JPS5819851B2 - 内燃機関の点火時期を決定するための基準量としての角度マ−クの電子発生回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火時期を決定するための基準量と
しての角度マークないし角度マーク信号を電子的に発生
する回路装置であって、パルス発信器を有しており、該
パルス発信器はパルス発信器駆動軸の１回転する間に多
数の角度パルスを発生し、更にパルス発信器の角度パル
スを計数する計数器と、計数器に後置接続されたデコー
ダーとを有しており、その際１つの調節可能な角度マー
クの時点で角度発信器により計数器のリセット信号がト
リガされるようになっているものに関する。

上記において、角度マークないし角度マーク信号とは常
に同じ（所定の）クランク軸角度にて取出される信号な
いし信号取出部の謂であり、その際その所定角度から、
点火時期を求めるためのパルスの計算ないし計数が行な
われるのである。

次に本発明との比較検討のため、第５図〜第７図に示す
特公昭４７−３８６５８号公報に記載の公知発明技術に
ついて説明する。

この公告公報では、基準マークを成す複数上下死点信号
用スリット８の各々を出発点として、点火時点をパラメ
ータに依存して決定する。

このことを行なうため、例えば各基準マークごとに計数
器（積分器）がリセットされ、計数器はトリガ値ｄ１に
至るまで計数し、このトリガ値ｄ１に達すると点火スパ
ークがトリガされるようにする。

上下死点信号用スリットとして形成されている基準マー
ク８の数は前述のように制御すべきシリンダの数に依存
する。

前記公知の装置では、マーク９に対応する信号も基準マ
ーク８に対応する信号も検出器のスリット円板４によっ
て機械的−電気的に発生される。

さらに上記公知発明技術について述べれば、上記公知の
点火装置にはクランク角度検出器に設けられた第１のパ
ルス発信器があり、その回転子はクランク軸の回転数に
比例して回転し、それの発生する上下死点信号である制
御パルスｂを基準マーク信号として積分器１１０に作用
させる。

この積分器は制御パルスｂにより動作を開始し、同じく
クランク軸と連結されている第２のパルス発信器（クラ
ンク角度信号スリット７）のパルス列Ｃを加算するが、
そのパルス列の長さはクランク軸回転角度に依存する。

積分器１１０の出力側には加算されたパルス列Ｃにより
クランク軸の角速度に依存し７て上昇する階段状の信号
ｄがあられれる。

比較器１１１には積分器１１０の出力電圧ｄおよび、内
燃機関のその瞬時の動作データ（運転パラメータ）を考
慮した比較電圧ｄ１力伽えられる。

比較器の２つの入力電圧が互いに所定の選定可能な関係
になると、点火はトリガされ積分器はリセットされる。

第１のパルス発信器からの新しいパルスｂにより前述の
過程は再び同じように繰返される。

なお上記公知技術では同期信号用スリット９からの信号
ａと信号すとに対して上記と同様の操作を積分回路１１
２により行ない、その出力信号ｆを同様の比較回路１１
３で比較信号ｆ１．ｆ２．ｆ３と比較して、その出力信
号ｇを論理回路りを介して、比較回路１１１の出力信号
ｅと論理演算を行なうことによりエンジン制御に要する
各種信号を得る。

この種の装置の難点はまず積分器信号の精度の点であり
、その信号の出発点と信号の上昇が正確な計測値発信器
を前提とすること、および内燃機関の動作データを含む
比較電圧の点にあり、その電圧の高さが例えば回転数、
温度、負荷および燃料などの個々の作用量の和により決
まるからである。

これらの値の発生が特別に困難でない時も、個々の測定
結果の重畳は、それらの値を比較検討すると全く簡単に
は実現できない。

更に多くのピストンと連結されている非対称点火の場合
も特別な問題がある。

それ数本発明の課題はクランク軸１回転の間に１度だけ
検出される唯１つの点ないしマークから、複数の角度（
ないし基準）マーク信号を決定することである。

この課題は本発明によれば次のようにして解決される。

すなわち計数過程がパルス発信器駆動軸の１回転の間継
続的に行なわれ、デコーダー２５が少なくとも２つのデ
コーディング値で応動し、このデコーディング値の値お
よび数が内燃機関のシリンダの構成および数に依存して
おり、変化する計数状態がこのデジーディング値に達し
たとき角度マーク信号が発生するようにする。

