JPS63289263A - 内燃エンジンの加速時の点火時期制御方法 - Google Patents

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） この発明は、内燃エンジンの加速時の点火時期制御方法
に関する。

（従来の技術） 内燃エンジンの点火時期は、エンジン負荷やエンジン回
転数に応じて設定され、ノッキングが生じることなく出
力特性、排気ガス特性、燃費特性等の最適化が図られて
いる。第５図はエンジン回転数Ｎと、エンジン負荷とし
ての一吸気行程当たりの吸気量Ａ／Ｎとに応じて設定さ
れる点火時期θマツプを示し、マツプ中の数字は圧縮行
程終わりの上死点前（ＢＴＤＣ）のクランク角度位置、
即ち、点火時期θを示す、この点火時期θマツプから分
かるようにエンジン回転数Ｎが上昇するに伴って点火時
期θを進角し、吸気量Ａ／Ｎが増加するに伴って点火時
期θを遅角させる。

上述のように点火時期θを設定するためにエンジン負荷
として一吸気行程当たりの吸気ＩＡ／Ｎを用いる場合、
吸気量Ａ／Ｎを正確に検出する必要がある。吸気通路の
空気流量は例えば吸気通路の大気解放端近傍に取り付け
られたカルマン渦式のエアフローセンサにより検出する
ものが知られているが、この吸気通路の大気解放端近傍
に取り付けられたエアフローセンサにより検出される空
気流量から演算される一吸気行程当たりの吸気量Ａ／Ｎ
が実際に気筒に吸入されるまでには吸気通路を移送され
るだけの遅れ時間があり、検出した吸気量Ａ／Ｎと実際
に気筒に吸入される吸気量とには移送遅れ分だけ誤差が
生じる。特に、各気筒の吸気ボート近傍に燃料噴射弁を
配設して各気筒毎に燃料を噴射供給する方式の内燃エン
ジンでは、サージタンク等を設けてスロットル弁下流の
吸気通路容積が大きく設定されているために、この誤差
が大きく、このため、−吸気行程当たりの吸気量（＾ハ
）ｎは、例えば以下のようにして補正設定されている。

（Ａ／Ｎ）、１＝（１−Ｋ）Ｘ　（Ａ／Ｎ）ｎ−１＋Ｋ
Ｘ　（Ａ／Ｎｌ＊ここに、　（Ａ／Ｎ）＊は吸気行程上
死点前の所定クランク角度位置検出時に検出される吸気
量の瞬時値であり、（Ａ／Ｎ）　ｅ−＋　は前回の所定
クランク角度位置検出時に設定された吸気量、Ｋは重み
係数で、θ〜１．０の適宜値に設定されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述の演算式は移送遅れを補正するためのものであり、
また、吸気量（Ａ／Ｎ）、の設定は吸気行程上死点前の
所定クランク角度位置（例えば、ＢＴＤＣ７５°）の検
出ごとに行われる。このようにして設定された吸気量（
Ａ／Ｎ）、は吸気弁の開弁以前に設定されたものである
から、エンジンが定常状態で運転されている限りにおい
ては、吸気行程上死点前の所定クランク角度位置で設定
された吸気量（Ａ／Ｎ）ｌｌと実際に気筒に吸入される
吸気量とは変わりがないが、スロットル弁開度の急変時
等に設定された吸気！　（Ａ／Ｎ）、の場合には、上式
により設定された吸気量（Ａ／Ｎ）　Ｒと実際に気筒に
吸入される吸気量とには大きな誤差が生じることがある
。

第６図はスロットル弁が急開される加速時における設定
吸気！　（Ａ／Ｎ）、と実際に気筒に吸入される吸気量
との関係を示す、今、エンジンが低回転低負荷で運転さ
れている状態から、ｔｏ時点とｔ２時点間でスロットル
弁が全開（ＷＯＴ）まで急開され、この間の１１時点に
おいて吸気１　（Ａ／Ｎ）、、が検出され、貝時点とｔ
３時点間において吸気弁が開弁され、ｔ３時点で閉弁さ
れたものとすれば、図より明らかなように、スロットル
弁の開弁動作に対して吸気量の増加に時間遅れが生じ、
ｔ３時点の閉弁までに気筒に吸入される吸気１１Ｂは１
１時点で検出される吸気ｉ１Ａに対して誤差が大きい。

