JPH05248333A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のクランク軸とカム軸との回転位相
のずれによって生じるディストリビュータ内でのフラッ
シュオーバを防止する。 【構成】 カム軸の回転がクランク軸の回転に対して進
角側にずれているか否かを判断し（ステップ３７０）、
カム軸の回転が進角側にずれている場合には、そのずれ
量に応じて、点火時期ＩＧｔの最進角値ＩＧmax を、通
常時の値ＢＴＤＣ４９℃Ａより遅角側に補正して（ステ
ップ３８０）、点火時期ＩＧｔを最進角値ＩＧmax より
遅角側に制限する（ステップ３９０，４００）。また逆
にカム軸の回転が遅角側にずれている場合には、そのず
れ量に応じて、点火時期ＩＧｔの最遅角値ＩＧmin を、
通常時の値ＡＴＤＣ５℃Ａより進角側に補正して（ステ
ップ４１０）、点火時期ＩＧｔを最遅角値ＩＧmin より
進角側に制限する（ステップ４２０，４３０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク軸の所定回転
角度毎に回転角信号を発生するクランク軸センサと、ク
ランク軸にタイミングベルト等を介して機械的に連結さ
れたカム軸の１回転毎に基準信号を発生するカム軸セン
サとを備え、これら各センサからの出力信号に基づき内
燃機関の点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の点火時期制御装置では、カム軸
センサからの基準信号により特定気筒の基準回転位置
（例えばＴＤＣ）を検出し、この検出結果とクランク軸
センサからの回転角信号とに基づき、内燃機関各気筒の
点火時期を制御している。

【０００３】ところでカム軸センサが設けられるカム軸
は、内燃機関のクランク軸にタイミングベルト等を介し
て機械的に接続されているため、タイミングベルトの歯
飛び等によって、カム軸とクランク軸との回転の位相が
ずれることがある。そしてこうした回転位相のずれ（位
相異常）が発生すると、カム軸センサからの基準信号に
より特定気筒の基準回転位置を正確に検出できなくな
り、点火時期を内燃機関の運転状態に対応した所望の点
火時期に制御することができなくなってしまう。

【０００４】そこで従来より、こうしたカム軸とクラン
ク軸との位相異常に伴う点火時期の制御誤差を補正する
ために、例えば特開平２−３０９７９号公報に開示され
ている如く、内燃機関のノックを検出し、その検出結果
に基づき位相異常を検出して、回転位相のすれ量に応じ
て点火時期を補正することが考えられている。また従来
より、例えば特開昭６４−６８６１８号公報に開示され
ている如く、クランク軸センサからの回転角信号とカム
軸センサからの基準信号とに基づき、位相異常を検出す
る装置も考えられている。

【０００５】つまり、クランク軸センサとカム軸センサ
とを用いて点火時期を制御する装置では、クランク軸と
カム軸との回転の位相のずれによって点火時期を正確に
制御できなくなることがあるため、従来より、こうした
位相のずれを検出して点火時期を補正することにより、
内燃機関各気筒の点火時期を内燃機関の運転状態に応じ
て常に正確に制御できるようにすることが考えられてい
る。従って従来装置では、カム軸の回転がクランク軸の
回転からずれたとしても、点火時期を内燃機関の実際の
回転に応じて正確に制御することができるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のように点
火時期が内燃機関の回転に応じて正確に制御されても、
この点火時期制御によって発生される点火のための高電
圧は、カム軸の回転により駆動されるディストリビュー
タを介して各気筒の点火プラグに分配されるため、上記
位相異常が発生した場合に、ディストリビュータにより
点火すべき気筒とは異なる気筒に対して高電圧が分配さ
れる、所謂フラッシュオーバが発生することがあった。

【０００７】即ち、４気筒内燃機関の場合、ディストリ
ビュータは、例えば図１５（ａ）に示す如く、カム軸９
０に設けられた分配ロータ９２の回転（図における右方
向の回転）により、カム軸９０の１回転当たりに、第１
気筒＃１→第３気筒＃３→第４気筒＃４→第２気筒＃２
といった分配順序で、全気筒の点火プラグに高電圧を分
配するようにされている。また各気筒＃１〜＃４への高
電圧の分配は、図にＡで示す最進角側のロータ位置と図
にＢで示す最遅角側のロータ位置とで設定される許容範
囲ＧAB内で行なうようにされており、各気筒＃１〜＃４
への点火時期は、制御装置側でこの許容範囲ＧAB内に制
限される。

【０００８】ところが例えば図１５（ｂ）に示す如く、
クランク軸の回転をカム軸９０に伝達するタイミングベ
ルトの歯飛び等によって、カム軸９０の回転位相がクラ
ンク軸に対して△Ｇだけ遅れると、制御装置側では、最
進角位置Ａと最遅角位置Ｂとで決定される実際の許容範
囲ＧABに対して、その遅れ量△Ｇだけ遅れた最進角位置
Ａ′及び最遅角位置Ｂ′で決定される許容範囲ＧAB′内
で点火時期を制御することとなり、制御装置側で点火時
期が最遅角値に設定された場合には、ディストリビュー
タ内では許容範囲ＧABから遅れ量△Ｇ分だけ更に遅れた
位置Ｂ′で高電圧を分配してしてしまい、高電圧が次に
点火すべき気筒＃３の点火プラグに分配されてしまうこ
とがある。また逆にカム軸９０の回転位相がクランク軸
に対して進んだ場合に、制御装置側で点火時期が最進角
値に設定されると、ディストリビュータ内では許容範囲
ＧABからカム軸の回転位相の進み量だけ進んだ位置で高
電圧を分配してしまい、高電圧が先に点火した気筒＃２
の点火プラグに再度分配してしまう、といったことがあ
る。

