JP4915207B2

JP4915207B2 - 内燃機関用点火装置

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Publication number: JP4915207B2
Application number: JP2006285963A
Authority: JP
Inventors: 弘康佐藤
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-10-20
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Description

本発明は、マイクロプロセッサを用いて内燃機関の点火位置（機関を点火するクランク角位置）を制御する内燃機関用点火装置に関するものである。

内燃機関用点火装置は、特許文献１に示されているように、点火信号が与えられた時に点火コイルの一次電流を制御して該点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させる点火回路と、該点火回路に点火信号を与えるクランク角位置（点火位置）を制御する点火位置制御部とにより構成される。

内燃機関には、機関の回転情報（回転速度情報及び回転角度情報）を得るために信号発生器が取り付けられる。信号発生器は、通常、誘導子形の発電機からなっている。従来の点火装置で用いられていた信号発生器は、機関の上死点位置（ピストンが上死点に達した時のクランク角位置）より十分に進角したクランク角位置に設定された基準位置及び上死点位置付近に設定された固定点火位置でそれぞれ極性が異なる基準パルス信号及び固定点火用パルス信号を発生するように構成されていた。

基準位置は、通常機関の最大進角位置、または該最大進角位置よりも更に進んだ位置に設定され、この基準位置が、点火位置の計測を開始する位置として用いられる。また固定点火位置は、機関の始動時及びアイドル時の点火位置として適した位置に設定される。

一般に、内燃機関の点火位置を制御する点火制御部は、機関の始動時及びアイドル回転時の点火を制御するアイドル時点火制御手段と、機関の回転速度が設定値を超える定常運転時の点火を制御する定常時点火制御手段とにより構成される。定常時点火位置制御手段は、例えば、内燃機関に取り付けられた信号発生器が基準パルス信号を発生する間隔から機関の回転速度を演算する回転速度演算手段と、演算された回転速度に対して機関の点火位置を演算する点火位置演算手段と、信号発生器が基準パルス信号を発生した時に演算した点火位置の計測を開始して、該点火位置の計測が完了した時（機関のクランク角位置が演算した点火位置に一致したことが検出された時）に点火信号を発生する点火信号発生手段とにより構成される。これらの手段は、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより実現される。

機関の始動時及びアイドル時においても、信号発生器の出力から得た回転情報を用いて点火位置を演算して、演算した点火位置で機関を点火することが考えられる。しかしながら、機関の始動時及びアイドル時には、機関の回転が安定せず、機関の行程変化によりクランク軸の回転速度が細かく変動し、信号発生器が発生するパルス信号から正しく回転情報を得ることができないため、点火位置を的確に演算することが難しく、また演算した点火位置を正確に検出することができない。そのため、機関の始動時及びアイドル時の点火位置を制御するアイドル時点火制御手段は、演算した点火位置で点火回路に点火信号を与えるのではなく、信号発生器が固定点火位置で固定点火用パルス信号を発生した時に点火回路に点火信号を与えるように構成されている。

ところで、内燃機関においては、始動時に点火位置が上死点位置よりも進角していると、機関が点火した際にピストンが押し戻される現象（ケッチンと呼ばれる。）が生じることがあり、ケッチンが生じると、機関の始動に失敗することになる。またキックスタータにより始動する内燃機関において始動時にケッチンが生じると、クランク軸の逆転時にクランク軸からキックペダルに伝達される衝撃により運転者に危害が及ぶおそれがある。そのため、内燃機関においては、始動時にケッチンが生じるのを防ぐことが、解決すべき重要な課題の１つとなっている。

ケッチンを防止するためには、機関の始動時に機関の回転方向を判別して、機関の逆転が検出されたときに、点火装置が点火動作を行うのを禁止するようにすればよい。機関の回転方向を判別する方法としては、信号発生器を２つ設けて、両信号発生器が発生するパルス信号の位相関係が機関の回転方向により異なることを利用する方法や、信号発生器が発生するパルス信号と、機関に取り付けられた交流発電機の出力電圧との位相関係が機関の回転方向により異なることを利用する方法が知られている。

しかしながら、上記のような方法により機関の回転方向を判別するためには、２つの信号の位相関係を判別する処理を行う必要があるため、回転方向の判別に手間がかかり、点火制御に遅れが生じるおそれがある。

そこで、信号発生器が固定点火用パルス信号を発生するクランク角位置を上死点位置よりも遅れた位置に設定して、機関の始動時に上死点位置よりも遅れたクランク角位置で機関を点火することが考えられる。このように構成すると、ピストンが上死点を越えないと機関が点火されないため、ケッチンを防止することができるが、機関が始動した後のアイドリング運転時には点火位置が遅れすぎることになるため、アイドリング運転を安定に行わせることができなくなる。

