JP2871977B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
内燃機関制御装置Info
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- F02P3/02—Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
- F02P3/04—Layout of circuits
- F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
- F02P3/0453—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
- F02P3/0456—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices using digital techniques
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
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Description
制御における燃料カット機能を備えた内燃機関制御装置
に関し、特に点火プラグの要求電圧上昇によるリーク等
による回路要素の破損を防止した内燃機関制御装置に関
するものである。
においては、運転条件に応じて燃料噴射や点火時期を最
適に制御する必要がある。このため、機関の回転に応答
して気筒毎のクランク角基準位置を認識すると共に、運
転状態に応じた燃料噴射量及び点火時期等を演算し、基
準位置からタイマ制御するためのマイクロコンピュータ
が用いられている。
結路での空転等を防止するために、機関出力トルクを抑
制するようにしたトラクション制御が行われている。こ
のようなトラクション制御を実現するためには、制御気
筒に対する点火信号を停止させることも考えられるが、
無駄な燃料噴射や未燃ガスの排出を防止するために、燃
料カットによるトルク抑制が行われている。
ロック図であり、例えば、4気筒に対して燃料噴射を行
い、各気筒に対して高圧配電により点火制御を行う場合
を示している。図において、1はクランク軸又はカム軸
等の機関の回転軸に関連して設けられた角度信号発生手
段であり、機関の回転に応答して所定クランク角基準位
置に対応した角度信号Tを生成する。
軸又はカム軸と一体の回転板の外周突起に対向配置され
た電磁ピックアップ、又は、回転板のスリットに対向配
置されたフォトカプラ等から構成され、角度信号Tとし
ては、クランク軸に関連した基準位置信号並びにカム軸
に関連した気筒識別信号等が含まれる。2は機関の運転
状態Dを検出する各種センサであり、運転状態Dには負
荷信号及び温度信号等が含まれる。以下、各種センサ2
による検出信号を運転状態Dと総称する。
機関を制御するためのマイクロコンピュータからなる制
御手段であり、角度信号Tに基づいて各気筒の基準位置
を認識すると共に運転状態Dに応じた燃料噴射量及び点
火時期等を演算し、燃料噴射量及び点火時期に対応した
制御信号等を出力する。
答して各気筒毎の燃料噴射を行うインジェクタ、6は制
御手段4からの点火信号Qにより駆動される点火コイ
ル、7は点火コイル6の二次側に接続された配電器、8
は配電器7の出力側に接続された各気筒の点火プラグで
ある。点火プラグ8は、点火信号Qによって点火コイル
6の一次巻線が通電遮断されることにより、配電器7を
介して各制御対象気筒の放電着火を行う。
を取り込む入力インタフェース41及び42と、各信号T及
び運転状態Dに基づいて各気筒の燃料噴射量を演算する
燃料制御部43と、各信号T及び運転状態Dに基づいて各
気筒の点火時期を演算する点火制御部44と、燃料噴射量
に対応した燃料噴射信号Jをインジェクタ5に印加する
出力インタフェース45と、点火時期に対応した点火信号
Qを点火コイル6に印加する出力インタフェース46とか
ら構成されている。
機関制御装置の動作について説明する。機関が回転する
と、角度信号発生手段1は、基準位置を示す角度信号T
を生成し、入力インタフェース41を介して制御手段4内
の燃料制御部43及び点火制御部44に入力する。又、各種
センサ2は、運転状態Dを検出し、入力インタフェース
42を介して制御手段4内の点火制御部44に入力する。
気筒の基準位置を認識し、運転状態Dに応じた燃料噴射
量及び燃料噴射タイミングを演算し、燃料噴射量に対応
