JPS62150075A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロコンピュータを用いたｉ子式の内燃
機関の点火制御ｇｃ置に関する。

〔従来の技術〕 マイクロコンピュータを用いた電子点火制御システムで
は、機関の回転数等の四軒情報と、吸入空気量、冷却水
温度、バッテリ電圧等の運転状態に関する情報とに基い
て最適な点火時期及び通電時間を演算し、点火コイルへ
のｉＬ１電を制御している。

しかし、従来のこの種のシステムでは、加減速時等機関
の回転数が急激に変化する場合に、検出した時点から実
際に点火制御が行なわれるまでの間に回転数が変動して
しまい、通電時ｎ１１及び点火時期が最適の値からずれ
てしまうという問題点があった。

そこで、回転変動による制御時期のずれを補正する装置
として、マルチバイブレータによる一定時間とマイクロ
コンピュータでの演算時間を比較して通電時間に帰還制
御をかける装ｆｆ（特・開昭５４−７６７２９号）、回
転速度情報の取り込み回数を増加して加減速を判別し点
火時期の補正を行う装置（特開昭６０−１３９８２号）
、基準位置センサがらのパルス信号の発生間隔により加
速を判別し点火時期の進角補正を行う装置（特開昭６０
−１０４７７１号）等種々のものが提案されている。

しかし、通電時間を補正する装置では点火時期に影響を
与えてしまい１．直火時期に補正を加える装置では通電
時間に影響を与えてしまうという問題点があり、従来の
装置においては加減速時等の過渡時において、点火時期
と通電時間との双方を最適値に制御することができず、
充分な、Ｌ、天火性能が得られないという問題点があっ
た。

〔発明が解決しようとする問題、弘〕

本発明は、上述の問題点を解決するためなされたもので
あり、加減速時等の過渡時においても通電時間及び点火
時期の双方の精度を保ち、５点火コイルへの通電時間を
確保しつつ正確なりランク角位置に確実に点火すること
ができる内ｍ機関の点火制御装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、内ｍ機関の回転を検出し上死点付
近を検出する基準角センサがらの基準角信号と、同じく
機関の回転を検出し所定角度毎の回転を検出する角度セ
ンサからの角度信号と、吸入空気量等の運転状態に関す
る情報とからマイクロコンピュータを用いて点火時期及
び通電時間を演算し、点火コイルへの通電を制御する点
火制御装置において、角度信号の入力毎に同一のクラン
ク角度間の回転に要した時間を計測し、前回の角度信号
入力時の所要時間と今回の角度信号入力時の所要時間の
長短を比較する比較手段と、その比較結果によりカウン
タ値を増減するカウント手段と、点火周期に対応する所
定の回転角周期毎に、前記カウンタ値により機関の加減
速状態を判定する判定手段と、その判定結果に基き通電
開始時期を補正する補正手段と、演算された点火時期の
直前の角度信号入力時に、上記点火時期までの換算時間
を設定し、その時間経過後に通電を遮断する遮断手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置が提
供される。

〔１ヤ用〕 上記の＾か戒によれ１！、遮断手段により点火時期直前
の角度信号を基準にして換算時間が設定され通電が遮断
されるから、加減速時であっても点火時期の精度を確保
することができる。また、比較手段及びカウンタ手段に
より最新の連続した回転速度の変化の傾向が検出され、
その結果により通電開始時期が補正されるから、加減速
時であっても適切な通電時間を確保することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。

第１図は本発明に係る。直火制御装置のブロック図であ
る。

基準角センサ１及１角度センサ２はディストリビュータ
内に組込まれ、クランク軸の回転角を検出する電磁ピッ
クアップ式の検出器である。基準角センサ１は各気筒の
上死点から数度進角した特定のクランク角で基準角信号
を発生し、角度センサ２はクランク軸の３０”回転毎に
角度信号を発生する。基準角センサ１及び角度センサ２
がらの電圧信号は波形整形回路３，３′に導びがれ、パ
ルス状に整形された基準角信号Ｇ及び角度信号Ｎｅとし
てマイクロコンビ１−夕４に出力される。

