JPH10141194A

JPH10141194A - 内燃機関の点火時期制御方法

Info

Publication number: JPH10141194A
Application number: JP8291993A
Authority: JP
Inventors: Toru Nakazono; 徹中園; Takashi Abe; 隆阿部
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ノッキング検出による点火時期設定を全負荷
範囲で行うと、ノッキングの発生しない低負荷時で点火
時期の進角度が大きくなりすぎ、負荷投入性が悪くなる
という不具合がある。また、点火時期設定用マップを用
いて点火時期を制御する場合に、総運転時間の増加とと
もに給気冷却器の汚れが進行して、ノッキング限界が低
減し、ノッキングが発生しやすくなるという不具合があ
る。【解決手段】ノッキングの発生しない低負荷時には点
火時期を最大トルク発生時期に設定し、高負荷時におい
てノッキング検出にてノッキング限界トルク発生時期に
点火時期を設定する。また、点火時期設定用マップを総
運転時間の増加に基づいて更新する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の中でも
特にコージェネレーション駆動用のガスエンジンのよう
な高負荷で通常運転を行うタイプの内燃機関における点
火時期制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関では、高回転運転に対し
ての燃焼期間を確保して熱効率を向上すべく、点火時期
に関するクランク角度は、上死点に対して進角させるこ
とが公知となっいる。しかし、進角度があまり大きい
と、ノッキングを発生しやすくなる。これに対処すべ
く、ノッキングセンサを用いて、ノッキングを検出した
場合には点火時期を遅らせる点火時期制御技術も公知と
なっいる。また、エンジンの運転状況（回転数や給気圧
等）を見ながら、これらの要因に基づく点火時期設定用
マップを作成し、ノッキングの検出毎にこれを補正する
という技術が、特開昭５６−１２１８４２号公報にして
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のノッキングセン
サに基づく点火時期制御は、全負荷範囲で行われるもの
となっている。従って、ノッキングの発生しないような
低負荷範囲では、点火時期の進角度も大きく設定され
る。ところが、コージェネレーション駆動用のガスエン
ジン等では、負荷０の状態から一気に高負荷に移行する
事態が多いので、負荷投入性は高く設定しておかなけれ
ばならず、低負荷時に点火時期の進角度が大きすぎる
と、トルクが小さくなってしまい、負荷投入で急激な高
負荷がかかった時に却ってノッキングを発生してしま
う。これを回避するのに、従来はノッキング限界を下げ
て、負荷投入時にかけられる負荷の上限を低く設定して
いたので、負荷投入性を悪くしていた。

【０００４】また、ノッキングセンサの検出は、検出の
ためのノッキングの発生を前提としており、完全にノッ
キングを回避できるものとはなっていない。従ってもし
もノッキングの強度が高ければ、検出の時だけの少ない
回数とはいえ、ダメージは大きい。特に、コージェネレ
ーション駆動用のガスエンジン等では、高負荷での運転
が通常に行われるので、この不具合は無視できない。前
記の特開昭５６−１２１８４２号公報開示の技術は、点
火時期制御用の要因として、回転数や給気圧等を上げ
て、これらに基づく点火時期設定用マップを作成し、エ
ンジンの運転状況をもとに点火時期を制御する技術が開
示されている。しかし、内燃機関は、総運転時間の増加
とともに給気冷却器の汚れが進行して給気温度を上昇す
るという問題をはらんでいる。つまり、総運転時間が増
すにつれ、以前はノッキングが発生しない負荷であって
もノッキングが発生しやすくなるのである。前記開示技
術では、内燃機関の現在の運転状況に基づいて点火時期
を制御し、ノッキング検出によりこれを補正するので、
やはり、総運転時間が増せば、ノッキングは発生すると
いう問題を回避できなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
課題を解決すべく、次のような手段を用いるものであ
る。即ち、点火時期を上死点に対して進角させて設定す
る内燃機関において、ノッキングの発生するおそれのな
い低負荷範囲では、点火時期を最大トルク発生時期に設
定し、ノッキングの発生するおそれのある高負荷範囲で
は、点火時期をノッキング検出に基づいてノッキング限
界トルク発生時期に設定する。

