JP2571225Y2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、火花着火式の点火装置
を制御する点火制限装置、詳しくは点火コイルへの一次
電流の通電時間を機関運転状況に応じて制御する点火制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】点火装置は点火コイル、デストリビュー
タ、スパクプラグ等からなり、点火コイルの一次コイル
への電流のオン，オフによって二次コイルに高圧電流
（点火エネルギー）を発生させてスパークプラグに送り
混合気を着火している。

【０００３】ところで、点火エネルギーを増大させる
と、ある程度混合気の可燃限界（リーン限界）が上昇す
るが、その一手段として点火コイルの一次コイルへの通
電時間を延長することが知られている。通電時間はクラ
ンク角で表すとドエル角、一次コイルへの電流回路のオ
ン，オフの割合いで表すと閉路率（％）で表される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上述したように、通電
時間を長くすると点火エネルギーは増加するのだが、一
次コイルは一次電流の立上りを良くするために抵抗が小
さくされており、単に点火エネルギーを増加すると一次
コイルへの過負荷電流が大きくなってしまい、点火コイ
ルがコイル許容値以上に加熱されしまいコイルの耐久性
に問題が生じてしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本考案では、車
両に搭載される内燃機関に用いられる火花着火式の点火
装置を制御する点火制限装置であって、上記内燃機関が
リーン運転下に有るとき、上記点火装置に設けられるコ
イルへの通電時間に相当するコイル発熱指標を算出する
コイル発熱指標算出手段と、上記コイル発熱指標の限界
を判断するコイル発熱指標判定手段と、上記リーン運転
下におけるその時の空燃比を上記コイル発熱指標判定手
段の結果に応じて補正して目標空燃比を算出する目標空
燃比算出手段と、上記コイル発熱指標判定手段の結果に
応じて上記コイル発熱指標を補正する目標発熱指標算出
手段とから内燃機関の点火制御装置を構成した。

【０００６】

【作用】機関がリーン運転下であるとき、点火装置のコ
イル通電時間に相当するコイル発熱指標をコイル発熱指
数算出手段で算出し、その算出した上記コイル発熱指標
をコイル発熱指標限界判定手段で判定し、その判定結果
に応じて上記コイル発熱指標を目標発熱指数算出手段で
補正し、その時の目標空燃比を目標空燃比算出手段で算
出するので、上記コイルの通電時間が所定範囲内で制限
されると共に、該通電時間に応じて目標空燃比をコント
ロールできる。

【０００７】

【実施例】以下、本考案の実施例を説明する。図１にお
いて、符号Ｅは４気筒４サイクルエンジンを示し、この
エンジンＥの各気筒には、図示されていないインジェク
タから噴射される燃料と吸気系から吸入される空気との
混合気に着火を行う点火プラグ２がそれぞれ配設されて
いる。エンジンＥは、電子制御手段としてのＥＣＵ３の
制御下におかれている。

【０００８】点火プラグ２は、ビィストリビユータ４、
点火コイル５、パワートランジスタユニット６等と共に
点火装置７を構成しており、さらに、点火コイル５には
イグニッションスイッチ８を介して電源であるバッテリ
９が接続される。

【０００９】ＥＣＵ３には、クランク角センサ１０、エ
アフローセンサ１１、ＴＤＣセンサ１２及び水温、大気
圧等を検出する各種センサ類１３が接続される。クラン
ク角センサ１０は、単位クランク角信号を、ＴＤＣセン
サ１２は、ピストン基準位置信号をそれぞれ発生してい
る。ＥＣＵ３は、クランク角信号を順次カウントし、所
定数カウント後に点火時期と判断される。ピストン基準
位置信号は上死点（ＴＤＣ）時のピストン位置を示し、
本実施例ではクランク角１８０°毎に発生している。ま
た、ＴＤＣセンサ１２は、（ＴＤＣ）前のある基準でピ
ストン基準位置信号を出力するようにエンジンＥに取り
付けられている。

