(57)【要約】【課題】点火時期制御における演算パラメータを増やすことなく、内燃機関の加減速状態に応じた好適なタイミングにて点火すること。【解決手段】内燃機関の３６０〔°ＣＡ（クランク角）〕に対応する今回の周期時間ＴＰＩＮＴとその１つ前の前回の周期時間ＴＰＩＮＴＢとに基づき算出された内燃機関の加速時における加速割合により内燃機関の定常時における基本点火時期からの点火時期補正量ａｄｖが予め設定された適合マップから予測にて算出される。このように算出された点火時期補正量ａｄｖに基づき補正された点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦに基づき点火パルスが発生される。このため、内燃機関の加速時における点火時期が演算パラメータを増やすことなく好適に補正され、コストアップを招くことなく内燃機関の出力向上、走行感度向上及び燃費向上等を達成することができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランクシャフトに接続されたクランクロータに形成された所定クランク角からなる少なくとも１つの突起部に対応して発生されるクランク角信号を検出するクランク角センサと、
所定クランク角に対応する前記クランク角信号による今回の周期とその１つ前の所定クランク角に対応する前記クランク角信号による前回の周期とに基づき前記内燃機関の加減速時における加減速割合を算出する割合演算手段と、
前記割合演算手段で算出された前記加減速割合により前記内燃機関の定常時における基本点火時期からの点火時期補正量を予測し算出する予測演算手段と、
前記予測演算手段で算出された前記点火時期補正量に基づき所定クランク角の検出時点から点火パルスを発生するまでの点火用タイマのセット時間を補正する点火時期補正手段と、
前記点火時期補正手段で補正された前記点火用タイマのセット時間に基づき前記点火パルスを発生する点火時期制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
前記予測演算手段は、前記点火時期補正量を同一気筒において予測し算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火時期を機関回転速度の変動を考慮し補正する内燃機関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、内燃機関の点火時期制御では、例えば、機関回転速度やスロットル開度等の運転状態に応じてマップ演算により最適点火時期に対応するクランク角を求め、このクランク角に対応する時間を機関回転速度から算出して、この演算時間を点火用タイマのセット時間とすると共に、基準となるクランク角信号の発生時間からカウントダウンさせる。そして、この点火用タイマのセット時間経過後に点火パルスを発生させ点火プラグに放電火花を飛ばし混合気に着火を行っている。この場合、クランク角信号は、クランクシャフトの回転に伴い所定のクランク角毎に出力され、このクランク角信号に基づき機関回転速度が検出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の加減速時の点火時期制御において、例えば、現時点で得られる機関回転速度に相当するクランク角信号の３６０〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ　Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕周期時間を用いて算出される点火用タイマのセット時間による点火時期は、予測される点火時期に対しずれが発生する。即ち、加速時には、現時点で得られるクランク角信号の３６０〔°ＣＡ〕周期時間より更に次のクランク角信号の３６０〔°ＣＡ〕周期時間は短くなるため、演算結果である点火用タイマのセット時間は相対的に長くなり、予測される点火時期に対し遅角気味となる。逆に、減速時には、現時点で得られるクランク角信号の３６０〔°ＣＡ〕周期時間より更に次のクランク角信号の３６０〔°ＣＡ〕周期時間は長くなるため、演算結果である点火用タイマのセット時間は相対的に短くなり、予測される点火時期に対し進角気味となる。
【０００４】
つまり、内燃機関の機関回転速度のみを演算パラメータとして得られる点火時期を用いた点火時期制御では、加減速時において予測される点火時期とにずれが生じるため、内燃機関の加減速状態に応じた好適なタイミングにて点火することができないという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、点火時期制御における演算パラメータを増やすことなく、内燃機関の加減速状態に応じた好適なタイミングにて点火可能な内燃機関の点火時期制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関の点火時期制御装置によれば、割合演算手段でクランク角センサによる内燃機関の所定クランク角に対応するクランク角信号による今回の周期とその１つ前の所定のクランク角に対応するクランク角信号による前回の周期とに基づき内燃機関の加減速時における加減速割合が算出され、このように算出された加減速割合により予測演算手段で内燃機関の定常時における基本点火時期からの点火時期補正量が予測し算出され、この算出された点火時期補正量に基づき点火時期補正手段で所定クランク角の検出時点から点火パルスを発生するまでの点火用タイマのセット時間が補正され、この補正された点火用タイマのセット時間に基づき点火時期制御手段で点火パルスが発生される。このため、内燃機関の加減速時に応じて点火時期が演算パラメータを増やすことなく好適に補正され、コストアップを招くことなく内燃機関の出力向上、走行感度向上及び燃費向上等が達成される。
【０００７】
