JP3572635B2

JP3572635B2 - 内燃機関用点火装置の制御方法

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Publication number: JP3572635B2
Application number: JP20510993A
Authority: JP
Inventors: 隆道中瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-08-19
Filing date: 1993-08-19
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH0754747A; CN1040244C; CN1107942A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はアイドリング時の点火時期を良好に制御する内燃機関用点火装置の制御方法に関するものであり、例えば、自動車用エンジンに使用するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関用点火装置として特開昭５９−１７３５６２に開示されたものがある。この中には、内燃機関のクランク軸に連結した回転体の外周に被検出体となる突起を配列し、等角度にクランク角度情報を得られるようにし、かつそのうちの１つで基準角度情報を得られるようにした構成が書かれている。
【０００３】
又、突起の通過を検出しクランク角度情報を出力する通過検出手段を成す角度センサと、クランク角度情報をパルス信号に変換する手段と、パルス信号をもとに点火時期制御を行う手段とを備えた制御装置が書かれている。
この第１の従来例では回転体の外周の突起が、角度センサを通過した後にタイマー手段を起動してカウントダウンを始め、点火時期までのあらかじめ設定された経過時間が経過後に、点火信号を発生する点火時期制御を行っている。
【０００４】
又、これとは別の第２の従来例として、回転体の外周の突起を点火時期に対応した位置に設定し、前記突起が角度センサを通過すると同時に点火信号を発生する点火時期制御を行う方法もある。
この第２従来例は突起によって形成されたクランク角度情報を整形したパルス波形に同期して点火を行うので波形同期タイプと呼ぶことがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこれら２つの点火時期制御方法にはどちらも以下に示す問題点がある。
第１従来例の点火時期制御では、クランク軸に回転変動が起きた場合、突起が角度センサを通過してから点火時期までの間に、実際に突起が回転した角度と、あらかじめ設定された経過時間に対応する予想回転角度とがずれ、実際の点火時期と最適点火時期がずれてしまう。
【０００６】
これはアイドリング時等の低回転域では特に顕著である。その理由はあらかじめ設定した経過時間が大きくなること及び回転変動の割合が大きいことによる。
また、第２従来例の波形同期タイプの点火時期制御では、アイドリング時の最適点火時期は内燃機関の種類ごとに異なる為、内燃機関の種類分の突起の配列バリエーションを必要とし、回転体の種類が多くなり制作コストが多大となってしまう。
【０００７】
このため、本発明は、多種類の内燃機関に対して、数少ない回転体の種類しかなくても、アイドリング領域での点火時期が良好な内燃機関用点火装置の点火制御方法を得ることを課題とする。
又、この課題を達成すると共に、アイドリング時の内燃機関の回転数を安定化することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
内燃機関のクランク軸に同期して回転し、複数の所定の幅を有する被検出体が設けられた回転体と、前記被検出体の回転通過を検出し、クランク角度情報を出力する通過検出手段と、該通過検出手段からの前記クランク角度情報から前記被検出体の前記幅に対応したパルス幅のパルス信号を得る波形整形回路と、前記パルス信号と前記内燃機関の回転数に基づいて点火時期制御を行う内燃機関用点火装置の制御方法において、前記被検出体のうち特定の一つに対応する前記パルス信号の前記パルス幅の前端を第１点火基準角度とし、後端を第２点火基準角度とするとともに、前記内燃機関の前記回転数がアイドリング領域の時の点火時期を、前記第１点火基準角度と前記第２点火基準角度の間に設定する為に第１点火基準角度からの経過時間を演算することにより前記点火時期を決定するとともに、前記内燃機関の点火時期が第２点火基準角度より遅角側となってしまうときは、前記第１点火基準角度からの経過時間の演算結果にかかわらず第２点火基準角度を点火時期とする点火ガードが定められていることをことを特徴としたものである。
