JPS636746B2

JPS636746B2 -

Info

Publication number: JPS636746B2
Application number: JP57079228A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kanegae; Katsunori Oshiage; Akio Hosaka; Akito Yamamoto
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1982-05-13
Publication date: 1988-02-12
Also published as: JPS58197471A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関の電子制御点火装置に関し、
特にクランク角センサ故障時の点火機能維持技術
に関するものである。

従来の電子制御点火装置としては、例えば第１
図に示すごときものがある（その他特開昭55−
160132号や特開昭55−137361号等）。

第１図において、制御回路１は、CPU２、入
出力インタフエース３、RAM４及びROM５か
らなるマイクロコンピユータで構成されている。

またクランク角センサ６は、内燃機関のクラン
ク軸と連動し、クランク軸が単位角度（例えば
1゜）回転する毎に単位角信号S₁を出力し、また気
筒数に応じて定まる基準角度（４気筒の場合
180゜、６気筒の場合は120゜）回転する毎に基準角
信号S₂を出力する。

制御回路１は、上記の単位角信号S₁、基準角信
号S₂及び機関回転数に対応した回転数信号S₃、吸
入空気量に対応した吸気量信号S₄を入力し、所定
の演算を行なつて所定の点火時期に低レベルとな
る点火信号S₅を出力する。

この点火信号S₅が低レベルになるとトランジス
タ７がオフになり、そのとき点火コイル８の２次
側に発生した数十kVの高電圧が、デイストリビ
ユータ９を介して各気筒毎に設けられた点火プラ
グ１０Ａ〜１０Ｆ中の点火に該当しているものに
与えられ、その点火プラグで火花放電が発生して
当該気筒で点火が行なわれる。

制御回路１における演算は次のようにして行な
われる。

制御回路１内のROM５には、例えば第２図に
示すごとき最適進角値が回転数と吸入空気量との
関数として記憶されている。

制御回路１は、基準角信号S₂が入力する毎に、
その時の回転数信号S₃と吸気量信号S₄とに応じた
最適進角値を上記のROM５から読み出し、かつ
型準角信号S₂が入力した時点から入力する単位角
信号S₁の数を計数し、基準角信号S₂と上死点との
差から上記の最適進角値を減算した値に単位角信
号S₁の計数値が一致したとき、すなわち上死点か
ら最適進角値だけ進角した時点で点火信号S₅を出
力する。

例えば基準角信号S₂が上死点前70゜で出力され、
最適進角値が上死点前30゜であるとすれば、70−
30＝40であるから、基準角信号S₂が入力した時点
から単位角信号S₁を40個計数した時点が最適点火
時期に一致していることになる。

上記のように従来の電子制御点火装置において
は、クランク角センサ６から与えられる単位角信
号S₁及び基準角信号S₂が点火演算の基本になつて
いるから、万一、クランク角センサが故障して単
位角信号S₁や基準角信号S₂が入力しなくなると、
点火動作が出来なくなり、内燃機関が全く動作し
なくなつてしまうという問題があつた。

上記の問題を解決するため、クランク角センサ
を二重に備え、一方が故障しても他方のクランク
角センサで動作させるという方法も考えられる
が、クランク角センサを二重に備えるとコストが
大巾に上昇し、また取付けスペースの問題等もあ
つて現実的な解決策ではない。

本発明は上記の問題を解決するためになされた
ものであり、クランク角センサが故障した場合で
も点火動作を行なうことの出来る電子制御点火装
置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明においては、
クランク角センサの信号が出力されなくなつた場
合にクランク角センサが故障したものと判定し、
その場合には所定の周波数のパルス信号を点火信
号とするように自動的に切換え、かつノツクセン
サの信号すなわち内燃機関のノツキングの程度に
応じて上記パルス信号の周波数を変化させるよう
に構成している。

上記のように構成したことにより、広い運転範
囲にわたつて過度のノツキングを生じることな
く、良好な運転を行なうことが出来る。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例図であり、第１図と
同符号は同一物を示す。

第３図において、クランク角センサ６が故障す
ると、単位角信号S₁と基準角信号S₂とのいずれか
一方又は両方が出力されなくなる。この現象を
CPU２で判定し、故障時に高レベルとなる切換
信号S₈を出力する（故障判定についての詳細は後
述）。