このため、第５図に示すように、ｔ３時点の閉弁までに
実際に気筒に吸入される吸気量Ｂが例えば７０％（最大
負荷時のＡ／Ｎ値に対して％で表した吸気量）であり、
１１時点で検出される吸気量Ａが２５％であり、このと
きのエンジン回転数Ｎが２００Ｏｒｐｍであるとすれば
、吸気量Ｂに対応して点火時期をＢＴＤＣ７”に設定す
べきところ、実際には検出した吸気ｉ１Ａに対応する点
火時期ＢＴＤＣ２５’に設定してしまうことになる。

従って、気筒に実際に吸入されている吸気量に好適な点
火時期に対して進角した点火時期で点火が行われるため
に過進角となってノンキングが生じてしまうという不都
合があった。

吸気弁の開弁から閉弁までの間に当該気筒に流入する空
気量を逐次検出すれば、これらから実際に当該気筒に流
入する吸気量を正確に検出することが出来るが、実際に
はセンサの検出遅れ、電子コントロールユニット２０の
容量不足等により気筒に流入する空気量を逐次検出する
時間的余裕がなく、実際上は加速時の吸気量を正確に検
出することは困難であった。

本発明は斯かる問題点を解決するためになされたもので
、内燃エンジンの吸気行程前所定クランク角度位置毎に
吸気量を検出して、これを点火時期の演算設定に使用す
る点火時期制御方法において、急加速時等の吸気量が急
変する運転時においても、実際に気筒に吸入される空気
量に対応して点火時期をより正確に設定し得るように図
った内燃エンジンの加速時の点火時期制御方法を提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、内燃エン
ジンの吸気行程前所定クランク角度位置毎に吸気量を検
出し、検出した吸気量とエンジン回転数とに応じた点火
時期を設定し、斯く設定した点火時期に混合気の点火を
実行する点火時期制御方法において、前記内燃エンジン
の加速時に加速度合を検出し、検出した加速度合に応じ
て前記吸気量検出値を加速補正し、斯く補正した吸気量
を用いて点火時期を設定することを特徴とする内燃エン
ジンの加速時の点火時期制御方法が提供される。

（作用） 内燃エンジンの加速時の加速度合は、例えば内燃エンジ
ンの吸気通路に配設されたスロットル弁の弁開度の時間
変化、前記所定クランク角度位置において検出した今回
吸気量検出値と前回吸気量検出値との偏差、内燃エンジ
ンのスロットル弁の下流の吸気通路内圧力の時間変化等
を検出し、これらの変化から好適に求められる。そして
、検出した加速度合に応じて吸気量を加速補正すること
により気筒に実際に吸入される空気量がより正確に予測
できる。このように加速補正された吸気量を用いて点火
時期を演算設定することにより実際に気筒に吸入される
空気量に対応じた点火時期の設定が可能になる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明方法を実施する内燃エンジンの点火時期
制御装置であり、図中符号ｌＯは、例えば４気筒のガソ
リンエンジンを示し、このエンジン１０には吸気管１２
が接続されている。吸気管１２の大気開口端部にはエア
クリーナ１３が取り付けられると共に、エンジン１０に
吸入される空気流ＩＡを検出するカルマン渦式のエアフ
ローセンサ１４が配設されており、このエアフローセン
サ１４は電気的に後述する電子コントロールユニット（
ＥＣＵ）２０に接続されて、カルマン渦発生周期検出信
号ｆを電子コントロールユニット２０に供給する。

吸気管１２途中にはスロットル弁１５が配設され、スロ
ットル弁１５にはスロットル弁開度θｔｈを検出するス
ロットル弁開度センサ３０が取り付けられている。スロ
ットル弁開度センサ３０は電気的に前記電子コントロー
ルユニット２０に接続され、スロットル弁開度θｔｈ検
出信号を電子コントロールユニント２０に供給する。

エンジン１０の各シリンダ１０ａには点火栓２６が取り
付けられ、該点火栓２６はディストリビュータ２４及び
イグナイタ装置２２を介して電子コントロールユニット
２０の出力側に接続されている。イグナイタ装置１２２
は電子コントロールユニット２０からの点火制御信号に
基づき、図示しない点火コイルにより二次高電圧を発生
させるものであり、この高電圧はディストリビュータ２
４により所定の順序で順次各気筒の点火栓２６に供給さ
れてシリンダ１０ａ内の混合気を点火させる。

