(57)【要約】    【課題】  運転者にとって不快な車体前後振動を確実に抑制し、通常の加速性能を損なわないように機関出力の制御を行うことができる点火時期制御装置を提供する。    【解決手段】  車両走行中に加速要求が検出されたとき、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥを算出し（Ｓ１２〜Ｓ１６）、さらに変化量ＤＮＥのバンドパスフィルタ処理を行う（Ｓ１７）。バンドパスフィルタ処理後の変化量ＤＮＥＦが所定閾値ＤＮＥＦＸを超えたとき、点火時期の遅角補正を行う（Ｓ１８，Ｓ１９）。バンドパスフィルタ処理の特性は、車体の前後振動の周波数近傍の周波数成分を抽出するように設定されている。【選択図】  図４
2007303323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の加速時に点火時期を遅角補正する遅角補正手段を備える内燃機関の点火時期制御装置において、
前記機関に対する加速要求を検出する加速要求検出手段と、
前記機関の回転数または該機関回転数の変化速度を回転数パラメータとして検出する回転数パラメータ検出手段と、
検出された回転数パラメータをバンドパスフィルタ処理するフィルタ手段とを備え、
前記遅角補正手段は、前記加速要求が検出され、かつ前記フィルタ手段によるバンドパスフィルタ処理後の回転数パラメータが所定閾値を超えたときに、前記遅角補正を実行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】
前記フィルタ手段は、前記機関の急加速時に発生する、前記機関を搭載する車体の前後振動の周波数近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理を行う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】
【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、特に機関の加速時に点火時期の遅角補正を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関により駆動される車両において、車両走行中に急加速を行うと、機関の出力トルクの急激な増加に対して駆動輪の回転が追従できないため、機関から駆動輪へトルクを伝達する駆動系、特にドライブシャフトに捩れが生じ、そのドライブシャフトの捩れに起因して車体の前後振動が発生することがある。特許文献１には、このような急加速時の車体前後振動を抑制する点火時期制御装置が示されている。
【０００３】
この装置によれば、加速時に検出される機関回転数にローパスフィルタ処理を施し、ローパスフィルタ処理後の機関回転数の変動幅が所定閾値を越えたときに点火時期の遅角補正が行われる。
【特許文献１】特許第２７３１９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記特許文献１に示された装置では、比較的急激な加速を行う場合であって、上記車体前後振動が発生するほど急激ではないときにおいても、ローパスフィルタ処理後の機関回転数の変動幅が所定閾値を越えて、点火時期の遅角補正が行われ、機関の加速性能が損なわれることがあった。
【０００５】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、運転者にとって不快な車体前後振動を確実に抑制し、通常の加速性能を損なわないように機関出力の制御を行うことができる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】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関（１）の加速時に点火時期（ＩＧＬＯＧ）を遅角補正する遅角補正手段を備える内燃機関の点火時期制御装置において、前記機関に対する加速要求を検出する加速要求検出手段と、前記機関の回転数（ＮＥ）または該機関回転数の変化速度（ＤＮＥ）を回転数パラメータとして検出する回転数パラメータ検出手段と、検出された回転数パラメータ（ＮＥ，ＤＮＥ）をバンドパスフィルタ処理するフィルタ手段とを備え、前記遅角補正手段は、前記加速要求が検出され、かつ前記フィルタ手段によるバンドパスフィルタ処理後の回転数パラメータ（ＮＥＦ，ＤＮＥＦ）が所定閾値（ＮＥＦＸ，ＤＮＥＦＸ）を超えたときに、前記遅角補正を実行することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置において、前記フィルタ手段は、前記機関の急加速時に発生する、前記機関を搭載する車体の前後振動の周波数（３〜５Ｈｚ）近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、検出された回転数パラメータがバンドパスフィルタ処理され、運転者の加速要求が検出され、かつバンドパスフィルタ処理後の回転数パラメータが所定閾値を超えたときに、点火時期の遅角補正が実行される。したがって、バンドパスフィルタ処理の通過帯域を適切に設定することにより、車体前後振動が発生するような急加速を確実に検出し、点火時期の遅角補正によって不快な振動を効果的に抑制することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、機関の急加速時に発生する、車体の前後振動の周波数近傍の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ処理が行われるので、車体前後振動が発生するような急加速を確実に検出し、点火時期の遅角補正によって不快な振動を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、例えば４気筒を有し、吸気管２を備えている。吸気管２にはスロットル弁３が設けられている。
