JPS6220379B2

JPS6220379B2 -

Info

Publication number: JPS6220379B2
Application number: JP53152336A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Ina; Hisashi Kawai
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1978-12-07
Filing date: 1978-12-07
Publication date: 1987-05-07
Also published as: JPS5578169A; US4324217A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関用電子制御式点火装置（以後
ESAと記す）に関するものである。

従来のESA用比較器の回路構成を第１図に、
第２図にはその動作波形を示す。第１図において
入力端子１４０１には、内燃機関（以下エンジン
と記す）が４サイクル４気筒の場合、クランクシ
ヤフト180゜回転毎の第２図ａで示す基準位置信
号が入力され、入力端子１４０２にはクランクシ
ヤフト3.13゜毎の角度信号が入力され、入力端子
１４０３には一定周期クロツク信号（524KHz）
が入力される。また、入力端子１４１６のａ〜ｈ
には主演算装置で求められた点火コイル遮断時期
（進角量）データのうちメインデータ3.13×ｎ゜
（ｎは正整数）が入力される。メインデータ用比
較器は２進カウンタ１４０５、比較器１４０４
ａ，１４０４ｂより成つており、角度信号をカウ
ントすることにより、メインデータに対応する第
２図ｂで示す角度θ′が得られる。また主演算装
置で時間比例演算によつて得られたサブデータは
入力端子１４１７のａ〜ｌに入力され、２進カウ
ンタ１４１４、比較器１４１５ａ，１４１５ｂ，
１４１５ｃによつて構成されるサブデータ用比較
器によつて第２図ｃに示す波形が得られる。メイ
ンデータに対応する角度θ′はサブデータ用比較
器のリセツト信号となつている為、θ′の立下り
からサブデータ用比較器出力の立上がりまでの時
間がサブデータｔとなる。

そして、第２図ｂ，ｃに示す波形からＲ−Ｓフ
リツプフロツプ１４１０の出力には第２図ｄで示
す信号が得られる。次に点火コイルの充電時間を
与えるために、２進カウンタ１４１３、NANDゲ
ート１４１２，１４１１によつて第２図ｄで示す
信号の立下がりから一定角度をカウントし、第２
図ｅの波形を得る。この第２図ｅにおいて低レベ
ル時が点火コイル充電時間、高レベル時が放電時
間であり、Ｓで示す位置が点火時期である。

ここで問題となるのは、点火コイル充電時間で
ある。エンジンの点火コイルは排気ガス規制、燃
費の向上のために、高エネルギー化しており、点
火コイルをクランクシヤフトの一定回転角に相当
する時間で充電した場合、高速回転に合わせて点
火コイルの充電エネルギーが飽和する充電時間に
相当するクランクシヤフト回転角を設定すると低
速回転で充電時間が長くなり、前記点火コイルの
充電エネルギーが飽和すると、その後の通電は点
火コイル及び点火コイル駆動回路の発熱の原因と
なる。また、低速回転に合わせて前記クランクシ
ヤフト回転角を設定すると高速回転で充電時間が
短くなり、前記点火コイルの充電エネルギーが不
飽和になり、点火エネルギーが不足するという問
題が起つてくる。

また、従来主演算装置によつて点火コイル充電
開始時期を演算し、この演算データによつて点火
コイル充電時間を制御するものもあるが、点火コ
イル充電時期用と点火コイル遮断時期用との２組
の比較器を必要とし回路が複雑になるという問題
がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、エ
ンジンが所定角回転する毎に角度パルスを発生す
る回転角検出手段と、機関パラメータによつて点
火進角、点火コイル充電開始タイミングを得る演
算装置、前記角度パルスに基いて前記機関の回転
角度に関連して点火コイル充電開始タイミング、
点火進角を制御する点火コイル制御回路とを備
え、前記２つのタイミングデータの演算装置より
点火コイル制御回路に出力するタイミングを、例
えば点火コイル充電開始タイミングデータは基準
信号をトリガとし、点火進角データは前記点火コ
イル制御回路により出力される点火コイル充電開
始信号をトリガとすることにより、１組の点火コ
イル制御回路で、点火コイル充電開始タイミング
と点火進角との２つのデータを高精度に制御する
ことができ、これにより点火コイル充電時間を最
適の時間に制御できるので、点火コイルの過充電
による点火コイルと点火コイル駆動回路の発熱
と、点火コイルの充電不足による点火エネルギー
不足という不具合点を簡単な構成で防止すること
のできる内燃機関用電子制御式点火装置を提供す
ることを目的とするものである。

以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第３図に本発明の基本構成図を示す。０はエ
ンジン、２はエンジン０のクランクシヤフトに取
付けられたリングギヤの歯パルスを回転角度とし
て検出する公知の電磁ピツクアツプを用いた角度
検出装置、１は同様にリングギヤの回転基準位置
に対応する１点に取付けられた鉄片の位置を検出
することにより、クランクシヤフト１回転につき
１つの基準パルスを検出する電磁ピツクアツプを
用いた基準位置検出装置である。この基準位置検
出装置１および角度検出装置２にてエンジン０が
所定角回転する毎に角度パルスを発生する回転角
度センサを構成している。５は吸気管圧力検出装
置であり、吸気管圧力に比例したアナログ電圧を
発生する。このアナログ電圧はアナログ−デイジ
タル変換器（Ａ−Ｄ変換器）２００によりデイジ
タル信号に変換され、主演算装置１００に入力さ
れる。また、角度検出装置２により検出される角
度信号は整形回路１１０に入力され、基準パルス
整形回路１２０は基準位置検出装置１より検出さ
れた基準パルスを整形した後、整形回路１１０の
出力である角度信号を用いてクランクシヤフト
180゜毎の基準信号を出し、主演算装置１００と
回転数検出回路１３０に出力する。また同信号は
後述するESA用比較器４００と点火割込発生回
路３００のトリガ信号としても使用される。