また発振器１１は所定周波数（詳細後述）のパ
ルス信号S₇を出力する。

また選択回路１２は、クランク角センサ６が故
障して本来の点火信号S₅が出力されなくなつた場
合に、パルス信号S₇を点火信号S₉として出力する
ための回路であり、例えば第５図のごとき構成を
有している。

第５図において、１６及び１７はアンド回路、
１８はオア回路である。

切換信号S₈が低レベル（正常時）の場合には、
アンド回路１７の出力は常に低レベルであり、ア
ンド回路１６の出力は本来の点火信号S₅と同一に
なる。したがつてオア回路１８の出力すなわち点
火回路のトランジスタ７に与えられる点火信号S₉
は本来の点火信号S₅と同一になる。

一方、故障時に切換信号S₈が高レベルになる
と、前記とは逆にパルス信号S₇が点火信号S₉とし
て出力されることになる。

発振器１１は、例えば第６図に示すごとき構成
を有している。なお第６図において、１９は集積
回路であり、例えばシグネテイクス社製のタイマ
用ICのNE555である。

第６図の回路は、ノツク強度信号S₆の電圧レベ
ルに応じた周波数のパルス信号S₇を出力する電圧
制御発振器である。

次に上記のノツク強度信号S₆について説明す
る。

内燃機関本体に取付けられ、その振動を検出す
るノツクセンサ２０の出力、すなわちノツク信号
S₁₀は、例えば第７図S₁₀に示すごとく、ノツキン
グの程度に応じた振巾を有している。

次に、マイクロコンピユータの演算処理によつ
て上記のノツク信号S₁₀の変動分（振巾）に対応
（振巾が大のとき低レベル）したノツク強度信号
S₆を作る。

このノツク強度信号S₆で前記第６図の発振器１
１を制御すれば、第７図S₇に示すごとく、ノツキ
ングの程度が大きいときには、パルス信号S₇の周
波数を低下させることが出来る。

なお第７図S₆に示すごとく、ノツク強度信号S₆
の立上がりには適当な時定数をもたせ、ノツキン
グの程度が低下したのち、パルス信号S₇の周波数
を徐々に増加させるように構成すると良い。

上記のパルス信号S₇は、例えば30Hz程度（ノツ
キング程度大）から300Hz程度（ノツキング程度
小）迄、周波数が変化する。

なおパルス信号S₇のパルス巾（高レベルの巾）
τ₁は、いずれの場合でも約２ｍｓ程度であり、こ
れは点火コイル８に通電すべき時間（ドウエル時
間）の最小限の値（これ以下にすると点火エネル
ギーが不足する）に合せて設定する。

上記のごとく、クランク角センサ６が故障し、
パルス信号S₇が点火信号S₉として点火装置に与え
られた場合の点火の状態を第４図に示す。

第４図イは４サイクル６気筒機関の場合におけ
る各気筒の行程関係図、ロは各気筒の点火タイミ
ングの関係図、ハは一つの気筒の行程と点火タイ
ミングとの関係図である。

ハから判るように、デイストリビユータのロー
タ電極の取付け方によつて多少の差はあるが、各
気筒の圧縮上死点（TDC）前約90゜から圧縮上死
点後約30゜の間すなわちクランク角で約120゜の範
囲で点火プラグに火花放電が生じることになる。

そしてパルス信号S₇の周波数が300Hzの場合に
は、機関の回転速度が600rpmのとき10回、
3000rpmのとき２回、火花放電が生じる。

回転速度が低い時は、上記のように一定クラン
ク角当りの火花放電の密度が高いので、TDCか
らかなり進角した位置で点火（混合気爆発）する
確率が高いが、低負荷では別段支障はない。

しかし高負荷の場合には、あまり進角した位置
で点火すると過度のノツキングが発生し、機関を
損傷するおそれがある。

それを防止するため、前記のごとく、ノツキン
グの程度に応じてパルス信号S₇の周波数を変え、
ノツキング程度が大のときは、火花放電の密度を
低下させて点火時期を遅らせるように構成してい
る。

次に、一定クランク角当りの火花放電の密度
は、上死点の前後120゜の間に５〜10回程度が適当
であると考えられる。

機関の回転速度に拘りなく、常に上記の密度で
火花放電を行なわせるためには、パルス信号S₇の
周波数を回転速度に応じて変化させれば良いが、
そのためには回転速度を検出する必要がある。