【０００９】特に４気筒内燃機関の場合には、こうした
フラッシュオーバにより、次に点火を行うべき吸気行程
中の気筒に点火することがあり、バックファイヤが発生
するという問題もある。本発明は、こうした問題に鑑み
なされたもので、クランク軸とカム軸の位相異常により
生じるフラッシュオーバを防止することのできる内燃機
関の点火時期制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち上記目的を達成する
ためになされた本発明は、図１に例示する如く、内燃機
関のクランク軸に設けられ、該クランク軸の所定回転角
度毎に回転角信号を発生するクランク軸センサと、上記
クランク軸に機械的に連結されて該クランク軸の２回転
に１回の割で回転するカム軸に設けられ、該カム軸の１
回転毎に基準信号を発生するカム軸センサと、内燃機関
の運転状態に応じて点火時期を算出する点火時期算出手
段と、上記クランク軸センサからの回転角信号に基づ
き、内燃機関の各気筒毎に上記算出された点火時期を検
出して、点火信号を発生する点火信号発生手段と、上記
カム軸に取り付けられ、該カム軸の回転により、上記点
火信号発生手段からの点火信号を内燃機関の各気筒に分
配するディストリビュータと、上記回転角信号と基準信
号とに基づき、上記カム軸の上記クランク軸に対する回
転位相のずれを検出する回転位相検出手段と、該回転位
相検出手段にて上記カム軸の上記クランク軸に対する回
転位相のずれが検出されると、該ずれ量に応じて上記点
火時期算出手段にて算出可能な点火時期の範囲を設定
し、上記点火時期を該範囲内に制限する点火時期制限手
段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制
御装置を要旨としている。

【００１１】

【作用】以上のように構成された本発明の点火時期制御
装置においては、点火時期算出手段が、内燃機関の運転
状態に応じて点火時期を算出し、点火信号発生手段が、
上記クランク軸センサからの回転角信号に基づき、内燃
機関の各気筒毎に点火時期算出手段で算出された点火時
期を検出して、点火信号を発生し、ディストリビュータ
が、その点火信号を内燃機関の各気筒に分配する。また
回転位相検出手段が、クランク軸センサからの回転角信
号とカム軸センサからの基準信号とに基づきカム軸のク
ランク軸に対する回転位相のずれを検出し、点火時期制
限手段が、その検出された回転位相のずれ量に応じて、
上記点火時期算出手段にて算出可能な点火時期の範囲を
設定し、点火時期をその設定した範囲内に制限する。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は本発明が適用された４気筒の内燃機関２
及びその周辺装置を表す概略構成図である。

【００１３】図に示す如く内燃機関２には、図示しない
アクセルペダルに連動して開閉されるスロットルバルブ
４、吸気の脈動を除去するためのサージタンク６等が設
けられた吸気管８を介して空気が導入される。また燃料
は、燃料噴射弁１０を開弁することにより各気筒毎に供
給され、各気筒に設けられた点火プラグ１２により点火
される。そしてこの点火による燃焼後の排気は、排気浄
化のための三元触媒１４が設けられた排気管１６を通っ
て排出される。

【００１４】また各気筒の点火プラグ１２には、点火コ
イル１８により発生された高電圧がディストリビュータ
２０を介して順次分配され、これによって各気筒毎に点
火が実行される。即ち、ディストリビュータ２０は、内
燃機関２のクランク軸２２にタイミングベルト２４を介
して連結されたカム軸２６に取り付けられ、カム軸２６
がクランク軸２２の２回転に１回の割で回転することに
より、点火コイル１８が発生した高電圧を各気筒の点火
プラグ１２に順次分配する。

【００１５】また次に内燃機関２には、その運転状態を
検出するためのセンサとして、吸気温度を検出する吸気
温センサ３０、吸気管８に流入する空気量を検出するエ
アフロメータ３１、冷却水の温度を検出する水温センサ
３２、排気中の酸素濃度から内燃機関２に供給された燃
料混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３３、クラン
ク軸２２に取り付けられ、クランク軸２２の所定回転角
度毎に回転角信号（以下、Ｎｅ信号という。）を発生す
るクランク軸センサ３４、及び、上記カム軸２６に取り
付けられ、カム軸２６の１回転に１回，即ちクランク軸
２２の２回転に１回，の割で特定気筒（本実施例では第
１気筒＃１）の上死点判別用の基準信号（以下、Ｇ１信
号という。）を発生するカム軸センサ３６、が備えられ
ている。

【００１６】これら各センサからの検出信号は、電子制
御装置（ＥＣＵ）４０に入力される。ＥＣＵ４０は、Ｃ
ＰＵ４１，ＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３，バックアップＲＡ
Ｍ４４，タイマ４５，入出力回路（Ｉ／Ｏ）４６等から
なる周知のマイクロコンピュータにより構成されてお
り、内燃機関２の運転状態を表す上記各センサからの検
出信号に基づき、内燃機関２に供給される燃料混合気の
空燃比や点火コイル１８からの高電圧発生タイミング
（即ち点火時期）等を制御する。

【００１７】次にＥＣＵ４０の入出力回路４６内には、
上記クランク軸センサ３４からのＮｅ信号及びカム軸セ
ンサ３６からのＧ１信号を処理して、ＣＰＵ４１にて内
燃機関２を制御するのに使用される各種信号を生成する
信号処理回路が設けられている。

【００１８】この信号処理回路は、図３に示す如く、Ｎ
ｅ信号及びＧ１信号を夫々波形整形する波形整形回路４
７，４８と、各波形整形回路４７，４８にて波形整形さ
れたＮｅ信号及びＧ１信号から、クランク軸３０℃Ａ毎
の回転角信号（以下、ＮＥ信号という。），各気筒の上
死点を表す上死点信号（以下、ＴＤＣ信号という。），
気筒判別のための気筒判別信号（以下、Ｇ２信号とい
う。）を生成する信号生成回路５０とから構成されてい
る。