した燃料噴射信号Jを出力インタフェース45を介してイ
ンジェクタ5に印加する。又、点火制御部44は、角度信
号Tに基づいて各気筒毎の基準位置を認識し、運転状態
Dに応じた点火タイミングを演算し、点火時期に対応し
た点火信号Qを出力インタフェース46を介して点火コイ
ル6に印加する。
号Tに基づく所定基準位置からのタイマ制御が行われ
る。即ち、インジェクタ5の順次駆動により、各制御対
象気筒に対する燃料噴射が行われる。又、点火コイル6
の通電遮断及び配電器7の回転により、配電器7の中心
電極及び外周電極の間で順次放電が発生し、各制御対象
気筒の点火プラグ8において放電着火が行われる。
時においては、トラクション制御対象気筒のインジェク
タ5に対する燃料噴射信号Jは停止され、燃料カットの
状態となるが、点火信号Qは、点火制御部44により生成
され続ける。このとき、点火プラグ8の放電のための要
求電圧は、通常燃料噴射時に10kV程度であるのに対
し、燃料カット時には20kV〜30kV程度に上昇し得る
ことが確認されている。
する理由は、燃料カット状態が継続することにより、気
筒内の温度が下がって点火プラグ8の電極における熱電
子放出が減少し、又、空気密度が上昇して圧縮行程中の
気筒内圧力が異常に上昇するためと考えられている。特
に、点火時期がTDC(上死点)付近に設定される場合、
圧縮行程の気筒内圧力の上昇及びそれに伴う要求電圧の
上昇は無視できない。
クが不要となるスロットル全閉時の減速領域でも生じ
る。又、気筒内圧力の上昇要因としては、燃料カット時
のみならず、ターボエンジンに用いられる過給機の圧力
制御異常による場合も考えられる。即ち、ターボエンジ
ンにおいては、排気量以上の出力トルクを得るために過
給機により吸気量を増大させており、気筒内圧力が上限
値以上とならないように安全のためフェールセーフ機構
が設けられているが、このフェールセーフ機構が故障し
た場合には、気筒内圧力が異常に上昇するおそれがある
からである。
すると、高レベルの電気ノイズが発生したり、配電器7
や点火プラグ8又は他の回路要素において異常高圧リー
クによる破損が生じるおそれがある。又、リーク破損を
防止するために、各回路要素等の耐圧を上げることが考
えられるが、装置全体が大形化するうえコストアップに
つながり実用的ではない。
置は以上のように、トラクション制御時の燃料カット等
に起因する点火プラグ8の要求電圧上昇に対して何ら対
策を施していないので、高レベルの電気ノイズが発生し
たり、配電器7及び点火プラグ8等が異常高圧リークに
より破損するおそれがあるという問題点があった。
ためになされたもので、点火プラグの要求電圧上昇によ
る高レベル電気ノイズやリーク破損の発生を防止した内
燃機関制御装置を得ることを目的とする。
る内燃機関制御装置は、機関の回転に応じて複数気筒の
各々の所定基準位置に対応した角度信号を生成する角度
信号発生手段と、機関の運転状態を検出する各種センサ
と、各気筒に対して燃料を噴射するためのインジェクタ
と、各気筒に対して燃焼を発生させるための点火コイル
と、角度信号及び運転状態に基づいてインジェクタに対
する燃料噴射信号及び点火コイルに対する点火信号を生
成する制御手段とを備え、制御手段は、燃料噴射信号が
停止された気筒に対し、圧縮行程範囲での点火を回避す
るために、上死点よりも所定クランク角に相当する期間
だけ異なる点火時期となるように点火信号を設定するも
のである。
御装置は、機関の回転に応じて複数気筒の各々の所定基
準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生手段
と、機関の運転状態を検出する各種センサと、各気筒に
対して燃料を噴射するためのインジェクタと、各気筒に
対して燃焼を発生させるための点火コイルと、角度信号
及び運転状態に基づいてインジェクタに対する燃料噴射
信号及び点火コイルに対する点火信号を生成する制御手
段とを備え、制御手段は、燃料噴射信号が停止された気
筒に対し、点火コイルの通電時間が0を含まない所定時
間以下となるように点火信号を設定するものである。
御装置は、機関の回転に応じて複数気筒の各々の所定基
準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生手段
と、各気筒の筒内圧を検出する筒内圧センサと、機関の
運転状態を検出する各種センサと、各気筒に対して燃焼
を発生させるための点火コイルと、角度信号、筒内圧及
び運転状態に基づいて点火コイルに対する点火信号を生
成する制御手段とを備え、制御手段は、筒内圧が所定値
