JPH082466Y2 - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関の点火時期制御装置に係り、特にア
イドリング時の機関回転速度を安定化させるための点火
時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関のアイドリング時においては、電気負荷が加
わったり空燃比の変動等によって機関回転速度が変動
し、最悪の場合には機関ストールに至ることがある。

このため、従来では、機関回転速度が目標回転速度未
満となったときに、目標回転速度と現在の機関回転速度
との差の大きさに応じて点火時期を進角させてアイドリ
ング時の機関回転速度を安定化させることが提案されて
いる（特開昭58−202373号公報、特開昭58−176470号公
報）。また、フアーストアイドル等によって目標回転速
度の設定が困難な暖機時には、アイドリング時の機関回
転速度の瞬時値を検出すると共に機関回転速度の平均値
を演算し、平均値から瞬時値を減算した差に比例する補
正進角値を演算し、この補正進角値を用いて点火時期を
進角制御することによりアイドリング時の機関回転速度
を安定化させることが提案されている（特開昭58−1583
71号公報）。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の点火時期制御装置を備えた内燃
機関において、レーシングを行うと、機関回転速度が急
激に上昇し、レーシング後はスロツトル弁全閉状態で急
激に機関回転速度が低下することになる。このとき機関
回転速度の平均値は、回転速度の急上昇の影響を受けて
異常に高くなっている。このため、機関回転速度の平均
値と機関回転速度の瞬時値との差が異常に大きくなり、
瞬時値が平均値と等しくなるまでは点火時期が過進角制
御され、機関回転速度が上昇しアイドル回転速度が安定
するまでに時間が長くかかる、という問題があった。こ
の問題を解決するために、本出願人は、機関回転速度の
平均値が機関回転速度の瞬時値と所定値との和を越えな
いように制限する技術を既に提案している（実願昭62−
96784号）。この技術によれば、上記所定値の大きさを
適当に定めることにより、レーシング直後等における機
関回転速度の平均値が異常に高くならないように制限す
ることができる。

ところで、一般的に始動直後で機関温度の低いコール
ド状態では進角補正値を大きくした方が機関回転の安定
性を確保する上で好ましく、逆に機関温度が上昇したホ
ツト状態では進角補正値を小さくした方がよい。すなわ
ち、機関の温度状態によって最適な進角補正値が異なっ
ている。従って、コールド状態に適合させて進角補正値
を定めておくと、機関温度が上昇しても進角補正値が大
きいままとなっているため機関回転速度が不要に高くな
る等の不具合が発生する。また、逆にホツト状態に適合
させて進角補正値を定めると、コールド状態でのレーシ
ング直後に回転の落ち込み、ストール等が発生する。

本考案は、本出願人が既に提案している技術を改良す
るために成されたもので、機関温度に対して進角補正値
を最適にして機関温度が上昇したときの過進角状態の防
止と機関温度の低いときの機関ストールの防止との両立
を図ることができる内燃機関の点火時期制御装置を提供
することを目的する。なお、本考案に関連する技術とし
ては特開昭58−217770号公報及び特開昭61−87976号公
報記載の技術がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案は、前記アイドリン
グ時の機関回転速度の瞬時値を検出する検出手段と、機
関温度を検出する機関温度検出手段と、機関温度の上昇
に伴って値が低くなるように予め定めた関数と前記機関
温度から所定値βを設定する設定手段と、前記アイドリ
ング時の機関回転速度の平均値を演算する演算手段と、
前記演算手段の演算結果を前記点火時期を進角制御する
ときの平均値として設定するとき、演算手段が演算した
平均値が前記瞬時値と前記所定値βとの和を越えたとき
に瞬時値と所定値βとの和を平均値として設定する平均
値制限手段と、前記瞬時値と前記平均値制限手段によっ
て設定した平均値とを比較して瞬時値が該平均値未満の
ときに該平均値と瞬時値の差分に応じて点火時期を進角
する制御手段と、を含んで構成したものである。

〔作用〕

本考案によれば、検出手段によってアイドリング時の
機関回転速度の瞬時値が検出され、演算手段によってア
イドリング時の機関回転速度の平均値が演算される。ま
た、設定手段は、機関温度の上昇に応じて値が低くなる
ように予め定めた関数と機関温度とから所定値βを設定
する。

一方、平均値制限手段は、通常、演算手段によって演
算した機関回転速度の平均値を、点火時期を制御するた
めの平均値として設定するが、演算した機関回転速度の
平均値が瞬時値と所定値βの和を越えているとには、瞬
時値と所定値βの和を平均値として設定する。

