JP3198946B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の気筒を有す
る内燃機関の点火位置をマイクロコンピュータを用いて
制御する内燃機関用点火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関用の点火装置は、点火信号が与
えられた時に点火用の高電圧を発生する点火回路と、点
火回路に点火信号を与える時期を制御する点火時期制御
部とにより構成される。点火時期制御部をマイクロコン
ピュータを用いて構成する場合には、機関と同期回転す
るリラクタ（誘導子）付きのロータと該ロータの回転方
向の前方側及び後方側にそれぞれ位置するリラクタの前
端部及び後端部をそれぞれ検出したときにパルス信号を
発生する信号発電子とを備えた信号発電機を設けて、該
信号発電機の出力信号から機関の回転速度情報や点火位
置の計測を開始する基準位置の情報を得るようにしてい
る。

【０００３】マイクロコンピュータは、信号発電機が出
力するパルス信号の発生間隔から機関の回転速度を演算
し、演算した回転速度が点火位置制御領域（点火位置を
機関の回転速度に対して制御する領域）にあるか否かを
判定する。その結果、回転速度が点火位置制御領域にあ
ると判定されたときには、点火位置制御領域の各回転速
度における点火位置を、マップや計算式を用いて演算す
る。この点火位置は、機関の回転軸がその時の回転速度
で基準位置から点火位置まで回転する間に計数すべきク
ロックパルスの数（点火位置計測用計数値）の形で演算
される。マイクロコンピュータは、信号発電機が基準位
置を定めるためのパルス信号を発生した時に演算した点
火位置計測用計数値の計数を開始し、その計数が終了し
た時に制御領域用点火位置信号を発生する。

【０００４】上記のように、マイクロコンピュータは、
信号発電機が出力するパルスの発生間隔から機関の回転
速度を演算して、演算した回転速度における点火位置を
演算するが、回転速度が極めて低い領域では、機関の回
転軸が１回転する間に回転速度が細かく変動するため、
信号発電機の出力パルスの発生間隔から求めた回転速度
を用いて点火位置を正確に演算することは困難であり、
演算により求めた点火位置で点火を行わせると機関の動
作が不安定になる。そのため、従来は、信号発電機が出
力する特定のパルス信号の発生位置が機関の低速領域に
適した点火位置となるように信号発電機を設けて、機関
の回転速度が点火位置制御領域よりも低い低速領域にあ
ると判定された時に、該特定のパルス信号の発生位置
で、低速領域の点火位置を定める固定点火位置信号を発
生させるようにしている。

【０００５】上記固定点火位置信号は、マイクロコンピ
ュータが発生する制御領域用点火位置信号とともにハー
ドウェア回路からなる点火信号供給回路に与えられる。
点火信号供給回路は、固定点火位置信号または制御領域
用点火位置信号が発生したときに点火回路に点火信号を
与える。

【０００６】内燃機関が複数の気筒を有している場合に
は、各気筒ごとに点火回路を設けて、各気筒の点火位置
で各気筒用の点火回路に点火信号を与える必要がある。
この場合、制御領域における点火位置を定めるための基
準位置の情報と、低速領域における固定点火位置の情報
とを各気筒ごとに得る必要がある。そのため、ｎ個（ｎ
は２以上の整数）の気筒を有する多気筒の内燃機関を点
火する場合には、信号発電機のロータに第１ないし第ｎ
の気筒にそれぞれ対応する第１ないし第ｎの気筒用のリ
ラクタを設けて、各気筒用のリラクタにより発生させら
れるパルス信号から基準位置と固定点火位置の情報とを
得るようにしている。

【０００７】上記のように、信号発電機のロータに複数
のリラクタを設けて、各リラクタによりパルス信号を発
生させる場合には、各リラクタにより発生させられるパ
ルス信号がいずれの気筒に対応する信号であるかを判別
し得るようにしておく必要がある。

【０００８】信号発電機が発生するパルス信号がいずれ
の気筒用の信号であるかを判別する気筒判別の一方法と
して、ロータに設ける第１ないし第ｎの気筒用のリラク
タの内の少なくとも１つの円弧長（ロータの回転方向に
測った長さ）を他のリラクタの円弧長よりも長くして、
ロータの回転方向の前方側及び後方側にそれぞれ位置す
る各リラクタの前端部及び後端部がそれぞれ発生させる
パルス信号の発生間隔を判別することにより、第１ない
し第ｎの気筒用のパルス信号を判別する方法が知られて
いる。

【０００９】図３は３気筒内燃機関を点火する場合に用
いる信号発電機の構成例を示したもので、同図において
１はカップ状に形成されて内燃機関の回転軸（通常はク
ランク軸）に取り付けられた鉄製のフライホイールであ
る。この例では、フライホイール１が図示の矢印方向に
（図面上時計方向に）回転するものとする。

【００１０】フライホイール１の周壁部１ａの外周部に
は内燃機関の第１ないし第３の気筒にそれぞれ対応する
第１ないし第３の気筒用のリラクタ（誘導子）ｒ1 ，ｒ
2 及びｒ3 が形成され、フライホイール１の外周部によ
り信号発電機のロータ２が構成されている。各リラクタ
は一定の幅寸法をもってフライホイールの回転方向に延
びる突起からなっていて、図示の例では、第１の気筒用
のリラクタｒ1 の円弧長が他の気筒用のリラクタｒ2 及
びｒ3 の円弧長よりも長く設定され、第２及び第３の気
筒用のリラクタｒ2 及びｒ3 の円弧長は等しく設定され
ている。第１ないし第３の気筒用のリラクタｒ1 ないし
ｒ3 は、それぞれの前端部（ロータの回転方向の前方側
に位置する端部）ｒ1a，ｒ2a及びｒ3a相互間の角度間隔
が１２０（＝３６０／３）度に等しくなるように設けら
れている。

