JPS62174566A

JPS62174566A - 内燃機関の点火制御装置

Info

Publication number: JPS62174566A
Application number: JP61018459A
Authority: JP
Inventors: Toshio Iwata; 俊雄岩田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-01-28
Filing date: 1986-01-28
Publication date: 1987-07-31
Also published as: US4739743A

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〕この発明は、最大閉路率の特性を回転数や電源電圧によ
り可変するようにした内燃機関の点火制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

内燃８！関に用いられる誘導放電式点火装置は、点火コ
イルの一次側に電流を通電し、その電流を遮断すること
により、点火コイルの二次側に高電圧のエネルギを発生
させ、点火コイルの二次側に接続された点火プラグにて
火花放電させるものである。

一般に、上記エネルギは点火コイル−次側連断時の電流
（以下遮断電流という）と関係がある。

それ故、内燃機関の点火に必要なエネルギを得るために
は、遮断電流が点火に必要な値になるまで点火コイルの
一次側を通電する必要がある。

遮断電流が所定値になるまでの通電時間はバッテリ電圧
や点火コイルの一次側インダクタンスや点火コイルの一
次側抵抗分等によって定まる所定の時間となる。

また、点火周期に対する点火コイル通電時間の割合（Ｊ
Ｊ、、下閉路率という）が機関の回転数によって変わる
。

さらに、火花放電に要する時間を確保するため、閉路率
の大きい場合には閉路率の最大値（最大閉路率）を設定
する必要がある。それ故、上記変動要因に対し所望の遮
断電流が得られるように、また最大閉路率設定により放
電時間を確保し得るように点火コイルの通電時期を制御
しなければならない。

そこで、上記のような点火コイルの通電時期制御を成し
得るものとして、たとえば特開昭５３−４０１４１号公
報に示されるように、点火コイルの一次電流が所定の値
に達している期間が機関の点火周期の一定割合になるよ
うに、また大閉路率時には定閉路率になるように点火コ
イルの通電時期を制御する点火制御装置があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の点火制御装置においては、バッテリ電圧が低
い場合や一次側インダクタ、ンスの大きい点火コイルを
用いた場合には、機関の高回転域で点火に必要なエネル
ギを得るために、点火コイルの通電時間を長く確保する
必要があり、最大閉路率は比較的大きい値に設定されて
いた。

しかし、上記のような場合には機関の中速回転において
閉路率が最大閉路率に達してしまうため、大きい値の一
定最大閉路率に設定された従来装置においては、点火装
置や点火コイル等に過度の発熱が生じろという欠点があ
った。

また、上記の設定において、バッテリ電圧が高くなった
場合には、機関の高回転域で発生する点火エネルギが要
求に対し過剰になるという欠点もあった。

この発明は、かかる従来の問題点を解決するためになさ
れたもので、点火コイルの一次電流が所定値に達してい
る期間を所定期間に制御でき、かつ過度の発熱や過剰エ
ネルギの放出を防止できろ内燃機関の点火制御装置を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

乙の発明に係る内燃機関の点火制御装置は、機関の点火
時期に同期した信号から点火コイルの最大通電時期を決
定するとともに通電々流が所定値に達している期間が所
定期間になるように制御する手段を設けたものである。

〔作　用〕

この発明においては、機関の点火時期に同期した信号か
ら点火コイルの最大通電時期を決定し、点火コイルの通
電々流を検出して点火コイルの通電の最大閉路率の設定
を機関の運転状態やバッテリ電圧により可変するように
する。

〔実施例〕

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１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１図の１は機関の点火時期に同期した信号を発生
する点火時期信号発生器であり、たとえば図示しないデ
ィストリビュータに内蔵された信号発生器を示す。この
点火時期信号発生器１の出力に波形整形回路２が接続さ
れ、波形整形回路２は点火時期信号発生器１の出力信号
を矩形波に整形する。

波形整形回路２の出力端子に微分回路３，４が接続され
ており、このうち、微分口ｌ！＠３は波形整形回路２の
出力信号の点火時期に相当する矩形波端でパルスを出力
し、また微分回路４は波形整形回路２の出力信号のもう
一方の矩形波端でパルスを出力する。

