JPH02136548A - 内燃機関の点火制御装置 - 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〕 本発明は内燃機関の点火制御装置に係り、特に基準位置
からの経過時間によって点火時期および通電開始時期の
制御を行う内燃機関の点火制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の内燃機関の点火制御装置は、特開昭６１
．−２１８７７４号公報に記載のように並列エンジンの
制御用として開発されており、Ｖ型エンジンの制御用に
使用するにはピックアップコイルを２個使用しなければ
ならなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術はシリンダ同士が角度を持っているＶ型エ
ンジンなどに対する制御について配慮がされておらず、
Ｖ型エンジンなどの制御用として使用するには点火系シ
ステムを再検討しなければならない問題があった。

本発明の目的はクランク角センサの形状をエンジンのバ
ンク角（Ｖ角度）に対応させることにより、点火系シス
テムを変えないで■型エンジンにも並列エンジンにも使
用可能な内燃機関の点火制御装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、クランク角センサ（基準位置センサ）の複
数の基準位置間隔の一部または全部を工ンジンのバンク
角（Ｖ角度）に一致させるかその倍数に設定して、点火
時期および通電開始時期の演算方法を変えることにより
９点火系システムを変えないようにした内燃機関の点火
制御装置により達成される。

〔作用〕

上記内燃機関の点火制御装置は、クランク角センサから
出力する複数の基僧位五を示すクランク基準位置信号の
間隔の一部または全部をエンジンのバンク角（■角度）
またはその倍数に合せることにより各シリンダの上死点
の検出が容易になり。

それによって点火位置および点火順序の判定に間違いが
なくなるので■型エンジン用にも制御が可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図から第５図により説明
する。

第１図は本発明による内燃機関の点火制御装置の一実施
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Ｖ型（■角度７０°）４気筒４サイクルエンジンの
点火系システムを表わしている。第１図において、１は
バッテリ、２はｓＫ回路、３は水温センサ、４は圧力セ
ンサ、５はアナログ信号線、６はＡ／Ｄ変換器、７はデ
ジタル信号線、８はインタフェース、９はクランク角セ
ンサ、１０はロータ、１１はピンクアップコイル、１２
は波形整形回路である。１３はＲＯＭ、１４はＲＡＭ、
１５はＣＩ）Ｕ（演算器）、１６はランチ回路（１）、
１７はタイマ、１８はランチ回路（２）、１９はラッチ
回路（３）、２０は入力エツジ検出器、２１は比較器（
１）、２２は比較器（２）である。２３はＦ／Ｆ（１）
、２４はＦ／Ｆ（２）、２５は分配回路、２６はスイッ
チング回路、２７は点火コイルである。

第１図のバッテリ１はシステム全体に電源を供給する源
であり、？Ｉｉ源回路２で定電圧制御されて各部へ電源
を供給している。Ａ／Ｄ変換器６はエンジンの冷却水温
度を検出する水温センサ３と、吸気管内の内圧を検出す
る圧力センサ４と、バッテリ１の電圧と、アナログ信号
線５などから信号を取り込んでデジタル量に変換するア
ナログ−デジタル変換器である。デジタル信号線７は車
体などに付いている車体の状態を検出する各センサから
の信号群の信号線であり、インタフェース８に入力され
る。Ａ　／　Ｄ変換器６とインタフェース８からの信号
群は所定のタイミングでＣＰＵ　（中央処理装置）１５
に取り込まれる。クランク角センサ９はクランク基準位
置検出器であり、クランク４ｉ＋ｈと同位相でＩＱ１転
する円板に複数の突起物が付いているロータ１０と、こ
のロータ１ｏの突起物を検出するピンクアップコイルｉ
　ｌとから成り、本実施例の場合にロータ１０の突起物
の間隔は、７０’−４０６−７０’　−７０’−４０°
−７０゜であり、計６個の突起物となっている。このロ
ータ】０の突起物の間隔７０°が本発明によりエンジン
のＶ角度７０’に一致している。クランク角センサ９で
発生した信号は波形整形回路１２で整形されて矩形波の
クランク基準位置信号として出力される。なお第２図に
示すＡのクランク基準位置信号の波形がこの波形整形回
路１２の出力波形であり、基準位置信号の波形の５−６
．６−１゜２−３．３−４の間隔７０°がエンジンの■
角度７０’に一致している。

