JP3099973B2 - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの点火時期制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子式エンジン制御装置を用いて点火時
期制御を行う場合、エンジンの回転信号（気筒判別信号
・基準信号）から気筒を判別したり点火時期制御の基準
位置をとらえている。この種の回転信号を発生する装置
としては、例えば特開昭５３−９７１３０号，特開昭６
０−１４９９４３号公報に開示されるように、電磁ピッ
クアップコイルや光電ピックアップ等の信号発生器を用
いて、クランク軸或いはカム軸に設けた信号発生用の回
転体の被検知部（突起やスリット等）を検出するものが
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように信号発生
用の回転体をクランク軸に直結させた場合には、ピスト
ン位置に対する信号のずれが小さいため、エンジン制御
装置で演算した点火時期と実際の点火時期とのずれが小
さくなる利点がある。反面、４気筒以上のエンジンの場
合にはエンジンの全ての気筒が各自のサイクルを終るま
でにエンジンが２回転し、クランク軸も２回転（換言す
ればエンジン１回転で１回転）するため、各気筒に対応
の気筒判別信号を発生することはできない。

【０００４】一方、信号発生用の回転体をカム軸に取付
けた場合は、カム軸がエンジン２回転につき１回転する
ので、４気筒以上の場合でも各気筒に対応した気筒判別
用の信号を発生することができる。しかし、カム軸とク
ランク軸とはギア及びチェーン又はベルト等で連結され
ているため、この連結手段のがた，熱による膨張，収縮
などで両者には微妙な位置ずれが生じ、演算した点火時
期と実際の点火時期とにずれが生じる。

【０００５】また、上記クランク軸に信号発生用の回転
体を設ける場合は、場所的な制約及び耐環境性の配慮か
ら一般に電磁ピックアップ方式が採用されるが、電磁ピ
ックアップの出力電圧は、エンジンの回転数（回転速
度）によって出力レベルが変動する。そのため、始動時
等にように回転数の低い運転領域では回転信号発生器の
出力電圧が振幅で数百ｍＶまで低下し、信号検出の点で
改善すべき点があった。

【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、一つには、４気筒以上の多気筒エンジンの気筒判
別を可能にしつつ点火時期の演算値と実際の点火時期と
のずれの少ない高精度点火時期制御を実現できる装置を
提供することにある。

【０００７】もう一つは、上記目的に加え、クランク軸
側に電磁ピックアップ方式の基準信号発生用の回転体を
設けた場合であっても、エンジンの低回転時に安定した
信号出力を確保して点火時期制御を実行する装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために次のような課題解決手段を提案する。

【０００９】すなわち、本発明は、複数気筒を有するエ
ンジンのクランク軸に点火時期制御の基準信号発生用の
被検知部を配設した回転体を直結し、この回転体の被検
知部を電磁ピックアップコイルを用いて検出して所定角
度毎の基準信号を出力する基準信号発生器と、前記クラ
ンク軸と連動するカム軸に気筒判別信号発生用の被検知
部を配設した回転体を取付け、この回転体の被検知部を
光−電気変換手段を用いて検出して気筒判別信号を出力
する回転信号発生器と、前記基準信号発生器から出力さ
れる基準信号及び前記回転信号発生器から出力される気
筒判別信号を入力し、この気筒判別信号の立上りの後最
初に生じる基準信号をとらえて点火時期制御の各気筒の
基準位置を決定する第１の信号処理回路と、エンジン始
動時及びエンジン回転数が所定値以下の低回転領域の少
なくとも１つの条件に該当すると、前記第１の信号処理
回路による前記基準位置決定動作に代えて前記カム軸側
の前記回転信号発生器で発生させた気筒判別信号の出力
からこの出力の中で予め設定した基準点をとらえて点火
時期制御の各気筒の基準位置を決定する第２の信号処理
回路とを備えたことを特徴とする。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【作用】上記構成によれば、所定値以上のエンジン回転
数領域、すなわち電磁ピックアップコイルによる信号検
出が充分である回転数領域では、基準信号発生器として
クランク軸側に設けた回転体を基準信号発生要素とする
電磁ピックアップコイルが用いられる。 この場合、気筒
判別信号については、エンジン２回転につき１回転する
カム軸の回転体より気筒判別信号を生成するため、４気
筒以上のエンジンであっても各気筒対応の気筒判別信号
を発生できる。第１信号処理回路は、クランク軸側の回
転体（電磁ピックアップコイルの回転体）より生成され
る基準信号のパルス列のうち各気筒判別信号の立上りの
後最初に発生するものを基準信号としてとらえて、点火
時期制御の各気筒の基準位置を決定する。