【００１１】ロータ２の外周側には、内燃機関のケース
などに設けられた取り付け部に固定された信号発電子３
が配置され、ロータ２と信号発電子３とにより信号発電
機が構成されている。信号発電子３はリラクタｒ1 〜ｒ
3 に対向する磁極部３ａを先端に有する鉄心と、該鉄心
に巻回されたパルサコイルと、該鉄心に磁気結合された
永久磁石とを備えて、永久磁石から鉄心を通して流れる
磁束の変化をパルサコイルにより検出してパルス信号を
発生する周知のものである。信号発電子３内のパルサコ
イルは、リラクタｒ1 ないしｒ3 の回転方向の前端部ｒ
1a〜ｒ3aがそれぞれ磁極部３ａとの対向を開始する際に
生じる磁束の変化を検出したときに第１ないし第３の気
筒用の第１のパルス信Ｐa1ないしＰa3を発生し、リラク
タｒ1 ないしｒ3 の回転方向の後端部ｒ1b〜ｒ3bがそれ
ぞれ磁極部３ａとの対向を終了する際に生じる磁束の変
化を検出したときに第１ないし第３の気筒用の第２のパ
ルス信号Ｐb1ないしＰb3を発生する。これらのパルス信
号の波形を機関の回転軸の回転角度θに対して示すと図
５（Ｂ）のようになる。

【００１２】図３に示した信号発電機においては、第１
の気筒用のリラクタｒ1 の円弧長が他の気筒用のリラク
タｒ2 及びｒ3 の円弧長よりも長いため、第１の気筒用
のリラクタｒ1 の前端部ｒ1a及び後端部ｒ1bが検出され
たときにそれぞれ発生する第１のパルス信号Ｐa1及びＰ
b1相互間の角度間隔αが、他のリラクタｒ2 及びｒ3の
それぞれの前端部及び後端部が検出されたときに発生す
る第１及び第２のパルス信号相互間の角度間隔βよりも
大きくなる。従って、各気筒用の第１のパルス信号が発
生してから第２のパルス信号が発生するまでの時間を計
測して、その時間が所定値（角度βに相当する時間）よ
りも長いことが検出されたときに、今回発生した第１及
び第２のパルス信号Ｐa1及びＰb1が第１気筒用の信号で
あることを判別することができる。一連の気筒用のパル
ス信号が発生する順序は定まっているため、１つの気筒
用のパルス信号を判別できれば、他の気筒用のパルス信
号は全て判別することができる。

【００１３】図３に示したフライホイール１の周壁部の
内周には、フライホイールの周方向にＮ極とＳ極とが交
互に並ぶように着磁された永久磁石が固定されていて、
該永久磁石とフライホイール１とにより多極の磁石回転
子が構成されている。またフライホイール１の内側に
は、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する鉄心に
エキサイタコイルや他の発電コイルを巻回して構成した
固定子が配置され、該固定子と磁石回転子とにより磁石
式交流発電機が構成されている。この発電機の固定子側
に設けられたエキサイタコイルが、内燃機関用点火装置
の電源として用いられる。磁石式交流発電機が１２極に
構成されているとすると、エキサイタコイルには、図５
（Ａ）に示すように、１回転当り６サイクルの交流電圧
Ｖｅが発生する。

【００１４】図４は、図３に示した信号発電機及び磁石
式交流発電機を用いる内燃機関用点火装置の構成例を示
したもので、同図において、１０Ａないし１０Ｃはそれ
ぞれ第１ないし第３の気筒用の点火回路、１１はＣＰＵ
１１ａ、ＲＡＭ１１ｂ、ＲＯＭ１１ｃ、カウンタ１１
ｄ、入力ポート１１ｅ、出力ポート１１ｆ等を有するマ
イクロコンピュータ、１２Ａないし１２Ｃはそれぞれマ
イクロコンピュータ１１が第１ないし第３の気筒用の点
火位置信号を発生したときに点火回路１０Ａないし１０
Ｃに点火信号Ｖi1ないしＶi3を与える第１ないし第３の
気筒用の点火信号供給回路である。またＷe1及びＷe2は
それぞれ磁石式交流発電機の固定子に設けられた第１及
び第２のエキサイタコイル、Ｗpcは信号発電子３内に設
けられたパルサコイルである。

【００１５】図示の点火回路１０Ａないし１０Ｃは、周
知のコンデンサ放電式の点火回路である。コンデンサ放
電式の点火回路は種々の構成をとり得るが、図示の各点
火回路は、一次コイル及び二次コイルの一端が接地され
た点火コイルＩＧと、該点火コイルの一次コイルの非接
地側の端子に一端が接続されてエキサイタコイルの出力
により図示の極性に充電される点火エネルギ蓄積用コン
デンサＣi と、コンデンサＣi の電荷を点火コイルＩＧ
の一次コイルを通して放電させる放電用サイリスタＴhi
と、点火コイルの一次コイルの両端にカソードを接地側
に向けて接続されたダイオードＤi と、サイリスタＴhi
のゲートカソード間に接続された抵抗Ｒi とを備えた回
路からなっている。第１ないし第３の気筒用の点火回路
１０Ａないし１０Ｃのそれぞれの点火コイルＩＧの二次
コイルに誘起する点火用の高電圧は、第１ないし第３の
気筒に取り付けられた点火プラグＰＬ1 〜ＰＬ3 に印加
されている。