【０００９】
又、上記手段に加えて、前記内燃機関の前記回転数が前記アイドリング領域の時であり、前記点火時期が前記演算により決定されているときに、
前記内燃機関の前記回転数が所定回転数以下となると、前記第１点火基準角度を前記点火時期としたものである。
【００１０】
【作用】
請求項１の作用は次のとおりである。
点火時期を第１点火基準角度と第２点火基準角度の間に設定し、第１点火基準角度からの経過時間を演算する点火時期の制御方法をとり、かつ１つのパルス幅の前端と後端とを上記各基準としているから第１点火基準角度と第２点火基準角度間角度を十分に小さく設定することができる。
【００１１】
従って、第１点火基準角度から点火時期までの経過時間を小さくできる。これにより、低回転域で大きな回転変動が起こったときも、所定の経過時間が経過し点火に至った実際の点火時期と最適点火時期との間のズレは少なくなる。従って、多くの内燃機関に対し、本発明の制御方法を実現できるように第１点火基準角度と第２点火基準角度を設定することで、つまり被検出体の位置、寸法を設定することで１つの回転体で多くの内燃機関のアイドリング領域での点火時期を適切に制御できる。さらに、前記内燃機関の点火時期が第２点火基準角度より遅角側となってしまうときは、前記第１点火基準角度からの経過時間の演算結果にかかわらず第２点火基準角度を点火時期とする点火ガードが定められているので、極端に進角することがなくなる。
【００１２】
又、請求項２の作用は次のとおりである。
内燃機関の回転数がアイドリング領域であるとき、所定回転数以下となった場合を想定する。この場合は、アイドリング時の回転数での点火時期より進角側である第１点火基準角度が点火時期となることにより、つまり若干進角させることで内燃機関の出力が向上し、回転数が上昇して回転数が安定する。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１においては、特定の形状寸法をもった１つの回転体だけで多くの内燃機関のアイドリング領域での点火時期を適切に制御できる。
又、請求項２においては上記効果に加えアイドリング時の回転数を安定化させることができる。
【００１４】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を図１から図７により説明する。
図２は本発明に係わる内燃機関用点火装置の一実施例を示す点火システム構成図である。
この実施例は２輪車用並列４気筒４サイクル内燃機関の点火系システムを表している。
【００１５】
図２において、１０Ａは内燃機関のクランク軸、１０は回転体、２０は通過検出手段を成す角度センサ、３０はマイクロコンピュータを主体とし、電源回路、波形整形回路、点火出力回路等を内部に備えた制御装置である。
４０、５０は点火コイル、６０はバッテリである。
回転体１０は内燃機関のクランク軸に連結した回転円板の外周に、等間隔に４つの突起を配設し、そのうちの一つは基準角度情報を得られる様に長くなっている。
【００１６】
又、該回転体１０と角度センサ２０とによって得られるクランク角度情報は制御装置３０内の波形整形回路に入力される。
図１は、回転体１０の外周に設けられた突起ａ、ｂと角度センサ２０とによって得られるクランク角度情報１００と、内燃機関の回転数ＮＥと、制御装置３０から点火コイル４０に出力される点火時期との３者の関係を示すものである。
【００１７】
なお、ここで回転体１０の突起ｂによって生成したパルス信号ｂ１の前端（進角側）に対応するクランク軸の回転角度位置を第１点火基準角度ｂ２とし、パルス信号ｂ１の後端（遅角側）に対応する回転角度位置を第２点火基準角度ｂ３として定義する。そして、アイドリング時の各種内燃機関の要求点火時期が、前記第１点火基準角度ｂ２と第２点火基準角度ｂ３との間になる様に回転体１０の突起ｂのクランク軸に対する位置・寸法を設定する。そして、内燃機関の始動時は第１もしくは第２点火基準角度（ｂ２又はｂ３）の波形に同期させて点火時期を決定する。
【００１８】
一方、アイドリング時には、第１点火基準角度ｂ２からのタイマセット処理による演算制御タイプとする。つまり、第１点火基準角度ｂ２の時点から所定の（あらかじめ定めた）経過時間後に、点火時期を設定する。
又、アイドリング回転数より少し低い所定回転数ＮＥ１で点火時期制御のパターンを前記波形周期タイプと演算制御タイプのモード切替を行う。