【００１３】この基準信号はその時の気筒判別信号と関
連させて対応気筒の基準信号として信号処理されるが、
基準信号そのものはクランク軸に直結させた回転体より
生成できるので、基準信号の位置ずれひいてはこの基準
信号を基に演算した点火時期と実際の点火時期とのずれ
をほとんどなくす。

【００１４】

【００１５】またエンジン始動及びエンジン回転数が所
定値以下の少なくとも１つの条件に該当すると、換言す
れば電磁ピックアップコイルの信号の出力が必要以上に
低下するエンジン回転数領域では、第２の信号処理回路
が作動して、クランク軸側で発生する基準信号に代えて
カム軸側の光−電気変換手段で発生させた気筒判別信号
の中の基準点から各気筒ごとの点火時期制御の基準位置
を決定する。

【００１６】この場合には、エンジン回転の低い領域で
は点火時期制御精度が多少犠牲になるが安定した基準信
号をエンジン回転数全領域で発生させる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。

【００１８】図１は本発明の一実施例の点火時期制御装
置の概要図、図２は上記実施例に係る点火時期制御装置
の要部を示す回路図及びその動作状態を示すタイムチャ
ートである。

【００１９】図１において、エンジン１の各気筒のピス
トン４はコンロッド５を介してクランク軸６と連結さ
れ、燃焼によって動作するピストン４の上下運動に同期
してクランク軸６はエンジン１回転につき１回転する。

【００２０】クランク軸６の軸端にはリングギア７が直
結され、このリングギア７の外周に基準信号発生用の突
起（あるいは溝）が所定角度で配設され、リングギア７
の外周と対向して電磁ピックアップ方式の信号発生器８
が配置してある。

【００２１】エンジン１の上部にはカム軸２が装着さ
れ、クランク軸６とギア及びタイミングベルト又はチェ
ーンを介して連結され、エンジン２回転につきカム軸２
が１回転する。カム軸２の端部に光−電気ピックアップ
方式の回転信号発生器３のロータプレートが固着され
る。

【００２２】ここで、上記電磁ピックアップ方式及び光
−電気ピックアップ方式の回転信号発生器を説明する。

【００２３】電磁ピックアップ方式の回転信号発生器
は、図４に示すようにリングギア（回転体）７の外周上
に所定角度ごとに突起７０が配設され、電磁ピックアッ
プコイル８は、磁気を帯びた鉄心８０及びコイル８１で
構成される。上記リングギア７と鉄心８０間の距離が変
化しない間は鉄心８０の周囲の磁界に変化は生じない。
リングギア７が回転し、突起７０が鉄心８０に近づきそ
のギャップが縮まると、周囲の磁界が変化しコイル８１
に電磁誘導により起電力が生じ、基準信号８ａが発生す
る。

【００２４】光−電気ピックアップ方式の回転信号発生
器３は、図３の（ａ）に示すようにカム軸と連結された
シャフト３５にロータプレート３０が取付けられ、シャ
フト３５と同様にエンジン２回転につき１回転する。

【００２５】図３の（ｂ）はロータプレート３０を上か
らみた図で、Ａの方向に回転する。ロータプレート３０
の外周には回転信号発生用の２種類のスリット３０ａ及
び３０ｂが配設され、３０ａが気筒判別信号３ａを生成
するためのスリット、３０ｂが角度信号３ｂを生成する
ためのスリットで、角度信号用のスリット３０ｂは所定
角度ａ（ｄｅｇ）毎に穿設されている。本実施例では、
６気筒エンジンを一例とし、これに対応して気筒判別信
号３ａがそれぞれスリット面積を変えて等角度で６個配
設してある。

【００２６】図３の（ａ）に示すようにロータプレート
３０の両側には発光ダイオード３１と受光ダイオード３
２が各２個取付けられる。発光ダイオード３１から発せ
られた光が気筒判別信号用スリット３０ａ及び角度信号
用スリット３０ｂを通って、受光ダイオード３２に達す
ると起電力が生じる。この起電力を検出して信号の増幅
及び波形整形を波形整形回路３３で行い、気筒信号３
ａ，角度信号３ｂとして出力する。３４は定電圧整形回
路であり、発光ダイオード３１及び波形整形回路３３に
定電圧を供給する。

【００２７】上記電磁ピックアップコイル８で検出され
た基準信号８ａ及び受光ダイオード３２で検出された気
筒判別信号３ａ及び角度信号３ｂは、図１に示すエンジ
ン制御装置９に入力される。

【００２８】エンジン制御装置９は角度信号３ｂによっ
て検出されるエンジン回転数などの運転状態から最適点
火時期を演算し、点火信号９ａをパワースイッチ１０へ
出力する。本実施例では各気筒ごとに点火コイルをもつ
電子配電システムを採用する。パワースイッチ１０の内
部はトランジスタ１３で構成され、点火コイル１１への
通電を点火信号９ａにより制御する。これで得られた点
火エネルギーが点火プラグ１１に伝達され点火する。