一方、発振器５は周波数ｆ。Ｋのクロックパルスを発生
する。この発振器５の出力は分局器６〜８に出力するよ
うになっている。分局器６〜８はそれぞれ所定の分周率
−２−１−でクロックパルスをｐ　　　ｑ　　　　ｒ分周する。

また、９は第１の１ツブダウンカウンタ　（以下第１カ
ウンタという）であり、そのリセット端子Ｒとクロック
端子Ｃとアップダウン切換端子Ｕ／Ｄの各入力端子と、
計数値を出力する端子Ｑとダウンカウントモード時に計
数値が零であることを示すボロー信号を出力する端子Ｂ
の各出力端子をもつＯ第２のアップダウンカウンタ　（以下第２カウンタとい
う）はクロック端子Ｃと計数可否を決定するカウントイ
ネーブル端子（以下ＣＥ端子という）とアップダウン切
換端子Ｕ／Ｄとデータ入力端子りとデータ入力端子−に
入力された値をセットするプリセット端子ＰＳの各入力
端子と、ボロー信号を出力する端子Ｂとをもち、データ
入力端子りは第１カウンタ９の端子Ｑに接続されている
。

フリップフロップ（以下ＦＦという）１１，１２はセッ
ト端子Ｓとリセット端子Ｒの各入力端子と、出力端子Ｑ
とをもつ。

ＦＦＩＩのセット端子Ｓは第１カウンタ９の端子Ｂに接
続され、リセット端子Ｒは微分回Ｉ８３の出力端子に接
続される。

また、ＦＦ１２のセット端子Ｓは第２カウンタ１０の端
子Ｂに接続され、リセット端子Ｒ１，ｔｙａ分回路３の
出力端子に接続される。

第１クロック切換回路１３は三つの入力端子をもち、そ
れらがそれぞれ分局器６の出力端子と分局器７の出力端
子とＦＦＩＩの出力端子Ｑに接続され、出力端子が第１
カウンタのクロック端子Ｃに接続される。そして、分周
器６と分周器７の出力するり四ツクパルスをＦＦＩＩの
出力イ：号により切り換え、第１カウンタ９に入力する
。

ＦＦ１１の出力が「Ｈ」の場合は分周器６のりロックパ
ルス−胚−を出力し、「Ｌ」の場合は分局されている。

第２クロック切換回路１４は三つの入力端子をもち、そ
れらがそれぞれ分周器６の出力端子と分局器８の出力端
子とＦＦＩＩの出力端子Ｑに接続され、出力端子が第２
カウンター０のクロック端子Ｃに接続される。そして、
分周器６と分周器８の出力するクロックパルスをＦＦＩ
Ｉの出力信号により切り換え、第２カウンター０に入力
する。

ＦＦＩＩの出力がｒＨＪの場合は分周器６のり昭８のク
ロックパルス−胚−を出力するように設定されている。

二つの入力端子をもつアンドゲート１５，１６のうち、
アンドゲート１５の入力はそれぞれＦＦ１１の出力端子
Ｑと第２カウンタ１０の端子Ｂに接続され、出力は第２
ｆＪウンタ１０のプリセット端子ＰＳに接続される。

また、アンドゲート１６の入力はそれぞれＦＦ１１の出
力端子ＱとＦＦ１２の出力端子Ｑに接続され、出力は点
火装置１７に接続される。

点火装置１７はアンドゲート１６の出力信号（点火信号
）がｒＨ」になると点火コイル−次側を通電し、その後
点火信号が「Ｌ」になると点火コイル−次電流を遮断す
るスイッチング回路をもつＯ電流検出回路１８は、点火コイル−次側に流れる電流が
所定値に達している開信号をカウントイネーブル論理回
＃！１１９（以下ＣＥ論理回路という）に出力するよう
にしている。

