JPS6081465A - 点火時期制御装置 - 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】 本発明は、内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に電
子的な点火時期制御装置に関する。

内燃機関の点火時期を電子的に制御する装置は一般に知
られており、この種の点火時期制御装置においては機関
の回転数及び機関の運転状態を各種センサにより検出し
、機関の連転状態に最適な点火時期及び通電期間を所定
することができる。

しかし、機関の回転数又は運転状態の変動にも拘わらず
常に確実な点火を確保するためには点火コイルに変動の
ない一定の点火エネルギーを発作させると共に点火時期
も変動なく正しく制御されなりればならない。この目標
を達成りるため従来から種々の改善が泪られており、例
えば、本願出願人金相の製品説明書「マイクロコンピュ
ータ制御エンジンコントロールシステム」（編集発行日
本電装株式会社、昭和５６年１０月２０日発行）には点
火制御（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｐａｒｋ　Ａｄｖａ
ｎｃｅ）が記載され、この点火制御においてはコンピュ
ータからの点火信号によりイグナイタにおいて機関の回
転数が高いか低いかに応じて閉角用制御信号の動作レべ
ル及び立ち上り速度を変更して閉角度（通電期間）を大
きくし又は小さくしている。また、イグナイタにおいて
は点火コイルの電流（一次電流）を常に一定に保つため
にノイートパックｈ式の定電流制御を行っている。この
ようにイグナイタにおいては閉角度制御及び定電流制御
のための回路が必要となり、またこれらの回路は複雑で
あるので点火制御装置全体としても必然的に構造が複雑
となり、また製造費も高額となる欠点がある。

また特開昭５６−２３５６４号公報には、点火コイルに
おける通電時間制御方法が開示されているが、この方法
においても点火に必要な点火エネルギーを確保するため
、定電流時間目標値と先回の定電流時間計測置との差に
補正を加えて今回のオン時間を計算する場合、イグナイ
タにおいて点火コイルの一次側の通電電流を監視し、あ
る一定電流に達した期間を示す定電流信号を出して演算
機に送る回路が必要となり、前述と同様の欠点がある。

本発明の目的は、従来の装置におけるこれらの欠点を改
善し、より簡単化した回路により、機関の全回転領域に
わたり変動のない一様な点火エネルギーと点火時期の確
保できる点火時期制御装置を提供することである。

本発明においては、所定のクランク角毎に信号を出す回
転角センサの信号に応答し、機関の運転状態を検知する
センサからの出力に基いて天下コイルへの通電開始時期
及び点火時期を演算してタイマーに設定し、タイマーか
らの通電開始時期及び点火時期への到達を示す信号によ
り直接点火コイルへの通電の開始及び連断が制御される
。この場合、機関の回転数が所定の基準回転数より高い
か低いかを判別し、また点火コイルへ既に通電中かどう
かを調べ、機関の回転数が所定の基準回転数より低いと
判別され、かつ点火コイルへ通電中の場合には新たに演
算された点火時期はタイマーへの設定が禁止される。

従って、通電開始時期については、機関の回転数の高低
に拘わらず所定のクランク角毎に演算され、かつ更新さ
れる通電開始時期により点火コイルへの通電が開始され
るが、点火時期については機関の低回転時は通電開始後
の点火時期の更新は行われず、また高回転時は通電開始
後においても更新される。このため、機関の低回転時に
おいては精密な点火時期よりも所定の通電期間の確保が
優先され、また逆に高回転時は所定の通電期間の確保よ
りも精密な点火時期が優先する。

しかし機関の低回転時は、一定の通電期間に対応する通
常角度（閉角度）が小さくなるため、点火時期の精度が
多少低下しても実際の機関の運転に対する影響は小さく
、また所定の通電期間を常に確保することにより所定の
点火土ネルギーが確保され従来のような点火コイルの定
電流制御を省くことができる。また、高回転時は精密な
点火時期が優先して確保される反面、通電期間は機関の
運転状態又は回転数の変動により変化することになる。

しかし、高回転時には一定の通電期間に対応する通電角
度が大きくなるため点火時期が多少変化しても通電期間
に対する影響は少なくほぼ一様な点火エネルギーが確保
できる。