例えばある内燃機関では、機関の始動時の点火位置を上死点より２度遅角した位置とすると、ケッチンを防止することができるが、アイドリング状態での最適な点火位置は上死点前１０度の位置であるため、ケッチンを防止することを重視して、始動時及びアイドル時の点火位置を上死点位置よりも遅角した位置に設定すると、アイドリングを安定に行なわせることができない。

そこで、特許文献１に示された点火装置においては、信号発生器が固定点火用パルス信号を発生する固定点火位置を上死点位置よりも遅れたクランク角位置に設定するとともに、機関により駆動される交流発電機の出力電圧の零クロス点やピーク点を特異点として検出する特異点検出回路を設けて、アイドル時の点火位置として適したクランク角位置で該特異点検出回路から発生させた特異点検出信号により、アイドル時の点火位置を定めるようにしている。
特開２００１−２００７７６号公報

特許文献１に示された発明によれば、ケッチンを防止することができ、しかもアイドル時の点火位置が遅れすぎるのを防ぐことができる。しかしながら、この発明では、信号発生器の他に、機関により駆動される交流発電機の出力電圧の零クロス点やピーク点を特異点として検出する特異点検出回路を設ける必要があるため、ハードウェアの構成が複雑になるという問題があった。

また交流発電機の出力電圧の零クロス点やピーク点等の特異点の位相は、アイドル時の発電機の出力電流により変動するため、特異点検出回路の出力信号によりアイドル時の点火位置を定めると、アイドル時の点火位置が変動してアイドリング運転が不安定になるおそれがある。

本発明の目的は、機関の回転方向を判定するために複雑な処理を行ったり、ハードウェアの構成を複雑にしたりすることなく、始動時及びアイドル時の点火位置を最適な位置に設定して、ケッチンを防止するとともに、アイドル時の回転を安定に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。

本発明は、点火信号が与えられたときに内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに与えるための点火用高電圧を発生する点火回路と、前記点火回路に点火信号を与えるクランク角位置（点火位置）を制御する点火位置制御部とを備えた内燃機関用点火装置を対象とする。

本発明においては、内燃機関が正回転している過程で、内燃機関のクランク角位置が圧縮行程におけるピストンの上死点に相当するクランク角位置（上死点位置）よりも十分に進角した位置に設定された第１のクランク角位置に一致した時に第１の極性を有する第１パルス信号を発生し、機関のクランク角位置が第１のクランク角位置よりも遅れ、上死点位置よりは進んだアイドル時の点火位置として適した位置に設定された第２のクランク角位置に一致した時に第２の極性を有する第２パルス信号を発生し、機関のクランク角位置が上死点位置よりも遅れ、機関の始動時の最初の点火位置として適した位置に設定された第３のクランク角位置に一致した時に第２の極性の第３パルス信号を発生するように構成された誘導子形の信号発生器が設けられる。

そして、本発明においては、上記点火位置制御部が、内燃機関の始動時の最初の点火を行わせるために、信号発生器が同極性の第２パルス信号と第３パルス信号とを続けて発生したことを検出したときに、直ちに該第３パルス信号に応答して第３のクランク角位置で点火回路に点火信号を与える始動時点火信号供給手段と、最初の点火が完了し、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度以下の状態にあるときに、第２パルス信号に応答して第２のクランク角位置で点火回路に点火信号を与えるアイドル時点火信号供給手段と、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度を超えているときに、回転速度を含む制御条件に対して点火位置を演算して演算された点火位置に一致するクランク角位置で点火回路に点火信号を与える定常回転時点火信号供給手段とを備えている。

上記のように、始動時の最初の点火を上死点位置よりも遅れた位置で行わせると、ピストンが上死点を越えないと最初の点火が行われないため、ケッチンが生じるのを防ぐことができる。

また上記のように構成すると、第２パルス信号と第３パルス信号とは同極性であるため、同極性のパルス信号が続けて２回発生したときに、２回目に発生したパルス信号が第３パルス信号であると簡単に判別することができる。機関の始動時に最初に点火される気筒内のピストンが上死点を越えることができずに押し戻されたときには、信号発生器が同極性のパルス信号を続けて２回発生することはなく、信号発生器が第３パルス信号を発生したと認識されることはないため、機関の回転方向を判別するための特別の処理を行わなくても、ピストンが上死点に達することができずに押し戻されたときには、点火動作が行われるのを確実に防ぐことができ、ケッチンを確実に防止することができる。