【００２９】エンジン制御装置９は、図２の（ａ）に示
すように基準信号８ａの波形整形回路２０、フリップフ
ロップ（Ｆ／Ｆ）回路２１、アンド回路２２、点火時期
制御用の演算回路（ＣＰＵ）２３などで構成される。

【００３０】本実施例の動作を図２（ｂ）のタイムチャ
ートを参照しつつ説明する。

【００３１】電磁ピックアップ式信号検出器８からの出
力である基準信号８ａは０Ｖを中心に振幅する信号とな
る。その信号の間隔は、本実施例では後述の気筒判別信
号３ａとの組み合わせの関係からクランク角度で３０°
毎の一定間隔としてある。このような基準信号８ａをＣ
ＰＵ２３で読み込むため、波形整形回路２０により波高
値５Ｖ程度のパルスにした整形信号２０ａに波形整形す
る。この整形信号２０ａはＦ／Ｆ回路２１のリセット
（Ｒ）入力端子とＣＰＵ２３に入力される。一方、気筒
信号３ａもＦ／Ｆ回路２１のセット（Ｓ）入力端子とＣ
ＰＵ２３に入力される。

【００３２】ここで、カム軸２はクランク軸６の回転を
ギア及びベルトまたはチェーンを介して伝達するが、ギ
アのかたつきや回転信号発生器３の取付け角度のがたつ
きのため、クランク軸側の基準信号８ａに対しカム軸側
の気筒判別信号３ａの位相関係が一定とならない。例え
ば、気筒信号３ａの立上りが発生してから次の基準信号
８ａが発生するまでの角度を１５°と設定しても、クラ
ンク軸とカム軸の位相ずれがあるために上記角度は１５
°になるとは限らない。クランク軸に対しカム軸の位相
ずれを±１０°とすると、気筒判別信号３ａの立上り
後、次の基準信号８ａまでの角度は１５±１０°とな
る。

【００３３】従って仮りにカム軸側で生じた気筒判別信
号３ａの立上り或いは立下りを点火時期の基準位置とす
ると基準位置に誤差が生じる。以上を配慮し本実施例で
は次のようにして基準位置を設定する。

【００３４】基本的にはカム軸側で発生した気筒判別信
号３ａの立上り後に最初にくる基準信号８ａのパルスを
抽出してそれを基準位置とする。

【００３５】それを実現するため、まず気筒判別信号３
ａの立上りでＦ／Ｆ回路２１をセットし、出力である抽
出信号２１ａをハイ（Ｈｉｇｈ）にする。次に整形した
基準信号２０ａの立下りでＦ／Ｆ回路２１をリセットし
て抽出信号２１ａをロー（Ｌｏｗ）にする。上記操作で
得られた抽出信号２１ａと整形信号２０ａとのアンドを
アンド回路２２でとることにより基準位置信号２２ａを
得る。得られた基準位置信号２２ａはＣＰＵ２３に入力
され、点火時期演算の基準位置として用いられる。

【００３６】本実施例によれば、４気筒以上の気筒判別
を可能しつつ、点火時期の演算に用いる基準位置信号２
２ａは、クランク軸で発生した信号８ａに基づいている
ものであるため、演算した点火時期と実際の点火時期と
のずれを少なくし、点火制御精度を高める。

【００３７】なお、基準信号８ａを発生させる電磁ピッ
クアップ式信号発生器８の出力電圧は、エンジンの回転
数によってその出力レベルが影響し、回転数が低くなれ
ばなる程、その電圧レベルが低くなる。そのため、波形
整形回路２０でとりこめないほど電圧が低下すると基準
位置が検出できなくなり、点火信号９ａも出力できなく
なるおそれがある。

【００３８】本実施例では上記事態に対し次のように対
処する。

【００３９】すなわち、始動時またはエンジン回転数が
所定の回転数より低くなった場合に、気筒判別信号３ａ
をＣＰＵ２３に直接取り込んで、気筒判別信号３ａの立
上りを基準にして点火時期の演算を行う。すなわち、各
気筒判別信号３ａはその立上り点が基準点となるように
してある。この場合には、回路要素２０，２１，２２が
基準位置を決定するための第１の信号処理回路、ＣＰＵ
２３が第２の信号処理回路となる。

【００４０】図４は、点火時期演算のための基準位置を
切り換える動作を示すフローチャートである。Ｓ１〜Ｓ
５はステップを示す。まず、Ｓ１で現在始動時か否かを
確認する。始動時でない場合、Ｓ２で回転数が所定値
（例えば３００ｒｐｍ）以下か否かを確認する。いずれ
の条件に該当しない場合、Ｓ３で基準位置信号２２ａを
選択する。