このＣＥ論理回路１９は複数の入力端子をもち、それぞ
れ波形整形回路２の出力と第２カウンタ１０の端子Ｂと
ＦＦＩＩの出力端子ＱとＦＦ１２の出力端子Ｑと電流検
出回路１８の出力端子とに接続され、出力が第２カウン
タ１０のＣＥ端子に接続され、按述する論理回路群によ
り構成される。

スレッショルド電圧発生回路（以下ｖＴＨ発生回路とい
う）２０は、入力がそれぞれ点火時期信号発生器１とバ
ッテリのプラス端子Ｂ＋に接続され、出力が波形整形回
路２に接続される。

次に、上記実施例の動作を第２図の動作波形図を用いて
説明する。この第２図（ａ）〜第２図（ｌｌは第１図の
ａ点〜一点の波形をそれぞれ示している。

第２図ｆａｌは点火時期信号発生器１の出力信号波形で
ある。

第２図（ｂ）はこの第２図ｆａｒの波形を波形整形回路
２で整形した矩形波信号であり、矩形波の立下り時点を
点火時期とする。

なお、波形整形回路２は入力信号の上昇時にはｖＴＨ発
生回路２０の出力するスレッショルド電圧（以下■工、
という）を、下降時には零クロス点をスレッショルドレ
ベルとしている。

第２図（Ｃ１、第２図［ｄ）はそれぞれ微分回路３と黴
分目路４の出力パルスであり、第２図（ｂ）の矩形波の
立下り端と立上り端で出力されろ。

第２図ｆｅ）は第１カウンタ９と第２カウンタ１０の計
数内容を示す波形であり、実線部イが第１カウンタ９の
ものであり、一点鎖線部口が第２カウンタ１０のもので
ある。

第２図ｆｆｌは第１カウンタ９の端子Ｂの出力信号（ボ
ロー信号）を示し、第２図（ｇｌはＦＦＩＩの出力端子
Ｑの出力波形を示す。

第２図（ｈｌは第２カウンタ１０のボロー信号を示し、
第２図（１）はＦＦ１２の出力端子Ｑの出力波形を示す
。

第２図（ｊ）はアンドゲート１６の出力信号（点火信号
）の波形、第２図（りは点火コイルの一次電流波形、第
２図（１）は電流検出回路１８の出力信号波形を示す。

いま、点火時期（第２図（ｂ）の矩形波の立下り時点）
において、ＦＦ１１は微分口ｇ２！３の出力パルス（第
２図（Ｃ））によってリセットされ、ＦＦ１１の出力端
子Ｑが第２図（ｇ）に示すように「Ｌ」になる。それ故
、第１カウンタ９はダウンカウントモードになり、また
第１クロック切換回路１３の出る。

その結果、第１カウンタ９は第２図ｆｅ）のようにトす
る。

この第１カウンタ９の計数内容が零になると、端子Ｂか
らボロー信号が第２図（ｆｌのように出力され、ＦＦＩ
Ｉの出力端子Ｑの出力を第２図ｆｇｌに示すようにｒＬ
Ｊから「Ｈ」に反転させる。

これにより、第１カウンタ９はアップカウントモードに
なり、第１クロック切換回路１３の出力その結果、第１
カウンタ９は第２図ｆｅ）に示すよ次に、矩形波（第２
図（ｂ））の立上り時点で微分回路４から第２図（ｄ）
のパルスが出力されると、第１カウンタ９ばそのパルス
により零計数値にリセ期までアップカウントする。

したがって、第１カウンタ９の計数値は第２図（ｅ）の
実線部イに示すごとく矩形波（第２図（ｂ））に°　　
同期してアップダウンを繰り返す。

次に第２カウンク１０の動作を説明する前にＣＥ論理回
＄１９の論理動作を次の第１表に示す。

第　　１　　表この第１表において、「＊」印は不問を意味し、「☆」
印は前点火周期における第２カウンタ１０のボロー信号
が波形整形口＃５２の出力信号の「Ｈ」区間にあったか
否かを問うことを意味する。