【００１９】
つまり、内燃機関の回転数がＮＥ１以上では、第１点火基準角度ｂ２からの所定の経過時間Ｔ_１終了時を点火時期とするか、もしくはクランク角度情報１００のうち前回分であるパルス信号ａ１の前端からのタイマセット処理による演算制御とし、別の所定の経過時間Ｔ_２が設定される。
なお、図１のマップ情報から読み出された経過時間Ｔ_１では点火時期が第２点火基準角度ｂ３より遅角側となってしまうときは、第２点火基準角度ｂ３を点火時期とし点火ガード（点火時期の遅角側リミット）を定める構成とする。
【００２０】
又、同様に点火コイル５０に出力される点火時期特性との角度関係は回転体１０の突起ｄに係わる前端で得られるクランク軸の回転角度位置を第１点火基準角度とし、回転体１０の突起ｄに係わる後端で得られる回転角度位置を第２点火基準角度とする構成となっている。
その他構成は点火コイル４０での点火時と同じである。
【００２１】
上記実施例での作動を具体的に説明する。図示しないスタータにより内燃機関が始動されると、回転体１０、角度センサ２０により、制御装置３０には図３（Ａ）の如く角度センサ２０の出力信号であるクランク角度情報が入力される。
そして、制御装置３０内の波形整形回路（図示せず）により、前記出力信号（Ａ）は図３（Ｂ）の如く波形整形され、マイクロコンピュータ（図示せず。以下ＭＣＵと称する。）割込入力端子に入力される。
【００２２】
図５はＭＣＵの角度センサ割込処理のフローチャートである。図５において、前記波形整形回路からのパルス信号（Ｂ）の立ち上がりと立ち下がりで図５の角度センサ割込がＭＣＵ内に発生する。この割込が発生すると、まず、ステップ１００でＭＣＵは割込発生時刻をラッチし、その値（タイマ値）をメモリする。
ついで、ステップ１０１で割込（パルス信号）が立ち上がりなのか、立ち下がりなのかを判断し、立ち上がりの場合は、ステップ１０２でパルス幅（図３図示ＴＷｎ・・・パルス立ち下がりから立ち上がりまでの時間）ＴＷｎを測定し、ステップ１０３で基準（特異点）角度情報の検出を行う。つまり、突起Ｃに対応する波形（図３のＲｅ）から基準角度情報の検出を行う。
【００２３】
ステップ１０４で基準角度情報が検出されて確定しているか、していないかの確認をし、確定していない（異常）のなら、割込処理を終了する。
又、ステップ１０１で立ち下がりの場合、ステップ１１０でパルス周期（図３図示Ｔθｎ・・・パルスの立ち下がりからパルスの立ち下がりまでの時間）Ｔθｎを測定する。
【００２４】
次に、ステップ１１１で基準角度情報が確定しているか、していないかの確認をし、確定していない（異常）なら点火出力制御処理２００を実行せずに、割込処理を終了し、メインルーチン処理にもどる。
次々に到来するパルス信号をもとに、基準角度情報を検出して確定する方法は、特開昭６３−３０９７５０で代表される様に種々あり、本件実施例ではその作動説明は省略する。
【００２５】
図５のステップ１０３では基準角度情報が確定できた時点で、角度位置ナンバーＮＰＯＳ（図３参照）を設定すると共に、パルス信号入力毎にパルス信号の角度位置確定の確認も行うものである。
次に、ステップ１０３でのパルス信号の角度位置が確定できた後の作用について説明する。
【００２６】
点火出力処理については点火コイル４０の点火出力について作用説明する。点火コイル５０の点火出力は点火基準位置が異なるのみで作用については全く同じである。すなわち点火コイル４０の点火基準位置はＮＰＯＳ＝０であり、点火コイル５０の点火基準位置はＮＰＯＳ＝２である。
始動時、角度位置確定後（すなわち図５のステップ１１１で正常となった後）の点火出力処理は、図５のステップ１１２においてパルス信号の立ち下がり入力毎にＮＰＯＳを更新し、ステップ２００にて点火出力制御処理を行う。
【００２７】
図６に上記の点火出力制御処理のフローチャートを示す。
図６において、ステップ２０１はパルス信号の周期Ｔθｎをもとに内燃機関の回転数を演算し、その結果をもとに点火出力制御を波形同期タイプのモードか演算制御タイプのモードかの決定を行う。
回転数の演算は、始動時等、回転変動の大きな領域では、応答性を高めるため、つまり、短時間のうちに回転数を把握するために、９０°毎のパルス信号の周期Ｔθｎを用いる。
【００２８】
回転数Ｎは数１のようになる。
【００２９】
【数１】

ステップ２０１におけるモードの決定は図１に示すが如く、アイドリング回転数よりやや低めの所定回転数ＮＥ１を設定値とし、この所定回転数ＮＥ１よりも低ければ、波形同期タイプのモード、高ければ演算制御タイプのモードとする。