エンジン回転数を算出する回転数検出回路１３
０は整形回路１２０の出力信号の周期を回転数の
逆数として２進コードで主演算装置１００に入力
する。この回転数検出回路１３０の動作には公知
の水晶発振回路よりなるクロツク信号発生回路３
０より供給される一定クロツク信号C₁が用いら
れている。また、クロツク信号発生回路３０は他
の複数の一定クロツク信号C₂，C₃，C₄を発生す
る。

さて、以上述べた入力信号を受けとつた主演算
装置１００は基準パルス整形回路１２０の出力信
号によりトリガされて、回転数検出回路１３０の
回転数データやＡ−Ｄ変換器２００の吸気圧デー
タによつて所定の演算を行ない、点火コイル充電
開始時期と点火コイル遮断時期（点火進角）とを
算出した後、点火コイル充電開始時期のデータの
みをESA用比較器４００に２進コードで出力す
る。ESA用比較器４００は主演算装置１００か
らの点火コイル充電開始時期のデータを、整形回
路１１０よりの角度信号１１０ａとクロツク信号
発生回路３０からの一定クロツク信号C₃とによ
つて基準パルス整形回路１２０よりの基準信号１
２０ａからの角度に変換して、点火コイル充電開
始信号が点火コイル駆動回路１０と点火割込発生
回路３００に入力される。点火コイル駆動回路１
０は高圧分配器４を介してエンジン０の各気筒に
装着された点火プラグ３ａ〜３ｄに高電圧を供給
する点火コイル２０を駆動する。点火割込発生回
路３００は入力された点火コイル充電開始信号を
トリガ信号として点火進角演算の割込信号を主演
算装置１００に出力する。主演算装置１００は前
記出力信号によりトリガされて、点火進角のデー
タがESA用比較器４００に２進コードで出力さ
れる。併せて主演算装置１００より点火コイル充
電開始時期のデータと点火進角データとの判別信
号１００ａをESA用比較器４００に出力する。
ESA用比較器４００は点火進角データを点火コ
イル充電開始時期のデータと同様の方法で基準信
号１２０ａからの角度に変換して、前記判別信号
１００ａにより判別された点火信号が点火コイル
駆動回路１０に出力される。点火コイル駆動回路
１０は点火コイル２０を駆動して高電圧を発生
し、高電圧分配器４を介して点火プラグ３ａ〜３
ｄに高電圧を供給する。

主演算装置１００は、本実施例は東芝製マイク
ロコンピユータTLCS−12Aを用いており、詳細
な構成、動作については公知であるため説明を省
略する。なお、このマイクロコンピユータ１００
はリードオンメモリ（ROM）を内蔵しており、
エンジン回転数、吸気管圧力に応じて最適な点火
進角となるよう予めROMに記憶させてある。

以上述べた基本動作原理、及び基本構成に基づ
き以下各部の詳細な構成、作動を説明する。

第４図はエンジン０の回転角度を検出する角度
検出装置２及び基準位置検出装置１の構成を示
す。第４図において、２１はリングギヤ、１１は
リングギヤ２１の１点に取付けられた鉄片であ
り、その位置は第１気筒の上死点前180゜の基準
位置に設定されている。リングギヤ２１の歯数は
115枚であり、従つて角度検出装置２はクランク
シヤフト１回転につき115個のパルスを検出す
る。また、基準位置検出装置１はクランクシヤフ
ト１回転につき１度、４サイクル４気筒エンジン
であれば、第１気筒、あるいは第４気筒の上死点
前180゜の位置を検出する。

角度検出装置２より検出された信号は角度信号
整形回路１１０で整形される。この整形回路１１
０の構成を第５図に示す。入力端子１１００に入
力された角度信号は抵抗１１０２，１１０６とコ
ンデンサ１１０４で定まる積分時定数とツエナー
ダイオード１１０３により、適当にクランプされ
て比較器１１０１（モトローラ社、MC3302）の
反転入力端子に入力される。これと同時に比較器
１１０１の反転入力にダイオード１１０５の順方
向電圧をバイアスとしてかけ、比較器の非反転入
力には抵抗１１０７と１１０８の分割により反転
入力側とほぼ同値のバイアスをかけておく。する
と、入力端子１１００から入力される角度信号電
圧の脈動により比較器１１０１の出力には入力位
相の反転したパルス信号が得られる。１１０９は
パルスの立上がり、立下がりをシヤープにする正
帰還抵抗、１１１０は負荷抵抗である。また、イ
ンバータ１１１１は入力信号との位相を合わせる
ために接続してある。

基準位置検出装置１より検出される信号は前述
したようにクランクシヤフト１回転（360゜）に
１度のパルスであるが、４サイクル４気筒エンジ
ンでは180゜に１度の点火が必要であり、従つて
基準位置信号も本来の検出位置から180゜の位置
に見掛上の基準信号を作る必要がある。この操作
を行なうのが整形回路１２０であり、その回路構
成を第６図に示し、その各部の動作波形を第７
図、第８図に示す。第６図において、入力端子１
２００には基準位置検出装置１より検出された信
号の整形信号が入力される。

この整形は第５図に示す回路と同様の回路動作
で行なわれるため図示および説明は省略する。入
力端子１２０１には角度信号整形回路１１０から
の出力信号が加わり、入力端子１２０２には角度
信号周波数に比して十分速いクロツク信号C₄
（260KHz）が入力される。入力端子１２０１に
加わる角度信号はＤフリツプフロツプ１２０４に
てクロツク信号C₄に同期した後、Ｄフリツプフ
ロツプ１２０５のクロツク入力に加わり、入力端
子１２００に加わる基準信号を角度信号に同期さ
せる。そのため、第７図ａ，ｂ，ｃに示すように
入力端子１２００に入力された基準信号ａは角度
信号ｂに同期してｃに示す波形となる。第７図ｃ
に示す基準信号同期波形はデバイダ付カウンタ１
２０９（RCA社、CD4017）のリセツト入力に加
わり、そのQ₁出力には第７図ｄに示すように同
期信号ｃの立下がり直後に出る細いパルスが得ら
れる。これが本来の基準位置を示す信号となる。

