JPS5838375A - 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】 との発明は、マイクロコンピュータ轡のディジタル計算
機を用いて電子式に点火時期制御を行う内燃機関の点火
制御装置に関する。

従来、この種の装置として第１図に示すようなものが知
られている。この第１図において、１は図示しない機関
の回転に同期して回転する円板、２〜４はそれぞれ円板
１の外周に近接し、互いに所定の角度を隔てて配設され
た位置センサで、この例では４５°の角度を隔てて配設
されている。

５．６は、上記円板１の外周上に取り付けられ、機関の
回転角度を位置センサ２〜４を通して検知するように設
けられた位置センサ２〜４の被検出体であり、位置セン
サ２〜４として発振器型の近接スイッチを用いる場合に
は、鉄片などの金属の突起物を設ければよい。この例で
は二つの鉄片を互いに１８００の角度だけ隔てて取シ付
けられている。

一方、７はある一定周波数のクロックパルスの発生器カ
ウンタ９とマイクロコンピュータ１１にクロックパルス
を発生するようになっている。

また、上記位置センサ２〜４の出力Ｐ１〜Ｐ３が論理ゲ
ート８を通してラッチ回路１ｏに転送するようになって
おシ、この論理ゲート８は前記位置センサ２〜４の出力
信号Ｐ１Ｐ２Ｐ３のＯＲ論理信号を発生するものである
。

カウンタ９は前記クロック発生器７の出力信号によって
トリガされて、入力のクロック数を計数して、ラッチ回
路１０．−数回路１５．１６に出力するものであり、ま
た、ラッチ回路１０は上記論理ゲート８の出力信号によ
ってトリガされ、このときカウンタ９のカウンタ値をラ
ッチするものであり、ラッチしたカウンタ値は、マイク
ロコンピュータ１１によって任意の時刻に読み出すこと
ができるようにその出力はマイクロコンピュータ１１に
接続されている。

マイクロコンピュータ１ｌｉｄマイクロプロセツサ、半
導体記憶素子、論理ゲート素子などから構成される。マ
イクロコンピュータ１１は前記位置センサ２〜４の出力
信号ＰＩ、　Ｐ２．　Ｐｘトラッチ回路１０からのデー
タを入力として、クロック発生器７のクロック出力に同
期して、演算処理、記憶、データの出力などを行うもの
である。

レジスタ１３．１４はマイクロコンピュータ１１の出力
データバスに接続され、マイクロコンピュータ１１の出
力データバスに送出されたカウンタ値を保持し、その出
力は一致回路１５．１６に接続されている。−数回路１
５および１６はそれぞれレジスタ１３．１４に接続され
るとともに、他方は、カウンタ９に接続され、レジスタ
１３および１４の内容とカウンタ９の内容を比較し、一
致すれば信号を出力する回路である。

１７は７リツプ７０ツブ（以下、ＦＦと云う）で、−数
回路１５の出力信号によってセットされ、−数回路１６
の出力信号によってリセットされる。

このＦＦ１７の反転出力４は電流増幅用のトランジスタ
１８のベースに供給され、トランジスタ１８のコレクタ
は次段のトランジスタ２ｏのペースに接続されている。

、 ２１は点火コイルで、その１次巻線の一端は、トランジ
スタ２０のコレクタに接続され、２次巻線の一端は、配
電器２２を介して点火栓２３ａ〜２３ｄＫ接続されてい
る。

２４はバッテリで、前記点火コイル２１およびトランジ
スタ１８のコレクタ抵抗１９を介して、トランジスタ２
０のペース電流を供給するように接続されている。

次に第１図の内燃機関の点火装置の動作を第２図を用い
て説明す′る。第２図は第１図のいくつかの点における
代表的な動作波形図である。第２図（ａ）　、　（ｂ）
　、　（ｅ）ｉｔ、それぞれ位置センｔ２〜４の出力信
号であ如、Ｐ、は機関の各気筒におけるシリンダの上死
点付近の角度位置を示し、普通、上死点前数度の角度位
置を示す。また、Ｐ、およびＰＩは角度位置Ｐｓ　　よ
シ、それぞれ９０度、４５度前の角度位置を検出する信
号である。

第２図（由は、第１図のカウンタ９の時間的変化を模式
的に示したものである。また、第２図（・）および第２
図（ｆ）は、第１図の一致回路１５．１６の出力信号で
あ〉、それぞれ第１図のＦＦ１７０セット信号、リセッ
ト信号となる。

