JPS6017947B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子式点火装置に於いて、進角制御をディジタ
ル的に行い、機関速度に応じての進角度制御を応答、精
度を良好にせしめる進角制御構造をもつ内燃機関点火装
置に関するものである。

〔従来の技術〕従釆、電子的に点火時間を決定するもの
としては第１図ａ，ｂに示す如く、内燃機関の基準角度
位置Ｍ，よりコンデンサの充電を開始してＭ２より放電
を行い、放電が終了した時点Ｓ，，Ｓ２を点火時期とす
るものがある。

この際、充雷々流をｉ，、放電々流をｉ２とすると、ｉ
２を一定としｉ，を機関状態に応じて変えることにより
点火時期を制御できる。ところが、上述した従来の装置
においては、各種機関パラメータに応じて充轟々流ある
いは放電電流を変える場合、特に機関速度に応じてかえ
る場合、第２図の如く電磁式ピックアップ等の回転信号
検出器Ａで回転を検出し波形整形回路Ｂ、微分回路Ｃを
通して微分パルスにし、コンデンサ回路で構成した積分
回路Ｄによってそれを積分して速度に比例した電圧ある
いは電流をとりだし、前記のｉ，あるいはｉ２を変える
という方式をとっているので、最終段の積分回路の遅れ
がどうしても生じ、特に低速域から高速域に加減遠する
場合その回転速度に追従できないという大きな問題があ
った。

一方、第３図に示す様に一定クランク角度の間第３図ａ
に示す一定周波数のパルスをカゥヮトしてその時の機関
回転数ｎ，を求め、その時の機関状態に応じてクランク
軸の等角度毎に発生する角度パルスを角度位置Ｍ２より
カウント止して点火時期Ｓを決定する方式が考えられる
。

この方式は確かに応答性は良くなるが、角度パルスを発
生させる手段が必要となり、角度パルスの間隔が大きけ
れば精度が悪くなり、４・さくするには多大なコスト高
となり実用上困難である。〔発明が解決しようとする問
題点〕 本発明は上記問題点を解決するためになされ、機関速度
の変化に対して応答性が高く、また精度のよい点火時期
制御を可能にすることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、機関の進角制御を
、従来のコンデンサ充放電方式に代わってアップダウン
カウンタ手段を用いてディジタル的に処理し、内燃機関
の第１の基準角度位置Ｍ，より所定周波数のパルスをア
ップカウントＬ／、第２の基準角度位置Ｍ２より所定周
波数のパルスをダウンカウントするように構成し、特に
アップあるいはダウンカウント時間のつちの少なくとも
一方の、一定時間と残りの時間とを、機関速度に対する
進角特性に基づいて設定された異なる周波数のパルスに
よってカウントして点火時期を決定するようにしている
。

〔実施例〕

以下本発明の主旨を第４図の作動波形図を用いて説明す
る。

各気筒のクランク軸について、それぞれ第１、第２の角
度位置Ｍ．，Ｍ２を検出し、第１の演算回路に於いて第
４図ｂに示す如く、第１の角度位置Ｍ，の時点より第１
のｕｐ−ｄｏｗｎカウン夕で周波数ナ，のパルスをｕｐ
カウントし、第２の角度位置Ｍ２の時点に周波数プ２
でｄｏｗｍカウントする。同様にして第４図Ｃに示す如
く、第２の演算回路に於いて周波数ナ３で第１の角度位
置Ｍ，よりｕｐカウントし、第２の角度位置地でカウン
トを停止し、第１の演算回路のｄｏｗｎカウントを開始
し、その後一定時間Ｔたったら周波数「４よりナ５ に
かえｄｏｗｍカウントを続け、ｄｏｗｎカウント終了時
点を点火時期Ｓとするものである。ここで、４気筒４サ
イクル内燃機関とすると、角度位置Ｍ，からＭ，までの
クランク角度を１８０度、角度位置Ｍ，らＭ２までのク
ランク角度をａａ、第１の演算回路のｄｏｗｎカウント
している間のクランク角度を０，、第２の演算回路の放
電している間のクランク角度を８２、一定時間７の間の
クランク角度を８７とし、第１の角度位置Ｍ，を各気筒
の圧縮行程終りの上死点とし、点火時期をＳとし、Ｓか
らＭ，までのクランク角度、即ち点火進角をＱ（クラン
ク角）とすると、以下の関係が成り立＜）。８丁＝ぴ競
細ｏ＝６‐丁・ｎ（ｎ‘ま回転速度で〔ｒｐｍ〕）にな
る。