【００１０】エアフローセンサ１１は、図示しない大気
圧センサ，大気温度センサ等と共にエアクリーナボディ
内に設けられており、吸入気に関する各種のデータを計
測して、ＥＣＵ３に入力するという周知の構成を採って
いる。

【００１１】ここで、電子制御手段であるＥＣＵ３につ
いて説明する。ＥＣＵ３はマイクロコンピュータにより
その主要部が構成され、内蔵する記憶回路には図２に示
すＥＣＵ３のメインルーチンや図４に示す通電時間補正
ルーチン、および図示しない空燃比算出マップ及び各種
制御プログラム，マップ等が記憶処理されている。そし
て、記憶されるマップ等からエンジン運転状況に応じた
基本点火時期を算出し、その算出された基本点火時期に
冷却水温、電圧等の状態によって補正用のマップを用い
て補正値を加えて最適な点火時期を算出し、その算出結
果を内部に形成される点火駆動回路から駆動信号として
パワートランジスタ６に送ることで点火装置の点火時期
を制御している。

【００１２】ここでＥＣＵ３は、コイル発熱指標算出手
段としてエンジンＥの運転状況がリーン運転下で有ると
き、点火回路６の一次コイル５ａへの通電時間に相当す
るコイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)を算出し、コイル発熱指標
限界判定手段としてコイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)の限界値
Ｔｃｌ0と下限値Ｔｃｌ1が設定されており、さらに、目
標空燃比算出手段としてリーン運転時で有るときの空燃
比（Ａ／Ｆ）の補正値ΔＡ／Ｆと基本空燃比であるマッ
プ値を算出し、目標発熱指標算出手段としてコイル発熱
指標Ｔｃｌ(ｎ)の補正値であるΔＴｃｌを算出する共に
コイル基本通電時間Ｔｄｌ0とその補正値ΔＴ(ｎ)とを
算出する機能を有している。

【００１３】コイル基本発熱指数Ｔｃｌ(ｎ)は、一次コ
イル５ａの放熱特性によって決められており、図６に本
実施例で使用したコイルの放熱特性である一次コイルの
放電エネルギー（ｍＪ）に対するコイル温度上昇を示し
た。一般に放電エネルギー（ｍＪ）は電流(ｉ)²×コイ
ル抵抗(Ｒ）によって求められるので、この式から電流
量を算出することができる。また、図５はコイル放熱エ
ネルギ（ｍＪ）と空燃比のリーン限界を、図７はコイル
への過電流に対するコイルの温度特性をそれぞれ示した
ものであり、図８は一次コイル５ａの電流立上り特性を
示したものである。図７によると所定時間内であれば過
電流（図６に示すコイル限界温度を達する放熱エネルギ
ーを発することができる電流量を超える電流量）を流す
ことができる。

【００１４】電流量が算出できれば図８等から通電時間
Ｔｄｌ0を算出することができる。本実施例において、
コイル発熱指数の上限値Ｔｃｌ0は、図５に示すコイル
限界温度を超えない程度の放熱エネルギーを発すること
ができる発熱指標に設定されており、コイル下限値Ｔｃ
ｌ1は図５に示すリーンＡ／Ｆ限界特性の下限域を超え
ない程度の放熱エネルギーがなされる発熱指標に設定さ
れている。

【００１５】以下、本実施例の点火制御装置を図２，図
４の制御プログラムを参照して説明する。本実施例で
は、図示しないイグニッションキーを操作してイグニッ
ションスイッチ８が入るとエンジン本体Ｅが始動し、図
２に示すメインルーチンでの制御も開始される。制御が
開始されると先ず、各機能をチェックして図示しない初
期設定が行われた後、ステップａ１でエンジン情報が読
み込まれる。エンジン情報としては、クランク角、ＴＤ
Ｃの両センサ１０，１２からのクランク角信号やピスト
ン基準位置信号、エアフローセンサ１１からの吸入空気
量情報、さらには各種センサ１３からの情報等があり、
それら各情報を所定のエリアに取り込む。

