JPS6232280A - 内燃機関の点火装置 - 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〕 本発明は内燃機関の点火装置に関し、特に機械式配電装
置を有さない電子配電式点火装置に関する。

〔従来の技術〕

機械式配電＊ａを有さない電子配電式点火装置において
は、機関の特定気筒を判別し配電すべき気前を選択する
選択信号と、点火コイルに通電遮断するための点火信号
を出力する必要がある。従来この種の装置として、ロー
タの一回転を気筒数に等分し、光電素子を用いて位ｆｉ
信号を得て、気ｍ判別と点火信号を兼ねた装置（特開昭
５３−１４６０４１号）、あるいは、ａ−夕に強磁性体
を用い、ロータの凸部と四部との変化点を電磁ピックア
ップで検出し、その出力電圧を点火信号とすると共に、
その極性に五り気筒判別をする装置（Ｖｆ開昭５８−５
９３７７号）等が提案されている。

前者の装置においては、光電素子で検出された２位置信
号をそのままパワートランジスタの駆動信号としている
ため、機関の停止時あるいは低回転時に通電時間が長く
なりすぎ、パワートランジスタ及び点火コイルの過熱又
は焼損を招く虞れがあるという問題点があった。後者の
装置においては、ロータの凹凸形状により点火時期が決
定されてしまうので、機関の運転状態に合った最適な点
火時期に制御することが困難であるという問題点があっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、点火時期を機関の運転状態に最適な゛進角に制御
できると共に、配電すべき気筒の選択が確実にでき、適
正な点火制御を第１点火時より確実に行うことができる
信頼性の高い点火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、点火コイルをｒａｆｆｌするパワ
ートランジスタの選択により高電圧を供給する点火プラ
グを選択する電子配電式点火装置において、クランク紬
の１７２回転に同期して回転する回転軸に固定され、回
転位置を１８０°毎に２分割した位置信号を与える第１
のロータと、その第１のロータの回転位置をそれぞれ異
なる位置で横部し、それぞれ相互に位相差を有する位置
信号を出力する複数の位置検出器と、前記回転輪に固定
され、１回転を気筒数で等分割した角度位置に突起を有
する第２のロータと、第２のロータの回転に伴う前記突
起の通過を検出し、角度信号を出力する角度検出器と、
前記位置検出器からの位置信号及び前記角度検出器から
の信号に基き、気筒クランク角度及び？ｊ！閏の回転速
度を判別演算して主点火信号を出力するマイクロコンピ
ュータと、前記マイクロコンピュータからの主点小信号
が入力されている間はその主点火信号を、主点火信号が
入力されない時は前記角度検出器からの角度信号をそれ
ぞれ選択して点火信号として出力する選択回路と、前記
複数の位置検出器からの位置信号により、前記点火信号
が入力されるパワートランジスタを選択する振り分け回
路とを備えることを特徴とする内燃機関の直火装置が提
供される。

〔作用〕

本発明の構成によれば、複数の位置検出器からの相互に
位相差を有する位置信号により気前を判別することかで
訃、ハード回路である振り分け回路により駆動すべきパ
ワートランジスタが選択され、高電圧を供給する点火プ
ラグが選択される。−一方、パワートランジスタの駆動
信号となる点火信号は、通常時はマイクロコンピュータ
から出力されるから点火時期及び通電角を適切に制御す
ることがで終る。

すなわち、マイクロコンピュータから回転情報等の機関
の運転状態情報に基いで演算されたタイミング及びパル
ス幅の主点火１３号が出力され、角度検出器からは特定
のクランク角毎に第２のロータの突起の形状で決定され
る所定角度幅の角度信号が出力される。角度信号は機関
の回転情報をマイクロコンピュータに伝える信号として
だけではなく、マイクロコンピュータをバックアップす
る補助点火信号としても用いられる。そして、選択回路
により、正常時にはマイクロコンピュータからの主点火
信号が、異常時には角度検出器からの所定角度幅の角度
信号がそれぞれ点火信号として出力され点火コイルへの
通電遮断が行なわれる。