この波形整形回路１２からの出力はＣＰＵＩ　５と入力
エツジ検出器２０へ入力される。人力エツジ検出器２０
は波形整形回路１２からの信号の立上りエツジと立下り
エツジを検出し、その情報をＣＰ　Ｕ　］、　５に送る
と同時にその時点のタイマ１７の値をラッチ回路（１，
）１６に保持すべくその信号をラッチ回路（１）に送付
する。このタイマ１７は常時に一定周期でカウントアツ
プを行っているカウンタである。ＣＰＵ１５は上記の各
信号を受けてＲＯＭ　（読出し専用メモリ）１３にあら
かじめ格納されているプログラムに従ってエンジンの回
転速度やＡ／Ｄ変換された信号などを取り込み、これら
のデータから実際に出力すべき点火時期データと通電開
始位置データなどを算出する。

ＲＡＭ１４は読み書き可能なメモリであり、これは刻々
と変化するデータや演算結果などを記憶している。ラッ
チ回路（２）１８とラッチ回路（３）１９はＣＰＵ１５
からのデータを保持するラッチ回路で、これらのデータ
は常時にそれぞれ比較器（１，）２１と比較器（２）２
２によりタイマ１７の値と比較されている。ここでタイ
マ１７とラッチ回路１８．１９の値が一致すると、比較
器２１゜２２はＣＰＵ１５にデータの一致が起ったとい
う割込み信号を送り、またＦ／Ｆ（１）２３．Ｆ／Ｆ（
２）２４のフリップフロップへもそれぞれクロック（Ｃ
Ｋ）信号を出力する。Ｆ／Ｆ２３，２４はこのクロッ９
４３号を受けると、ＣＰＵ１５から出力されていたデー
タを分配回路２５へ点火信号（１）、　（２）として出
力する。分配回路２５はＦ／Ｆ２３，２４から出力され
た点火信号（１）、（２）をＣＰＵ１５からの分配信号
により４つの信号に振り分け、この振り分けられた点火
信号がスイッチング回路２６へ出力されて、点火コイル
２７の通電と切断を行うことにより点火コイル２７の２
次側に高電圧を発生させて火花を飛ばす。

第２図は第１図のクランク角センサ９の出力整形波形の
クランク基準位置信号と点火信号（１）。

（２）との関係を示すタイミング図である。第２図にお
いて、Ａはクランク角センサ９の出力を波形整形回路１
２で整形した波形のクランク基準位置信号で、上記のよ
うに波形の５−６．６−１．２−３．３−４の間隔７０
’がエンジンのＶ角度７０’に一致している。この波形
に対応する第１気筒ないし第４気筒の進角前点火位置が
示される。

ＢはＦ／Ｆ（１）２３からの出力波形の点火信号（１）
で、ＣはＦ／Ｆ（２）２４からの出力波形の点火信号（
２）であり、それぞれ分配回路２５による分配前の点火
信号である。この点火信号（１）。

（２）の立上りを通電開始位置として点火コイル２７に
電流を流し、その立下りを点火位置として電流を切断す
る。なお左、右にそれぞれエンジンの始動時、通常時の
タイミングを示し、′ｒΔＤＶは進角角度ＡＤＶに対応
する基準位置からの経過時間である。

第３図は第１図のＣＰＵ１５の鵡準位置割込み処理のフ
ローチャートである。第３図において、第１図の波形整
形回路１２からのクランク基準位置信号（第２図のＡ）
の立」ニリと立下りで第３図の基準位置割込みがＣＰＵ
１５内に発生する。この基準位置割込みが発生すると、
ステップ１００でＣＰＵ１５はラッチ回路（１）１６に
保持されているその時点のタイマ］−７の値をデータと
してＲＡＭ１４に格納する。ついでステップ１０１で基
ｉ＜１８位置割込みが立上りなのか立下りなのかを判断
し、立−Ｌりの場合にはステップ１０２でパルス幅（パ
ルス立上りから立下りまでの時間）を測定し、幅広のパ
ルス（第２図のＡ）の検出を行う。