【００１９】以下、この信号生成回路５０の構成及び動
作について説明する。まずクランク軸センサ３４は、所
謂磁気センサであり、周囲に等間隔で３６個の突起を形
成すると共にその突起を２個だけ削って欠歯部３５ａを
形成したロータ３５を、クランク軸２２に固定し、この
ロータ３５の突起を、ロータ３５周囲の所定位置に固定
した検出コイル３４ａを用いて磁気的に検出するように
されている。このためクランク軸センサ３４からは、欠
歯部３５ａを除く部分で、クランク軸の１０℃Ａ毎にＮ
ｅ信号が出力されることとなり、信号生成回路５０に
は、波形整形回路４７を介して、図４（ａ）に示す如
く、クランク軸２２の欠歯部３５ａに対応した回転角度
では３０℃Ａ間隔で、欠歯部３５ａ以外の部分では１０
℃Ａ間隔で、Ｎｅ信号が入力される。なお検出コイル３
４ａは、欠歯部３５ａの次の突起を内燃機関２の第１及
び第４気筒の上死点位置で検出するように位置決めされ
ている。

【００２０】そこで信号生成回路５０においては、欠歯
判別回路５２により、回転角信号Ｎｅの入力間隔から欠
歯，即ち内燃機関２の第１気筒＃１又は第４気筒＃４の
上死点を判別し、その後入力される回転角信号Ｎｅを分
周回路５４で１／３分周することにより、図４（ｂ）に
示すクランク軸２２の３０℃Ａ毎のＮＥ信号を生成す
る。

【００２１】また信号生成回路５０には、分周回路５４
の分周開始時，即ち欠歯判別回路５２が欠歯を判別した
時にリセットされ、その後分周回路５４から出力される
ＮＥ信号によりカウントアップを行ない、図４（ｃ）に
示す如く、カウント値が「２３」になると次のＮＥ信号
でカウント値を０にリセットして、再度カウントアップ
を開始する、クランクカウンタ５６が設けられている。

【００２２】このクランクカウンタ５６は、図４（ｄ）
に示す如く、カウント値が「５」，「１１」，「１
７」，「２３」となった次のＮＥ信号により、ＴＤＣ信
号を発生する。つまりクランクカウンタ５６は、内燃機
関２の第１気筒＃１又は第４気筒＃４の上死点でリセッ
トされ、その後クランク軸２２が２回転するまでの間ク
ランク軸２２の３０℃Ａ毎にカウントアップを行なうた
め、そのカウント値により、気筒は特定できないもの
の、各気筒の上死点を検出することができる。そこで本
実施例では、クランクカウンタ５６から上記のようにＴ
ＤＣ信号を発生させることにより、ＣＰＵ４１が各気筒
の上死点を正確に検知できるようにしている。

【００２３】またクランクカウンタ５６は、そのカウン
ト値により第１気筒＃１又は第４気筒＃２の上死点を検
出できるため、この上死点前の所定回転角度範囲内に入
力されるＧ１信号を取り込むための図４（ｅ）に示すサ
ンプルゲート信号（以下、ＳＧ信号という。）を発生す
る。

【００２４】このＳＧ信号は、波形整形回路４８を介し
て入力されるＧ１信号をラッチするＤフリップフロップ
回路５８をリセットするためのクリアパルス（以下、Ｃ
Ｐ１信号という。）を生成するＣＰ１生成回路６０に入
力される。ＣＰ１生成回路６０は、内燃機関２の始動時
に入力されるスタータ信号（ＳＴＡ）により、夫々、セ
ット，リセットされ、ＥＣＵ４０内の内部クロック（Ｃ
Ｋ）により動作するＤフリップフロップ回路６２，６４
と、Ｄフリップフロップ回路６２の出力及びＤフリップ
フロップ回路６４の反転出力が共にHighレベルであると
きにHighレベルの信号（即ちＣＰ１信号）を出力するア
ンド回路６６とから構成されており、上記ＳＧ信号がＤ
フリップフロップ回路６２の入力端子Ｄに入力され、Ｄ
フリップフロップ回路６２の出力がＤフリップフロップ
回路６４の入力端子Ｄに入力にされる。このため、ＣＰ
１生成回路６０は、図４（ｆ）に示す如く、ＳＧ信号の
立上がり時に、内部クロックの周期で決定される所定幅
のＣＰ１信号を生成することとなり、このＣＰ１信号に
より、Ｄフリップフロップ回路５８がリセットされる。

【００２５】一方カム軸センサ３６は、クランク軸セン
サ３４と同様に所謂磁気センサであり、周囲に突起が１
個形成されたロータ３７をカム軸２６に固定し、ロータ
３７の突起をロータ３７周囲の所定位置に固定した検出
コイル３６ａを用いて磁気的に検出するようにされてい
る。また検出コイル３６ａは、内燃機関２の第１気筒＃
１の上死点前の所定回転角度でのロータ３７の突起を検
出するように位置決めされている。このためカム軸セン
サ３６からは、カム軸２６の１回転に１回、換言すれば
クランク軸２２の２回転に１回、内燃機関２の第１気筒
＃１が上死点となる所定回転角度前にＧ１信号が出力さ
れることとなり、信号生成回路５０には、波形整形回路
４７を介して、図４（ｇ）に示す如きＧ１信号が入力さ
れる。

【００２６】Ｄフリップフロップ回路５８には、このＧ
１信号がクロック信号として入力され、Ｄフリップフロ
ップ回路５８の入力端子Ｄには常時電源電圧ＶCCが印加
されている。このためＤフリップフロップ回路５８の出
力は、Ｇ１信号が入力された時にHighレベルとなる。ま
た上記のようにＤフリップフロップ回路５８は、ＣＰ１
生成回路６０から出力されるＣＰ１信号によりリセット
される。従ってＤフリップフロップ回路５８では、Ｇ１
信号が入力された後ＣＰ１信号が入力されるまでの間Hi
ghレベルとなる、図４（ｈ）に示すＧ１ラッチ信号が生
成されることとなる。

