内燃机的点火定时控制装置制造方法
【专利摘要】具有：燃料喷射定时检测单元（11）；发动机转速检测单元（131）；发动机负载检测单元；以及存储单元（11），其存储有与发动机转速及发动机负载对应的最佳点火定时的变化量的控制数据、及特定的燃料喷射定时下的与发动机负载对应的最佳点火定时的校正系数控制数据，参照控制数据，根据检测出的所述燃料喷射定时和检测出的所述发动机转速，计算最佳点火定时的变化量，参照所述控制数据，根据所述特定的燃料喷射定时和检测出的所述发动机转速，计算最佳点火定时的变化量，并且，计算这些最佳点火定时的变化量的偏差，参照所述校正系数控制数据，计算所述特定的燃料喷射定时下的对检测出的所述发动机负载的校正系数，根据这些最佳点火定时的偏差和校正系数，计算校正后的最佳点火定时的变化量。
【专利说明】内燃机的点火定时控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的点火定时控制装置。
【背景技术】
[0002]已知下述发动机控制装置，S卩，为了将发动机的点火信号和燃料喷射信号设为最佳值，预先存储与发动机的工作状态的各种控制信息对应的最佳点火控制数据，获得输入测量部的测量数据、及输入部和外部信息输入部的输入数据，运算最佳点火信号的校正控制数据，该最佳点火信号的校正控制数据是通过将这些输入数据与最佳点火控制数据进行参照而对测量数据进行校正后得到的(专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本特开平8-189449号公报
【发明内容】
[0004]然而，在上述现有的发动机控制装置中，将发动机的工作状态下的控制信息假设为发动机转速和发动机负载这2个要因，需要参照分别对应于喷射定时的多个控制对应图，存在需要用于准备控制对应图的(适当的)成本，运算负荷较大的问题。
[0005]本发明所要解决的课题是提供一种内燃机的点火定时控制装置，其能够在计算与燃料喷射定时对应的最佳点火定时时，减轻用于准备控制对应图的(适当的)成本和减轻运算负荷。
[0006]本发明是通过在实际的发动机转速下，求出与特定的燃料喷射定时对应的最佳点火定时和与实际的燃料喷射定时对应的最佳点火定时的偏差，另一方面，求出针对实际的发动机负载的校正系数，根据这些最佳点火定时的偏差和校正系数求出出最佳点火定时的变化量，由此解决上述课题。
[0007]发明的效果
[0008]根据本发明，基于与燃料喷射定时对应的最佳点火定时的变化量，对发动机转速和发动机负载的影响分别不同这样的发现，作为校正系数使用与发动机负载对应的最佳点火定时，因此能够在对与燃料喷射定时对应的最佳点火定时进行运算时减轻运算负荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是表示使用了本发明的一个实施方式的内燃机的框图。
[0010]图2是表示在图1的发动机控制单元中执行的点火定时控制的顺序的流程图。
[0011]图3是示意地表示图2的控制顺序的框图。
[0012]图4是表示存储在图1的发动机控制单元中的基本控制数据的一个例子的控制对应图。
[0013]图5是表示与发动机转速的变化相伴的燃料喷射定时和最佳点火定时的关系的曲线图。
[0014]图6是表示与发动机负载的变化相伴的燃料喷射定时和最佳点火定时的关系的曲线图。
[0015]图7是表示存储在图1的发动机控制单元中的变化量控制数据的一个例子的控制对应图。
[0016]图8是表示存储在图1的发动机控制单元中的校正系数控制数据的一个例子的控制对应图。
【具体实施方式】
[0017]图1是表示使用了本发明的一个实施方式的内燃机的框图，对在所谓缸内直喷型火花点火式发动机EG中使用了本发明的点火定时控制装置的例子进行说明。
[0018]在图1中，在发动机EG的进气通路111中设置有空气滤清器112、对吸入空气流量进行检测的空气流量计113、对吸入空气流量进行控制的节流阀114以及集气管115。
[0019]在节流阀114上设置有对该节流阀114的开度进行调整的DC电动机等致动器116。该节流阀致动器116为了实现基于驾驶者的加速器踏板操作量等运算出的要求扭矩，基于来自发动机控制单元11的驱动信号，对节流阀114的开度进行电子控制。另外，设置有对节流阀114的开度进行检测的节气门传感器117，将其检测信号向发动机控制单元11输出。此外，节气门传感器117还可以起到作为怠速开关的功能。