基準角信号Ｇはラッチに能を有する入力バッ７ア４１を
介して通常のデジタル入力端子に接ａされ、角度信号Ｎ
ｅは外部割込入力端子（Ｉ　ｎｐｕｔ　Ｃａ−ｐｔｕｒ
ｅ　Ｒ＋４ｉｓｔｏｒ）に接ａされる。

マイクロコンピュータ４にはこの他に、吸入空気量を検
出するエア７０−メータ５１、スロットル操作量を検出
するスロットルセンサ５２、冷却水温を検出する水温セ
ンサ５３、バッテリ電圧を検出する電圧センサ５４等の
各運転状態センサ５がアナログ入力端子あるいはデジタ
ル入力端子に接続され、機関の運転状態情報を入力する
。

マイクロコンピュータ４は基準角センサ１及°１角度セ
ンサ２からの回転角情報と、各運転状態センサ５からの
運転状態情報とに基いて最適な点火時期及び点火コイル
への通電時間を算出し、点火信号ｒＧｔを出力する。そ
して、出力バッ７ア６を介してイグナイタ７を駆動し点
火コイル８に通電する。点火時期に通電を遮断すること
により通電遮断時に発生する高電圧をディストリビュー
タ９を経由して所定の気筒の点火プラグ１ｏに導き、各
気筒に順次７α人する。

マイクロコンピュータ４はその内部に、点火信号ＩＧｔ
をオン、オフするための出力比較レジスタ（ＯＣＲ；０
ｕｔｐｕｔ　Ｃｏｍｐａｒｅ　Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）、絶
えず自走し現在時刻を示す現在時刻タイマ、点火（、（
号ＩＧｔをハイレベルにするかロウレベルにするかを決
定するスティタス値が設定される出力制御レジスタ（Ｔ
ＣＳＲ；Ｔｉｍｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　５ｔａｔｕｓ　
Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）を備えている。そして、出力比較レ
ジスタ（ｏｃｎ）に設定された値と現在時刻タイマの値
とが一致した時点に、出力制御レジスタ（ＴＣＳＲ）に
予かしめ設定されたスティタス値が「１」か「０」かに
従って１．α大信号ＩＧｔがハイレベル又はロウレベル
とされ、点火コイル８への通電が開始又は遺ＷＲされる
。また同時に、出力の変更に伴う内部割込要求を発生し
、内部割込処理（ＯＣＩ：０ｕｔｐｕｔ　Ｃｏｍｐａｒ
ｅ　Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）を可能とする。

ｔｌＳ２図は点火制御の基本的な処理を示すタイミング
チャートである。

基準角センサ１からの基準角信号Ｇはクランク軸の１８
０°回転（１８０″ＣＡ）毎に入力し、角度センサ２か
らの角度信号Ｎｅは３０’ＣＡ毎に入力する。角度信号
Ｎｅは基準角信号Ｇの発生間隔の間に６つ（ｎ＋０、ｎ
＋１、・・・、ｎ＋５）入力する。

角度信号Ｎｅの入力毎に外部入力割込処理（ＩＣＩ処理
；Ｉｎｐｕｔ　ｆｌ’ａｐｔｕｒｅ　■Ｉｎｔｅｒｒｕ
ｐｔ）が実行さ九る・出力比較レジスタ（ＯＣＲ）の設
定値と現在時刻タイマとの時間差ΔＬが零になり両者が
一致した時に、出力比較レジスタ（ＯＣＲ）からの内部
割込要求による内ｇ割込処理（ｏｃｔ処Ｌ！し！（ｄ）
）が実行される６点火侶号ＩＧｔ　をハイレベルにし、
点火コイル８への通電を開始する時点でのＯＣＩ処理（
ｄｌ）では、予かしめ定められた最大通電時間に相当す
る値を現在時刻に加えて出力比較レジスタ（ＯＣＲ）に
設定すると共に、出力制御レジスタ（ＴＣ３Ｒ）に通電
の遮断を予定するスティタス値「０」を設定する第１手
段の処理が行なわれる。

