(57)【要約】    【課題】  内燃機関の加速状態において、加速性能を低下させることなくノッキングの発生を確実に防止する。    【解決手段】  内燃機関の吸入空気量Ｑの変化速度ΔＱに基づいて加速状態を判定し、加速状態が検出されると、変化速度ΔＱに基づいて遅角補正量の初期値及び保持時間Ｔを設定する。そして、前記初期値による遅角補正を前記保持時間Ｔだけ継続させた後、通常の点火時期にまで徐々に戻す。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量の変化速度が所定の閾値よりも大きい状態を、前記内燃機関の加速状態として判断し、該加速状態において点火時期を遅角補正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】
前記吸入空気量の変化速度に応じて点火時期の遅角補正量を決定することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記吸入空気量の変化速度が大きいときほど前記遅角補正量を大きくすることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
前記吸入空気量の変化速度に応じた点火時期の遅角補正に所定の遅延時間を設定したことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記吸入空気量の変化速度に応じて設定した点火時期の遅角補正量を初期値とし、該初期値を所定の保持時間だけ保持させることを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項６】
前記保持時間を、前記吸入空気量の変化速度に応じて可変に設定することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項７】
前記吸入空気量の変化速度が大きいときほど前記保持時間をより長く設定することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項８】
前記保持時間が経過した時点から、点火時期を通常値に向けて徐々に戻すことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つ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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、詳しくは、内燃機関の加速状態において点火時期を遅角補正して、ノッキングの発生を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２には、スロットル開度若しくはアクセル開度から内燃機関の加速状態を検出し、加速状態を検出したときにフィードフォワード的に点火時期を遅角補正することで、加速初期におけるノッキングの発生を未然に防止する点火時期制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２０５０９５号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来のように、加速判定をスロットル開度若しくはアクセル開度に基づいて行って点火時期を遅角補正する構成の場合、運転者による運転の仕方・アクセルの踏み方次第で加速判定が左右され、ノッキングが発生する機関運転条件ではないのに、点火時期が遅角補正されて機関性能を低下させてしまったり、ノッキングが発生する機関運転条件であるのに加速判定されずにノッキングが発生してしまったりする可能性があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、点火時期の遅角補正が要求される内燃機関の加速状態を的確に判断でき、加速性能を低下させることなくノッキングの発生を確実に防止できる内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため、本発明に係る内燃機関の点火時期制御装置は、内燃機関の吸入空気量の変化速度が所定の閾値よりも大きい状態を、前記内燃機関の加速状態として判断し、該加速状態において点火時期を遅角補正する構成とした。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成によると、内燃機関の吸入空気量の変化速度を検出し、該変化速度が閾値よりも大きいときに、点火時期を遅角補正すべき内燃機関の加速状態であると判断する。そして、吸入空気量の変化速度に基づいて加速状態が検出されると、加速に伴ってノッキングが発生することを回避するために、点火時期を遅角補正する。
従って、アクセルやスロットル開度の変化に基づいて加速判定を行う場合に比べて、ノッキングが発生し得る加速状態をより的確に判断でき、以って、加速時におけるノッキングの発生を確実に防止しつつ、無用な点火時期の遅角補正によって機関性能を低下させてしまうことを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施形態における車両用内燃機関のシステム図である。
図１において、内燃機関（ガソリン機関）１の各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，吸気バルブ６を介して吸引される。
【０００８】
内燃機関１の吸入空気量は、前記吸気ダクト３に介装される電制スロットル７によって調整される。
前記電制スロットル７は、バタフライ式のスロットルバルブ７ａをスロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂで開閉駆動する機構である。
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９がそれぞれ設けられる。
【０００９】
そして、前記燃料噴射弁９から噴射される燃料（ガソリン）によって形成される混合気は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火により着火燃焼する。