【００３０】
ステップ２０２でモードの確認を行い、演算制御モードであればステップ２５０へ、波形周期モードであれば角度位置ＮＰＯＳに応じて点火出力信号のＯＮ（通電）、ＯＦＦ（遮断）を行っている。
次に、まず波形同期モードであると確認された場合を説明する。ステップ２０３で、その時の角度位置（ＮＰＯＳ）が通電開始角度位置（ＮＰＯＳ＝３）かの判定を行い、ＮＰＯＳが３であればステップ２０４で点火出力信号を直ちにＯＮ（通電）状態にすべくタイマセット処理を行う。なお、図３の（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）は波形同期モードではないので、ここでは参照しない。ステップ２０５では遮断（通電終了）角度位置（ＮＰＯＳ＝０）かの判定を行い、ＮＰＯＳが０であればステップ２０６で点火出力信号を即ＯＦＦ状態にすべくタイマセット処理を行い、点火コイル４０に最適な点火時期で出力制御できる。つまり、第１点火基準角度での点火が行われる。
【００３１】
この様に始動時の低回転数領域における回転変動の大きな場合においても、通電角＝９０°、点火時期＝第１点火基準角度となり、安定した点火出力が得られる。
次に、ステップ２０２からステップ２５０にいたる演算制御モードでの作用について説明する。
【００３２】
図４はメインルーチンの進角角度θｉｇを求めるフローチャートを示す。
内燃機関の要求点火時期（図１図示）は回転数ＮＥと進角角度θｉｇとのマップデータとしてＭＣＵ内のメモリに格納されており、内燃機関の回転数ＮＥを計算し、その回転数ＮＥでの進角角度θｉｇをメモリから読み出して算出する。内燃機関の１回転毎に進角角度θｉｇを求める場合、角度センサ割込処理内において、特定の角度位置（ＮＰＯＳ）において回転数ＮＥ計算要求をセットし、メインルーチンにおいて、ＮＥ計算要求があった場合、ＮＥ計算、進角角度θｉｇを求めるもので、詳細は省略する。
【００３３】
進角角度θｉｇは図１における第１点火基準角度ｂ_２を０°とし、進角側でプラス値、遅角側でマイナス値をもつように設定してある。
図７は割込処理内の演算制御処理のフローチャートすなわち、図６のステップ２５０の詳細を示す。図７において、ステップ２５１は進角角度θｉｇを進角角度時間ＴＡＤＶに変換するルーチンである。
【００３４】
パルス信号の周期Ｔθｎは９０°角度間の時間データであるので、進角角度時間ＴＡＤＶは数２の様になる。
【００３５】
【数２】
ＴＡＤＶ＝Ｔθｎ×θｉｇ／９０
数２においてパルス信号の周期Ｔθｎはパルス信号の立ち下がり割込毎に計算して求められる最新の９０°角度時間データである。
進角角度θｉｇがプラス値の場合、進角角度時間ＴＡＤＶもプラス値となり、進角角度θｉｇがマイナス値の場合は、進角角度時間ＴＡＤＶもマイナス値となるように設定している。
【００３６】
進角角度θｉｇが遅角側の場合、点火出力をＯＦＦ（通電終了）させる為のタイマセット処理を行う角度位置（以下、ＯＦＦタイマセット角度位置という）ＮＰＯＦＦはＮＰＯＳ＝０とし、進角側の場合、ＮＰＯＦＦはＮＰＯＳ＝３とする必要がある。
つまり、図３において、第１点火基準角度（進角０）より遅角側で点火させるときはタイマセットをＮＰＯＳ＝０とし、進角側で点火させるときはＮＰＯＳ＝３とする。
【００３７】
そこで、図７のステップ２５２において、進角角度θｉｇに応じて適切にＯＦＦタイマセット角度位置ＮＰＯＦＦを判定する。判定条件は数３になる。
【００３８】
【数３】
ＴＡＤＶ＋ＴＳＥＴ＞０
数３においてＴＡＤＶは前述の進角角度時間であり、ＴＳＥＴはパルス信号立ち下がり割込時の時刻から後述するタイマセット処理が完了するまでの処理時間である。
【００３９】
ステップ２５２での数３による条件判定において、条件を満たした場合、ステップ２５３でＯＦＦタイマセット角度位置ＮＰＯＦＦ＝３、タイマセット値ＴＳＰＫは数４によって求められる。又、条件を満たさなかった場合、ステップ２５４でＯＦＦタイマセット角度位置ＮＰＯＦＦ＝０、タイマセット値ＴＳＰＫは数５によって求められる。
【００４０】
ＮＰＯＦＦ＝３の時、
【００４１】
【数４】
ＴＳＰＫ＝Ｔθｎ−ＴＡＤＶ
ＮＰＯＦＦ＝０の時（ＴＳＰＫは短くなる）
【００４２】
【数５】
ＴＳＰＫ＝｜ＴＡＤＶ｜
ここでタイマセット値ＴＳＰＫとは図３（Ｃ）、（Ｅ）の示すＴＳＰＫの如く、点火コイル４０を遮断すべきタイミングを決定するものである。いいかえればタイマセット値ＴＳＰＫは、各タイマセット処理を行うＯＦＦタイマセット角度位置ＮＰＯＦＦからの経過時間を意味している。
