(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの点火時期を基本点火時期マップに基づいて制御するエンジンの点火時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンの点火時期を制御する点火時期制御装置としては、点火時期を目標点火時期に制御するに当たりエンジンに最適な点火時期が記録されたマップ（基本点火時期マップ）を使用するものがある。
【０００３】
この基本点火時期マップは、エンジンに最適な点火時期が充填効率とエンジン回転数とに割り付けられていた。そして、従来の点火時期制御装置は、充填効率とエンジン回転数とをエンジンの運転状態パラメータとして検出し、この運転状態パラメータに対応する点火時期データを前記基本点火時期マップから読み出してこの点火時期データに基づいて点火時期を制御する構成になっていた。
【０００４】
従来の点火時期制御装置で用いる二次元の基本点火時期マップは図５に示すように構成されていた。図５に示す基本点火時期マップは、エンジンが完全暖機状態にあるときの最適点火時期に近い値が設定され、一般にエンジン回転数が高く充填効率が低いほど進角したデータが設定されており、逆にエンジン回転数が低く充填効率が高いほど遅角したデータが設定されている。特に、エンジン回転数が低くかつ充填効率が高くなるような場合にはノッキングが発生し易いため、ノッキング抑制のために最適点火時期より大きく遅角させた値が設定されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の点火時期制御装置において、気温が極低温（例えば−２０℃）のときに冷間始動を行うと、エンジンオイルの粘性が極低温時にはきわめて大きくなっている関係からエンジン回転数は一気に上昇せず徐々に上昇し、しかも、低温時にはファーストアイドルのために吸入空気量が増大している関係から充填効率としては高い値となる。このため、このときに基本点火時期マップから読み出される点火時期としては、低エンジン回転数かつ高充填効率部分の比較的遅角された点火データが読み出される。そして、その値は図５中に破線矢印ａで示すように次第に進角される。なお、図５において破線矢印ａは極低温始動時に充填効率Ｅｃとエンジン回転数Ｎｅ（実回転数）が変化する軌跡を示し、実線矢印ｂは常温始動時に充填効率Ｅｃとエンジン回転数Ｎｅ（実回転数）が変化する軌跡を示す。
【０００６】
しかし、一般に気温が低くなると燃焼速度が遅くなる、また、ノッキングが起こり難くなる等の理由により、最適点火時期は基本点火時期マップに設定された値に較べてより進角した値となるので、気温が極低温のときに冷間始動を行うと前記基本点火時期マップを用いたのでは点火時期が最適点火時期より大幅に遅角されてしまう。
【０００７】
このように冷間始動時に点火時期が最適点火時期より遅角された値であると、図６中にＡで示すようにエンジン回転数の上昇速度が遅く、エンジンがストールし易くなってしまう。図６はエンジン始動時のエンジンの状態を示すグラフで、同図（ａ）はエンジン始動時の点火時期変化を示し、同図（ｂ）はエンジン始動時のエンジン回転数変化を示す。
【０００８】
本発明は、上述したような不具合を解消するためになされたもので、その目的とするところは、気温が極低温のときに冷間始動を行ってもエンジン回転数が速やかに上昇し、エンジンストールを防ぐことができるエンジンの点火時期制御装置を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエンジンの点火時期制御装置は、エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたものである。
【００１０】
【作用】
外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が制限点火時期より遅角しないように制限される。
【００１１】
【実施例】
実施例．１
以下、本発明の一実施例を図１ないし図４によって詳細に説明する。
図１は本発明に係る点火時期制御装置の概略構成を示すブロック図、図２は同じく具体的構成例を示す構成図、図３は本発明に係る点火時期制御装置の動作を示すフローチャート、図４は基準角信号と点火信号のタイミングを示す信号波形図である。
【００１２】
これらの図において、１はエンジン（図示せず）のクランク角の上死点前（以下、ＢＴＤＣという）の所定の角度、例えばＢＴＤＣ７５°を検出して基準角信号ＳＧを後述する電子制御ユニットに出力する基準角センサである。２はエンジンの吸入空気量を検出するエアフローセンサ、３はエンジンの吸気管に設けられたスロットルバルブのアイドリング位置を検出してオンになるアイドルスイッチである。
【００１３】
４は点火装置で、この点火装置４は、後述する電子制御ユニットから出力される点火信号ＩＧＴに応じて点火コイルの一次電流をオン・オフ制御するイグナイタ、点火コイル、ディストリビュータおよび点火プラグ等によって構成されている。
【００１４】