また上記のように構成すると、１個の信号発生器の出力パルスのみを用いて始動時の最初の点火位置とアイドル時の点火位置とを定めることができ、発電機の出力の特異点を検出する特異点検出回路等の特別な信号発生回路を設けたり、複数の信号発生器を設けたりする必要がないため、ハードウェアの構成が複雑になるのを防ぐことができる。

更に信号発生器がパルス信号を発生する位置は変動することがないため、上記のように構成すると、アイドリング運転時の点火位置が変動するおそれをなくすことができ、アイドリング運転を安定に行わせることができる。

本発明の好ましい態様では、上記信号発生器が、内燃機関のクランク軸の周方向に沿って伸びる第１の部分と該第１の部分よりもクランク軸の正転方向の後方側に配置された第２の部分とを有して周方向の一端及び他端にそれぞれ第１及び第２の端部エッジが形成され、第１の部分と第２の部分との境界部に中間エッジが形成されたリラクタを備えてクランク軸と共に回転するように設けられたロータと、リラクタの各エッジを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ていて、内燃機関が正回転している過程で内燃機関のクランク角位置が第１のクランク角位置に一致したときに信号発電子がリラクタの第１の端部エッジを検出して第１パルス信号を発生し、内燃機関が正回転している過程で内燃機関のクランク角位置が第２のクランク角位置に一致したときに信号発電子がリラクタの中間エッジを検出して第１パルス信号と極性が異なる第２パルス信号を発生し、内燃機関が正回転している過程でクランク角位置が第３のクランク角位置に一致したときに信号発電子が第２の端部エッジを検出して第２パルス信号と同極性の第３パルス信号を発生するように構成されている。

本発明の好ましい態様では、上記リラクタがロータの外周に形成された突起からなっていて、リラクタの第１の部分は第１の幅寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分であり、第２の部分は第１の幅寸法よりも小さい第２の幅寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分である。この場合、第１の部分及び第２の部分は、クランク軸の周方向に沿って均一な高さ寸法を有するように形成しておく。

本発明の他の好ましい態様では、上記リラクタがロータの外周に形成された突起からなっていて、リラクタの第１の部分は第１の高さ寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分であり、第２の部分は第１の高さ寸法よりも小さい第２の高さ寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分である。この場合、第１の部分及び第２の部分はクランク軸の周方向に沿って均一な幅寸法を有するように形成される。

本発明によれば、始動時の最初の点火を上死点位置よりも遅れた位置で行わせることにより、ピストンが上死点を越えない状態で最初の点火が行われることがないようにしたので、ケッチンが生じるのを防ぐことができる。

また本発明によれば、信号発生器が同極性のパルス信号を続けて２回発生したときに、２回目に発生したパルス信号が第３パルス信号であることを簡単に判別することができ、また機関の始動時に最初に点火される気筒内のピストンが上死点を越えることができずに押し戻されたときには、信号発生器が同極性のパルス信号を続けて２回発生することはなく、信号発生器が第３パルス信号を発生したと認識されることはないため、機関の回転方向を判別するための特別の処理を行わなくても、ピストンが上死点に達することができずに押し戻されたときに点火動作が行われるのを確実に防ぐことができ、ケッチンを確実に防止することができる。

更に信号発生器がパルス信号を発生する位置は変動することがないため、本発明のように構成すると、アイドリング運転時の点火位置が変動するおそれをなくすことができ、アイドリング運転を安定に行わせることができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、内燃機関が単気筒２サイクル機関であるとする。
図１は本発明に係わる内燃機関用点火装置のハードウェアの構成例を示したもので、同図において１は内燃機関に取り付けられたロータ外転形の磁石式交流発電機である。磁石発電機１は、カップ状に形成されたロータヨーク１００と、該ロータヨークの周壁部の内周に固定された図示しない永久磁石とを有して内燃機関のクランク軸に取り付けられたロータ１Ａと、ロータの磁極に対向する磁極部を有するステータ鉄心と、該ステータ鉄心に巻回されたエキサイタコイルＥＸとを有するステータ１Ｂとからなっていて、機関の回転に同期して、エキサイタコイルＥＸに交流電圧を誘起させる。