【００２７】また次に、このＧ１ラッチ信号は、Ｄフリ
ップフロップ回路６８の入力端子Ｄに入力される。Ｄフ
リップフロップ回路６８は、クランクカウンタ５６がＮ
Ｅ信号によりカウント動作を行なう度に発生するＮＥク
ロックを受けて動作し、クランクカウンタ５６から第１
気筒＃１又は第４気筒＃２の上死点検出時に出力される
図４（ｉ）に示すクリアパルス（ＣＰ２）によりリセッ
トされる。このため、Ｄフリップフロップ回路６８で
は、Ｇ１ラッチ信号入力後、ＮＥ信号と同期して立上が
り、その後第１気筒＃１又は第４気筒＃２の上死点で立
ち下がる（Ｇ１信号が正常であれば第１気筒＃１の上死
点で立ち下がる）、図４（ｊ）に示す気筒判別用のＧ２
信号が生成される。

【００２８】このように信号生成回路５０で生成された
クランク軸３０℃Ａ毎のＮＥ信号，各気筒の上死点を表
すＴＤＣ信号，及び気筒判別用のＧ２信号は、波形整形
回路４８で波形整形されたＧ１信号と共にＣＰＵ４１に
入力される。このためＣＰＵ４１側では、ＴＤＣ信号と
Ｇ２信号とにより、特定気筒（本実施例では第１気筒＃
１）の上死点を検出すると共に、その後入力されるＮＥ
信号やＴＤＣ信号により、クランク軸２２の回転角度、
内燃機関各気筒の行程等を把握し、燃料噴射弁１０の駆
動タイミングや、点火コイル１８から高電圧を発生させ
るタイミング（点火時期）を制御する。

【００２９】次に、ＣＰＵ４１にて点火時期制御のため
に実行される制御処理について、図５〜図７に示すフロ
ーチャートに沿って説明する。まず図５は、波形整形回
路４８を介して入力されるＧ１信号の立上がりタイミン
グで実行されるＧ１割込処理を表している。このＧ１割
込処理は、まずステップ１１０にて、ＣＰＵ４１の動作
によりＮＥ信号を上記クランクカウンタ５６と同様にカ
ウントしたカウンタ（以下、ＣＣＲＮＫという。）の値
が、所定値Ａ以上且つ所定値Ｂ未満であるか否かを判断
し、ＣＣＲＮＫの値がＡ以上Ｂ未満である場合に、ステ
ップ１２０にて、現在時刻ｔａを記憶する、といった手
順で実行される。

【００３０】ここで上記所定値Ａには、クランク軸２２
が第１気筒＃１の上死点前の所定回転角度となった時の
ＣＣＲＮＫの値が設定され、所定値Ｂには、クランク軸
２２が第１気筒＃１の上死点に対応した回転角度となっ
た時のＣＣＲＮＫの値が設定されている。つまりＧ１割
込処理では、図８に示す如く、上記所定値Ａ，Ｂの値に
より、第１気筒＃１の上死点前の所定回転角度から第１
気筒＃１の上死点までの間をＧ１信号入力ゲートとして
設定し、この間にＧ１信号が入力された場合に、その時
刻ｔａを記憶するようにしている。

【００３１】次に図６は、上記信号生成回路５０からＮ
Ｅ信号が入力される度に実行されるＮＥ割込処理を表し
ている。このＮＥ割込処理が開始されると、まずステッ
プ２１０にて、現在ＴＤＣ信号が入力されており、しか
も上述のＧ２信号が今までHighレベルであったか否かを
判断することにより、現在第１気筒＃１が上死点にある
か否かを判断する。そして、第１気筒＃１が上死点でな
ければ当該処理を終了し、第１気筒＃１が上死点であれ
ば、ステップ２２０に移行して、現在時刻ｔｂを記憶す
る。そして続くステップ２３０にて、今回記憶した現在
時刻ｔｂと、上記Ｇ１割込処理で記憶したＧ１信号入力
時の時刻ｔａとの偏差（即ち、Ｇ１信号入力後第１気筒
＃１が上死点となるのに要した時間）△ｔを求め、次ス
テップ２４０にて、この時間△ｔを、図示しない処理で
ＮＥ信号の入力周期から求めた内燃機関２の回転速度に
基づき、クランク軸２２の回転角度ｔＧＡに換算する。

【００３２】また次にステップ２５０では、予め設定さ
れている図９に示す如きマップを用いて、内燃機関２の
回転速度に基づき位相遅れ角度Ｃを求め、この位相遅れ
角度Ｃを用いて上記換算した回転角度ｔＧＡを補正する
ことにより、Ｇ１信号入力後第１気筒＃１が上死点とな
るのに要したクランク軸２２の実回転角度ＧＡを算出す
る。

【００３３】即ち、ＮＥ信号は、クランク軸センサ３４
からのＮｅ信号を波形整形回路４７で波形整形し、更に
信号生成回路５０内で信号処理することにより生成され
るため、ＣＰＵ４１に入力されるＮＥ信号は、図１０に
示す如く、クランク軸２２の実際の回転角度に対して遅
れが生じ、しかもその遅れは内燃機関２の回転速度が高
いほど増加する。またＣＰＵ４１に入力されるＧ１信号
も、同様に遅れが生じ、しかもＧ１信号はカム軸２６の
回転により生成されるため、ＮＥ信号より更に大きな遅
れとなってしまう。従ってこれら各信号の位相差は、内
燃機関２の回転速度に応じて変化し、内燃機関２の回転
速度が高いほど大きくなる。

【００３４】そこで本実施例では、各信号の位相差によ
って生じる上記回転角度ｔＧＡの測定誤差を補正するた
め、予め図９に示す内燃機関２の回転速度に対応した位
相遅れ角度を表すマップを作成しておき、このマップか
ら位相遅れ角度Ｃを読み取り、この値を用いて回転角度
ｔＧＡを補正することにより、Ｇ１信号入力後第１気筒
＃１が上死点となるのに要したクランク軸２２の実回転
角度ＧＡを正確に算出できるようにしている。