前記点火プラグ１５それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされている。
尚、燃料噴射弁９が燃焼室１０内に直接燃料を噴射する構成とすることができる。
【００１０】
前記燃焼室１０内の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。
前記排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。
前記スロットルモータ８、燃料噴射弁９、及び、点火コイル１６に内蔵されるパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１によって制御される。
【００１１】
前記エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、前記電制スロットル７の上流側で内燃機関１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ２２、前記触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する空燃比センサ２３、内燃機関１の回転速度を検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２５、前記スロットルバルブ７ａの開度を検出するスロットルセンサ２６が設けられている。
【００１２】
前記エンジンコントロールユニット２１は、前記燃料噴射弁９による燃料噴射量を以下のようにして制御する。
まず、エアフローメータ２２で検出される吸入空気流量と、回転速度センサ２４で検出される機関回転速度とから、そのときのシリンダ吸入空気量において目標空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射量を算出する一方、内燃機関１の冷却水温度等に基づいて各種補正係数を算出し、更に、空燃比センサ２３で検出される空燃比が目標空燃比に近づくように空燃比フィードバック補正係数を算出し、これら補正係数で前記基本燃料噴射量を補正して最終的な燃料噴射量を設定する。
【００１３】
そして、前記最終的な燃料噴射量に相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁９に出力する。
また、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記基本燃料噴射量（機関負荷）及び機関回転速度から点火時期（点火進角値）を算出し、該点火時期と所定の通電時間とに基づいて前記点火コイル１６に内蔵されたパワートランジスタのオン・オフを制御する。
【００１４】
また、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記アクセル開度センサ２５で検出されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）等に応じて、目標スロットル開度を設定し、該目標スロットル開度に基づいて前記電制スロットル７の開度を制御する。
更に、前記エンジンコントロールユニット２１は、機関１の加速運転時におけるノッキングの発生を、点火時期の遅角補正によって回避する。
【００１５】
図２のフローチャートは、前記点火時期の補正処理を示すルーチンであり、所定の微小時間（例えば１０msec）毎に実行される。
まず、ステップＳ１１では、エアフローメータ２２によって検出される機関１の吸入空気量Ｑを読み込む。
次のステップＳ１２では、前記ステップＳ１１で読み込まれる吸入空気量Ｑの今回値と前回値との差として、吸入空気量Ｑの変化速度ΔＱを算出する。
【００１６】
ステップＳ１３では、前記変化速度ΔＱが予め記憶されている閾値よりも大きいか否かを判断することで、機関１の加速状態であるか否かを判断する。
そして、ΔＱ＞閾値であるときには、機関１の加速状態であると判断し、ステップＳ１４へ進む一方、ΔＱ≦閾値であれば、そのまま本ルーチンを終了させる。
ステップＳ１４では、前記変化速度ΔＱに基づいて点火時期（点火進角値）の遅角補正量の初期値を設定する。
【００１７】
前記遅角補正量の初期値は、フローチャート中に示すように、前記変化速度ΔＱが大きいときほどより大きな値に設定され、前記変化速度ΔＱが大きいときほど点火時期がより大きく遅角されるようになっている。
次のステップＳ１５では、前記初期値による点火時期の遅角補正を保持する保持時間Ｔを前記変化速度ΔＱに基づいて設定する（図３参照）。
【００１８】
前記保持時間Ｔは、フローチャート中に示すように、前記変化速度ΔＱが大きいときほどより長い時間に設定され、前記変化速度ΔＱが大きいときほど前記初期値での遅角補正を継続させる時間が長くなるようにしてある。
ステップＳ１６では、前記遅角補正量の初期値により通常の点火時期を遅角補正する。
そして、ステップＳ１７では、前記ステップＳ１６における遅角補正の継続時間が、前記保持時間Ｔに達したか否かを判別する。
【００１９】
遅角補正の継続時間が前記保持時間Ｔに達していない場合には、ステップＳ１６へ戻ることで、前記初期値による点火時期の遅角補正を継続させる。
一方、遅角補正の継続時間が前記保持時間Ｔに達したことが判別されると、ステップＳ１８へ進み、一定の速度（例えば２deg/sec）で遅角補正量を減らして、通常の点火時期にまで徐々に戻すようにする（図３参照）。
【００２０】
上記実施形態によると、吸入空気量Ｑの変化速度ΔＱに基づいて点火時期の遅角補正によるノッキング回避が要求される加速状態であるか否かを判断するので、アクセル開度やスロットル開度に基づいて加速判定を行わせる場合に比べて、ノッキング回避のための点火時期補正を適切に実行させることができる。
更に、点火時期の補正要求量は前記変化速度ΔＱに応じて変化するので、遅角補正量の初期値及び該初期値による点火時期補正の保持時間Ｔを、変化速度ΔＱに応じて可変に設定することで、ノッキング回避に必要最小限の遅角補正量及び保持時間Ｔを設定でき、点火時期が過剰な量・期間で遅角補正され、機関１の運転性が損なわれることを比較的簡便な構成で防止できる。
【００２１】
また、点火時期の遅角補正をキャンセルするときに、徐々に通常の点火時期にまで戻すことで、通常の点火時期による運転に滑らかに復帰させることができる。