燃料噴射弁４はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気管２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に電気的に接続されてＥＣＵ５からの制御信号により燃料噴射弁４の開弁時間が制御される。
【００１１】
またエンジン１の各気筒には点火プラグ７が設けられている。点火プラグ７は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５により点火時期制御が行われる。
スロットル弁３にはその開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ１１が設けられている。スロットル弁３の直ぐ下流には吸気管２内の圧力（吸気圧）ＰＢＡを検出する吸気圧センサ１２が設けられており、これらセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給される。
【００１２】
ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１３が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１３は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。
【００１３】
ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、点火プラグ７、燃料噴射弁４などに制御信号を供給する出力回路等から構成される。
【００１４】
図２は、スロットル弁３が急激に開弁されて急加速が行われた場合において、前述した車体前後振動が発生したときのエンジン回転数ＮＥの周波数成分（パワースペクトルＰＳ）を示す図である。車体前後振動により周波数が３〜５Ｈｚ付近の成分（矢印Ａ）が大きくなっている。エンジンの加速による変動成分は、１Ｈｚ以下のより低い周波数成分（矢印Ｂ）である。
【００１５】
図２の破線Ｌ１は、従来のローパスフィルタの周波数特性を示し、実線Ｌ２は本実施形態におけるバンドパスフィルタの周波数特性を示す。破線Ｌ１の特性では、矢印Ｂで示す通常の加速にかかる成分がフィルタから出力されるため、車体前後振動が発生しない通常の加速時に点火時期の遅角補正が行われることがある。そこで、本実施形態では、実線Ｌ２で示す特性のバンドパスフィルタ処理を実行し、フィルタ処理後のエンジン回転数ＮＥＦに基づいて、点火時期の遅角補正の実行時期を判定するようにしている。
【００１６】
図３は、急加速時のエンジン回転数ＮＥ、フィルタ処理後エンジン回転数ＮＥＦ、点火時期の遅角量、及びスロットル弁開度ＴＨの推移を示すタイムチャートである。
車体前後振動が発生するような急加速時は、フィルタ処理後エンジン回転数ＮＥＦが閾値を越えて、点火時期の遅角補正が間欠的に実行される。これに対し通常加速時は、従来のローパスフィルタ処理を用いる場合には、破線で示すように遅角補正が行われる可能性があるが、本実施形態ではバンドパスフィルタ処理により低周波成分が除かれるため、遅角補正は行われない。
【００１７】
なお、エンジン回転数ＮＥの変化速度を示す変化量ＤＮＥ（＝ＮＥ(k)−ＮＥ(k-1)、ｋは離散化されたサンプリング時刻）の周波数成分は、図２に示すエンジン回転数ＮＥの周波数成分と同様の傾向を示すので、後述する点火時期制御では、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥに応じて遅角補正の実行時期を決定するようにしている。
【００１８】
図４は、エンジン１の点火時期制御を行う処理のフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発生に同期して実行される。
ステップＳ１１では、検出されるエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに応じて基本点火時期ＩＧＢＡＳＥを算出する。なお、点火時期は圧縮上死点からの進角量で定義される。
【００１９】
ステップＳ１２では、車速ＶＰが所定車速ＶＰＸ（例えば３ｋｍ／ｈ）より高いか否かを判別する。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、スロットル弁開度ＴＨが所定開度ＴＨＸ（例えば５度）より大きいか否かを判別する（ステップＳ１３）。この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、下記式（１）によりスロットル弁開度変化量ＤＴＨを算出し（ステップＳ１４）、スロットル弁開度変化量ＤＴＨが所定スロットル弁開度変化量ＤＴＨＸ（例えば０．５度／ＴＤＣ）より大きいか否かを判別する（ステップＳ１５）。式（１）のｋは、本処理の実行周期で離散化したサンプリング時刻である。
ＤＴＨ＝ＴＨ(k)−ＴＨ(k-1)                            （１）
【００２０】