【００３５】このようにステップ２５０にて、実回転角
度ＧＡが算出されると、今度はステップ２６０に移行し
て、後述のステップ２８０にて過去に算出した実回転角
度ＧＡの学習値ＧＡＭと、今回ステップ２５０で求めた
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値α（例えば５０℃Ａ）を越えたか否かを判断する。
またこの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所定値αを越
えていなければ、ステップ２７０に移行して、偏差（Ｇ
ＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所定値β（例えば１５℃Ａ）を
越えたか否かを判断する。

【００３６】そしてこの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値
が所定値βを越えていなければ、クランク軸２２とカム
軸２６とはタイミングベルト２４により正常に連結され
ていると判断して、ステップ２８０に移行し、今回ステ
ップ２５０で求めた実回転角度ＧＡと現在の学習値ＧＡ
Ｍとに基づき、演算式｛ＧＡＭ＝（３・ＧＡＭ＋ＧＡ）
／４｝を用いて学習値ＧＡＭを更新して、当該処理を一
旦終了する。

【００３７】一方ステップ２６０にて、学習値ＧＡＭと
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値αを越えたと判断された場合には、タイミングベル
ト２４に係合するカム軸センサ３６側のギヤの歯飛びが
発生したと判断して、ステップ２９０に移行し、その旨
を表す異常検出フラグＸＤＡをセットした後、当該処理
を終了する。

【００３８】またステップ２７０にて、学習値ＧＡＭと
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値βを越えたと判断された場合には、タイミングベル
ト２４の歯飛びが発生したと判断して、ステップ３００
に移行し、その旨を表す異常検出フラグＸＤＢをセット
した後、当該処理を終了する。

【００３９】次に図７は、ＣＰＵ４１にてメインルーチ
ンの一つとして実行される点火時期算出処理を表してい
る。図に示す如く、この点火時期算出処理では、まずス
テップ３１０にて、内燃機関２の運転状態（回転速度，
吸入空気量等）に基づき、点火時期ＩＧｔを算出する点
火時期算出手段としての処理を実行する。そして続くス
テップ３２０では、上記算出した点火時期ＩＧｔが、予
め設定された点火時期の最遅角値ＡＴＤＣ５℃Ａより進
角側にあるか否か（−５℃Ａ以上か否か）を判断し、点
火時期ＩＧｔが最遅角値ＡＴＤＣ５℃Ａより進角側（Ｉ
Ｇｔ≧−５℃Ａ）にあれば、ステップ３４０に移行し、
点火時期ＩＧｔが最遅角値ＡＴＤＣ５℃Ａより更に遅角
側（ＩＧｔ＜−５℃Ａ）にあれば、ステップ３３０にて
点火時期ＩＧｔを最遅角値ＡＴＤＣ５℃Ａに設定した
後、ステップ３４０に移行する。

【００４０】次にステップ３４０では、上記算出した点
火時期ＩＧｔが、予め設定された点火時期の最進角値Ｂ
ＴＤＣ４９℃Ａより進角側にあるか否か（４９℃Ａ以下
か否か）を判断し、点火時期ＩＧｔが最進角値ＢＴＤＣ
４９℃Ａより遅角側（ＩＧｔ≦４９℃Ａ）にあれば、ス
テップ３６０に移行し、点火時期ＩＧｔが最進角値ＢＴ
ＤＣ４９℃Ａより更に進角側（ＩＧｔ＞４９℃Ａ）にあ
れば、ステップ３５０にて点火時期ＩＧｔを最進角値Ｂ
ＴＤＣ４９℃Ａに設定した後、ステップ３６０に移行す
る。

【００４１】また次にステップ３６０では、クランク軸
２２とカム軸２６との回転に位相異常が生じているか否
か、上記ＮＥ割込処理において異常検出時にセットされ
る異常検出フラグＸＤＡ，ＸＤＢを用いて判断する。そ
して異常検出フラグＸＤＡ，ＸＤＢが共にリセット状態
で、位相異常が検出されていなければ、当該処理を終了
し、逆に異常検出フラグＸＤＡ，ＸＤＢの何れか一方が
セットされており、位相異常が発生している場合には、
ステップ３７０に移行して、その位相異常はディストリ
ビュータ２０内での高電圧分配タイミングが進角側にず
れる異常であるか否かを判断する。

【００４２】このステップ３７０の処理は、前述の学習
値ＧＡＭと実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）が
負であるか否かを判断することにより行なわれる。つま
り、Ｇ１信号から第１気筒＃１までの回転角度の学習値
ＧＡＭが図８（ａ）に示す如くなっている状態で、Ｇ１
信号から第１気筒＃１までの回転角度が図８（ｂ）に示
すＧＡ１となり、その偏差（ＧＡＭ−ＧＡ１）が負にな
る場合には、カム軸２６の回転がクランク軸２２の回転
に比べて進んでいるので、点火コイル１８から上記算出
した点火時期ＩＧｔにて高電圧を発生させると、ディス
トリビュータ２０内での高電圧分配タイミングが進角側
にずれてしまう。また逆に、Ｇ１信号から第１気筒＃１
までの回転角度が図８（ｃ）に示すＧＡ２となり、その
偏差（ＧＡＭ−ＧＡ２）が正になる場合には、カム軸２
６の回転がクランク軸２２の回転に比べて遅れているの
で、点火コイル１８から上記算出した点火時期ＩＧｔに
て高電圧を発生させると、ディストリビュータ２０内で
の高電圧分配タイミングが遅角側にずれてしまう。この
ため、上記ステップ３７０では、学習値ＧＡＭと実回転
角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）が負か否かにより、
上記算出した点火時期ＩＧｔで点火時期制御を行なった
場合にディストリビュータ２０内での高電圧分配タイミ
ングが進角側にずれるか否かを判断するのである。