２は、ロータ２Ａと信号発電子２Ｂとからなる誘導子形の信号発生器である。図示の例では、磁石発電機１のロータヨークが、信号発生器２のロータ２Ａを兼ねていて、該ロータヨーク１００の外周にリラクタ（誘導子）ｒが形成されている。リラクタｒは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示したように、ロータ２Ａの外周に形成された突起からなっていて、第１の幅寸法Ｗ1をもって機関のクランク軸の周方向に伸びる第１の部分ｒ1と、第１の部分よりもクランク軸の正転方向Ｒの後方側に配置されて、第１の幅寸法Ｗ1よりも小さい第２の幅寸法Ｗ2をもってクランク軸の周方向に伸びる第２の部分ｒ2とからなり、第１の部分ｒ1及び第２の部分ｒ2は、図２（Ｂ）に示すように、クランク軸の周方向に沿って均一な高さ寸法を有するように形成されている。リラクタｒの周方向の一端（正転方向Ｒの前方側に位置する端部）及び他端（正転方向Ｒの後方側に位置する端部）にそれぞれ第１及び第２の端部エッジｅ1及びｅ2が形成され、第１の部分ｒ1と第２の部分ｒ2との境界部に中間エッジｅmが形成されている。

信号発電子２Ｂは、リラクタｒに対向する磁極部を先端に有する鉄心とこの鉄心に巻回された信号コイルＬsと、鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えた周知のもので、リラクタｒのエッジを検出して図３に示すようなパルス信号を発生する。図３は機関が正回転しているときに信号発電子２Ｂが出力するパルス信号を示したもので、同図においてＰ1は信号発電子がリラクタの第１の端部エッジｅ1を検出したときに発生する第１の極性（図示の例では負極性）の第１パルス信号であり、Ｐ2及びＰ3はそれぞれ信号発電子がリラクタの中間エッジｅm及び第２の端部エッジｅ2を検出したときに発生する第２の極性（図示の例では正極性）の第２パルス信号及び第３パルス信号である。

本発明においては、図３に示すように、機関の正回転時に、時刻ｔ1において、クランク軸が上死点位置よりも十分進角した位置に設定された第１のクランク角位置θ1に一致した時に信号発電子がリラクタの第１の端部エッジｅ1を検出して第１の極性の第１パルス信号Ｐ1を発生し、時刻ｔ2において、機関のクランク角位置が第１のクランク角位置θ1よりも遅れ、上死点位置ＴＤＣよりは進んだ第２のクランク角位置θ2に一致した時に信号発電子がリラクタの中間エッジｅmを検出して第２の極性の第２パルス信号Ｐ2を発生し、時刻ｔ3において、機関のクランク角位置が上死点位置ＴＤＣよりも遅れた第３のクランク角位置θ3に一致したときに信号発電子がリラクタの第２の端部エッジｅ2を検出して第２の極性の第３パルス信号Ｐ3を発生するように、リラクタｒの各部の寸法及び配設位置と、信号発電子２Ｂの配設位置とが設定されている。そのため、図２（Ｂ）に示されているように、リラクタｒの第１の部分ｒ1の極弧角α12が、第１のクランク角位置θ1と第２のクランク角位置θ2との間の角度に等しく設定され、リラクタの第２の部分ｒ2の極弧角α23が、第２のクランク角位置θ2と第３のクランク角位置θ3との間の角度に等しく設定されている。

ここで、第１パルス信号Ｐ1が発生する第１のクランク角位置θ1は、演算された点火位置の計測を開始する位置として適した位置に設定され、第２パルス信号Ｐ2が発生する第２のクランク角位置θ2は、アイドル時の点火位置して適当な位置に設定される。また第３パルス信号Ｐ3が発生する第３のクランク角位置θ3は、始動時の最初の点火位置として適した位置に設定される。

機関が正回転しているときには、図３に示すように、第２の極性の第２パルス信号Ｐ2及び第３パルス信号Ｐ3が続けて発生するため、同じ第２の極性のパルス信号が続けて２回発生したときに、機関が正回転していると判定することができ、２回目に発生した第２の極性のパルス信号を、上死点位置よりも遅れた位置に設定された第３のクランク角位置（始動時の初回の点火位置）で発生した第３パルス信号であると判定することができる。本発明では、このように、機関の始動時に、同極性のパルス信号が続けて２回発生したことが検出されたときに、２回目に発生した第３パルス信号Ｐ3に応答して点火動作を行わせることにより、上死点位置よりも遅れた位置で始動時の最初の点火動作を行わせる。

図３は、機関が正回転しているときに信号発生器２が出力するパルス信号の波形を示したものであるが、機関の逆転時には、信号発生器が出力するパルス信号が図３に示した波形とは異なる波形を示す。例えば、機関の始動時にピストンが上死点に達する前に押し戻され、信号発電子がリラクタの中間エッジｅmを検出する前に機関が逆転した場合には、図４に示したように、最初時刻ｔ1でリラクタの第１の端部エッジｅ1が検出されてパルス信号Ｐ1が発生した後、機関の逆転により、時刻ｔ2で再度第１の端部エッジｅ1が検出された時に第２の極性のパルス信号Ｐ1′が発生する。このとき、第２の極性のパルス信号が続けて２回発生することはないため、機関は上死点を越えることなく逆転したと判定することができる。本発明では、このように、機関の始動時に第３パルス信号Ｐ3が発生しないときには、点火動作を行わせないようにする。