そこで、進角度ばを計算すると以下の様になる。

ｉ）８２＞８７の時、 ８．＝完・８ａ ‐‐‐・‐・‐‐・‐‐‐‘１｝
８丁＝手×３６ｏ＝丁×蓋ｏＸ３６０＝６・７‐ｎ‐‐
‐‘２１又、ナ３・８ａ＝ナ，４・０７十ナ５・（８２
一ａ丁）．．．８２＝劣．８ａ−（号−１）８７．．・
‐．・‘３’従って、上記川、■、｛３｝式より、Ｑ＝
１８００一（ｏａ十８，十ａ２） ＝１８ｏ−（１十号十号）。

ａ＋（号−・）・６小ｎ ‐‐‐・‐・■ ｉｉ）８２Ｓ８７の時、 ８２＝壬‐８ａ ．．畔柳−（・十号十号）・８ａ・・・・‐‐■従って
、点火進角Ｑは第１、第２演算回路の特性の和で表わさ
れ、第１演算回路の周波数〆，、ナ２を機関速度以外の
吸入圧力、冷却水温等のパラメータに対応させ、第２演
算回路の周波数ナ３、ナ４、ふを所定の値にすることに
より、機関速度により０２＞８７の時は前記ｔ４）式、
８２Ｓａ７の時は前記｛５）式で示す進角特性を得るこ
とができる。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第５図は本発明のブロック図を示すものであり、１は４
気筒４サイクル内燃機関のクランク軸の２つの角度位置
を検出する角度位置検出装置、２は点火時期演算回路で
、２００は機関速度以外の他の機関状態に応じた信号及
び前記角度位置検出装置１の信号により一方のｕｐ−ｄ
ｏｗｎカウンタのカウント作動によって点火進角度を演
算する第１の演算回路であって本実施例では機関状態信
号として吸入負圧信号を用いて行っている。３００は前
記角度位置検出装置１及び第１の演算回路２００の出力
信号により他方のｕｐ−ｄｏｗｎカウンタのカウント作
動によって機関速度に対する点火進角度を決定する第２
の演算回路である。

４０川ま前記角度位置検出装置１及び第２の演算回路３
００の出力により点火コイル１次側を制御する１次コイ
ル制御回路、３は前記１次コイル制御回路により点火コ
イルの１次コイルの通電遮断を行ない１次コイルの遮断
時に点火プラグにより点火を行わせる点火装置である。

