JPH01187367A

JPH01187367A - 内燃機関の点火時期制御装置

Info

Publication number: JPH01187367A
Application number: JP900988A
Authority: JP
Inventors: Masaru Murata; 大村田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1988-01-19
Publication date: 1989-07-26
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3031469B2

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］本発明は各気筒の最大筒内圧を与えるクランク角位δが
全気筒の平均のクランク角位置になるように点火時期を
進角、遅角する内燃機関の点火時期制御装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点１一般に
、内燃ｉ関において、点火時期は、その内燃機関の出力
および燃費などに影！！！！ｉＪる重要な制御対象であ
り、さまざまな制御装置が案出採用されている。

従来、この秤の制御装置には、（１）ノッキングフィードバック制ｔｉ１１のようにシ
リンダブロックに配設されたノックセンサの出力により
ノッキングの有無を検出し、機関の運転状態に応じて決
定される基本点火時期をノッキング発生時に遅角補正す
るもの、（２）特聞ＩＫ（５５−２８３８７号公報などに開示さ
れているような、筒内圧センサを用い、この筒内圧セン
量すおＪ：びクランク角センサ′からの出力信号により
、所定のクランク角までに発生した有効発熱間の吸入混
合気に対する割合を示Ｊ燃焼質量割合を求め、現在の運
転条件に応じて設定される目標燃焼質ｆａ　；’ｌ’１
合と比較し、その２を差に応じて点火時＋［１１を制御
するもの、（３）特０１１昭６２−５５４６１号公報に１１１示さ
れているような、筒内圧センサにより検出された筒内圧
力のピーク位置が最適クランク角度位置となるように、
点火時期を補正してｔＩＩｌａｌｌするもの、などがあ
る。

ところで、一般に多気筒型内燃機関においては、（１）吸入管形状の複雑化、あるいは、吸入される空気
の気筒間の干渉などにより各気筒に吸入される空気量が
相違する、（２）各気筒の冷却順路などの影響で燃焼温度が各気筒
ごとに若干相違する、（３）各気筒の燃焼室容積、ピストン形状などに製造−
ヒのばらつきが生じる、（４）インジェクタの粘爪ｚ（搾などによる燃料唱用量
の違いから空燃比が各気筒ごとに僅かながら相違づる、などの理由から、最適な空燃比および点火時期は各気筒
ごとに相違するものと考えられ、現在のような全気筒同
−点火峙１１Ｊを採用するエンジンでは、各気筒ごとの
燃焼のばらつきを改善する余地がある。

とくに、最近の高山ｈ１低燃費化の傾向にある高性能エ
ンジンでは、気筒ごとの燃焼にｔ、τらつき・があると
、出力変動に大きな影響を及ぼし、エネルギーロスを生
み、出力が不安定になり、エンジンのトータル出力の低
下を招くばかりでなく、振動対策、Ｊ３よび、空燃比の
制御性などに問題が生２　　しる。

［発明の目的］本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、安定した出
力特性が得られるばかりでなく、エンジンのトータル出
力の向上、および、低燃費化が実現できるとともに、静
粛性に優れ、且つ、高性能エンジンに適した内燃機関の
点火時期１１１制御装置を提供１′ることを目的として
いる。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明による
内燃機関の点火時期制御装置は、吸入空気量とエンジン
回転数により定まるエンジンの運転領域に基づいて基本
点火時期を設定する基本点火時期設定手段と、クランク
角センサの出力信号と、各気筒に配設された筒内圧セン
サの出力信号とに基づき、最大筒内圧を示すクランク角
を気筒別に検出１６気筒別クランク角検出手段と、この
気筒別クランク角検出手段で求めたクランク角の所定サ
イクル分を平均化して気筒別の平均クランク角を演惇ツ
る気筒別平均クランク角鋒出手段と、この気筒別平均ク
ランク角算出手段で算出した各気筒の平均クランク角を
平均化して全気筒の平均クランク角を算出する金気向平
均りランク角篩出手段と、上記気筒別平均クランク角セ
ンサ段で算出した気筒別の平均クランク角と、上記全気
筒クランク角算出手段ぐ算出した全気筒の平均クランク
角とを比較して点火時期補正量を気筒別に算出する気筒
別点火時期補正量算出手段と、前記基本点火時期設定手
段で設定した基本点火時期を上記気筒別点火時期補正量
算出手段で算出した気筒別点火時期補正量で補正して実
際の点火時期を気筒別に算出する点火時期ｑ出手段とを
有するものである。