【００１６】第１のエキサイタコイルＷe1は、機関の高
速時に高い電圧を発生するように巻数が少なく設定さ
れ、第２のエキサイタコイルＷe2は、機関の低速時に高
い電圧を出力するように巻数が多く設定されている。両
エキサイタコイルはそれぞれの一端を共通に接続するこ
とにより互いに直列に接続されている。第２のエキサイ
タコイルＷe2の他端はアノードが接地されたダイオード
Ｄ1 のカソードに接続され、両エキサイタコイルの共通
接続点は、アノードが接地されたダイオードＤ2のカソ
ードに接続されている。また第１のエキサイタコイルＷ
e1の他端はアノードが接地されたダイオードＤ3 のカソ
ードに接続されるとともにダイオードＤ4a〜Ｄ4cのアノ
ードに接続され、ダイオードＤ4a〜Ｄ4cのカソードがそ
れぞれ第１ないし第３の気筒用の点火回路１０Ａないし
１０ＣのコンデンサＣi とサイリスタＴhiとの接続点に
接続されている。

【００１７】エキサイタコイルＷe1及びＷe2は、機関の
回転に同期して同位相の交流電圧を出力する。エキサイ
タコイルＷe1及びＷe2が図示の実線矢印方向の正の半サ
イクルの電圧を発生すると、エキサイタコイルＷe1−ダ
イオードＤ4a〜Ｄ4c−点火回路１０Ａないし１０Ｃのコ
ンデンサＣi −ダイオードＤi 及び点火コイルＩＧの一
次コイル−ダイオードＤ2 −エキサイタコイルＷe1の回
路、及びエキサイタコイルＷe2及びＷe1−ダイオードＤ
4a〜Ｄ4c−点火回路１０Ａないし１０ＣのコンデンサＣ
i −ダイオードＤi 及び点火コイルＩＧの一次コイル−
ダイオードＤ1−エキサイタコイルＷe2及びＷe1の回路
を通して電流が流れ、これにより点火回路１０Ａないし
１０ＣのコンデンサＣi が図示の極性に充電される。内
燃機関の第１ないし第３の気筒の点火位置でそれぞれ点
火信号供給回路１２Ａないし１２Ｃから点火回路１０Ａ
ないし１０ＣのサイリスタＴhiのゲートに点火信号Ｖi1
〜Ｖi3が与えられると、各点火回路のサイリスタＴhiが
導通してコンデンサＣi の電荷を点火コイルの一次コイ
ルを通して放電させるため、各点火回路の点火コイルＩ
Ｇの鉄心中で大きな磁束変化が生じ、その二次コイルに
点火用の高電圧が誘起する。点火回路１０Ａないし１０
Ｃのそれぞれの点火コイルＩＧの二次コイルに誘起した
高電圧は点火プラグＰＬ1 〜ＰＬ3 にそれぞれ印加され
るため、これらの点火プラグで火花が生じて機関が点火
される。

【００１８】第２のエキサイタコイルＷe2の他端は電源
回路１３の非接地側の入力端子に接続されている。電源
回路１３は、エキサイタコイルＷe1及びＷe2が図示の破
線矢印方向の負の半サイクルの電圧を誘起したときにダ
イオードＤ3 を通して一方の極性に充電される電源コン
デンサと、該電源コンデンサの充電電圧を設定値以下に
制限する定電圧回路とを備えていて、該電源コンデンサ
の両端に一定の直流電圧Ｅを発生する。この直流電圧Ｅ
は、マイクロコンピュータ１１の電源端子に与えられて
いる。

【００１９】パルサコイルＷpcが発生する第１のパルス
信号Ｐa1〜Ｐa3及び第２のパルス信号Ｐb1〜Ｐb3は、そ
れぞれ波形整形回路１４及び１５を通してマイクロコン
ピュータが認識し得る波形のパルス検出信号Ｖp1及びＶ
p2に変換され、これらのパルス検出信号Ｖp1及びＶp2が
マイクロコンピュータ１１の入力ポートに入力されてい
る。パルス検出信号Ｖp1及びＶp2は例えば、パルス信号
Ｐa1〜Ｐa3及びＰb1〜Ｐb3のレベル（絶対値）が所定の
しきい値レベルに達したときに高レベルから低レベルに
ステップ状に低下する信号であり、マイクロコンピュー
タ１１は、これらのパルス検出信号Ｖp1及びＶp2のレベ
ルの低下を検出したときに、パルス信号Ｐa1〜Ｐa3及び
Ｐb1〜Ｐb3が発生したことを検知する。