請求項２の内燃機関の点火時期制御装置では、予測演算手段が複数気筒からなる内燃機関にあっては、点火時期補正量が同一気筒毎に予測し算出され、このように算出された点火時期補正量に基づき点火用タイマのセット時間が補正され、この補正された点火用タイマのセット時間に基づき点火パルスが発生される。これにより、内燃機関の加減速状態に応じて各気筒の点火用タイマのセット時間が適切に補正され、各気筒の点火パルスが好適な点火時刻に精度良く一致される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の点火時期制御装置を示す概略構成図である。また、図２は図１における各種信号等の発生タイミングを示すタイムチャートである。
【００１０】
図１において、１は火花点火式の４サイクル単気筒からなる内燃機関（図示略）のクランクシャフト、２はクランクシャフト１に固設され矢印方向に回転されるクランクロータ（回転体）である。このクランクロータ２の外周には、クランク角検出用として例えば、４７．５〔°ＣＡ（Ｃｒａｎｋ　Ａｎｇｌｅ：クランク角）〕からなる１箇所の突起部３が形成されている。１０はクランクロータ２の外周に形成された突起部３に対向し、この突起部３によるクランク角信号（クランクシャフト１の回転位置）を検出する電磁ピックアップからなるクランク角センサである。
【００１１】
本実施例の内燃機関における１燃焼サイクルの各行程（吸入→圧縮→燃焼→排気）は７２０〔°ＣＡ〕であり、クランクシャフト１の１回転でクランクロータ２は１回転される。このクランクロータ２の１回転である３６０〔°ＣＡ〕毎に、クランクロータ２の回転方向における突起部３の前端から後端までの４７．５〔°ＣＡ〕間隔に対応して、クランク角センサ１０からのクランク角信号は後述のＥＣＵ２０内の波形整形回路２１にて、図２にクランク角信号波形として示すパルス信号に波形整形される。そして、このクランク角信号波形による突起部３の前端に対応するパルス信号の立上がりから突起部３の後端に対応するパルス信号の立下がりまでの周期（４７．５〔°ＣＡ〕間隔に相当）に対応し、図２にマイクロコンピュータ入力波形として示すパルス信号がマイクロコンピュータ３０に入力される。
【００１２】
２０はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）であり、クランク角センサ１０からのクランク角信号はＥＣＵ２０を構成する波形整形回路２１を介してマイクロコンピュータ３０に入力される。また、各種センサからの各種センサ信号がＥＣＵ２０を構成するＡ／Ｄ変換回路２２を介し、または直接、マイクロコンピュータ３０に入力される。マイクロコンピュータ３０ではクランク角信号の発生タイミングに基づき、各種センサ信号による内燃機関の運転状態に応じた制御量が演算され、その演算結果に応じた駆動信号が点火コイル４０、その他の各種アクチュエータ（図示略）等に出力される。
【００１３】
マイクロコンピュータ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムを格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４、入出力回路３５及びそれらを接続するバスライン３６等からなる論理演算回路として構成されている。
【００１４】
次に、マイクロコンピュータ３０内のＣＰＵ３１による点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦの演算処理について、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図３は機関回転速度Ｎｅ　〔ｒｐｍ〕をパラメータとして点火時期補正量ａｄｖ〔°ＣＡ〕を求めるマップであり、点火時期補正量ａｄｖ＝０〔°ＣＡ〕は例えば、ＢＴＤＣ（Ｂｅｆｏｒｅ　Ｔｏｐ　Ｄｅａｄ　Ｃｅｎｔｅｒ：上死点前）１０〔°ＣＡ〕とされる。なお、図２及び図３で用いられている同一符号及び同一記号は同様に定義される。
【００１５】
本実施例における内燃機関の加速時では、現時点（図２に示す矢印位置）で得られる最新の特定角度（３６０〔°ＣＡ〕）に対応する周期時間ＴＰＩＮＴとその１つ前の特定角度（３６０〔°ＣＡ〕）に対応する周期時間ＴＰＩＮＴＢとから加速割合ＩＮＤＥＸが次式（１）にて算出される。なお、２５６は加速割合ＩＮＤＥＸを２５６通りとするための値である。
【００１６】
【数１】
ＩＮＤＥＸ＝｛（ＴＰＩＮＴＢ−ＴＰＩＮＴ）／ＴＰＩＮＴ＊２５６・・・（１）
【００１７】
次に、最新の特定角度（３６０〔°ＣＡ〕）に対応する周期時間ＴＰＩＮＴの（１／４）となる９０〔°ＣＡ〕に対応する周期時間Ｔ９０ＣＡが次式（２）にて算出される。
【００１８】
【数２】
Ｔ９０ＣＡ＝ＴＰＩＮＴ／４　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２）
【００１９】
次に、基本点火時期ＴＡＤＶが次式（３）にて算出される。ここで、点火時期補正量ａｄｖ〔°ＣＡ〕は、図３に示すマップにより、機関回転速度Ｎｅ　〔ｒｐｍ〕をパラメータとし、内燃機関の定常時では基本点火時期に対応する適合値ＡＤＶ、加速時では加速時適合値ＡＤＶＡＤＤの加速時適合範囲における加速割合ＩＮＤＥＸに基づく線形補間値が考慮され求められる。
【００２０】
【数３】
ＴＡＤＶ＝（ａｄｖ＋４２．５）／２５６＊Ｔ９０ＣＡ　　　・・・（３）
【００２１】
これにより、点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦが次式（４）にて算出される。なお、Ｔａ　はマイクロコンピュータ３０固有の時間補正定数である。
【００２２】
【数４】
ＴＤＯＦＦ＝Ｔ９０ＣＡ−ＴＡＤＶ−Ｔａ　　　　　　　　　　・・・（４）
【００２３】
このようにして、現時点（図２に示す矢印位置）で算出された点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦによれば、図２に示すように、スロットル開度信号等を用いることなく加速状態に応じた適切なタイミングにて点火パルスが発生され、運転者の意図する所望の加速状態を得ることができる。
【００２４】