［発明の実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジンの要
部概略図、第２図はエンジンの概略平面図、第３図は第
２図の■−■断面図、第４図は第３図のＩＶ　−ＩＶ断
面図、第５図は制御手段のブロック図、第６図は点火時
期マツプを示寸図、第７図は点火時期とクランク角とに
よる最大筒内圧曲線図、第８図は制御手段の制御手順を
示すフローチ鵞Ｉ−トである。

図中の符号１は、内燃機関の一例である４気筒水平対向
型のエンジン本体で、シリンダブロック２がクランクシ
ャツ１〜３を中心として両側（Ｌ　Ｈ。

ＲＨ）のバンクに二分割されている。

このシリンダブロック２のＬＨバンクとＲＨバンクに設
（プられた各気筒２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに嵌挿された
各ピストン４が上記クランクシャフト３にコネクティン
グロッド４ａを介して連設されている。また、上記各気
筒２ａ〜２ｄの上記ピストン４とシリンダヘッド５ａ、
５ｂとで囲繞された部分に燃焼室６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄが各々形成されている。

また、上記各シリンダヘッド５ａ、５ｂの上記各気筒２
ａ〜２ｄに対応する位置に、筒内圧センサ７がアダプタ
８を介して装着固定されており、この筒内圧センサ７の
先端検知部が上記各燃焼室６ａ〜６ｄに臨まされている
。なお、この筒内圧センサ７は上記シリンダヘッド５ａ
、５ｂに直接固着されていてらよい。

さらに、上記各シリンダヘッド５ａ、５ｂ５は、上記各
気筒２ａ〜２ｄに対応づる点火プラグ９が装着されてい
る。

また、上記燃焼室６８〜６ｄに各々連通Ｊる吸入ボート
１ａに、インジエク５１０が各々臨まされており、さら
に、この各吸入ボート１ａの上流側が吸気マニホルド１
１を介してスロットルバルブ１３を介装するスロットル
チせンバ１４に連通され、このスロットルナ１１ンバ１
４の上流側が吸気管１５、熱線式エアフローメータ１６
の主通路１６ａを介してエアクリーナ１７に連通されて
いる。

また、上記エアフローメータ１６には、上記主通路１６
ａをバイパスする副通路１６ｂが９１段されており、こ
の副通路１６ｂに、制御器１６ｃに設けられたブリッジ
回路の一部を構成Ｊるホットワイヤ１６ｄと温度補償プ
ラグ１６ｅが露呈されている。このエアフローメータ１
６では、上記副通路１６ｂを流通する吸気の質Ｍ流分、
すなわち、吸入空気ｍｏを測定し、制御器１６Ｃから測
定信号を出力づる。

また、上記クランクシャフト３には、エンジン回転数Ｎ
およびクランク角Ｃｒθを検出するクランク角センサ１
８が連設されている。なお、符号１９はスロットル開度
θを検出するスロットルセンサである。

一方、符＠２０は制御手段であり、この制御手段２０の
入力側に上記各センサ７．１６．１８（および、上記ス
ロットルセンサ１９）が接続され、また、出力側に上記
各インジェクタ１０が接続されているとともに、上記点
火プラグ９が、個々に独立して設置されている点火コイ
ル２１を介して接続されている。

また、上記制御手段２０に、基本点火時期設定手段２２
、気筒別最大燃焼圧を示す気筒別クランク角検出手段２
３、τカウンタ２４、気筒別平均クランク角センサ段２
５、全気筒平均クランク角算出手段２６、気筒別点火時
期補正吊粋出手段２７、点火時ｔｌｊ　ｎ山手段２８、
駆動手段２９などが設けられている。