【０００６】また、給気冷却器出口温度と負荷とに基づ
く点火時期設定用マップを予め記憶し、実際の給気冷却
器出口温度と負荷との検出値と該マップとの照合に基づ
いて点火時期制御を行う内燃機関において、総運転時間
によって該点火時期設定用マップを更新するものとす
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付の図面
を基に説明する。図１はノッキング検出による点火時期
制御を用いた場合の点火時期の進角度とトルクとの相関
に基づく点火時期設定を示す図、図２は負荷に対する点
火時期の設定を示す図、図３は負荷とインタークーラー
出口温度とを決定要素とし、総運転時間により更新され
る点火時期設定用マップを示す図、図４はインタークー
ラー出口温度とノッキング限界との相関図、図５は運転
時間とインタークーラー出口温度との相関図、図６は運
転時間とノッキング限界との相関図、図７は点火時期設
定用マップの更新フローチャート図である。

【０００８】まず、本発明における、ノッキングセンサ
の検出に基づいての点火時期制御を用いるタイプでの内
燃機関の点火時期設定について、図１及び図２より説明
する。図１中に示す点火時期の進角度（上死点を基準と
しての）に対するトルクのグラフのうち、Ｌは低負荷時
のもの、Ｈは高負荷時のものである。従来のように全負
荷範囲でノッキング検出に基づく点火時期制御がなされ
るとすれば、低負荷範囲ではノッキングが検出されるこ
とはないので、点火時期の進角度は最大値θに設定され
る。しかし、低負荷時では、この時のトルクは極めて小
さく、負荷投入で一気に高負荷をかけることはできな
い。

【０００９】そこで、低負荷においては、図２の如く、
点火時期の進角度を最大トルク点火時期（ＭＢＴ）に固
定する。このようにすれば、低負荷において、図１中グ
ラフＬの示す最大トルクを発生させることができ、負荷
投入時の急激な高負荷投入にも対応できる。

【００１０】そして、図１中グラフＨのように高負荷を
かけた場合には、点火時期の進角度が大きいと、ノッキ
ング限界を超えてしまうので、ノッキング検出による点
火時期制御を行い、ノッキング限界のトルクを得る点火
時期を設定する。負荷が高まるほどトルクがノッキング
限界を超える点火時期の進角度は小さくなる。従って図
２のように、点火時期グラフが傾斜状となっているの
は、ノッキング検出に基づく点火時期制御が行われてい
る高負荷範囲であり、この範囲では、負荷が高いほど点
火時期を進角度を小さくして、ノッキング限界にトルク
を制御しているのである。

【００１１】なお、負荷の検出を、給気圧力の検出に置
き換えてもよい。給気圧力は高負荷になるほど高くな
る。給気圧力の低い場合は、点火時期を最大トルク点火
時期（ＭＢＴ）に設定し、給気圧力が一定以上の高圧に
なった時に、点火時期を、ノッキング検出に基づくノッ
キング限界トルク発生時期に設定する。

【００１２】図３乃至図７より、点火時期設定用マップ
に基づく点火時期制御について説明する。これは、前記
の高負荷時の如く、ノッキング検出にて点火時期をノッ
キング限界のトルク発生位置に修正するのでなく、負荷
の検出により、その負荷においてのノッキング限界のト
ルク発生位置に点火位置に修正するのを基本制御とす
る。（もっとも、まず最初のノッキングを検出し、これ
をもとにノッキング限界を算定するので、最初の一回の
みノッキングが発生するのを前提とする。）また図４に
示すように、給気温度、即ちインタークーラー（給気冷
却器）出口温度の上昇は、ノッキング限界の低減要因と
なる。給気温度は高負荷ほど高くなる傾向にある。

【００１３】そこで、点火時期設定用マップは、この二
要素により、図３のＡのように設定される。なお、前記
の図１及び図２で述べた点火時期制御を採り入れ、ノッ
キングの発生しえない低負荷時及びインタークーラー出
口温度の低温時には、点火時期を最大トルク点火時期Ｍ
ＢＴとしており（Ａ_L部分）、高負荷時及びインターク
ーラー出口温度の高温時において、ノッキング限界トル
ク発生時に点火時期を設定する（Ａ_H部分）。

【００１４】しかし、ノッキング限界の限定要素となる
インタークーラー出口温度は、実は図５の如く、運転時
間（総運転時間）の増加とともに上昇する。運転時間が
増すごとにインタークーラーが汚れるからである。この
関係上、図６のように、ノッキング限界は運転時間の増
加によって低減してしまう。