第２図（ロ）は、前記セット信号Ｓ、リセット信号Ｒに
よって反転動作しているＦＦ１７反転出力のＱの出力波
形、第２図（６）は点火コイル２１の１次電流波形であ
る。

いま、機関が始動されて、回転がいわゆるアイドル回転
といわれる所定値に達するまでの始動時には、前記Ｐ、
の信号入力と同時に点火コイル２１の１次電流の通電を
行い、ｐｓ　　の信号入力と同時に１次電流の速断を行
うべく、第１図の点火制御装置で次のような処理を行う
。

位置センサ２の出力信号Ｐ１　　はＯＲ論理ゲート８を
通って、ラッチ回路１０に入力され、このときのカウン
タ９のカウント値がラッチ回路１０にラッチされる。

一方、出力信号Ｐ、は、マイクロコンピュータ１１にも
、その入力端子１２ｍから入力される。

この入力端子１２ａは、ｉイクロコンピュータ１１の処
理ルーチンに対して、割込処理を要求する信号の入力端
子であシ、この入力によってマイクロコンピュータ１１
はラッチ回路１０の内容を読み出し、出力信号Ｐ１　　
の入力時刻をカウント値Ｃｐ１・として検知する。

次に、この検知した出力信号Ｐｒ　　の入力時刻Ｃｐｌ
、に対して、以下において述べるレジスタ１３へのデー
タの転送と、一致回路１５における比較一致検出動作に
要する時間に相当するカウント数を加えたカウント値Ｃ
ｍｏをマイクロコンピュータ１１によって計算する。

ｔ　Ｃ）ｔｔｊＥｉ５　ｈｆｔ　’ｙ　ｙ、）　（ｆｉ
［ｃｓｏ　ｉｄ、　Ｖ　？ｘ　／１３に転送され、一致
回路１′５でカウンタ９のカウント値と前記レジスタ１
３に転送されたカウント値Ｃｍｏと比較され、一致した
とき、一致回路１５より信号Ｓが第２図（・）Ｋ示すよ
うに出力される。

信号ＳＫよシ、ＦＦ１７はセットされ、その反転出力ｑ
はｒＬＪ　Ｋなシ、トランジスタ１８はオフし、トラン
ジスタ２０はオンして、点火コイル２１０通電が＃Ｉす
る。

次に機関がさらに回転して、出方信号Ｐ、が発生し、上
述と同様にしてラッチ回路１０にはそのときのカウント
値がラッチされ、！イクＵコンピュータ１１に対しては
、入力端子１２ｂＫ信号が入力され、割込処理の要求を
する。

始動時において社、この出力信号ＰｔＫ対して、何ら演
算あるいは記憶するなどの処理を行わないで、割込処理
ルーチンを脱し、元のメイン処理ルーチンに復帰する。

機関がさらに回転して出力信号Ｐ、がマイクロコンピュ
ータ１１の入力端子１２０に人力されると前述の出力信
号Ｐ１の入力時と同様にして、カウント値ＣＲｏが、マ
イクロコンピュータ１１によって算出され、カウント９
の内容がこのＣＲＯと一致した七き、一致回路１６から
出力される信号ＲによってＦＦ１７かリセットされ、そ
の出力反転出力Ｑは、第２図（ｇ）に示すごとく、ｒＬ
ＪからｒＨＪに反転し、同時にトランジスタ１８はオン
、トランジスタ２０はオフして、点火コイル２１０１次
電流が遮断され、このとき点火栓２３ａに点火火花が発
生する。

次に機関の回転が上昇し、上述のように出方信号ＰＩの
入力時とはとんど同時に点火する動作に対して、出力信
号Ｐ！入力時より進角点火あるいは遅角点火させる場合
の動作について説明する。

出力信号ｐ、　、　ｐ、およびＰｌの信号入力時のカウ
ンタ９のカウント値は、前記説明かられかるように、マ
イクロコンピュータ１１において、それぞれの信号に対
する割込要求端子１２ａ〜１２ｅへの入力によって割込
処理要求がなされ、それぞれの割込処理ルーチンの中で
、ラッチ回路１０の内容が読み出され、それぞれの信号
入力時刻をカウント値として検出し、記憶することがで
きる。

