JP2997281B2

JP2997281B2 - 点火制御装置

Info

Publication number: JP2997281B2
Application number: JP2008382A
Authority: JP
Inventors: 満紺井; 龍也吉田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 2000-01-11
Anticipated expiration: 2015-01-11
Also published as: JPH03213666A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内燃機関用の点火制御装置に係わり、とく
にノイズによる誤動作防止機能を備えた点火制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

最近、内燃機関（以下エンジンという）の点火、燃料
噴射等の制御にマイクロコンピュータが用いられてお
り、点火制御においては、エンジンのクランク角センサ
出力は重要な信号である。ところがこのセンサはエンジ
ンにとりつけられているため、点火ノイズの影響を受け
易く、マイクロコンピュータが誤動作しやすい。この誤
動作防止のための従来技術としては、特開昭60−138257
号に示されたものがあり、マイクロコンピュータからの
点火信号がオンしてから、所定の経過時間が経過しかつ
次のクランク角センサからの信号が入力されるまでは、
マイクロコンピュータへの入力を禁止するようにして誤
動作を防止していた。この方法によると、スタータ電流
や電源スイッチのチャッタリングにより発生するノイズ
で誤動作するのを防止できる効果がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

クランク角センサの出力は点火時刻を算出する基準位
置として用いられる。このため、点火時に発生するノイ
ズがクランク角センサ出力信号に混入するとこのノイズ
の入力された位置を基準位置と見なして点火時刻の決定
が行われ、誤動作の原因になることがあった。

本発明の目的は、点火ノイズによって誤動作しないよ
うにした点火制御装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、クランク角センサからマイクロコンピ
ュータへの入力信号の立上り及び立下りを検出するエッ
ジ検出手段と、該手段により立上り，もしくは立下りが
検出されたときに起動され、エンジンが低速回転状態に
あるときには、その起動直後に入力信号が上記立上り後
のハイレベル（以下“H"と記す）もしくはローレベル
（以下“L"と記す）状態を維持していなければ当該立上
りもしくは立下りをもつ入力はノイズ入力と判断する第
１のノイズ検出手段と、エンジンが高速回転状態にある
ときには、エンジンの点火信号が“H"もしくは“L"でか
つ点火時刻から上記立上りもしくは立下り検出時刻まで
の経過時間が所定値以下であるときノイズ入力と判断す
るところの、第２のノイズ検出手段と、を設けた。更に
本発明は上記エッジ検出手段により入力信号の立下りも
しくは立上りが検出されたときに起動され、その起動直
後に入力信号が上記立下りもしくは立上りの前の“H"も
しくは“L"状態にあるときには当該立下りもしくは立上
りをもつ入力はノイズ入力と判断するところの、第３の
ノイズ検出手段とを設た。

〔作用〕

点火ノイズのパルス幅は数nS〜数10nS程度で、一方、
第１のノイズ検出手段を例えばマイクロコンピュータ上
で走るプログラムで構成すれば、この手段が起動され入
力信号レベルを調べるのには数10μＳを必要とする。従
って、もしノイズ入力の立上りもしくは立下りであれ
ば、上記第１の手段によるレベルチェック時にはすでに
入力信号は“L"もしくは“H"となっている。しかし本当
のセンサ出力であれば、立上りもしくは後数10μＳより
ずっと大きい時間“H"もしくは“L"状態が続くので、こ
のレベル検出により低速回転時のノイズ検出が可能とな
る。

またエンジン点火は点火信号の“H"から“L"への切換
時点に行われ、高速回転時にはこの点火時刻と本当のセ
ンサ出力が入る時刻は、入力信号の立上り、もしくは立
下りがエッジ検出手段により検出されるまでの時間、数
μｓよりはずっと大きい。また、点火ノイズが入力され
た場合、前記した時間内に必ずエッジ検出器によって入
力信号が検出される。そのため、この点火信号の“H"か
ら“L"への切換時刻と、エッジ検出手段により検出され
た時刻の差を調べることによって、その差が数μｓ以内
であればノイズであり、十分に大きければ本当のセンサ
出力であることがわかる。よって第２のノイズ検出手段
によるノイズ検出が可能となる。