電子コントロールユニット２０の入力側には各種のセン
サ、例えば、図示しないカムシャフトに取り付けられ、
エンジンＩＯの各気筒の吸気行程前の所定クランク角度
位置（例えば、ＢＴＤＣ７５°）を検出する毎に所定の
パルス信号を出力するクランク角センサ３１、エンジン
冷却水温度Ｔｗを検出するエンジン水温センサ３２等が
夫々接続され、これらのセンサは検出信号を電子コント
ロールユニット２０に供給する。電子コントロールユニ
ット２０は図示しない中央演算装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等
の記憶装置、入出力インターフェイス等を内蔵しており
、電子コントロールユニッ）２０は後述するように記す
、９装置に内蔵される点火時期制御プログラムに従って
点火時期制御を実行する。

次に、上述のように構成される制御装置の点火時期制御
手順を第１図のフローチャートを参照しながら説明する
。

第１図に示す点火時期演算ルーチンは所定の割り込み信
号、例えば前記クランク角センサ３１が前記吸気行程前
の所定クランク角度位置を検出する毎に発生させるパル
ス信号により割り込み実行される。電子コントロールユ
ニット２０は、先ス前述した各種センサから供給される
検出信号、例えば、エアフローセンサ１４が検出するカ
ルマン渦発生周期信号ｆ、エンジン水温センサ３２が検
出するエンジン冷却水温度Ｔｗ信号等を読込み、これら
を前記記憶装置に記憶する（ステップ３０）。

このとき、電子コントロールユニット２０はクランク角
センサ３１からの前回のパルス信号の入力から今回パル
ス信号の入力までの時間間隔からエンジン回転数Ｎを演
算記憶すると共に、このエンジン回転数Ｎ及びエアフロ
ーセンサ１４から入力されるカルマン渦発生周期信号ｆ
から吸気量瞬時値（Ａ／Ｎ）＋＋を演算記憶する。尚、
スロットル弁開度センサ３０が検出するスロットル弁開
度θｔｈは、別のルーチンにおいて所定の時間間隔で読
込記憶されている。

次いで、ステップ３２に進み、−吸気行程当たりの吸気
量（Ａ／Ｎ）、を次式（１）により演算記憶する。

（Ａ／Ｎ）ｌｌ＝（Ｉ　　Ｋ）Ｘ（Ａ／Ｎ）１１−＋＋
ＫＸ（Ａ／Ｎ）＋＋・・・　（１）ここに、　（Ａ／Ｎ
’）ＩＩはステップ３０で６４算記憶された吸気量瞬時
値であり、（＾／Ｎ）　、、−、は前回ループ時に演算
設定された吸気量、Ｋは、０〜１．０の間の適宜値に設
定される重み係数である。吸気量（Ａ／Ｎ）、１はエン
ジン１０が定常状態で運転されている場合には気筒に実
際に供給される吸気量に等しい。

次に、電子コントロールユニット２ｏは吸気量の加速補
正を次式（２）により実行する。

（Ａ／Ｎ）　ｓ　＝　（Ａ／Ｎ）、　＋　Ａ／Ｎ　（Δ
θｔｈ）　　・・・　（２）ここに、Ａ／Ｎ（Δθｔｈ
）はエンジン１ｏの加速度合を表すパラメータ、即ち、
スロットル弁開度の時間変化Δθｔｈに応じて設定され
る補正値であり、この値に上式（１）から演算される値
（Ａ／Ｎ）　、を加算して加速補正された吸気量（Ａ／
Ｎ）　ｓが演算される。

スロットル弁開度の時間変化Δθｔｈは前記記憶装置に
記憶されているスロットル弁開度θｔｈの最新値（今回
検出値）とこれより所定時間前に検出された値（前回検
出値）の偏差として求められ、補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔ
ｈ）は、例えば第３図に示すテーブルから求められる。

第３図のテーブルは、補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）と、
スロットル弁開度の時間変化Δθｔｈとの関係を示し、
時間変化Δθｔｈが０からΔθ１を変化する間は不感帯
であり、このとき補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）はＯに設
定される。そして、時間変化ΔθｔｈがΔθ、からΔθ
２に変化する間では時間変化Δθｔｈの増加に伴って値
Ａ／Ｎ（Δθｔｈ）　＋から値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）　
２に増加し、６８２以上では値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）ｔ
の一定値に夫々設定される。上述のテーブルは前記電子
コントロールユニット２０の記憶装置に記憶されており
、スロットル弁開度の時間変化Δθｔｈに応じた補正値
Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）が該記憶装置から公知の補間法等
を用いて読み出される。

補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）の設定は上述のテーブルか
ら読み出すことに代えて次式（３）から演算設定するよ
うにしてもよい。

Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）＝ＫＩＸΔθｔｈ　　　・・・・
・・　（３）ここに、Ｋ１は所定の係数である。この場
合、演算された補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔｈ）を所定の上
限値及下限値と比較して上限値より大きい場合には上限
値に、下限値より小さい場合には値０に夫々設定するよ
うにすれば、前述の第３図に示すテーブルから読み出す
場合と実質的に同じ値に設定することが出来る。

ＴＨ，子コントロールユニット２０は、次にステップ３
６に進み、上述のように加速補正されたー吸気行程当た
りの吸気ｉ１　（Ａ／Ｎ）ｓと前記ステップ３０におい
て演算記憶したエンジン回転数検出値Ｎとに応じて第５
図に示す点火時期マツプと類似の点火時期マツプから基
本点火時期θを読み出す。より具体的には、この点火時
期マツプは吸気Ｉ　（Ａ／）ｌ）とエンジン回転数Ｎと
に応じて予め電子コントロールユニット２０の記憶装置
に記憶されており、こ−のマツプから吸気量の演算値（
Ａ／Ｎ）　ｓ及びエンジン回転数検出値Ｎに対応する基
本点火時期θを、例えば公知の４点補間法を用いて読み
出し演算する。

斯く演算された基本点火時期θは更に、エンジン水温セ
ンサ３２が検出するエンジン水温値Ｔｗ等のパラメータ
値に応じて設定される補正係数が乗算又は／及び加算さ
れて最終的に点火時期θｉｇ値が設定され（ステップ３
７）、当該ルーチンを終了する。

電子コントロールユニット２０はこように演算設定した
点火時期θｉｇに基づきイグナイタ装置２２に前述した
点火制御信号を出力し、加速補正がなされた最適点火時
期に気筒内の混合気を点火させる。

上述の実施例のステップ３４において、スロットル弁開
度の時間変化Δθｔｈをエンジン１０の加速度合を表す
パラメータとして吸気量の加速補正値Ａ／Ｎ　（Δθｔ
ｈ）を求めたが、加速度合を表すパラメータとしてはス
ロットル弁開度の時間変化Δθｔｈに限定されず、種々
のパラメータが通用可能である６例えば、スロットル弁
開度の時間変化Δθｔｈに代えて、当該ルーチンの実行
毎に演算記憶される吸気量瞬時（ｌ！ｌ　（Ａ／Ｎ）＊
の今回値と前回値の差、即ち、吸気量瞬時値の時間変化
Δ（Ａ／Ｎ）を用い、該時間変化Δ（Ａ／Ｎ）に応じて
吸気量を加速補正するようにしてもよい、この場合、加
速補正された吸気ｌ　（Ａ／Ｎ）ｓは次式（４）により
演算される。

（Ａ／Ｎ）　　　ｓ　　　−（Ａ／Ｎ）、、　　＋　　
Ｋ　　２　　Ｘ　　Δ　（Ａ／Ｎ）　　　　　・・・　
　　（４）ここに、Ｋ２は所定の係数である。

尚、Δ（Ａ／Ｎ）値に代えてエアフローセンサ１４が出
力するカルマン渦発生周期ｆを用い、この発生周期ｆの
今回読込値と前回読込値との偏差に所定の係数を乗算し
てこれを加速補正値としても良い。

また、Ｋ２ＸΔ（Ａ／Ｎ）の項で表される値を第３図に
示すテーブルと類似の第４図に示すテーブルから読み出
し演算するようにしてもよい。第４図のテーブルは、Ｋ
２ＸΔ（Ａ／Ｎ）に対応する補正値Ａ／Ｎ　（ΔＡ／Ｎ
）と吸気量瞬時値の時間変化Δ（Ａ／Ｎ）との関係を示
し、吸気量瞬時値の時間変化Δ（Ａ／Ｎ）が０から値（
ΔＡ／Ｎ）　Ｉを変化する間は不感帯であり、補正値Ａ
／Ｎ　（ΔＡ／Ｎ）は０に設定される。時間変化Δ（Ａ
／Ｎ）が値（ΔＡ／Ｎ）　Ｉ　より大きい場合、補正値
Ａ／Ｎ（ΔＡ／Ｎ）は時間変化Δ（Ａ／Ｎ）の増加に伴
って値Ａ／Ｎ（ΔＡ／Ｎ）、から次第に増加する値に設
定される。上述のテーブルは前記電子コントロールユニ
ット２０の記憶装置に記憶されており、吸気量瞬時値の
時間変化Δ（Ａ／Ｎ）に応じた補正値Ａ／Ｎ　（ΔＡ／
Ｎ）が該記憶装置から読み出される。

