JP2792976B2 - 内燃機関の制御方法及び制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御方法及び制御装置

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JP2792976B2
JP2792976B2 JP1511489A JP51148989A JP2792976B2 JP 2792976 B2 JP2792976 B2 JP 2792976B2 JP 1511489 A JP1511489 A JP 1511489A JP 51148989 A JP51148989 A JP 51148989A JP 2792976 B2 JP2792976 B2 JP 2792976B2
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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    • F02P3/04—Layout of circuits
    • F02P3/045—Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F02P3/0453—Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明は請求範囲１の上位概念による内燃機関の点火
制御方法及び請求範囲６の上位概念による内燃機関の点
火制御用制御装置に関する。
内燃機関の点火制御の公知の方法ないし公知の点火制
御装置では個々の点火栓が分配器を介して制御される。
内燃機関が多くのシリンダを有する場合、および高い回
転数の場合、閉成角はコイルを充電するにはもはや十分
ではない。
従って所謂静止形（スタチック）分配技術（これは回
転する分配器フィンガなしで働き得る）を用いて、閉成
角の延長（ドエル角）の拡大を行なうことが試みられて
いる。その場合夫々１つの点火栓に対応づけられた個別
火花コイルが使用されている。そのような制御では１つ
より多くのコイルを充電しようとする場合、問題が起
る。そのような動作の状況を可能にするには大きな制御
コストを要する。重なる閉成角を可能にする点火制御装
置は制御すべき点火コイルと同じ数のカウンタを有しな
ければならない。このことの欠点となるのは制御装置は
著しく大になるのみならず、著しく高価になることであ
る。その種制御装置にて設けられるべき制御プログラム
に対する計算時間が著しく長い。それにより、当該装置
が引受けるべき他の機能が損なわれる。
発明の利点 これに対して、請求範囲１にて特定された要件を以
て、本発明の内燃機関の制御方法により得られる利点と
するところは比較的簡単に構成された制御装置により、
殊に、６より多い数のシリンダを有する内燃機関をも、
著しく高い回転数の際にも所望のように制御し得ること
である。特に有利であるのはすべての点火コイルにとっ
て、点火時点に対してはたんに１つの第１のカウント手
段ないし第１カウンタしか必要でなく、また、点火コイ
ルの充電過程のスタートのための第２カウンタ手段ない
し第２カウンタしか必要でないことである。夫々の個別
の点火コイルに１つの固有のカウンタが配属されていな
いけれども、無造作に閉成角重なりが実現され得る。
本発明の方法の有利な実施例では第２カウンタのカウ
ンタ状態が、角度依存のクロック信号に依存して歩進的
に低減される。第２カウンタには充電さるべき次の点火
コイルに相当する各１つの初期値が入力される。第２カ
ウンタのカウンタ状態が値零をとると直ちに上記の次の
点火コイルの充電過程が開始される。入力された初期値
が高ければ高い程、次のコイルの充電過程が益々遅れて
開始される。要するに初期値の選定によって充電過程の
スタートが制御され得る。その場合、その種制御が特に
簡単に実施され得ることが明らかである。
本発明の方法の特に簡単な実施例のすぐれた点は１つ
のコイルに配属された初期値が、下記式から、１つ又は
複数、有利には２つのクランク軸回転に対してあらかじ
め算出されることである。
A1＝720゜−（A2R＋A3＋A4＋…＋An＋αS1） 但し、A1は第１コイルの充電過程のスタートまでの間