しかし、回転速度は、通常クランク角センサの
単位角信号S₁から算出しているので、クランク角
センサが故障すると、回転速度も検出不能になる
ことが多い。

そのためこの場合には、クランク角センサ以外
の信号に基づいて回転速度を検出する必要があ
る。

クランク角センサの信号以外から回転速度を検
出するには、次のごとき方法がある。

(イ) 吸入空気量又は吸入負圧に対応した信号S₄
は、燃料供給量を算定するための最も基本とな
る信号であるが、その信号には各気筒の吸気弁
の開閉に同期した脈動があり、その脈動の周波
数は回転速度に比例している。したがつて上記
の周波数を検出すれば回転速度を知ることが出
来る。そのためには、例えば信号S₄をハイパス
フイルタに通して脈動分のみを分離したのち、
波形整形してパルス信号とし、そのパルス信号
を一定時間のあいだカウントして周波数を検出
するか、又はそのパルス信号の入力間隔のあい
だに入力するクロツクパルスをカウントするこ
とによつて周期を検出すれば良い。

(ロ) 電源として用いられるバツテリの電圧には、
内燃機関によつて駆動されている充電用のオル
タネータの交流分のリツプルが多少残存してお
り、そのリツプルの周波数は回転速度に比例し
ている。したがつてリツプルの周波数を検出す
れば回転速度を知ることが出来る。

リツプルの周波数を検出する方法は、前記(イ)
と同様である。

(ハ) 車速Ｖ（通常変速機の出力軸の回転速度から
検出）、変速機の変速比Ｐ及び機関の回転速度
Ｎの間には、Ｖ＝ＫＮ／Ｐ（Ｋは定数）の関係があり、かつ変速比Ｐの値は変速機の変速位置に応
じて定まつている。したがつて車両が走行してい
る場合には、車速と変速位置から機関の回転速度
を算出することが出来る。

(ニ) ノツクセンサの信号の振巾は、通常、機関の
回転速度が大きくなるに従つて増大する。

したがつてノツクセンサの振巾からも大体の
回転速度を検出することが出来る。

また気筒内圧センサを備えている場合は、そ
の信号の周波数が回転速度に比例しているの
で、それからも回転速度を検出することが可能
である。

上記(イ)〜(ニ)に記したごとく、クランク角センサ
以外で通常用いられている各種の信号からも機関
の回転速度を検出することが可能である。

そして上記のごとき方法で検出した回転速度に
対応してパルス信号S₇の周波数を変化（回転速度
大で周波数大）させてやれば、常に適当な密度で
火花放電を行なわせることが出来る。

しかし、そのような制御を行なつても、負荷が
急増したような場合には、ノツキングが発生する
ので、前記のごとく、ノツクセンサの信号に基づ
いた周波数制御を設けている。

次に、クランク角センサ６の故障は、恒久的に
故障する場合もあるが、時々故障するということ
もある。このような故障の場合における故障個所
の発見は非常に難しい。

したがつてクランク角センサ６の故障が判別さ
れて発振器１１側に切換えられた場合は、その履
歴を記憶しておくことが望ましい。

そのため第３図の実施例においては、不揮発性
メモリ１３を用いてクランク角センサ６が故障し
たことを記憶させておき、それによつてサービス
工場等でクランク角センサの故障発見を容易に行
なうことが出来るように構成している。

なおメモリとして不揮発性のものを用いたの
は、電源がオフ（機関停止時）になつたとき記憶
内容が消去してしまうのを防止するためであり、
不揮発性メモリ１３としては、メモリ自体が不揮
発性のRAMを用いるか、又はバツテリバツクア
ツプ方式（常時電圧を印加しておく方式）を用い
ても良い。

次に、本発明を適用した車両においては、クラ
ンク角センサ６が故障しても一応の走行が可能で
あるため、運転者が故障に気付かない場合もあ
る。また本発明の方式では、一応の点火は可能で
あるが、完全に正常な点火が行なわれる訳ではな
いから、その状態で長時間運転を継続すると機関
を損傷するおそれもある。

