JPS5951673B2 - 内燃機関の点火時期補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内燃機関の点火装置における点火時期のずれ
を補正する装置に関するものである。

近年、自動車の排気ガス浄化の点から点火装置に対して
は、出力エネルギーの向上、点火時期の精度及び安定性
の向上が要求されるようになり、従来のポインＩ一式か
らこれを用いないフルトランジスタ式に置き換えられつ
つある。

このフルトランジスタ式点火装置は点火信号が無接点式
の信号発生器（例えば電磁式コイル発電器、ホールＩＣ
等）から得られるものの、この信号発生器は配電器に内
蔵されていて、配電器は従来同様に機関のクランク軸か
らタイミングベルｌ−等を介して駆動されているのが通
常である。

このため、フル１〜ランジスタ式点火装置においても配
電器駆動系統の経年変化による点火時期のずれは時間と
共に増大する。

この点火時期のずれは、例えばアイドル回転時の点火時
期のずれとして現れ、エンジン出力や排気ガス成分に大
きく影響する。

以下、この点火時期のずれについて図を用いて説明する
。

第１図は点火時期の遠心進角特性を示す図で、ａは正規
の進角特性、ｂは経年変化により遅角側にずれた進角特
性、Ｃは経年変化により進角側にずれた進角特性を夫々
示す。

機関の初期において、経年変化による点火時期のずれは
零であるので、進角特性ａのように回転数Ｎ１以下の始
動時、あるいはアイドル回転時には基準（進角が零度）
の点火時期にあり、回転数Ｎ１から機関の回転上昇に従
い点火時期は進角し、回転数Ｎ２で最大角度θ１の進角
（全進角）となり、以後最大回転数まで全進角θ１の点
火時期となる。

機関の使用期間が長くなるにつれて経年変化により点火
時期はずれてくる。

一方、配電器及び機関の工作精度による初期点火時期ず
れ（初期調整）は、一般に配電器を回転調整することに
より補正しており、このために配電器の取付部は回転で
きる構造になされている。

これは、いわゆる車検時等での機関の調整に便利な機構
であるか゛、反面、故意に点火時期が狂わされる危険性
を有している。

これによって排気ガスは悪化する。

このような各種要因により点火時期は第１図す又はＣの
如くずれ、この点火時期のずれθ２は排気対策上好まし
いものではなく、何らかの方法で点火時期のずれを補正
することが必要である。

この発明は機関の所定運転時に基準の点火時期に対する
実際の点火時期のずれを検出しこの検出出力に応じて実
際の点火時期を正規の点火時期に合せるように制御し、
機関の他の運転時には上記所定運転時における点火時期
の制御量を記憶した記憶出力によって点火時期を補正制
御することにより、初期の点火時期調整を行う必要がな
く、しかも経年変化や各種の要因により生じる点火時期
の変動を補正して正規の点火時期特性を得ることを可能
にしようとするものであり、更には、上記所定運転時に
おける点火時期のずれをその大きさに対応した幅のパル
ス信号として検出することにより、比較的簡単にそのず
れを検出することを可能とし、しかも精度良く安定に点
火時期を補正制御できる点火時期補正装置を提供しよう
とするものである。

以下、図に従って説明する。

第２図は本発明の点火時期補正の基本原理を説明するた
めの遠心進角特性図を示す。

ｄは配電器内蔵の点火信号発生器から得た点火信号の進
角特性であり、この特性ｄは望ましい正規の点火時期進
角特性ｆより角度θ３だけ進んでおり、全回転域に亘っ
て定角度θ３だけ遅角させることにより正規の進角特性
ｆを得ることができる。

即ち、本発明は点火信号発生器から、各種点火時期の変
動幅（機関及び配電器の工作精度による初期調整角度、
機関の経年変化による変動角度）以上に正規位置から進
んだ位相の点火信号を発生させ、基準位置に対するこの
点火信号の位相差を例えばアイドル回転時に検出、記憶
し、この記憶出力によって上記点火信号を正規位置まで
遅角することにより点火時期を補正するものである。

以下、一実施例について説明する。

第３図において、１は配電器に内蔵され機関のパラメー
タ、例えば機関回転数に従った進角特性（第２図ｄ）の
点火信号を発生する点火信号発生器、２は補正基準であ
る基準信号を発生する基準信号発生器でクランク軸部に
設けられて基準の角度位置を検出する。