さらに第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）上に示す
ような、ＰＩ。

ＰＩおよびＰｓにおける信号間隔Ｔｔ　−ＴＩ　−Ｔｍ
をそれぞれの入力時ごとに計算し、それぞれ記憶する。

次に、ＴＩ、　ＴｔあるいはＴｓの逆数計算などを行い
随時機関の回転数を検知し、この回転数に対して予め決
定された進角度をマイクロコンピュータ１１の記憶装置
から読み出し、各回転状態に対する進角度を算出し、Ｔ
ｔ　、　ＴＩあるいはＴｓの値から、その回転数におけ
る前記進角度に対応する時間変換を行い、＠２図（ロ）
上に示すＴＱなる値が算出される。

このＴＱな、る時間だけ進角した状態での点火コイルの
通電、遮断は以下のようになる（第２図（ｄ）参照）通
電の動作は、出力信号Ｐ１０入力時において次の処理を
行う。出力信号Ｐ１の入力時のカウント値Ｃｐｔｔに対
して、時間ｔｆｉＩＫ相当するカウント値だけ大きいカ
ウント値Ｃｓ、が、マイクロコンピュータ１１によって
カウント値ＣＰｔｔの検知後、以下の式に示す計算をし
た後に、レジスタ１３に転送される。

Ｃｓ１ｍ　＝＝ＣＰｔｔ　＋　ｒ　ｔｓ、　Ｊ　＋　ｔ
ｓ＋　＝”）’２−Ｔｙ４Ｔｅ−（Ａ）第２図（ｄ）で
示されたＣＰｔｔから、時間が経過し、カウンタ９のカ
ウント値がＣｐ＋ｔから、第２図（ｄ）のごとく変化し
て、前記Ｃｆ１Ｉなるカウント値になると、一致回路１
５から信号Ｓが出力され、その後は前述の横開始動時の
動作説明と同様の動作が行われ、点火コイル２１０通電
が開始される。

以上述べた点火コイルの通電に対する電流遮断つｔｂ点
゛火の動作は、出力信号Ｐｔの入力時において以下の処
理が行われる。出力信号Ｐ！の入力時のカウントＣｐ！
１に対して、以下の式に示す時間ｔＲ。

に相当するカクン、ト値だけ大きいカウント値ＣＲ１を
マイクロコンピュータ１１で算出し、カウント値ＣＲ１
は Ｃａ、＝Ｃｐ□十（ｔＲｌ　　〕ｌ　　ｊＲｔ　＝　Ｉ
Ｊ’４　　Ｔｏ　　−１直■とじてレジスタ１４に転送
される。この後、時間の経過があって、一致回路１６の
出力信号Ｒが発生し、カウンタ９の内容がＣ３ｌｔなる
時刻で発生し、ＦＦ１７、トランジスタ１８．２０を介
して点火コイル電流の遮断が行われ、ＴＱなる時間に相
当する角度の点火進角が行われる。

なお、このときの点火コイル２１の通電時間は、機関回
転に大きな変動がなければ、式（４）、＠）かられかる
ようにｒｒｙ／４になっている。

次に機関の回転がさらに上昇してくると、上記の（Ａ）
式および（至）式のｔｌｌ＋ＬＲ１は回転数に逆比例し
て小さくなシ、マイクロコンピュータの処理速度との関
係から、ある回転数以上では、上記のように出力信号Ｐ
１の入力時に、通電の処理、出力信号Ｐｔの入力時に点
火の処理を行う時間が不足し、制御不能になる。

もちろん、十分に高速の処理速度をもつマイクロコンピ
ュータを用いれば、上のような問題は発生し；〉いが、
一般には処理速度の大きいものけ高価で、コスト的に不
利となる。したがって、ある回転数以上では、上記のよ
うな処理を行う時刻をそれぞれ１つ前に発生する信号の
入力時に移動する。

つまシ、出力信号Ｐ、の入力時ＣｐｓｍＫ点火コイルの
通電を行うための処理を行い、その通電に対する点火の
処理を、信号Ｐ１の入力時ＣＰｔｔに行う。各時点にお
ける動作は前述と同様であるが、（６）式および（時代
で示された演算が次式のように変更される。

Ｃｓｔ　＝ＣＰｓ＊　＋（ｔａｘ　：Ｉ　　ｔｓ＊＝Ｔ
ｓ　　”〆’２　　ＴＱ、Ｃ）Ｃｍｔ＝Ｃｐ１ｍ＋（ｔ
ａｇ）　　　ｊＲｔ　＝　　ｖ２　　　　　”Ｑ　　　
、　（Ｑ第２図の後半部で、以上の動作が図示−されて
いる。このときの点火コイル２１の通電時間はＴＶ２に
なるように制御されている。