次に、180゜反対側に見掛上の基準信号を得る
には上記の本来の基準位置からリングギヤの歯パ
ルスを計数して180゜の位置を求める。ところが
前述のようにリングギヤの歯数は115枚であるた
め、180゜に相当する歯数は57.5枚となり、整数
値でなくなつてしまう。これは第７図ｄに示す基
準位置信号が角度信号ｂの立上がりで出ていれ
ば、見掛上の基準位置信号は角度信号ｂの立下が
りで出なければならないことを示している。そこ
で、本実施例では、インバータ１２０６、デバイ
ダ付カウンタ１２０７，１２０８及びNORゲー
ト１２１０によつて第７図ｅに示すてい倍信号を
作り、180゜の基準位置信号が角度信号ｂの立下
がりに来るようにしている。デバイダ付カウンタ
１２０７のリセツト入力には第７図ｂの角度信号
の反転信号が、カウンタ１２０８のリセツト入力
には第７図ｂに示す信号がそのまま入力されてい
るため、カウンタ１２０７のQ₃出力には第７図
ｂの角度信号の立上がりに同期した細いパルスが
得られ、カウンタ１２０８のQ₁出力には立下が
りに同期したパルスが得られる。さらに、両者を
NORゲート１２１０に入力してその出力に第７
図ｅに示すてい倍信号を得ている。

次に、上記第７図ｅのてい倍信号をNANDゲー
ト１２１２，１２１１、２進カウンタ１２１３
（RCA社、CD4040）にて180゜の位置まで計数す
る。180゜に相当する計数値は57.5×２＝115であ
るが、２進カウンタ１２１３がデバイダ付カウン
タ１２０９からの基準信号によつてリセツトされ
た直後デバイダ付カウンタ１２０７からのパルス
を１つ計数する構成となつているため、２進カウ
ンタ１２１３の計数値は115＋１＝116＝2⁶＋2⁵＋
2⁴＋2²に設定しておく。２進カウンタの計数値が
リセツト後“116”に達すると、NANDゲート１
２１１の出力は高レベルから低レベルとなり第７
図ｆに示す波形となる。NANDゲート１２１１の
出力はさらにNANDゲート１２１２の入力とデバ
イダ付カウンタ１２１４のリセツト入力に接続さ
れており、NANDゲート１２１２はNANDゲート
１２１１の出力が低レベルとなつた時点で２進カ
ウンタ１２１３へのクロツク入力を停止し、同時
にデバイダ付カウンタ１２１４はQ₁出力に第７
図ｇに示す180゜位置信号を出力する。

結局、本回路の出力端子１２１７には、第８図
ａに示すデバイダ付カウンタ１２０９のQ₁出力
よりの360゜周期のパルスと、デバイダ付カウン
タ１２１４のQ₁出力よりの上記第８図ａの信号
より180゜遅れている第８図ｂに示す360゜周期の
パルスとを、NORゲート１２１５、インバータ
１２１６で論理和をとつた、第８図ｃに示す180
゜周期のパルスが出力される。

次に回転数検出回路１３０について説明する。
第９図にその回路構成図を、第１０図に各部の動
作波形を示す。第１０図において、２進カウンタ
１３１１は、クロツク端子CLに入力されるクロ
ツクパルス信号C₁を計数し分周するもので、例
えばRCA社製CD4024を用いている。そして、こ
のカウンタ１３１１は、第１０図ｂに示すような
約128KHz程度のクロツクパルス信号C₁を分周し
て第１０図ｃに示すような約32KHz程度の分周
パルス信号を出力端子Q₂から出力する。

デバイダ付カウンタ１３１２は、基本的にはク
ロツク端子CLに入力されるクロツクパルス信号
C₁を計数するもので、出力端子Q₂〜Q₄のうち１
つの出力端子の出力信号が“１”レベルとなり、
かつカウント動作停止端子ENに“１”レベル信
号が入力されると、カウント（計数）動作を停止
する。

しかして、この実施例では出力端子Q₄と停止
端子ENが接続されており、出力端子Q₄の出力が
“１”レベルになると停止端子ENに“１”レベル
信号が入力され、カウント動作を停止する。この
状態で整形回路１２０から第１０図ａに示すタイ
ミングパルス信号がリセツト端子Ｒに入力される
と、カウンタ１３１２はリセツトされ、出力端子
Q₄の出力は第１０図ｆに示すように“０”レベ
ルとなる。リセツト端子Ｒに入力される信号が
“０”レベルになると、カウンタ１３１２はカウ
ント動作を開始し、出力端子Q₂，Q₃からはそれ
ぞれ第１０図ｄ，ｅに示すように順次パルス信号
が出力される。その後、出力端子Q₄の出力が
“１”レベルになるとカウンタ１３１２は再びカ
ウント動作を停止する。

カウンタ１３１１のQ₂出力、カウンタ１３１
２のQ₄出力、及び整形回路１２０からの出力信
号はそれぞれNORゲート１３１３，１３１４を
介して12ビツトのカウンタ１３１５のクロツク端
子CLに入力され、またカウンタ１３１２のQ₃出
力はカウンタ１３１５のリセツト端子Ｒに入力さ
れている。

