JPH01315669A - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロコンピュータを用いて点火位置を制
御する内燃機関用点火装置に関するものである。

［従来の技術］ 最近排気ガスの浄化や燃費の向上を図るため、内燃機関
の点火位置を種々の条件に応じて適確に制御することが
要求されるようになっており、そのためマイクロコンピ
ュータを用いて点火位置を制御する点火装置が多く用い
られるようになっている。

マイクロコンピュータを用いて点火位置を制御する点火
装置では、内燃機関と開明回転する信号発電機の出力に
基いて機関の回転角度に関する情報を得るとともに、マ
イクロコンピュータにより該信号発電機の出力信号の周
期等から回転速度を演口し、該回転速度における最適の
点火位置を演口する。この点火位置の情報は例えば機関
の回転角度がある一定の角度に達した瞬間から点火位置
に達するまでに要する時間として与えられる。マイクロ
コンピュータは、機関の回転角度が点火位置よりも進ん
だある角度に達する毎にタイマを起動させて該角度から
演算した点火位置に達するまでに要する時間を計測し、
タイマが該時間を計測した時点で点火回路に点火信号を
与えて点火動作を行わせる。

［発明が解決しようとする課題］ マイクロコンピュータを用いて点火位置を制御する内燃
機関用点火装置では、マイクロコンピュータが故障した
ときに点火動作が行われなくなって機関が停止するとい
う問題があった。特に船舶用内燃機関の場合には、洋上
でマイクロコンピュータが故障すると帰港できなくなる
ため危険である。また内燃機関により駆動される車両等
においてｔ）、走行中内燃機関が急に停止すると追突等
の事故が生じるおそれがあり危険である。

本発明の目的は、マイクロコンピュータが故障した場合
でも内燃機関を停止させないようにして安全を図った内
燃機関用点火装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、内燃機関の点火位置を定める点火信号を点火
回路に与える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おいて、マイクロコンピュー
タが故障した場合でも内燃機関を点火できるようにした
ものである。

そのため本発明においては、内燃機関により駆動される
信号発電機を信号源として内燃機関の点火が許容される
位置でレベルが変化する信号を発生する信号源回路と、
点火位置の制御に用いられているマイクロコンピュータ
の出力ポートの信号レベルの変化を検出して該出力ポー
トの信号レベルの変化が検出されたときにパルス信号を
出力する微分回路と、この微分回路からパルス信号が出
力されたときにマイクロコンピュータによる制御動性を
行わせ、パルス信号の出力が停止されたときに信号源回
路側から点火回路に点火信号を与える点火信号供給制御
回路とを設【ノた。

［作　用コ 上記の構成において、マイクロコンピュータが正常に動
作しているときには、マイクロコンピュータの出力ポー
トの信号レベルが変化するため、微分回路がパルス信号
を発生する。このとき点火信号供給制御回路はマイクロ
コンピュータによる制御１ｉ１７１作を行わせる。これ
に対しマイクロコンピュータが故障した場合には、その
出力ポートの信号レベル変化がなくなるため、微分回路
がパルス信号の出力を停止する。このとき点火信号供給
制御回路は信号源回路側から点火回路に点火信号を与え
る。信号源回路はマイクロコンピュータが故障しても機
関が回転している限り信号を発生しているので、機関の
点火は継続され、機関が停止するのが防止される。

このように本発明によれば、マイクロコンピュータが故
障したときにも内燃機関の運転を継続することができる
ため、機関が突然停止することによる事故の発生を防止
することができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の全体的な構成を示したもので
、同図において１は点火信号Ｖｉが与えられたときに点
火コイルの点火動作を行う点火回路である。２は内燃機
関ににり駆動される信号発電別内に設けられたバルサコ
イルで、このバルサコイルは内燃機関の点火動作が許容
される位置でレベル変化を生じる信号を出力する。本実
施例ではこのバルサコイル２が内燃機関の最大進角位置
θ１でスレショールドレベル以上になる最大進角位置信
号ＶＳ１と最小進角位置θ２でスレショールドレベル以
上になる最小進角位置信号ＶＳ２とを出力する。