したがって、正常時には、点火時期を機関の運轍状態に
最も適した進角に制御できると共に、異常時にも点火が
確保でき信頼性が高い。

さらに、始動直後で充分な数の角度信号がマイクロコン
ピュータに入力されておらず、未だマイクロコンピュー
タが主点火信号を出力できない時点においても、ハード
回路である振り分け回路でパワートランジスタが選択さ
れ、角度信号により点火信号を出力して点火コイルに通
電し点火できるから、第１点火時より確実に点火制御を
行うことができる。

〔実施例〕

本発明の一実施例について図面に従って具体的に説明す
る。

第１図は本発明を４気筒の内燃機関に適用した実施例を
示す回路図である。

内燃機関のクランク軸の１７°２回転に同期して回転す
る回転軸であるカム軸３に２つのロータ１及Ｖ２が固定
され回転駆動される。第１のロータ１は、円周上を１８
０°毎に２分する遮蔽部ＩＡと切欠部ＩＢが設けられた
遮蔽ロータである。発光ダイオードと７オＦトランジス
タからなる２つの７オトカブフ４．５が第１のロータ１
の周縁部を挾むように配置されている。７オトカプラ４
．５の光通路を第１のロータ１の遮蔽部ＩＡが遮蔽し切
欠部ＩＢが開放することにより、第１のロータ１の回転
位置を１８０°毎に静的に検出する。２つの７ｉ）カブ
ラ４．５は互いに９０’の角度をなすよう配置されてお
り、互いに９０°の位相差を有する位置信号を出力する
２つの位置検出器をなしている。

第２のロータ２は、強磁性体で構成され、円周上に９０
°毎に４つの突起２Ａ〜２Ｄが設けられでいる。４つの
突起２Ａ〜２Ｄを検出するため、電磁ピックアップ６が
第２のロータ２の外周に近接して配置されている。電磁
ピックアップ６は突起２Ａ〜２Ｄの通過に伴う磁束密度
の時間的変化を検出し出力電圧を生ずるものであり、第
２のロータ２の９０°回転毎、即ちクランク軸の１８０
゛回転毎に角度信号を出力する角度検出器をなしている
。

７オトカプラ４の出力信号である位置信号４ａはエツジ
検出回路７に送られ、位置信号４ａの立上り微分パルス
７ａ及び立下り微分パルス７ｂがマイクロコンピュータ
８に入力される。微分パルス７ａ及（／７ｂは気筒の基
準判別信号として用いられる。エツジ検出回路７は、２
つのＤ型７リツプ７０フブ９を直列接続し、発振回路１
０からのクロック１０ａにより入力データをシフトさせ
て入力データのエツジを検出する周知のエツジ検出回路
である。

互いに９０°位相のずれた位置に配置された７オトカプ
ラ４及び５からの位置信号４ａ及Ｖ　５　ａが排他的論
理和デート（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ　ｏｒ）１１に入力さ
れ、その出力信号１１ａがエツジ検出回路１２に入力さ
れる。エツジ検出回路１２は、前記検出回路７と全く同
じ回路構成であり、２つのＤ型７リツプ７０ツブ１３に
より入力データをシフトさせてエツジを検出し、立上り
微分パルス１２ａと立下り微分パルス１２ｂを出力する
。

電磁ピックアップ６からの出力電圧６ａは、コンパレー
タからなる波形整形回路１４に上り矩形−波に整形され
、第２のロータ２の突起２Ａ〜２Ｄの形状に応じたパル
ス幅を有する角度信号１４ａとして出力される。角度信
号１４ａはマイクロコンピュータ８の割込入力に入力さ
れると共に、選択回路１５に入力される。

選択回路１５には角度信号１４ａの他に、マイクロコン
ピュータ８からの主点火信号８ａが入力され、主点火信
号８ａが入力されている時はその主点火信号８ａを、主
点火信号８ａが入力されない時は電磁ピックアップ６か
らの角度信号１４ａをそれぞれ選択して点火信号１５ａ
として出力する。すなわち、角度信号１４ａはクランク
角を示す信号としてだけではなく、主点火信号８ａをバ
ックアップする補助、α大信号としても使用される。