また、本発明においては、所定のクランク角毎に通電開
始時期及び点火時期を演算する他に、タイマーからの通
電開始時期の到達を示す信号に応答して点火時期を演算
してタイマーに設定し、またタイマーからの点火時期へ
の到達を示す信号に応答して通電開始時期を演算してタ
イマーに設定することにより機関の低回転時には、通電
開始時期に演算し、設定された点火時期により点火され
ることになる。

本発明の実施例を全体のブロック図を示す第１図と更に
後述のマイクロコンピュータの制御プログラムの主要部
（演算フローチャート）を示す第２図により説明する。

第１図において、１は従来と同様のエンジンコントロー
ルユニット（以下ＥＣＵと略す）で従来と同様の各種セ
ンサの入力信号処理回路２及びその入力信号をもとに通
電開始時期及び点火時期の演算を行う。例えば６８０１
等のフリーランニングカウンタ（以下タイマーと略す）
を有するマイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）
３、及びその出力信号により点火コイル４への通電開始
及び通電遮断（点火）を行う駆動回路５から構成してあ
る。

６は機関の運転状態、例えば負荷を検知する負荷センサ
。７は機関の水温を検知する水温センサ。

８は所定のクランク角毎に信号を出す回転角センサ。９
は電源を示す。

次に通電及び点火の制御を第２図において説明すると、
（ａ）図は特定クランク角度、例えば３０°ＣＡ毎の割
り込みルーチンであり、１１は特定角度の割り込み駆動
を、１２は点火時期（Ｔｏｆｆ（θ））及び通電開始時
期（Ｔｏｎ（θ））の演算を示し、それぞれ点火時期（
Ｔｏｆｆ（θ））については、従来と同様に負荷センサ
６により検出された負荷（Ｐｍ）、回転角センサ８から
の信号を基に粋出された機関の回転数（Ｎ）及び水温セ
ンサ７により検出された水温による補正項（Ｔｅｍｐ）
から算出し、また、通電開始時期（Ｔｏｎ（θ））は、
主として点火コイルの特性により定まる一定時間ｔｏ、
例えば１．５ｍｓを先に演算した点火時期Ｔｏｆｆ（θ
）から差し引き、さらに電源電圧補正項ｆ（＋Ｂ）を加
えて式Ｔｏｎ（θ）＝Ｔｏｆｆ（θ）−ｔｏ＋ｆ（＋Ｂ
）から算出している。

１３は点火コイル４への通電状態を演算フラッグ等によ
り判断し、通電が行われていない状態（ＯＮでない）で
は１４で通電開始時期をタイマーに設定する。通電状態
（ＯＮ）においては１５で機関の回転数が所定の基準回
転数より高いか低いかの回転数判別を行い基準回転数と
して、例えば第２（ｂ）図に示す様にＮ２ｒｐｍ（例え
ば２２００ｒｐｍ）以上か、Ｎ１ｒｐｍ（例えば１８０
０ｒｐｍ）以下かを判別し、以上の場合（ｆ（Ｎ）＝１
）には１６で、先に１２で特定クランク角度毎に演算し
た点火時期Ｔｏｆｆ（θ）をタイマーに設定するが、以
下の場合（ｆ（Ｎ）＝０）には先に１２でめた点火時期
の設定は行わない。

ここで、基準回転数はＮ１とＮ２で幅を持たせているが
、これは拝出回転数の変動（チャタリング）の影響を考
慮したためである。

次に第２図（Ｃ）によるオン割り込みによる点火時期（
Ｔｏｆｆ（θ））の設定ルーチンについて説明すると、
第２図（ａ）において１４でタイマーに設定された通電
開始時期Ｔｏｎ（θ）に到達するとタイマーからのオン
時刻を示す信号に応答してマイコン３からの出力信号が
駆動回路５に送られこれにより点火コイル４への通電が
開始されるが、同時にオン割り込みルーチンが１７によ
り駆動され、１２′で再度１２と同じ点火時期の演算が
行われ、１６と同様に１６′においてタイマーへの点火
時期の設定を行っている。

