気温Ｔ、に基いて密度補正係
数Ｃｏが演算される。この密度補正係数ＣＩ、はＡＦＭ
吸気温ＴＡをパラメータとするメモリ・マツプや演算式
により演算される。

次に８７において１気筒当りの空気充填ｆｌＴ。

が所定の定数にとＣＤと吸入空気量Ｑ８とエンジン回転
数Ｎとに基いてＴｐ　＝　Ｋ−Ｃｏ　　’　Ｑ　ａ　／
　Ｎの演算式により演算され、次に３８においてエンジ
ン回転数Ｎと空気量＠５１　Ｔ　ｐとに基いて圧縮ＴＤ
Ｃからの基本進角量θ８が演算される。この基本進角量
θ８はＮとＴ、とをパラメータとするメモリ・マツプや
演算式より決定さイＬる。

次に８９において水温センサ１８からの水温信号Ｔ、、
が読込まれ、次にＳＩＯにおいて第２吸気温センサ２２
からのＴＳ吸気温信信号、が読込まれ、次にＳｌｌにお
いてアイドルスイッチからの信号やスロットル開度信号
やエンジン回転数Ｎなどに基いてアイドル状態や加速状
態など運転状態が検出される。次に３１２において運転
状態に基く補正進角量θ。が演算される。この補正進角
量θ、には加速時の遅角補正やアイドル時の遅角補正な
どが含まれており、所定のメモリ・マツプや演算により
決定されるが、この運転状態に基く補正は一般に行われ
ているものと同様である。

次に、Ｓ１３において冷却水温Ｔ、が４０℃より小さい
か否かが判定され、ＴＷ＜４０°ＣのときにはＳ１４へ
移行しまたＴ≧４０°ＣのときにはＳ１５へ移行する。

Ｓ１４においては、暖機前に点火時期を余りに進角側へ
補正すると燃焼が不安定になることからＡ　Ｆ　Ｍ吸気
温ＴＡが所定値ＴＡＯに設定される。

次にＳ１５において空気充銃星Ｔ、が所定値ｉ”、。よ
り大きいか否かが判定され、ＴＰ　＞’Ｔ’ｒｏのとき
には３１６へ手多行しまたＴｐ　＞　Ｔ”ｐｏでないと
きにはＳ２２へ移行する。尚、上記Ｔ＋’ｏはスロット
ル弁１４が全開状態に近いときの空気充填量に相当する
値であり、ＴＰ　＞Ｔ、。の領域でのみ吸気の温度圧力
に基いて遅角補正するようにしである。

次に３１６においてＭ／Ｔ車（マニュアルトランスミッ
ション車）で且つトランスミッションのギヤが接続され
ているか否かが判定される。Ｍ／Ｔ車かＡ／１゛車（オ
ートマノクストランスミノシクン車）かはＣＰＵ２６　
ｃのボートの設定から判断され、ギヤ接、枝か否かの判
定はギヤスイッチ２８からの信号に基いて判定される。

Ｓ１６における判定の結果、Ｙｅｓのとき２こはＳ１８
へ移行しまたＮＯのときにはＳ１７へ移行する。

Ｓ１７においてＡ／Ｔ車でＤレンジか否かが判定される
が、このＤレンジか否かの判定：よ第３図に図示してい
ないがシフトＬ−バーに設けられているシフトレバ−ス
イッチからの信号に基いて１′１１定される。この判定
の結果ＹｅｓのときにはＳ１８へ移行しまたＮｏのとき
にはＳ２２へ移行する。

次にＳ１８において前述のように吸気の温度圧力に壓く
補正遅角量θ、が前記（１）式により演算される。

係数Ａ、Ｂ、Ｃは夫々エンジン回転数Ｎをパラメータと
するメモリ・マツプや演算式から決定される。オフセッ
ト量はＤは前記のように所定値である。

次にＳ１８において上記補正遅角量θ、がθ１〈０か否
かが判定され、θ１〈０のときにはＳ２２へ移行しまた
θ、≧００ときにはＳ２０へ移行する。Ｓ２０において
θヶが所定の許容値θ□、Ｘ以上か否かが判定され、θ
、〈θい□のときにはＳ２３へ手多行しまたθ、≧θい
、ＸのときにはＳ２１へ移行してθ、−〇Ａ＋＋＋ａｘ
と設定されＳ２１から３２３へ１多行する。

Ｓ１５又はＳ１７又はＳ１９からＳ２２へ移行したとき
には、Ｓ２２においてθ、−０と設定され、Ｓ２２から
３２３へ１多行する。

Ｓ２３においては、圧縮ＴＤＣから進角側への点火時期
０１Ｇがθ、Ｇ−θ、＋θ、−θ。の演算式で演算され
、次に３２４においてイブナイフ３０へθ１．で点大信
号が出力され、Ｓ２４から８２へ戻る戻る。尚、上記Ｓ
２３において決定された点火時期θＩＧでもってイブナ
イフ３０へ点火信号を出力する制御については、通常の
電子制御式エンジンの場合と同様である。尚、上記Ｓ２
〜Ｓ２４のルーチンは例えば１ｍｓ　ｅ　ｃ毎の微小時
間毎に繰返し実行される。

尚、上記第１吸気温センサ２１及び第２吸気温センサ２
２の外に、エンジンへ吸入される吸気の圧力を検出する
圧力センサを設け、その圧力信号とＳＴ吸気温を用いて
空気充填量の変動に対する補正ｌ　１式の第３項の補正
量）を求めるようにしてもよい。

以上説明したように、本願の点火時間制ｆ′ＩＩＩにお
いては、外気温に近いＡＦＭ吸気温ＴＡとｓ　’ｒ吸気
温Ｔ、とに基いて、過給によるｆ益度上昇に応した遅角
補正と、大気の状態に応じた進角補正と、過給による充
填効率の増加に応じた遅角補正とを総合的に加味した点
火時１ｔＩＩ遅角量θ４でもって、点火時期を補正する
ので、大気の状態と過給後の吸気状態とに応じて点火時
期を精密に設定し、燃焼性の向上（エンジン出力の向」
二）と耐ノツク性の向上を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面のうら第１図は本発明の機能ブロック図、第２図〜
第４図は本発明の実施例を示すもので第２図はエンジン
の点火時期制御装置の全体構成図、第３図はコントロー
ルユニットなど制御系の構成図、第４図はコントロール
ユニットで行われる点火時期側１１１１のルーチンの概
略フローチャートである。 １１・・吸入空気量センサ、　２０・・回転数検出セン
サ、　２１・・第１吸気温センサ、　２２・・第２　％
　％　？Ｌセン４１１２６・・コントロールユニット、
　　３０・・イグナイタ。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社・１．ニーｉ
−ＬＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）過給機を備えた過給機付エンジンにおいて、過給
   機よりも上流の吸気通路を流れる吸入空気量を検出する
   吸入空気量検出手段と、 エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と
   、 上記吸入空気量検出手段とエンジン回転数検出手段との
   出力に基いて点火時期を制御する点火時期制御手段と、 燃焼室に吸入される吸入空気の実質的圧力を反映する信
   号を出力する吸気状態検出手段と、吸気状態検出手段か
   らの出力に応じて点火時期を補正する補正手段とを備え
   たことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。