ステップＳ１２，Ｓ１３，またはＳ１５の答が否定（ＮＯ）であるときは、点火時期ＩＧＬＯＧをステップＳ１１で算出した基本点火時期ＩＧＢＡＳＥに設定し（ステップＳ２０）、本処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ１５の答が肯定（ＹＥＳ）であって、車両走行中の急加速時であるときは、下記式（２）によりエンジン回転数変化量ＤＮＥを算出する（ステップＳ１６）。
ＤＮＥ＝ＮＥ(k)−ＮＥ(k-1)                            （２）
【００２２】
ステップＳ１７では、エンジン回転数変化量ＤＮＥのバンドパスフィルタ処理を実行する。具体的には、下記式（３）による演算でフィルタ処理後変化量ＤＮＥＦを算出する。
ＤＮＥＦ＝Ｂ１×ＤＮＥ(k)＋Ｂ２×ＤＮＥ(k-1)＋Ｂ３×ＤＮＥ(k-2)
−Ａ１×ＤＮＥＦ(k-1)−Ａ２×ＤＮＥＦ(k-2)  （３）
ここで、フィルタ係数Ｂ１〜Ｂ３，Ａ１，及びＡ２，は、例えば以下のように設定される。
Ｂ１＝０．０１８５２，Ｂ２＝０，Ｂ３＝−０．０１８５２
Ａ１＝−１．９０１２２，Ａ２＝０．９６２９５
【００２３】
式（３）により行われるバンドパスフィルタ処理の周波数特性は、図５に示すように、車体前後振動の周波数近傍の周波数成分（３〜４Ｈｚを中心とする成分）を強調する特性となるように設定されている。
【００２４】
ステップＳ１８では、フィルタ処理後変化量ＤＮＥＦが所定閾値ＤＮＥＦＸより大きいか否かを判別する。この判別は、ヒステリシス特性が得られるように実行される。すなわち、遅角補正を行っていないときは、フィルタ処理後変化量ＤＮＥＦが上側閾値ＤＮＥＦＸＨ（例えば６ｒｐｍ）を超えたときに遅角補正を開始し、遅角補正実行中は、フィルタ処理後変化量ＤＮＥＦが下側閾値ＤＮＥＦＸＬ（例えば４ｒｐｍ）を下回ったとき、遅角補正を終了する。
【００２５】
ステップＳ１８の答が否定（ＮＯ）であるときは前記ステップＳ２０に進む。ステップＳ１８でＤＮＥＦ＞ＤＮＥＦＸであるときは、下記式（４）により、基本点火時期ＩＧＢＡＳＥを遅角補正することにより、点火時期ＩＧＬＯＧを算出する（ステップＳ１９）。
ＩＧＬＯＧ＝ＩＧＢＡＳＥ−ＩＧＡＣＣＲ                    （４）
ここでＩＧＡＣＣＲは、車体振動防止用の所定遅角量である。
【００２６】
この処理により算出された点火時期ＩＧＬＯＧに応じて点火信号が生成され、生成された点火信号が点火プラグ７に供給される。
【００２７】
図６は、図４に示す処理による遅角補正（所定遅角補正量ＩＧＡＣＣＲの適用）の動作例を示すタイムチャートであり、同図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれフィルタ処理後変化量ＤＮＥＦ、遅角補正量、スロットル弁開度ＴＨ、当該車両の加速度ＧＡＣＣ、及びエンジン回転数ＮＥの推移を示す。同図（ｄ）に楕円で囲んで示すように、加速度ＧＡＣＣが立ち上がるタイミングで遅角補正が実行され、車体前後振動を効果的に抑制することができる。
【００２８】
以上詳述したように本実施形態では、エンジン回転数ＮＥの変化量ＤＮＥのバンドパスフィルタ処理を行い、該バンドパスフィルタ処理後の変化量ＤＮＥＦが所定閾値ＤＮＥＦＸを超えたときに点火時期の遅角補正を行うようにしたので、車体前後振動が発生するような急加速を確実に検出し、点火時期の遅角補正によって不快な振動を効果的に抑制することができる。すなわち、従来のように通常の加速時に点火時期の遅角補正を行って加速性を損なうことを防止することができる。
【００２９】
本実施形態では、スロットル弁開度センサ１１が加速要求検出手段に相当し、クランク角度位置センサ１３が回転数パラメータ検出手段に相当し、ＥＣＵ５が回転数パラメータ検出手段の一部、フィルタ手段及び遅角補正手段を構成する。
【００３０】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、エンジン回転数変化量ＤＮＥのバンドバスフィルタ処理を行ってフィルタ処理後変化量ＤＮＥＦを算出し、フィルタ処理後変化量ＤＮＥＦが所定閾値ＤＮＥＦＸを超えたとき、点火時期の遅角補正を行うようにしたが、エンジン回転数ＮＥそのものについてバンドパスフィルタ処理を行い、該バンドパスフィルタ処理後のエンジン回転数ＮＥＦが所定閾値ＮＥＦＸを超えたときに、点火時期の遅角補正を行うようにしてもよい。
【００３１】
また機関に対する加速要求をスロットル弁開度ＴＨにより検出したが、当該車両のアクセルペダルの踏み込み量ＡＰを検出するアクセルセンサを設け、アクセルペダル踏み込み量ＡＰにより加速要求を検出するようしてもよい。その場合にはアクセルセンサが加速要求検出手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の特徴を従来技術と対比して説明するための図である。
【図３】本発明の特徴を従来技術と対比して説明するためのタイムチャートである。
【図４】点火時期制御処理のフローチャートである。
【図５】バンドパスフィルタ処理の周波数特性を示す図である。
【図６】図４に示す制御処理の動作例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１  内燃機関
５  電子制御ユニット（遅角補正手段、フィルタ手段、回転数パラメータ検出手段）
７  点火プラグ
１１  スロットル弁開度センサ（加速要求検出手段）
１３  クランク角度位置センサ（回転数パラメータ検出手段）
１４  車速センサ
【図１】
2007303323.tif 000003
【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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