この幅広のパルス６の検出を行うことにより、次次に到
来するパルス１〜５の位置（基準位置）が第２図のＡの
何番目の基準位置であるか判断している。これによって
各基準位置の間隔（角度）が６−１なら７０°であり１
−２なら４０°であるという具合に判明する。また基準
位置割込みが立上りの場合にはステップ１０３でパルス
周期の測定を行い、これからエンジン回転速度を演算す
る。

たとえば基準位置割込の７０°区間の周期をＶＲＥＶと
すると、回転数Ｎは式（１）のようになる。

・・・（１） このデータをもとにステップ１０４で始動時かどうか判
断し、始動時であればステップ１０５を実行する。

このステップ１０５は始動時などの極低速回転域の制御
を行うステップで、立上り割り込み毎にパルスの番号を
判断して点火信号の立」−げや立下げを行っている。こ
れには始動時処理の演算をせずにラッチ回路（２）１８
とラッチ回路（３）１９への固定データのセットを行い
、Ｆ／Ｆ（１）２３とＦ／Ｆ（２）２４のＤボートへの
データセットを行う。これはエンジンの回転脈動があま
りにも太きいため、通常の制御では実行できないからで
ある。

なおパルスの７０°区間（エンジンのＶ角度に一致の部
分）５二６．６−１．２−３．３−４が２つずつセット
で続いているのは、通電時間を一定にするためと演算式
を１つにするためである。またステップ１０４で始動時
でなければステップ１０６を実行する。これは進角角度
ＡＤＶを基準位置からの経過時間ＴＡＤＶに変換するル
ーチンである。ここで進角角度をＡＤＶとして経過時間
を’Ｉ’　Ａ　Ｄ　Ｖとすると、点火信号を出力すべき
パルスの区間は７０’区間であるので、経過時間ＡＴＤ
Ｖは式（２）のようになる。

・・・（２） ここでＶ　ＲＥ　Ｖは点火信号を出力すべきパルスの７
０”区間の周期である。しかしこの周期ＶＲＥＶはこれ
から測定を開始する周期であるために実際には使用が不
可能であるから、過去に測定した周期を使用しなければ
ならない。だがエンジンが一定速度で回転していても、
各行程で速度が違うために脈動しており、使用する周期
ＶＲＥＶを良く選択して使用しないと正確な点火出力が
行われないという現象が発生する。

第４図は第１図のクランク角センサ９の出力型エンジン
回転数の変動量との関係を示す特性図である。第４図に
おいて、ａはクランク基準位置信号で、第１図の波形整
形回路１２から出力される信号であって第２図のＡの信
号と全く同様のパルスの信号である。ｂの波形は定速時
のエンジン回転数Ｎを表わしており、縦軸が回転数の大
きさを示し、これが高くなるにつれてエンジン回転数Ｎ
が大きくなる。この測定結果からエンジン回転数Ｎが７
２０°周期で脈動をくり返していることがわかる。Ｃの
波形は急加速した時のエンジン回転数Ｎを表わしており
、たとえば現在の点火位置の周期を区間Ａとすると、そ
の７２０°以前の区間はＢとなるが、その高さの差でわ
かるように区間Ａと区間Ｂのエンジン回転数Ｎは近似的
に等しい関係が成り立っていない。

第４図のｂの波形ように定速時のエンジン回転数Ｎが７
２０’、周期で脈動をくり返していることによって、こ
れから点火を行う周期とその７２０゜前の周期が同様な
エンジン回転数Ｎの脈動の周期に使用する周期ＶＲＥＶ
’　として式（２）を書き直すと式（３）のようになる
。

弁区間Ａ　　　　　　　　　　　　　　−°“（４）こ
の周期Ｏを式（３）のＶＲＥＶ’　に代入すると式（５
）となる。

・・・（３） これによって正確な点火位置出力を行うことができるよ
うになったのであるが、経過時間ＴＡＤＡの精度を」二
げるべく７２０°前の周期データを使用したことにより
過渡時の応答性に問題が発生する。