更に、吸気行程上死点前所定クランク角位置の検出毎に
スロットル弁１５下流の吸気通路内圧力を検出し、この
吸気通路内圧力Ｐの今回検出値と前回検出値の偏差、即
ち、吸気通路内圧力Ｐの時間変化ΔＰをエンジン１０の
加速度の度合を表すパラメータとして吸気量の加速補正
値Ａ／Ｎ　（ΔＰ）を演算するようにしてもよい。この
場合、加速補正された吸気量（Ａ／Ｎ）　５は次式（５
）により演算される。

（Ａ／Ｎ）　　！　　＝　　（Ａ／Ｎ）ｆｉ＋　Ｋ　３
　ＸΔＰ　　　・・・・・・　（５）ここに、Ｋ３は所
定の係数である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の内燃エンジンの加速時の
点火時期制御方法に依れば、エンジンの加速時に加速度
合を検出し、検出した加速度合に応じて吸気量検出値を
加速補正し、斯く補正した吸気量を用いて点火時期を演
算設定するようにしたので、急加速時等の吸気量が急変
する運転時においても、実際に気筒に吸入される空気量
が正確に予測でき、従って点火時期もより正確に設定す
ることが出来、加速時にノッキングが生じるという不都
合が回避出来ると共に、最適点火時期に点火時期制御さ
れるので加速時の出力特性、加速レスポンス等が向上す
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る内燃エンジンの加速時の点火時
期制御方法の点火時期設定手順を示すフローチャート、
第２図は、本発明方法を実行する点火時期制御装置の構
成を示すブロック図、第３図は、加速補正値Ａ／Ｎ　（
Δθｔｈ）とスロットル弁開度の時間変化Δθｔｈとの
関係のテーブルを示すグラフ、第４図は、加速補正値Ａ
／Ｎ　（ΔＡ／Ｎ）と吸気量瞬時値の時間変化Δ（Ａ／
Ｎ）との関係のテーブルを示すグラフ、第５図は吸気量
Ａ／Ｎとエンジン回転数Ｎとにより点火時期θを読み出
すマツプを示すグラフ、第６図は加速時に内燃エンジン
の気筒に吸入される吸気ＩＡ／Ｎ及びスロットル弁開度
θｔｈの時間変化の関係を示すタイミングチャートであ
る。 １０・・・内燃エンジン、１２・・・吸気通路、１４・
・・エアフローセンサ、１５・・・スロットル弁、２０
・・・電子コントロールユニット（ＥＣＵ）、２２・・
・イグナイタ装置、２６・・・点火栓、３０・・・スロ
ットル弁開度センサ、３１・・・クランク角センサ。 出願人　　三菱自動車工業株式会社 代理人　　弁理士　　長　門　侃　三 筒１図 Ａ／Ｎ（Ａ。、５）第３図 第４図 Ａ／Ｎ（ΔＡ／Ｎ） （ΔＡ／Ｎ）１　　（ΔＡ／Ｎ）２ ジ黄ＺＢ÷開変借 Ａ／Ｎ　（”／、　’） エン′シパンロ隼云受対　（ｒｐｍ） 第６図 （Ａ／Ｎ）ｎ（直　（０ム）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃エンジンの吸気行程前所定クランク角度位置
   毎に吸気量を検出し、検出した吸気量とエンジン回転数
   とに応じた点火時期を設定し、斯く設定した点火時期に
   混合気の点火を実行する点火時期制御方法において、前
   記内燃エンジンの加速時に加速度合を検出し、検出した
   加速度合に応じて前記吸気量検出値を加速補正し、斯く
   補正した吸気量を用いて点火時期を設定することを特徴
   とする内燃エンジンの加速時の点火時期制御方法。
2. （２）前記内燃エンジンの吸気通路に配設されたスロッ
   トル弁の弁開度の時間変化を検出し、該弁開度の時間変
   化から前記内燃エンジンの加速度合を検出することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンの加
   速時の点火時期制御方法。
3. （３）前記所定クランク角度位置において検出した今回
   吸気量検出値を前回所定クランク角度位置において設定
   した吸気量に所定の比率で加算して今回吸気量を設定し
   、斯く設定した吸気量に、前記今回吸気量検出値と前回
   吸気量検出値との偏差に応じた加速補正量を加算補正し
   、斯く補正した吸気量を用いて点火時期を設定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジン
   の加速時の点火時期制御方法。
4. （４）前記内燃エンジンのスロットル弁の下流の吸気通
   路内圧力の時間変化を検出し、該吸気通路内圧力の時間
   変化から前記内燃エンジンの加速度合を検出することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃エンジンの
   加速時の点火時期制御方法。