つまり、第１０図ａに示す整形回路１２０から
の出力信号と第１０図ｆに示すカウンタ１３１２
のQ₄出力のNOR論理をとることによりNORゲー
ト１３１３からは第１０図ｇに示すようなパルス
信号が出力され、さらにこのNORゲート１３１
３の出力信号と第１０図ｃに示すカウンタ１３１
１の出力信号とのNOR論理をとることにより、
NORゲート１３１４から第１０図ｈに示すよう
なパルス信号が出力され、このパルス信号がカウ
ンタ１３１５に入力される。

ここで、第１０図ａに示すタイミングパルス信
号が“０”レベルに立下がつて第１０図ｇに示す
NORゲート１３１３の出力が“１”レベルにな
る時刻t₁において、カウンタ１３１５はカウント
動作を停止する。その後、カウンタ１３１５の出
力端子Q₁〜Q₁₂の出力は、時刻t₂におけるカウン
タ１３１２のQ₂出力の立上りによりシフトレジ
スタ１３１６〜１３１８（例えばRCA社製
CD4035）に一時的に保持記憶される。次に、時
刻t₃においてカウンタ１３１２のQ₃出力が“１”
レベルになると、カウンタ１３１５がリセツトさ
れ、時刻t₄においてウンタ１３１２のQ₄出力が
“１”レベルになるとカウンタ１３１５は再びカ
ウント動作を開始する。

このカウンタ１３１５の動作は、整形回路１２
０からのエンジン回転に同期したタイミングパル
ス信号と同期して繰返し行われるため、シフトレ
ジスタ１３１６〜１３１８の各出力端子Q₁〜Q₄
からはエンジン回転速度Ｎの逆数１／Ｎに比例し
た２進信号が出力される。

３ステートバツフア１３１９は、制御端子１３
１９ａに“１”レベル信号が加えられている間は
出力が高インピーダンスとなるもので、出力端子
群１３１９ｂはバスラインを介して主演算装置
（マイクロコンピユータ）１００に接続されてい
る。

制御端子１３１９ａにはNANDゲート１３２０
の出力信号が入力され、NANDゲート１３２０に
はマイクロコンピユータ１００に内蔵されている
デバイス制御ユニツト（DCU）からの入出力制
御信号（以下Ｉ／０信号という）及びデバイスセ
レクト信号（以下SEL信号という）が入力されて
いる。そして、NANDゲート１３２０の出力信号
が“０”レベルになると、シフトレジスタ１３１
６〜１３１８の１／Ｎに比例した２進信号がマイ
クロコンピユータ１００に入力される。

次に、第１１図により吸気管圧力検出装置５と
Ａ−Ｄ変換回路２００について説明する。吸気管
圧力検出装置５は、シリコンダイヤフラムを用い
た半導体式のもので、ピエゾ抵抗効果により圧力
に応じて電気抵抗値が変化するのを用いている。

Ａ−Ｄ変換回路２００について説明する。抵抗
２０１５，２０１６は吸気圧力検出装置の２個の
抵抗体５０１，５０２とブリツジ回路を形成する
もので、抵抗２０１５及び抵抗体５０１には直流
バイアスＶ_Bが加えられており、抵抗２０１６及
び抵抗体５０２の一端は接地されている。なお、
吸気管圧力検出装置５の抵抗体５０１，５０２は
吸気圧力値に比例して抵抗値が相補的に変化す
る。

抵抗体５０１，５０２の接続点及び抵抗２０１
５，２０１６の接続点は、それぞれ入力抵抗２０
１４，２０１３を介して演算増幅器（以下OPア
ンプという）に接続されている。このOPアンプ
２０１１には、接地抵抗２０１２、負帰還抵抗２
０１０が接続されており、OPアンプ２０１１は
差動増幅器として作動する。しかして、OPアン
プ２０１１の出力電圧は、吸気管内の吸気圧力に
比例したものになる。

OPアンプ２０１１の出力電圧は、逐次比較型
Ａ−Ｄ変換器２００１（例えばバーブラウン社製
ADC80AG−12）に入力される。

NANDゲート２００２及びANDゲート２００
６には、マイクロコンピユータ１００のデバイス
制御ユニツトDCUから第１２図ａに示すＩ／０
信号及び第１２図ｂに示すSEL信号が入力され
る。

また、インバータ２００３、抵抗２００４及び
コンデンサ２００５により遅延回路が構成されて
おり、ANDゲート２００６にはこの遅延回路を
介してSEL信号が入力される。

しかして、ANDゲート２００６は、第１２図
ｃに示すように幅100ナノ秒程度のパルス信号を
出力する。このパルス信号は、逐次比較型Ａ−Ｄ
変換器２００１のＡ−Ｄ変換命令端子CNVに入
力される。

逐次比較型Ａ−Ｄ変換器２００１は、Ａ−Ｄ変
換命令端子CNVに印加されたパルス信号の立上
りと共に変換動作を開始し、これと同時に変換終
了端子EOCの出力信号が“１”レベルに立上
る。

ここで変換終了端子EOCは、マイクロコンピ
ユータ１００のデバイス制御ユニツトDCUのビ
ジイ端子BUSYに接続されており、吸気圧力読込
命令の完了は、変換終了端子EOCの出力信号の
“０”レベルへの立下りまで待たされ、このとき
までＩ／０信号及びSEL信号はともに“１”レベ
ルに保持される。そして、逐次比較型Ａ−Ｄ変換
器２００１はEOC端子の出力信号が“１”レベ
ルの間に変換動作を行い、出力端子Ｂ１〜Ｂ１２
からデイジタル化した２進データ信号を出力す
る。

３ステートバツフア２００８は、回転数検出回
路１３０に用いたものと同じもので、制御端子２
００７に第１２図ｅで示すように“０”レベル信
号が印加されると、出力端子群２００９からマイ
クロコンピユータ１００に第１２図ｆの斜線を施
さない期間の間、２進データ信号がバスラインを
経て入力される。