第２図（ｄ）のオフに割り込みによる通電開始時期Ｔｏ
ｆｆ（θ）の設定ルーチンも同様に、点火時期の到達に
より１９で駆動され、１２″で１２と同様に演算した通
電開始時期Ｔｏｎ（θ）を１６″でタイマーに設定され
ている。

その作動をタイムチャート図を示す第３図及び演算フロ
ーチャート図を示す第２図と対応させて説明する。第３
図の入線はタイマーに設定された設定値に対するタイマ
ーの到達時期の関係を模式化して示した。■印はタイマ
ーの２＜８＞図のオン設定値Ｔｏｎ１４を示し、■印は
２−（ｄ）図の１４′のオフ設定値、■印は２−（ａ）
図のＡフ設定値１６を示し、■印は２−（ｃ）図の１６
′のオフ設定値を示す。第３（ａ）図はＮ１以下の低回
転時の場合について、３−（ｂ）図はＮ２以上の高回転
時の場合について示してある。

３−（ｂ）図に示す様に高回転時にはタイマーのオン設
定、オン設定は特定クランク角度ごと及びオン開始時、
オフ時に行なわれるが３−（ａ）図に示される様に低回
転時には第２図（ａ）に示す回転数判別条件１５により
、一旦オンした後（点火コイルへ通電中）は、特定クラ
ンク角度ごとのオン設定（点火時期設定）は禁止され行
われない。

このように、機関の低回転時と高回転時とでタイマーに
おける点火時期Ｔｏｆｆ（θ）の設定方法異ならせてい
る理由は、実際の機関では燃焼変動等による回転変動、
あるいは機関の急加速による回転数変化等がある場合に
、これらの変動による通電期間（τ、ｒ′）及び点火時
期（θｉｇ及びθｉｇ′）に対する影響が低回転時と高
回転時ではそれぞれ異なるからである。

まず、通電期間（τ、２′）については、第３図（８）
の低回転時には通電途中における点火時期設定値の変更
がなされないため、一定の通電期間τが得られるが、第
３図（ｂ）の高回転時においては点火時期の変更により
通電期間が一定とならず回転変動、回転数変化等の発生
に伴なって異なることになる。しかし、高回転時は機関
の一回転に要する時間す短かくなるため点火時期のずれ
による影響も少ない。即ら最ム回転数変化の急激なレー
シング時、例えば加速度α＝６０００ｒｐｍ／ｓｅｃで
魚加速した揚台、前回と今回の点火時期演算のクランク
角度間隔に相当する時間Δｔにおける回転数の変化△Ｎ
は、ΔＮ＝α×Δｔとなるが、高回転時はΔｔの値も小
さくなるためΔＮも小さく、従って今回と前回との点火
時期演算値の変化も小さく、そのため通電機関ｔの変化
も小さく、ほぼ必要な通電期間が得られる。一方低回転
時は機関の１回転に要する時間が長いため演算間隔にお
ける回転数変化ΔＮは大きくなり、従って、演算ごとの
点火時時期演算値の変化も大きくなるがこれは通電途中
では設定し直さないため通電期間この変更がなく所要の
通電期間が保持される。

また、点火時期θｉｇ、θｉｇ′については通電角度の
大きい高回転時は通電中でも特定クランク角度毎に点火
時期の設定をし直すので機関の運転状態に最適の点火時
期が確保される。低回転時は、通電途中での点火時期の
設定のし直しがなくとも点火時期ははぽ所望の値が得ら
れるのは、先に述べた様に低回転時には開開の一回転に
要りる時間が長くなるため、この時間に較べ（、所望の
通電期間は遥かに小さくなり（一回転の時間〉通電期間
）、また回転数の変動等により演算ごとの点火時期のず
れが大きくなっても、これらの通電期間、点火時期のず
れを角度に換算しても角度幅としくは小さく、特に細か
く角度設定しなくとも従来と同程度の点火時期精度が得
られるからである。実際には、低回転時にレーシング時
のような急加速をすると、これに応じた点火時期を設定
しないため点火時期遅れとなるが、これは通電角度が小
さいため許容できる程度で影響は小さく、その代りに一
定の通電期間が確保されるので急加速による通電期間短
縮による点火エネルギー不足が避けられる。なお、点火
コイルへの通電期間（角度）を小さくする様な、コイル
の一次インダクタンスを小さくし、一次電流を大きくし
たコイル仕様のものいわゆる高速エンジン用の点火コイ
ルを用いれば、所望の通電期間の確保が容易となる。