次に、上記横成になる本発明装置の詳細回路を第６図に
おいて説明する。まず、点火時期演算回路２について述
べる。第１の演算回路２００は、吸気管負圧を検出し吸
気管負圧に応じた電圧を発生させる負圧検出器２０１、
前記員圧検出器２０１に接続され負圧に応じた周波数〆
，を発生させるＶーナコンバー夕２０２、前記Ｖーナコ
ンバータ２０２及び角度位置検出器１に接続され周波数
ナ，のパルスを機関角度位置Ｍ，〜Ｍ２間のみ発生させ
るパルス制御回路２０３、一定周波数ナ‘２ のパルス
を発生させる発振回路２０４、前記発振回路２０４、及
び前記角度位置検出器１に接続され角度位置Ｍ２〜Ｍ，
間のみ周波数ナ２ のパルスを発生させるパルス制御回
路２０５、前記パルス制御回路２０３，２０５、及び角
度位置検出装置１に接続され角度位置Ｍ，からＭ２まで
パルス制御回路２０３の出力すなわち周波数〆，のパル
スをｕｐカウントし、角度位置Ｍ２よりパルス制御回路
２０５の出力すなわち周波数ナ２ のパルスをｄｏｗｌ
１カウントし、カウントが終了した時点で立ち上がるパ
ルスを発生するカウンタ回路２０６で構成される。また
、第２の演算回路３００は、前記カゥンタ回路２０６に
接続されｄｏｗｎカウントを終了した時点より一定時間
７のパルスを発生させる時限回路をなす単安定回路３０
１、一定周波数ナ３のパルスを発生させる発振回路３０
２、前記発振回路３０２、及び角度位置検出装置１に接
続され角度位置Ｍ，〜Ｍ２の間のみ周波数ナ３ のパル
スを発生させるパルス制御回路３０３、一定周波数〆４
のパルスを発生させる発振回路３０４、前記単安定回路
３０１、前記発振回路３０４に接続され周波数〆４のパ
ルスを単安定丁のパルスが発生している間のみ発生させ
るパルス制御回路３０５、一定周波数〆５のパルスを発
生させる発振回路３０６、前記発振回路３０２及び前記
単安定回路３０１及び角度位置検出装置１に接続され単
安定パルス７の立ち上がりより角度位置Ｍ，までの間の
み周波数ナ５のパルスを発生させるパルス制御回路３０
７、前記パルス制御回路３０３，３０５，３０７、角度
位置検出装置１に接続され、角度位置Ｍ，より単安定パ
ルス７の立ち下りまでパルス制御回路３０３の出力すな
わち周波数「３をｕｐカウントし、角度位置Ｍ２よりパ
ルス制御回路３０５の出力すなわち周波数ナ４ のパル
スをｄｏｗｎカウントし、単安定パルスの立ち下がりよ
り周波数ナ５ でｄｏｗｎカウントし、カウントが終了
した時点で立ち上がるパルスを発生するカウンタ回路３
０８で構成される。また、一次コイル制御回路４００は
ＮＯＴ回路４０ １、ＮＡＮＤ回路４０２，４０３から
なるフリップフロップ回路、抵抗４０４，４０５、トラ
ンジスタ４０６，４０７、ッエナーダィオード４０８か
ら構成される。そして一次コイル制御回路４００の出力
は点火コイル３一１、配電器３一２、内燃機関の各気筒
に配設された点火栓３−３，３一４，３一５，３一６で
構成される点火装置３の点火コイル３−１の１次側に接
続されており、この１次側が接地より開放になると各点
火栓３一３〜３一６に火花が発生する。また、２０‘ま
キースィッチ、１０はバッテリ電源である。また、第６
図中においてブラックボックスにて記載した角度位置検
出装置１および負圧回路の詳細回路を第７図において説
明する。

なお、第６図中の端子〔Ａ〕，〔Ｂ〕、〔Ｄ〕は第６図
中の端子〔Ａ〕，〔Ｂ〕，〔Ｄ〕に対応するものである
。まず、角度位置検出装置１において、１０１は外周に
等間隔で４個の突起を有するロータで内燃機関の図示せ
ぬディストリピュータ軸に固定してあって、このディス
トリビュータ軸と共に回転するものである。１０２，１
０３はロータ１０１の円周方向において所定角度ずらせ
て配設した第１、第２の電磁ピックアップでロータ１０
１の突起と対向させてあり、内燃機関の回転に伴うロー
タ１０１の回転によって第８図ａ，ｂで示すごとき出力
電圧を発生する。