そのため第３図の実施例においては、トランジ
スタ１４と警報ランプ１５とを設け、クランク角
センサ６が故障して切換信号S₈が高レベルになる
と、警報ランプ１５が点灯させて故障発生を表示
するように構成している。

なお警報ランプ１５の代りにブザー等の発音器
を用いてもよい。

次に、クランク角センサが故障した場合に、内
燃機関の出力を一定値以下に制限する手段を設け
れば、機関の保護と故障発生警報とを兼用させる
ことが出来る。

前記のごとく、本発明によれば、クランク角セ
ンサ故障時でも一応の運転は出来るが、正常な点
火ではないので、あまり高負荷の運転を継続する
と、機関を損傷するおそれがある。

したがつてクランク角センサが故障した場合
は、機関出力を一定値以下に制限して、高負荷運
転が出来ないようにした方が良い。

具体的には、クランク角センサが故障して切換
信号S₈が高レベルになつた場合には、機関回転速
度、車速、吸入空気量等の機関出力に関連する量
が一定値以上になつたとき、燃料噴射又は点火動
作を停止させるように構成すれば良い。この演算
はマイクロコンピユータで処理することが出来
る。

また機関出力を一定値以下に制限すると、運転
者がアクセルペダルを操作しても出力がある値か
ら増加しなくなるので、運転者に異常発生を気付
かせることが出来る。そのため特別な警報ランプ
等を設けなくても、故障発生警報を行なうことが
出来、警報器の設置スペースや費用が節約出来る
という効果がある。

次に、第３図の実施例においては、発振器１１
と選択回路１２とを特別に設けた場合を例示した
が、上記の両回路の機能を入出力インタフエース
３で兼用させることも出来る。

すなわち第３図の装置のように、マイクロコン
ピユータを用いた装置においては、入出力インタ
フエース３は種々の用途に対応できるように、汎
用性を持たせた機能のLSIで構成されていること
が多い。

例えば点火装置に用いる入出力インタフエース
３は、第８図に示すごとく、カウンタ２２、内部
クロツクパルスの発振器２３、モード選択レジス
タ２４及びレジスタ２５〜２８、コンパレータ３
１等から構成されている。なお２９はCPUから
の信号を伝えるアドレスバス、３０は同じくデー
タバスである。

上記の入出力インタフエースには、二つの出力
モードがある。

第１のモードMODE１は、外部クロツクと外
部トリガ信号による単安定マルチバイブレータの
モードであり、第２のモードMODE２は、内部
クロツクによる非安定マルチバイブレータのモー
ドである。

本発明の場合、通常（正常時）は第１のモード
で動作しており、外部クロツクとしてクランク角
センサ６の単位角信号S₁を用い、外部トリガ信号
として基準角信号S₂を用い、基準角信号S₂が入力
した時点から後に入力した単位角信号S₁を計数す
る。コンパレータ３１はカウンタ２２の計数値が
レジスタ２５に書かれている所定の値に達したと
き高レベルとなり、かつレジスタ２６に書かれて
いる所定の値に達したとき低レベルになるパルス
信号S₁₁を出力し、それと同時にカウンタ２２を
リセツトする。このパルス信号S₁₁が前記した正
常時の点火信号S₅に相当する。

次にクランク角センサ６が故障して単位角信号
S₁や基準角信号S₂が入力しなくなつた場合は、
CPU２からの信号によつてモード選択レジスタ
２４を書き換えることにより、第２のモードに
し、カウンタ２２は発振器２３から与えられる内
部クロツクパルスを計数し、コンパレータ３１は
カウンタ２２の計数値がレジスタ２７に書かれて
いる値になると低レベル、レジスタ２８に書かれ
ている値になると高レベルになるパルス信号S₁₁
を出力し、同時にカウンタ２２をリセツトする。
このパルス信号S₁₁が前記第３図のパルス信号S₇
に相当し、故障時の点火信号となる。

なおノツク強度信号S₆（この場合には外部には
出力されない）のレベルに応じて、レジスタ２７
と２８との値を書き換えれば、パルス信号S₁₁の
周波数を変えることが出来るので、前記と同様に
ノツキングが強い時の一定クランク角当りの火花
放電の密度を低下させることが出来る。