【００１６】ステップａ２では、基本通電時間Ｔｄｌ0
が算出される。基本通電時間Ｔｄｌ0は、図３(ａ)，
(ｂ)に示したマップからバッテリ電圧Ｖとエンジン回転
数Ｎｅから、バッテリ電圧の上昇に伴い通電時間が短
く、エンジン回転数Ｎｅの上昇に伴い通電時間が長くな
るように設定されている。

【００１７】次に、ステップａ３ではエンジン回転数Ｎ
ｅ、エンジン負荷に応じて予め設定された進角マップか
ら基本点火時期が算出され、その算出値に水温、大気圧
等の補正がなされてその時の機関運転状況に適した点火
時期が算出される。このステップａ２，ａ３の算出値は
一端ストアされる。ステップａ４に達すると、エンジン
Ｅその他の制御、例えば燃料噴射の演算処理などが実行
されその制御周期の処理を終了して、再び繰り返してメ
インルーチン処理がなされる。

【００１８】ストアされたステップａ２，ａ３での算出
値は、適時に点火信号として一次電流遮断部であるパワ
ートランジスタ６にベース電源として送られ、一次コイ
ル５ａへの一次電流の流れを停めて、高圧の二次電流を
発生させて点火プラグ２をスパークさせる。

【００１９】なお、ステップａ２における基本通電時間
演算は、エンジン運転状況がリーン運転以外のとき、例
えばストイキオ運転時等に行われるものであり、エンジ
ンＥのリーン運転時における点火コイルへの通電時間の
補正制御について図４に示すフローチャートを用いて説
明する。

【００２０】通電時間補正ルーチンは、クランク角１８
０°毎にオフよりオンに基準信号が変化するのに基ずい
て割込みを掛けられる。そして、先ずステップ１でエン
ジンＥがリーンＡ／Ｆ運転モードか否かが判断されリー
ンＡ／Ｆ運転モードでなければ、このルーチンは実行さ
れずに直ちに割込み場所にリターンする。リーンＡ／Ｆ
運転モードであると判断すると、ステップ２に移り、そ
の時点での一次コイル５ちａへの通電時間に応じたコイ
ル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)を呼出し、ステップ３でＬＦ
ＬＧ＝１であるか否かが判定され、ＬＦＬＧ＝１が立っ
ていなければ、ステップ４でコイル基本発熱指標Ｔｃｌ
(ｎ)がコイルの上限値Ｔｃｌ0に達したか否かが判断さ
れ、コイル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)が上限値Ｔｃｌ0を
超えていないとステップ５に進む。ステップ５に進むと
目標空燃比（Ａ／Ｆ）の修正がなされる。目標空燃比の
修正では、メインルーチンで算出される基本空燃比であ
るマップ値に補正値ΔＡ／Ｆを加算してより目標空燃比
をリーン側に移動させる。

【００２１】次ぎにステップ６では、修正した目標空燃
比に応じてメインルーチンのステップａ２で算出ストア
した基本通電時間Ｔｃｌ0をΔＴ(ｎ)分補正し、ステッ
プ７でコイル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)がΔＴ(ｎ)に相当
する補正指数ΔＴｃｌ分加算されて目標コイル発熱指標
Ｔｃｌ(ｎ＋１)を算出する。そして、算出された目標コ
イル発熱指数Ｔｃｌ(ｎ＋１)をステップ８で次回のコイ
ル基本発熱指数Ｔｃｌ(ｎ)〔次回値〕として置き換えて
所定エリアにストアする。ΔＴ(ｎ)は一次コイル５ａへ
の補正通電時間である。

【００２２】一方、コイル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)が上
限値Ｔｃｌ0を上回ると判断されると、コイル基本発熱
指標Ｔｃｌ(ｎ)への加熱がなくなり、ステップ９でＬＦ
ＬＧ＝１としてステップ１０に進む。ステップ１０では
コイル基本発熱指標Ｔｃｌ(n)からコイルの単位時間当
たりの温度下降量に相当する冷却推定値であるΔＴｃｌ
２を減算してコイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)の変更を行う。
つまり、加熱されすぎた一次コイル５ａの温度を下げる
のである。