点火時期直前の角度信号Ｎｅの入力時点でのＩＣＩ処理
（ｃ４）では、出力比較レジスタ（ＯＣＲ）の設定（ｆ
ｔ［を、点火時期までの残余の角度に該当する時間に相
当する値を現在時刻に加えた値に修正ｒる第２手段の処
理が行なわれる。

特開差Δｔが零になり点火信号ＩＧｔがロウレベルにさ
れ点火コイル８への通電が遮断され点火が行なわれる時
点での○ＣＩ処Ｆｌ！（ｄ２）では、演ユされた非通電
時間に相当する値を現在時刻に加えて出力比較レジスタ
（ＯＣＲ）に設定すると共ｌこ、出力制御レジスタに通
電の開始を予定するスティタス値「１」を設定する通電
開始手段の処理が行なわれる。

以上述べた基本的な処理に加え、回転変動を検出し、そ
の変化の動向に則した通電開始時期の補正処理が行なわ
れる。

第３図は角度信号Ｎｅの発生時間間隔を示すタイミング
チャートである。

角度信号Ｎｅ入力毎のＩＣＩ処理で、角度信号Ｎｅ入力
時の時刻が調べられ、３０°　クランク角（以下”ＣＡ
と称す）の回転に要した時間Ｔ３０（０）〜Ｔ３０（５
）が順次所定のメモリに記憶される。そして、今回の角
度信号Ｎｃ入力時点までの１８０°ＣＡの回転に要した
時間と、３０″ＣＡ以前の前回の角度信号Ｎｅ入力時点
までの１８０”ＣＡの回転に要した時間との長短が比較
される。

たとえば、第３図に示す角度信号（ｂ２）の入力時点に
は、角度信号（ｂ２）までの１８０’ＣＡの回転に要し
た時間７１８０（２）ｉ　と前回の角度信号（ｂｌ）４
での１８０”ＣＡの回転に要した時間Ｔ１８０（１）ｉ
　との長短が比較される。この長短は図から明らかなよ
うに、今回の角度信号（ｂ２）入力時までの３０°ＣＡ
の回転に要した時間Ｔ３０（１）ｉと一周朋以前の角度
信号（ｂ２０）入力時までの３０°ＣＡの回転に要した
時間Ｔ３０（１）ｉ−１とを比較することになる。

両者の時間を比較した結果、今回の方が長い場合には減
速状態であるので判定用のカウンタの値から１を減じ、
今回の方が短い場合には加速状態であるので判定用のカ
ウンタの値に１を加える。

そして、点火周期に対応する１８０°　ＣＡ周期毎に、
判定用カウンタの値により回転数変化の動向を判定し、
その結果、加速又は減速状態と判定された場合に通電開
始時期の補正をする。

加減速の判定は、たとえばｎ＋２　　の角度信号（）１
２）の入力時に打う。この時にｆｌＩ定用カウンタの侑
の絶対値が４以」二であれば、過去６回の１８０°ＣＡ
の回転に要した時間Ｔ　１８０（３）ｉ　−１〜Ｔ　ｌ
８０（２＞ｉの比較結果のうち５回以上が同一の傾向を
示したのであるから、加減速状態すなわち通電開始時間
の補正を要する状態であると判定する。

通電［；ＩＩ始時期の補正は、１点火府の、α大周期時
間Ｔｌ８０（２）ｉ　　１　　ト’ｒ回ノア点火周期時
間Ｔ　１８０（２）ｉとの差ΔＴにより、バッテリ電圧
、回転数等の運転状態情報に基いて演！Ｌされた非通電
時間ＴＯＦＦを補正し、ＴＯＦＦ　４−ＴＯＦＦ＋ΔＴ
とすることにより行なわれる。加速状態であれば前記の
差時間ΔＴは負の値になり、非通電時間Ｔ。