３はバルサコイル２の出力を入力として、内燃機関の点
火動作が許容される区間（回転角度範囲）を示す制御信
号■ｑを出力する制御信号発生回路である。この制御信
号発生回路は例えば最大進角位置信号ＶＳ１によりセッ
トされ最小進角位置信号Ｖｓ２によりリセットされるフ
リツブフ０ツブ回路からなり、最大進角位置０１から最
小進角位置θ２までの区間（点火動作が許容される区間
）高しベルになる矩形波状の制御信号Ｖｑを出力する。

この例ではパルサコイル２と制御信号発生回路３とによ
り信号源回路４が構成されている。

５はマイクロコンピュータで、このマイクロコンピュー
タは制御信号Ｖｑを入力として該制御信号Ｖｑの周期か
ら機関の回転速度を演算するとともに、各回転速度にお
ける点火位置を演梓する。

マイクロコンピュータが演算する点火位置のデータは、
通常機関が定位置く例えば最小進角位置）から点火位置
まで回転するのに要する時間Ｔｉの形で与えられる。マ
イクロコンピュータは制御信号Ｖｑの立上がりまたは立
下り時刻から機関の回転角度が定位置に達する時刻を検
出し、該時刻でタイマを起動させて、該タイマに点火位
置までの時間Ｔｉを３１測させる。そしてタイマが時間
丁ＩをＨ＋測し終った時点でマイクロコンピュータの出
力ポートＡの出力信号レベルを変化さぼ、出力ポート△
の出力信号にレベル変化が生じた時点で点火回路１に点
火信号を与えることにより点火動作を行わせる。

従ってこの種の点火装置では、マイクロコンピュータが
正常に機能している限り、その出カポ−１へ（点火位置
の制御に用いられている出力ポート）Ａには所定の信号
レベルの変化が現れており、万一マイクロコンピュータ
が故障するとこの出力ポートＡの信号レベルの変化が停
止する。

本発明においては、マイクロコンピュータの動作が正常
であるか否かをチエツクするＩζめに出力ポートＡの出
力信号を微分回路６に入力し、この微分回路６により出
力ポートＡの出力信号のレベル変化を検出する。微分回
路６は出力ポートへの出力信号のレベル変化を検出した
ときにパルス信号Ｐ１を発生し、該パルス信号Ｐ１は信
号源回路４の出力ととしに点火信号供給制御回路７に与
えられている。

点火信号供給制御回路７は、パルス信号Ｐｉが出力され
たときにマイクロコンピュータ５による制御動作を行わ
せ、パルス信号の出力が停止されたときには信号源回路
４側から点火回路１に点火信号を与える。

本実施例においてマイクロコンピュータ５が正常に動作
しているとぎには、マイクロコンピュータ５が演算した
点火位置に達したときに該マイクロコンピュータの出力
ポートＡの出力信号レベルが変化し、微分回路６がパル
ス信号Ｐ１を発生する。点火信号供給制御回路７はこの
パルス信ＲＰｉが発生したときに点火回路１に点火信号
を与えて点火動作を行わせる。

マイクロコンピュータが故障したときには微分回路６か
らパルス信号Ｐｉが発生しなくなる。このとき点火信号
供給制御回路７は信号源回路４の出力（この例では制御
信号Ｖｑ）のレベル変化が生じた時点で（例えば最小進
角位置で）点火回路１に点火信号を与えて点火動作を行
わせる。

このように本発明では、マイクロコンピュータが故障し
たときに信号源回路４側から点火回路１に点火信号を与
えるため、マイクロコンピュータが故障したときにも点
火動作を行わせて機関の運転を継続させることができる
。

尚上記の説明では、信号源回路４から制御信号ｖｑを点
火信号供給制御回路７に与えて、該制御信号のレベルが
変化したときに点火信号を与えるとしたが、図に破線で
示したようにパルサコイル２の出力または該出力を波形
整形して得たパルスｐｓを点火信号供給制御回路７に与
えて、パルサコイルの出力のレベル変化が生じた位置で
点火信号を与えるようにしてもよい。

また上記の説明では、点火信号供給制御回路７が微分回
路６の出力パルス信号Ｐｉから点火位置情報を脅で、該
パルス信号Ｐｉの発生位置で点火信号を与えるようにし
ているが、微分回路６の出力パルス信号Ｐｉはマイクロ
コンピュータの動作をチエツクする目的のみに用い、図
に破線で示したように別個にマイクロコンピュータの出
力ポートＡの出力信号Ｖａを点火信号供給制御回路７に
人力して、この信号■ａからマイクロコンピュータが演
のした点火位置の情報を得るようにしてもよい。