上記基本点火時期設定手段２２では、上記エアフローメ
ータ１６で検出された吸入空気ｆｉｆ（Ｑと、上記クラ
ンク角センサ１８で検出されたエンジン回転数Ｎから、
バックアップＲＡＭなどの記憶手段に記憶されている気
筒ごとの点火時期マツプＭＰＩＧを検索し、現在の運転
領１１１１（マツプの格子点）に書込まれている点火時
期ＩＧＴ”を読みとり、これを基本点火時期として設定
Ｊる。

上記点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＧは各気筒ごとに設けら
れているものであり、第６図に示すよに、吸入空気ａｌ
ｌ（Ｑ）格子と、エンジン回転数（Ｎ）格子とで構成さ
れる各格子点には、上記点火時Ｉ！Ｉｌｎ出手段２８か
ら出力される最新の点火時期データＩＧ■が逐次書込ま
れる。

また、上記気筒別クランク角検出手段２３では、上記各
気筒２ａ〜２ｄに設−プられた筒内圧ｐンナ７の出力信
号、−３よび、上記クランク角センサ１８のクランク角
化”；’；ＣｒＯから、サイクル毎の筒内圧の最大値Ｐ
Ｈ八×を示すクランク角θＰＩ（ＡＸを各気筒毎に検出
し、そのクランク角ＯＰＨＡＸを、記憶手段のエンジン
回転数（Ｎ＞格子と吸入空気ｆｆ１（Ｑ）格子とで特定
される格子点（運転領１ｔＬ）に格納づる。

また、上記τカウンタ２４では、同一格子点（運転領域
）に格納される上記クランク角θＰＨＡＸを所定サイク
ル分（τ０）カウントする。

また、上記気筒別平均クランク角算出手段２５では、上
記気筒別クランク角検出手段２３において検出され格納
されるクランク角θＰＨＡＸＩ・・・θＰＨ＾Ｘｎの数
が所定サイクル分（τ０）を越えた場合、それらを平均
して、平均クランク角ＯＰＨＡＸＡＶを気筒別に算出す
る。

また、上記全気筒平均クランク角算出手段２６では、上
記気筒別平均クランク角センサ段２５で算出した気筒別
平均クランク角θＰ）ＩＡＸ八Ｖへ全気筒で平均して全
気筒平均クランク角ＸＡＶを算出する。

また、上記気筒別点火時期補正開綿出手段２７では、各
気筒の平均クランク角θＰＨＡＸへＶと上記全気筒平均
クランク角ＸＡＶとの差６ｏを気筒ごとに算出スル（Δ
０　＝　ｌ　ＸＡＶ−０ＰＨＡＸＡＶｌ　）。

そして、この差ΔＯを、エンジン回転数Ｎと吸入空気ｆ
ｆ１Ｑにて決定されるエンジン運転領域に応じて予め設
定されている基準値ｄＤと比較して、その偏差を求め、
この偏差に応じた点火時期補正量ΔＩＱを算出する（第
７図参照）。

すなわち、Ｚθ≦ＪＤの場合、上記点火時期補正ωΔＩ
ｇをそのままとする（ΔＩ［ｌ＝Δ［（］）。

マタ、１θ＞Ｊ［）で、且）、θＰＨＡＸＡＶ＞　Ｘ　
八Ｖの場合、その偏差に応じた進角補正ｔＩｌαを咋出
し、それを運゛転領域に応じてマツプに記憶されている
点火時期補正値Δ１（ｌに与える（　１ＵＩｏ＝　ＩＪ
　ｌ（１÷α）。

さらに、Δθ〉−〇で、且つ、θＰＨＡＸＡＶ＜　Ｘ　
ＡＶの場合、その偏差に応じた遅角補正ｈ１βを算出し
、点火時期補正伍ΔＩ（ｌを更新する（　Ａ　Ｉａ＝ｚ
Ｉｇ十β）。

／！ＵＯが基準値ΔＤ以下（Δθ〈ΔＤ）の場合、当該
気筒の筒内圧最大値Ｐ　ＨＡＸを示すクランク角は、全
気筒の最大筒内圧を示すクランク角により近いものであ
るため、点火時期を修正する必要はない。また、２θ〉
ΔＤＩ合は、点火時期マツプＡ１９をその偏差に応じて
適宜設定り−ることにより、各気筒間の燃焼のばらつき
、すなわち、各気筒の最大筒内圧を示ずクラン′り角の
ばらつきが少なくなる。