また機関の始動時に信号発電子が時刻ｔ2でリラクタの中間エッジｅmを検出した後、ピストンが上死点を越えることができずに機関が逆転した場合には、図５に示すように、時刻ｔ3で中間エッジｅmが再度検出されたときに第１の極性のパルス信号Ｐ2′が発生する。この場合も、同極性のパルス信号Ｐ2及びＰ3が続け発生することがないため、機関が逆転したと判定することができる。本発明では、機関の始動時に同極性（第２の極性）のパルス信号が続けて２回発生したことが検出された場合にのみ初回の点火動作を行わせるため、図５に示す場合にも点火動作は行われない。

図１において、３は一次コイル３ａ及び二次コイル３ｂを鉄心に巻回してなる点火コイルで、一次コイル３ａの一端が接地されている。一次コイル３ａの他端には点火用コンデンサＣiの一端が接続され、点火用コンデンサＣiの他端と接地間に放電用スイッチを構成するサイリスタＴhiがそのカソードを接地側に向けた状態で接続されている。点火コイルの一次コイル３ａの両端には、カソードを接地側に向けたダイオードＤiが接続されている。点火用コンデンサＣiの他端はまたカソードをこのコンデンサ側に向けたダイオードＤ1を通してエキサイタコイルＥＸの一端に接続されている。エキサイタコイルＥＸの一端と接地間及び他端と接地間にはそれぞれアノードを接地側に向けたダイオードＤ2及びＤ3が接続され、エキサイタコイルＥＸの正の半波の出力電圧で、エキサイタコイルＥＸ−ダイオードＤ1−点火用コンデンサＣi−ダイオードＤi及び一次コイル３ａ−ダイオードＤ3−エキサイタコイルＥＸの回路に電流が流れて、点火用コンデンサＣiが図示の極性に充電される。点火コイル３の二次コイル３ｂの一端は一次コイル３ａの非接地側端子に接続され、二次コイル３ｂの他端は機関の気筒に取りつけられた点火プラグＰＬの非接地側端子に高圧コードを通して接続されている。この例では、点火コイル３と、点火用コンデンサＣｉと、サイリスタＴhiと、ダイオードＤiとによりコンデンサ放電式の点火回路６が構成されている。

図示の例では、エキサイタコイルの他端と接地間に、エキサイタコイルの負の半波の出力電圧を一定の直流電圧に変換する電源回路４が接続されている。電源回路４は、エキサイタコイルの負の半波の出力電圧で充電される電源コンデンサと、該電源コンデンサの両端の電圧を一定に保つように制御する制御回路とからなっていて、電源コンデンサの両端に一定の直流電圧Ｖccを発生させる。電源コンデンサの充電電流はダイオードＤ2を通してエキサイタコイルＥＸに帰還させられる。

機関の点火時期を制御するため、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５が設けられ、信号発生器２が出力するパルス信号Ｐ1ないしＰ3のうち、第１の極性（図示の例では負極性）の第１パルス信号Ｐ1がインターフェース回路ＩＦ1を通してマイクロプロセッサ５のポートＡに入力され、第２の極性の第２パルス信号Ｐ2及び第３パルス信号Ｐ3がインターフェース回路ＩＦ2を通してマイクロプロセッサ５のポートＢに入力されている。インターフェース回路ＩＦ1及びＩＦ2は信号コイルが発生するパルス信号をマイクロプロセッサ５が認識し得る波形の信号に変換する波形整形回路からなっている。マイクロプロセッサ５は、所定のプログラムを実行することにより、点火回路に点火信号Ｓiを与えるクランク角位置（点火位置）を制御する点火位置制御部を構成し、内燃機関の点火位置でポートＣから点火信号Ｓｉを出力する。この点火信号ＳｉはサイリスタＴhiのゲートに与えられる。マイクロプロセッサ５及びインターフェース回路ＩＦ１及びＩＦ２は、電源回路４が出力する直流電圧Ｖccを電源電圧として動作する。

図示の点火装置においては、マイクロプロセッサ５からサイリスタＴhiのゲートに点火信号Ｓiが与えられたときに、点火用コンデンサＣiの両端の電圧が順方向に印加されているサイリスタＴhiが導通し、点火用コンデンサＣiに蓄積された電荷がサイリスタＴhiと点火コイルの一次コイル３ａとを通して放電する。この放電により点火コイルの一次コイル３ａに高い電圧が誘起する。この電圧は、点火コイルの一次、二次間の昇圧比により昇圧されるため、点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は、点火プラグＰＬに印加されるため、該点火プラグＰＬで火花放電が生じ、機関が点火される。

