JPH07117025B2 - 内燃機関の点火時期制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の点火時期制御方法に関し、より具体
的には点火角度を演算した後一旦時間に変換して点火時
期を制御する如く構成した内燃機関の点火時期制御方法
に関する。

（従来の技術） 従来、内燃機関の点火時期制御方法において点火角度を
演算した後該角度を一旦時間に変換して点火時期を制御
する手法が行われており、その一例として特開昭53−76
237号公報記載の技術を挙げることが出来る。かかる手
法においては、角度時間変換するに際し適宜クランク角
度、例えば30度毎にその周期（回転速度）を算出し、該
算出値を変換値として用いることになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで機関回転数は微小的にはピストンの移動速度が
TDC乃至BDCに接近するにつれて減少することから変動す
る訳であるが、従来はかかる回転数の変動率が全回転数
領域を通じて１つのTDC周期内においては対称性を有す
るものと考えられていたため、変換値として変動率が点
火区間と類似する区間の周期を選択していた。即ち、第
２図に示す如く、低速回転数を例にとって説明すると、
点火範囲をBTDC60度乃至は０度に限った場合30度毎の角
度区間（以下「ステージsn」と称する）において点火角
度がステージs2に属する場合はステージs1の周期を、点
火角度がステージs3に属する場合はステージs0の周期を
変換値として用いていた。

しかしながら、発明者が近時かかる機関回転数の変動分
布を精緻に観察したところ、TDC周期内において回転数
変動の対称性がみられるのは主として所定回転数以下の
低速回転域以下においてであり、中速回転域においては
該対称性が特にみられず、更に高速回転域においてはセ
ンサ機構の応答性劣化に起因して変動周期がTDC周期を
超えて延びていることを確認した。特に、Ｖ型機関にお
いて片バンク・カム軸センシングの場合機関回転数が高
速になるとタイミング・ベルトの張力が大きくなること
から、TDC毎の周期変動率が更に大きくなる傾向が見受
けられた。従って、高速回転域においては積分的周期計
測を行って平均値を変換値として用いても精度が悪化す
ることがないのみならず、むしろ向上することを確認し
た。

従って、本発明の目的は従来技術の上述の欠点を解消す
ることにあり、機関回転数に応じて変換値を実測値乃至
は平均値と相違させることにより、より制御精度を向上
させることが出来る内燃機関の点火時期制御方法を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段及び作用） 上記の目的を達成するために本発明は第１図に示す如
く、内燃機関の運転状態を検出して点火角度を適宜決定
すると共に、所定クランク角度間の所要時間を計測して
角度時間変換値を求め、該変換値を決定点火角度に乗じ
て時間変換して点火時期を制御する内燃機関の点火時期
制御方法において、前記所要時間としてクランク角720
度／（気筒数×ｎ）からなる単位角度間の経過時間を連
続的に計測し、機関回転数が所定値以下にあるときは前
記連続的に計測したいずれかの単位角度間の経過時間に
基づいて前記角度時間変換値を求めると共に、機関回転
数が前記所定値を超える領域にあるときは、前記連続的
に計測した複数の単位角度間の経過時間の平均値に基づ
いて前記角度時間変換値を求める如く構成した（S10な
いし14）。

（実施例） 以下、添付図面に即して本発明の実施例を説明する。便
宜上、第３図を参照して本発明に係る内燃機関の点火時
期制御方法の実現に使用する装置を先に説明する。

同図に示す如く、図示しない内燃機関（６気筒とする）
のクランク軸乃至はカム軸（共に図示せず）等の近傍に
は、電磁ピックアップ等よりなるクランク角センサ20が
配され、第４図に示す如くクランク角720度毎に気筒判
別信号を、120度毎にTDC信号を、又30度毎に単位角信号
を発生する。尚、このTDC信号は実際には実TDC位置の前
で出力され、その直後に発生する単位角信号のパルス立
上り時点をもって実TDC位置とする。かかる如く、1TDC
周期内には４つのステージs0−s3が形成される。これら
ステージ間の回転速度を「ステージ周期t sn」と称す
る。該３種の信号は制御ユニット22に入力され、そこで
波形整形回路24を介して波形整形される。該波形整形回
路24の次段にはマイクロ・コンピュータ26が接続され、
該回路24の出力は入力インタフェース回路26aに入力さ
れる。

