(57)【要約】【課題】エンジンのアイドル状態から非アイドル状態への移行時における点火時期を適切に制御する点火時期制御装置を提供する。【解決手段】エンジン１０の点火時期を設定する点火時期制御装置２０を、エンジンがアイドル状態から非アイドル状態へ移行した後、エンジンの点火時期をアイドル用点火時期から非アイドル用点火時期へ連続的に変化させる構成とする。【選択図】図２
2010007465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンがアイドル状態から非アイドル状態へ移行した後、前記エンジンの点火時期をアイドル用点火時期から非アイドル用点火時期へ連続的に変化させる点火時期制御装置において、
前記エンジンの負荷変化を検出する負荷変化検出手段を備え、
前記アイドル状態から前記非アイドル状態への移行時における前記負荷変化の大きさに応じて、前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への点火時期変化速度を異ならせること
を特徴とする点火時期制御装置。
【請求項２】
前記負荷変化検出手段は、アクセル操作量、吸気管内圧力、スロットル開度、吸入空気量の少なくとも一つに基づいて前記エンジンの負荷変化を検出すること
を特徴とする請求項１に記載の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記アイドル状態から前記非アイドル状態への移行時における前記負荷変化の増大に応じて、前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への点火時期変化速度を減少させること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の点火時期制御装置。
【請求項４】
前記点火時期の前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への移行は、直線的に除変させること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記点火時期の前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への移行は、前記負荷変化に対する一次遅れ系によって除変させること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃エンジンの点火時期制御装置に関し、特にアイドル状態から非アイドル状態への移行時における点火時期を適切に制御するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン等の火花点火式内燃機関に設けられる点火時期制御装置は、エンジンの回転速度や負荷等の運転状態に応じて適切な点火時期を設定するものである。このような点火時期制御装置において、エンジンが所定のアイドル状態にある場合には、エンジンから車体に伝達される振動を低減したり、急激な負荷が入力された時に点火進角によって即座にトルクアップを可能とするため、熱効率的に最適な点火時期(ＭＢＴ)よりも遅角（リタード）されたアイドル用点火時期が設定される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジンの冷間始動後所定期間内において、アイドル時には点火時期を遅延させるとともに、非アイドル運転状態となってから所定時間だけ遅延して非アイドル時用の点火時期に変更することが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２９３８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンジンの運転状態がアイドル状態から非アイドル状態へ移行する際、アイドル用点火時期から非アイドル時用の通常の点火時期へ切り替える時に、エンジンの出力トルクが急激に変化してショックが発生する場合がある。また、急加速時には負荷及び回転数が急激に変化することによって、負荷及び回転数のセンシング遅れが発生する結果、点火時期の計算がずれ、最適な点火時期とならず、ノッキングの発生やエンジンの損傷が懸念される。
本発明の課題は、エンジンのアイドル状態から非アイドル状態への移行時における点火時期を適切に制御する点火時期制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、エンジンがアイドル状態から非アイドル状態へ移行した後、前記エンジンの点火時期をアイドル用点火時期から非アイドル用点火時期へ連続的に変化させる点火時期制御装置において、前記エンジンの負荷変化を検出する負荷変化検出手段を備え、前記アイドル状態から前記非アイドル状態への移行時における前記負荷変化の大きさに応じて、前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への点火時期変化速度を異ならせることを特徴とする点火時期制御装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、前記負荷変化検出手段は、アクセル操作量、吸気管内圧力、スロットル開度、吸入空気量の少なくとも一つに基づいて前記エンジンの負荷変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の点火時期制御装置である。