図６はマイクロプロセッサ５により実現される点火位置制御部１０の構成を示したものである。点火位置制御部１０は、始動時点火信号供給手段１１と、アイドル時点火信号供給手段１２と、定常回転時点火信号供給手段１３とにより構成される。

始動時点火信号供給手段１１は、内燃機関１５の始動時の最初の点火を行わせるために、信号発生器２が同極性の第２パルス信号Ｐ2と第３パルス信号Ｐ3とを続けて発生したことを検出したときに、該第３パルス信号Ｐ3に応答して第３のクランク角位置θ3で点火回路に点火信号を与えるように構成される。

またアイドル時点火制御手段１２は、始動時の最初の点火が完了し、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度以下の状態にあるときに、第２パルス信号に応答して第２のクランク角位置で点火回路に点火信号を与えるように構成される。

更に定常回転時点火信号供給手段１３は、内燃機関の回転速度がアイドル回転速度を超えているときに、回転速度を含む制御条件に対して点火位置を演算して演算された点火位置に一致するクランク角位置で点火回路６に点火信号Ｓiを与えるように構成される。

図６に示した点火位置制御部１０を構成するためにマイクロプロセッサ５に実行させる処理のアルゴリズムを示すフローチャートを図７〜図９に示した。図７は、信号発生器２が負極性（第１の極性）のパルス信号を発生したときに実行される割り込み処理を示したものであり、図８は、信号発生器２が正極性（第２の極性）のパルス信号を発生した時に実行される割り込み処理を示したものである。また図９はマイクロプロセッサ内に設けられた点火タイマがセットされた計時データの計測を完了した時に実行される処理を示したものである。

機関の始動時に信号発生が最初に負極性の第１パルス信号Ｐ1を発生したとする。このときマイクロプロセッサは図７に示した処理のステップＳ７０１を実行し、正極性のパルス信号が発生したことを示すフラグをクリアする。次いでステップＳ７０２に移行して現在の機関の状態で始動時の状態にあるか否かを判定し、始動時であると判定されたときには以後何もしないでこの処理を終了する。ステップＳ７０２で始動時であると判定されたときには、ステップＳ７０３に移行して点火処理予約フラグをセットした後、ステップＳ７０４で次に行う点火がアイドリング時の点火であるか否かを判定する。その結果、アイドリング時の点火であると判定されたときには、以後何もしないでこの処理を終了する。ステップＳ７０４で次の点火がアイドリング時の点火ではないと判定されたときには、図示しないメインルーチンで機関の回転速度に対して演算された点火位置θiを検出するために点火タイマに計測させる計時データＴxをステップＳ７０５で点火タイマにセットしてこの処理を終了する。

点火タイマにセットされる計時データＴxは、現在の回転速度で、機関が第１のクランク角位置（基準クランク角位置）θ1から演算された点火位置まで回転するのに要する時間である。この計時データＴxは、１回転前に計測した第１のパルス信号Ｐ1の発生時刻から第２のパルス信号Ｐ2の発生時刻までの時間（第１のクランク角位置θ1から第２のクランク角位置θ2まで機関が回転するのに要した時間）Ｔ12と、第１のクランク角位置θ1から第２のクランク角位置θ2までの角度α12と、第１のクランク角位置（基準クランク角位置）θ1から演算された点火位置θiまでの角度α1iとから、下記の（１）式により求める。
Ｔx＝(α1i／α12）×Ｔ12 …（１）

なお機関の回転速度は、信号発生器２が第１極性のパルス信号Ｐ1を発生する間隔（クランク軸が１回転するのに要する時間）から演算される。また点火位置は、演算された回転速度に対して点火位置演算用マップを検索することにより演算される。

次に信号発生器２が正極性（第２の極性）のパルス信号Ｐ2を発生すると、図８に示した割込処理が実行される。この処理においては、先ずステップＳ８０１において現在の状態が始動時の状態であるか否かを判定し、始動時であると判定されたときに、ステップＳ８０２で正極性のパルス信号が発生したか否かを示すフラグを見て、正極性のパルス信号が連続して発生したか否かを判定する。その結果正極性のパルス信号が連続して発生したと判定されたとき（今回の正極性パルス信号が第３パルス信号であるとき）には、ステップＳ８０３でポートＣから点火信号Ｓiを発生させて第３パルス信号Ｐ3の発生位置での点火動作を行わせて（点火処理を行わせて）この処理を終了する。ステップＳ８０２で正極性のパルス信号が連続して発生していないと判定されたときには、ステップＳ８０４で正極性のパルス信号が発生したことを示すフラグをセットしてこの処理を終了する。