Ａ−Ｄ変換器２００１のＡ−Ｄ変換動作が終了
すると、マイクロコンピユータ１００へのバスラ
イン上の値が安定すると共に第１２図ｄで示す変
換終了端子EOCの出力信号が“０”レベルとな
り、マイクロコンピユータ１００の読込命令の待
機状態が解除され、バスライン上の吸気圧力デー
タがマイクロコンピユータ１００に読込まれる。
次にマイクロコンピユータ１００は、Ｉ／０信号
及びSEL信号を“０”にして３ステートバツフア
２００８の出力を高インピーダンスとし吸気管圧
力データ読込命令動作を完了する。

次に主演算装置１００について説明する。本実
施例では主演算装置としてソフトウエアにて時分
割的に各種演算を実行するマイクロコンピユータ
（東芝社TLCS−12A）を用い、小型化、構成の
簡略化を実現している。マイクロコンピユータの
構成、動作に関しては公知であるためここでは説
明を省略し、演算内容を記すのみにとどめる。

ESAの演算は整形回路１２０の出力１２０ａ
によつてスタートし、次の様な処理を行なう。
ESAの機能は第１３図ａ，ｂに示す様な個別の
パラメータに対する進角特性を合成し、所定の点
火時期に点火プラグに高電圧を加えるよう制御
し、かつ点火コイル充電開始時期を制御すること
によつて点火コイル充電時間を一定に制御するも
のである。そこで、本実施例では予め第１３図
ａ，ｂに示す進角特性をマイクロコンピユータ内
のメモリ領域にプログラムしておき、外部から読
込まれるデータ、回転数Ｎ、負圧Ｐについてそれ
ぞれ進角量θ_１，θ_２を求め、両者を加算して所
定の点火角度データを求めている。ここで、点火
角度算出の基準となる位置は前述のごとく各気筒
上死点前180゜であるため、例えば進角量10゜の
位置で点火するためには、180゜−10゜＝170゜の
角度データθｓが得られるように進角特性をプロ
グラムしておかなければならない。

点火コイル充電開始時期は、点火コイル充電時
間Dtを角度に変換して、点火角度データから点
火コイル充電角を減算したものが点火コイル充電
開始時期データθｄとなる。例えば、点火コイル
充電時間Dtを3.9ｍｓとするとエンジン回転
2400rpmでの点火コイル充電角度Ｄθは56゜、点
火角度データを上記と同じ170゜にすると、点火
コイル充電開始時期θｄは170゜−56゜＝114゜の
角度データが得られる。

上記の処理を行なうため、まず回転数進角特性
は回転数検出回路１３０の出力１／Ｎより逆数演
算により回転数Ｎを求めて予めメモリ領域にプロ
グラムされた回転数進角特性〔第１３図ａ〕に入
力すれば、回転数に対する進角量としてθ_１を得
る。次に、負圧進角特性は、吸気管圧力検出装置
５、Ａ−Ｄ変換器２００よりの出力Ｐを予め、メ
モリ領域にプログラムされた負圧進角特性〔第１
３図ｂ〕に入力すれば、負圧に対する進角量とし
てθ_２を得る。次に、前記回転数進角量θ_１と負
圧進角量θ_２とを加算し、さらにθｓ＝180゜−
（θ_１＋θ_２）を演算し、点火角度データθｓを
得る。

点火コイル充電角Ｄ〓は点火コイル充電時間
Dt、回転数検出回路１３０よりの出力１／Ｎよ
りＤ〓＝Ｋ×Dt÷１／Ｎ（ただしＫは比例定数、Dt＝3.9ｍｓ）として求められる。次に、点火コイル充電開始時
期θｄは、点火角度データθｓより点火コイル充
電角Ｄ〓だけ前にあればよいので、θｄ＝θｓ−
Ｄ〓を演算すれば得られる。最後に点火コイル充
電開始時期データθｄと点火角度データθｓとを
基準位置である第１又は第４気筒前180゜を基準
にしてESA用比較器４００にて計数すれば、求
める一定の点火コイル充電時間Dtと点火進角θ
ｓとが得られる。

さらに、点火コイル充電時間Dtをあるエンジ
ン回転数範囲にてエンジン回転数に反比例させる
には、点火コイル充電時間Dot、回転数検出回路
１３０よりの出力１／Ｎより Dt＝K1×Dot×１／Ｎ ……(2) （ただし、K1は比例定数、Dot＝3.9ｍｓ）として求めた点火コイル充電時間Dtを(1)式に代
入すれば、点火コイル充電時間Dtをあるエンジ
ン回転数範囲にてエンジン回転数に反比例させる
ことができる。

そして、点火コイル充電開始時期データθｄと
点火角度データθｓはESA用比較器４００に交
互に出力することにより、一つの比較器４００で
二つのデータを計数するという特徴ある制御を行
つているので、これについてはESA用比較器４
００、点火割込発生回路３００と合せて説明する
ので後述する。

さらに、点火コイル充電開始時期データθｄと
点火角度データθｓの角度計数の精度を上げるた
めの演算処理について説明する。角度の計数でク
ロツクとなる角度信号の最小単位は360゜／115≒
3.13゜であるため、3.13゜以下の分割単位には対
応できないが、特別の処理を行つてより細かい角
度まで対応させている。すなわち、次のような特
徴ある演算制御を行なう。