次に第２図及び第３図を参照して本発明の更に具体的な
実施例を説明する。この実施例において、点火回路１は
、点火コイル１００と、内燃）１関により駆動される磁
石発電機内に設けられたエキサイタコイル１０１と、点
火コイルの１次側に設けられてエキサイタコイル１０１
の一方の半サイクルの出力によりダイオード１０２及び
点火コイルの１次コイルを通して図示の極性に充電され
るコンデンサ１０３と、コンデンサ１０３の電荷を点火
コイルの１次コイルに放電させるサイリスタ１０４と、
図示しない機関の気筒に取付けられて点火コイルの２次
コイルに接続された点火プラグ１０５とからなっている
。

この点火回路１はコンデンサ放電式の点火回路として周
知のもので、点火信号はサイリスク１０４のゲートに与
えられる。サイリスタ１０４のゲートに点火信号が与え
られると、該サイリスタ１０４が導通してコンデンサ１
０３の電荷を点火コイルの１次コイルに放電させる。こ
れにより点火コイル１００の鉄心中で大きな磁束変化が
生じ、該点火コイル１００の２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１０５に印加さ
れるため該点火プラグに火花が生じ、機関が点火される
。

信号源回路４は第１図に示した例と同様に構成され、パ
ルリコイル２は第４図（Ａ）に示すように最大進角位置
θ１及び最小進角位置θ２でそれぞれスレショールビレ
ベルＶｔ以上になる信号■Ｓ１及びＶＳ２を出力する。

第４図（Ｂ）ないしくＦ）はマイクロコンピュータが正
常に動作しているときの各部の信号波形を示し、第４図
（Ｂ′）ないしくＦＭはマイクロコンピュータが故障し
たときの各部の信号波形を示している。

制御信号発生回路３はフリップフロップ回路等からなっ
ていて、第４図（Ｂ）に示すように、信号Ｖｓｌがスレ
ショールドレベル以上になる位置（最大進角位置）で立
上り、信号Ｖｓ２がスレショールドレベル以上になる位
置（最小進角位置）でｑ下る矩形波状の制御信号Ｖ（＋
を出力する。この制御信号Ｖｑが発生している区間は機
関の点火動　　□作が８１容される区間である。この制
御信号Ｖｑは機関の回転角度位置及び回転速度に関する
情報を与える信号としてマイクロコンピュータ５に入力
されるとともに、マイクロコンピュータが故障したとき
に点火回路に点火信号を与えるために点火信号供給制御
回路７に入力されている。

微分回路６は、第３図に示すように、エクスクル−シブ
オア回路６００と、抵抗６０１と、コンデンサ６０２と
からなっている。マイクロコンピュータ５の出力ポート
への出力信号■ａは点火位置でレベル変化を示すが、こ
の例では一連の点火位置で交互に異なる極性のレベル変
化を示す。即ち第４図（Ｃ）に示すように、ある点火位
置では信号Ｖａが高レベルから低レベル（Ｈ→し）に変
化し、次の点火位置では信号ｖａが低レベルから高レベ
ル（Ｌ−Ｈ）に変化する。出力ポートΔの出力信号■ａ
のこれらのレベル変化が点火位置情報を与える。

第３図に示した微分回路６においては、信号■ａが高レ
ベル（論理値が「１」）になっているときにコンデンサ
６０２の両端が高レベル（論理値が「１」）になってい
るため、エクスクル−シブオア回路６００の出力は低レ
ベル（論理値がｒＯＪ）になっている。この状態で信号
■ａが低レベルになると、最初コンデンサ６０２の両端
の電圧は高レベルの状態（ｒｌＪの状ｆＥ、）にあるの
で、エクスクル−シブオア回路６００の入力ｔよ（０，
１）の状態になり、その出力は高レベルになる。一定の
時間が経過するとコンデンサ６０２が放電してその両端
電圧がスレショールドレベル以下になって１クスクル一
シブオア回路６００の入力が（０゜０）の状態になり、
その出力は零になる。また信、５３　Ｖ　ａが低レベル
の状態から高レベルの状態に変化すると、最初コンデン
サ６０２の両端電圧は「０」の状態にあるため、エクス
クル−シブオア回路６００の入力は＜１．Ｏ）の状態に
なり、その出力は「１」の状態になる。一定の時間が経
過するとコンデンサ６０２の両端電圧が「１」の状態に
なるため、エクスクルージ゛ブオア回路６００の入力が
（１，１）の状態になり、その出力は「０」の状態にな
る。従ってこの微分回路では、その入力信号Ｖａのレベ
ルが高レベルから低レベルに変化したとぎ及び低レベル
から高レベルに変化したときのいずれの場合にも同極性
のパルス信号Ｐｉを出力する。このパルス信号Ｐｉを第
４図（Ｄ）に示しである。