【００４３】そしてステップ３７０にて、ディストリビ
ュータ２０内での高電圧分配タイミングが進角側にずれ
ると判断されると、ステップ３８０に移行して、点火時
期の最進角値ＩＧmax として、予め設定された上述の最
進角値ＢＴＤＣ４９℃Ａから、上記偏差（ＧＡＭ−Ｇ
Ａ）の絶対値を減じた値を設定し、ステップ３９０に
て、点火時期ＩＧｔがステップ３８０で設定した最進角
値ＩＧmax より進角側にあるか否か（ＩＧmax 以下か否
か）を判断する。そして、点火時期ＩＧｔがこの最進角
値ＩＧmax より遅角側（ＩＧｔ≦ＩＧmax ）にあれば、
当該処理を終了し、点火時期ＩＧｔが最進角値ＩＧmax
より進角側（ＩＧｔ＞ＩＧmax ）にあれば、ステップ４
００にて、点火時期ＩＧｔを今回設定した最進角値ＩＧ
max に設定し、当該処理を終了する。

【００４４】一方ステップ３７０にて、ディストリビュ
ータ２０内での高電圧分配タイミングが遅角側にずれる
と判断された場合には、ステップ４１０に移行して、点
火時期の最遅角値ＩＧmin として、予め設定された上述
の最遅角値ＡＴＤＣ５℃Ａに、上記偏差（ＧＡＭ−Ｇ
Ａ）の絶対値を加えた値を設定し、ステップ４２０に
て、点火時期ＩＧｔがステップ４１０で設定した最遅角
値ＩＧmin より進角側にあるか否か（ＩＧmin 以上か否
か）を判断する。そして、点火時期ＩＧｔがこの最遅角
値ＩＧmin より進角側（ＩＧｔ≧ＩＧmin ）にあれば当
該処理を終了し、点火時期ＩＧｔが最遅角値ＩＧmin よ
り遅角側（ＩＧｔ＜ＩＧmax ）にあれば、ステップ４３
０にて点火時期ＩＧｔを今回設定した最遅角値ＩＧmin
に設定して、当該処理を終了する。

【００４５】以上説明したように、本実施例では、カム
軸センサ３６からＧ１信号が入力された後、第１気筒＃
１が上死点となるまでの間のクランク軸２２の実回転角
度ＧＡを学習し、その学習値ＧＡＭと実回転角度ＧＡと
の偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）が所定値を越えたか否かによっ
て、カム軸２６とクランク軸２２との回転の位相異常を
検出し、位相異常を検出すると、その位相異常によって
ディストリビュータ２０内での高電圧分配タイミングが
進角側にずれるか遅角側にずれるかを判断して、点火時
期ＩＧｔの最進角値又は最遅角値を通常時より更に制限
するようにしている。

【００４６】このため図１１に示す如く、例えばタイミ
ングベルト２４の歯飛びにより、ディストリビュータ２
０内での高電圧の分配タイミングが遅角側に１５℃Ａず
れる場合には、点火時期の最遅角値ＩＧmin が、設定値
ＡＴＤＣ５℃ＡからＢＴＤＣ１０℃Ａ（−５℃Ａ＋１５
℃Ａ）に変更され、逆にディストリビュータ２０内での
高電圧の分配タイミングが進角側に１５℃Ａずれる場合
には、点火時期の最進角値ＩＧmax が、設定値ＢＴＤＣ
４９℃ＡからＢＴＤＣ３４℃Ａ（４９℃Ａ−１５℃Ａ）
に変更される。

【００４７】従って、本実施例によれば、クランク軸２
２とカム軸２６との位相異常が生じ、ディストリビュー
タ２０内での点火範囲が予め設定された所定範囲からず
れるような場合には、点火時期ＩＧｔを補正することに
より、ディストリビュータ２０内での点火範囲を所定範
囲内に制限することができ、フラッシュオーバが発生す
るのを防止することができる。特に本実施例のように、
４気筒内燃機関の場合には、フラッシュオーバにより、
吸気行程中の気筒に点火してバックファイヤが発生し、
内燃機関２の２次故障を生じることがあるが、本実施例
では、フラッシュオーバの発生を防止できるので、こう
した問題が発生することもない。

【００４８】ここで上記実施例では、ステップ２８０に
おいて、学習値ＧＡＭを、演算式｛ＧＡＭ＝（３・ＧＡ
Ｍ＋ＧＡ）／４｝を用いた、所謂１／４なましによって
算出するようにしたが、例えばステップ２５０において
算出した実回転角度ＧＡを過去複数回分記憶しておき、
これら記憶した実回転角度ＧＡ加算して、その記憶した
個数で除算するといった所謂平均化処理により、学習値
ＧＡＭを算出するようにしてもよく、またステップ２５
０において算出した実回転角度ＧＡの最大値ＧＡmax と
最小値ＧＡmin とを記憶しておき、学習値ＧＡＭを、演
算式｛ＧＡＭ＝ＧＡmax ＋ＧＡmin ）／２｝により算出
するようにしてもよい。

【００４９】また、上記実施例では、クランク軸センサ
３４に欠歯部３５ａを有するロータ３５を設け、クラン
ク軸センサ３４から出力されるＮｅ信号により第１気筒
＃１及び第４気筒＃４の上死点を検出するように構成し
たが、クランク軸センサ３４には、必ずしもこうした機
能を設ける必要はなく、特開昭６４−６８６１８号公報
に開示された装置のように、クランク軸の所定回転角度
毎に回転角信号を発生するクランク軸センサを用いて、
クランク軸とカム軸との回転位相のずれを検出するよう
にしてもよい。

【００５０】なお特開昭６４−６８６１８号公報に開示
された従来技術では、カム軸センサからのＧ１信号が入
力されてから次にクランク軸センサからの検出信号が入
力されるまで時間をクランク軸の回転角度に換算して、
その回転角度が所定範囲からずれた場合に、クランク軸
とカム軸との回転位相のずれを検出するようにしている
ため、クランク軸とカム軸との回転位相のずれが、クラ
ンク軸センサからの検出信号の入力間隔（例えば上記実
施例においてＮＥ信号の入力間隔である３０℃Ａ）に相
当する場合には、回転位相のずれを検出することができ
なくなってしまう。このためこうした従来技術を用いて
クランク軸とカム軸との回転位相のずれを検出する場合
には、上記実施例のようにクランクカウンタを用いて、
最初にＧ１信号が入力された後のＮＥ信号の入力数をカ
ウントし、ＮＥ信号の入力間隔を越える回転位相の異常
については、そのカウント値から判断するようにするこ
とが望ましい。