さらに、本当のセンサ出力が“H"もしくは“L"の間に
ノイズが入って入力信号の立下りもしくは立上りが検出
されたときには、その直後は必ず“H"もしくは“L"に戻
っているので、これを第３のノイズ検出手段で検出すれ
ば、入力信号立下りもしくは立上りも、ノイズに影響さ
れずに正しく検出できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を説明する。第１図は本発明の
一実施例を示すブロック図である。クランク角センサ１
は、ロータ２とピックアップコイル３で構成されてお
り、ロータ２はエンジンのクランクシャフトに同期して
回転している。ピックアップコイル３は、ロータ２に付
いている突起によって励起される磁界変化を電流として
捉えるものであり、その出力は整形回路４で整形され
て、第２図の基準位置信号ａが生成される。この信号ａ
はCPU5と入力エッジ検出器８へ入力される。入力エッジ
検出器８は、CPU5からの指示信号ｇによって入力される
基準位置信号ａの立上りエッジあるいは立下りエッジを
検出し、その検出時に割込み信号ｅをCPU5へ、またラッ
チ信号ｄをラッチ回路９へ送る。フリーランカウンタ10
は、CPU5からのクロックCLを常時カウントしており、入
力エッジ検出器からのラッチ信号ｄ出力時にそのカウン
ト値はラッチ回路９へラッチされる。ここでフリーラン
カウンタ10は入力クロックCL（約１μＳ周期のパルス
列）をカウントしてオーバーフローするとそのまま０に
リセットされ、続けてカウントを行う。CPU5は時間計測
を行うために、その必要が生じた開始時点からカウンタ
10のオーバーフロー回数を記憶し、これと各時点のカウ
ント値から、開始時点からの経過時間を知ることができ
る。CPU5は割込み信号ｅを受けると、ROM6に予め格納さ
れているプログラムに従って、後に詳述するように、基
準位置信号ａの周期（この場合90度間隔）から、エンジ
ン回転速度に適した点火時刻、通電開始位置の演算、及
びノイズ検出処理を行う。RAM7は、CPU5における演算デ
ータの記憶に用いられる。CPU5で算出された点火及び通
電開始時刻はラッチ回路11にセットされ、この値とフリ
ーランカウンタ10の値とが比較器12で比較され、一致し
たときに比較器12はＤフリップフロップ13へクロック信
号CKを送り、またCPU5へ割込み信号ｆを送る。Ｄフリッ
プフロップ13の出力Ｑは、クロック信号CKを受けとる
と、CPU5からそのＤ端子へ入力されているレベルへと切
換えられ、スイッチング回路14へこれを出力する。これ
は第２図に示す点火信号ｂである。スイッチング回路14
は、点火コイル15の一次コイルの電流ｃ（第２図）をオ
ンオフするもので、オンからオフへの切換時に二次コイ
ルへ高電圧を誘起させ、点火プラグに点火する。

ここで、第２図に示した基準位置信号ａは、エンジン
のクランク回転角が90度ごとに立上がるパルス出力で、
各パルスにつけた番号＃１〜＃４は一回転ごとのパルス
の順番を示している。そして＃４のパルスの幅が大きい
のは、エンジンの進角前点火位置であることが分かるよ
うにしたものである。この図で、点火時刻は１回転に１
度づつあるが、４サイクルの場合は、どちらかが排気行
程に飛火する捨火となる。また、点火信号ｂと点火コイ
ル一次電流ｃは同期した波形となる。

第３図は、第２図の一部を拡大した図である。＃４の
基準位置信号ａの立上り時点は進角前点火位置であり、
そこから進角量θだけ進角した位置で点火している（点
火信号がオフになる）ことを表している。この点火時の
点火ノイズｎが、図のように基準位置信号ａに入り込ん
でしまうと、CPU5はそれを基準位置信号ａの立上りであ
ると判断してしまう可能性がある。そうするとこれ以降
の基準位置信号ａの番号がずれてしまう。基準位置信号
ａの＃４のパルス幅が長くなっているのは、４番である
ことを見失わないようにするためであるが、一度見失う
と、最低１回転しなければもう一度見付けだすことはで
きない。つまり、見付けだすまでは正しい制御が実行さ
れなくなり、誤動作となってしまう。