この第１表はＣＥ論理回路１９に入力する各信号モード
に対する出力信号モードを論理表によりＡからＦまでの
モードに分けて示している。なお、カウントイネーブル
出力モードのｒＨＪはカウント可を示し、「Ｌ」はカウ
ント否を示す。

いま、点火時期（第２図（ｂ）の矩形波の立下り時点）
において、ＦＦ１２は微分回路３の出力パルス（第２図
（Ｃ））によってリセットされ、ＦＦ１２の出力端子Ｑ
が第２図（ｉ）のように「Ｌ」になる。

それ故、第２カウンタ１０はダウンカウントモードにな
る。

また、ＦＦＩＩのｒＬＪ出力区間（第２図（ｇ）に示す
「Ｌ」区間）では、第２クロック切換回路１４して、こ
の場合、ＣＥ論理回路１９は入力信号条件が第１表のＡ
モードに相当するため、「Ｈ」の信号を出力する。

したがって、第２図（ｇｌに示すｒＬ」区間では第ｆ２カウンター０はクロックパルス二二をダウンカウント
する。

次にＦＦＩＩの出力が「Ｌ」からｒＨ」に反転すると、
第２クロック切換回路１４の出力は分局や。、）８カｔ
６９゜ｙ９ｔ＜１Ｌ−Ｚ長、Ｉり換ゎ、。

ここで、前点火周期における第２カウンター０のボロー
信号出力時期が矩形波（第２図（ｂ））のｒＬＪ区間に
あった場合、ＧＥ論理回路工９は入力信号条件が第１表
のＥモードに相当するためｒＨＪの信号を出力する。

したがって、第２カウンター０は第２図（ｅ）の■をダ
ウンカウントする。そして、第２カウンター０が零まで
ダウンカウントすると、Ｂ端子からボローイｇ号（第２
図（ｈ））を出力する。

このボロー信号がアンドゲート１５を経てプリセット端
子ＰＳに入力し、第１カウンタ９の計数値を第２カウン
ター０にプリセットする。

また、このボロー信号ｔこよりＦＦ１２の出力が第２Ｆ
ｇＪ（ｉ）に示すように「Ｌ」からｒＨＪに切り換えら
れ、第２カウンタ１０がアップカウントモードに切り換
えられろ。

この時点で、アンドゲート１６の出力は第２図ｆｊｌに
示すように「Ｌ」からｒＨ」になり、点火装置１７が点
火コイルを通電する。そして、点火時期においてアンド
ゲート１６の出力がｒＬＪに反転し、点火コイルの一次
電流を遮断し、機関の点火を行う。

また、電流検出回路１８はこの一次電流が所定値に達し
ている間、第２図（ｅ）に示すように電流検出信号をＣ
Ｅ論理回路１９に出力する。そして、ＦＦ１２のｒＨＪ
の出力区間（第２図（ｉｌのｒＨＪ区間）において、電
流検出信号がない区間では、ＣＥ論理回＄１９は入力信
号条件が第１表のＣモードに相当するため、「Ｌ」信号
を出力し、電流検出信号が出力される区間では、入力信
号条件が第１表のＢモードに相当するため「Ｈ」信号を
出力する。

これにより、ＦＦ１２のｒＨＪ出力区間（点火コイル通
電区１！ｌ）において、第２カウンター０は第２図（ｅ
）＋ζ示すように電流検出信号のない区間ではカウント
せず、前述したプリセット計数値をホールドし、電流検
出信号のある区間ではクロック’ｅＫパルス−をアップカウントする。

このように、第２カウンター０の計数値は第２図（ｅ）
の（１１部に示す一点鎖線のごとくアップダウンを行う
。

一方、前点火周期における第２カウンター０のボロー信
号出力時期が第２図（ｂｌの矩形波のｒＨ」区間にあっ
た場合を第２図の（１）部に示す動作波形図に基づいて
説明する。