第１４図に一例として上死点前６゜という点火
時期を実現する場合のタイムチヤートを示す。第
１４図ａは基準信号１２０ａで上死点前180゜の
位置にある。ｂは角度信号、ｃは点火時期を示し
ており、上死点前６゜を検出するためには180゜
−６゜＝174゜を基準信号位置からカウントすれ
ばよい。ｄに示すように、174゜／3.13゜＝55パ
ルスの角度信号をカウントすると余りとして1.85
゜の角度が残る。そこで、この余りの角度を時間
に関する比例計算で近似する。すなわち(e)におけ
るｔは1.85゜の角度に対応し、ｔ＝Ｔ×（1.85／3.13） ……(3) なる式で近似できる。但し、Ｔは角度信号のｔを
含む一周期である。ところが、第１４図から明ら
かなようにＴは求める点火時期を過ぎてから検出
できる値であり、(3)式は理論上不可能であるた
め、１周期前の角度信号周期T′で代用する。す
なわち、ｔ＝T′×（0.53／3.13） ……(4) となる。

以上の理論は演算回路から出力される進角量デ
ータが無限大分解能を持つとした場合の理論であ
り、実際には進角量データはそのビツト数に相当
する有限の分解能を持ち、第１４図ｄで1.85゜と
示した余りの角度は飛び飛びの値を持つことにな
り、従つてｔも飛び飛びの値となる。ｔの最小単
位は角度信号の１周期T′を進角量データの下位
何ビツト分に対応させるかによつて決まつてく
る。例えば、下位３ビツトをT′に対応させると
すると、2³＝８であるから3.13゜／８＝0.39゜が
最小単位となり、上死点前６゜で点火させるため
には進角量データは、174／0.39≒446＝
“110111110”なる２進数であればよい。上記８ビ
ツトの２進数のうち上位６ビツト“110111”＝55
をメインデータとして3.13゜単位の角度信号で計
数し、下位３ビツト“110”＝６をサブデータとし
て(4)式に相当する比例計算を行なう。この場合、
3.13゜が2³＝８に対応し、1.85が“110”＝６に対
応するから、ｔ＝T′×６／８なる演算を行なつてｔを求め、メインデータの計数終了後にｔを付加える
ことにより求める点火時期が得られる。

点火コイル充電開始タイミングデータについて
も同様に得られる。

次に第１５図にESA用比較器４００と点火割
込発生回路３００の回路構成を説明する。第１６
図にその動作波形を示す。第１５図において、入
力端子４００２には整形回路１２０の出力１２０
ａ、入力端子４００１には角度信号、入力端子４
０３１には一定周期クロツク信号C₃（520KHz）
が入力される。また、４０１６のａ〜ｈのラツチ
回路４００９ａ，４００９ｂの入力端子には前記
主演算装置１００で求められた進角量データのう
ちメインデータが入力される。入力端子４０１
０，４０１１，４０１２は主演算装置１００内の
DCUからの信号で、入力４０１０はメインデー
タ用、入力４０１１はサブデータ用であり、入力
４０１２をインバータ４０１３で反転し、該反転
信号と入力４０１０をNANDゲート４０１４で
NANDをとりこの信号をメインデータ用のラツチ
信号、前記インバータ４０１３の出力と入力４０
１１をNANDゲート４０１５でNANDをとりこの
信号をサブデータ用のラツチ信号としている。メ
インデータはラツチ回路４００９ａ，４００９ｂ
（RCA社、CD4042）の入力データ端子４０１６
に入力されており、前記NANDゲート４０１４の
出力のラツチ信号によりメインデータを記憶し
て、その記憶した内容を出力に出す。該ラツチ回
路４００９ａ，４００９ｂの出力は比較器４００
８ａ，４００８ｂ（RCA社、CD4063）の入力端
子に入力される。ここでラツチ回路４００９ａの
入力ａ，ｂ，ｃ，ｄは比較器４００８ａの入力
A₁，A₂，A₃，A₄に、ラツチ回路の入力ｅ，ｆ，
ｇ，ｈは比較器４００８ｂの入力A₁，A₂，A₃，
A₄にそれぞれこの順に接続してある。メインデ
ータ用比較器は２進カウンタ４００７（RCA
社、CD4040）比較器４００８ａ，４００８ｂよ
り成つており、角度信号をカウントすることによ
りメインデータに対応する角度θ′ｄ，θ′ｓ（第
１６図ｂ）が得られる。第１６図ａの波形は整形
回路１２０の出力１２０ａであり、入力端子４０
０２に入力されている。次に、(3)式に示す時間比
例演算によつて得られたサブデータはラツチ回路
４０１９ａ，４０１９ｂ，４０１９ｃの入力端子
４０２０のａ〜ｌに入力される。前記NANDゲー
ト４０１５の出力のラツチ信号によりサブデータ
を記憶して、その記憶した内容を出力に出す。該
ラツチ回路４０１９ａ，４０１９ｂ，４０１９ｃ
の出力は比較器４０１８ａ，４０１８ｂ，４０１
８ｃの入力端子に入力される。ここでラツチ回路
４０１９ａの入力ａ，ｂ，ｃ，ｄは比較器４０１
８ａの入力A₁，A₂，A₃，A₄に、ラツチ回路４０
１９ｂの入力ｅ，ｆ，ｇ，ｈは比較器４０１８ｂ
の入力A₁，A₂，A₃，A₄にラツチ回路４０１９ｃ
の入力ｉ，ｊ，ｋ，ｌは比較器４０１８ｃの入力
A₁，A₂，A₃，A₄にそれぞれこの順に接続してあ
る。そして、この２進カウンタ４０１７、比較器
４０１８ａ，４０１８ｂ，４０１８ｃによつて構
成されるサブデータ用比較器によつて第１６図ｃ
に示す波形が得られる。

メインデータに対応する角度θ′ｄ，θ′ｓはサ
ブデータ用比較器のリセツト信号となつているた
め、θ′ｄ，θ′ｓの立下がりからサブデータ用比
較器出力の立上がりまでの時間がtd，tsとなる。