以下、この点火ノイズによる誤動作の防止、及び点火
制御を行うROM6のプログラムを説明する。第４図は基準
位置信号ａの立上りまたは立下り時に、第１図の入力エ
ッジ検出器８から発せられる割込み信号ｅによって起動
される基準位置信号割込み処理ルーチンのフローチャー
トである。ここで、割込みと呼ぶのは、一般にCPU5は本
発明に係わるノイズ除去、点火制御のみを行っているの
ではなく、エンジン燃料噴射量等種々の制御も行ってい
るので、そうした他の処理に対して割込みを行う、とい
う意味である。そして本ルーチンでは、まずステップ90
で入力エッジ検出器８が基準位置信号ａの立上りを検出
する状態にセットされているかどうかを調べる。もし立
上り検出状態になっていれば、ステップ91で信号ｇによ
り検出器８を立下り検出状態に切換えておき、それから
第５図に示す立上り検出時の処理100を行う。またステ
ップ90で立下り検出状態になっていれば、ステップ92で
信号ｇにより検出器８を立上り検出状態に切換えてお
き、それから第６図に示す立下り検出時の処理200を行
う。

第５図は基準位置信号ａの立上りが検出されたときの
処理ルーチンのフローチャートで、ステップ101におい
てその立上り時点の進角角度が小（低速回転）か大（高
速回転）かを調べる。この低速か高速かの判定は、アイ
ドリング時よりも高速の2000〜3000r.p.m程度を域値と
して行えばよい。そしてもし小、つまり点火時刻が基準
位置信号ａの立上りに接近している場合は、ステップ10
7において基準位置信号ａのレベルが“L"かどうかを調
べる。点火ノイズのパルス幅は数nS〜数10nSと極めて短
いが、本割込み処理がスタートしてから基準位置信号ａ
のレベルを検査するまでには、数10μＳ程度の時間を必
要とする。一方、本物の基準位置信号の場合は、エンジ
ンの使用最高回転速度の時でも数10μＳ以上は十分に
“H"となるようにそのパルス幅を設定できる。従って点
火ノイズであった場合は“L"が検出され、本当の基準位
置信号であれば“H"が検出されるので、点火ノイズの検
出が可能となる。但し第７図のように、点火ノイズｎと
基準位置信号ａが極めて接近しているような場合は、前
記したステップ107だけでは正しい判断はできない。こ
れは、第５図の処理がスタートしてから、基準位置信号
のレベル検査を実行し、点火ノイズであると判断してい
る最中に、本物の基準位置信号が入力されると、CPU5は
点火ノイズと判断したため割込み処理を終了してしま
い、本物の信号を見落としてしまう場合があるからであ
る。そのため、ステップ108でもう一度基準位置信号ａ
のレベル検査をして、本当に点火ノイズによるものかど
うかを判断しなければならない。

ここでまた基準位置信号ａのレベルが“L"であったな
らば、間違いなく点火ノイズであるので、ステップ109
で処理を終了する。

ステツプ107あるいは108において、“H"が検出された
場合は、基準位置信号ａが入力されていたと判断し、ス
テップ110以下の点火時刻あるいは通電開始時刻設定の
処理を行う。これは従来から既知の処理であり、まずス
テツプ110では、基準位置信号が１つ入力されたのでそ
の番号を＋１し、今何番目の信号が入力されたかをチェ
ックしている。次のステップ111では、基準位置信号ａ
の周期Ｔ（エンジンの回転数）を検出する。この検出
は、基準位置信号ａの立上り及び立下りが検出されるご
とにその検出時点のフリーランカウンタ10の値がラッチ
９へセットされるので、CPU5は１つの立上りから次の立
上りまでのカウント数の差をラッチ９の値を監視して求
めることにより行われる。続いてステップ112では、先
に求めた信号ａの周期Ｔに適した進角量θ（度）を予め
ROM6に格納した回転数（周期Ｔから決まる）対進角量の
テーブルから求め、これと周期Ｔとから、＃３基準位置
信号始点から点火時刻までの時間幅TADV（第３図参照）
を TADV＝（１−θ/90）・Ｔ ……（１）によって算出し、RAM7に格納する。ステップ113では、
これから通電開始時刻をセットするのか点火時刻をセッ
トするのかを判断し、点火時刻のセットであればステッ
プ114を実行する。このステップでは、＃３の基準位置
信号の入力された時刻T0をラッチ回路９から取り出し、
これに式（１）で求めた時間を加算して T2＝T0＋TADV ……（２）により点火時刻T2を求め、これをラッチ回路11へラッチ
し、かつＤフリップフロップ13のＤ端子へデータ“L"を
出力して処理を終了する。