【００２０】この例では、第１ないし第３の気筒用のリ
ラクタｒ1 ないしｒ3 のそれぞれの前端部ｒ1a〜ｒ3aが
信号発電子３の磁極部３ａとの対向を開始する位置がそ
れぞれ第１ないし第３の気筒の低速領域での固定点火位
置（通常は上死点に近い最小進角位置）に一致するよう
に、ロータ２と信号発電子３との位置関係が設定されて
いる。従って、信号発電子３は、図５（Ｂ）に示したよ
うに、第１ないし第３の気筒の低速領域の固定点火位置
θ1a，θ2a及びθ3aでそれぞれ第１ないし第３の気筒用
の第１のパルス信号Ｐa1，Ｐa2及びＰa3を発生する。

【００２１】マイクロコンピュータ１１は、ＲＯＭ１１
ｃに記憶されたプログラムを実行することにより、機関
の回転速度の演算と、点火位置制御領域の各回転速度に
おける点火位置の演算とを行うとともに、各リラクタが
発生させる第１及び第２のパルス信号の発生間隔から、
パルス信号Ｐa1〜Ｐa3及びＰb1〜Ｐb3がそれぞれいずれ
の気筒に対応する信号であるかの判別を行う。各気筒の
点火位置制御領域における点火位置は、点火位置計測用
計数値の形で演算される。図示の例では、各気筒より点
火順位が１つ前の気筒に対応する第１のパルス信号の発
生位置を各気筒の点火位置を定めるための基準位置とし
て用いる。即ち、図５（Ｂ）において、第１の気筒用の
第１のパルス信号Ｐa1が発生する角度θ1aの位置を第２
の気筒用の基準位置として用い、第２の気筒用の第１の
パルス信号Ｐa2が発生する角度θ2aの位置、及び第３の
気筒用の第１のパルス信号Ｐa3が発生する角度θ3aの位
置をそれぞれ第３及び第１の気筒用の基準位置として用
いる。

【００２２】マイクロコンピュータは、各気筒用の基準
位置を検出したときに、カウンタ１１ｄに各気筒の点火
位置制御領域における点火位置を与える点火位置計測用
計数値をセットして計数を開始させ、その計数が終了し
たときに出力ポート１１ｆから各気筒用の制御領域用点
火位置信号Ｖs1，Ｖs2，Ｖs3を出力する。例えば、図５
（Ｂ）において、角度θa1の位置で第１の気筒用の第１
のパルス信号Ｐa1が発生したときに第２の気筒の点火位
置を与える点火位置計測用計数値をカウンタ１１ｄにセ
ットして、その計数が終了したときに第２の気筒用の制
御領域用点火位置信号Ｖs2を出力する。制御領域用点火
位置信号Ｖs1，Ｖs2及びＶs3の発生位置は、機関の回転
速度に応じて、最小進角位置から最大進角位置まで変化
する。各気筒の点火位置制御領域における点火位置が最
小進角位置に近い場合には、約１２０度の区間を点火位
置の計測区間として、カウンタ１１ｄに計数を行わせる
ことになる。

【００２３】マイクロコンピュータはまた、機関の回転
速度が点火位置制御領域よりも低い低速領域にあると判
定したときに、第１ないし第３の気筒用の第１のパルス
信号Ｐa1〜Ｐa3の発生位置θ1a，θ2a及びθ3aでそれぞ
れ低速領域における第１ないし第３の気筒の点火位置を
定める固定点火位置信号Ｖs1´，Ｖs2´及びＶs3´を出
力ポート１１ｆから出力する。

【００２４】点火信号供給回路１２Ａないし１２Ｃはそ
れぞれ、第１ないし第３の気筒用の制御領域用点火位置
信号Ｖs1，Ｖs2，Ｖs3または第１ないし第３の気筒用の
固定点火位置信号Ｖs1´，Ｖs2´，Ｖs3´のいずれかが
発生した時に第１ないし第３の気筒用の点火回路１０Ａ
ないし１０Ｃに点火信号Ｖi1ないしＶi3を与える。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来の内
燃機関用点火装置では、信号発電子が各気筒用のリラク
タの前端部を検出したときに発生する第１のパルス信号
の発生位置を各気筒の低速領域における固定点火位置
（最小進角位置）とし、各気筒よりも点火順位が１つ前
の気筒用の第１のパルス信号の発生位置を、各気筒の点
火位置制御領域における点火位置を定めるための基準位
置として用いていたため、３気筒の内燃機関では、点火
位置制御領域における点火位置を計測する際に、ほぼ１
２０度（ｎ気筒の場合には３６０／ｎ度）の区間カウン
タに計数を行わせる必要があった。このように広い角度
範囲に亘って点火位置の計測を行わせると、その計測を
行っている間に回転速度の変動が生じて、計測された点
火位置が演算された点火位置からずれる確率が高くなる
ため、機関の回転軸の平均回転速度が同じであっても、
各回転毎に点火位置がばらつくことがあった。特に、機
関の回転速度が低い領域では、機関の回転軸の各回転角
度位置における回転速度が細かく変動するため、点火位
置のばらつきが大きくなり、点火位置を高精度で制御す
ることができないという問題があった。

【００２６】なお各気筒用のリラクタの前端部が検出さ
れたときに得られる第１のパルス信号Ｐa1〜Ｐa3の発生
位置を各気筒用の基準位置として用い、各気筒用のリラ
クタの後端部が検出されたときに得られる第２のパルス
信号Ｐb1〜Ｐb3の発生位置を各気筒用の固定点火位置と
して用いることができれば、各気筒の点火位置制御領域
における点火位置の計測が行われる角度範囲が狭くなる
ため、上記の問題は解決できるが、図３に示したよう
に、特定のリラクタの円弧長を他のリラクタの円弧長よ
りも長くすることにより気筒の判別を行わせる場合に
は、各リラクタの後端部が検出されたときに得られる第
２のパルス信号の発生位置を固定点火位置として用いる
ことはできない。