【００２３】次でステップ１１に進み、変更後のコイル
発熱指標すなわち目標コイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ＋１)が
コイル下限値Ｔｃｌ１で有るか否かが判断され、下限値
Ｔｃｌ１を超えていなければ、ステップ１２に進み、変
更された目標コイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ＋１)が次回のコ
イル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)に置き換えられ、下限値Ｔ
ｃｌ１に達するまでコイルの温度低減処理が繰り返され
る。

【００２４】そして、目標コイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ＋
１)が下限値Ｔｃｌ１を超えると、ステップ１３で下限
値Ｔｃｌ１より低い目標コイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ＋１)
はすべて下限値Ｔｃｌ１とみなされステップ１４でＬＦ
ＬＧ＝０となってコイル発熱指数Ｔｃｌ(ｎ)の温度低減
処理が解除される。そして、コイル下限値Ｔｃｌ１とみ
なされた目標コイル発熱指標Ｔｃｌ(ｎ＋１)はステップ
８に進み、次回のコイル基本通電指標Ｔｃｌ(ｎ)〔次回
値〕に置き換えられストアされる。

【００２５】このように、リーン運転時において、一次
コイル５ａへの通電時間に応じて変化する一次コイル放
熱エネルギーに相当するコイル基本発熱指標Ｔｃｌ(ｎ)
をΔＴｃｌ分増加して点火エネルギーを増大するので、
目標空燃比をよりリーン側にすることができ、機関の燃
費の向上につながる。また、一次コイル５ａへの通電時
間の増加は、コイルの限界範囲を超え内範囲に抑えられ
ているので、コイルの耐久性を損なうことなく点火エネ
ルギーを増加することができる。

【００２６】なお、本実施例で使用したコイルは、図７
に示すように、過電流を流してもコイル限界温度に達す
るまでにはある程度時間が掛かるので、その範囲内であ
ればコイルへの過電流を増加することができ、その増加
に伴い目標空燃比をより一層リーン雰囲気下、すなわ
ち、図５においてより上方側にすることができる。

【００２７】

【考案の効果】本考案によれば、点火装置に用いた点火
コイル特性に応じて空燃比と該コイルへの通電時間を点
火制御装置で制御するので、上記点火コイルの耐久性と
共に上記点火装置を用いた機関の燃費の向上をコストの
上昇を抑えて達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である点火制御装置を用いた
内燃機関の点火装置の概略構成図である。

【図２】図１に示すＥＣＵが行う制御プログラムのメイ
ンルーチンのフローチャートである。

【図３】（ａ）,（ｂ）はＥＣＵ内に記憶されるコイル
通電時間算出マップである。

【図４】ＥＣＵが行う点火時間補正ルーチンのフローチ
ャートである。

【図５】本考案に採用した点火コイルにおける放熱エネ
ルギとリーン限界の関係を示す特性図である。

【図６】本考案に採用した点火コイルの一次側コイルの
コイルの温度図である。

【図７】本考案に採用した点火コイルの過電流に対する
コイルの温度特性図である。

【図８】本考案に採用した点火コイルの一次コイルにお
ける一次電流立上りを示す特性図である。

【符号の説明】

２ 点火プラグ ３ ＥＣＵ（点火制限装置） ５ 点火コイル ５ａ 一次コイル ６ パワートランジスタ ７ 点火装置 Ｅ エンジン（内燃機関）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載される内燃機関に用いられる火
   花着火式の点火装置を制御する点火制限装置であって、
   上記内燃機関がリーン運転下に有るとき、上記点火装置
   に設けられるコイルへの通電時間に相当するコイル発熱
   指標を算出するコイル発熱指標算出手段と、上記コイル
   発熱指標の限界を判断するコイル発熱指標判定手段と、
   上記リーン運転下におけるその時の空燃比を上記コイル
   発熱指標判定手段の結果に応じて補正して目標空燃比を
   算出する目標空燃比算出手段と、上記コイル発熱指標判
   定手段の結果に応じて上記コイル発熱指標を補正する目
   標発熱指標算出手段とからなる内燃機関の点火制御装
   置。