また、上記点火時期算出手段２８では、上記基本点火時
期設定手段２２で設定した基本点火時期ＩＧＴ”を上記
気筒別点火時期補正ｆｆｌ粋出手段２７で算出した点火
時期補正ｉ］４３１ｇで、進角補正α、あるいは、理角
補正βして、当該運転領域の点火時期ＩＧＴを算出する
。

そして、それぞれの気筒に対応して設けられた上記点火
時期マツプＭ　Ｐ　ＩＧの、Ｎ格子どＱ格子とで決定さ
れる格子点（運転領域）に格納されている点火時期を、
上記点火時期算出手段２８で算出した最新の点火時期Ｉ
ＧＴにて順次更新する。

一方、点火プラグ９に対しては、上記点火時期設定手段
２８が上記点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＱに格納されてい
最新の点火時期ＩＧＴをエンジン回転数Ｎと吸入空気ｆ
ｆ１Ｑとから運転領域（格子点）を特定して取入れ、こ
の点火時期ＩＧＴに基づく信号を上記駆動手段２つを介
して点火コイル２１に出力し、この点火コイル２１の二
次側に大電圧を発生さＶ、δらに、この電圧を各気筒の
点火プラグ９に与えることにより点火させる。

次に、上記制御手段２０の制御ｆ順を第８図のフローチ
ャートに従って説明する。

まず、ステップ１０１では、各気筒に設けられた筒内圧
センサ７の出力信号とクランク角センサ”１８の出力信
号から、１ザイクルごとの最大筒内圧Ｐ　ＨＡＸを示す
クランク角θＰＨＡＸ　（第７図参照）を各気筒ごとに
計測し、バックアップＲＡ　Ｍなどに設けられたエンジ
ン回転数Ｎと吸入空気量Ｑとで特定されるマツプの該当
格子点（運転領域）に記憶する。

そして、ステップＩＱ２では、同一運転領域に記憶され
る上記クランク角θＰＨＡＸをτカウンタ２４にてカウ
ントし、カウント値をｂテップ１０３へ移行して、同一運転領域のカウント値が
所定カウント値τ０以上になったかどうかを判定する。

τくτ０の場合、上記ステップ１０１へ戻り、再びクラ
ンク角θＰＨＡＸを検出し記憶する。

また、τ≧τ０の場合、ステップ１０４へ進み、上記マ
ツプの当該運転領域（格子点）に記憶されているτ０１
ナイクル分のクランク角ｏＰＨＡＸを平均し、平均クラ
ンク角θＰＨＡＸＡＶを各気筒ごとに求める。

次に、ステップ１０５では、気筒ごと求めた平均クラン
ク角ＯＰＨＡＸＡＶをトータルして平均化した全気筒平
均クランク角ＸＡＶを求める。

その後、ステップ１０６では、上記ステップ１０５で求
めた全気筒平均クランク角ＸＡＶと、上記ステップ１０
４で求めた気筒別平均クランク角ｏＰＨＡＸＡＶとの差
Δθを気筒ごとに求める（２θ−ＩＸＡＶ−θＰＨＡＸ
ＡＶＩ　）。

そして、ステップ１０７で、上記差−〇を、予め設定さ
れている基準値ΔＤと比較し、Δθ＜／！ＵＤの場合、
点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＧの該当運転領域に記憶され
ている点火時期ＩＧＴを修正することなく、ステップ１
１３ヘジヤンプして上記τカウントをリセット（τ−〇
）してプログラムを終了する。

また、上記ステップ１０７で、Δθ≧ΔＤと判定された
場合、ステップ１０８へ進み、気筒別平均クランク角θ
ＰＨＡＸＡＶと、全気筒平均クランク角ＸＡＶとを比較
し、θＰＨＡＸＡＶ＞　Ｘ　ＡＶの場合、その偏差に応
じた進角補正量αを求め、その値を点火時期補正ｒｌｉ
Δ■９に与え更新する（ΔＩ（１＝ｚＩＯ＋α）。