５は本発明に係る制御装置本体を構成する電子制御ユニットである。この電子制御ユニット５は、エンジン回転数および吸入空気量から充填効率を算出する充填効率演算手段６と、エンジン回転数および充填効率に応じて基本点火時期を算出する基本点火時期演算手段７と、前記アイドルスイッチ３がオン状態であるときに予め定めた点火時期（以下、この点火時期を制限点火時期という）より遅角しないように制限する点火時期遅角側制限手段８と、目標点火時期を時間に変換する目標点火時期−時間変換手段９と、基準角信号ＳＧを基準として上記のように変換された時間が経過した直後に点火信号ＩＧＴを出力する点火信号出力手段１０等とから構成されている。
【００１５】
前記充填効率演算手段６は、基準角センサ１から出力された基準角信号ＳＧと、エアフローセンサ２で検出された吸入空気量に基づいて充填効率Ｅｃ  を算出する構成になっている。
前記基本点火時期演算手段７は、前記充填効率演算手段６によって算出された充填効率Ｅｃと、基準角信号ＳＧに基づいて求めた実回転数Ｎｅとを基にして、例えば前記図５に示したような二次元の基本点火時期マップから基本点火時期を読み出す。
【００１６】
前記点火時期遅角側制限手段８は、前記アイドルスイッチ３がオフであれば前記基本点火時期をそのまま目標点火時期として目標点火時期−時間変換手段９に出力し、また、アイドルスイッチ３がオンであれば、前記基本点火時期を、基準角信号ＳＧに基づいて算出された実回転数Ｎｅ  に応じた制限点火時期と比較し、大きい方の値（より進角している方の値）を目標点火時期θＡＤＶ  として目標点火時期−時間変換手段９に出力するように構成されている。
【００１７】
前記目標点火時期−時間変換手段９は、基準点火時期信号ＳＧのクランク角１８０°相当の周期Ｔ１（図４に示す）を求め、この周期Ｔ１と目標点火時期θＡＤＶ  に基づいてθＡＤＶを時間Ｔａに変換するように構成されている。
【００１８】
前記点火信号出力手段１０は、前記時間Ｔａ  の信号を受けて基準角信号ＳＧの立ち上がりから時間Ｔａ  が経過したときにＨレベルの出力をＬレベルに変えて点火信号ＩＧＴを点火装置４に出力する構成になっている。すなわち、この点火信号出力手段１０が点火信号ＩＧＴを出力することによって、エンジンの燃焼室内で点火が行われることになる。
【００１９】
前記基準角信号ＳＧと点火時期信号ＩＧＴのタイミングは、図４に示したように目標点火時期θＡＤＶ  がＢＴＤＣの角度で示されれば、Ｔａ＝（７５°−θＡＤＶ）／１８０°×Ｔ１からなる数式によってθＡＤＶをＴａに変換することができる。
【００２０】
ここで、電子制御ユニット５の具体的な構成を図２によって詳細に説明する。
図２において、１００は各種の演算や判定を行うためのＣＰＵで、このＣＰＵ１００は、後述する図３に示すフローチャートをプログラムにして格納しているメモリ１０１を利用して各種のデータ処理を行うように構成されている。
【００２１】
１０２は割り込み制御回路で、基準角センサ１からの基準角信号ＳＧはこの割り込み制御回路１０２に入力され、その立ち上がり（ＢＴＤＣ７５°）に同期した割り込み指令信号とされて前記ＣＰＵ１００に伝達される。１０３はクロックパルスＣＰを計数するフリーランニングカウンタである。すなわち、前記割り込み指令信号が発生すると、フリーランニングカウンタ１０３での計数値が入力ポート１０４を介してＣＰＵ１００により読み込まれ、このＣＰＵ１００によってエンジンの回転周期や実回転数Ｎｅが算出される。
【００２２】
１０５はエアフローセンサ２のアナログ検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器で、変換されたデジタル信号はこのＡ／Ｄ変換器１０５から入出力ポート１０６に入力される。
また、アイドルスイッチ３は、通常時はオフでＨレベルを入力ポート１０７に入力し、アイドル運転時にはオンでアース電位信号を入力ポート１０７に入力するように構成されている。
【００２３】
前記ＣＰＵ１００は点火装置４の点火コイルの通電開始時期データを点火時期データから周知の方法で算出し、出力ポート１１１を介してダウンカウンタ１１２にセットする。ダウンカウンタ１１２は、クロックパルスＣＰによりダウンカウントし、計数値が０になるとＲＳフリップフロップ１１５をセットしてそのＱ出力端子からＨレベルを出力させ、点火装置４の点火コイルに通電させる。点火信号ＩＧＴを生成するための時間Ｔａ  は前記割り込み指令信号の発生に同期してＣＰＵ１００により出力ポート１１３からダウンカウンタ１１４にセットされる。ダウンカウンタ１１４は、セット後に時間Ｔａ  が経過して計数値が０になるとＲＳフリップフロップ１１５をリセットする。これにより、ＲＳフリップフロップ１１５のＱ出力端子はＨレベルからＬレベルに変化し、点火信号ＩＧＴとなって点火コイルの一次側の電流を遮断する。
【００２４】
次に、図３に示すフローチャートを用いて本発明に係る点火時期制御装置の動作を説明する。
基準角センサ１から出力される基準角信号ＳＧの立ち上がり時（ＢＴＤＣ７５°）に割り込み指令信号が発生することによって、図３に示した割り込みルーチンが行われる。
【００２５】
先ず、ステップＳ１  でＣＰＵ１００がフリーランニングカウンタ１０３の計数値を読み込み、前回の計数値との差から回転周期を算出する。そして、ステップＳ２でこの回転周期を実回転数Ｎｅに変換する。ステップＳ３  では、エアフローセンサ２の出力信号をＡ／Ｄ変換して得られた吸入空気量Ｑａ  を読み込む。次に、ステップＳ４において前記ステップＳ２，ステップＳ３で求めた実回転数ＮｅとＱａ  により充填効率Ｅｃを算出し、ステップＳ５にて前記実回転数信号Ｎｅ  と充填効率Ｅｃ  とによりマッピングして基本点火時期を求める。