ところで、上述の動作説明かられかるようＫ。

マイクロコンピュータによる点火コイルの通電あるいは
点火の制御は、実際の通電、点火の動作以前の、機関の
回転角度信号を基準にして、その信号の入力以前におけ
るデータを基に、次の通電あるいは点火時期を、前記回
転角度信号の入力時刻からの経過時間として予測演算を
行うことによってなされている。

したがって、先にも述べたが、上記のマイクロコンピュ
ータ内での点火、通電の処理に要する時間と、基準とな
る角度信号の入力時から実際の点火、通電の動作に至る
までの経過時間との関係から、同一角度間の時間が回転
数に′逆比例して小さくなる圧したがって、適宜、基準
となる角度信号をよシリ前のそれに移動していく必要が
ある。

上記の例では、点火の処理についていえば低速ではＰ８
、高速時にはＰｌ、通電の処理については、それぞれＰ
ｌ−Ｐｓとなシ、回転数に応じて、点火制御の動作に必
要な信号が異なる。

しかも、各出力信号ＰＩ−Ｐｔ　−Ｐｓの入力時に対す
るマイクロコンピュータ内の処理、つｔυソフトウェア
の処理は、当該入力信号に対する演算処理がない場合、
たとえば高速時における出力信号Ｐ。

の入力時でもこの信号入力による割込処理の要求に対し
て、マイクロコンピュータのソフトウェア上では、現在
実行中の処理ルーチンから割込処理ルーチンにジャンプ
し、Ｐｔの信号入力に対する演算処理がないことを判断
し、再び元の処理ルーチンに復帰するという処理時間が
費され、出力信号Ｐ、の入力時において、マイクロコン
ピュータの処理時間を一部占有するととくなる。

点火コイルに電流の通電と遮断という基本の動作サイク
ルを、一点火周期ごとに、実時間処理制御を行わなけれ
ばならないマイクロコンピュータを用いた点火時期制御
装置としては、点火周期が短かくなる高速領域において
は、上述のごとき、無駄なソフトウェアの処理によって
占有される時間は、使用するマイクロコンピュータの処
理速度、能力、およびそのコストということを考慮する
と、点火制御装置としての制御能力の範囲を限定する大
きな欠点といえる。

この発明は、上記の従来の欠点を除去するためになされ
たもので、マイクロコンピュータを用いた点火時期制御
装置において、マイクロコンピュータへの入力信号を機
関回転数に応じて、選択的に入力させる手段を付加する
ことにより、より制御範囲の広い、内燃機関の点火制御
装置を提供することを目的とする。

以下、この発明の内燃機関の点火制御装置の実施例につ
いて図面に基づき説明する。第３図はその一実施例の構
成を示すブロック図である。この第３図において、第１
図と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、
第１図とは異なる部分を重点的に述べることにする。こ
の第３図を第１図と比較しても明らかなように、この第
３図では、論理ゲート２４が第１図の回路に新たに付加
されたものである。この論理ゲート２４け、マイクロコ
ンピュータ１１の出力端子２５からの出力信号と、位置
センサ３の出力信号Ｐ、を入力として、それらのＡＮＤ
論理信号を発生し、論理ゲート８およびマイクロコンピ
ュータ１１の入力端子１２ａに転送するようＫなってい
る。

次に、以上のように構成されたこの発明の内燃機関の点
火制御装置の動作について説明する。マイクロコンピュ
ータ１１の出力端子２５における信号がｒＨＪのときに
は、論理ゲート２４の出方信号は位置センサ３の出力信
号Ｐ！＆全く同様になる。

したがって、機関の始動時および低速回転の領域では、
前記出力端子２５の信号をｒＨＪ　Ｋすることにより、
第１図の点火制御装置と全く同様の動作が行われる。

次に、機関回転が上昇し、第１図のへ大制御装置の動作
説明かられかるように、点火制御動作にとって、出力信
号ｐｇの入力が不必要になる高速領域では、マイクロコ
ンピュータ１１の出方端子２５の信号をｒＬＪとし、論
理ゲート２４によって、出力信号Ｐ、がマイクロコンピ
ュータ１１の内部動作に割込要求するのを禁止する。上
記の動作以外はすべて、第１図の点火制御装置と全く同
様に行われる。