又、該内燃機関の吸入空気路（図示せず）の適宜位置に
はスロットル弁（図示せず）下流の絶対圧力を検出する
圧力センサ28が設けられると共に該吸入空気路の適宜位
置には吸気温センサ30が設けられ吸入空気温度を検出す
る。更に、機関冷却水通路（図示せず）の適宜位置には
水温センサ32が設けられて冷却水温度を検出しており、
これらのセンサ出力はレベル修正回路34を介して適宜増
幅された後、A/D変換回路26bに入力される。更に、バッ
テリ36からは電圧信号が送出され、該信号もレベル修正
回路を介してA/D変換回路26bに入力される。マイクロ・
コンピュータ26においてCPU26cは、かかる検出値に基づ
いてROM26d及びRAM26eを用いて点火時期を演算し、後述
の如く時間変換した後出力インタフェース回路26fを介
して後段の駆動回路38に出力する。該回路38は主として
パワー・トランジスタ38aよりなり、該マイクロ・コン
ピュータ26の出力信号によって第４図に示す如くオン
し、点火コイル40の１次コイルにバッテリ36より通電せ
しめる。該トランジスタ38aは、マイクロ・コンピュー
タ26よりの出力信号がロー・レベルに落ちた時点でオフ
して点火コイル40の２次コイルに高電圧を発生せしめ、
該高電圧はディストリビュータ42を介して所定の気筒の
点火プラグ44の電極間を放電して点火せしめる。この場
合、点火順序は、第１、第５、第３、第６、第２及び第
４気筒の順とする。尚、前記マイクロ・コンピュータ26
は更に、トランジスタ38aのオン時点を制御する通電タ
イマカウンタ及びトランジスタ38aのオフ時点を制御す
る点火タイマカウンタ、及びステージ周期を算出するタ
イマカウンタ及びステージ数を計数するステージカウン
タ（全て図示せず）を備える。

続いて、第５図（ａ）（ｂ）のフロー・チャートを参照
して本発明に係る制御方法の実施例を説明する。尚、同
図（ａ）に示す演算手段は、例えばTDC位置で起動され
るものとする。

先ず、同図（ａ）に示す如く、ステップ50において前記
クランク角センサ20の出力した単位角信号より算出した
機関回転数Ne及び圧力センサ28の出力から検出した絶対
圧力Pbaに基づいてROM26d内のマップ値を検索して点火
時期の基本値θｄを演算し、続いてステップ52において
水温Tw及び吸気温Ta等に基づき補正値θｋを演算し、ス
テップ54において両者を合算して最終点火時期θigを算
出する。

続いてステップ56において、ステップ50で読み出した機
関回転数Neが、所定回転数Ne−low以上か否か判断す
る。該回転数は、例えば400rpmとする。該回転数を下廻
る場合、続いてステップ58において、ステップ54で算出
された点火時期θigに応じて第２図に示した如く機関回
転数変動率が類似するステージの周期を角度時間変換値
として選択する（ステップ58）。即ち、低速回転域の場
合TDC周期内の回転数変動に対称性がみられることか
ら、従来の如く変動率の絶対値が類似するステージ周期
を変換値として選択するものである。尚、第５図（ｂ）
に示す如く、単位角信号が発生する30度毎に割込み処理
がなされ、ステージ周期、より具体的には前ステージ周
期を算出し、RAM26e内に記憶しておく（ステップ10
0）。

機関回転数Neが所定回転数Ne−low以上の場合、続いて
ステップ60において高速回転数Ne−hiを上廻るか否か判
断し、然らざる場合は中速域にあるものとして点火ステ
ージに最も近いステージs1の周期t s1を選択する（ステ
ップ62）。即ち、変換値としてかかる如く最近のステー
ジ周期を用いることにより、より正確にその時点の回転
変動率を反映させることが出来るものである。