【００２７】本発明の目的は、多気筒内燃機関の各気筒
に対応するリラクタの長さがいかなる場合にも、点火位
置制御領域における点火位置の計測区間を必要以上に長
くすることなく、高精度で点火位置の制御を行わせるこ
とができるようにした内燃機関用点火装置を提供するこ
とにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の気筒を
有する内燃機関の点火位置をマイクロコンピュータを用
いて制御するようにした内燃機関用点火装置に係わるも
のである。

【００２９】本発明が対象とする点火装置においては、
点火信号が与えられた時に各気筒の点火プラグに印加す
る点火用の高電圧を発生する点火回路が各気筒毎に設け
られる。また内燃機関の回転速度情報及び回転角度情報
を得るために機関に取り付けられた信号発電機を用い
る。この信号発電機は、内燃機関の各気筒に対応するリ
ラクタを有して内燃機関と同期回転させられるロータ
と、ロータの回転方向の前方側及び後方側にそれぞれ位
置する各気筒用のリラクタの前端部及び後端部をそれぞ
れ検出して各気筒用の第１のパルス信号及び第２のパル
ス信号を発生する信号発電子とにより構成される。マイ
クロコンピュータは、少なくとも、上記信号発電子が発
生するパルス信号から内燃機関の回転角度情報と回転速
度情報とを得て内燃機関の点火位置制御領域における各
気筒の点火位置を演算する点火位置演算手段と、内燃機
関の各気筒に対して設定された低速領域での固定点火位
置で各気筒用の固定点火位置信号を発生する固定点火位
置信号発生手段と、信号発電子が各気筒用の第１のパル
ス信号を発生した時に点火位置演算手段により演算され
た各気筒の点火位置の計測を開始して各気筒の点火位置
が計測された時に各気筒用の制御領域用点火位置信号を
発生する点火位置計測手段とを実現する。各気筒用の制
御領域用点火位置信号及び固定点火位置信号は点火信号
供給回路に与えられ、各気筒用の制御領域用点火位置信
号または固定点火位置信号が発生した時に、点火信号供
給回路から各気筒用の点火回路に点火信号が与えられ
る。

【００３０】本発明においては、内燃機関の各気筒の点
火位置の最大進角位置または該最大進角位置よりも位相
が進んだ位置で信号発電子が各気筒用のリラクタの前端
部を検出して各気筒用の第１のパルス信号を発生するよ
うに、ロータと信号発電子との位置関係を設定してお
く。

【００３１】また内燃機関に磁石式交流発電機を取り付
けて、各気筒用の第１のパルス信号が発生した直後に該
磁石式交流発電機内に設けられた特定の発電コイルの出
力電圧に現れる零点またはピーク位置が各気筒の固定点
火位置に等しくなるように、該発電機の回転子と固定子
との位置関係を設定しておき、固定点火位置信号発生手
段は、各気筒用の第１のパルス信号が発生した直後に該
発電コイルの出力電圧に現れる零点またはピーク位置を
検出して各気筒用の固定点火位置信号を発生するように
構成する。

【００３２】上記のように、内燃機関に取り付けられた
磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力電圧
の特定の零点またはピーク位置が各気筒の固定点火位置
に等しくなるように設定しておいて、該発電コイルの出
力電圧の特定の零点またはピーク位置を検出して各気筒
用の固定点火位置信号を発生するように構成すると、各
気筒用のリラクタの長さの如何に係わりなく、各気筒用
の第１のパルス信号の発生位置を、その気筒の点火位置
制御領域における点火位置を定めるための基準位置とし
て用いることができる。

【００３３】上記のように構成すると、各気筒の点火位
置を定めるための基準位置（第１のパルス信号の発生位
置）は、その気筒の点火位置の最大進角位置または最大
進角位置よりも僅かに進角した位置に設定すればよいた
め、各気筒の点火位置制御領域における点火位置の計測
区間（各気筒の基準位置から点火位置までの区間）を短
くすることができる。例えば、３気筒の内燃機関を点火
する場合、従来の点火装置では、最大１２０度の区間に
亘って点火位置の計測を行うことが必要であったが、本
発明による場合には、進角幅を特に広くすることが必要
とされる場合でも、点火位置の計測区間を６０度程度と
っておけば十分である。

【００３４】上記のように、本発明によれば、点火位置
制御領域における点火位置の計測区間を短くすることが
できるため、内燃機関の回転速度の変動による点火位置
のばらつきを少なくすることができ、点火位置の制御を
従来よりも高精度で行うことができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わる内燃機関用
点火装置の構成例を示したもので、この例では、図４に
示した３気筒内燃機関用の点火装置に本発明を適用して
いる。図１に示した点火装置において、図４に示した点
火装置の各部と同一の部分にはそれぞれ同一の符号を付
してある。

【００３６】図１に示した点火装置においては、エキサ
イタコイルＷe1及びＷe2の直列回路の両端に得られる電
圧Ｖe （図２Ａ参照）が負の半サイクルから正の半サイ
クルに移行する際に生じる零点を検出する零点検出回路
１６が設けられている。