上述のように、低回転時は通電期間優先、高回転時には
点火時期優先の制御を行うが低回転時における点火時期
及び高回転時における通電期間についても期間の運転に
支障のない許容できる範囲に収めることができるので、
機関の全回転数領域において一様な点火エネルギー及び
適正な点火時期が得られる。

また本実施例におけるタイマーの設定方法の詳細につい
ては、例えば２系統のタイマー機能を各各の設定に用い
るマイコンの用い方ができるものにおいては例えば割り
込み処理方法を変えてオンタイマー、オフタイマーの並
列処理を行なう様に処理方法を変更できるのは勿論であ
る。また従来の点火時期の精度向上をねらった加速補正
を行なう設定方法と組みあわせにおいても、例えば低回
転時には通電開始点（オン設定）のみ加速補正を行ない
、また高回転時には通電開始点（オン設定）と点火時期
（オン設定）の両者とも加速補正を行なう等、低回転時
における通電時間優先、高回転時における点火時期優先
の先の実施例と容易に組みあわせできることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の点火時期制御装動の全体ブロック図
、 第２図は、第１図の点火時期制御装置の行う制御プログ
ラムの主要部、 第３図は、タイマーの作動を説明するタイムチャート図
である。 図において、 １・・・エンジンコントロールユニツト２・・・入力信
号処理回路 ３・・・マイクロコンピュータ ４・・・点火コイル ６・・・負荷センサ ７・・・水温センサ ８・・・回転角センサ １２・・・通電開始時期及び点火時期の演算１３・・・
点火コイルの通電状態 １４・・・通電開始時期の設定 １５・・・機関回転数の判別及び低回転時の点火時期設
定の禁止 １６・・・点火時期の設定 代理人　浅村　皓

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のクランク角毎に信号を出す回転角センサ及
   び内燃機関の運転状態を検知するセンサからの出力信号
   に基づいて点火時期を決定し、点火コイルへの通電開始
   及び点火を制御りる点火時期制御装置であって、 前記回転角センサから信号に応答し、前記内燃機関の運
   転状態に基づいて所定のクランク角毎に点火コイルへの
   通電開始時期及び点火時期を演算する装置、 前記点火コイルへの通電状態を示す装置、前記内燃機関
   の回転数が所定の基準回転数より高いか、または低いか
   を判別する装置、演算された通電開始時期及び点火時期
   について、前記点火コイルへの通電状態を示す装置が通
   電中でないことを示す時は前記通電開始時期をタイマー
   に設定し、また通電中を示す時は前記点火時期を前記タ
   イマーに設定する装置、及び 前記タイマーからの前記通電開始時期及び点火時期の到
   達を示す信号に応答して前記点火コイルへの通電の開始
   及び遮断を制御する点火信号を出す装置からなり、 前記内燃機関の回転数を判別する装置により回転数が前
   記所定の基準回転数より低いと判別され、かつ前記点火
   コイルへの通電状態を示す装置により通電状態にあるこ
   とが示された場合には、前記タイマーに設定する装置は
   新たに演算された点火時期を前記タイマーに設定するこ
   とが禁止される点火時期制御装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項の装置であって、前記演算
   する装置は、前記所定のクランク角毎に前記通電開始時
   期及び点火時期を演算する他に、前記タイマーからの前
   記通電開始時期の到達を示す信号に応答して点火時期を
   演算し、また前記タイマーからの前記点火時期の到達を
   示す信号に応答して通電開始時期を演算し、これらの演
   算された点火時期及び通電開始時期はその都度前記設定
   する装置により前記タイマーに設定される点火時期制御
   装置。
3. （３）特許請求の範囲第２項の装置であって、前記内燃
   機関の回転数が前記所定の基準回転数より低いと判定さ
   れた場所には、前記タイマーからの前記通電開始時期の
   到達を示す信号に応答して演算され、かつ設定された点
   火時期に従って前記点火コイルへの通電が遮断され、点
   火コイルへの通電期間中は点火時期の設定の更新は行わ
   れない点火時期制御装置。