以上を示す気筒に対し、圧縮行程範囲での点火を回避す
るために、上死点よりも所定クランク角に相当する期間
だけ異なる点火時期となるように点火信号を設定するも
のである。
御装置は、機関の回転に応じて複数気筒の各々の所定基
準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生手段
と、各気筒の筒内圧を検出する筒内圧センサと、機関の
運転状態を検出する各種センサと、各気筒に対して燃焼
を発生させるための点火コイルと、角度信号、筒内圧及
び運転状態に基づいて点火コイルに対する点火信号を生
成する制御手段とを備え、制御手段は、筒内圧が所定値
以上を示す気筒に対し、点火コイルの通電時間が所定時
間以下となるように点火信号を設定するものである。
れた気筒に対する点火時期を、TDCから所定量(圧縮
行程範囲を回避する量に相当する)だけずらした制御範
囲に規定し、気筒内圧力が低い時点で点火制御すること
により、点火プラグの要求電圧を抑制する。
カットされた気筒に対する点火コイル通電時間を所定時
間以下(点火を停止させる値=0を含まない)に規定す
ることにより、点火コイルの二次発生電圧を抑制する。
圧が所定値以上の気筒に対する点火時期を、TDC付近
のイニシャル点火時期から所定クランク角(圧縮行程範
囲を回避する量に相当する)だけずらした制御範囲に規
定し、気筒内圧力が低い時点で点火制御することにより
点火プラグの要求電圧を抑制する。
圧が所定値以上の気筒に対する点火コイル通電時間を所
定時間以下に規定することにより、点火コイルの二次発
生電圧を抑制する。
を図について説明する。図1はこの発明の実施例1を示
すブロック図であり、1、2、41〜43、45、46及び5〜
8は前述と同様のものである。又、4A及び44Aは制御
手段4及び点火制御部44にそれぞれ対応している。
は、燃料制御部43からの燃料噴射信号Jに応答して点火
信号Qを変更するようになっており、燃料噴射信号Jが
停止された気筒に対し、TDCよりも所定クランク角に
相当する期間だけ異なる点火時期となるように点火信号
Qを設定する。尚、所定クランク角は、筒内圧の高いク
ランク角期間(圧縮行程範囲)を回避するだけのクラン
ク角(後述するように、40°程度)に設定されてい
る。
ら、図1に示したこの発明の実施例1の動作について説
明する。機関の回転に伴い、角度信号発生手段1は角度
信号Tを生成し、各種センサ2は運転状態Dを検出し、
それぞれ、入力インタフェース41及び42を介して、制御
手段4A内の燃料制御部43及び点火制御部44Aに入力す
る。
応じた燃料噴射時期及び燃料噴射量を演算して燃料噴射
信号Jを生成し、各気筒のインジェクタ5に印加する。
又、点火制御部44Aは、運転状態Dに応じた通電時間及
び点火時期を演算して点火信号Qを生成し、点火コイル
6に印加する。
号Jによりインジェクタ5が駆動されるので、燃料カッ
トか否かの判定ステップS1において「NO」と判定され
る。従って、上述したように通常の点火制御が行われ
(ステップS2)、リターンする。
トが行われると、燃料制御部43から燃料噴射信号Jが生
成されないことから、点火制御部44Aは、制御対象気筒
が燃料カット状態であることを判定する(ステップS1)。
従って、通常の点火制御ステップS2を停止して点火制御
範囲を規定し(ステップS3)、リターンする。即ち、通常
の演算によって求められた目標点火時期(TDC付近)を
用いずに、TDCから所定クランク角だけ異なる位置を
点火時期として設定する。
A40°(TDCから40°遅角側)の範囲内を除くクランク
角位置を点火時期に設定し、この点火時期に対応するタ
イマ制御時間を点火信号Qとする。従って、TDCから
クランク角40°に相当する期間だけ異なる点火時期とな
るような点火信号Qが設定され、TDC付近の圧縮行程
範囲での点火が回避される。
又は、TDCから40°以上遅角側のクランク角位置で制
御対象気筒の点火が行われ、気筒内圧力が十分低い状態
で点火プラグ8が放電することになる。このとき、点火
プラグ8の要求電圧は十分低いので、高レベル電気ノイ
ズや異常高圧リークが発生することはない。
所定クランク角は、40°に限らず、圧縮行程範囲を回避
可能なクランク角であれば任意の値に設定され得る。
又、このとき、点火時期を遅角側にシフトさせれば、ノ
ッキング等の異常燃焼が発生することはなく、燃料カッ
ト時において気筒内に付着された残留未燃ガスを燃焼さ
せることができ、点火系の信頼性は更に向上する。又、
4気筒の場合を例にとって説明したが、任意の気筒数の