【００３７】図示の零点検出回路１６は、第１及び第２
のエキサイタコイルＷe1及びＷe2の接続点にカソードが
接続されたダイオードＤ5 と、ダイオードＤ5 のアノー
ドにベースが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮト
ランジスタＴＲ1 と、トランジスタＴＲ1 のベースエミ
ッタ間にアノードを接地側に向けた状態で接続されたダ
イオードＤ6 と、トランジスタＴＲ1 のベースと電源回
路１３の出力端子間、及びトランジスタＴＲ1 のコレク
タと電源回路１３の出力端子間にそれぞれ接続された抵
抗Ｒ1 及びＲ2 とからなっており、電源回路１３から抵
抗Ｒ1 及びＲ2を通してトランジスタＴＲ1 のベース及
びコレクタに電源電圧Ｅが印加されている。この零点検
出回路においては、トランジスタＴＲ1 のコレクタが零
点検出信号Ｖq の出力端子となっており、該零点検出信
号Ｖq がマイクロコンピュータ１１の入力ポート１１ｅ
に入力されている。その他の回路構成は、図４に示した
点火装置と同様である。

【００３８】図１に示す装置においても、エキサイタコ
イルＷe1及びＷe2を設ける磁石式交流発電機として、１
２極のものが用いられ、信号発電機としては、図３に示
したものが用いられている。エキサイタコイルは、図２
（Ａ）に示すように機関の回転軸が１回転する間に６サ
イクルの交流電圧を出力する。また信号発電子３は、機
関の回転軸の所定の回転角度位置で図２（Ｃ）に示すよ
うに、第１ないし第３の気筒用の第１のパルス信号Ｐa1
〜Ｐa3と、第１ないし第３の気筒用の第２のパルス信号
Ｐb1〜Ｐb3とを出力する。なお図２（Ａ）に示した波形
は、エキサイタコイルＷe1が発生する電圧Ｖｅの波形を
示している。エキサイタコイルＷe2が発生する電圧はエ
キサイタコイルＷe1が発生する電圧と波高値を異にする
が、その波形（パルス信号Ｐa1〜Ｐa3及びＰb1〜Ｐb3と
の位相関係）はエキサイタコイルＷe1が発生する電圧の
それと同一である。

【００３９】図１の点火装置において、エキサイタコイ
ルＷe1及びＷe2が図示の実線矢印方向の正の半サイクル
の電圧を出力すると、エキサイタコイルＷe1−ダイオー
ドＤ4a〜Ｄ4c−点火回路１０Ａ〜１０ＣのコンデンサＣ
i −ダイオードＤi 及び点火コイルＩＧの一次コイル−
ダイオードＤ2 −エキサイタコイルＷe1の回路と、エキ
サイタコイルＷe2及びＷe1−ダイオードＤ4a〜Ｄ4c−点
火回路１０Ａ〜１０ＣのコンデンサＣi −ダイオードＤ
i 及び点火コイルＩＧの一次コイル−ダイオードＤ1 −
エキサイタコイルＷe2及びＷe1の回路と、エキサイタコ
イルＷe1−ダイオードＤ4a〜Ｄ4c−点火回路１０Ａ〜１
０ＣのコンデンサＣi −ダイオードＤi及び点火コイル
ＩＧの一次コイル−ダイオードＤ6 及びＤ5 −エキサイ
タコイルＷe1の回路とを通して電流が流れて、各点火回
路のコンデンサＣi が充電される。この充電が行われる
過程でダイオードＤ6 の両端に生じる約０．６［Ｖ］の
順方向電圧降下がトランジスタＴＲ1 のベースエミッタ
間に逆方向に印加されるため、トランジスタＴＲ1 は、
エキサイタコイルＷe1が正の半サイクルの電圧を発生し
たときに遮断状態になる。これによりトランジスタＴＲ
1 のコレクタの電位が高レベルに立ち上がるため、零点
検出信号Ｖq が高レベルに立ち上がる。エキサイタコイ
ルＷe1の正の半サイクルの出力電圧がピーク位置に達す
ると、コンデンサＣi の充電が終了するため、ダイオー
ドＤ6 の両端の電圧降下が零になり、トランジスタＴＲ
1 が導通状態になる。これによりトランジスタＴＲ1 の
コレクタの電位がほぼ接地電位まで低下するため、零点
検出信号Ｖq が立ち下がる。従って、零点検出信号Ｖq
の波形は図２（Ｂ）に示すようになる。

【００４０】図１に示した点火装置においては、内燃機
関の第１ないし第３の気筒用のリラクタｒ1 〜ｒ3 のそ
れぞれの前端部が検出されたときに生じる第１のパルス
信号Ｐa1〜Ｐa3の発生位置が、それぞれ第１ないし第３
の気筒の点火位置制御領域における点火位置を定めるた
めの基準位置（最大進角位置または最大進角位置よりも
僅かに進んだ位置）となるように、信号発電機のロータ
２と信号発電子３との位置関係が設定されている。

【００４１】また信号発電子が第１ないし第３の気筒用
の第１のパルス信号Ｐa1〜Ｐa3をそれぞれ発生した直後
に生じるエキサイタコイルＷe1の出力電圧の零点（図示
の例では、エキサイタコイルＷe1の出力電圧が負の半サ
イクルから正の半サイクルに移行する際に生じる零点）
が、それぞれ第１ないし第３の気筒の低速領域における
固定点火位置（一般には最小進角位置）に一致するよう
に、磁石式交流発電機の回転子の磁極と固定子の磁極と
の位置関係が設定されている。この設定は、フライホイ
ールの内周に永久磁石を取り付けた後、磁石の内周に着
磁器を配置して該磁石を所定の極数に着磁する際に、各
磁極の着磁位置を調整することにより容易に行うことが
できる。