[0020]燃料喷射阀118朝向燃烧室123而设置。燃料喷射阀118通过在发动机控制单元11中设定的驱动脉冲信号而被开阀驱动，将从未图示的燃料泵压送并通过压力调节器控制为规定压力的燃料，向缸内直接喷射。
[0021]由缸体119、在该缸体内往返移动的活塞120的冠顶面和设置有进气阀121及排气阀122的气缸盖包围的空间构成燃烧室123。火花塞124朝向各气缸的燃烧室123安装，基于来自发动机控制单元11的点火信号，对吸入混合气体进行点火。本发明利用与燃料喷射阀118的燃料喷射定时的关系，对向该火花塞124的点火信号进行控制以使得输出扭矩成为最大。
[0022]另一方面，在排气通路125中设置有通过对排气中的特定成分、例如氧浓度进行检测，从而对排气、进而对吸入混合气的空燃比进行检测的空燃比传感器126，其检测信号向发动机控制单元11输出。该空燃比传感器126可以是输出浓/稀程度的氧传感器，也可以是线性地在较宽的区域内检测空燃比的宽域空燃比传感器。
[0023]另外，在排气通路125中设置有用于净化排气的排气净化催化剂127。作为该排气净化催化剂127，可以使用三元催化剂或氧化催化剂，其中，三元催化剂可以在理论配比(理论空燃比，λ =1、空气重量/燃料重量=14.7)附近，对排气中的一氧化碳CO和碳氢化合物HC进行氧化，并且，进行氮氧化物NOx的还原而净化排气，该氧化催化剂对排气中的一氧化碳CO和碳氢化合物HC进行氧化。
[0024]在排气通路125的排气净化催化剂127的下游侧设置有对排气中的特定成分、例如氧浓度进行检测并输出浓.稀程度的氧传感器128，其检测信号向发动机控制单元11输出。在这里，在下游侧设置氧传感器128，是为了利用氧传感器128的检测值，对基于空燃比传感器126的检测值的空燃比反馈控制进行校正，由此抑制与排气净化催化剂127的恶化等相伴的控制误差等(即为了采用所谓双空燃比传感器系统)，但在可以仅基于空燃比传感器126的检测值进行空燃比反馈控制的情况下，也可以省略氧传感器128。[0025]此外，在图1中129为消声器。
[0026]在发动机EG的曲轴130上设置有曲轴角传感器131，发动机控制单元11能够通过在一定时间内与内燃机旋转同步地对从曲轴角传感器131输出的曲轴单位角信号进行计数，或通过测量曲轴基准角信号的周期，从而检测内燃机转速Ne。
[0027]在发动机EG的冷却套132上，面对该冷却套而设置有水温传感器133，该水温传感器133对冷却套132内的冷却水温度Tw进行检测，将其向发动机控制单元11输出。
[0028]而且，在缸内直喷型火花点火式发动机EG中，如果对应于来自燃料喷射阀118的燃料喷射定时，将火花塞124的点火定时控制为最佳值，则输出扭矩成为最大，燃油消耗率改善。与该燃料喷射定时对应的最佳点火定时，主要受以发动机转速和发动机负载为代表的发动机的工作状态的影响。
[0029]图5是在将发动机转速设为1200rpm、2800rpm时，对燃料喷射定时(利用横轴的燃料喷射开始角(degATDC=进气行程中的上止点后的曲轴角)表示)与最佳点火定时(利用纵轴的MBT变化量(deg)表示)的关系进行确认实验的曲线图，可知随着发动机转速的变化，与燃料喷射定时对应的最佳点火定时的特性复杂地变化。
[0030]另一方面，图6是在将发动机转速设为1200rpm(左图)、2800rpm(中央图)、3600rpm(右图)时，在各个发动机转速下，将发动机负载(以发动机填充效率(％)表示，以下相同)分别设为25%、50%、75%时，对燃料喷射定时(利用横轴的燃料喷射开始角(degATDC)表示)与最佳点火定时(利用纵轴的MBT变化量(deg)表示)的关系进行确认实验的曲线图。根据该图的结果，随着发动机负载的变化，发动机负载越小，最佳点火定时的变化量越大，但在各发动机负载中，最佳点火定时的变化量成为峰值时的燃料喷射定时大致相等。另外，即使发动机转速变化，与发动机负载的变化对应的最佳点火定时的变化量也大致相等。即，对应于发动机负载的变化，最佳点火定时的绝对值变化，但相对特性(曲线)基本不变化。此外，图5和图6的曲轴角范围(deg)或负载(填充效率％)不必一致。
[0031]如上所述,与燃料喷射定时对应的最佳点火定时,受发动机转速和发动机负载的影响，但发动机转速和发动机负载的影响程度不同。即，本发明人发现，伴随发动机转速的变化，对与燃料喷射定时对应的最佳点火定时的影响复杂，但伴随发动机负载的变化，对与燃料喷射定时对应的最佳点火定时的影响，与发动机转速相比较简单。如果基于该发现构成控制数据，则最佳点火定时的运算负荷减轻。