【００４３】
これら、ＮＰＯＦＦ、ＴＳＰＫを算出したあと、ステップ２５５〜２５９において、以下の処理を行う。
ＮＰＯＳ≠３、およびＮＰＯＳ≠０のとき、ステップ２６１の通電判定、つまり、タイマセット値を定め、通電ＯＮになるようにタイマセット処理を実行する。なお、このステップ２６１の処理は周知の方法で行えば良い。
【００４４】
ＮＰＯＳ＝ＮＰＯＦＦ＝３、且つ点火出力状態がＯＮ状態のとき、すなわち、点火コイル４０に通電中のとき、又、ＮＰＯＳ＝ＮＰＯＦＦ＝０のときは、ステップ２６０においてタイマセット値ＴＳＰＫのタイマセット処理を行う。
又、ＮＰＯＳ＝ＮＰＯＦＦ＝３で点火出力状態がＯＦＦ状態の場合（加速時ｏｒ通電時間要求値が小さいときに発生し得る）、ステップ２６１で必要な通電判定、ＯＮのタイマセット処理を行い、通電開始直後の処理でＯＦＦのためのタイマセット値ＴＳＰＫをセット処理（詳細は省略する）する必要がある。
【００４５】
又、ＮＰＯＳ＝３の割込処理時に、ＮＰＯＦＦ＝０と判定されてステップ２６１が実行され、次のＮＰＯＳ＝０の割込処理時にはＮＰＯＦＦ＝３と判定された場合、ステップ２６２にて点火出力を即ＯＦＦにするタイマセット処理を行う。
以上の如く、アイドリング時の進角角度θｉｇが遅角の場合、図３の（Ｃ）、（Ｄ）の如く、第１点火基準角度からの経過時間の小さいタイマセット値ＴＳＰＫとなり、進角角度θｉｇが進角の場合、図３（Ｅ）、（Ｆ）の如く、第１点火基準角度より９０°前の角度位置からのタイマセット値ＴＳＰＫを用いたタイマセット処理となる。
【００４６】
又、進角角度θｉｇが遅角時で、かつ、低回転運転時からの急加速時は、図５のステップ１０５により、点火ガード位置か否かが判断される。つまり、ＮＰＯＳ＝０のときに立ち上がり信号がきてステップ１０５に至り、ここで、まだ点火出力がＯＦＦ状態でないのならステップ１０６に進み、即、ＯＦＦ（通電終了）にする処理が実行され、第２点火基準角度ｂ_３での点火（点火ガードによる点火）により極端に進角することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明一実施例での回転数と点火時期と回転体の回転波形との関係を示す特性図
【図２】上記一実施例に用いた点火装置の模式的全体構成図である。
【図３】上記点火装置での作動例を示す各部波形図である。
【図４】上記点火装置の制御装置内でのメインルーチンの一部を示すフローチャートである。
【図５】上記制御装置内での角度センサ割込があった後の処理を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャート内の点火出力制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】図６内の演算制御処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０Ａ内燃機関のクランク軸
ａ、ｂ、ｃ、ｄ被検出体
１０回転体
２０通過検出手段
ｂ_２第１点火基準角度
ｂ_３第２点火基準角度

Claims

内燃機関のクランク軸に同期して回転し、複数の所定の幅を有する被検出体が設けられた回転体と、
前記被検出体の回転通過を検出し、クランク角度情報を出力する通過検出手段と、
該通過検出手段からの前記クランク角度情報から前記被検出体の前記幅に対応したパルス幅のパルス信号を得る波形整形回路と、
前記パルス信号と前記内燃機関の回転数に基づいて点火時期制御を行う内燃機関用点火装置の制御方法において、
前記被検出体のうち特定の一つに対応する前記パルス信号の前記パルス幅の前端を第１点火基準角度とし、後端を第２点火基準角度とするとともに、
前記内燃機関の前記回転数がアイドリング領域の時の点火時期を、前記第１点火基準角度と前記第２点火基準角度の間に設定する為に第１点火基準角度からの経過時間を演算することにより前記点火時期を決定するとともに、
前記内燃機関の点火時期が第２点火基準角度より遅角側となってしまうときは、前記第１点火基準角度からの経過時間の演算結果にかかわらず第２点火基準角度を点火時期とする点火ガードが定められていることを特徴とする内燃機関用点火装置の制御方法。
前記内燃機関の前記回転数が前記アイドリング領域の時であり、前記点火時期が前記演算により決定されているときに、
前記内燃機関の前記回転数が所定回転数以下となると、前記第１点火基準角度を前記点火時期とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置の制御方法。