請求項３の発明は、前記アイドル状態から前記非アイドル状態への移行時における前記負荷変化の増大に応じて、前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への点火時期変化速度を減少させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の点火時期制御装置である。
【０００７】
請求項４の発明は、前記点火時期の前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への移行は、直線的に除変させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の点火時期制御装置である。
請求項５の発明は、前記点火時期の前記アイドル用点火時期から前記非アイドル用点火時期への移行は、前記負荷変化に対する一次遅れ系によって除変させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の点火時期制御装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、点火時期をアイドル用点火時期から非アイドル用点火時期へ連続的に変化させることによって、エンジンの出力トルクの変動を穏やかとし、ショックの発生やエンジン回転数の急変による回転数、負荷等のセンシング遅れによって各種制御に支障が出ることを防止できる。
また、負荷変化の大きさに応じて点火時期変化速度を異ならせることによって、負荷変化が大きい場合には点火時期変化を緩慢にしてエンジン出力トルクや回転数の急変を防止し、ショックの発生や制御に支障が出ることを防止できる。また、負荷変化が小さい場合には、点火時期変化を速くすることによって、熱効率に優れる点火時期に早期に切り換えられ、トルク特性や燃費を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、エンジンのアイドル状態から非アイドル状態への移行時における点火時期を適切に制御する点火時期制御装置を提供する課題を、非アイドル状態移行時の負荷変化の増大に応じて減少する変化率によって点火時期を除変することによって解決した。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明を適用した点火時期制御装置の実施例について説明する。
図１は、実施例の点火時期制御装置を含む自動車用エンジンの構成を示す図である。
車両用パワートレーンは、エンジン１０、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２０、バッテリ３０、イグニッションスイッチ４０等を備えて構成されている。
【００１１】
エンジン１０は、車両の走行用動力源であって、例えば、４ストロークのガソリンエンジンである。
エンジン１０は、インテークマニホールド１１、インジェクタ１２、点火プラグ１３、エアフローメータ１４、クランク角センサ１５、水温センサ１６等を備えて構成されている。
【００１２】
インテークマニホールド１１は、エンジン１０の各気筒に新気（燃焼用吸入空気）を導入する吸気管である。インテークマニホールド１１の入側の端部には、エンジン１０の吸入空気量を調整する電子制御スロットルのスロットルバルブ１１ａが設けられている。スロットルバルブ１１ａの開度は、図示しないアクセルペダルの踏込量等に基づいて設定される。
また、インテークマニホールド１１には、圧力センサ１１ｂ及び温度センサ１１ｃが設けられている。
圧力センサ１１ｂ及び温度センサ１１ｃは、それぞれインテークマニホールド１１内の圧力（吸気管内圧力）及び温度（吸気温度）を検出してＥＣＵ２０に伝達するものである。
【００１３】
インジェクタ１２は、エンジン１０の各気筒に、図示しない燃料ポンプによって圧送される燃料を、ＥＣＵ２０の制御に応じた噴射時期及び噴射時間でインテークマニホールド１１内に噴射するものである。インジェクタ１２は、インテークマニホールド１１の出側端部近傍（シリンダヘッド近傍）に設けられている。
点火プラグ１３は、各気筒内の混合気をＥＣＵ２０の制御に応じた点火時期で点火するものである。
エアフローメータ１４は、エンジン１０の吸入空気量を検出するセンサである。エアフローメータ１４は、外気をスロットルバルブ１１ａに導入する図示しないインテークダクトの入側端部近傍に設けられている。エアフローメータ１４の出力は、ＥＣＵ２０に提供される。
【００１４】
クランク角センサ１５は、エンジン１０の図示しないクランクシャフトの回転角度位置を検出するものである。クランク角センサ１５は、クランクシャフトの前端部に固定されたスプロケット外周の歯に対向して配置されている。クランク角センサ１５は、スプロケットの歯がセンサの前を通過する毎にパルス信号を出力してＥＣＵ２０に提供する。