以上から明からように本発明の装置が唯一のマークから
複数の基準（ないし角度）マーク（信号）を電子的に発
生させるのに対し前記公知の装置では、唯一のマーク９
に対応する信号も基準マーク８に対応する信号も検出器
のスリット円板４によって機械的−電気的に発生される
。

従ってこの公知の方法では、検出器スリット円板４も光
電変換器６も極めて大きな精度を以て構成する必要があ
る。

本発明の実施例ではデコーダーは個々のピストンの上死
点間でクランク軸が回転する回転角の計数器の計数値に
対する所定の論理結合を有する。

さらに非対称点火の場合は、パルス発信器においてカム
軸によりトリガされたカム軸信号と上死点スイッチのパ
ルスはトリガ回路に導ひかれ、そのトリガ回路の出力は
デコーダーのもう１つの入力側と接続されている。

本発明の利点は例えば、多気筒内燃機関の場合でも全角
度マーク信号の決定にはピストンの上死点の唯一の正確
な信号だけを必要とする点である。

内燃機関製造業者にとっては、これはかなりの費用節約
となる。

シリンダーの上死点を考慮して計算された角度マーク信
号は、そのマーク信号に所属の点火時機を示す出発点を
形成する。

個々のシリンダーへのこの角度マーク信号の分配はさら
に点火配電器を介してなされる。

次に本発明の２つの実施例につき、図面を用いて詳しく
説明する。

第１図で、図示されていない直流電流源のプラス極は、
クランク軸によって作動される上死点スイッチ１０を経
て計数器２０のリセット入力側２１と接続されている。

その計数器の入力側２３にはクランク軸回転角を指示す
る角度パルス発信器１３が接続され、一方その計数器の
出力側は導線２２により、論理ゲートから成るデコーダ
ー２５に接続されている。

デコーダー２５の出力側２７は点火時機用演算回路５０
の入力側５１と接続されている。

この演算回路にはまた例えば圧力ｐ１回転数ｎ１温度Ｔ
のような内燃機関の動作パラメータの計測量を供給する
導線も接続されている。

点火装置５５はこの演算回路５０の出力側５３と接続さ
れている。

さらに配電器４１およびり゛ランク軸と連結しているカ
ム軸４０が図示されている。

なお実施例において、特許請求の範囲に記載のパルス発
信器は、上記の、クランク軸回転角を指示する角度パル
ス発信器１３に対応し、角度発信器は上記の上死点スイ
ッチ１０に対応する。

第２図は非対称点火の場合の点火信号の電子発生回路装
置を示す。

すでに第１図にある回路部分はここでも同じ参照番号が
付けられている。

第２図に付加された部分は、図に示されていない直流電
流源のプラス極からもう１つの導線が、カム軸４０によ
り作動されるスイッチ１２を経てトリガー回路３０の入
力側３１に導かれている。

さらにトリガ回路３０の第２の入力側３３は導線１１を
経て上死点スイッチ１０の計数器側端子と接続され、一
方トリガ回路の出力側３２はデコーダー２５のもう１つ
の入力側２６と接続されている。

第３ａ図に、第２図のトリガ回路３０が、パルス入力側
３１０とクロック入力側３３０を有するＤ−フリップフ
ロップとして構成されている。

入力側３１０，３３０はトリガ回路３０の入力側３１．
３３と同一である。

このトリガ回路３０の出力側３２はＤ−フリップフロッ
プ３００の出力側と一致する。

第３ｂ図で、トリガ回路３０の入力側３１および３３は
ＮＯＲゲート３１１および３１２を有する双安定マルチ
バイブレータ−回路の入力側を形成する。

トリガ回路３０の入力側３３はここではＮＯＲゲート３
１２の入力側であり、このＮＯＲゲート３１２の出力側
はＤ−フリップフロップ３００の信号入力側３１０と接
続されている。

さらに入力側３３はＤ−フリップフロップ３００のクロ
ック入力側３３０と接続されていて、Ｄ−フリップフロ
ップ３００の出力側はトリガ回路３０の出力側３２と一
致する。