また、電磁ピックアップ１０２，１０３にヱミツタ側を
接続し、ベースを接地したＮＰＮ型トランジスタ１０４
，１０６、このトランジスタ１０４，１０６の各々のコ
レクタ側とバッテリ１０（第６図図示）との間に接続さ
れた抵抗１０５，１０７で波形整形回路を構成し、一方
の入力がトランジスタ１０４のコレクタにかつ他方の入
力がトランジスタ１０６のコレク外こ接続された一対の
ＮＡＮＤ回路１０８，１０９でフリップフロップ回路を
構成している。また、抵抗１１０，１１２、ＮＰＮ型ト
ランジスタ１１１は入力が電磁ピックアップ１０３に接
続されている波形整形回路を構成し、このトランジスタ
１１ １の動作レベルは第８図ｂ図示のＬに設定してあ
る。また、トランジスター１１のコレクタに接続された
コンヂンサ１１３、抵抗１１４、ダイオード１１５によ
り微分トリガ発生回路を構成してあり、第８図ｃに示す
様な信号を発生する。次に、負圧回路２０１において、
この負圧回路２０１は、増幅回路２０１−１と吸気管負
圧を検知するため機関の吸気管に取り付けられた圧力セ
ンサ４とよりなる。そして、この圧力センサ４は、スト
レンゲージ抵抗４−１，４−２，４一３，４−４により
ブリッジを構成したもので、圧力の変化によりこのブリ
ッジの電位差が変化する。また、増幅回路２０１−１は
前記圧力センサ４に接続され、かつ入力抵抗２０１−１
−１，２０１−１一２、帰還抵抗２０１−１−３、差動
増幅器２０１−１−４、抵抗２０１一１−５、定電圧ダ
イオード２０１−１一６、ダイオード２０１一１−７、
および分割抵抗２０１一１一８，２０１一１−９で構成
され、その出力は吸気管負圧が大きくなるに従い増大す
るが、高員圧側は定電圧ダイオード２０１一１−６で、
低負圧側には分割抵抗２０１←１−８，２０１−１−９
で決定される分割電位により一定に保たれるので、充電
制御回路２０１一１の吸気管負圧ｐに応じた出力電位は
第９図ａで示す様になる。次に、上記横成になる本発明
装置の作動を第８図の各部信号波形図、および第９図の
パラメータの特性図を採用して述べる。角度位置検出装
置１のフリップフロッブ回路の出力ｄは図示してない内
燃機関のクランク軸の回転に同期して矩形パルスを発生
するもので第８図ｄに示すごとく角度位置Ｍ，〜Ｍ２の
間“１”レベル、角度位置Ｍ２〜Ｍ，間“０”レベルの
出力を発し、内燃機関の１回転当り２周期の２パルスの
出力を発生するものである。また、第１の演算回路２０
Ｍこおいて、パルス制御回路２０３，２０５の出力はそ
れぞれ第８図ｅ，ｆに示す様な周波数ナ，、ナ２のパル
スを発生し、カウンタ回路２０６において第８図ｇに示
す様に角度位置Ｍ，より周波数ナ，でｕｐカウントし角
度位置Ｍ２より周波数ナ２ でｄｏｗｎカウントし、カ
ウント終了時点で第８図ｈ‘こ示す様な信号を出力する
。

同様にして、第２の演算回路３００において、パルス制
御回路３０３は周波数ナ３のパルスを角度位置Ｍ，より
Ｍ２までの間出力し、パルス制御回路３０５，３０７は
それぞれ第８図ｉ，ｋに示す様に周波数ナ４、ナ５ の
パルスを出力し、カウンタ回路３０８にて第８図１に示
す様に角度位置Ｍ，〜Ｍ２の間周波数〆３ のパルスを
ｕｐカウントし、カウンタ回路２０６のカウント終了時
点より周波数ナ３ のパルスでｄｏｗｍカウントし、時
間ヶの後周波数「５ でｄｏｗｎカウントし、カウント
終了時点で第８図ｍに示す様な点火信号を出力する。そ
してこの世力ｍと角度位置検出装置１の出力〔Ｂ〕、第
８図ｃとが１次コイル制御回路４００に入力され、フリ
ツプフロツプ回路によりＮＡＮＤ回路４０３の出力には
第８図信号ｍの立ち上がりで立ち上がり、第８図信号ｃ
の立ち下がりで立ち下がるパルスが発生し、トランジス
タ４０６，４０７で電流増幅され１次コイル制御回路４
００の出は第８図ｎの様な信号になり、点火装置３によ
り信号ｍの立ち上がり時点Ｓで点火する。次に、第４図
の作動波形図と、前述した‘４１、■式とを参考に上記
実施例について点火時期特性を説明する。