ステップＳ８０１で現在の状態が始動時の状態ではないと判定されたときには、前記フラグの状態を見ることにより、正極性のパルス信号が連続して発生したか否かを判定し、連続して発生したと判定されたとき（フラグがセットされているとき）には、以後何もしないでこの処理を終了する。ステップＳ８０５で正極性のパルス信号が連続して発生していないと判定されたとき（今回の正極性パルス信号が第２パルス信号Ｐ2であるとき）には、ステップＳ８０６に移行して正極性のパルス信号が発生したことを示すフラグをセットし、次いでステップＳ８０７で点火処理予約フラグがセットされているか否かを見ることにより、点火処理が行われたか否かを判定する。その結果、未だ点火処理が行われていないと判定されたとき（点火処理予約フラグがセットされているとき）には、ステップＳ８０８に進んでポートＣから点火信号Ｓｉを発生させて、第２パルス信号Ｐ2の発生位置での点火動作を行わせ、ステップＳ８０９で点火処理予約フラグをクリアした後、この処理を終了する。ステップＳ８０７で既に点火処理が行われていると判定されたときには、以後何もしないでこの処理を終了する。

マイクロプロセッサ内の点火タイマが、図７のステップＳ７０５においてセットされた計時データの計測を完了すると（演算された点火位置が検出されると）、図９に示した割込処理が実行される。この割込処理では、ステップＳ９０１でポートＣから点火信号Ｓｉを発生させて点火動作を行わせ、ステップＳ９０２で点火処理予約フラグをクリアする。

図７ないし図９に示したアルゴリズムによる場合には、図８の処理のステップＳ８０１，Ｓ８０２，Ｓ８０３及びＳ８０４により始動時点火信号供給手段１１が構成され、図７のステップＳ７０１，Ｓ７０２，Ｓ７０３及びＳ７０４と、図８のステップＳ８０１及びＳ８０５ないしＳ８０９とにより、アイドル時点火信号供給手段が構成される。また図７のＳ７０１，Ｓ７０２，Ｓ７０３、Ｓ７０４及びＳ７０５と、図９の処理とにより定常回転時点火信号供給手段１３が構成される。

上記の説明では、内燃機関が単気筒機関であるとしたが、多気筒内燃機関を点火する点火装置にも本発明を適用することができるのはもちろんである。多気筒内燃機関を点火する場合には、例えば、点火回路６を気筒数分設けて、マイクロプロセッサから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ようにすればよい。

上記の例では、信号発生器が発生するパルス信号の第１の極性を負極性とし、第２の極性を正極性としたが、第１の極性を正極性とし、第２の極性を負極性とするようにしてもよい。

上記の実施形態では、リラクタｒがロータ２Ａの外周に形成された突起からなっていて、リラクタｒの第１の部分ｒ1が、第１の幅寸法Ｗ1をもってクランク軸の周方向に伸びる部分からなり、第２の部分ｒ2が、第１の幅寸法よりも小さい第２の幅寸法Ｗ2をもってクランク軸の周方向に伸びる部分からなっている。また第１の部分ｒ1及び第２の部分ｒ2は、クランク軸の周方向に沿って均一な高さ寸法を有するように形成されている。

しかしながら、本発明で用いる信号発生器のロータに設けるリラクタは、上記実施形態で用いたものに限定されるものではない。例えば、リラクタの第１の部分を、第１の高さ寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分とし、第２の部分を第１の高さ寸法よりも小さい第２の高さ寸法をもってクランク軸の周方向に伸びる部分とすることもできる。この場合は、第１の部分及び第２の部分が、クランク軸の周方向に沿って均一な幅寸法を有するようにしておく。

本発明の実施形態のハードウェアの構成例を示した回路図である。（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本実施形態で用いる信号発生器のロータの上面図及び正面図である。内燃機関が正回転している時に図２の信号発生器が発生するパルス信号の波形を示した波形図である。機関の始動時にクランク角位置が第２のクランク角位置に達する前にピストンが押し戻されたときに本発明で用いる信号発生器が出力するパルス信号の波形を示した波形図である。機関の始動時にクランク角位置が第２のクランク角位置と上死点位置との間の位置に達したときにピストンが押し戻された場合に本発明で用いる信号発生器が出力するパルス信号の波形を示した波形図である。本発明の実施形態においてマイクロプロセッサにより構成される点火位置制御部の構成例を示したブロック図である。本発明の実施形態において信号発生器が負極性のパルス信号（第１のパルス信号）を発生したときにマイクロプロセッサが実行する割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。本発明の実施形態において信号発生器が正極性のパルス信号（第２のパルス信号）を発生したときにマイクロプロセッサが実行する割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。本発明の実施形態において点火タイマが点火位置を検出するための計時データの計測を完了したときにマイクロプロセッサが実行する割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。