[0032]因此，在本例的发动机控制单元11的存储器中，存储有图4所示的基本控制数据、图7所示的变化量控制数据及图8所示的校正系数控制数据。
[0033]图4所示的基本控制数据，是在某个特定的燃料喷射定时，通过实验或计算机模拟获得的与该发动机EG的发动机转速(横轴rpm)和发动机负载(利用纵轴的填充效率(％)表示)对应的最佳点火定时(利用曲线图内的MBT等值线表示)的数据，例如可以作为控制对应图而构成。特定的燃料喷射定时并不特别限定，可以设定任意的燃料喷射定时(在该实施例中，在转速和负载的整个区域内设为恒定的燃料喷射定时)。该图中的等值线示出，发动机转速在低转速下，发动机负载越高，最佳点火定时越成为滞后角(参照曲线图的左上)，相反，发动机转速在高转速下，发动机负载越低，最佳点火定时越是提前角(参照曲线图的右下)。此外，在该图中示出的具体的特性(等值线的曲线)是一个例子，本发明并不限定于此。[0034]图7所示的变化量控制数据，是在规定的负载下，通过实验或计算机模拟获得的与发动机转速(横轴rpm)和燃料喷射定时(纵轴degATDC)对应的最佳点火定时的(相对的)变化量的数据，例如可以作为控制对应图而构成。本实施例的变化量是燃料喷射开始定时和最佳点火定时之间的曲轴角deg。该图中的等值线示出，发动机转速在低转速下，燃料喷射定时越是延迟角，最佳点火定时的变化量越小(图中示为“小”，与“大”相比，相对地成为延迟角侧)，发动机转速在高转速下，燃料喷射定时越成为延迟侧，最佳点火定时的变化量越大(图中示为“大”，与“小”相比，相对地成为提前角侧)。此外，在该图中示出的具体的特性(等值线的曲线)是一个例子，本发明并不限定于此。
[0035]图8所示的校正系数控制数据，是将获取图7所示的变化量控制数据时的规定的负载中的校正系数(增益)设为I (校正量为零)，通过实验或计算机模拟获得的与此时的发动机负载对应的最佳点火定时的变化量的比例(以下还称为校正系数)的数据，除了该图所示的控制对应图之外，也可以由发动机负载和校正系数的函数构成。该图中的特性线表示发动机负载越高，校正系数越小。此外，该图所示的具体的特性线(曲线)是一个例子，本发明并不限定于此。
[0036]如上所述，即使发动机负载变化，最佳点火定时的变化量成为峰值时的燃料喷射定时也大致相等，另外，即使发动机转速变化，与发动机负载的变化对应的最佳点火定时的变化量的趋势也大致相等。即，相对于发动机负载的变化，最佳点火定时的绝对值变化，但相对的特性(曲线)基本没有变化。因此，对于所检测的实际的发动机负载，通过仅考虑与发动机负载的变化对应的校正系数，能够简化运算处理，相应地能够削减控制对应图的数量。
[0037]下面，说明控制顺序。
[0038]图2是表示在发动机控制器11中执行的点火定时控制的顺序的流程图。
[0039]在以下各步骤中，发动机转速由曲轴角传感器131检测，发动机负载由未图示的加速器开度传感器检测，燃料喷射定时根据发动机控制单元11内的控制信号以规定时间间隔检测。
[0040]首先，在步骤STl中，通过将检测出的发动机转速及检测出的发动机负载代入图4所示的基本控制数据，计算特定的燃料喷射定时下的基本最佳点火定时。在图3中以标号STl示出。此外，该步骤STl至少在步骤ST7之前执行即可，因此，例如也可以在刚要到步骤ST7之前执行。
[0041]在步骤ST2中，通过将检测出的燃料喷射定时及检测出的发动机转速代入图7所示的变化量控制数据，计算最佳点火定时的变化量。在图3中以标号ST2示出。
[0042]在步骤ST3中，通过将获取图4的基本控制数据时的特定的燃料喷射定时及检测出的发动机转速代入图7所示的变化量控制数据，从而计算最佳点火定时的变化量。在图3中以标号ST3示出。
[0043]在步骤ST4中，通过将检测出的发动机负载代入图8所示的校正系数控制数据，从而计算最佳点火定时的变化量的校正系数(增益)。在图3中以标号ST4示出。
[0044]在步骤ST5中，计算在步骤ST2中计算出的最佳点火定时的变化量、与在步骤ST3中计算出的最佳点火定时的变化量的偏差。在图3中以标号ST5示出。此外，该步骤ST5至少在步骤ST3和步骤ST6之间执行即可，因此，也可以在刚过步骤ST3之后执行。[0045]在步骤ST6中，在步骤ST5中计算出的最佳点火定时的变化量的偏差上乘以在步骤4中计算出的校正系数(增益)，计算校正后的最佳点火定时。在图3中以标号ST6示出。
[0046]在步骤ST7中，将在步骤STl中计算出的基本最佳点火定时与在步骤ST6中计算出的校正后的最佳点火定时的变化量相加，计算最终的最佳点火定时。在图3中以标号ST7示出。