第１の演算回路２０川こおいて、増幅回路２０１−１の
出力電圧は第９図ａで示す様に吸気管負圧により変化し
、これによって周波数〆，は第９図ｂで示す様に変化し
てナ，＝「（ｐ）で表わされ、吸気管負圧ｐが大きくな
るに従い周波数「，が小さくなる。また、周波数〆２
は一定であるのでナ２ ＝ｋ２（ｋ２＝一定）である。
従って、吸気管負圧ｐに対する進角度Ｑ，は第９図ｃに
示すようになる。次に、第２の演算回路３００に於いて
それぞれの周波数は一定であるため、ナ３ ＝ｋ３、ナ
４ ＝ｋ４、ナ５ ＝ｋ５（各々ｋ２、ｋ３、ｋ４、ｋ
５は一定）となる。従って、進角度Ｑは次の様になる。

ｉ）ａ２＞８７の回転速度領域 ＝１８００−（１十鞍将．。

ａ＋（篭−１）‐６‐７・ｎ ｉｉ）８２Ｓ８７の回転領域 仲町−（１十等も．８ａ （但し、Ｑは正である。

）即ち、機関速度に対して高速域で一定の折れ線特性と
なり、進角量Ｑは吸入負圧の項Ｑ，と機関速度の項Ｑ２
の和になる。

なお、上述した実施例においては、一定周波数〆２、ナ
３、メ４、ナ５ を各々発振回路にて発生させたが、周
波数の高い発振回路１ケにより分周して各周波数パルス
を発生させてもよい。

また、上述した実施例において、第２の演算回路３００
のｄｏｗｎカウントが角度位置Ｍ，の時点でまだカウン
ト終了しない場合、角度位置Ｍ，でカウント回路３０８
をリセツトし強制的に角度位置Ｍ，の時点で点火させる
様にしてもよい。

その時進角特性は第１０図に示す様に低速回転で進角度
「０」とすることができる。またカウント回路３０８の
リセットのタイミングを他の角度位置に設定しても同様
にできる。あるいは、第２の演算回路３００の最後段の
周波数および最後段の単安定回路の設定値を任意の値に
することによって、所定値以下の低速における進角度を
一定にすることも可能である。また、上述した実施例に
おいては、機関速度の決定を１個の単安定回路および２
個の周波数〆４、ナ５のパルスで決定したが、２個以上
の単安定回路および３個以上の周波数のパルスを用いて
機関速度を決定すれば、機関速度ｎに対する進角度Ｑ２
の特性は第１１図で示すごとく多段の折れ線の特性が
得られ、従って単安定回路および周波数制御回路の数を
多くすればする程複雑な点火進角特‘性が得られる訳で
ある。

また、上述した実施例においては、第１の演算回路２０
川こよって吸気管負圧に応じた進角度を演算するように
したが、さらに機関冷却水温、排ガス再循環装置の排ガ
ス量等の機関状態に応じて第１の演算回路２００のｕｐ
カウント、ｄｏ剛力ゥントするパルスの周波数を変化さ
せるようにしてもよく、またこの場合、第１、第２の各
演算回路２００，３００の演算順序を入れ代えるように
してもよく、さらには、機関冷却水温等の他の機関状態
をさらに他の演算回路により演算し、多段演算方式とす
るようにしてもよい。

また、本発明においては、少なくとも機関速度に応じて
進角度を演算する第２の演算回路３１００を有していれ
ばよいものであって、吸気管負圧に応じて進角度を演算
する第１の演算回路２００は必しも必要ではない。また
、上述した実施例においては、ｄｏｕｎカウントするパ
ルスの周波数を変えて機関速度に応じた進角度を演算す
るようにしたが、ｕＰカウントするパルスの周波数を変
えることによっても機関速度に応じて進角度を第１２図
の様に可能である。

この第１２図において、ａは角度位置検出装置の出力信
号波形、ｂは第２の演算回路のカウント波形で、メ，、
ナ２は互いに異なるｕｐカウントする周波数パルス、ナ
３ はｄｏｗｎカウントする周波数パルス、７は周波数
ナ，によりｕｐカウントするための一定時間、８７は周
波数〆，によりｕｐカウントしている間のクランク触角
度、８ａは角度位置Ｍ，〜Ｍ２間のクランク軸角度、８
，は周波数〆３ によりｄｏｗｎカウントしている間の
クランク軸角度、Ｑは進角度、またｃは機関速度ｎに対
する進角度Ｑ２をそれぞれ示す。なお「この第１２図で
は、４サイクル４気筒内燃機関に用いられるものが示し
てある。また、この場合の進角度Ｑは以下の式で表わさ
れる。ｉ）８ａ＞８７の低速回転領域 Ｑ＝１Ｍ−（１十糸）．８ａ ＋だ・（→ＩＨ２）７・ｎ ｉＤ ８ａＳ８？の高速回転領域 Ｑ＝１洲−（１十号）．ａａ また、上述した実施例においてカウンタ回路によりｕｐ
カウントとｄｏｗｎカウントのカウント数が同じ時点を
検出したが、角度位置Ｍ，〜Ｍ２の間と舷以降とを別々
にカウントし、デジタルコンパレータ等により両者のカ
ウント数を比較して一致した時点を検出する様にしても
よい。

