JPH03145571A - 内燃機関用点火制御方法 - 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］ この発明は、位置信号及び運転条件信号に基づいて各気
筒の点火制御時刻を設定する内燃機関用点火制御方法に
関し、特に気筒の点火制御精度を向−ヒさせた内燃機関
用点火制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、自動車等の内燃機関は、複数の気筒（例えば
、４気筒）により数１００ｒｐ＋１〜数１０００ｒｐＩ
１１程度で回転駆動されている。内燃機関の駆動軸とな
るクランク軸の２回転に対して、吸気、圧縮、爆発、及
び排気の４サイクルが行なわれる各気筒の動作位置は、
４気筒エンジンの場合、クランク軸に対しては１／２回
転分ずつ佇相がずれているが、気筒毎の駆動周期を制御
するカム軸に対しては、１／４回転ずつ位相がずれてい
る。

このような内燃機関においては、各気筒毎のイグナイタ
による点火時期及びインジェクタによる燃料噴射順序等
を最適に制御するため、マイクロコンピュータにより電
子的に演算が行われている。

この演算制御を行うため、マイクロコンピュータは、各
秤センザからの運転条件信号の他に内燃機関の回転に同
期した気障毎の（：ｒ置信号を取り込み、（ｆＷ′信号
に吠づいて各気筒の動作ｆη置を識別している。通常、
各気筒毎の基９．ｆγ置及び特定気筒に対応した位置信
号を発生する手段としては、内燃機関のカム軸又はクラ
ンク軸の回転を検出する回転信号発生器が用いられてい
る。

第３図は一般的な内燃機関制御装置を示すブロック図で
あり、図において、（８）は芥気筒に対応した位置信号
りを発生する回転ｆＡ号発生器、（２０）は負荷（アク
セル）状態、速度及び温度等を表わす運転条件信号りを
出力する各種センサ、（９）は付ρ信号り及び運転条件
信号りを取り込むためのインターフェース回路である。

（１０〉はインターフェース回路（９）を介して入力さ
れる位置信号り及び運転条件信号りに基づいて各気筒の
燃料制御及び点火制御等を行うマイクロコンピュータで
あり、演算制御部、周期計測部、制御時刻演算部、タイ
マ、燃料制御部、点火制御部、分配制御部及び演算制御
部等を備えている。

（１１〉及び（１２）はマイクロコンピュータ（１０）
に属するＲＯＭ及びＲＡＭである。

〈１３）はマイクロコンピュータ（１０）の出力インタ
ーフェース、（１４）は点火コイルである。（１５）は
点火コイル（１４）の−次巻線に接続されたスイッチン
グＩ・ランジスタであり、そのベースが出力インターフ
ェース（１３）に接続されている。（１６）は点火コイ
ル（１４）の二次巻線に接続された点火ギャップである
。

第４図は第３図内の回転信号発生器（８）の一般的な構
成例を示ず斜視図であり、第５図は回転信号発生器（８
）内の位置信号発生部を示す四路口である。

第４図において、（１）は内燃機関のクランク軸と同期
して同転する回転軸であり、例えば、各気筒の４す、イ
クル動作の１周期に同期して１同転するカム軸に連結さ
れている。

（２）は回転軸（１）に取り付けられた回転円板であり
、各気筒毎の基準位置（所定回転角度）に対応する位置
、並びに、特定気筒の基準位置に対応する位置に、複数
のスリット状の窓（３ａ）及び（３ｂ）が設けられてい
る。ここでは、内燃機関が４気筒の場きを示し、外周部
に沿って３箇所に設けられた窓（３ａ）に関しては、回
転方向（矢印〉に対して前方側の一端が各気筒毎の第１
のＸ準１）γ置に対応し、後方側の一端が第２の基準イ
装置に対応している。

又、窓（３ａ）と同一円周上に設けられた窓（３ｂ）は
、１つの特定気筒（＃１気筒）に対応して配置されてお
り、前方側の一端が特定気筒の第１の基準位置に対応し
、後方側の一端が他の気筒とは位相差を有した第２の基
準位置に対応している。