隔、αS1は第１コイルの閉成角（ドウエル角）、A2Rは
第１のコイルの点火時点に達している際の残留−間隔値
（これは第２コイルに対して第２カウンタ中に記憶され
ている）である。同様にして、A3,A4,Anによっては第3,
第4,第ｎコイルの間隔値が表わされる。上記式から明か
なように、１つのコイルの次の間隔値の測定のための間
隔が比較的わずかであり、即ち制御プロセスが著しく簡
単である。
上記プロセスのほかの利点は他の引用請求項から得ら
れる。
これに対して請求範囲６にて特定された構成要件を以
て、本発明による内燃機関の点火制御用の制御装置によ
り公知点火制御装置に比して得られる利点とするところ
は、制御可能なシリンダの任意の数のもとで、たんに２
つのカウンタを有することである。第１カウンタは点火
過程のトリガのために用いられ、第２カウンタは１つの
コイルの充電過程のスタートのために用いられる。
当該点火制御装置のほかの構成例が引用請求項に記載
されている。
図面 次に各図を用いて本発明を詳述する。
第１図は６つのシリンダを有する内燃機関用の制御ダ
イヤグラムである。
第２図は点火制御装置のブロック接続図である。
第３図は制御方法プロセスに対するフローチャートで
ある。
実施例の説明 第１図には６つのシリンダを有する内燃機関用の点火
制御装置の６つの個別火花点火コイルにおける電圧経過
を、クランク軸角度αに閉じて示してある。その場合、
第６のシリンダのコイルにおける電圧経過を第１図中最
も下の個所に示す。個々のコイルにおける電圧がどのよ
うに上昇し急激に低下する（所属の点火プラグが制御さ
れたとき）様子を示す。
第１図のダイヤグラムは実際通りの動作状況を示すも
のではなく、閉成角重なり状態、即ち、複数の点火コイ
ルが同時に充電されるような動作状況を示す。左方から
右方に見て、第２と第３コイルの閉成角重なり、次い
で、第５と第６コイルとの閉成角重なりが生じる。上記
ダイヤグラムの事後の経過においては第２コイルと第３
コイルとの間、並びに、第３コイルと第４コイルとの間
で一重の閉成角重なりが生じる。後に第3,第4,第５コイ
ルにおいて、次いで第4,第5,第６コイルに対して多重の
閉成角重なりが生じる。クランク角αのひきつづいての
経過においては第１と第６のコイル間で別の一重の閉成
角重なりが生じる。
或１つの点火プラグの点火前に当該コイルの最適充電
状態を生ぜしめ得るには所定の時間中充電過程が維持さ
れねばならない。この時間は常に実質的に一定である。
クランク角αに亘って示されている、当該点火コイルに
おける電圧経過から明かなように、高い回転数の場合に
は充電過程は比較的低い回転数の場合におけるより大き
な角度領域に亘っている。
それにより、図１に示す充電過程が、種々の大きさの
角度領域に亘っている。
或１つのコイルが充電される角度領域は閉成角αＳと
称される。この閉成角は例えば図１中第１コイルの電圧
経過にて示されている。
点火コイルの制御は次のように行なわれる。
当該点火時点は第１カウンタによってトリガされ、こ
の第１カウンタは角度同期の基準マークの際に所定の値
でロードされる。この値は角度同期のクロック信号によ
り、零値に達するまで歩進的にカウントダウンされる。
そのような零値に達すると直ちに、所属の点火栓の点火
が、適当な終段（出力段）を介して生ぜしめられる。そ
の場合とのクロック信号は例えば60の歯を有する発信器
ホィールを用いて生ぜしめられ得る。上記歯は適当なセ
ンサにより検出される。負の側縁の度ごとに１つのパル
ス、１つのクロック信号が、カウンタに送出され、それ
のカウンタ状態が１ステップだけカウントダウンされ
る。
１つのコイルの充電スタートの精確な時点をそのつど
決定し得るには所定の位置のもとでどのような角度間隔
をおいて次のコイルが充電さるべきかが確定され計算さ
れねばならない。当該計算の出発点はクランクシャフト
同期のマークまたはコイルの時点であってもよい。次に
例えば、第１コイルの点火時点で計算が行なわれるもの
である。
次の動作状態“コイル充電”までの間隔の決定のた
め、第２カウンタが用いられ、この第２カウンタには次
のような際常に、充電さるべき次のコイルに対する新た