点火信号供給制御回路７は、アップエツジ形のＤフリッ
プフロラプ回路７００と、フリップフロップ回路７００
の否定論理出力０と制御信号ＶＱとを入力とするアンド
回路７０１と、アンド回路７０１の出力を入力とするイ
ンバータ７０２と、抵抗７０３及びコンデンサ７０４か
らなっていて同じくアンド回路７０１の出力が印加され
た積分回路と、この積分回路の出力とインバータ７０２
の出力とを入力とするアンド回路７０５とからなってい
る。

インバータ７０２と抵抗７０３とコンデンサ７０４とア
ンド回路７０５とにより微分回路７０６が構成されてお
り、この微分回路は入力端子に与えられた信号が高レベ
ルから低レベルに変化したときにのみパルス信号を出力
する。

フリップフロップ回路７００のデータ入力端子り及びク
リア入力端子ＣＬＲには制御信号ＶＱが入力され、クロ
ック入力端子ＣＬＫにパルス信号Ｐｉが入力されている
。

フリップフロップ回路のＣＬＫ端子にパルス信号Ｐｉが
与えられていない状態で制御信号ＶＱが高レベルになる
と、該フリップフロップ回路の出力Ｑ／′ｆｉ高レベル
になる。また制御信号Ｖｑが高レベルになっている状態
で微分回路６からフリップフロップ回路のＣＬＫ端子に
パルス信号Ｐ１が与えられると、該フリップフロップ回
路の出力Ｑが低レベルになる。従ってアンド回路７０１
の出力側には第４図（Ｅ’）に示すように制御信号ＶＱ
が立上ったときに立上り、パルス信号Ｐｉが立上ったと
きに立下る信号ｖｂが得られる。微分回路７０６はこの
信号ｖｂの立下りで第４図（Ｆ）に示すようにパルス信
号を発生し、このパルス信号が点火回路１のサイリスタ
１０４のゲートに点火信号Ｖｉ　として与えられる。

従ってマイクロコンピュータが正常に動作していて、そ
の出カポ−１−の出力信号レベルに変化が生じるときに
は、マイクロコンピュータが演算した位置で点火回路に
点火信号が与えられて点火動作が行われる。

これに対し、マイクロコンピュータが故障したときには
、第４図（Ｃ１に示したようにマイクロコンピュータ５
の出力ポートＡの信号Ｖａのレベル変化がなくなる（低
レベル状態を保持するかまたは高レベル状態を保持する
）。この状態では第４図（Ｄ−）に示すように微分回路
６がパルス信号Ｐｉを発生しないため、フリップフロッ
プ回路７００の出力Ｑのレベルは制御信号Ｖｑと同じよ
うに変化し、アンド回路７０１の出力信号ｖｂは第４図
（Ｅｌに示したように制御信号■ａと同様の波形になる
。この状態では、信号ｖｂが高レベルから低レベルに変
化したとぎ、即ち内燃機関の最小進角位置θ２で点火回
路１に点火信号が与えられる。

このように、マイクロコンピュータが故障したときでも
点火回路に点火信号が与えられるため、機関の運転を継
続することができる。

上記の実施例では点火回路１がコンデンサ放電式の回路
からなっていたが、第５図に示すように、点火コイル１
００とトランジスタ１１０とからなる電流遮断形の点火
回路１を用いる場合にも本発明を適用することができる
。この点火回路では、点火コイル１００の１次コイルと
トランジスタ１１０の］レクタエミッタ間回路との直列
回路の両端にバッテリから直流電圧Ｅ８が印加される。

１−ランジスタ１１０のベースには点火位置よりも位相
が進ｌυだ位置で立上り、点火位置で立下る点火信号Ｖ
ｉが与えられる。点火信号Ｖｉが立上るとトランジスタ
１１０が導通して点火コイルの１次コイルとトランジス
タ１１０とを通して電流が流れる。点火信号■ｉが立下
るとトランジスタ１１０が遮断状態になるため、点火コ
イルの１次コイルに電圧が誘起し、この電圧が昇圧され
て点火コイルの２次コイルに点火用の高電圧が印加され
る。