また、ステツプ113で通電開始時刻をセットすると判
断した場合は、ステップ115を実行する。このステップ
では、点火信号ｂをオン状態に保つ時間幅をTTとする
と、これを点火時刻T2から差し引くことにより通電開始
時刻T1を算出する。

T1＝T2−TT ……（３）この値はラッチ回路11へラッチされ、またCPU5からＤ
フリップフロップ13のＤ端子へ“H"が出力されて処理が
終了する。

次に、第５図のステツプ101において、進角角度が大
きい、即ちエンジン回転数が高い場合には、別の方法で
点火ノイズの検出を行う。まず、ステップ102におい
て、基準位置信号ａが何番目のものかを判定し、点火位
置出力を実行する＃３のものであれば、次のステップ10
3を実行する。ここでは、点火信号ｂのレベルを調べ、
この割込み処理が基準位置信号ａの立上りで起動された
のは、点火ノイズによるものでまちがいないのかを判断
する。点火ノイズによるものであれば必ず点火信号ｂは
“L"となっている筈だからである。次にステップ104で
第１図におけるラッチ回路９の値とラッチ回路11の値の
差を求める。ここで点火ノイズで当該ルーチンが起動さ
れたときは、ラッチ回路11の値は点火時刻であり、ラッ
チ回路９の値はその点火時刻に発生した点火ノイズの立
上りを入力エッジ検出器８が検出した時刻にセットされ
ており、この検出に要する時間は高々10μＳ以下であ
る。従って点火ノイズの場合はステップ104で求めた差
は10μＳを越えることはない。一方、本当の基準位置信
号ａの立上りでルーチンが起動されたときは、その信号
ａはステップ102で＃３のものであるのが確認されてい
るので、ラッチ回路９の値は第３図の時刻T0になってい
る。他方のラッチ回路11の値は点火時刻T2であるから、
ステップ104で求めた差は式（１）で求めたTADVになる
筈で、これは10μＳよりも十分大である。従って、ステ
ップ105で、ステップ104で求めた差が10μＳ以下なら点
火ノイズであると判断し、ステップ106において処理を
中断し終了させる。

ステップ102,103,105でNoと判定されたときは、前述
したステップ110以降の処理を実行する。

次に第６図のフローチャートについて説明する。これ
は基準位置信号ａの立下り時に行われる処理ルーチンで
ある。エンジン回転数が極めて低い場合、基準位置信号
ａからの経過時間によって点火をセットしていては、エ
ンジンの回転変動が大きすぎて正確な制御ができないた
め、第５図のフローチャートでは省略したが、基準位置
信号ａの＃４が入力されたらすぐ点火を実行するという
処理が行われる。そのため、第８図に見られるような点
火ノイズが入力信号に載ってしまうことがある。

第６図の処理は、本来立下り検出時に行われる基準位
置信号ａの＃４パルスを検出するための処理ルーチン
（第６図ステップ203以降が該当）であるが、第８図の
ような点火ノイズで起動するとそれ以降のパルスの周期
が正確につかめなくなるので、誤動作がは発生する。そ
のため、ステップ201を挿入して誤動作を防止してい
る。即ち、ステップ201では、基準位置信号ａのレベル
を検査する。本物の信号の立下り検出時であれば、“L"
となっている筈であるので次のステップ203を実行する
が、“H"であれば前述した第５図ステップ107の場合と
同様に、点火ノイズｎのパルス幅が十分小さいことから
点火ノイズであると判断でき、ステップ202で処理を中
断する。ただしこの場合、点火ノイズは基準位置信号ａ
の立上り直後に発生し、同信号の立下りまでには十分な
時間があるから、ステップ201の実行時点に基準位置信
号ａが入力されることはない。従って、ステップ201に
よる検査は一度だけでよく、第５図の場合のステップ10
8に相当する検査はいらない。