このため第４図のＣの波形のように急加速時のエンジン
回転数Ｎがこれから点火を行う点火位置の周期の区間Ａ
とその７２０°前の区間Ｂとで近似的に等しい関係が成
り立っておらず、式（３）によるデータでも正確な点火
位置出力が行われないことを示している。そこで第４図
の区間Ａの１つ前の区間Ｃと区間Ｂの１つ前の区間りと
の周期の差を差をとり、これを区間Ｂの周期に加算して
区間への周期に近似させる方法をとる。このときの周期
をθとすると、周期θは式（４）となる。

・・・（５） これによって過渡時の応答性も良く、正確な点火位置デ
ータをうろことができる。

つぎに第３図のステップ１０７で現在実行している割込
みが処理の中でこれから通電開始時期をセットすべきな
のか点火時期をセットすべきなのかを判定する。ここで
点火時期をセットする場合にはステップ１０８を実行す
る。このステップ１、０８ではステップ１０６で計算し
た経過時間ＴＡＤＶに割込みが発生した時点にＲＡＭ１
４に格納したラッチ回路（１）１．６のデータ５ＶＦＲ
ＣＴを加え、さらに第５図のタイマ割込みで演算した入
力回路の機械的遅れ量を補正して、点火時期を計算する
。この点火時期データをＴＩＧＳＥＴＩ、　２とするＴ
ＩＧＳＥＴ　＝　　Ｔ　Ａ　　Ｄ　　Ｖ　　＋　Δ　Ｔ
　　＋５ＶＦＲＣＴ　　　　　　　　・　　（６）ここ
でΔＴは機械的遅れ補正量である。なお立上りによる基
準位置割込みは本実施例では全部で６同人るわけである
が、その全てが式（６）の計算をするわけでなく、点火
位置区間を１つ手前あるいは２つ手前というように点火
位置区間より前の位置にある基準位置割込みの場合には
その間にある周期も全て含めてデータとしている。これ
により基準位置割込み処理を実行するたびに最新のデー
タがノ）：き込まれることになり、より高精度なデータ
をえている。

またステップ１０７で通電開始時期をセットする場合に
はステップ１０９を実行する。このステップ１．０９で
はステップ１０８と同様に経過時間ＴＡＤＶに機械的遅
れ補正量へＴを加え、通電時間を引いたあと、ラッチ回
路（１）１６のデータ５ＶＦＲＣＴを加えて、通電開始
時期を計算する。この通電開始時期データをＴＯＮＳＥ
Ｔ　１　、２とすると式％式％ ここで○ＮＭＡＰは通電時間である。これもステップ１
０８と同様に基準位置割込み処理を実行する区間によっ
て計算式を変更して最新のデータをうるようにしている
。本実施例では点火信号（１）、（２）として出力でき
る機能を２つ有しているので、これらの演算式も２種類
ずつ持っており、それぞれ独立にＴＩＧＳＥＴ　１　、
　ＴＩＧＳＥＴ　２　、　ＴＯＮＳＥＴ　ｌ　。

ＴＯＮＳＥＴ　２という具合いに演算している。っぎの
ステップ１１０はステップ１０８，１０９で演算した結
果をラッチ回路（２）１８あるいはラッチ回路（３）１
９ヘセツトして、Ｆ／Ｆ（１）２３あるいはＦ／Ｆ（２
）２４のＤボートへのデータセットを行うルーチンであ
り、ラッチ回路（１）１８の方にはＴＩＧＳＥＴ　１と
ＴＯＮＳＥＴ　］を割り当て、ラッチ回路（２）１９の
方にはＴＩＧＳＥＴ　２とＴＯＮＳＥＴ　２を割り当て
て、２つの点火信号（１）、（２）を割り当てている。