次に、比較器４００の前記基本動作と、主演算
装置１００とのタイミングの関係について説明す
る。整形回路１２０の出力１２０ａは入力端子４
００２に入力され、２進カウンタ４００７のリセ
ツト端子とインバータ４００４に入力される。２
進カウンタ４００７がリセツトされるとメインデ
ータθ′ｄの比較器が計数を開始する。インバー
タ４００６とNANDゲート４００５により２進カ
ウンタ４００７の計数オーバーを防止する。イン
バータ４００４の出力はNANDゲート４０２４と
Ｒ−Ｓフリツプフロツプ４１００のNANDゲート
４０２３に入力される。NANDゲート４０２４の
出力はＤフリツプフロツプ４０２６（RCA社
CD4013）のリセツトに入力される。NANDゲー
ト４０２３の出力はNANDゲート４０３０に入力
され、Ｒ−Ｓフリツプフロツプ４１００の他の
NANDゲート４０２２の出力はNANDゲート４０
２９に入力される。NANDゲート４０２９，４０
３０はデータセレクタ４２００を形成しており、
それぞれの他方の入力にはNANDゲート４０２７
出力を反転しているインバータ４０２８の出力が
入力される。NANDゲート４０２９の出力は
NANDゲート４０３２，４０３３でつくられるＲ
−Ｓフリツプフロツプ４３００のリセツト端子
に、NANDゲート４０３０の出力は前記フリツプ
フロツプのセツト端子とインバータ３００１に入
力される。NANDゲート４０３３は抵抗４０３４
を介して出力端子４０３５に出力され、インバー
タ３００１は出力端子３００２に出力される。入
力端子４００３は主演算装置１００内のDCUか
らの信号で、前記DCUからの信号をインバータ
４０１３で反転し、該反転信号と入力４００３を
NANDゲート４０２１でNANDをとり、この信号
をＲ−Ｓフリツプフロツプ４１００のNANDゲー
ト４０２２に出力している。

さて整形回路１２０よりの出力１２０ａ（第１
６図ａ）により主演算装置１００は点火コイル充
電開始タイミングθｄを演算し、比較器４００の
メインデータ、サブデータのそれぞれの比較器に
データを出力する。同時に、主演算装置１００は
点火角度データθｓを演算する。さらに出力１２
０ａのタイミングtooにて２進カウンタ４００７
がリセツトされ、メインデータθ′ｄの計数を開
始し、Ｄフリツプフロツプ４０２６もリセツト
（第１６図ｇ）される。データセレクタ４２００
の出力（第１６図ｈ，ｉ）はＲ−Ｓフリツプフロ
ツプ４１００により、NANDゲート４０３０側が
ONになつている。t₁₀にてメインデータ比較器の
条件が成立すると、サブデータ比較器の２進カウ
ンタ４０１７のリセツトが解除されて計数を開始
する。td後のt₂₀にて比較条件が成立すると、サ
ブデータ比較器の出力が立上がり、データセレク
タ４２００のON側NANDゲート４０３０を介し
てＲ−Ｓフリツプフロツプ４３００がセツトされ
（第１６図ｄ，ｊ，ｋ）、出力端子４０３５の出力
が立上がる。また、点火割込発生回路の出力３０
０２も同時に立上がり、点火演算が実行され、比
較器４００には点火角度データθｓがセツトさ
れ、入力端子４００３（第１６図ｆ）にはデータ
セレクタ４２００の切換用の信号が主演算装置１
００のDCUよりt₃₀にて出力される。前記入力端
子４００３よりの信号はNANDゲート４０２１、
Ｒ−Ｓフリツプフロツプ４１００によりデータセ
レクタ４２００のNANDゲート４０３０をOFF
にし、NANDゲート４０２９をONにする。前記
比較器４００に点火角度データθｓがセツトされ
ると、メインデータ比較器の出力が立上がり、サ
ブデータ比較器はリセツトされて出力が立下が
る。メインデータ比較器はt₀₀よりの計数をつづ
け、t₄₀にてメインデータθ′ｓとの比較条件が成
立し出力が立下がつてサブデータ比較器の２進カ
ウンタ４０１７のリセツトが解除されて計数を開
始する。ts後のt₅₀にてサブデータ比較器の比較条
件が成立すると、前記サブデータ比較器の出力が
立上がり、データセレクタ４２００のON側
NANDゲート４０２９を介してＲ−Ｓフリツプフ
ロツプ４３００をリセツトし、出力端子４０３５
が立下がる。出力端子４０３５の信号（第１６図
ｄ）が点火信号であり、t₂₀は点火コイル充電開
始時期で、時間Dtは点火コイル充電時間、t₅₀は
点火時期である。

前記点火信号を点火コイル駆動回路１０で増幅
して点火コイル２０を駆動し、高圧分配器４を介
して点火コイルで発生した高圧を点火プラグ３ａ
〜ｄ順に分配し、点火を行なうことが出来る。

点火コイル駆動回路は公知のものを用いている
ため説明は省略する。

本発明の他の実施例について説明する。前記実
施例では点火コイル充電角Ｄ〓、点火コイル充電
時間Dtを演算式より求めているが、上記実施例
で回転数進角特性を求めているのと同様の方法で
即ち回転数検出回路１３０の出力１／Ｎより逆数
演算により回転数Ｎを求めて、予めメモリ領域に
プログラムされた回転数点火コイル充電角Ｄ〓特
性第１７図ａもしくは回転数点火コイル充電時間
Dt特性第１７図ｂのいずれか１つに入力すれば
回転数に対する点火コイル充電角Ｄ〓が点火コイ
ル充電時間の何れか１つを得る。ここで、点火コ
イル充電角Ｄ〓が得られた場合はそのままの値を
点火コイル充電時間が得られた場合は第１実施例
の(1)式より点火コイル充電角を演算して求め、そ
の他の演算及び作動は第１実施例と同じにするこ
とにより、点火コイル充電時間Dtを制御するこ
とができる。