な初期値が入力される、即ち或１つのコイル充電過程が
開始される際常に上記の新たな初期値が入力される。カ
ウンタ状態は角度インクリメントにより、即ち角度同期
のクロック信号によりクロック制御される。それにより
当該カウンタ状態が歩進的にカウントダウンされる。こ
の場合も、クロック信号は例えば発信器ホィールによっ
て生ぜしめられ、上記発信器ホィールの負の側縁がカウ
ンタのクロック制御のために用いられる。
要するに第２カウンタに高い初期値が入力されると、
クロック信号により零値へカウントダウンされるまでに
比較的長い時間がかかる。第２カウンタ中に高い初期値
が入力される場合、先行のコイルの点火後の次のコイル
の充電までのクランク軸領域は比較的に大となる。それ
により、上記コイルの充電過程に対する角度領域が短縮
する（小さくなる）。
このことを第１図を用いて詳述する。
第２カウンタはサイクルの始めに初期値A1でロードさ
れる。当該カウンタ状態は値零に達するまで順次カウン
トダウンされる。この値零に到達した時点にて、第１コ
イルの充電過程がスタートされる。要するに、第１図に
て第１コイルにおける電圧が高められる。
第２カウンタが値零に達すると直ちに、次の初期値と
して値A2がロードされる。第２カウンタが上記初期値か
らクロックにより零にカウントダウンされた後第２コイ
ルの充電過程がスタートされる。第２コイルにおける電
圧上昇は第１図から明らかである。第２カウンタが値零
に達すると直ちに次の初期値としてA3が入力される。こ
の値は第３コイルの充電過程のスタートまでの角度間隔
に相応する。第２カウンタが初期値A3から零にカウント
ダウンされると直ちに、第３コイルの充電過程が開始さ
れる。第１図から明かなように、第３コイルにおける電
圧が上昇し、一方、第２コイルはさらになお充電され
る。要するに、ここにおいて閉成角重なりが生起する。
それにひきつづいて第２カウンタ中には初期値A4、次
いでA5、さらにA6が入力される。
異なる初期値A1〜A6は適当なメモリ、例えば、RAM中
に記憶される。
当該初期値（これら初期値からは或１つのコイルの充
電過程の始め（スタート）においてどのような角度間隔
をおいてその次のコイルの充電過程が開始されるかが明
らかとなる）はあらかじめ計算される。ここで示した実
施例では初期値A1〜A6の計算があらかじめ720゜に亘っ
て行なわれる。その場合720゜は１サイクルに相応す
る。
個々の初期値の計算があらかじめ１つの全サイクルに
亘って行なわれるた、最大限ｎ−１の閉成角重なりが生
起し得、その際ｎはシリンダの数に相応する。当該プロ
セスのダイナミック特性を得るため、当該初期値の計算
が、ほかの時点でも、例えば、たんに360゜に亘っての
み行なわれてもよい。それにより可能な閉成角重なりの
数が低減される。
第１図に示す実施例では初期値A1,A2,…,A6が既に計
算されて、メモリ中にファイルされている。要するに、
次の点火過程に対する新たな初期（スタート）間隔A1〜
A6を計算することが重要である。このことを以下第１コ
イルに対する初期値Ａに就いて説明する。
新たな初期値A1の計算は下記の式に従って行われる。
A1＝720゜−（A2R＋A3＋A4＋A5＋A6＋αS1） 上述のように、この実施例では第１コイルの点火過程
において初期値A1が定められることを基礎としている。
同様にして、第２コイルの点火過程において初期値A2が
計算される。以下更に同様に計算される、等々。
第１図から明かなように、第１コイルの充電過程のス
タートと共に初期値A2が第２カウンタ中に入力される。
上記カウンタは角度同期のクロック信号によりカウント
ダウンされる。上記カウンタは第１コイルの点火の時点
（瞬時）にて残留カウンタ状態A2Rに達している。
第１図中、初期値A1〜A6は第１〜第６コイルにおける
電圧経過の上方に示されている。第１コイルのダイヤグ
ラムにおいて左方の第１の点火過程から後続の点火過程
まで２つのクランク軸回転が行なわれる。要するに、水
平に経過する角度軸において、１つのサイクル分だけ、
即ち720゜だけのずれが行なわれている。明かなよう
に、第１コイルの後続の初期値A1が次のようにして算出
される。即ち、周期全体から、第２コイルの残留動作値