制御手段は、平均値より瞬時値が下がったときに平均
値と瞬時値の差分に応じて点火時期を制御する。

ここで、レーシング直後に瞬時値が下がり、平均値が
瞬時値と所定値βの和を越えたときには、平均値制限手
段が瞬時値と所定値βの和を平均値として設定している
ため、このときの平均値と瞬時値の差である所定値βの
値に応じて点火時期が進角される。

このため、機関温度が低いときには、レーシング直後
の点火時期を大きく進角させることができ、レーシング
中の機関回転速度の落ち込みやレーシング直後の機関ス
トールを防止することができる。また、機関温度の上昇
に伴って平均値と瞬時値の差分の最大値である所定値β
の値が小さくなるので、機関温度の上昇に伴って点火時
期の最大進角量を小さくでき、点火時期が過進角される
ことによる機関回転速度の平均値の上昇を防止すること
ができる。

このように機関温度の上昇に伴って低くなるように予
め定めた所定値βを用いて、瞬時値が平均値より低くな
ったときの平均値と瞬時値の差分の最大値を制限して点
火時期を進角させれば、機関温度の低いコールド状態か
らの機関温度及び機関回転速度の変化に応じて最適に点
火時期を進角させ、機関の回転速度を安定化させること
ができる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、機関温度に応じ
て点火時期の進角を行うため、暖機中で機関温度が上昇
したときの過進角状態の防止と機関温度が低いときのレ
ーシング直後の回転落ち込み、機関ストールの防止との
両立を図ることができる、という効果が得られる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本考案の一実施例を詳細に説明す
る。第２図には、本実施例の点火時期制御装置を備えた
内燃機関が示されている。４サイクル６気筒機関10のデ
イストリビユータ14には、デイストリビユータシヤフト
に固定されたシグナルロータとデイストリビユータハウ
ジングに固定されたピツクアツプとで各々構成された気
筒判別センサ16及び回転角センサ18が取り付けられてい
る。気筒判別センサ16は、デイストリビユータシヤフト
が１回転する毎、すなわちクランク軸が２回転する毎
（720°CA（クランク角）毎）に一つのパルスを発生す
る。このパルス発生位置は、例えば第１番気筒の上死点
である。また、回転角センサ18は、デイストリビユータ
シヤフトが１回転する毎に24個のパルス、従って30°CA
毎に一つのパルスを発生する。また、シリンダブロツク
には、ウオータジヤケツト内の機関冷却水の温度を検出
する水温センサ23が取り付けられている。

気筒判別センサ16、回転角センサ18及び水温センサ23
は、マイクロコンピユータを含んで構成された制御回路
20に接続されている。また、制御回路20には、吸気通路
22のスロツトル弁26上流側に取り付られたエアフローセ
ンサ24からの吸入空気量信号が入力されている。このス
ロツトル弁26には、スロツトル弁全閉時（アイドリング
時）にオンするアイドルスイツチ12が取り付けられてお
り、このアイドルスイツチ12から出力された信号は制御
回路20に入力されている。一方、制御回路20からはイグ
ナイタ25に点火信号が出力され、イグナイタ25によって
形成された高圧電流はデイストリビユータ14によって分
配され、各気筒毎に取り付けられた点火プラグ28に順に
送られる。

なお、通常、機関には運転状態パラメータを検出する
吸気温センサ等の各種のセンサが取り付けられ、制御回
路20は燃料噴射弁29等の制御も行うが、これらは本考案
と直接関係しないため、これらの説明は省略する。

第３図は、第２図の制御回路20の一構成例を示すブロ
ツク図である。エアフローセンサ24からの吸入空気量信
号はバツフア30を介して、また水温センサ23からの水温
信号はバツフアを介してアナログマルチプレクサ32に送
り込まれ、マイクロプロセツシングユニツト（MPU）62
からの指示に応じて交互に選択されると共にアナログ−
デジタル（A/D）変換器34でデジタル信号に変換された
後入出力ポート36を介してマイクロコンピユータ内に取
り込まれる。

気筒判別センサ16からの720°CA毎のパルスは、バツ
フア38を介して割込み信号形成回路40に入力される。ま
た、回転角センサ18からの30°CA毎のパルスは、バツフ
ア42を介して割込み要求信号形成回路40及び機関回転速
度信号形成回路44に入力される。割込み要求信号形成回
路40は、720°CA毎及び30°CA毎の各パルスから所定ク
ランク角毎の種々の割込み要求信号を形成してこれらの
割込み要求信号を入出力ポート46を介してマイクロコン
ピユータ内に入力する。機関回転速度信号形成回路44
は、30°CA毎のパルスの周期から機関回転速度の瞬時値
NEを表わす２進信号を形成する。この２進信号は、入出
力ポート46を介してマイクロコンピユータ内に送り込ま
れる。