（４）は窓（３ａ）及び（３ｂ）に対向するように配置
された発光ダイオード、（５）は発光ダイオード（４）
からの出力光を窓（３ａ）又は（３ｂ）を通して受光す
るように配置されたフォトダイオードであり、これちは
フォトカプラを槽底している。

第５１ｍにおいて、（６）はフォトダイオード（５）か
らの出力信号を増幅する増幅回路である。（７）は増幅
回路（６）の出力端子にベースが接続されたオープンコ
レクタ（エミッタ接地〉の出力トランジスタであり、そ
のコレクタ端子は、インターフェース回路（９）（第３
図参照）に接続されて、位置信号りを出力している。

次に、第６図及び第７図の波形図を参照しながら、第３
図〜第５図に示した内燃機関制御装置の動作について説
明する。

内燃機関と連動する回転軸（１〉により回転円板（２）
が回転すると、窓（３ａ）及び（３ｂ）を挾んで対向配
置されたフォトカブラの出力信号は、窓（３ａ）及び（
３ｂ）の前方端で立ち上がり且つ後方端で立ち下がり、
各基準位置で反転するパルス状の位置信号Ｌ（第６図参
照）となる。

第６図に示す位置信号りのうち、特定気筒を識別するた
めの窓（３ｂ）に基づいて得られる位置信号は、他の窓
（３ｇ）による位置信号よりもパルス幅が長く、立ち下
がり位置が所定角度だけオフセットされている。

位置信号しは、一般に、５ＧＴ（クランク角基準信号）
と呼ばれており、特定の＃１気筒の位置信号は、第１の
基準位ＨＢ　７５°で立ち上がり、第２の基型位置Ａ５
°で立ち下がる。又、他の＃２〜＃４の各気筒の位置信
号は、第１の基準位置Ｂ７５°で立ち１−がり、Ａ５°
より手前の第２の基準位置Ｂ５゜で立ち下がる。

ここで、第１の基準４ｊ　ｌ　Ｂ’　７５°は、各気筒
毎のクランク角度０°（Ｔ　Ｄ　Ｃ＝　、１１部デッド
センタ）がｔ）７５°手前の角度位置を示し、制ｔｎ基
型及びクランキング時のイニシャル通電角度に相当する
。特定気筒の第２の基準位置Ａ５°は、ＴＤＣから５゜
後の角度位置を示し、他の気筒の第２の基準位置Ｂ５°
とは位相差を有している。他の気筒の第２の基準位置Ｂ
　５°は、ＴＤＣから５°手前の角度位置を示し、イニ
シャル点火角度に相当する。

４気筒の場合、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気
筒の順に駆動制御され、各気筒毎の動作位置は、カム軸
の１回転（クランク軸の７２０°）に対して１／４周期
ずつずれており、クランク軸の１回転に対し　テ１／２
１’ｍＪｍ＜１８０°）ずつずれテイル。

こうして得られた位置信号りは、運転条件信号りと共に
、インターフェース回路（９）を介してマイクロコンピ
ュータ（１０）に入力される。

マイクロコンピュータ（１０）は、位置信号りの各パル
ス周期比率に基づいて、特定気筒及び他の気筒の動作位
置を順次識別する。又、運転条件信号［）に茫づいて、
ＲＯＭ　（１１）内の最適制御値を読み出し、各気筒毎
の点火及び燃料噴射等の最適な目標制御付置をＥ）：　
ｉｊｌする。

第７ＶＡには、各気筒の点火コイル（１４）に対する供
給電流Ｉの遮断制御位置、即ち点火制御ｆ）γ酋θＸが
示されており、点火制御位置θ×は、第１の基準位１Ｂ
７５°又は第２の基準位Ｗ、Ｂ５°を基準として設定さ
れる。

通常は、第１の基準位置Ｂ７５°を基準として設定され
るが、クランキング時等の低速全開運転の場合には、点
火制御位置θ×が遅相側にシフトして第２の基準位Ｗ　
Ｂ　５°より後になるので、第２の基準位？ｉ２　Ｂ　
５°を基準に設定される。なぜなら、制ｔｎ装置の演算
直後に制御動作が実行される方が制御精度が高いからで
ある。