ＦＦは短縮されて通電時間が確保されることになる。

以上述べた制御思想を実現するマイクロコンピュータ４
内での実際の処理について第４図乃至第６図の７０−チ
ャートを参照し説明する。

第４図に示すメインルーチン１００の処理は常時繰返し
実行される。

ステップ１０１では、基本的な点火時期である基本進角
が機関の回転数と吸入空気量がＣ）計算され記憶される
０次にステップ１０２にて、その補正量である補正進角
が冷却水温度、スロットル操作ｆ１等から計算され記憶
される。ステップ１０３では、上記基本進角及び補正進
角に基き点火時期が計算され記憶される。次にステップ
１０４にて、上記点火時期直前の角度信号が発生する角
度を求め、点火時期修正角度としてメモリに記憶する。

ステップ１０５では、上記修正角度から、−失火時期ま
での残余の角度を計算し、オフセット角として記憶する
。次にステップ１０６で、上記オフセット角を機関の回
転数から時間に換算し、オフセット時間として所定のメ
モリに記憶する。ステップ１０７では、非通電時間ＴＯ
ＦＦを計算しメモリに記憶する。非通電時間ＴＯＦＦは
、回（数、バッテリ電圧、点弧の際のアーク時間から計
算式又はマツプを検索して補間することにより必要最小
限の通電時間を演算し、点火周期時間から上記通電時間
を差し引くことにより求められる。メインルーチン１０
０では以上の処理が繰返し実行され、所定のメモリに記
憶されたオフセット時間等のデータが常時更新されてい
る。

ｆｊＳＳ図に示す内部割込外Ｆ！、（○ＣＩ処理）２０
０は、出力比較レジスタ（ＯＣＲ）の設定値と現在時刻
タイマとの時間差Δｔが零になった時に開始される。

ステップ２０１では、出力制御レジスタ（ＴＣＳＲ）が
調べられ割込発生モードのチェックが行なわれる。そし
てステップ２０２にで、今回の割込が通１！開始時の割
込が否がが調べられ、通電開始時の割込であればステッ
プ２０３に進む。ステップ２０３では、出力比較レジス
タ（ＯＣＲ）に所定の最大通１！時間に相当する値に現
在時刻を加算した値を設定し、次いでステップ２０４で
、出力制御レジスタ（ＴＣＳＲ）にスティタス値ｒＯＪ
を設定し、割込許可をセットして今回の割込処理を終了
する。前記ステップ２０２にて、今回の割込が通電開始
時の割込でなければ、換言すれば通電遮断時の割込であ
ればステップ２０５に進む、ステップ２０５では、メイ
ンル−チン１００のステップ１０７で計算記憶された非
通電時間ＴＯＦＦを読出して現在時刻に加算し出力比較
レジスタ（ＯＣＲ）に設定し、次いで、ステップ２０６
で、出力制御レジスタ（ＴＣＳＲ）にスティタス値「１
」を設定し、割込許可をセットして今回の割込処理を終
了する。

第６図に示す外部入力割込路Ｊ！！（Ｉ　ＣＩ処Ｊ！！
り３００は、角度信号Ｎｅの入力毎に実行される−。

ステップ３０１では、現在時刻タイマの値を読み出し所
定のメモリに記憶すると共に、前回の■ＣＩ処Ｊ！！！
開始時刻との差を求め、今回の３０″ＣＡの回転に要し
た時間Ｔ　３０　（ｋ）ｉを計算する。

次にステップ３０２にて、今回の３０’ＣＡの所要時間
Ｔ　３０　（ｋ）ｉと、−周期前の３０’ＣＡの所要時
間Ｔ　３０　（ｋ）ｉ　−１との長短を比較する。今回
の所要時間の方が長ければステップ３０３に進み判定用
カウンタから１を減じ、今回の所要時間の方が短かけれ
ばステ・ンプ３０４に進みｔｑ定定力カウンタ１を加え
る。そして、ステップ３０５では、今回の３０″ＣＡの
所要時間Ｔ　３０　（ｋ）ｉを一周期前の所要時間Ｔ３
０（ｋ）ｉ　　１が記憶されていたメモ１ＪＴ３０（ｋ
）に収容し更新する。