３は点火信号発生器１からの点火信号を位相遅延して遅
延点火信号を発生する移相器、４はに記基準信号と遅延
点火信号とを受けて基準信号に対する遅延点火信号の相
差角（補正角）を検出する相差角検出器、５は相差角検
出器４で検出した相差角に応じて大きさが決定（補正）
される制御信号を発生する制御信号発生器、６はアイド
ル検出器９の出力によって上記制御信号をメモリ７に人
力させるためのメモリ駆動回路で該メモリ７はメモリ内
容に応じた遅延制御信号を出力し、移相器３での移相量
を制御する。

８は上記移相器３の出力によって点火電圧を発生する点
火コイル、スイッチング回路を含んで構成された点火出
力段である。

次に第３図装置の動作を説明する。

点火信号発生器１が機関回転数に対して発生する点火信
号は第２図に示す進角特性ｄを有している。

この点火信号は移相器３でメモリ７からの遅延制御信号
に従って遅延せられ、遅延点火信号となって出力段８を
駆動し点火電圧を発生させると共に相差角検出器４に入
力される。

一方、基準信号発生器２は機関の回転により変化しない
定角度位置（進角零度）の基準信号を発生する。

これら遅延点火信号と基準信号の相差角を相差角検出器
４で比較検出し、基準信号に対する遅延点火信号の位相
関係に応じて、例えば補正角に相当するパルス巾をもつ
パルス列信号を遅角補正信号、あるいは進角補正信号と
して出力する。

これらの補正信号をうけて制御信号発生器５はこの補正
信号によって大きさが決定（補正）される制御信号を発
生する。

この場合、基準信号と遅延点火信号の位相差が微少で相
差角検出器４からの補正信号のパルス巾が所定値以下の
細い巾のパルス列となると、制御信号発生器５はその制
御信号出力の大きさを変化させない（その大きさに維持
する）ロック機能を有している。

アイドル検出器９は点火信号発生器１の出力点火信号か
ら機関の回転数がアイドル回転であることを検知し、メ
モリ駆動回路６にアイドル信号を入力している。

このメモリ駆動回路６は上記制御信号発生器５からの制
御信号とアイドル検出器９からのアイドル信号を受けて
、機関の回転数がアイドル回転の時メモリ７に制御信号
発生器５の制御信号を入力する。

この制御信号はメモリ７から遅延制御信号として移相器
３に人力され、結局基準信号と遅延点火信号との位相差
が小さくなる方向に点火信号の遅延量を決めている。

この様に基準信号と遅延点火信号との位相差の関係に応
じて移相器３の遅延量を制御（閉ループ制御）すること
によりアイドル回転時に遅延点火信号の位相は基準位置
（進角零度）に補正される。

そして、メモリ７はこの時の補正角を与えるべき大きさ
の制御信号を記憶して移相器３の遅角量を決定するので
、アイドル以外の他の回転域でも配電器の進角特性を正
規に補正した進角特性の信号となる。

この結果、第２図の進角特性ｆの遅延点火信号が得られ
る。

この遅延点火信号に応動して出力段８は点火コイルの通
電を断続するので、第２図の進角特性ｆなる正規の点火
時期特性の点火火花が得られる。

第４図は上記相差角検出器４の一実施例を示す回路図で
、２０．２１はフリップフロップ（以下ＦＦと記す）で
ＦＦ２０は点火信号発生器１からの点火信号Ａと基準信
号発生器２からの基準信号Ｂによってトリガされ、ＦＦ
２１は上記点火信号Ａと移相器３の出力の遅延点火信号
りによって１〜リカ゛゛される。

２２はＦＦ２０とＦＦ２１の夫々の出力Ｃ，Ｆを入力と
する排他的論理和回路から成るケ−１−１２３はゲー１
〜２２の出力ＧとＦＦ２０の出力Ｃを入力とする論理積
回路から成るゲーＩ・、２４はゲート２２の出力ＧとＦ
Ｆ２１の出力Ｆを人力とする論理積回路から成るゲート
である。

第５図及び第６図は夫々基準信号Ｂに対し遅延点火信号
りの位相が進んでいる場合（遅角補正が必要な場合）及
び遅れている場合（進角補正が必要な場合）を示す。

第５図、第６図Ａ−Ｊは第４図の同一符号部分の電圧波
形図を示し、この電圧波形図を参照して第４図の動作を
説明すれば、ＦＦ２０は点火信号Ａと基準信号Ｂの夫々
の後端（立下す））を１〜リガに用い、点火信号Ａと基
準信号Ｂの位相角のパルスＩＪを有するパルス信号Ｃを
出力する。