また、上記実施例では４気筒４サイクルエンジ
ンについてのみ説明したが、本発明は６気筒ある
いは８気筒エンジンについても適用可能であり、
その場合整形回路１２０の出力が６気筒ではクラ
ンクシヤフト120゜毎に、８気筒ではクランクシ
ヤフト90゜毎に必要である。また、基準位置検出
装置１によつて気筒数に対応した複数の基準パル
スを検出するようにすれば、基準パルス整形回路
１２０として単に入力信号を整形するのみの第５
図図示回路のみを用いて構成することもできる。

以上述べたように本発明においては、内燃機関
が所定角回転する毎に角度パルスを検出する回転
角検出手段と、前記内燃機関の基準回転角を検出
して基準位置のパルスを発生するタイミングパル
ス発生手段と、前記内燃機関の機関条件をパラメ
ータとして点火コイル遮断時期と点火コイル充電
開始時期とを各々演算する主演算装置と、前記角
度パルスに基いて前記機関の回転角度に関連し
て、点火コイル充電開始時期のデータと点火コイ
ル遮断時期のデータとをパルス幅に変換する点火
コイル制御回路とを備え、前記点火コイル充電開
始時期と遮断時期の演算開始信号を外部信号によ
り前記主演算装置より命令して求め、また２つの
時間的に異なる外部信号により前記主演算装置か
ら点火コイル充電開始時期のデータと点火コイル
遮断時期のデータとを前記点火コイル制御回路に
転送するから、１組の点火コイル制御回路を用い
るのみで点火コイル充電開始時期と遮断時期とを
高精度に制御出来るという優れた効果がある。

また、上記の２つの時間的に異なる信号のうち
１つは一定のクランク角に相当するタイミングパ
ルス発生手段の出力パルスよりなり、この出力パ
ルスにより点火コイル充電開始時期のデータが転
送され、かつ前記点火コイル制御回路の出力信号
により点火コイル遮断時間のデータが点火コイル
制御回路に転送されるようにすれば、新たに上記
の２つの時間的に異なる信号を発生する回路を追
加することなく、しかも時間的に無駄がないので
応答性の良い高精度の制御が出来るという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の要部電気結線図、第２図は
第１図図示装置の作動説明に供する各部信号波形
図、第３図は本発明装置の全体構成の一実施例を
示す構成図、第４図は第３図中の回転角度及び基
準位置検出装置を示す模式構成図、第５図は第３
図中の回転角度整形回路の詳細構成を示す電気結
線図、第６図は第３図中の基準パルス整形回路の
詳細構成を示す要部電気結線図、第７図および第
８図は第６図図示回路の作動説明に供する各部信
号波形図、第９図は第３図中の回転数検出回路の
詳細構成を示す電気結線図、第１０図は第９図図
示回路の作動説明に供する各部信号波形図、第１
１図は第３図中の吸気管圧力検出装置とＡ−Ｄ変
換回路との詳細構成を示す電気結線図、第１２図
は第１１図図示回路の作動説明に供する各部信号
波形図、第１３図は第３図中の主演算装置内にプ
ログラムした進角特性図、第１４図は第３図中の
主演算装置の点火時期制御の作動説明に供する各
部信号波形図、第１５図は第３図中のESA用比
較器の詳細構成を示す電気結線図、第１６図は第
１５図図示比較器の作動説明に供する各部信号波
形図、第１７図ａ，ｂは本発明装置の他の実施例
において主演算装置内にプログラムされる点火コ
イル充電特性図および点火コイル充電時間特性図
である。０……内燃機関、１，１２０……タイミングパ
ルス発生手段を構成する基準位置検出装置と基準
パルス整形回路、２，１１０……回転角検出手段
を構成する角度検出装置と整形回路、５……吸気
管圧力検出装置、２０……点火コイル、１００…
…主演算装置、１３０……回転数検出回路、３０
０……点火割込発生回路、４００……点火コイル
制御回路としてのESA用比較器。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関が所定角回転する毎に角度パルスを
検出する回転角検出手段と、前記内燃機関の基準
回転角を検出して基準位置のパルスを発生するタ
イミングパルス発生手段と、前記内燃機関の機関
条件をパラメータとして点火コイル遮断時期と点
火コイル充電開始時期とを各々演算する主演算装
置と、前記角度パルスに基いて前記機関の回転角
度に関連して前記主演算装置の出力値である点火
コイル充電開始時期のデータと点火コイル遮断時
期のデータとをパルス幅に変換する点火コイル制
御回路とを備え、前記点火コイル充電開始時期と
点火コイル遮断時期との演算開始信号を外部信号
により前記主演算装置より命令して求め、また２
つの時間的に異なる外部信号により前記主演算装
置から前記点火コイル充電開始時期のデータと点
火コイル遮断時期のデータとを前記点火コイル制
御回路に転送することを特徴とする内燃機関用電
子制御式点火装置。２前記２つの時間的に異なる信号のうち１つは
一定のクランク角に相当する前記タイミングパル
ス発生手段の出力パルスよりなり、この出力パル
スにより前記点火コイル充電開始時期のデータが
前記点火コイル制御回路に転送され、かつ前記点
火コイル制御回路の出力信号により前記点火コイ
ル遮断時期のデータがこの点火コイル制御回路に
転送されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の内燃機関用電子制御式点火装置。３前記タイミングパルス発生手段は、前記内燃
機関の基準回転角を検出して基準角にてリセツト
パルスを発生する基準位置検出装置と、この基準
角のリセツトパルスと前記角度パルスとによつて
複数の基準位置パルスを発生する基準パルス整形
回路とを含んでなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項あるいは第２項記載の内燃機関用電子
制御式点火装置。