【００５１】以下、このように異常判定を行なう場合の
制御処理について、図１２及び図１３に示すフローチャ
ートに沿って説明する。なお以下の説明において、ＮＥ
信号は、上記実施例と同様、図１４（ａ）に示す如く、
クランク軸の３０℃Ａ毎に入力され、またクランクカウ
ンタ（ＣＣＲＮＫ）は、内燃機関の最初の始動時に、最
初に入力されるＧ１信号によりリセットされ、その後Ｎ
Ｅ信号が入力される度にカウントアップを行ない、図１
４（ｂ）に示す如く、カウント値が「２３」となると次
に入力されるＮＥ信号によりリセットされて、次に入力
されるＮＥ信号により再度カウントアップを開始するよ
うにされている。またカム軸センサは、図１４（ｃ）に
示す如く、第１気筒＃１の上死点前３０℃Ａから上死点
までの範囲内（即ち、ＣＣＲＮＫの値が「２３」となる
範囲内）の上死点前所定回転角度ＧＡＯでＧ１信号を発
生するように予め設定されている。

【００５２】まず図１２は、上記実施例の図５と同様、
Ｇ１信号の立上がりタイミングで実行されるＧ１割込処
理を表している。このＧ１割込処理が開始されると、ま
ずステップ５１０にて、現在時刻ｔａを記憶し、ステッ
プ５２０にて、ＣＣＲＮＫの値が、所定値Ｋ（Ｋ＝２
３）であるか否かを判断する。そしてＣＣＲＮＫの値が
所定値Ｋであれば、Ｇ１信号は第１気筒＃１の上死点前
３０℃Ａ内に入力されたと判断して、ステップ５３０に
移行し、Ｇ１信号のずれ量△Ｃとして「０」を設定した
後、当該処理を終了する。

【００５３】一方ＣＣＲＮＫの値が所定値Ｋではないと
判断された場合には、ステップ５４０に移行して、ＣＣ
ＲＮＫの値と所定値Ｋとから、Ｇ１信号の入力範囲のず
れ量△Ｃをクランク軸の３０℃Ａを１単位として求め、
当該処理を終了する。つまり、本実施例では、Ｇ１信号
がＣＣＲＮＫの値が「２３」となるクランク軸３０℃Ａ
の範囲内で入力されるようにされており、例えば図１４
（ｄ）に示す如く、Ｇ１信号入力時のＣＣＲＮＫの値が
「２２」であれば、カム軸の回転がクランク軸に対して
３０℃Ａ近く進んでいると判断でき、逆に図１４（ｅ）
に示す如く、Ｇ１信号入力時のＣＣＲＮＫの値が「０」
であれば、その値と所定値Ｋとからカム軸の回転がクラ
ンク軸に対して３０℃Ａ近く遅れていると判断できるた
め、ステップ５４０では、Ｇ１信号入力時のＣＣＲＮＫ
の値と所定値Ｋとから、Ｇ１信号のずれ量△Ｃ及びその
方向を３０℃Ａを１単位として算出するのである。

【００５４】なお、ステップ５４０では、ＣＣＲＮＫの
値が「２２」であればずれ量△Ｃとして「＋１」を、Ｃ
ＣＲＮＫの値が「２１」であればずれ量△Ｃとして「＋
２」を、というように、Ｇ１信号の入力がクランク軸の
回転に対して進んでいる場合には、ずれ量△Ｃに正の値
を設定し、逆にＣＣＲＮＫの値が「０」であればずれ量
△Ｃとして「−１」を、ＣＣＲＮＫの値が「１」であれ
ばずれ量△Ｃとして「−２」を、というように、Ｇ１信
号の入力がクランク軸の回転に対して遅れている場合に
は、ずれ量△Ｃに負の値を設定する。

【００５５】次に図１３は、上記実施例の図６と同様、
ＮＥ信号が入力される度に実行されるＮＥ割込処理を表
している。このＮＥ割込処理が開始されると、まずステ
ップ６１０にて、現在、Ｇ１信号の入力直後であるか否
かを判断し、Ｇ１信号の入力直後でなければ、そのまま
当該処理を終了する。

【００５６】一方、現在Ｇ１信号の入力直後である場合
には、ステップ６２０にて 現在時刻ｔｂを記憶し、続
くステップ６３０にて、今回記憶した現在時刻ｔｂとＧ
１信号入力時にＧ１割込処理で記憶した時刻ｔａとの偏
差（即ち、Ｇ１信号入力後ＮＥ信号が入力されるまでの
時間）△ｔを算出する。

【００５７】そして続くステップ６４０にて、この時間
△ｔを内燃機関の回転速度に基づきクランク軸の回転角
度ｔＧＡに換算し、次ステップ６５０にて、この算出し
た回転角度ｔＧＡと、Ｇ１割込処理実行時に算出したＧ
１信号のずれ量△Ｃとに基づき、演算式｛ＧＡ＝３０・
△Ｃ＋ｔＧＡ）を用いて、Ｇ１信号の第１気筒＃１の上
死点位置からのずれ量を表す回転角度ＧＡを算出する。

【００５８】この結果、図１４（ｃ），（ｄ）に示す如
く、Ｇ１信号が第１気筒＃１の上死点に対応するＮＥ信
号より先に入力されている場合には、回転角度ＧＡとし
て正の値が算出され、図１４（ｅ）に示す如く、Ｇ１信
号が第１気筒＃１の上死点に対応するＮＥ信号より後に
入力された場合には、回転角度ＧＡとして負の値が算出
される。