またステップ１１．０ではステップ１０９のＴＯＮＳＩ
ＥＴ　Ｌ　。

２のセットの場合にはＦ／Ｆ（１）２３あるいはＦ／Ｆ
（２）２４のＤボートにＬＬ　ＨＩＩを入力し、ス（Ｌ
　ｆ、　＋＋を入力して、ＣＫ倍信号待つ。あとはタイ
マ１７とラッチ回路１８．１９との一致が発生して、比
較器２１．２２から発生するＣＫ倍信号よって、それぞ
れ点火信号（１）、（２）が分配回路２５に出力され、
さらにＣＰＵ１５から出力する分配信号によって４つの
信号に振り分けられる。

この振り分けられた信号はスイッチング回路２６へ出力
され、各気筒の点火コイル２７の通電と切断を行い、点
火コイル２７の２次側に高電圧を発生させて点火を行う
。

第５図は第１−図のＣＰＵ１５の定時間割込み処理ルー
チンのフローチャー１・である。第５図において、一定
時間毎にタイマ割込み処理が実行され。

ステップ２００ではエンジン回転数Ｎに応じた予め格納
しである最適点火時期をマツプ検索して点火時期（進角
角度）ＡＤＶとしてＲＡＭ１３に格納する。つぎのステ
ップ２０１でもエンジン回転数Ｎに応じて予め格納しで
ある通電時間をマツプ検索して通電時間ＯＮＭＡＰとし
てＲＡＭ１３に格納する。ついでステップ２０２で各外
部センサからの信号を取り込み、ＲＡＭ１３にデータと
して格納する。ステップ２０３ではステップ２０２でえ
たデータをもとに経過時間ＴＡＤＶなどを補正するデー
タを演算・検索して、その結果をＲＡＭ１３に格納して
定時間割込み処理を終了する。

以上のように本実施例によれば、クランク角センサのロ
ータの突起物の取付は角度の一部または全部をエンジン
のバンク角（■角度）に一致させるか、あるいはその倍
数角に合せるだけで（部分的でも可）■型エンジン用に
も対応可能な点火システムを提供でき、なお並列エンジ
ンの場合にはバンク角をＯ’　　（３６０°）と考える
ことにより突起物の間隔を１８０°、９０°、４５°な
どに選択して対応できる。また■型エンジン用システム
への展開は本実施例の他にクランク角センサのロータを
変更しないで、ピックアップコイルを複数個だけ設けて
このピックアップコイルの間隔をバンク角に一致させる
か、あるいはその倍数にすることによっても実施できる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、クランク角センサのロータの突起物の
間隔の一部または全部をエンジンのバンク角（Ｖ角度）
に一致させるかその倍数に合せるだけで、並列エンジン
から■型エンジンまで対応可能な点火システムを提供で
きるので、システ１１のローコスト化がはかれる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の点火制御装置の一実施
例を示すシステム構成図、第２図は第１−図のクランク
角センサの出力整形波形と点火信号の関係を示すタイミ
ング図、第３図は第】図の基準位置割込み処理のフロー
チャー１−１第４図は第１図のクランク角センサの出力
整形波形とエンジン回転数の関係を示す特性図、第５図
は第１図の定時間割込み処理ルーチンのフローチャート
である。 ９・・・クランク角センサ、１０・・・ロータ、１１・
・・ピックアップコイル、」２・・波形整形回路、１３
・・・ッチ回路、１７・・・タイマ、１８．１９・・・
ラッチ回路、２０・・・入力エッジ検出器、２１．２２
・・・比較器、２３．２４・・Ｆ　／　Ｆ、２５・・・
分配回路、２６・・・スイッチング回路、２７・・・点
火コイル。 沸３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内燃機関の運転状態に応じた点火時期および通電開
   始位置を算出するとともに、クランク軸が基準位置に達
   した時点からの経過時間により点火時期および通電開始
   位置を決定して出力する演算器を有する内燃機関の点火
   制御装置において、上記クランク軸の複数の基準位置を
   示すクランク基準位置信号を有するとともに、その間隔
   の一部または全部がエンジンのバンク角と同角度または
   その倍数角となるように構成したことを特徴とする内燃
   機関の点火制御装置。