水温センサ１６は、エンジン１０の冷却水の温度を検出し、電気的な信号としてＥＣＵ２０に提供する。
【００１５】
ＥＣＵ（エンジン制御装置）２０は、エンジン１０及びその補器類を統括的に制御するものである。ＥＣＵ２０は、演算装置であるＣＰＵ及び、所定の情報を記憶・保持するＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置を備えている。
ＥＣＵ２０は、エアフローメータ１４が検出したエンジン１０の吸入空気量、及び、クランク角センサ１５からのパルス信号から求められるエンジン回転数ＮＥに基づいて演算される基本燃料噴射量に所定の補正を施して燃料噴射量を求め、インジェクタ１２から噴射させる。
【００１６】
また、ＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態に応じて点火プラグ１３の点火時期を設定する点火時期制御装置、及び、エンジン１０の負荷変化を検出する負荷変化検出手段としても機能する。
点火時期制御装置としてのＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態を、吸入空気量、吸気管内圧力、スロットル開度、冷却水水温、吸気温度、クランク角センサ１５の出力等に基づいて判断する。ＥＣＵ２０は、内部メモリに格納された点火時期マップから、エンジン１０の運転状態に最も適した点火時期を読み出し、必要に応じて補正を施すことによって点火時期を設定する。ＥＣＵ２０は、設定された点火時期に応じてイグナイタに信号を出力し、点火プラグ１３を発火させる。
【００１７】
また、ＥＣＵ２０は、エンジン１０が非アイドル状態であるときには非アイドル用点火時期を設定し、アイドル状態であるときにはアイドル用点火時期を設定する。
ここで、アイドル状態とは、エンジン１０の回転数が所定のアイドル回転数領域でありかつ一部補器類の駆動を除いて実質的に無負荷である状態を指すものとする。
非アイドル状態とは、アイドル状態ではない状態を示し、非アイドル用点火時期は、最大トルクが得られるＭＢＴを基準として設定されている。
アイドル用点火時期は、エンジン１０の振動低減、点火進角によるトルクアップ制御の可能性、排気温度の上昇による触媒の加熱、保温等を狙いとして、非アイドル用点火時期よりも遅延して設定される。
【００１８】
次に、エンジン１０の運転状態がアイドル状態から非アイドル状態へ移行する場合における点火時期制御について説明する。
図２は、点火時期制御を示すフローチャートである。以下、ステップ毎に順を追って説明する。
ここで、説明に用いるパラメータの記号及び意味を以下に記す。
ｌｏａｄｎ：現状のエンジン負荷（吸気量、吸気管内圧力、スロットル開度等に基づいて検出）
ｌｏａｄｉ：非アイドル状態になる直前のエンジン負荷
ｌｏａｄｄ：負荷変化の時間平均
ｋｉｇｎ：点火時期変化率（ｌｏａｄｄに応じてテーブルから読み込み）
ｉｇｎ：点火時期（非アイドル用点火時期を最大ガードとしてｋｉｇｎの割合に応じた分を非アイドル用点火時期に近づける）
ｔｉｍｅｒ：非アイドル状態となってからの経過時間を示すタイマ値
【００１９】
＜ステップＳ０１：アイドル状態判断＞
ＥＣＵ２０は、エンジン１０が所定のアイドル状態であるか否かを判断し、アイドル状態である場合には、定数をクリアしてアイドル用点火時期とするためステップＳ０２に進み、アイドル状態でない場合（非アイドル状態である場合）にはステップＳ０３に進む。
【００２０】
＜ステップＳ０２：アイドル状態パラメータ設定＞
ＥＣＵ２０は、パラメータｋｉｇｎ、ｌｏａｄｉ、ｔｉｍｅｒ、ｉｇｎ、ｌｏａｄｄを以下の通り設定し、その後、リターンする。
ｋｉｇｎ←０
ｌｏａｄｉ←現状の負荷
ｔｉｍｅｒ←０
ｉｇｎ←アイドル用点火時期
ｌｏａｄｄ←０
【００２１】
＜ステップＳ０３：非アイドル移行後の経過時間判断＞
ＥＣＵ２０は、エンジン１０の運転状態がアイドル状態から非アイドル状態へ移行した後、所定の時間が経過したか否かを、現在のタイマ値ｔｉｍｅｒを所定の閾値と比較することによって判断し、経過している場合は、強制的に非アイドル用点火時期とするためステップＳ０４に進み、経過していない場合はステップＳ０５に進む。
【００２２】
＜ステップＳ０４：点火時期変化率ｋｉｇｎ←１に設定＞
ＥＣＵ２０は、点火時期を非アイドル用点火時期に完全に切り換えるため、点火時期変化率ｋｉｇｎを１に設定し、ステップＳ０９に進む。
【００２３】
＜ステップＳ０５：非アイドル時エンジン負荷ｌｏａｄｎ←現状の負荷に設定＞
ＥＣＵ２０は、非アイドル時エンジン負荷を現状の負荷ｌｏａｄｎに設定し、ステップＳ０６に進む。
【００２４】
＜ステップＳ０６：負荷変化率判断＞
ＥＣＵ２０は、現在保持している負荷変化率ｌｏａｄｄを、現状の負荷ｌｏａｄｎから非アイドル状態になる直前の負荷ｌｏａｄｉを減じた差分をタイマ値ｔｉｍｅｒで除した値と比較する。
そして、ｌｏａｄｄ＜（ｌｏａｄｎ−ｌｏａｄｉ）／ｔｉｍｅｒである場合はステップＳ０７に進み、その他の場合はステップＳ０７をスキップしてステップＳ０８に進む。