A2R、初期値A3、初期値A4,A5,A6が差引かれるようにす
るのである。さらに、第１コイルの閉成角αS1が差引か
れる。
第１コイルに対する新たに計算された初期値A1は初期
値に対するメモリ中にファイルされる。
同様にして、第２コイルに対する初期値A2が計算され
得る。勿論第１図から明かなように、初期値A3が既に経
過しており、一方、第２コイルの点火過程は開始され
る。従って、第４コイルの残留動作時間A4Rは下記の式
にて考慮され得る。
A2＝720゜−（A3＋A4R＋A5＋A6＋A1＋αS2）。
個々のコイルの閉成角αＳは同様に適当なメモリ中に
ファイルされている。これらの値は種々の初期値の計算
のため無造作に呼び出され得る。
上述から明かなように、１つの初期値の計算の際の誤
差はたんに１つの周期内でのみしか影響を及ぼさない。
次の周期の始めにて初期値A1〜A6が新たに計算され、も
って、先行の誤差はもはや影響を与えない。要するに上
記プロセスなしで、このプロセスにより動作する点火制
御装置はノイズに対して影響を受けないことが明らかで
ある。従って計算の監視を省き得る。
本実施例において所定の初期値から出発したカウント
ダウンする第２カウンタはカウントアップするように構
成することもできる。或１つのコイルの充電スタートは
相応のコイルの所属の初期値に達する度ごとにトリガさ
れねばならない。いずれにしろ、第２カウンタが値零又
は所定のカウンタ状態に達したか否かを検出するコンパ
レータが必要である。そのように値零又は所定カウンタ
状態に達すると、相応の充電過程がトリガされる。
第１図からさらに明かなように当該プロセスは６つの
シリンダを有する内燃機関に限られるものではない。要
するにシリンダの数は任意である。更にここに記載され
ているプロセスは静止形分配にのみならず、所謂２回路
（デュアル）点火分配ないし分配器（回転系を有する分
配器）にも転用可能である。さらにまた、２重火花コイ
ルにおいても適用可能である。
当該プロセスにしたがって動作する点火制御装置につ
いて以下その種制御手法のブロックダイヤグラムを示す
第２図を用いて説明する。
例えば角度同期して回転する発信器輪１により、角度
インタラプト信号、ないし角度インクリメントが生ぜし
められ、これは第１カウンタ３ないし第２カウンタ５に
伝送される。上述したように、点火時点は第１カウンタ
３を用いて設定される。この第１カウンタ３は或初期値
でロードされ、この初期値は角度固定の基準マークに到
達の際歩進的に零に低減される。当該値零に達すると直
ちに、点火過程が次のようにしてトリガされる、即ち、
信号が第１ポインタ７に送出され、この第１ポインタか
らは出力段９に出力信号が送出されこの出力信号により
所属の点火プラグが点火されるようにするのである。同
時に第１ポインタ７は第２カウンタ５に配属されたレジ
スタ11に信号Ｘを送出する。この信号においては加算器
13にて計算された値が、適正のメモリセル内にファイル
されるようになる。
上述からさらに明らかなように、第２カウンタ５は発
信器輪の信号を用いて、初期値から出発して歩進的にカ
ウントダウンされる（値零に達するまで）。
レジスタ11には初期値A1〜A6に対するアドレスが指示
されている。
加算器13は上述の式による初期値の計算のために用い
られる。第１のカウンタ３が値零に達し点火過程をトリ
ガしたとき常に計算が行なわれる。要するに、第１コイ
ルにより点火過程がトリガされると次の初期値A1が計算
され、次の値A1の呼出しに対して該当する個所にファイ
ルされる。適正アドレスにおける記憶が、第１ポインタ
７の出力信号Ｘにより確保される。
第２カウンタ５が発信器輪１のクロック信号に基づき
初期値Ａから出発して値零に達すると直ちに、次の初期
値が第２カウンタ５中にロードされる。第２ポインタ15
への第２カウンタ５の出力信号ｙによって、適正な初期
値が第２カウンタ中にロードされるようになる。それと
同時に第２ポインタ５の出力信号Ｙが制御装置の終段制
御部９に供給される（適正なコイルが充電過程を開始す
るために）。
本発明の方法及びこの方法を実施するための点火制御
装置は図３を用いて再度説明する。分り易くするため第
２図と第３図には同じ参照符号を付する。