この高電圧は点火プラグ１０５に印加されるため、該点
火プラグに火花が生じ、機関が点火される。

上記のような電流遮断形の点火回路を用いる場合には、
点火信号供給制御回路７を例えば第６図に示すようにフ
リップフロップ回路７００とアンド回路７０１とにより
構成することができる。この点火信号供給制御回路７は
、第３図に示した点火信号供給制御回路７から微分回路
７０６を省いたもので、アンド回路７０１の出力信号が
点火信号Ｖｉとなる。この実施例においてマイクロコン
ピュータが正常に動作しているときの、制御信号■ｑ１
マイクロコンピュータの出力ポートの信号■ａ、パルス
信号Ｐｉ及び点火信号Ｖｉの波形を第７図（Ｂ）ないし
くＥ）にそれぞれ示してあり、マイクロコンピュータが
故障したときのこれらの信号の波形を第７図（Ｂｌない
しくＥ′）にそれぞれ示しである。

上記の実施例ではマイクロコンピュータの１つの出力ポ
ートのみが点火位置の制御に用いられているが、種々の
制御を行わせるために複数の出力ポートが点火位置の制
御に用いられることもある。

その場合には、周期的に信号レベルの変化が生じるいず
れか１つの出カポ−；へに微分回路を接続してマイクロ
コンピュータの動作をチエツクすることにより上記と同
様の動作を行わせることができる。

尚上記第２図及び第５図に示した実施例では、マイクロ
コンピュータの出力レベルの変化を検出して点火信号を
得るために必要とされる微分回路がマイクロコンピュー
タの動作をチエツクするための微分回路を兼ねているが
、マイクロコンピュータの動作をチエツクするための微
分回路を専用に設ける構成をとることもできる。

上記の実施例では単気筒用の内燃機関を例にとったが、
多気筒内燃機関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。

上記の実施例では、信号発電機（パルサコイル）が別間
の最大進角位置及び最小進角位置でそれぞれレベル変化
を生じる信号を出力したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、信号発ｆｆ［は、点火動作が許容される
回転角度艶聞で、レベル変化が生じる（Ｈ号を発生する
ものであればよい。

本発明で用いる点火回路は、点火信号が与えられた時に
点火コイルの１次電流を制御して点火用の高電圧を得る
回路であればよく、上記の各実施例で示したものに限ら
れるものではない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、マイクロコンピュータ
が故障したときに信号源回路側から点火回路に点火信号
を供給できるようにしたため、マイクロコンピュータが
故障したときにも内燃機関の運転を継続することができ
、機関が突然停止することによる事故の発生を防止する
ことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の全体的な構成を示すブロック
図、第２図は本発明の更に具体的な実施例を示す回路構
成図、第３図は第２図の実施例で用いる微分回路と点火
信号供給制御回路の具体的構成例を示した回路図、第４
図は第２図及び第３図の実施例の各部の信号波形図、第
５図は本発明の他の実施例の回路構成図、第６図は第５
図の実価例で用いる微分回路と点火信号供給制御回路の
具体的構成例を示した回路図、第７図は第５図及び第６
図の実施例の各部の信号波形図である。 １・・・点火回路、２・・・パル晋ナコイル、３・・・
制御信号発生回路、４・・・信号源回路、５・・・マイ
クロコンピュータ、６・・・微分回路、７・・・点火信
号供給制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内燃機関の点火位置を定める点火信号を点火回路に供給
   する位置をマイクロコンピュータにより制御する内燃機
   関用点火装置において、 内燃機関により駆動される信号発電機を信号源として内
   燃機関の点火が許容される位置でレベルが変化する信号
   を発生する信号源回路と、 点火位置の制御に用いられているマイクロコンピュータ
   の出力ポートの信号レベルの変化を検出して該出力ポー
   トの信号レベルの変化が検出されたときにパルス信号を
   出力する微分回路と、前記パルス信号が出力されたとき
   に前記マイクロコンピュータによる制御動作を行わせ、
   前記パルス信号の出力が停止されたときには前記信号源
   回路側から前記点火回路に点火信号を与える点火信号供
   給制御回路とを具備したことを特徴とする内燃機関用点
   火装置。