ＦＦＩＩがｒＬＪの区間においては、第２カウンタ１０
は前述したものと同様にクロックパルスＣＫ −をダウンカウントする。

ＦＦＩＩの出力がｒＨＪに反転すると、今回の場合には
、ＧＥ論理回路１９は入力信号条件が第１表のＤモード
に相当するためｒＬＪの信号を出力する。

したがって、第２カウンター０は第２図（ｅ）の（１）
部の一点鎖線で示すようにカウント動作を行わず、ＦＦ
ＩＩの出力のｒＬＪからｒＨ」への切換時点の計数値を
ホールドする。そして、波形整形回路２の出力信号（第
２図（ｂ））がｒＨＪになると、ＣＥ論理回路１９は入
力信号条件が第１表のＦモードに相当するためｒＨ」の
信号を出力する。

したがって、第２カウンター０はり四ツクパルＣＫスーをダウンカウントする。

第２カウンター０の計数内容が零になる時点以降は前述
の場合の動作と同様である。

上述したように、通電開始時期の制御を、機関の中速回
転時のように比較的閉路率が大きく通電開始時期（第２
カウンター０のボロー信号出力時期）が波形整形回路２
の出力信号（第２図（ｂ））のｒＬ４区間にある場合（
第２図（２）部）と、機関の低速回転時のように閉略率
が小さく通電開始時期が波形整形回路２の出力信号のｒ
Ｈ」区間にある場合（第２図（１）部）とに分割して行
う。

次に、点火コイルの通電時間の制御について説明する。

第２図ｆＩ）部に示すように、点火周期Ｔ、バッテリ電
圧、点火コイルなどが一定の定常状態においては、点火
コイルの一次電流が所定値に達するまでの時間Ｔ、は一
定であり、第１カウンタ９の計数内容ｘ１第２カウンタ
ー０の計数内容ＹおよびＺは一定となる。

いま、点火周期に対して波形整形回路２の出力する矩形
波（第２図（ｂ））が「Ｈ」である割合を０％とすると
、ＦＦＩＩの「Ｌ」区間の点火周期に対する割合β％は β＝１・ａとなり、そして、下記３式が成立する。

ｙ＝ｚ＋−び・Ｔ、（Ｔ、：　ＦＦＩ　１のｒＬＪ出力
時間）β Ｔ　＝□　・Ｔ上記３式からＴ４はＴ　ニー・□　・Ｔ ’　　　ｒ　　　１００として求まる。

したがって、電流検出信号が「Ｈ」である時間Ｔ４の点
火周期Ｔに対する割合は÷・０％の値になることがわか
る。これは第２図の四部に示す場合についても同様であ
る。

このように、−次電流が所定値に達している期間を点火
周期の所定の割合に制御することができる。

ところで、機関の高回転時等の閉路率が大きくなる場合
においては、点火コイルの通電時期はアンドゲート１６
により、ＦＦＩＩの出力信号（第２図（ｇ））で制限さ
れてしまうためそれ以上に長くはならない。

さらに回転が上昇し、点火周期が短くなると、点火コイ
ルの艦断電流が第２図（旧の（２）部に示すように低下
して行き、電流検出信号（第２図（１））も出力されな
くなる。そして、第２カウンタ１０はアップカウントで
きないために全区間零計数値になる。

したがって、このような場合には、閉路率はＦＦＩＩの
出力信号（第２図（ｇ））で決まる最大閉路率ｒ（＝１
００−β＝１００−１・α）％になる。

ここで、上述してきた通電時期制御の機関回転数に対す
る閉路率特性を第３図に示す。第３図において凸部は第
２図［Ｉ）部および四部で説明した制御特性を示し、二
部は第２図（２）部で説明した最大閉略率の特性を示す
。

いま、αを一定部に固定すると、最大閉路率ｒが一定部
となり、閉路率特性は第３図の破線部に示すようになる
。

このような特性の場合、機関の中速回転域においても大
きな最大１！／［率となり、発熱上好ましくない。

そこで、波形整形回路２のスレッショルドレベルを可変
することによりαを変え、その結采最大閉路率ｒの特性
を変える乙とができる。

いま、ＶＴＨ発生回路２０は点火時期信号発生器１の出
力信号を入力し、点火周期を演算し、機関の回転数に関
する関数演算により回転数に対して電圧が上昇するｖｌ
Ｍを発生する。