なお、ステップ203以降の従来の処理を簡単に説明し
ておく。ステップ201で“L"が検出されたときは、ステ
ップ203へ移り、ここで入力された基準位置信号のパル
ス幅を求める。これは、第５図のステップ111における
回転周期の検出と同様に、基準位置信号の立上り時及び
立下り時にラッチ回路９にラッチされた値をRAM7に取り
込み、この差から検出する。次のステップ204では、ス
テップ203を実行して得られたデータを比較し、ステッ
プ205において、他の基準位置信号ａのパルス幅よりも
幅広いパルスを検出したときのみステップ206を実行
し、ここで基準位置信号ａの番号をクリアして、処理を
終了する。

以上の第６図の処理により、非常に低速での回転時に
おいても、点火ノイズによる誤動作を防止できる。

なお、本発明は、内燃機関の点火制御でなくても、例
えばソレノイドやリレー回路等のデバイスがあり、その
デバイスから発生するノイズがその入力信号へ入り込む
可能性があり、かつノイズの発生タイミングがわかって
いる場合には適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、クランク角センサの信号線に点火ノ
イズが載っても、それを検出して誤動作を防止できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図及
び第３図は基準位置信号、点火信号及び点火コイルの一
次電流の説明図、第４図〜第６図は基準位置信号立上り
または立下り時の割込み処理のフローチャート、第７図
及び第８図は点火ノイズ発生の説明図である。１……クランク角センサ、５……CPU、８……入力エッ
ジ検出器、9,11……ラッチ回路、10……フリーランカウ
ンタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−40754（ＪＰ，Ａ) 特開平１−247738（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−8444（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−169667（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−99065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのクランク角センサから出力され
る矩形パルス状の基準位置信号からエンジンの回転速度
を求め、該求めた回転速度に適した点火時刻を算出して
イグニションコイルへの点火信号を出力する点火制御装
置において、上記基準位置信号入力端子へ入力された入
力信号の立上り及び立下りを検出しかつ検出時刻を記憶
するエッジ検出手段と、該手段により上記入力信号の立
上りが検出されたときにもしエンジンの回転数が予め定
められたしきい値以下のときは上記入力信号のレベルを
調べ、該レベルが上記基準位置信号のハイレベルもしく
はロウレベルを維持していないならば上記検出された立
上りもしくは立下りはノイズによるものと判断する第１
のノイズ検出手段と、上記エッジ検出手段により上記入
力信号の立上りもしくは立下りが検出されたときにもし
エンジンの回転数が上記しきい値以上のときは上記点火
信号のレベル及び上記エッジ検出手段による立上りもし
くは立下り検出時刻と上記点火時刻との差を調べ、上記
点火信号のレベルがローレベルもしくはハイレベルでか
つ上記時刻の差が所定値以下のときは上記検出された立
上りもしくは立下りはノイズによるものと判断するとと
もに、上記検出された立上りもしくは立下りがノイズに
よるものと判断されたときは基準位置信号の立上りもし
くは立下り検出時に行う処理を実行しないように制御す
る第２のノイズ検出手段とを設けたことを特徴とする点
火制御装置。
【請求項２】前記エッジ検出手段により前記入力信号の
立下りもしくは立上りが検出されたときに上記入力信号
のレベルを調べ、該レベルが前記基準位置信号のハイレ
ベルもしくはローレベルであるときは上記立下りもしく
は立上りはノイズによるものと判断し、上記基準位置信
号の立下りもしくは立上り検出時に行う処理を実行しな
いように制御する第３のノイズ検出手段を設けたことを
特徴とする請求項１記載の点火制御装置。