次に回路の動作を説明する。

第１図と第２図でスイッチ１０の投入はピストンの上死
点を示す。

このスイッチ１０の投入により計数器２０の計数内容が
消去される。

回転するクランク軸により角度パルス発信器１３はパル
ス列を発生し、そのパルス列の長さは、クランク軸回転
角度に比例し計数器２０で加算される。

計数器２０の計数値は導線２２を経てデコーダー２５に
加わり、このデコーダーの出力側２７には角度マーク信
号が現われる。

後置の演算回路５０で、この角度マーク信号は回転数ｎ
１温度Ｔおよび圧力ｐの条件下で点火時機決定の出発値
として使用される。

最後に、演算回路５０の出力側５３と接続されている点
火装置５５は点火パルスを発生するが、この点火パルス
は配電器４１を介して個々のシリンダに供給される。

例として４気筒内燃機関について考察すると、クランク
軸回転数はカム軸回転数の２倍となってイル。

カム軸の半回転あるいはクランク軸の１回転により２つ
の点火パルスが発生する。

対称点火の場合、この２つの点火パルスは互いに丁度１
８０゜の角度ずらされる。

これらの点火パルスをトリガするために２つの角度マー
ク信号が必要であり、この角度マーク信号はこの回路で
は計数の結果にもとづき決定される。

計数器２０から出てきて２進の形で存在するクランク軸
の角度データは、デコーダー２５で点火マーク信号の発
生のために使用される。

非対称点火の場合は個々の角度マーク信号を明確に決め
るにはカム軸信号が必要である。

つまり、対称点火の場合、点火パルス列はクランク軸１
回ごとに同じものが繰り返されるが、非対称点火では、
１点火サイクル（周期）が、カム軸の１回転する間、つ
まりクランク軸が２回転する間に亘っており、従ってカ
ム軸１回転中の順次連続するクランク軸２回転の各々に
おいては、相互に異なる基準マーク信号を発生させる必
要がある。

そのため非対称点火の場合は装置をカム軸によって駆動
させる必要があるのである。

しかし乍ら後述（第４ｂ図について）するように、非対
称点火の場合でも次のようにして装置をクランク軸で駆
動することを可能にするものである。

すなわちデコーディング値を論理結合し且つ変化させる
ことによって、カム軸１回転中のクランク軸２回転の際
その両回転の夫々にて相異なる角度マーク（信号）の発
生が行なわれるようにするのである。

そのようにクランク軸の両回転の多缶に対して相異なる
角度マークの発生によって、電子的に異なる基準マーク
信号が作られる。

第２図でこの場合の実施例を示しており、その際カム軸
によって駆動される発信器１２が、カム軸の１回転（ク
ランク軸２回転に相応する）ごとにトリガ回路３０をリ
セットする。

第２図の回路装置では、角度マーク信号を決めるために
、発信器としてのスイッチ１２のカム軸信号もスイッチ
１０の上死点信号もトリガ回路３０のクロックパルスと
して供給される。

カム軸信号は上死点信号でのクロッグのため不正確にな
ることがある。

発信器１２で発生されて第３ａ図のトリガ回路３０の入
力側３１を経てＤ−フリップフロップ３００のパルス入
力側３１０に加わるカム軸信号は、上死点スイッチ１０
により発生された信号に関連して出力側３２に現われる
。

第３ｂ図の回路装置は第３ａ図の回路装置と比較した時
、Ｄ−フリップフロップ３００のパルス入力側３１０に
正確に決められた信号が現われる利点を有する。

スイッチ１０からの上死点信号とスイッチ１２からのカ
ム軸信号が、第３ｂ図では２つのＮＯＲゲ゛−ト３１１
および３１２を有する双安定マルチバイブレータ−の動
作状態を切り換える。