３０″ＣＡの所要時間を記憶するメモリエリアはＴ２Ｏ
（０）〜Ｔ３０（５）の６つのメモリを有する。

ステップ３０６では、入力数カウンタＣＴＤＣに１を加
える。入力数カウンタＣＴＤＣは基準角信号Ｇ入力後の
角度信号Ｎｅの入力数を数えるらので現在のクランク角
位置を示す指標となるカウンタである。すなわち、ステ
ップ３０７にて、基準角信号Ｇがラッチされる入力バッ
７ア４１を調べ、基準角信号Ｇが入力していればステッ
プ３０９に進み、入力、数カウンタＣＴＤＣをクリアす
ると共に入カバ７７７４１のラッチをクリアする。また
、ステップ３０８で、入力数カウンタＣＴＤＣが１２以
上の場合もステップ３０９に進み、クリアする。

以下は、この入力数カウンタＣＴＤＣの値により現在の
タイミングが判別され各種の処理が実行される。

現在のタイミングが点火確認のタイミング、たとえばＣ
ＴＤＣ＝１であれば、ステップ３１０からステップ３１
１に進み、点火コイル８がらの７フイバツク電圧を検出
して点火がなされたことを確認し、次のステップ３１２
で燃料の噴射出力処理をする。

現在のタイミングが加減速を判定するタイミング、たと
えばＣＴＤＣ＝２であれば、ステップ３１０からステッ
プ３１３以下の加減速判定及び補正処理に進む。また、
上記２つ以外のタイミングであれば、何も実行せず直接
ステップ３１９に進む。

ステップ３１３では、ステップ３０５で順次記憶きれた
６つの３０°ＣＡ所要時間Ｔ　３０　（ｋ）の値を合計
し、今回の１８０°ＣＡの回転に要した時開Ｔ１８０を
計算する。ここでは、ＣＴＤＣ＝２としているので、Ｔ
１８０（２）ｉ　を求めることになる。ステップ３１４
では、今回求められた所要時間Ｔ１８０（２）ｉ　と前
回求めた一周期前の所要時間Ｔｌ　８０（２）ｉ−１と
の差時間ΔＴ＝７１８０ｉ　−Ｔｌ　８０ｉ−１が求め
られる。ステップ３１５では、ステップ３０３．３０４
で加減された判定用カウンタの値の絶対値が所要値Ｃ（
たとえばＣ＝４）以上であるが否かが調べられ、所定値
Ｃ以上であれば補正を要する加減速状態であると？ｌ定
されステップ３１６に進み、所定（１１’Ｉｃ以上でな
ければ何も実行せずステップ３１７に進む。

ステップ３１６では、メインルーチンのステップ１０７
で計ｆ１．された非通電時間ＴＯＦＦの補正を行う。補
正はステップ３１４で求められた差時間ΔＴを用い、Ｔ
ＯＦＦ−ＴＯＦＦ＋ΔＴと３ｆｌる。機関が加速状想で
あれば差時間ΔＴは負の値であり非通電時間ＴＯＦＦは
短縮され、加速状想であれば差時間ΔＴは正の値であり
非通電時間ＴＯＦＦは延長される。この結果、ＯＣＩ処
理のステップ２０５で設定される非通電時間ＴＯＦＦが
補正されることになり、通？ｌ！開始時期が補正されて
、点火コイル８への通電時間が補正されることになる。

次にステップ３１７で、今回求めた所要時間Ｔ１８０（
２）ｉ　を−周方前の所要時間Ｔ１８０（２）ｉ−１が
記憶されていたメモリＴ１８Ｑｉ−１に収容と更新する
。そして、ステップ３１８にて、判別用カウンタの値を
Ｏにクリアし、ステップ３１９に進む。

ステップ３１９では、今回のタイミングがメインルーチ
ンのステップ１０４で求めた。点火時Ｍｎ正角度か否か
を調べる０点火時期修正乃度でなけれは何も実行せず今
回の割込処理を終了する。′点火時期修正角度であれば
ステップ３２０に進む。