また、上述した実施例においては、角度位置検出装置を
電磁ピックアップにより構成して機関角度位置を検出す
るようにしたが、光電式あるいはポイント式の角度位置
検出装置によっても同様にして機関角度位置を検出する
ことができる。

〔発明の効果〕以上述べたように本発明装置においては
、内燃機関の第１の基準角度位置Ｍ，より所定周波数の
パルスをアップカウントし、第２の基準角度位置池より
所定周波数のパルスをダウンカントするように構成し、
さらにアップあるいはダウンカウント時間のうちの少な
くとも一方の、一定時間と残りの時間とを、機関速度に
対する進角特性に基づいて設定された異なる周波数のパ
ルスによってカウントして点火時期を決定しているから
非常に応答早く精度よく点火時期を制御でき、又所定の
パターンに従ってカウントするパルスの周波数を変化さ
せるだけであるから、構造が非常に簡潔となり、自由度
も大きいという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆装置の作動説明に供するタイムチャート、
第２図は第１図図示の従釆装置に用いられる機関速度回
路の一実施例を示すブロック図、第３図は他の従釆方式
の作動説明図、第４図は本発明装置の作動説明に供する
タイムチャート、第５図は本発明装置の一実施例を示す
ブロック図、第６図および第７図は第５図図示の本発明
装置の詳細回路を示す電気結線図、第８図ａ〜ｎは第６
図および第７図図示の本発明装置の作動説明に供する各
部信号波形図、第９図は第６図および第７図図示の本発
明装置における吸気管負圧に対する進角度特性を示す特
性図、第１０図は本発明装直における他の実施例の機関
速度に対する進角度特性を示す特性図、第１１図は本発
明装置の他の実施例の機関速度に対する進角度特性を示
す特性図、第１２図ａ，ｂ，ｃは本発明装置における他
の実施例の作動説明に供する作動特性図、および機関速
度に対する進角度特性図である。 １・・・・・・角度位置検出装置、２・・・・・・点火
時期演算回路、３・・・・・・点火装置、３−１・・・
・・・点火コイル、３０１・・・・・・時限回路をなす
単安定回路、２０６，３０８……カウンタ回路、２０３
，２０５，３０３，３０５，３０７・・・・・・カウン
タ制御回路の主要部をなすパルス制御回路。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第９図 第１０図 第７図 第１１図 第１２図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関の所定の第１、第２の角度位置を検出して
   第１、第２の角度位置信号を発生する角度位置検出装置
   と、前記第１、第２の検出信号の少なくとも一方の発生
   に応じて、この発生時もしくはこの発生以後の所定時間
   より一定時間巾の時限信号を発生する時限手段と、入力
   信号に従つてアツプもしくはダウン方向にカウントする
   カウンタ手段と、前記第１の検出信号に応じて前記カウ
   ンタ手段に所定の周波数のパルスを入力してアツプカウ
   ントさせ、かつ前記第２の検出信号に応じて前記カウン
   タ手段に所定の周波数のパルスを入力してダウンカウン
   トさせると共に、前記時限信号を入力すると、この時限
   信号の終了時点に前記カウンタ手段へ入力される前記パ
   ルスの周波数を機関速度に対する進角特性に基づいて変
   化させるためのカウンタ制御手段と、前記カウンタ手段
   のカウント状態に応じて点火コイルの１次コイルの通電
   を制御する１次コイル制御手段とを備えることを特徴と
   する内燃機関用点火装置。