ステップ60において高速回転数Ne−hiを上廻ると判断さ
れた場合は、高速域にあるものとして４つのステージ周
期t s0−t s3の平均値を用いる（ステップ64）。特に、
該内燃機関が前記したＶ型機関で片バンク・カム軸セン
シングを行っている場合には前点火気筒のステージから
通算した８つのステージの周期、即ち、例えば今次気筒
が第３気筒とすると前気筒たる第５気筒のステージ周期
を含む８つのステージ周期t s0−t s3′を通算した値の
平均を求めて使用するものとする。高速回転域において
は前記の如く１つのTDC周期内における回転数変動の規
則性がみられないことから、むしろ幾つかのステージ周
期の平均値を求めて変換値として使用する方がより正確
に回転数変動を反映させることが出来、変換精度を向上
させることが出来る。又、Ｖ型内燃機関の場合タイミン
グ・ベルトの張力の変動に起因する誤差が増加すること
から、より多くのステージ周期間の平均値を使用するこ
ととし、かく構成することにより、その誤差を減少させ
ることが出来る。尚、この高回転域Ne−hiは、センサ回
転変動による点火誤差を積分応答遅れによる点火誤差が
下廻る如き値を実験によって求めるものとし、例えば40
00rpmとする。尚、平均すべきステージ数は４個、８個
に限られるものではなく、それ以上又は以下であっても
良い。

続いて、ステップ66において前記点火角度θigに変換値
tsに乗じて時間変換値Tigを求める。より具体的には該
時間変換に際しては、点火角度θigがステージ該当角度
30度を超える場合には30度づつ減算した値に変換値ts/3
0度を乗じて行う。最後に、ステップ68においてステー
ジs2への到達を確認して変換値Tigを前記点火タイマカ
ウンタにセットすれば、第４図に示す如くカウント値が
零になった時点で点火が行われる。

尚、図示しなかったが、前記フロー・チャートにおいて
は、点火角度の演算と共に、通電時間の演算処理も行う
ことは云うまでもない。即ち機関回転数Neより通電時間
を算出した後前記バッテリ電圧信号に基づいて所定の補
正を加えて最終通電時間を算出し、適宜ステージ周期t
snを用いて角度変換して通電角を求め、120度−通電角
＝非通電角を求めて該非通電角を時間変換し、適宜ステ
ージで前記通電カウンタを起動させて目標位置で前記ト
ランジスタ38aの通電を開始するものである。

（発明の効果） 本発明は第１図に示す如く、所要時間としてクランク角
720度／（気筒数×ｎ）からなる単位角度間の経過時間
を連続的に計測し、機関回転数が所定値以下にあるとき
は前記連続的に計測したいずれかの単位角度間の経過時
間に基づいて角度時間変換値を求めると共に、機関回転
数が前記所定値を超える領域にあるときは、前記連続的
に計測した複数の単位角度間の経過時間の平均値に基づ
いて前記角度時間変換値を求める如く構成したので、全
回転領域を通じて機関回転数の変動を吸収して正確に角
度を時間に変換することが出来、点火時期の制御精度を
向上させることが出来る利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃機関の点火時期制御方法のク
レーム対応図、第２図は各回転領域における機関回転数
の変動を示す説明図、第３図は本発明に係る方法を実現
するために使用する装置の構成を示すブロック図、第４
図は該装置の動作を示すタイミング・チャート及び第５
図（ａ）（ｂ）は、本方法の実施例を示すフロー・チャ
ートである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の運転状態を検出して点火角度を
   適宜決定すると共に、所定クランク角度間の所要時間を
   計測して角度時間変換値を求め、該変換値を決定点火角
   度に乗じて時間変換して点火時期を制御する内燃機関の
   点火時期制御方法において、前記所要時間としてクラン
   ク角720度／（気筒数×ｎ）からなる単位角度間の経過
   時間を連続的に計測し、機関回転数が所定値以下にある
   ときは前記連続的に計測したいずれかの単位角度間の経
   過時間に基づいて前記角度時間変換値を求めると共に、
   機関回転数が前記所定値を超える領域にあるときは、前
   記連続的に計測した複数の単位角度間の経過時間の平均
   値に基づいて前記角度時間変換値を求めることを特徴と
   する内燃機関の点火時期制御方法。
2. 【請求項２】機関回転数が前記所定値以下にあるときは
   前記連続的に計測したいずれかの単位角度間のうち、前
   記決定点火角度が属する単位角度間の直近の単位角度間
   の経過時間に基づいて前記角度時間変換値を求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の点
   火時期制御方法。
3. 【請求項３】機関回転数が前記所定値より小さい第２の
   所定値以下にあるときは前記連続的に計測したいずれか
   の単位角度間のうち、前記決定点火角度が属する単位角
   度間と変動特性において対称的な単位角度間の経過時間
   に基づいて前記角度時間変換値を求めることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の内燃機関の
   点火時期制御方法。