【００４１】一方、Ｓ１かＳ２で始動時またはエンジン
回転数が所定回転数以下であることが確認された場合、
Ｓ４で気筒判別信号３ａのみから基準位置をとらえる。
Ｓ３，Ｓ４でどちらかの信号を基準にするかが決まった
後、それに応じて点火時期の演算をＳ５で行う。

【００４２】以上により、電磁ピックアップによる基準
信号８ａの出力レベルが低い領域でも基準位置を検出で
き確実に点火信号９ａを出力できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、所定の回転数以上の領
域では、クランク軸側で発生させた基準信号とカム軸側
で発生させた気筒判別信号との双方の相対的位置関係か
ら、気筒ごとの基準位置を決定するので、４気筒以上の
多気筒エンジンの気筒判別を可能にしつつ演算した点火
時期と実際の点火時期とのずれを少なくし高精度の点火
時期制御を実現できる。

【００４４】また、クランク軸側の基準信号発生器とし
て電磁ピックアップコイルを用いた場合であっても、条
件に応じて基準信号の発生を上記電磁ピックアップコイ
ルに代えてカム軸側の回転信号発生器で行わせること
で、エンジンの全回転領域で安定した基準信号の確保，
点火時期制御を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る点火時期制御装置の全
体構成を示す概要図。

【図２】上記実施例の要部を示す回路及び動作状態のタ
イムチャートを示す説明図。

【図３】上記実施例に用いる気筒判別信号発生用の回転
信号発生器及びそれに用いるロータプレートの説明図。

【図４】上記実施例に用いる基準信号発生器の説明図。

【図５】上記実施例の動作状態を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン、２…カム軸、３…光−電気式ピックアッ
プ（回転信号発生器）、３ａ…気筒判別信号、３ｂ…エ
ンジン回転角信号、６…クランク軸、７…リングギア
（基準信号発生用回転体）、８…電磁ピックアップ（基
準信号発生器）、８ａ…基準位置信号、９…エンジン制
御回路（点火時期制御回路）、９ａ…点火信号、２０，
２１，２２…信号処理回路（第１の信号処理回路）、２
３…ＣＰＵ（点火時期演算回路，第２の信号処理回
路）、３０…気筒判別信号発生用の回転体、３０ａ…気
筒別信号発生用の被検知部（スリット）、３０ｂ…エン
ジン回転角信号発生用の被検知部（スリット）、３１，
３２…光−電気信号変換手段（発光ダイオード，受光ダ
イオード）、７０…基準信号発生用の被検知部（突
起）、８１…ピックアップコイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−87649（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72467（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229953（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221663（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−191506（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/15 F02D 45/00 362

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数気筒を有するエンジンのクランク軸
   に点火時期制御の基準信号発生用の被検知部を配設した
   回転体を直結し、この回転体の被検知部を電磁ピックア
   ップコイルを用いて検出して所定角度毎の基準信号を出
   力する基準信号発生器と、 前記クランク軸と連動するカム軸に気筒判別信号発生用
   の被検知部を配設した回転体を取付け、この回転体の被
   検知部を光−電気変換手段を用いて検出して気筒判別信
   号を出力する回転信号発生器と、 前記基準信号発生器から出力される基準信号及び前記回
   転信号発生器から出力される気筒判別信号を入力し、こ
   の気筒判別信号の立上りの後最初に生じる基準信号をと
   らえて点火時期制御の各気筒の基準位置を決定する第１
   の信号処理回路と、エンジン始動時及びエンジン回転数が所定値以下の低回
   転領域の少なくとも１つの条件に該当すると、前記第１
   の信号処理回路による前記基準位置決定動作に代えて前
   記カム軸側の前記回転信号発生器で発生させた気筒判別
   信号の出力からこの出力の中で予め設定した基準点をと
   らえて点火時期制御の各気筒の基準位置を決定する第２
   の信号処理回路と を備えたことを特徴とするエンジンの
   点火時期制御装置。
2. 【請求項２】 前記第２の信号処理回路で前記基準点を
   とらえる場合は、各気筒ごとの前記気筒判別信号の立上
   り又は立下り点を点火時期制御の基準位置となるように
   設定して、この立上り又は立下りを基準点とした請求項
   １記載のエンジンの点火時期制御装置。
3. 【請求項３】 前記回転信号発生器は、そのカム軸側に
   取付けた回転体に気筒判別用の被検知部のほかにエンジ
   ン回転角信号発生用の被検知部を配設した請求項１又は
   ２記載のエンジンの点火時期制御装置。