この図におけるフローチャートから明かなように、角
度インタラプト信号１が第１カウンタ３に供給される。
発信器輪１の角度インタラプト信号により、第１ステ
ップａにおいて、第１カウンタ３のカウンタ状態が１ス
テップだけカウントダウンされる。次のステップｂでは
当該カウンタ状態が値零に達したか否かが質問走査され
る。そのように値零に達すると、１つのステップにて、
次の初期値AXが第１図について説明した式により計算さ
れる。この値は第２カウンタ５中に記憶される。それと
同時に、所属の点火プラグが点火される。それにひきつ
づいて、ステップｄにおいて、第１ポインタ７は１ステ
ップだけＸからＸ＋１へシフトされる。
次のステップにおいて、第２カウンタ５のカウンタ状
態が１ステップだけカウントダウンされる。このことは
次のことがステップｂにおいて確認検出されると直ちに
実行される、即ち点火カウンタとも称される第１カウン
タ３が値零をとったことが確認検出されると直ちに実行
される。
それにひきつづいて、ステップｆにおいて、第２カウ
ンタ５が値零をとったか否かが確認検出される。そのよ
うに値零をとった場合には次のステップｇにおいて、所
属のコイルが第２ポインタ15に従って作動接続されそれ
の充電過程が開始される。
ひきつづいてのステップｈにおいてはレジスタ11にお
ける相応のメモリセルの内容が第２カウンタ５内に入力
される。
更に、ステップｉにおいて第２ポインタ15が１ステッ
プだけシフトされる。
今や当該フローチャートの動作の流れが新たに経過進
行する。
ステップｆにおいて、第２カウンタのカウンタ状態が
値零をとっていないことが検出されると、当該ダイヤグ
ラムの動作の流れははじめのところ（前方のこところ）
から経過進行する。
以上から明かなように、上述の内燃機関の点火制方法
及び上述の点火制御装置によっては閉成角重なりの場合
にも、内燃機関の点火制御を行なう簡単な技術的解決手
段が創出されたのである。上記点火制御装置が特にすぐ
れている点は当該点火装置の個別火花コイルのオン・オ
フのためたんに２つのカウンタしか必要でないことであ
る。つまり、ハードウエアの著しい簡単化、ひいては当
該装置の故障発生率の低下というメリットが、得られ
る。更に、その種装置に対するコストが低減されたので
ある。それというのは公知装置では各コイルに対して１
つの別個のカウンタが設けられねばならなかったからで
ある。
上述から直ちに明らかなように、カウント手段ないし
カウンタはハードウエアによって実現され得るのみなら
ず、適当なソフトウエアによっても実現可能である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02P 3/04 - 3/045

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１カウント手段（３）を用いて複数の点
    火コイルを有する内燃機関の点火を制御する方法であっ
    て、各点火コイルには少なくとも１つの点火栓が対応配
    置されており、また、上記第１カウンタ手段は角度固定
    の基準マークのもとで所定の値から出発して、内燃機関
    の点火栓の点火のトリガのため角度依存のクロック信号
    を用いてアップカウント又はダウンカウントされるよう
    にし、ここにおいて、シリンダ識別を介して点火さるべ
    き点火栓が定められるようにした当該方法において、内
    燃機関のすべての点火コイルにおける充電スタートをさ
    らなる唯１つの第２カウント手段（５）を用いてそのつ
    どトリガし、上記のさらなる唯１つの第２カウント手段
    （５）のカウンタ状態が角度に依存したクロック信号に
    応じて変化せしめられるようにし前記点火コイルのうち
    の１つにて充電過程のトリガの際毎に１つの新たな初期
    値が設定され、前記の１つの新たな初期値は、当該の１
    つの点火コイルの充電過程のトリガから、点火順序シー
    ケンスに従って次に来る点火コイルの充電開始までの時
    間間隔に相応するようにし、そして、前記のさらなる唯
    １つの第２カウント手段（５）の当該の初期値の実行処
    理後当該の次に来る点火コイルにおいて充電過程が開始