アイドルスイツチ12からの電気信号は、波形成形回路
50で形成された後マイクロコンピユータに送り込まれ
る。

一方、MPU62から入出力ポート46を介して駆動回路60
に点火信号が出力されると、これが駆動信号に変換され
てイグナイタ25が付勢され、点火信号に応じた点火時期
制御が行われる。

マイクロコンピユータは、バス68、入出力ポート36、
46、MPU62、ランダムアクセスメモリ（RAM）64、リード
オンリメモリ（ROM）66、図示しないクロツク発生回路
及びこれらを接続するバス68等から主として構成されて
おり、ROM66内に記憶された制御プログラムに従って種
々の処理を実行する。また、ROM66には、第４図に示す
ように機関冷却水温が高くなるに従って減少するように
定められた所定値βのテーブル、機関回転速度に応じて
第５図に示すように変化するアイドリング時の基本点火
進角θ_BASEのテーブル等が記憶されている。

以下、図面を参照して本考案の実施例に係る処理ルー
チンを説明する。第１図は所定クランク角（例えば、12
0°CA）毎に実行されてアイドリング時の点火進角θを
演算するルーチンを示すもので、ステツプ100において
機関回転速度信号形成回路44によって形成されてRAM64
に記憶された機関回転速度の瞬時値NE、機関冷却水温TH
Wを取り込み、ステツプ102においてアイドルスイツチ12
がオンしているか否かを判断する。アイドルスイツチ12
がオフのときは、アイドル運転状態でないためそのまま
次のルーチンへ進む。一方、アイドルスイツチ12がオン
のとき、すなわちアイドリング時は、ステツプ104にお
いて第５図に示すマツプから機関回転速度の瞬時値NEに
対応するアイドル時の基本点火進角θ_BASEを演算する。
次のステツプ106では、機関回転速度の瞬時値NEを用い
て以下に示す式に基づいてアイドル時の機関回転速度の
加重平均値NE_AVを演算する。

ただし、NE_AVOは前回演算した機関回転速度の加重平
均値である。

次のステツプ107では、第４図に示したテーブルから
現在の機関冷却水温THWに対応する所定値βを求め、次
のステツプ108で機関回転速度の瞬時値NEに所定値βを
加算することにより加重平均値を制限するための制限値
αを演算する。

次のステツプ110では、機関回転速度の加重平均値NE
_AVと制限値αとを比較し、加重平均値NE_AVが制限値α以
下のときにはステツプ114に進み、加重平均値NE_AVが制
限値αを越えているときにはステツプ112において制限
値αを加重平均値NE_AVの値とすることによって加重平均
値が制限値αを越えないように制限した後ステツプ114
へ進む。

すなわち、瞬時値NEを用いて（１）式から演算した加
重平均値NE_AVが、所定値βと瞬時値NEの和を越えている
ときには、所定値βと瞬時値NEの和である所定値αを加
重平均値NE_AVとして設定する。所定値βは冷却水温が低
い程大きいため、瞬時値NEが同じであれば機関回転速度
の急上昇の影響を受けたアイドリング時の加重平均値NE
_AVは冷却水温が低い程大きくなる。ステツプ114では、
加重平均値NE_AVから瞬時値NEを減算することにより機関
回転速度の偏差ΔNEを演算する。

次のステツプ116では、偏差ΔNEが負か否かを判断す
ることにより機関回転速度の瞬時値NEが加重平均値NE_AV
未満になったか否かを判断する。ステツプ116の判断が
肯定のときは、機関回転速度が低下していると判断して
ステツプ118においてアイドリング時の補正進角値θ_isc
を以下の式に従って演算する。

θ_isc＝Ｋ・ΔNE ・・・（２） ただし、Ｋは定数である。なお、この定数Ｋは機関冷
却水温等THWに応じて変化させるようにしても良い。

ここで、偏差ΔNEは、瞬時値NEと所定値βの和が加重
平均値NE_AV未満のときに最大となるが、所定値βを越え
ることがない。すなわち、ΔNE≦βであり、補正進角値
θ_iscは偏差ΔNEによって求まるが、機関温度が低いと
きに進角補正値θ_iscの採りうる値が大きくなり、機関
温度の上昇に応じて補正進角値θ_iscの採りうる値が小
さくなる。

なお、次のステツプ120では、補正進角値θ_iscとこの
補正進角値θ_iscが機関温度にかかわらず採りうる最も
大きい値として予め設定した最大値θ_maxを比較し、補
正進角値θ_iscが最大値θ_max以下のときには、ステツプ
126へ進み、補正進角値θ_iscが最大値θ_maxを越えてい
るときには、ステツプ122において、最大値θ_maxの値を
補正進角値θ_iscの値とした後、ステツプ126へ進む。こ
れによって、進角補正値θ_iscは、機関温度にかかわら
ず最大値θ_maxを越えることがないように設定される。