ステップ３２０では、現在時刻にメインルーチンのステ
ップ１０６で換ｒ１．されたオフセット時間を加算する
。そしてステップ３２１で、上記の時刻に相当する値を
出力比較レジスタ（ＯＣＲ）に設定し、今回の割込処理
を終了するに のようにして角度信号Ｎｅが入力する毎に点火周期の所
要時間７１８０を前回と比較し判定用カウンタを加減す
ることにより機関の回転数の変化の傾向を把握し、点火
時期に影響を及ぼさないように通電時間の補正をするこ
とができる。また、点火時期は直前に入力する角度信号
の入力時に最終的に設定されるので、加減速時であって
も点火時期の精度を維持することができる。

前記実施例は４気筒の機関を制御するものとし、角度信
号を３０°ＣＡ毎に入力する構成としたが、他の気筒数
であっても、また、角度信号の角度間隔を他の値として
も、判定用カウンタの１′ｌＩ別条件等を変更するのみ
で、本発明が適用できることは勿論である。

また、補正すべき差時間ΔＴを一周期に一度求めるＦＸ
Ｉｔ虞としｅが、９０’　ＣＡ毎あるいＩｉ６０’ＣＡ
毎に一周期時間Ｔｌ　８０を求め、演算のタイミング又
は回転数によって補正式を選択使用する構成とすること
も可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は上記の構成を有するから
、機関の加減速時においても、点火コイルへの通電時間
及び、点火時期の双方を共に精度よく制御することがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る点火制御装置のブロック図、第２
図及びＰｔ５３図は実施例を示すタイミングチャート、
第４図、第５図及び第６図はマイクロコンピュータでの
処理を示すフローチャートである。　へ １・・・基準角センサ、２・・・角度センサ、３，３′
・・・波形整形回路、４・・・マイクロフンピユータ、
５・・・運転状態センサ、６・・・出力バッ７ア、７・
・・イグナイタ、８・・・点火コイｌ呟９・・ディスト
リビュータ、１０・・・点火プラグ。 代理人　　ｆｒ−埋土　　後　藤　勇　作第４Ｉ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関の回転を検出し上死点付近を検出する基準
   角センサからの基準角信号と、同じく機関の回転を検出
   し所定角度毎の回転を検出する角度センサからの角度信
   号と、吸入空気量等の運転状態に関する情報とからマイ
   クロコンピュータを用いて点火時期及び通電時間を演算
   し、点火コイルへの通電を制御する点火制御装置におい
   て、角度信号の入力毎に同一のクランク角度間の回転に
   要した時間を計測し、前回の角度信号入力時の所要時間
   と今回の角度信号入力時の所要時間の長短を比較する比
   較手段と、 その比較結果によりカウンタ値を増減するカウント手段
   と、 点火周期に対応する所定の回転角周期毎に、前記カウン
   タ値により機関の加減速状態を判定する判定手段と、 その判定結果に基き通電開始時期を補正する補正手段と
   、 演算された点火時期の直前の角度信号入力時に、上記点
   火時期までの換算時間を設定し、その時間経過後に通電
   を遮断する遮断手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 ２　マイクロコンピュータ内の出力比較レジスタの値と
   現在時刻タイマの値とが一致した時点に、出力制御レジ
   スタのステータス設定値に従って点火コイルへの通電を
   開始または遮断すると共に、その時点にマイクロコンピ
   ュータ内部での内部割込要求を可能にする手段と、 点火コイルへの通電遮断時に、機関の運転条件　に基き
   演算された非通電時間に相当する値と現在時刻を加えて
   前記出力比較レジスタに設定すると共に、通電の開始を
   予定するステータス値を前記出力制御レジスタに設定す
   る通電開始手段とを備え、 前記補正手段が、１点火前の点火周期時間と今回の点火
   周期時間との差により前記演算された非通電時間を補正
   する手段であ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制御装置。 ３　前記遮断手段は、点火コイルへの通電開始時に、予
   かじめ定められた最大通電時間に相当する値と現在時刻
   を加えて前記出力比較レジスタに設定すると共に、通電
   の遮断を予定するステータス値を前記出力制御レジスタ
   に設定する第１手段と、 運転状態に基き演算された点火時期の直前の角度信号入
   力時に、前記点火時期までの残余の角度に該当する時間
   に相当する値と現在時刻を加えて前記出力比較レジスタ
   に再設定する第２手段とを備えることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の内燃機関の点火制御装置。