    されるようにしたことを特徴とする内燃機関の制御方
    法。
  2. 【請求項２】上記第２カウント手段（５）はクロック信
    号に依存してカウントダウンし、そして、当該カウンタ
    状態が値零をとるとコイルの充電過程が開始されるよう
    にした請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】上記第２カウント手段は値零に達すると直
    ちに、後続コイルに対応づけられた初期値でロードされ
    るようにした請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】放電に後続する充電スタートに対する、或
    １つのコイルに所属する初期値を、当該コイルに対応づ
    けられた閉成角と、後続コイルの残留−間隔値と、その
    他のコイルの初期値とから求め、上記残留−間隔値は当
    該コイルの点火時点に到達の際第２カウント手段内に記
    憶されているものであり、ここにおいて、求めるべき初
    期値を前以て計算するようにした請求項１から３までの
    いずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】或１つのコイルに所属する初期値が、１つ
    又は複数の例えば２つのクランク軸回転に対して前以て
    下記の式により計算される A1＝720゜−（A2R＋A3＋A4＋…＋An＋αS1） 但し、 A1はコイル１の充電開始までの間隔、 αS1は所属のコイルの閉成角、 A2Rは第１コイルの点火時点に到達の際の第２コイルに
    対する残留−間隔値、 A3、A4、……Anは第３、４〜第ｎコイルの間隔値であ
    る。 請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】充電さるべき点火コイルを定める第２のポ
    インタ（15）が用意される請求の範囲１記載の方法。
  7. 【請求項７】前記第２ポインタ（15）は点火コイルにて
    充電過程開始の際第２カウンタ（５）から信号を受取
    り、そして或１つの点火コイルから充電さるべき次の点
    火コイルへの切換えを行うようにした請求の範囲６記載
    の方法。
  8. 【請求項８】第１カウント手段を用いて複数の点火コイ
    ルを有する内燃機関の点火を制御する制御装置であっ
    て、各点火コイルには少なくとも１つの点火栓が対応配
    置されており、また、上記第１カウンタ手段は角度固定
    の基準マークのもとで所定の値から出発して、内燃機関
    の点火栓の点火のトリガのため角度依存のクロック信号
    を用いてアップカウント又はダウンカウントされるよう
    にし、ここにおいて、シリンダ識別を介して点火さるべ
    き点火栓が定められるようにした当該制御装置におい
    て、角度に依存するクロック信号に依存してアップカウ
    ント、又はダウンカウントする第２カウント手段（５）
    が設けられており、該第２カウント手段は、この第２カ
    ウント手段のカウント状態が所定値に到達の際相応の点
    火コイルの充電開始の制御を行うため設けられたもので
    あり、前記第２カウント手段（６）は該第２カウント手
    段内に、点火コイルの充電開始の際充電されるべき次の
    点火コイルの充電開始に相応する初期値がロードされる
    ように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御
    装置。
  9. 【請求項９】上記第２カウント手段に入力さるべき初期
    値に対するレジスタが当該コイルの充電スタートの制御
    のために設けられている請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】或１つのコイルの放電後それの充電スタ
    ートのための次の初期値の計算のため加算器（13）が設
    けられている請求項８又は９記載の装置。
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