ＦＦ２１は上記点火信号Ａとこの点火信号Ａを移相器３
で遅延した遅延点火信号りの夫々の後端（立下り）をト
リガ信号に用い、移相器３で点火信号Ａを遅延した角度
のパルス巾をもつパルス信号Ｆを出力する。

十分に制御が行われた場合このパルス信号Ｆのパルス１
１Ｊはパルス信号Ｃのパルス巾と等しくなる。

ゲーＩ・２２はパルス信号Ｃ，Ｆの排他論理和を出力す
るので、第５図の場合にはパルス信号Ｆの後端からパル
ス信号Ｃの後端に亘るパルス巾のパルス信号Ｇが得られ
、第６図の場合にはパルス信号Ｃの後端からパルス信号
Ｆの後端に亘るパルス巾のパルス信号Ｇが得られる。

これら第５図、第６図のパルス信号Ｇは夫々必要な補正
角のパルス巾をもつパルス信号になっている。

このパルス信号Ｇはゲー１−２３．２４において、パル
ス信号Ｃあるいはパルス信号Ｆと論理積がとられる。

そして、第５図のように基準信号Ｂに対し遅延点火信号
りの位相力ｆ進んでいて遅角補正が必要な場合、ゲート
２３の出力パルス信号Ｈはパルス信号Ｇと同一 となり
、ゲート２４の出力パフルス信号Ｊにパルスは現れない
。

一方第６図のように基準信号Ｂに対し遅延点火信号りの
位相が遅れていて進角補正が必要な場合、ゲーＩ・２４
の出力パルス信号Ｊはパルス信号Ｇと同一となり、ゲー
１−２３の出力パルス信号Ｈにパルスは現れない。

即ち、補正すべき位相関係に応じて独立した補正信号が
得られ、そのパルス幅は補正量に比例した信号となり、
これら補正信号のパルス幅から制御精度が判定できる。

この制御精度判定は前述のように制御信号発生器５に含
まれた機能であり、その判定回路部の一実施例を第７図
に、特性図を第８図にそれぞれ示す。

第７図において３０，３１は夫々上記パルス信号Ｈ，Ｊ
が人力されるダイオード、３２はこれらダイオード３０
，３１を介してパルス信号Ｈ，Ｊにより充電されるコン
デンサ、３３はコンデンサ３２にだくわえられた電荷の
放電路を成す抵抗、３４は比較器、３５．３６は比較器
３４の正人力にバイアスＥｒを供給する抵抗である。

前述のパルス信号Ｈ，Ｊが夫々ダイオード３０．３１の
アノードに人力され、コンテ゛ンサ３２を充電していて
、このコンデンサ３２に蓄えられた電荷は抵抗３３を介
して放電される。

このため、コンテ゛ンサ３２の充電々正特性には第８図
のようになる。

第８図において横軸は基準信号Ｂに対する遅延点火信号
りの位相ずれを表し、縦軸は電圧を表わす。

前述の説明のとおり、基準信号Ｂに対し遅延点火信号り
が進んでいる場合、パルス信号Ｈにパルスが現れるので
コンデンサ３２はパルス信号Ｈにより充電され、また遅
延点火信号りが遅れている場合パルス信号Ｊにパルスが
現れるのでコンデンサ３２はパルス信号Ｊにより充電さ
れる。

よって基準信号Ｂに対する遅延点火信号りのずれに従い
コンテ゛ンサ３２の端子電圧Ｋが大きくなる。

この電圧は比較器３４の負人力になっていてバイアス電
圧Ｅｒとレベル比較される。

制御が十分に行われるとパルス信号Ｈ，Ｊのパルス幅が
小さくなり、コンテ゛ンサ３２の端子電圧ＫがＥｒ以下
になるので、比較器３４の出力Ｍのレベルは高くなる。

これにより制御が完了したことを検知して制御信号発生
器５はその制御信号出力の大きさを変化させないロック
機能を呈し、メモリ７はこの時の制御信号を記憶保持し
て記憶内容の変化を停止する。

この第８図において制御基準点にてコンテ゛ンサ３２の
端子電圧Ｋが零にならないのは機関の回転ムラ等により
点火信号Ａの周期がふらつくために十分に制御された場
合でもパルス信号Ｈ，Ｊにパルスが現れるためである。