点火信号１５ａは２つのＡＮＤデートとインバータから
なる分配回路１６に導かれ、Ｄ型７リツブ７０ツブ１７
のＱ端子出力である振分信号１７ａに応じて出力点火信
号１６ａ又は１６ｂに振り分けられる。Ｄ型７リツプ７
０ツブ１７は、自からの反転出力端子１とデータ入力端
子りが接続され、クロック端子Ｃには点火信号１５ａが
インバータを介して接続されている。それ故、Ｄ型７リ
ツプ７０ツブ１７のＱ端子出力は点火信号１５ａの立上
りエツジ毎に反転する。また、Ｄ型７すγブ７０ツブ１
７のセット端子Ｓ及びリセット端子Ｒにはエツノ検呂回
路１２からの立上り微分パルス１２ａ及び立下ワ微分パ
ルス１２ｂがそれぞれ入力される。上記の分配回路１６
とＤ型７リツプ７０ツブ１７とで振り分け回路１８を構
成している。

分配回路１６の出力１６ａ、１６ｂはそれぞれパワート
ランジスタ１９．２０のベースに接続される。パワート
ランジスタ１９．２０はそれぞれ第１の点火コイル２１
及び第２の点火コイル２２の１次側コイルを励磁する。

ｔｊＳｌの点火コイル２１の２次側コイルは第１気筒及
び第４気筒の点火プラグ２３（＄＄１、＃４）に接続さ
れ、第２の点火コイル２２の２次側コイルは第２気筒及
び第３気筒の点火プラグ２３（＃２、＃３）に接ａされ
る。

また、マイクロコンピュータ８には、吸入空気量を検出
するエア７０−メータ３１、スロットル操作量を検出す
るスロットルセンサ３２、冷却水温を検出する水温セン
サ３３、バッテリ電圧を検出する電圧センサ３４等の各
種運転状態センサ３０が接続され、！Ｉｌｌの運啄状態
情報を入力する。

以上の構成に基き作動について説明する。

第２図は作動を説明するタイミングチャートである。

第１のロータ１の回転位置に従って２つの７オトカプラ
４．５の光通路が開閉され、第１のロータ１の１８０゛
回転毎に、即ち、クランク軸の１回転毎に信号レベルが
ハイレベル（Ｈ）又はロウレベル（Ｌ）に交代する位置
信号４ａ、５ａが得られる。

位置信号４ａ、５ａの信号レベルが変化する位置は各気
筒の上死点位置付近となるように７オトカプラ４．５が
配置されでいる。それ故、位置信号４ａの立上り時点は
第１気筒の上死点位置を、位置信号５ａの立上り時、く
は第３気筒の上死点位置を、位置信号４ａおよび５ａの
立下り時点はそれぞれ第４気筒及び第２気筒の上死点位
置を大略水している。

第２のロータ２の回転に伴って突起２Ａ〜２Ｄの通過に
よる磁束密度の時間的変化により電磁ピックアップ６に
出力電圧６ａが生ずる。出力電圧６ａ°を波形整形した
角度信号１４ａのパルス幅が所定の角度幅たとえば３０
°ＣＡ　（以後クランクをＣＡと呼称する）となるよう
に各突起２Ａ〜２Ｄの形状が形成され、角度信号１４ａ
の立下り時点が所定のクランク角位置に、たとえば各気
筒の上死点前４°ＣＡ（４°ＢＴＤＣ）となるように電
磁ピックアップ６が配置されている。

マイクロコンピュータ８では、角度信号１４ａの発生時
間間隔から８！閏の回転数を算出し、算出された回転数
及び各種運転状態センサ３０からの情報に基いて最適な
、α火時闇及び、Ｔ：！、火ココイル２１２２への通電
時間を気筒毎に演算する。そして、位置信号４ａの立上
り及び立下り微分パルス７ａ。