また、θＰＨＡＸＡＶ≦Ｘ八Ｖの場合、そのへ差に応じ
たｕ角補正量βを求め、その値を点火時期補正ｔＩｔＪ
ｉｏに与え更新する（ΔＩｇ＝ΔＩ（１＋β）。

そして、ステップ１１１、および、ステップ１１２で、
上記点火時期マツプＭ　Ｐ　ＩＧの該当運転領域に記憶
されている点火時期ＩＧＴを上記ステップ１０９゜１１
０で求めた点火時期補正量Δ１０と基本点火時期！６■
８の和により更新して、新たな点火時期ＩＧＴを求め、
その後、ステップ１１３　′ｒ−上記τカウンタのカウ
ント値をリセット（τ−〇）してプログラムを終了する
。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、最大筒内圧を示す
クランク角の所定サイクル分を平均化した気筒別平均ク
ランク角と、全気筒平均クランク角とを比較して点火時
期補正量を気筒別に算出し、この気筒別点火時期補正団
で基本点火時期を補正して、実際の点火時期を気筒別に
算出するようにしたので、各気筒間の燃焼のばらつき、
すなわち、最大筒内圧を示すクランク角のばらつきが少
なくなり、安定した出力特性が得られるとともに、エン
ジンのトータル出力が向上し、且つ、低燃費化が実現で
きるとともに、エンジンの振動を抑制して静粛性を得る
ことができ、高性能エンジンに適した最適点火時期を気
筒別に制御することができるなど優れた効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はエンジンの要
部概略図、第２図はエンジンの概略平面図、第３図は第
２図の■−■断面図、第４図は第３図のＩＶ　−ＩＶ断
面図、第５図は制御手段のブロック図、第６図は点火時
期マツプを示ず図、第７図は点火時期とクランク角とに
よる最大筒内圧曲線図、第８図は制御手段の制御手順を
示すフローチャートである。２ａ〜２ｄ・・・気筒、７・・・筒内圧センサ、１８・
・・クランク角センサ、２２・・・基本点火時期設定手
段、ＩＧＴ・・・点火時期、２３・・・気筒別クランク
角検出手段、２５・・・気筒別平均クランク角センサ段
、２６・・・全気筒平均クランク角粋出手段、２７・・
・気筒別点火時期補正量樟出手段、２８・・・点火時期
算出手段、Ｎ・・・エンジン回転数、Ｐ　ＨＡＸ・・・
最大筒内圧、Ｑ・・・吸入空気量、ＸＡＶ・・・全気筒
平均クランク角、ΔＩ（＋・・・点火時期補正量、θＰ
ＨＡＸ・・・クランク角、θＰＨＡＸＡＶ・・・気筒別
平均クランク角、τ・・・所定サイクル。第３図５ｈ第４図第６図第７図虐角

Claims

【特許請求の範囲】　吸入空気量とエンジン回転数により定まるエンジンの
運転領域に基づいて基本点火時期を設定する基本点火時
期設定手段と、クランク角センサの出力信号と、各気筒に配設された筒
内圧センサの出力信号とに基づき、最大筒内圧を示すク
ランク角を気筒別に検出する気筒別クランク角検出手段
と、この気筒別クランク角検出手段で求めたクランク角の所
定サイクル分を平均化して気筒別の平均クランク角を演
算する気筒別平均クランク角算出手段と、この気筒別平均クランク角算出手段で算出した各気筒の
平均クランク角を平均化して全気筒の平均クランク角を
算出する全気筒平均クランク角算出手段と、上記気筒別平均クランク角算出手段で算出した気筒別の
平均クランク角と、上記全気筒クランク角算出手段で算
出した全気筒の平均クランク角とを比較して点火時期補
正量を気筒別に算出する気筒別点火時期補正量算出手段
と、前記基本点火時期設定手段で設定した基本点火時期を上
記気筒別点火時期補正量算出手段で算出した気筒別点火
時期補正量で補正して実際の点火時期を気筒別に算出す
る点火時期算出手段とを有する内燃期間の点火時期制御
装置。