以下、第１の基準（ｎｌＢ”ｔ５°を基準とした場合を
例にとって説明すると・、マイクロコンピュータ（１０
）は、各位置信号りのパルスの立ち上がりを検出し、第
８図のフローチャート図に示したＢ７５゜の割込みルー
チンを実行する。

まず、所定の基準位置区間における位置信号りのパルス
周！ｔＡＴ（クランク角度１８０°に相当する時間）を
計測する（ステップＳｔ）。

このとき、実際の制ｍ付置区間のパルス周期を事前に３
１１Ｔｌｌ＋することは不可能なので、前回の立ち上が
りｆα置から今回の立ち」−がりｂＬ’Ｗまでの、前回
の周期Ｔｎ、が計算される。

次に、前回のパルス周期Ｔｎ、及び目標点火位置θＸに
基づいて、各気筒毎の点火制御時刻Ｔにを、Ｔｘ＝（Ｂ
７５°−θｘ）　Ｘ　Ｔ　ｎ−＋　／　１８０　　−■
から計算しくステップＳ２）、これをマイクロコンピュ
ータ（１０）内のタイマに設定する（ステップＳ３）。

もし、第２の基準位置Ｂ５°を基準とした場合ｔこは、
点火制御時刻Ｔｘ’は、 Ｔｘ’＝（θｘ′　−Ｂ５”　　）Ｘ　Ｔｎ−、／１８
０　　・−■により計算される。

これにより、Ｔ×時間経過後に出力インターフェース〈
１３）の出力信号が点火モードに切換えられ、トランジ
スタ（１５）のベースに点火信号が印加される。従って
、点火コイル（１４）の通電電流■が遮断されて点火ギ
ャップ（１６）で放電が発生し、対象とする気筒の点火
制御位置θにで爆発が起こる。

しかし、前回のパルス周期Ｔｎ−＋に基づいて点火制御
時刻Ｔ×を設定しているので、第９図のように内燃機関
の回転数の急変動等によりパルス周期Ｔがハンチング変
動した場合には、点火制御時刻Ｔｘもハンチング変動し
てしまい、制御精度が損なわれてしまう。

特に、低速回転時には第２の基準位置Ｂ５”を設定基型
とすることが望ましいが、特定気筒については、第２の
基準位置がＡ５°にオフセットされているため、点火制
御位置θＸがＢ５°〜Ａ５°の範囲にある場合に第２の
基準位？Ｉ　Ａ　５°を設定基準とすることができない
、従って、第９図のようにパルス周期Ｔと共にハンチン
グ変動する点火制御時刻Ｔ×は、第１０図の実線に示す
ように、特に＃１気筒に対して大きく変動して誤差が大
きくなる。このとき、他の気筒に対しては、Ｂ５°基準
によりタイマに設定される点火制御時刻Ｔｘ′が小さい
ため、変動誤差も小さい。

「発明が解決しようとする課題１ 従来の内燃機関用点火制御方法は以上のように、（ｉ７
置信ｊｉ、　ｌ−の両凹のパルス周ＩＵＩＴｎ−，に基
づいて点火制御時刻Ｔ×を算出しているので、周期Ｔが
ハンチング変動した場合に点火制御時刻Ｔｘも変動し、
制御清度が劣化するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、位置信号【−の周期Ｔが変動しても高桔度制
御が可能な内燃機関用点火制御方法を得ることを目的と
する。

又、この発明の別の発明は、定常運転時には点火制御精
度を向上させると共に、加減速時には点火制御の遅れを
防止した内燃機関用点火制御方法を得ることを目的とす
る。

「課題を解決するための手段１ この発明に係る内燃機関用点火制御方法は、位置信号の
パルス周期を平均化処理した後、平均化処理されたパル
ス周期に基づいて点火制御時刻を演算するようにしたも
のである。

又、この発明の別の発明に係る内燃機関用点火制御方法
は、位置信号のパルス周期が所定値以−Ｅ変化した場合
には、平均化処理する前のパルス周期に基づいて点火制
御時刻を設定するようにしたものである。