【００５９】このようにステップ６５０にて、回転角度
ＧＡが算出されると、今度はステップ６６０に移行し
て、上記ステップ２６０と同様に、予め設定されたＧ１
信号の入力角度ＧＡＯ（負の値）と上記算出した回転角
度ＧＡとの偏差（ＧＡＯ−ＧＡ）の絶対値が所定値αを
越えたか否かを判断する。またこの偏差（ＧＡＯ−Ｇ
Ａ）の絶対値が所定値αを越えていなければ、ステップ
６７０に移行して、上記ステップ２７０と同様に、偏差
（ＧＡＯ−ＧＡ）の絶対値が所定値βを越えたか否かを
判断する。そしてこの偏差（ＧＡＯ−ＧＡ）の絶対値が
所定値βを越えていなければ、クランク軸２２とカム軸
２６とはタイミングベルト２４により正常に連結されて
いると判断して、そのまま当該処理を終了する。

【００６０】一方ステップ６６０にて、上記偏差（ＧＡ
Ｏ−ＧＡ）の絶対値が所定値αを越えたと判断された場
合には、ステップ６９０に移行して、上記ステップ２９
０と同様に、異常検出フラグＸＤＡをセットした後、当
該処理を終了し、ステップ６７０にて、上記偏差（ＧＡ
Ｏ−ＧＡ）の絶対値が所定値βを越えたと判断された場
合には、ステップ７００に移行して、上記ステップ３０
０と同様に、異常検出フラグＸＤＢをセットした後、当
該処理を終了する。このように、クランク軸センサに、
クランク軸の所定回転角度毎に回転角信号を発生だけの
センサを用いた場合には、クランク軸とカム軸との回転
に位相が生じていない最初のＧ１信号入力時にクランク
カウンタをリセットして、その後入力されるＮＥ信号に
よりクランクカウンタのカウントアップを行なうことに
より、そのカウント値から特定気筒の上死点を検出する
ようにし、その特定気筒の上死点位置とＧ１信号の入力
タイミングとのずれから、クランク軸とカム軸との回転
位相のずれを求めるようにすれば、位相異常及びそのず
れ量を正確に検出することができる。従って、この検出
結果を用いて、上記実施例と同様の点火時期算出処理
（図７）を実行するようにすれば、上記実施例と同様
に、点火時期ＩＧｔをディストリビュータ内での正常時
の点火範囲内に制限することができ、フラッシュオーバ
が発生するのを防止することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の点火時期
制御装置においては、カム軸のクランク軸に対する回転
位相のずれを検出し、その検出された回転位相のずれ量
に応じて点火時期の範囲を制限するようにしている。こ
のため本発明によれば、クランク軸とカム軸との回転の
位相異常によって、ディストリビュータ内でフラッシュ
オーバが発生するのを防止することができる。特に４気
筒内燃機関の場合には、フラッシュオーバにより、吸気
行程中の気筒に点火してバックファイヤが発生して、内
燃機関の２次故障を生じることがあるが、本発明では、
フラッシュオーバの発生を防止できるので、こうした問
題が発生することも防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】 実施例の４気筒内燃機関及びその周辺装置を
表す概略構成図である。

【図３】 ＥＣＵ４０の入出力回路４６に設けられた信
号処理回路の構成を表す説明図である。

【図４】 信号処理回路の動作を説明するタイムチャー
トである。

【図５】 ＣＰＵ４１にて実行されるＧ１割込処理を表
すフローチャートである。

【図６】 ＣＰＵ４１にて実行されるＮＥ割込処理を表
すフローチャートである。

【図７】 ＣＰＵ４１にて実行される点火時期算出処理
を表すフローチャートである。

【図８】 図６に示したＮＥ割込処理の動作を説明する
説明図である。

【図９】 位相遅れ角度Ｃ算出用のマップを表す説明図
である。

【図１０】 内燃機関の回転速度に対応したＮＥ信号及
びＧ１信号の遅れを説明する説明図である。

【図１１】 実施例の効果を説明する説明図である。

【図１２】 Ｇ１割込処理の他の例を表すフローチャー
トである。

【図１３】 ＮＥ割込処理の他の例を表すフローチャー
トである。

【図１４】 図１３に示したＮＥ割込処理の動作を説明
する説明図である。

【図１５】 従来装置においてディストリビュータ内で
発生するフラッシュオーバを説明する説明図である。

【符号の説明】

２…内燃機関 １２…点火プラグ １８…点火コイ
ル ２０…ディストリビュータ ２２…クランク軸 ２
４…タイミングベルト ２６…カム軸 ３１…エアフロメータ ３４…クラ
ンク軸センサ ３６…カム軸センサ ３４ａ，３６ａ…検出コイル
３５，３７…ロータ ３５ａ…欠歯部 ４０…ＥＣＵ ４１…ＣＰＵ
４６…入出力回路 ４７，４８…波形整形回路 ５０…信号生成回路
５４…分周回路 ５６…クランクカウンタ ６０…ＣＰ１生成回路
６６…アンド回路 ５８，６２，６４，６８…Ｄフリップフロップ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸に設けられ、該ク
   ランク軸の所定回転角度毎に回転角信号を発生するクラ
   ンク軸センサと、 上記クランク軸に機械的に連結されて該クランク軸の２
   回転に１回の割で回転するカム軸に設けられ、該カム軸
   の１回転毎に基準信号を発生するカム軸センサと、 内燃機関の運転状態に応じて点火時期を算出する点火時
   期算出手段と、 上記クランク軸センサからの回転角信号に基づき、内燃
   機関の各気筒毎に上記算出された点火時期を検出して、
   点火信号を発生する点火信号発生手段と、 上記カム軸に取り付けられ、該カム軸の回転により、上
   記点火信号発生手段からの点火信号を内燃機関の各気筒
   に分配するディストリビュータと、 上記回転角信号と基準信号とに基づき、上記カム軸の上
   記クランク軸に対する回転位相のずれを検出する回転位
   相検出手段と、 該回転位相検出手段にて上記カム軸の上記クランク軸に
   対する回転位相のずれが検出されると、該ずれ量に応じ
   て上記点火時期算出手段にて算出可能な点火時期の範囲
   を設定し、上記点火時期を該範囲内に制限する点火時期
   制限手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の点火時期制御装
   置。