【００４２】図２に示した例では、第１の気筒用の第１
のパルス信号Ｐa1の発生位置θa1を、点火位置制御領域
での各回転速度に対する第１の気筒の点火位置を定める
ための基準位置（点火位置の計測を開始する位置）と
し、第１の気筒用の第１のパルス信号Ｐa1が発生した直
後に零点検出回路が零点検出信号Ｖq を発生する位置θ
1cを第１の気筒の低速領域の固定点火位置とする。また
第２の気筒用の第１のパルス信号Ｐa2の発生位置θa2及
び第３の気筒用の第１のパルス信号Ｐa3の発生位置θa3
をそれぞれ第２の気筒及び第３の気筒の点火位置制御領
域での各回転速度に対する点火位置を定めるための基準
位置とし、第２の気筒用の第１のパルス信号Ｐa2及び第
３の気筒用の第１のパルス信号Ｐa3がそれぞれ発生した
直後に零点検出回路が零点検出信号Ｖq を発生する位置
θ2c及びθ3cをそれぞれ第２の気筒及び第３の気筒の低
速領域の固定点火位置とする。

【００４３】図４に示した点火装置と同様に、マイクロ
コンピュータ１１は、パルス検出信号Ｖp1及びＶp2の発
生間隔からパルス信号Ｐa1〜Ｐa3がいずれの気筒用の信
号であるかを判別する。またパルス信号の発生間隔、例
えば、パルス信号Ｐa1が発生してからパルス信号Ｐb1が
発生するまでの間隔や、パルス信号Ｐa1が発生してから
次に同じパルス信号Ｐa1が発生するまでの間隔（機関が
１回転するのに要する時間）から機関の回転速度を演算
する。マイクロコンピュータは演算された回転速度が点
火位置制御領域にあるか否かを判定して、回転速度が点
火位置制御領域にあると判定したときに、演算された回
転速度における点火位置を、それぞれの気筒の基準位置
から点火位置まで機関が回転する間に計数すべきクロッ
クパルスの数（点火位置計測用計数値）の形で演算す
る。マイクロコンピュータ１１は、各気筒用の第１のパ
ルス信号が発生する毎にカウンタ１１ｄに各気筒用の点
火位置計測用計数値をセットしてその計数を開始させ、
計数が終了した時に各気筒用の制御領域用点火位置信号
Ｖs1〜Ｖs3を出力する。マイクロコンピュータはまた、
機関の回転速度が点火位置制御領域よりも低い低速領域
にあると判定したときに、各気筒用の第１のパルス信号
が発生した直後に発生する零点検出信号Ｖq の発生位置
で各気筒用の固定点火位置信号Ｖs1´〜Ｖs3´を出力す
る。点火信号供給回路１２Ａ〜１２Ｃは、制御領域用点
火位置信号Ｖs1〜Ｖs3が発生した時、または固定点火位
置信号Ｖs1´〜Ｖs3´が発生した時に、点火回路１０Ａ
〜１０Ｃにそれぞれ点火信号Ｖi1〜Ｖi3を与えて点火動
作を行わせる。

【００４４】上記の説明では、各気筒用の第１のパルス
信号が発生した直後にエキサイタコイルの出力電圧に現
れる零点が各気筒の固定点火位置に等しくなるように設
定して、該零点を検出することにより低速領域の固定点
火位置を定めるための固定点火位置信号を発生させるよ
うにしたが、各気筒用の第１のパルス信号が発生した直
後にエキサイタコイルの出力電圧に現れるピーク位置が
各気筒の固定点火位置に等しくなるように設定して、該
ピーク位置を検出することにより低速領域固定点火位置
を定めるための固定点火位置信号を発生させるように、
固定点火位置信号発生手段を構成してもよい。

【００４５】このように、各気筒用の第１のパルス信号
が発生した直後にエキサイタコイルの出力電圧に現れる
ピーク位置を各気筒用の固定点火位置とする場合には、
エキサイタコイルの出力電圧のピーク位置を検出するピ
ーク位置検出回路を設けて、該ピーク位置検出回路の出
力をマイクロコンピュータの入力ポートに与えるように
すればよい。

【００４６】上記ピーク位置の検出は、図１に示した零
点検出回路１６をそのまま用いて行うこともできる。即
ち、図１の零点検出回路１６から得られる検出信号Ｖq
はエキサイタコイルのピーク位置で立ち下がる信号であ
るので、マイクロコンピュータでこの検出信号Ｖq の立
下りを検出することにより、エキサイタコイルの出力電
圧のピーク位置を検出することができる。

【００４７】上記の例では、点火回路の電源として用い
るエキサイタコイルの出力電圧の零点またはピーク位置
を各気筒の固定点火位置としたが、本発明においては、
内燃機関に取り付けられた磁石発電機内に設けられて機
関の回転に同期して交流電圧を発生する発電コイルの出
力電圧の零点またはピーク位置を各気筒用の固定点火位
置とすればよく、エキサイタコイル以外の他の適当な発
電コイルの出力電圧の零点またはピーク位置を各気筒用
の固定点火位置として用いるようにしてもよい。