このように、本実施例の内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関のクランクシャフト１に接続されたクランクロータ２に形成された所定クランク角（４７．５〔°ＣＡ〕）からなる１つの突起部３に対応して発生されるクランク角信号を検出するクランク角センサ１０と、所定クランク角（３６０〔°ＣＡ〕）に対応するクランク角信号による今回の周期時間ＴＰＩＮＴとその１つ前の所定クランク角（３６０〔°ＣＡ〕）に対応するクランク角信号による前回の周期時間ＴＰＩＮＴＢとに基づき内燃機関の加速時における加速割合ＩＮＤＥＸを算出するＥＣＵ２０内のマイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３１にて達成される割合演算手段と、前記割合演算手段で算出された加速割合ＩＮＤＥＸにより内燃機関の定常時における基本点火時期ＴＡＤＶからの点火時期補正量ａｄｖを予測し算出するＥＣＵ２０内のマイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３１にて達成される予測演算手段と、前記予測演算手段で算出された点火時期補正量ａｄｖに基づき所定クランク角の検出時点（図２に矢印にて示す現時点）から点火パルスを発生するまでの点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦを補正するＥＣＵ２０内のマイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３１にて達成される点火時期補正手段と、前記点火時期補正手段で補正された点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦに基づき点火パルスを発生するＥＣＵ２０内のマイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３１にて達成される点火時期制御手段とを具備するものである。
【００２５】
つまり、所定クランク角（３６０〔°ＣＡ〕）に対応するクランク角信号による今回の周期時間ＴＰＩＮＴとその１つ前の所定クランク角（３６０〔°ＣＡ〕）に対応するクランク角信号による前回の周期時間ＴＰＩＮＴＢとに基づき算出された内燃機関の加速時における加速割合ＩＮＤＥＸにより内燃機関の定常時における基本点火時期ＴＡＤＶからの点火時期補正量ａｄｖが予め設定された適合マップ（図３参照）から予測にて算出される。このように算出された点火時期補正量ａｄｖに基づき点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦが補正され、この補正された点火用タイマのセット時間ＴＤＯＦＦに基づき点火パルスが発生される。このため、内燃機関の加速時における点火時期が演算パラメータを増やすことなく好適に補正されることとなり、コストアップを招くことなく内燃機関の出力向上、走行感度向上及び燃費向上等を達成することができる。
【００２６】
ところで、上記実施例では、内燃機関の加速時における点火時期制御について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、内燃機関の減速時における点火時期制御に対しても同様に適用することができる。即ち、減速時においては、図３に示すマップにより、減速時適合値ＡＤＶＤＷＮの減速時適合範囲における減速割合ＩＮＤＥＸに基づく線形補間値が考慮され求められる点火時期補正量ａｄｖ〔°ＣＡ〕によって、点火用タイマのセット時間が長くなる方向に補正されることで点火パルスが減速状態に応じた点火時刻に精度良く発生されることとなる。
【００２７】
また、上記実施例では、所定クランク角からなる１つの突起部が形成されたクランクロータを用いているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、所定クランク角からなる複数の突起部が形成されたクランクロータを用いることもでき、例えば、２つの突起部が１８０〔°ＣＡ〕間隔に形成されているときにはクランク角信号に基づく今回の周期と前回の周期との発生間隔を半分に短くできるため、内燃機関の加減速時における加減速割合をより正確に捉え、点火用タイマのセット時間をより精度良く補正することが可能となる。
【００２８】
そして、上記実施例では、４サイクル単気筒からなる内燃機関に対する点火時期制御について述べたが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、２サイクル単気筒からなる内燃機関にあっては、内燃機関の１燃焼サイクルが３６０〔°ＣＡ〕で各行程が異なるのみであり、上述と同様の点火時期制御を適用することができる。更に、４サイクル複数気筒または２サイクル複数気筒からなる内燃機関にあっては、同一気筒毎に上述と同様の点火時期制御を適用することができる。
【００２９】
このような内燃機関の点火時期制御装置は、ＥＣＵ２０内のマイクロコンピュータ３０のＣＰＵ３１にて達成される予測演算手段が点火時期補正量ａｄｖを同一気筒において予測し算出するものであり、上述の実施例と同様の作用・効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の点火時期制御装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は図１における各種信号等の発生タイミングを示すタイムチャートである。
【図３】図３は図２の点火時期補正量を機関回転速度をパラメータとして求めるマップである。
【符号の説明】
１　クランクシャフト
２　クランクロータ
３　突起部
１０　クランク角センサ
２０　ＥＣＵ（電子制御ユニット）
３０　マイクロコンピュータ
３１　ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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