尚、前記保持時間Ｔを固定値として、遅角補正量の初期値のみを変化速度ΔＱに応じて可変に設定させる構成とすることができる。
図４のフローチャートは、加速時における点火時期の遅角補正の第２実施形態を示す。
【００２２】
図４のフローチャートにおいて、ステップＳ２１では、エアフローメータ２２によって検出される機関１の吸入空気量Ｑを読み込む。
次のステップＳ２２では、前記ステップＳ２１で読み込まれる吸入空気量Ｑの今回値と前回値との差として、吸入空気量Ｑの変化速度ΔＱを算出する。
ステップＳ２３では、前記変化速度ΔＱが予め記憶されている閾値よりも大きいか否かを判断することで、機関１の加速状態であるか否かを判断する。
【００２３】
そして、ΔＱ＞閾値であるときには、機関１の加速状態であると判断し、ステップＳ２４へ進む一方、ΔＱ≦閾値であれば、そのまま本ルーチンを終了させる。
ステップＳ２４では、前記変化速度ΔＱに基づいて点火時期（点火進角値）の遅角補正量を設定する。
前記遅角補正量は、フローチャート中に示すように、前記変化速度ΔＱが大きいときほどより大きな値に設定され、前記変化速度ΔＱが大きいときほど点火時期がより大きく遅角されるようになっている。
【００２４】
ステップＳ２５では、前記ステップＳ２４で設定された点火時期の遅角補正量に基づいて、通常の点火時期を遅角補正する。
そして、次回も、前記変化速度ΔＱが閾値よりも大きい加速状態であると判断されると、再度、ステップＳ２４へ進んでそのときの変化速度ΔＱに見合った遅角補正量を設定する。
【００２５】
即ち、前記変化速度ΔＱが閾値よりも大きい加速状態である間は、変化速度ΔＱの変化に連動して遅角補正量が逐次変化し、前記変化速度ΔＱが閾値以下になると、遅角補正をキャンセルして、点火時期を通常値に戻す（図５参照）。
上記第２実施形態によると、変化速度ΔＱに応じた点火時期の遅角補正要求に精度良く対応でき、ノッキング回避と機関１の運転性能とを高い次元で両立させることができる。
【００２６】
ところで、吸入空気がエアフローメータ２２を通過してからシリンダ内に吸引されるまでには、輸送時間があるため、エアフローメータ２２を通過する時点での吸入空気量の変化が、シリンダにおいて遅れて発生することになる。
一方で、点火時期の遅角補正量は、シリンダにおける吸入空気量の変化速度によって要求が変化する。
【００２７】
そこで、図６のフローチャートに示す第３実施形態では、前記輸送遅れ時間を考慮して点火時期の遅角補正を行うようにしてある。
図６のフローチャートにおいて、ステップＳ３１では、エアフローメータ２２によって検出される機関１の吸入空気量Ｑを読み込む。
次のステップＳ３２では、前記ステップＳ２１で読み込まれる吸入空気量Ｑの今回値と前回値との差として、吸入空気量Ｑの変化速度ΔＱを算出する。
【００２８】
ステップＳ３３では、前記変化速度ΔＱが予め記憶されている閾値よりも大きいか否かを判断することで、機関１の加速状態であるか否かを判断する。
そして、ΔＱ＞閾値であるときには、機関１の加速状態であると判断し、ステップＳ３４へ進む。
ステップＳ３４では、前記変化速度ΔＱに基づいて点火時期（点火進角値）の遅角補正量を設定する。
【００２９】
前記遅角補正量は、フローチャート中に示すように、前記変化速度ΔＱが大きいときほどより大きな値に設定され、前記変化速度ΔＱが大きいときほど点火時期がより大きく遅角されるようになっている。
一方、ΔＱ≦閾値であれば、ステップＳ３５へ進み、前記遅角補正量として０を設定する。
【００３０】
ステップＳ３４又はステップＳ３５の後は、ステップＳ３６へ進み、最近の所定回において設定された前記遅角補正量のデータを時系列的に更新記憶する。
ステップＳ３７では、前記エアフローメータ２２からシリンダまでの吸入空気の輸送時間に対応する遅延時間を設定する。尚、前記遅延時間は、固定値或いは機関回転速度に応じた値として設定される。
【００３１】
次のステップＳ３８では、前記遅延時間前の時点での遅角補正量のデータを、前記ステップＳ３６で更新されるデータの中から検索する。
ステップＳ３９では、前記ステップＳ３８で検索した遅角補正量のデータが０であったか否かを判別し、０であった場合には、点火時期を遅角補正することなくそのまま本ルーチンを終了させる。
【００３２】
一方、前記ステップＳ３８で検索した遅角補正量のデータが０でなく、遅角補正の要求があるときには、ステップＳ４０へ進んで、前記検索した遅角補正量のデータに基づいて通常の点火時期を遅角補正する（図７参照）。
上記第３実施形態によると、吸入空気の輸送時間を考慮して、シリンダで発生している吸入空気量の変化速度に見合った遅角補正量を設定させることができ、前記輸送遅れがあっても点火時期を最適に遅角補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態における内燃機関のシステム図。
【図２】加速時における点火時期補正の第１実施形態を示すフローチャート。
【図３】前記第１実施形態における点火時期の補正特性を示すタイムチャート。
【図４】加速時における点火時期補正の第２実施形態を示すフローチャート。
【図５】前記第２実施形態における点火時期の補正特性を示すタイムチャート。
【図６】加速時における点火時期補正の第３実施形態を示すフローチャート。
【図７】前記第３実施形態における点火時期の補正特性を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００３４】
１…内燃機関，２…エアクリーナ，３…吸気ダクト，４…吸気コレクタ，５…吸気マニホールド，６…吸気バルブ，７…スロットルバルブ，８…スロットルモータ，９…燃料噴射弁，１０…燃焼室，１１…排気バルブ，１２…排気マニホールド，１３…排気ダクト，１４…触媒コンバータ，１５…点火プラグ、１６…点火コイル、２１…エンジンコントロールユニット，２２…エアフローメータ，２３…空燃比センサ，２４…回転速度センサ，２５…アクセル開度センサ，２６…スロットルセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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