７ｂと角度信号１４ａから、上記演算された最適な点火
時期及び通電時間を実現するための主点火信号８ａをオ
ンオフするタイミングが計算され、主点火信号８ａが出
力される。

排他的論理和デート１１の出力には、１気筒毎にハイレ
ベル、ロウレベルをｔｌｉｔ信ｔ　１１　ａが得られる
。この信号１１ａの立上り微分パルス１２ａの発生時点
は第１気筒又は第４気筒の上死点位置を、立上り微分パ
ルス１２ｂの発生時点は第２気筒又は＄３気筒の上死、
α位置を示している。

立上り微分パルス１２’ａによりＤ型７リツプ７０ップ
１７は必らずセットされ、立上り微分ノ（パルス１２ｂ
により必らずリセットされる。それ故、最初の微分パル
ス１２ａ又は１２ｂによりＤ型７リツブ７０ツブ１７の
出力である振分信号１７ａのレベルが確定し、以後は、
点火信号１５ａによる振分信号１７ａの反転を逐次７％
−ド回路として確認しでいることになる。

振分信号１７ａがロウレベルの場合は）（ワートランジ
スタ１９が選択され、出力点火信号１６ａにより第１の
点火コイル２１に励磁電流Ｉ２１が流され、電流遮断時
に第１気筒及び第４気筒の点火プラグ２３（＃１、＃４
）に点火される。この時、いずれか一方の気筒は圧縮行
程であり、他方の気筒は排気行程であるから、排気行程
での火花放電は何も起さず、圧縮行程中の気筒のみが点
火燃焼することになる。同様にして、振分信号１７ａが
ノミイレベルの場合はパワートランジスタ２０が選択さ
れ、出力点火信号１６ｂにより第２の点火コイル２２に
励磁電流Ｉ２２が流され、第２気筒及び第３気筒の点火
プラグ２３（＃２、＃３）に点火される。

始動直後の作動例について第２図を参照し説明する。機
関の回転開始後、最初の微分パルス１２ａ（第２図のＰ
ｉ）により、Ｄ型７リツブ７０ツブ１７がセットされ、
振分信号１７ａが／１イレヘルに確定する。始動時には
マイクロコンビエータ８から主点火信号８ａが出力され
ないため、角度信号１４ａが選択回路１５で選択され点
火信号１５ａとして出力される。ここでは振分信号１７
ａがハイレベルであるため、最初の角度信号１４ａ（第
２図のＰ２）によりパワートランジスタ２０が駆°動さ
れ、角度信号１４ａのパルス幅即ち３０″ＣＡの通電角
でもって第２の点火コイル２２に通電される。そして角
度信号１４ａ（Ｐ２）の立下り時、即ち上死点前４°Ｃ
Ａの位置で電流Ｉ２２が遮断され、第２及び第３気筒の
点火プラグ２３（１＄２゜＃３）に点火される。ここで
は第３気筒が点火燃焼するものとする。また、角度信号
１４ａ（Ｐ２）の立下りにより振分信号１７ａが反転さ
れる。その直後に発生する微分パルス１２ｂ　（第２図
のＰ３）によりＤ型７リツプ７０ツブ１７がリセットさ
れるが、既にそのＱ端子出力（１７ｍ）はロツレベル反
転しているので何も起らない０次の角度信号１４ａ（第
２図のＰ４）では、振分信号１７ａがロウレベルである
ためパワートランジスタ１９が駆動され、第１の点火コ
イル２１に通電される。そして、第１及び第４気筒の点
火プラグ２３（＃１゜＃４）に点火され、第４気筒が点
火燃焼する。また、角度信号１４ａ（Ｐ４）の立下りに
より振分信号１７ａが反転され再びハイレベルとされる
。その直後に発生する微分パルス１２ａ（第２図のＰ５
）によりＤ型７リツプ７０ツブ１７はセットされるが、
既にそのＱ端子出力（１７ａ）は／％イレベルにされて
いるので何も起らない。