【００１５】そこで、このノッキング限界の低減要因を
想定して、図３の如く、一定の運転時間経過（例えばｔ
時間運転）に基づいて、点火時期設定用マップを、初期
時のＡからＢに更新する。（同様に、Ｂ_Lで示す低負荷
時及びインタークーラー出口温度の低温時に最大トルク
点火時期ＭＢＴに点火時期を設定し、Ｂ_Hで示す高負荷
時及びインタークーラー出口温度の低温時にノッキング
限界トルク発生時期に点火時期を設定する。）更に、一
定運転時間経過毎に次々とマップを更新していく。な
お、先のマップから次のマップへの更時期間としては、
全て一定の運転時間毎としてもよいし、また、様々に変
化させてもよい。

【００１６】なお、図３のマップ更新は、インタークー
ラーを全く清掃しない状態で汚れが進行していくのを前
提としている。もしもインタークーラーを清掃したり、
或いは交換した場合には、点火時期設定用マップは、再
び初期のマップＡに戻せばよいのである。

【００１７】初期のマップの設定と更新時にマップの補
正量をどのようにするかについては図７のフローチャー
トを用いる。まず、ある一定の給気圧力または負荷をか
けてこれを読み込む。更に、この時のインタークーラー
出口温度を読み込む。これにより、予め設定しておいた
点火時期設定用マップと照合した上で、点火時期進角
を、このマップにて設定される計画値で設定する。その
結果、ノッキングが発生（ノッキング信号を検出）する
場合には、これを補正（点火時期マップシフト量計算）
して、初期の点火時期設定用マップＡが作成される。そ
の後は、タイマーにて運転時間が一定時間経過した時
に、マップ更新用に一定の負荷及び給気圧をかけて給気
冷却器温度を読み込む。そして、点火時期設定用マップ
Ａを基に、（或いは、更新済みの点火時期設定用マップ
Ｂを基に）点火時期進角を設定し、この際にノッキング
が検出されれば、点火時期設定用マップＢに更新する。
（或いは点火時期設定用マップＢを補正する。）そし
て、その後も、タイマーが一定の運転時間経過を示す毎
に、この更新操作を行うのである。

【００１８】

【発明の効果】本発明は以上のような内燃機関の点火時
期制御とすることで、次のような効果を奏する。まず、
請求項１の如き点火時期制御とすることで、ノッキング
の発生しないような低負荷時において、点火時期の進角
度が大きすぎて負荷投入性が悪くなるという問題を解消
し、一方、高負荷においては、ノッキング検出に基づい
ての点火時期制御がなされて、ノッキング限界でのトル
クを発生させることができ、検出時でのノッキング発生
はあるものの、その後のノッキングの発生が回避され
る。

【００１９】そして、請求項２の如き点火時期制御とす
ることで、総運転時間の増加とともに給気冷却器の汚れ
が進行してノッキング限界が低くなるのに対処でき、総
運転時間の進行によってノッキング頻度が増すのを、点
火時期設定用マップの更新によって回避することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノッキング検出による点火時期制御を用いた場
合の点火時期の進角度とトルクとの相関に基づく点火時
期設定を示す図である。

【図２】負荷に対する点火時期の設定を示す図である。

【図３】負荷とインタークーラー出口温度とを決定要素
とし、総運転時間により更新される点火時期設定用マッ
プを示す図である。

【図４】インタークーラー出口温度とノッキング限界と
の相関図である。

【図５】運転時間とインタークーラー出口温度との相関
図である。

【図６】運転時間とノッキング限界との相関図である。

【図７】点火時期設定用マップの更新フローチャート図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火時期を上死点に対して進角させて設
定する内燃機関において、ノッキングの発生するおそれ
のない低負荷範囲では、点火時期を最大トルク発生時期
に設定し、ノッキングの発生するおそれのある高負荷範
囲では、点火時期をノッキング検出に基づいてノッキン
グ限界トルク発生時期に設定することを特徴とする内燃
機関の点火時期制御方法。
【請求項２】給気冷却器出口温度と負荷とに基づく点
火時期設定用マップを予め記憶し、実際の給気冷却器出
口温度と負荷との検出値と該マップとの照合に基づいて
点火時期制御を行う内燃機関において、総運転時間によ
って該点火時期設定用マップを更新することを特徴とす
る内燃機関の点火時期制御方法。