【００２５】
＜ステップＳ０７：負荷変化率更新＞
ＥＣＵ２０は、（ｌｏａｄｎ−ｌｏａｄｉ）／ｔｉｍｅｒをｌｏａｄｉとして設定し、ステップＳ０８に進む。ステップＳ０６及びＳ０７によって、負荷変化率の最大値が算出される。
【００２６】
＜ステップＳ０８：変化率ｋｉｇｎをｌｏａｄｄテーブル参照＞
ＥＣＵ２０は、予め保持されたテーブルから、現在の負荷変化率ｌｏａｄｄに対応する変化率ｋｉｇｎを読み出し、ステップＳ０９に進む。
ここで、変化率ｋｉｇｎは、負荷変化率ｌｏａｄｄの増加に応じて減少するように設定されており、０よりも大きくかつ最大で１の範囲に設定される。この変化率ｋｉｇｎは、本発明にいう点火時期変化速度である。
【００２７】
＜ステップＳ０９：点火時期設定＞
ＥＣＵ２０は、点火時期ｉｇｎを、非アイドル用点火時期と、現在の点火時期ｉｇｎに対して、非アイドル用点火時期からアイドル用点火時期を減じた差分に変化率ｋｉｇｎを乗じた値を加算した値とのいずれか小さいほう（ｉｇｎ＝ｍｉｎ（非アイドル用点火時期，ｉｇｎ＋（非アイドル用点火時期−アイドル用点火時期）×ｋｉｇｎ））に設定し、ステップＳ１０に進む。すなわち、ここでは、点火時期を非アイドル用点火時期でガードしつつ、点火時期が非アイドル用点火時期となるまでは、所定の変化率ｋｉｇｎで直線的（時間比例的）に除変させている。
【００２８】
＜ステップＳ１０：タイマ値加算＞
ＥＣＵ２０は、タイマ値ｔｉｍｅｒを、従前のｔｉｍｅｒに１を加算した値に更新し、一連の処理を終了（リターン）する。
【００２９】
図３は、エンジン１０がアイドル状態から非アイドル状態へ移行する際の点火時期の推移を示すタイミングチャートである。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は点火時期（上側が進角側で下側が遅角側）を示している。
また、実線は設定点火時期を示しており、アイドル状態においてはアイドル用点火時期、非アイドル状態においては非アイドル用点火時期を示している。
一点鎖線及び二点鎖線は、実際の点火時期推移の例であって、前者は負荷変化が比較的小さい場合を示し、後者は負荷変化が比較的大きい場合を示している。
【００３０】
本実施例においては、図３に示すように、エンジン１０のアイドル状態から非アイドル状態への移行時に、点火時期が連続的に除変することから、例えばある時点で点火時期を切り換える場合のように、エンジン１０の出力トルクが急変することによるショックが発生しない。また、エンジン１０の出力トルク及び回転数も除変することから、これらのセンシングに不具合が生じて制御に悪影響が生じることを防止できる。
また、ステップＳ０８において設定される変化率ｋｉｇｎを、負荷変化率ｌｏａｄｄの増加に応じて減少するようにしたことによって、負荷変化が大きい場合には点火時期の変化に時間をかけて出力トルクや回転数の急激な変化を防止することができる。また、負荷変化が小さく出力トルク変化自体がさほど大きくない場合には、点火時期を比較的短時間で変化させて、早期に熱効率面で有利な非アイドル用点火時期に切り換えることで、燃費及びトルク特性を向上できる。
【００３１】
（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）本発明が適用されるエンジンは、上述した実施例のものに限定されず、気筒数、シリンダ配置等も特に限定されない。また、ガソリンエンジンに限らず、火花点火式の内燃機関であれば本発明を適用することができる。例えば、ＬＰＧ、ＬＮＧ等のガス系燃料、エタノール、メタノール等のアルコール系燃料、またこれらを混合した燃料等を用いるものにも適用が可能である。
（２）実施例の点火時期制御装置は、例えば点火時期を直線的（時間比例的）に除変させているが、これに限らず、例えば一次遅れ系を用いて除変させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した点火時期制御装置の実施例を含む自動車用エンジンの構成を示す図である。
【図２】図１の自動車用エンジンにおける点火時期制御を示すフローチャートである。
【図３】図１の自動車用エンジンがアイドル状態から非アイドル状態へ移行する際の点火時期の推移を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１０    エンジン                １１    インテークマニホールド
１１ａ  スロットルバルブ        １１ｂ  圧力センサ
１１ｃ  温度センサ              １２    インジェクタ
１３    点火プラグ              １４    エアフローメータ
１５    クランク角センサ        １６    水温センサ
２０    ＥＣＵ
【図１】
2010007465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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