内燃機関に対して適用可能なことは言うまでもない。
プラグ8の要求電圧上昇を防止したが、点火コイル6の
通電時間を規定してその二次出力電圧を抑制してもよ
い。
ローチャートであり、S1は前述と同様のステップであ
る。この場合、燃料カット判定ステップS1において「N
O」と判定されたときには、通常の演算結果に従う通電
制御を行い(ステップS4)、「YES」と判定されたときに
は通電時間を規定する(ステップS5)。
間に補正係数α(0<α<1)を乗算し、目標時間よりも
縮小された通電時間を設定する。これにより、通電開始
時期が目標位置よりも遅角側に補正された点火信号Qが
生成され、点火コイル6の遮断時における二次出力電圧
は抑制される。
上昇したとしても、点火コイル6の二次出力電圧が得ら
れないため実質的に電圧が上昇せず、異常高圧リーク等
が発生することはない。尚、ステップS5において、通電
時間の規定演算に用いられる補正係数αは、点火を停止
させることが目的ではないので、0を含まない値に設定
される。
が生成されない状態、即ち燃料カットか否かを判定した
が、気筒内圧力に基づいて点火プラグ8の要求電圧上昇
を判定してもよい。
図であり、4B及び44Bは制御手段4A及び点火制御部44A
にそれぞれ対応している。3は気筒内圧力(筒内圧)Pを
検出する筒内圧センサであり、検出された筒内圧Pは、
入力インタフェース42を介して制御手段4Bに入力され
る。
ローチャートであり、S2〜S5は前述と同様のステップで
ある。この場合、筒内圧Pが所定値Po以上か否かを判
定し(ステップS6)、もし所定値Poより小さければ通常
の点火制御を行い(ステップS2)、所定値Po以上であれ
ば、前述のように点火制御範囲を規定する(ステップS
3)。
Pが上昇した状態であれば、TDC付近の点火が回避さ
れ、点火プラグ8の要求電圧が上昇することはない。
又、燃料カット以外の要因で筒内圧Pが異常上昇したと
しても、同様に要求電圧が上昇することはなく、点火系
の信頼性は更に向上する。
値Po以上と判定されたときに、ステップS3により点火
制御範囲(点火時期)を規定したが、図6のように、ステ
ップS5により通電時間を規定してもよい。
ば、機関の回転に応じて複数気筒の各々の所定基準位置
に対応した角度信号を生成する角度信号発生手段と、機
関の運転状態を検出する各種センサと、各気筒に対して
燃料を噴射するためのインジェクタと、各気筒に対して
燃焼を発生させるための点火コイルと、角度信号及び運
転状態に基づいてインジェクタに対する燃料噴射信号及
び点火コイルに対する点火信号を生成する制御手段とを
備え、制御手段は、燃料噴射信号が停止された気筒に対
して、圧縮行程範囲での点火を回避するために、上死点
よりも所定クランク角に相当する期間だけ異なる点火時
期となるように点火信号を設定することにより、点火プ
ラグの要求電圧を抑制するようにしたので、点火プラグ
の要求電圧上昇による高レベル電気ノイズやリーク破損
の発生を防止した内燃機関制御装置が得られる効果があ
る。
回転に応じて複数気筒の各々の所定基準位置に対応した
角度信号を生成する角度信号発生手段と、機関の運転状
態を検出する各種センサと、各気筒に対して燃料を噴射
するためのインジェクタと、各気筒に対して燃焼を発生
させるための点火コイルと、角度信号及び運転状態に基
づいてインジェクタに対する燃料噴射信号及び点火コイ
ルに対する点火信号を生成する制御手段とを備え、制御
手段は、燃料噴射信号が停止された気筒に対して、点火
コイルの通電時間が0を含まない所定時間以下となるよ
うに点火信号を設定することにより、点火コイルの二次
発生電圧を抑制するようにしたので、点火プラグの要求
電圧上昇による高レベル電気ノイズやリーク破損の発生
を防止した内燃機関制御装置が得られる効果がある。
回転に応じて複数気筒の各々の所定基準位置に対応した
角度信号を生成する角度信号発生手段と、各気筒の筒内
圧を検出する筒内圧センサと、機関の運転状態を検出す
る各種センサと、各気筒に対して燃焼を発生させるため
の点火コイルと、角度信号、筒内圧及び運転状態に基づ
いて点火コイルに対する点火信号を生成する制御手段と
を備え、制御手段は、筒内圧が所定値以上を示す気筒に
対し、圧縮行程範囲での点火を回避するために、上死点
よりも所定クランク角に相当する期間だけ異なる点火時
期となるように点火信号を設定することにより、燃料カ
ットのみならず他の要因に対しても点火プラグの要求電
圧を抑制するようにしたので、点火プラグの要求電圧上
昇による高レベル電気ノイズやリーク破損の発生を更に