以上のように、マイクロコンピュータを用いた点火制御
装置において、機関の高回転域において、不必要になる
入力信号の入力によって発生する、マイクロコンピュー
タ内での無用なソフトウェア上の処理時間を除去するよ
うＫしたので、制御範囲の広い１点火制御装置を実現す
ることができるという効果がある。

また、マイクロコンピュータによる点火時期制御装置に
おいて点火時期精度を向上するためには、先の説明から
もわかるように、実際の点火時期以前に粋て、時間的に
できるだけ近接した機関の回転角度信号を基準にするこ
とが一般に行われるが、このような場合、使用するマイ
クロコンピュータの処理速度、処理能力が同じであると
すれば、第３図のこの発明の点火制御装置における出力
信号Ｐｔに相当する角度信号の数を増加させることにな
るが、このような条件下では、この発明による効果はま
すます大きくなる。

以上のように、この発明の内燃機関の点火制御装置によ
れば、機関が１回転する間に複数個の所定回転角度位置
を検出する検出信号を機関の回転数に応じて選択的にコ
ンピュータに入力させて、機関の回転数に応じて点火時
期制御を行うようにしたので、点火制御範囲をよシ広く
することができるとともに、検出信号を増加する場合に
より一層の効果が発揮できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の内燃機関の点火制御装置のブロック図
、第２図は、第１図の内燃機関の点火制御装置の動作説
明のための図、゛第３図はこの発明の内燃機関の点火制
御装置の一実施例の構成を示すブロック図である。 １・・・機関に同期して回転する円板、２〜４・・・位
置センサ、５，６・・・被検出体、７・・・クロック発
生器、８．２４・・・論理ゲート、９・・・カウンタ、
１０・・・ラッチ回路、１１・・・マイクロコンピュー
タ、１２ａ〜１２ｃ・・・入力端子、１３．１４・・・
レジスタ、１５．１６・・・−数回路、１７・・・フリ
ップフロップ、１８．２０・・・トランジスタ、２１・
・・点火コイル、２２・・・配電器、２３ａ〜２３ｄ・
・・点火栓、２４・・・バッテリ。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　　　葛　　　野　　　信　　　−手続補正群
（自発） 昭和５７年２８１７□ 特許庁長官殿 １、・杯件の表示　　　　特願昭５６−１３６４５７号
２、発明の名称 内燃機関の点火制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代［１］区丸の内二丁目２番
３号名　称（６０１）　　　三菱電機株式会社代表者片
山仁八部 ４、代理人 住　所　　　　　東京都千代ＩＢ区丸の内二丁目２番３
号５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、　補正の内容 （１）第５頁第１９行のｒＦＦ１７反転出カの」を「Ｆ
Ｆ１７の反転出力」と訂正する。 （２）第８頁第１０行の「出力反転出力」を「反転出力
」と訂正する。 （３）第９頁第１７行の「ＴＱ」を「ＴＱ」と訂正する
。 （４）第９頁第１８行のｒ　ＴＱ　Ｊを「ＴＱ」と訂正
する。 （５）第１０頁第７行のｒ　ＴＱ　Ｊを「ＴＱ」と訂正
する。 （６）第１０頁第１４行の「対する」を「対して」と訂
正する。 （７）第１１頁第１行のｒ　ＴＱ　Ｊを「ＴＱ」と訂正
する。 （８）第１１頁第３〜４行の「出力信号Ｒが発生し、」
を「出力信号Ｒが」と訂正する。 （９）第１１頁第６行のｒ　ＴＱ　Ｊを「ＴＱ」と訂正
する。 θ０　第１２頁第１１行および第１２頁第１２行のｒ　
ＴＱ　Ｊを「ＴＱ」と訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関が１回転する間に複数個所の所定回転角度位置を検
   出して検出信号を出力する複数個の位置センサ、上記各
   検出信号を保持する第１の手段、上記検出信号により上
   記保持手段の内容を読み出して上記各検出信号の発生時
   刻を演算して記憶するマイクロコンピュータ、とのマイ
   クロコンピュータで読み出した上記第１の手段の内容と
   上記検出信号の発生に対応する時刻とが一致したとき点
   火コイルへの通電、しゃ断を制御することＫより点火時
   期を制御する第２の手段、上記各検出信号を機関の回転
   数に応じて選択的に上記マイクロコンピュータおよび第
   １の手段に入力する第３の手段を備えてなる内燃機関の
   点火制御装置。