[0047]如上所述，根据本例的内燃机的点火定时控制装置，对于发动机转速，针对每个发动机转速需要与燃料喷射定时对应的最佳点火定时的控制数据(图7)，但对于所检测的发动机负载，仅利用对与发动机负载的变化对应的最佳点火定时的变化量的校正系数进行计算的一次式，就能够校正最佳点火定时的变化量，因此，无需参照多个控制对应图，从而减轻用于准备控制对应图的(适当的)成本和运算负荷。
[0048]在上述实施例中,利用与发动机转速和燃料喷射定时对应的最佳点火定时的相对的变化量，设定图7的变化量控制数据，在流程图的步骤ST5中，根据与检测喷射定时对应的最佳点火定时的变化量、和与特定喷射定时对应的最佳点火定时的变化量，对变化量的偏差进行计算，但也可以构成为，通过将最佳点火定时的变化量的控制数据，作为从预先确定的特定的燃料喷射定时下的最佳点火定时开始的变化量存储，根据检测喷射定时和检测发动机转速计算最佳点火定时的变化量，由此求出最佳点火定时的变化量的偏差。
[0049]上述控制单元11相当于本发明涉及的喷射定时检测单元、存储单元及控制单元，上述曲轴角传感器相当于本发明涉及的转速检测单元，未图示的加速器开度传感器相当于本发明涉及的负载检测单元。
[0050]标号的说明
[0051]EG...发动机(内燃机)
[0052]11…发动机控制单元`
[0053]111...进气通路
[0054]112…空气滤清器
[0055]113…空气流量计
[0056]114…节流阀
[0057]115…集气管
[0058]116…节流阀致动器
[0059]117…节气门传感器
[0060]118…燃料喷射阀
[0061]119…缸体
[0062]120…活塞
[0063]121…进气阀
[0064]122…排气阀
[0065]123…燃烧室
[0066]124…火花塞
[0067]125…排气通路
[0068]126…空燃比传感器
[0069]127…排气净化催化剂[0070]128…氧传感器
[0071]129…消声器
[0072]130…曲轴
[0073]131…曲轴角传感器
[0074]132…冷却套
[0075]133…水温传感器`
【权利要求】
1.一种内燃机的点火定时控制装置，该内燃机是向燃烧室直接喷射燃料的火花点火式内燃机， 该内燃机的点火定时控制装置具有: 喷射定时检测单元，其检测燃料喷射定时； 转速检测单元，其检测发动机转速； 负载检测单元，其检测发动机负载； 存储单元，其存储与发动机转速及燃料喷射定时对应的最佳点火定时的变化量的控制数据、以及与发动机负载对应的最佳点火定时的校正系数的控制数据；以及 控制单元，其根据由所述喷射定时检测单元检测出的燃料喷射定时、由所述转速检测单元检测出的发动机转速、及由所述负载检测单元检测出的发动机负载，求出最佳点火定时， 所述控制单元， 参照所述控制数据，根据所述检测出的燃料喷射定时和所述检测出的发动机转速，求出最佳点火定时的变化量，并且参照所述控制数据，根据预先确定的特定的燃料喷射定时和所述检测出的发动机转速，求出最佳点火定时的变化量，并且，求出这些最佳点火定时的变化量的偏差， 参照所述校正系数的控制数据，求出与所述检测出的发动机负载对应的校正系数， 根据所述最佳点火定时的变化量的偏差和所述校正系数，求出校正后的最佳点火定时的变化量。
2.根据权利要求1所述的内燃机的点火定时控制装置， 所述最佳点火定时的变化量的控制数据，作为从预先确定的特定的燃料喷射定时下的最佳点火定时开始的变化量而进行存储， 所述控制单元通过参照所述最佳点火定时的变化量的控制数据，根据所述检测出的燃料喷射定时和所述检测出的发动机转速，求出最佳点火定时的变化量，从而求出所述最佳点火定时的变化量的偏差。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火定时控制装置， 所述存储单元对所述特定的燃料喷射定时下的与发动机转速及发动机负载对应的最佳点火定时的基本控制数据进行存储， 所述控制单元， 参照所述基本控制数据，根据所述检测出的发动机转速和所述检测出的发动机负载，求出所述特定的燃料喷射定时下的基本最佳点火定时， 根据所述基本最佳点火定时和所述校正后的最佳点火定时的变化量，求出最佳点火定时。
【文档编号】F02D45/00GK103492706SQ201280019137
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年2月13日 优先权日:2011年4月25日
【发明者】佐佐木祐治 申请人:日产自动车株式会社