このため制御は基準に対し士△θの角度範囲に点火時期
を調整することになる。

しかしこの制御範囲±△θは点火時期の変動に敏感な高
出力型の機関に対しても十分な精度に納められ、問題に
ならない。

なお、この実施例では入力としてパルス信号Ｈ，Ｊを用
いたが、第５図、第６図の波形図から明らかなようにパ
ルス信号Ｇを用いてもよい。

このように移相制御によって遅延点火信号りの位相が基
準位置信号Ｂの位相に対して所定の範囲まで近づいたと
きにはその位相差によるフィードバック移相制御を停止
させて制御信号の値をその時の値に保持させることによ
り、上記フィードバック制御によるバンチング的な進角
補正と遅角補正のくりかえし制御が防止され点火時期の
ふらつき、制御系の不安定な作動が防止できる。

即む、回転ムラ等に基づく点火信号Ａ、基準位置信号Ｂ
、あるいは遅延点火信号りの周期のムラ等に起因して、
基準位置信号Ｂに遅延点火信号りの位相が一致する如く
制御がなされたとしても、それらの位相関係が正負方向
に振動的に変動するためフィードバック制御を際限なく
続けると、進角補正と遅角補正がくりかえし行われ点火
時時期のふらつき、制御等の不安定な作動を発生するこ
とになるが、本実施例によれば、これを有効に防止でき
る。

尚、前記補正信号によって出力の大きさが制御される制
御信号発生器５、この制御信号を記憶するメモリ７とし
ては各種の形態のものによって実現可能であり、例えば
テ゛ジタルカウンタ、テ゛ジタルメモリによって構成す
ることができ、更には補正信号によって駆動されるサー
ボモータでポテンショメータを駆動して制御信号の発生
と記憶を行う構成とすることもでき、この場合アイドル
時以外には補正信号によるサーボモータの補正駆動を停
止させ以前の状態を保持させるようにすればよい。

以上のように、この発明は予め所定角度進んだ進角特性
をもつ点火信号を発生させると共に基準角度位置で基準
信号を発生させ、機関の所定の運転時（アイドル時）に
上記点火信号を遅延して得た遅延点火信号と基準信号の
位相関係が設定状態（一致）になる様に点火信号の遅角
量を制御して正規の点火時期に補正し、又メモリによっ
て記憶された上記所定の運転時における制御量により機
関の通常運転時にも補正を可能とすることにより、初期
の点火時期調整を行う必要がなく、また経年変化による
点火時期ずれもなくすることができる。

更には遅延点火信号と基準信号の位相ずれをその大きさ
く角度）のパルス幅をもつパルス信号として検出する様
にしたので比較的簡単にその位相ずれを検出することが
でき、又このパルス幅から容易に制御精度を判定するこ
とができるため点火時期変動に敏感な高出力型の機関に
おいても問題にならない精度で制御でき、これにより排
ガスの安定化が計れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は点火時期の遠心進角特性を示す図、第２図乃至
第３図はこの発明の説明に供する図で、第２図は点火時
期の遠心進角特性図、第３図は一実施例のブロック回路
図、第４図は相差角検出器の一実施例を示すブロック回
路図、第５図、第６図は第４図の信号波形を示す図、第
７図は制御精度判定回路の一実施例を示す回路図、第８
図は第７図の動作特性図である。 図中、１は点火信号発生器、２は基準信号発生器、３は
移相器、４は相差角検出器、５は制御信号発生器、６は
メモリ駆動回路、７はメモリ、８は出力段、９はアイド
ル検出器、３０．３１はダイオード、３２はコンデンサ
、３３． ３５． ３６は抵抗、３４は比較器である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機関の基準回転角度位置で基準信号を発生する基準
   信号発生手段、上記基準信号より進んだ回転角度位置に
   おいて機関のパラメータに対応した進角特性を呈する点
   火信号を発生する点火信号発生手段、上記点火信号を制
   御信号入力に応じて遅角制御する移相手段、この移相手
   段の出力によって点火電圧を発生する手段、機関の所定
   運転時に上記基準信号と上記移相手段の出力との位相差
   が設定状態になる様に上記移相手段を制御するための制
   御信号を発生する制御手段、及び上記所定運転時におけ
   る上記制御信号の値を記憶し機関の他の運転時にこの記
   憶出力によって上記移相手段を制御する記憶手段を備え
   、上記制御手段は」二記基準信号と上記移相手段の出力
   との位相差をこの位相差に対応したパルス巾をもつパル
   ス信号として検出する検出手段を含んで成る内燃機関の
   点火時期補正装置。 ２ 記憶手段はパルス信号のパルス巾が設定値以下であ
   る場合に該パルス幅変化にかかわらず記憶内容の変化を
   停止することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   内燃機関の点火時期補正装置。