確実に防止した内燃機関制御装置が得られる効果があ
る。
回転に応じて複数気筒の各々の所定基準位置に対応した
角度信号を生成する角度信号発生手段と、各気筒の筒内
圧を検出する筒内圧センサと、機関の運転状態を検出す
る各種センサと、各気筒に対して燃焼を発生させるため
の点火コイルと、角度信号、筒内圧及び運転状態に基づ
いて点火コイルに対する点火信号を生成する制御手段と
を備え、制御手段は、筒内圧が所定値以上を示す気筒に
対し、点火コイルの通電時間が所定時間以下となるよう
に点火信号を設定することにより、燃料カットのみなら
ず他の要因に対しても点火コイルの二次発生電圧を抑制
するようにしたので、点火プラグの要求電圧上昇による
高レベル電気ノイズやリーク破損の発生を更に確実に防
止した内燃機関制御装置が得られる効果がある。
トである。
トである。
トである。
トである。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 機関の回転に応じて複数気筒の各々の所
定基準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生
手段と、 前記機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記各気筒に対して燃料を噴射するためのインジェクタ
と、 前記各気筒に対して燃焼を発生させるための点火コイル
と、 前記角度信号及び前記運転状態に基づいて前記インジェ
クタに対する燃料噴射信号及び前記点火コイルに対する
点火信号を生成する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記燃料噴射信号が停止された気筒に
対し、圧縮行程範囲での点火を回避するために、上死点
よりも所定クランク角に相当する期間だけ異なる点火時
期となるように前記点火信号を設定することを特徴とす
る内燃機関制御装置。 - 【請求項2】 機関の回転に応じて複数気筒の各々の所
定基準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生
手段と、 前記機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記各気筒に対して燃料を噴射するためのインジェクタ
と、 前記各気筒に対して燃焼を発生させるための点火コイル
と、 前記角度信号及び前記運転状態に基づいて前記インジェ
クタに対する燃料噴射信号及び前記点火コイルに対する
点火信号を生成する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記燃料噴射信号が停止された気筒に
対し、前記点火コイルの通電時間が0を含まない所定時
間以下となるように前記点火信号を設定することを特徴
とする内燃機関制御装置。 - 【請求項3】 機関の回転に応じて複数気筒の各々の所
定基準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生
手段と、 前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧センサと、 前記機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記各気筒に対して燃焼を発生させるための点火コイル
と、 前記角度信号、前記筒内圧及び前記運転状態に基づいて
前記点火コイルに対する点火信号を生成する制御手段と
を備え、 前記制御手段は、前記筒内圧が所定値以上を示す気筒に
対し、圧縮行程範囲での点火を回避するために、上死点
よりも所定クランク角に相当する期間だけ異なる点火時
期となるように前記点火信号を設定することを特徴とす
る内燃機関制御装置。 - 【請求項4】 機関の回転に応じて複数気筒の各々の所
定基準位置に対応した角度信号を生成する角度信号発生
手段と、 前記各気筒の筒内圧を検出する筒内圧センサと、 前記機関の運転状態を検出する各種センサと、 前記各気筒に対して燃焼を発生させるための点火コイル
と、 前記角度信号、前記筒内圧及び前記運転状態に基づいて
前記点火コイルに対する点火信号を生成する制御手段と
を備え、 前記制御手段は、前記筒内圧が所定値以上を示す気筒に
対し、前記点火コイルの通電時間が所定時間以下となる
ように前記点火信号を設定することを特徴とする内燃機
関制御装置。
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