【００２６】
ステップＳ６  では、アイドルスイッチ３がオン状態であるのかオフ状態であるのかを判定し、オフであればステップＳ７  に進んで基本点火時期を目標点火時期とし、オンであればステップＳ１１に進む。
【００２７】
ステップＳ８  では、目標点火時期をダウンカウンタ１１４のダウンカウント数に換算する。このカウント数は時間Ｔａに相当する。そして、ステップＳ９で時間Ｔａ  相当のダウンカウント数をダウンカウンタ１１４にセットし、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、通電開始時期データをダウンカウンタ１１２にセットし、このセット後にメインルーチンに戻る。
【００２８】
一方、ステップＳ１１では、実回転数Ｎｅ  に応じた制限点火時期をメモリ１０１から読み込み、ステップＳ１２でその読み込んだ制限点火時期と基本点火時期とを比較する。そして、基本点火時期の方が大きければ（進角した値であれば）ステップＳ７  に進み、上記と同様の処理を行う。また、基本点火時期より制限点火時期の方が大きければ、ステップＳ１３にてその制限点火時期を目標点火時期とし、ステップＳ８に進む。ステップＳ８以降の処理は上記と同様である。
【００２９】
したがって、アイドリング状態のときに基本点火時期マップから読み出された基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とするように構成したため、外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が制限点火時期より遅角しないように制限されることになる。すなわち、制限点火時期として例えば図５の基本点火時期マップでＢＴＤＣ１５°とすると、外気温が極めて低くエンジン始動直後のアイドリング時に充填効率が高くなったとしても、点火時期はＢＴＤＣ１５°より遅くなることはなくなる。
【００３０】
本発明に係る点火時期制御装置を使用して外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、前記図６中にＢで示すように、エンジン回転数の上昇速度が早くなると共に、エンジンがストールし難くなった。
【００３１】
なお、前記実施例では点火時期遅角側制限を行うか否かをアイドルスイッチ３の状態によって判断する例を示したが、スロットルバルブ開度を検出して判定することもできる。そのように構成しても本実施例と同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るエンジンの点火時期制御装置は、エンジン回転数と充填効率とに基づいて基本点火時期を割り付けた基本点火時期マップが制御装置本体に設けられ、エンジンの目標点火時期を前記基本点火時期マップから読み出された基本点火時期に基づいて設定して当該目標点火時期に対応した時期に点火信号を出力するエンジンの点火時期制御装置において、前記制御装置本体に、エンジンがアイドリング状態とされたことを検出するアイドル検出手段と、このアイドル検出手段がアイドリング状態を検出したときに前記基本点火時期を予め定めた制限点火時期と比較し、基本点火時期が制限点火時期より遅角された値であるときに目標点火時期を制限点火時期とする点火時期制限手段とを設けたため、外気温が極めて低いときに冷間始動を行うと、始動直後のアイドリング状態では目標点火時期が最適な点火時期より大幅に遅角されないようにすることができる。
【００３３】
したがって、外気温が極低温の時であってもエンジン回転数が速やかに上昇し、エンジンがストールし難くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点火時期制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る点火時期制御装置の具体的構成例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る点火時期制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】基準角信号と点火信号のタイミングを示す信号波形図である。
【図５】従来の点火時期制御装置で用いる二次元の基本点火時期マップである。
【図６】エンジン始動時のエンジンの状態を示すグラフで、同図（ａ）はエンジン始動時の点火時期変化を示し、同図（ｂ）はエンジン始動時のエンジン回転数変化を示す。
【符号の説明】
１  基準角センサ
２  エアフローセンサ
３  アイドルスイッチ
４  点火装置
５  電子制御ユニット
６  充填効率演算手段
７  基本点火時期演算手段
８  点火時期遅角側制限手段
【図１】
0003556682.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003556682.tif 000006
【図６】
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