符号の説明

１磁石発電機
２信号発生器
３点火コイル
５マイクロプロセッサ
６点火回路
１０点火位置制御部
１１始動時点火信号供給手段
１２アイドル時点火信号供給手段
１３定常回転時点火信号供給手段
Ｃｉ点火用コンデンサ
Ｔhi サイリスタ
ｒリラクタ
ｒ1 第１の部分
ｒ2 第２の部分

Claims

点火信号が与えられたときに内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに与えるための点火用高電圧を発生する点火回路と、前記点火回路に前記点火信号を与えるクランク角位置（点火位置）を制御する点火位置制御部とを備えた内燃機関用点火装置であって、
前記内燃機関が正回転している過程で、前記内燃機関のクランク角位置が圧縮行程におけるピストンの上死点に相当するクランク角位置（以下上死点位置という。）よりも十分に進角した位置に設定された第１のクランク角位置に一致した時に第１の極性を有する第１パルス信号を発生し、前記機関のクランク角位置が前記第１のクランク角位置よりも遅れ、前記上死点位置よりは進んだアイドル時の点火位置として適した位置に設定された第２のクランク角位置に一致した時に第２の極性を有する第２パルス信号を発生し、前記機関のクランク角位置が前記上死点位置よりも遅れ、前記機関の始動時の最初の点火位置として適した位置に設定された第３のクランク角位置に一致した時に前記第２の極性の第３パルス信号を発生するように構成された誘導子形の信号発生器が設けられ、
前記点火位置制御部は、
前記内燃機関の始動時の最初の点火を行わせるために、前記信号発生器が同極性の第２パルス信号と第３パルス信号とを続けて発生したことを検出したときに、該第３パルス信号に応答して前記第３のクランク角位置で前記点火回路に点火信号を与える始動時点火信号供給手段と、
前記最初の点火が完了し、前記内燃機関の回転速度がアイドル回転速度以下の状態にあるときに、前記第２パルス信号に応答して前記第２のクランク角位置で前記点火回路に点火信号を与えるアイドル時点火信号供給手段と、
前記内燃機関の回転速度が前記アイドル回転速度を超えているときに、前記回転速度を含む制御条件に対して点火位置を演算して演算された点火位置に一致するクランク角位置で前記点火回路に点火信号を与える定常回転時点火信号供給手段と、
を具備してなる内燃機関用点火装置。
前記信号発生器は、
前記内燃機関のクランク軸の周方向に沿って伸びる第１の部分と該第１の部分よりも前記クランク軸の正転方向の後方側に配置された第２の部分とを有して周方向の一端及び他端にそれぞれ第１及び第２の端部エッジが形成され、前記第１の部分と第２の部分との境界部に中間エッジが形成されたリラクタを備えて前記クランク軸と共に回転するように設けられたロータと、前記リラクタの各エッジを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、
前記内燃機関が正回転している過程で前記内燃機関のクランク角位置が前記第１のクランク角位置に一致したときに前記信号発電子が前記リラクタの第１の端部エッジを検出して前記第１パルス信号を発生し、前記内燃機関が正回転している過程で前記内燃機関のクランク角位置が前記第２のクランク角位置に一致したときに前記信号発電子が前記リラクタの中間エッジを検出して前記第２パルス信号を発生し、前記内燃機関が正回転している過程で前記クランク角位置が前記第３のクランク角位置に一致したときに前記信号発電子が前記第２の端部エッジを検出して前記第３パルス信号を発生するように構成されている請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
前記リラクタは前記ロータの外周に形成された突起からなっていて、前記リラクタの第１の部分は第１の幅寸法をもって前記クランク軸の周方向に伸びる部分であり、前記第２の部分は前記第１の幅寸法よりも小さい第２の幅寸法をもって前記クランク軸の周方向に伸びる部分であって、前記第１の部分及び第２の部分は前記クランク軸の周方向に沿って均一な高さ寸法を有している請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
前記リラクタは前記ロータの外周に形成された突起からなっていて、前記リラクタの第１の部分は第１の高さ寸法をもって前記クランク軸の周方向に伸びる部分であり、前記第２の部分は前記第１の高さ寸法よりも小さい第２の高さ寸法をもって前記クランク軸の周方向に伸びる部分であり、前記第１の部分及び第２の部分は前記クランク軸の周方向に沿って均一な幅寸法を有している請求項２に記載の内燃機関用点火装置。