次からは、マイクロコンピュータ８から主点火信号８ａ
が出力される。以後は選択回路１５により°主点火信号
８ａが選択され、点火信号１５ａとして出力される。最
初の主点火信号８ａ（１２図のＰ６）では振分信号１７
ａがハイレベルであるため第２の点火コイル２２に通電
される。そして第２及び第３の気筒の点火プラグ２３（
＃２．＃３）に点火され、第２気筒が点火燃焼する。ま
た、主点火信号８　ａ（Ｐ　６　）の立下りにより振分
信号１７ｍが反１されロウレベルとされる０次の主点火
信号８ａ（第２図のＰ７）では第１の点火コイル２１に
通電され、第１気筒が点火燃焼する。このようにして、
第１、第３、第４、第２気筒の順序で点火燃焼が繰返さ
れる。

以上述べたように、始動直後でマイクロコンピュータ８
が主点火信号８ａを出力できない間は、電磁ピックアッ
プ６からの角度信号１４ａにより点火信号１５ａを出力
し、３０″ＣＡの通電角でもって点火コイル２１又は２
２に通電し、上死点前　・４°ＣＡ（ＢＴＤＣ）の点火
時期でもうて京大が実行される。マイクロコンピュータ
８に種々の情報が入力され主点火信号８ａが出力可能に
なった後は、その時の運転状態に最も適した通電角及び
点火時期に制御される。また、マイクロコンピュータ８
の故障時には、始動直後と同様に角度信号゛１４ａによ
り点火が実行されバックアップされる。

前記実施例においては位置検出器に７オトカプラ４．５
を用いたが、静的な位置を検出できる検出器であればよ
く、ホール素子、磁気抵抗素子等を用いることも可能で
ある。

また、本発明が４気筒以外の機関たとえば６気筒の機関
にも適用できることは勿論である。

〔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、
配電すべき気筒の選択が確実にでき適正な点火制御を第
１点火時より確実に行うことができ、信頼性が高いとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は作動
を説明するタイミングチャートである。 ′１・・・第１のロータ、２・・・第２のロータ、３・
・・カム軸、４．５・・・７オトカブラ（位置検出器）
、６・・・電磁ピックアップ（角度検出器）、８・・・
マイクロコンピュータ、１５・・・選択回路、１８・・
・振り分け回路、１９．２０・・・パワートランジスタ
、２１．２２・・・点火コイル、２３・・・点火プラグ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　点火コイルを励磁するパワートランジスタの選択に
   より高電圧を供給する点火プラグを選択する電子配電式
   点火装置において、 クランク軸の１／２回転に同期して回転する回転軸に固
   定され、回転位置を１８０°毎に２分割した位置信号を
   与える第１のロータと、 その第１のロータの回転位置をそれぞれ異なる位置で検
   出し、それぞれ相互に位相差を有する位置信号を出力す
   る複数の位置検出器と、 前記回転軸に固定され、１回転を気筒数で等分割した角
   度位置に突起を有する第２のロータと、第２のロータの
   回転に伴う前記突起の通過を検出し、角度信号を出力す
   る角度検出器と、 前記位置検出器からの位置信号及び前記角度検出器から
   の信号に基き、気筒クランク角度及び機関の回転速度を
   判別演算して主点火信号を出力するマイクロコンピュー
   タと、 前記マイクロコンピュータからの主点火信号が入力され
   ている間はその主点火信号を、主点火信号が入力されな
   い時は前記角度検出器からの角度信号をそれぞれ選択し
   て点火信号として出力する選択回路と、 前記複数の位置検出器からの位置信号により、前記点火
   信号が入力されるパワートランジスタを選択する振り分
   け回路と を備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。 ２　前記複数の位置検出器が、気筒数の１／２の個数を
   有し、１回転を気筒数で除した角度間隔でもって前記第
   １のロータの周囲に配置され、それぞれ相互に上記配置
   角度の位相差を有する位置信号を出力する複数の位置検
   出器であり、 前記振り分け回路が、上記位置信号の排他的論理和の立
   上りエッジ及び立下りエッジにより、前記点火信号が入
   力されるパワートランジスタの選択を確定する振り分け
   回路であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の内燃機関の点火装置。