【００４８】上記の例では、３気筒内燃機関を点火する
場合を例にとったが、本発明は、一般にｎ個（ｎは２以
上の整数）の気筒を有する内燃機関を点火する点火装置
に適用することができる。内燃機関がｎ個の気筒を有し
ている場合には、第１ないし第ｎの気筒用のリラクタを
有するロータと、該ロータの回転方向の前方側及び後方
側にそれぞれ位置する第１ないし第ｎの気筒用のリラク
タの前端部及び後端部をそれぞれ検出して第１ないし第
ｎの気筒用の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を
発生する信号発電子とにより信号発電機を構成する。

【００４９】上記の例では、フライホイールの周壁部の
外周にリラクタを設けることにより信号発電機のロータ
を構成しているが、信号発電機のロータは機関と同期回
転する回転体にリラクタを設けたものであればよく、上
記の例で示したものに限らない。例えば、フライホイー
ルとは別個に設けた回転体にリラクタを設けることによ
り信号発電機のロータを構成してもよい。

【００５０】図１に示した例で用いる零点検出回路は図
示の構成のものに限られるものではなく、交流電圧の零
点を検出してマイクロコンピュータが認識し得る信号を
発生するものであればいかなるものでもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、信号発
電機の各気筒用のリラクタの前端部がパルス信号を発生
させた直後に磁石発電機内の特定の発電コイルの出力電
圧に現れる零点またはピーク位置を各気筒用の固定点火
位置とするようにしたので、各気筒用のリラクタの長さ
の如何に係わりなく、各気筒用のリラクタの前端部が発
生させるパルス信号を、その気筒の点火位置制御領域に
おける点火位置を定めるための基準位置を与える信号と
して用いることができる。そのため、各気筒の点火制御
領域における点火位置の計測区間を短くして、回転速度
の変動により生じる点火位置のばらつきを少なくするこ
とができ、点火位置の制御を従来よりも高精度で行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる内燃機関用点火装置の構成例を
示した回路図である。

【図２】図１の点火装置に用いられているエキサイタコ
イルの出力電圧と零点検出回路の出力信号と信号発電機
の出力パルスとの波形を機関の回転角度に対して示した
波形図である。

【図３】本発明の点火装置で用いる信号発電機の構成例
を示した正面図である。

【図４】従来の内燃機関用点火装置の構成例を示した回
路図である。

【図５】図４に示した点火装置で用いられているエキサ
イタコイルの出力電圧と信号発電機の出力パルスとを示
した回路図である。

【符号の説明】

１０Ａ〜１０Ｃ 第１ないし第３の気筒用の点火回路 １１ マイクロコンピュータ １２Ａ〜１２Ｃ 点火信号供給回路 Ｗe1，Ｗe2 エキサイタコイル Ｗpc パルサコイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−317637（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271565（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−123672（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−167567（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/15

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に
   対して設けられて点火信号が与えられた時に各気筒の点
   火プラグに印加する点火用の高電圧を発生する各気筒用
   の点火回路と、前記内燃機関の各気筒に対応するリラク
   タを有して前記内燃機関と同期回転させられるロータ
   と、前記ロータの回転方向の前方側及び後方側にそれぞ
   れ位置する各気筒用のリラクタの前端部及び後端部をそ
   れぞれ検出して各気筒用の第１のパルス信号及び第２の
   パルス信号を発生する信号発電子と、前記信号発電子が
   発生するパルス信号から前記内燃機関の回転角度情報と
   回転速度情報とを得て前記内燃機関の点火位置制御領域
   における各気筒の点火位置を演算する点火位置演算手段
   と、前記内燃機関の各気筒に対して設定された低速領域
   での固定点火位置で各気筒用の固定点火位置信号を発生
   する固定点火位置信号発生手段と、前記信号発電子が各
   気筒用の第１のパルス信号を発生した時に前記点火位置
   演算手段により演算された各気筒の点火位置の計測を開
   始して各気筒の点火位置が計測された時に各気筒用の制
   御領域用点火位置信号を発生する点火位置計測手段と、
   前記各気筒用の制御領域用点火位置信号または各気筒用
   の固定点火位置信号が発生した時に各気筒用の点火回路
   に点火信号を与える点火信号供給回路とを備えた内燃機
   関用点火装置において、 前記内燃機関の各気筒の点火位置の最大進角位置または
   該最大進角位置よりも位相が進んだ位置で前記信号発電
   子が各気筒用のリラクタの前端部を検出して各気筒用の
   第１のパルス信号を発生するように、前記ロータと信号
   発電子との位置関係が設定され、 前記内燃機関に磁石式交流発電機が取り付けられてい
   て、各気筒用の第１のパルス信号が発生した直後に該磁
   石式交流発電機内に設けられた特定の発電コイルの出力
   電圧に現れる零点またはピーク位置が各気筒の固定点火
   位置に等しくなるように前記磁石式交流発電機の回転子
   と固定子との間の位置関係が設定され、 前記固定点火位置信号発生手段は、各気筒用の第１のパ
   ルス信号が発生した直後に前記特定の発電コイルの出力
   電圧に現れる零点またはピーク位置を検出して各気筒用
   の固定点火位置信号を発生するように構成されているこ
   とを特徴とする内燃機関用点火装置。