波形整形回＄２は第２図（ａ）に示すようにこの′ｖＴ
Ｈを入力信号上昇時のスレッショルドレベルとして用い
、点火時期信号発生器１の出力信号を波形整形する。

これにより、波形整形回路２の出力信号は第２図（ａ）
に示すように（１１部、０部、（２）部と機関の回転数
が上昇するにつれＶＴＨも上昇するため、第２図（ｂ）
に示すように回転上昇に対し、矩形波の「Ｈ」部の比率
（０％）が小さくなる。そして、０％によって決定され
る最大閉路率ｒは回転数に対して大きくなり、第３図の
二部の実線で示す特性となる。

したがって、中速回転では発熱の小さい、高回転ではエ
ネルギの大きい最大閉路率特性が実現できる。

また、ＶＴＨ発生回路２０はバッテリ電圧Ｂ＋も入力し
、バッテリ電圧が低い場合にはＶＴＨが低く、高い場合
にはＶＴＨが高くなるように設定されている。

このため、バッテリ電圧が高い場合には第３図の一点鎖
線で示すように最大閉路率の特性が小さくなり、過剰エ
ネルギの放出を抑制できる。

なお、上記実施例においては、点火時期信号発生器とし
て第２図（ａｌに示すような交番信号を出力するものを
用いたが、マイクロプロセッサなどを用いて機関の点火
時期を決定する点火時期制御装置を点火時期信号発生器
として用い点火時期制御装置が出力する矩形波信号を第
２図（ｂｌの矩形波として用いてもよい。

この場合、Ｖ７１．１発生回路は用いずに、点火時期制
御装置内で演算することにより、回転数とバッテリ電圧
に応じた幅をもつ矩形波信号を入力すればよい。

また、上記実施例ではアップダウンカウンタなどのディ
ジタル回路を用いたが、アップダウンカウンタを積分回
路に置換し、クロック切換回路を積分時定数切換回路に
置換するなどによりアナログ回路でも実現することがで
きる。

また、上記実施例では、機関の回転数にょすｖ、Ｈを可
変したが、機関の負荷状態を示す信号により■工、を可
変してもよい。

〔発明の効果〕この発明は以上説明したとおり、点火コイルの最大閉路
率の設定を機関の運転状態やバッテリ電圧により可変す
るようにしたので、点火コイルの一次電流が所定値に達
している期間を所定期間に制御することができ、その上
点火コイルや点火装置の発熱を抑え、点火エネルギの過
剰放出を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の内燃機関の点火時期制御装置の一実
施例の構成を示すブロック図、第２図は第１図の実施例
の動作を説明するための波形図、第３図は同上内燃機関
の点火時期制御装置の閉路率特性図である。１・・・点火時期信号発生器、２・・・波形整形回路、
３．４・・・微分回路、５・・・発振器、６〜８・・・
分周器、９・・・第１カウンタ、１０・・・第２カウン
タ、１１Ｐ１２・・・フリップフロップ回路、１３・・
・第１クロック切換回路、１４・・・第２クロック切換
回路、１７・・・点火装置、１８・・・電流検出回路、
１９・・・カウントイネーブル論理回路、２０・・・ス
レッショルド電圧発生回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）機関の点火時期に同期した信号を発生する第１手
段、この第１手段の出力信号から点火コイルの最大通電
時期を決定かつこの最大通電時期を可変する第２手段、
上記点火コイルの通電々流を検出し、通電々流が所定値
に達している期間が所定期間になるように上記点火コイ
ルの通電時期を決定する第３手段、上記第２手段と上記
第３手段の信号に基づいて上記点火コイルの通電断続を
行うスイッチング手段を備えてなる内燃機関の点火制御
装置。
（２）第２手段は機関の運転状態により最大通電時期を
可変することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
内燃機関の点火制御装置。
（３）第２手段は電源電圧により最大通電時期を可変す
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
関の点火制御装置。