「作用］ この発明においては、パルス周期を平均化処理すること
により、ハンチング変動を点火制御時刻に反映させない
ようにして、点火制御を高精度化する。

又、この発明の別の発明においては、パルス周期の変化
量が所定値以上の場合には、加減速による過渡運転モー
ドであると判定して、前回のパルス周期のみに基づいて
点火制御位置を算出し、平均化処理による制御の応答遅
れを防止する。

「実施＠１ 以下、この発明の一実施例を図について説明する６第１
図はこの発明の一実施例を示すフローチャー１・図であ
り、Ｓｌ−Ｓ３は前述と同様のステップである。又、こ
の発明が適用される装置は第３図〜第５図に示した通り
であり、マイクロコンピュータ（１０）内のプログラム
の一部が変更されていればよい。

マイクロコンピュータ（１０）は、前述と同様に、付置
信号Ｉ７に基づいて気筒識別を行い、この識別結果及び
運転条件信号りに基づいて点火制御付置θＸを算出する
と共に、基準４ニア、７ｆｌ　Ｂ　７５°毎に割込み動
作により、各気筒毎の点火制御時刻Ｔ×をタイマに設定
する。

まず、第１の基準位置Ｂ７５°において位置信号りの前
回のパルス周期Ｔ　ｎ　−＋を計算した後（ステップＳ
ｌ）、パルス周期Ｔの平均化処理を行う（ステップ５ｌ
ｌ）。

例えば、前回のパルス周期Ｔ　ｎ　−＋と前々回のパル
ス周期Ｔｎ４との平均化処理を行う場合は、Ｔ京−（Ｔ
　ｎ−１＋Ｔ　ｎ−２）／　２　　　　　・・・■によ
りパルス周期Ｔ８を計算する。

次に、ステップＳｌｌで平均化処理されたパルス周期Ｔ
’を■式内のＴｎ−、に代入し、Ｔｘ＝（８７５°−θ
ｘ）　Ｘ　Ｔ　”／　１８０　−０−■から点火制御時
刻Ｔｘを算出しくステップＳ２）、この点火制御時刻Ｔ
にをタイマにセットする（ステップＳ３）。

尚、第２の基準位置Ｂ５°を基準とした場合の点火制御
時刻Ｔｘ’は、■式に基づいて、Ｔｘ’　−（Ｏｘ’−
Ｂ５°）　Ｘ　Ｔ　”／　１８０−・・■により計算さ
れる。

Ｐｔｆ＆に、前回のパルス周期Ｔｎ−＋を前々回のパル
ス周期Ｔｎ−２として（ステップ５１２）　、次の：り
１１込時の演算に用いられるようにする。

このように、前回及び前々凹のパルス周期Ｔ　。

及びＴ　ｎ　−２を平均化処理したパルス周期Ｔ１を用
いて点火制御時刻Ｔｘを演算することにより、パルス周
期Ｔが第９図のようにハンチング変動しても、点火制御
時刻Ｔｘは、第１０図の破線のように比較的安定した値
に設定される。又、特定気筒のみの点火制御時刻Ｔ×の
変動誤差が特に大きくなることもない。

しかしながｔ３、上記のような平均化処理により、点火
制御時刻Ｔ×の変動誤差は抑制されるが、加減速が行わ
れる過渡運転時には、制御の応答が遅れてしまう問題点
がある。従って、定常運転時には平均化処理されたパル
ス周期Ｔ”を用い、過渡運転時には、制御の追従遅れを
防止するために、従来と同様に、平均化処理前のパルス
周期Ｔｎ−＋を用いて点火制御時刻Ｔｘを算出すること
が望ましい。

第２図はこの発明の別の発明の一実施例を示すフローチ
ャー１・図であり、３１〜Ｓ３、Ｓｌｌ及びＳ＋２は前
述と同様のステップである。

この場合、ステップＳｔにＪ３いて前回のパルス周Ｊ（
ＩＩ　Ｔ　ｎ　−、を計算した後、前々同のパルス周期
Ｔｎ−７との差の絶対値によりパルス周間の変化量を求
め、この変化量が所定値ΔＴより小さいか否かを判定す
る（ステップ５２１）。

もし、 Ｔｎ−＋−下ｎ−２＜ΔＴ であれば、定常運転状態であると判定して、パルス周期
Ｔの平均化処理を行い〈ステップ５１１）、点火制御時
刻Ｔ×の算出ステップＳ２に進む。