一方、ステツプ116において、機関回転速度の偏差ΔN
Eが０以上と判断されたとき、すなわち、瞬時値NEが加
重平均値NE_AV以上のときには、機関回転速度の低下が発
生していないと判断してステツプ124で補正進角値θ_isc
を０にした後、ステツプ126へ進む。

ステツプ126では、アイドル時の基本点火進角θ_BASE
と補正進角値θ_iscとを加算することにより、アイドル
時の点火進角θを演算する。そして、図示しない点火時
期制御ルーチンにおいて点火進角θ以前にイグナイタを
オンしておいて点火進角θになった時点でイグナイタを
オフすることにより点火時期を制御する。

このとき、瞬時値NEと所定値βの和を制限値αとし
て、この瞬時値NEから演算した加重平均値NE_AVが制限値
αを越えたときに、制限値αを加重平均値NE_AVとして点
火時期の進角補正値θ_iscを求めているため、点火時期
の進角θは、機関温度が低いときに大きな値を採りうる
が、機関温度が上昇するのに伴って採りうる値が小さく
なる。

以上のように、機関温度THWに応じて機関回転速度の
加重平均値NE_AVを制限し、この制限した加重平均値NE_AV
と瞬時値NEの差分に応じて補正進角値θ_iscを制限する
結果、補正進角値θ_iscは、偏差ΔNEが機関温度に応じ
た制限値αと瞬時値NEの差（α−NE）の範囲に対応した
値を採る。この制限値αと瞬時値NEの差が、機関温度の
上昇に伴って値が低下するように予め定められている所
定値βとなっているため、補正進角値θ_isc（進角θ）
の採りうる最も大きな値は、機関温度TWHが高くなるに
したがって小さくなる。

したがって、点火時期の進角θが機関温度に応じて適
切な範囲の値となり、機関温度の低いコールド状態で
は、レーシング直後に機関回転速度が低下すると、大き
く進角されて機関回転速度の上昇が図れる。これによ
り、コールド状態の機関のレーシング直後の回転の落ち
込みや機関ストールを防止することができる。また、暖
機中の機関の機関温度が上昇したときには、機関回転速
度が下がっても点火時期の進角が抑えられるため、点火
時期が過進角状態になることによる機関回転速度の上昇
を防止することができ、機関の回転速度を安定化させる
ことができる。

なお、上記の所定値βは、第６図に示すように機関冷
却水温THWが高くなるに従って段階的に減少させてもよ
い。

また、上記では機関回転速度の平均値として加重平均
値を用いた例について説明したが、相加平均値等のその
他の平均値を用いるようにしても良い。また、機関温度
として冷却水温を採用した例について説明したが機関オ
イル温等を採用してもよい。更に、上記ではエアフロー
センサによって吸入空気量を検出する機関を例にとって
説明したが、スロツトル弁下流側の吸気管圧力から間接
的に吸入空気量を検出する機関にも適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における点火時期演算ルーチ
ンを示す流れ図、第２図は本考案に係る点火時期制御装
置を備えた機関の概略図、第３図は第２図の制御回路の
詳細を示すブロツク図、第４図は所定値βのテーブルを
示す線図、第５図はアイドリング時の基本点火進角のマ
ツプを示す線図、第５図は補正進角値の変化を示す線
図、第６図は所定値βの他のテーブルを示す線図であ
る。 18……回転角センサ、12……アイドルスイツチ、25……
イグナイタ、14……デイストリビユータ、20……制御回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アイドル時の機関回転速度の瞬時値が機関
   回転速度の平均値より下がったときにこの瞬時値と平均
   値との差分に応じて点火時期を進角する内燃機関の点火
   時期制御装置であって、 前記アイドリング時の機関回転速度の瞬時値を検出する
   検出手段と、 前記アイドリング時の機関回転速度の平均値を演算する
   演算手段と、 機関温度を検出する機関温度検出手段と、 機関温度の上昇に伴って値が低くなるように予め定めた
   関数と前記機関温度から所定値βを設定する設定手段
   と、 前記演算手段の演算結果を前記点火時期の進角を制御す
   るための平均値として設定するとき、演算手段が演算し
   た平均値が前記瞬時値と前記所定値βとの和を越えたと
   きに瞬時値と所定値βとの和を平均値として設定する平
   均値制限手段と、 前記瞬時値と前記平均値制限手段に設定された平均値と
   を比較して瞬時値が該平均値未満のときに該平均値と瞬
   時値の差分に応じて点火時期を進角する制御手段と、 を含む内燃機関の点火時期制御装置。