トリガ回路３０の出力側３２に現われたパルスはデコー
ダー回路２５の入力側２６に、その都度のクランク軸の
回転を示すために加えられる。

これについて第４ａ図と４ｂ図を用いて更に詳細に説明
する。

第４ａ図に示す４気筒内燃機関の対称点火の場合は、角
度マーク信号ＺＭＩ、２および２つの点火時機ＺＺＰＩ
、２も、円の中心に関して対称に配置されている。

角度マーク信号ＺＭ１はここでは上死点信号発生用スイ
ッチ１０を作動するピストンの上死点前方約６０°の位
置にある。

この角度マーク信号ＺＭＩに関して計算された点火時点
ＺＺＰ１は、ここでは上死点のすぐ前にある。

対称点火のための２つのマーク信号の決定あるいは２つ
の点火時機の計算は満足に行なえる。

何故ならば、２つの点火は等しい時間をおいて互いに連
続して生じ、各々のピストンはクランク軸が２回転して
いる間に１つの動作サイクルを有するからである。

第４ｂ図は非対称点火６気筒内燃機関の角度マーク信号
を示す円形図である。

ここでは角度マーク信号あるいはそのマーク信号に所属
の点火時機はカム軸１回転にわたって、すなわちクラン
ク軸２回転にわたって不規則に配置されている。

ところで計数器２０のリセットはクランク軸により作動
されるスイッチ１０を介してなされ、計数範囲はそれ故
りフンク軸回転に相応する値となる。

カム軸１回転中のクランク軸の２つの回転をデコーダー
２５で区別するためには、デコーダー内部で付加信号を
処理する必要がある。

この付加信号はトリガ段３０から供給されカム軸１回転
中に１度だけ現われる。

それによりデコーダー２５はカム軸の１回転中の２つの
等しい計数範囲を区別できるようになる。

そのため論理結合を介してクランク軸２回転に対する計
数範囲は検出され、それにより非対称配置の角度マーク
信号が決められる。

しかし点火時機に関連する計算のためには対称性は重要
ではない。

何故ならばその計算は角度マーク信号だけに関してなさ
れるからである。

その都度の最も有利な点火時点の計算のために、例えば
回転数ｎ１圧力ｐ１および温度Ｔのような内燃機関のそ
の瞬時の動作データが考慮される。

参考文献として、ここではＤ−フリップフロップおよび
双安定マルチバイブレーク−に関してはフィリップスフ
ァハブーフのドクテル、シュタインハウエル共著「ディ
ジタルエレクトロニック・イン・メステヒニーク・ラン
ト・ダーテンフエルアルバイトウング」１１〜２１ペー
ジを挙げておく。

同書４６および４７ページにはさらに順方向計数器が記
載され、この計数器は第１図および第２図の回路装置に
使用できるものである。

スイッチ１０に対するシリンダーの上死点のマーク信号
のために、パルス） ＩＪガに必要な精度を有する任意
のスイッチを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の説明に供するもので第１図は対称点火内燃
機関の角度マーク信号の電子発生回路装置の路線図であ
り、第２図は非対称点火の場合の回路装置の路線図、第
３ａ図はＤ−フリップフロップを有する非対称点火の場
合のデコーダー用トリガ回路の路線図、第３ｂ図はＤ−
フリップフロップおよび２つのＮＯＲゲートを有するも
う１つのトリガ回路の路線図、第４ａ図は対称点火４気
筒内燃機関の１回転における角度マーク信号および点火
時点の相互位置を示す円形図、第４ｂ図は非対称点火６
気筒内燃機関の角度マーク信号位置を示す円形図、第５
図は本発明の説明に供する公知の光電式検出器の斜視図
、第６図は第５図のスリフト円板の平面図、第７図は第
５図の光電変換器から得られた信号の処理用ブロック回
路図である。 １０・・・・・・上死点スイッチ、１２・・・・・・カ
ム軸スイッチ、１３・・・・・・角度パルス発信器、２
０・・・・・・計数器、２１・・・・・・リセット入力
側、２５・・・・・・デコーダー、５０・・・・・・演
算回路、５２・・・・・・内燃機関動作パラメーター入
力端子、５５・・・・・・点火装置、４０・・・・・・
カム軸、４１・・・・・・配電器、３００・・・・・・
Ｄ−フリップフロップ、３１１，３１２・・・・・・Ｎ
ＯＲゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の点火時期を決定するための基準量として
   の角度マークないし角度マーク信号を電子的に発生する
   回路装置であって、パルス発信器を有しており、該パル
   ス発信器はパルス発信器駆動軸の全１回転するごとに多
   数の角度パルスを発生し、更にパルス発信器の角度パル
   スを計数する計数器と、計数器に後置接続されたデコー
   ダーとを有しているようにして、１つの角度発信器によ
   り、ここにおける唯１つの設定可能な角度マークの際計
   数器のリセット信号がトリガされるようになっているも
   のにおいて、計数過程がパルス発信器駆動軸の全１回転
   の間連続的に行なわれ、デコーダー２５は少なくとも２
   つのデコーディング値の際に応動し、該デコーディング
   値の値および数が内燃機関のシリンダの構成および数に
   依存しており、変化する計数状態が前記デコーディング
   値に達したとき角度マーク信号が発生することを特徴と
   する、内燃機関の点火時期を決定するための基準量とし
   ての角度マーク信号の電子発生回路装置。