又、 Ｔｎ−＋−下ｎ−２　≧Δ丁 でＪ）れば、過渡運転状態であると判定して、点火制御
時刻Ｔｘの応答性低下を防止するために、前回のパルス
周期Ｔ　ｎ　−、をパルス周期Ｔとして（ステップ５２
２）　、ステップＳ２に進む。

これにより、定常運転中には、平均化処理されたパルス
周期Ｔ京に基づく■式（又は、０式）により点火制御時
刻Ｔｘが算出され、過渡運転時には、平均化処理前の前
回のパルス周期Ｔｎ−＋に塞づく■式（又は、０式）に
より点火制御時刻Ｔｘが見出される。

従って、定常運転時にはパルス周期Ｔのハンチング変動
に対する誤差を抑制することができ、過渡運転時には制
御応答性の低下を防止することができる。

尚、上記各実施例では、平均化処理ステップＳｌｌにお
いて、前回及び前々回のパルス周期を用いて２回分の平
均化を行ったが、３回以上の任意の複数回の平均化処理
を行っても同等の効果を奏することは言うまでもない。

この場合、Ｋ回分の平均化処ＩＴＩＢ＆のパルス周期Ｔ
ｔは、 Ｔ”＝　（Ｔｎ−、＋Ｔｎ−２＋−十Ｔｎ−ｋ）／　Ｋ
で表わされる。

「発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、位置信号のパルス周期
を平均化処理した後、平均化処理されたパルス周期に基
づいて点火制御時刻を演算し、ハンチング変動を点火制
御時刻に反映させないようにしたので、点火制御を高精
度化した内燃機関用点火制御方法が得られる効果がある
。

又、この発明の別の発明によれば、位置信号のパルス周
期が所定値以上変化した場合に、平均化処理する前のパ
ルス周期に基づいて点火制御時刻を設定するようにした
ので、定常運転時には点火制御の変動誤差を抑制すると
共に、過渡運転時には制御の応答遅れを防止した内燃Ｒ
開用点火制御方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図、
第２０はこの発明の別の発明の一実施例を示すフローチ
ャート図、第３図は一般的な内燃ｖ４関制御装置を示す
ブロック図、第４図及び第５因は第３図内の回転信号発
生器の構成を示す斜視図及び回路図、第６図は第４図及
び第５因に示した四転借萼発生器により生成される位置
信号を示す波形図、第７図は位置信号に対する点火制御
付置を示す波形図、第８図は従来の内燃機関用点火制御
方法を示すフローチャート図、第９図はパルス周期の変
動を示す説明図、第１０図は点火制御時刻の変動を示す
説明図である。 （８）・・・回転信号発生器 （１０）・・・マイクロコンピュータ （２０）・・・各秤センサ Ｂ７５°、Ｂ５′″・・・基準付置 Ｌ・・・位置信号　　　　　Ｄ・・・運転条件信号Ｔｘ
・・・点火制御時刻　　Ｔ・・・パルス周期Ｔ１・・・
平均化処理後のパルス周期 Ｓ２・・・点火制御時刻を演算するステ・ンプＳｌｌ・
・・パルス周期を平均化処理するステ・ンプＳ２１・・
・パルス周期の変化量を判定するステ・ンプＳ２２・・
平均化処理前の周期を設定するステ・ンブ尚、図中、同
一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の回転に同期して各気筒の基準位置を示
   す位置信号を生成する回転信号発生器と、運転条件信号
   を生成する各種センサと、前記位置信号及び前記運転条
   件信号に基づいて前記各気筒の点火制御時刻を設定する
   マイクロコンピュータとを用いた内燃機関用点火制御方
   法において、 前記位置信号のパルス周期を平均化処理した後、平均化
   処理されたパルス周期に基づいて前記点火制御時刻を演
   算するようにしたことを特徴とする内燃機関用点火制御
   方法。
2. （２）位置信号のパルス周期が所定値以上変化した場合
   には、平均化処理する前のパルス周期に基づいて点火制
   御時刻を設定するようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の内燃機関用点火制御方法。