また機関回転数を検出することが出来れば、そ
れに応じてレジスタ２７と２８との値を書き換え
れば、前記と同様に機関回転数に応じてパルス信
号S₁₁の周波数を変え、回転数が変化しても常に
最適の火花放電回数に保つことが出来る。

第９図は上記の動作のフローチヤートである。

第９図において、FCRはクランク角センサ故
障判別フラグであり、FCR＝１は故障時、FCR
＝０は正常時を示す。またレジスタ２７の値M₁
はパルス巾２ｍｓ相当値、レジスタ２８の値N₁
はパルス巾３ｍｓ相当値、n₁は20ｍｓ、n₂は１ｍ
ｓ相当値である。

なお第９図のフローチヤートにおいて、P₃の
判断を設けたのは次の理由による。

すなわち、電源がオン（イグニシヨンキースイ
ツチがオン）にされてからスタータスイツチがオ
ンにされてスタータモータが回転し始めるまでの
間は、機関が回転していないのであるから、クラ
ンク角センサの出力は無く、したがつてクランク
角センサが故障していなくてもP₁はNOになつて
しまう。

そのためP₃の判断を設け、スタータスイツチ
がオン（P₃＝YES）になつてもクランク角セン
サの出力がない場合（P₁＝NO）に始めてP₄で
FCR＝１にしてクランク角センサが故障したも
のと判断するように構成している。

なお、一旦P₄でFCR＝１になれば、次回の演
算からはP₂がYESになるので、直ちにP₅へ行く。

P₅では運転条件、例えば回転速度に応じてパ
ルス巾の基準値N₁（前記の点火密度の最適値にす
るためのパルス巾）を算定する。

またP₆以下は前記のノツキングによる制御部
分であり、M₁＝２ｍｓ、N₁＝３ｍｓ、n₁＝20ｍ
ｓ、n₂＝１ｍｓとすれば、ノツキングの程度に応
じて次のごときパルスをパルス信号S₇として出力
する。

(イ) ノツキングレベルが所定値以上のときは、高
レベルのパルス巾が２ｍｓで周期が23ｍｓ（N₁
＋n₁＝23）。

(ロ) ノツキングレベルが所定値未満で、レジスタ
２８の内容がN₁以下のとき、すなわちノツキ
ングしていないときは、高レベルのパルス巾が
２ｍｓで周期が３ｍｓ（N₁＝３）。

(ハ) ノツキングレベルが所定値未満で、レジスタ
２８の内容がN₁より大きいとき、すなわちノ
ツキングが終了したのち、周期を徐々に基準値
N₁まで復帰させているときは、高レベルのパ
ルス巾は２ｍｓ、周期は前回の演算時のレジス
タ２８の値から１ｍｓ（n₂＝１）を減算した値
となる。

上記のように制御すれば、前記第７図のS₆及び
S₇に示すごとく、ノツキングが生じたときはパル
ス信号S₇の周期を大きく（周波数を小さく）し、
ノツキングが終了したのち、徐々に基準値N₁ま
で復帰させることができる。

なお第７図のパルス信号S₇は、表示を明瞭にす
るため周期を実際の約20倍に引き伸して表示して
いる。

次に、前記のクランク角センサ６の故障判定に
ついて詳細に説明する。

第１０図は故障検出手段の基本構成を示すブロ
ツク図である。

第１０図において、エンジン状態信号S₁₅（詳細
後述）は、回転判定手段４０に入力され、エンジ
ンが回転中かどうかが判定される。クランク角セ
ンサ６から出力される単位角信号S₁と基準角信号
S₂とは信号有無判定手段４１に入力され、クラン
ク角センサ６からのパルス信号が出ているかいな
いかが判定される。４０，４１の両手段の判定結
果の信号S₁₆，S₁₇が論理判定手段４２に入力さ
れ、エンジンが回転中にクランク角センサ信号が
出ていなければ、クランク角センサが故障と論理
判定し、そうでなければ故障ではないと判定し、
判定結果信号S₁₈を出力する。この判定結果信号
S₁₈が前記第３図の切換信号S₈に相当し、これに
よつて点火や燃料噴射の制御を切換える。

次に第１１図は回転判定手段４０の一実施例図
である。

第１１図において、エアフローメータ４３は、
エンジンに吸入される空気量に応じてポテンシヨ
メータが動作して電圧信号を発する。本例では空
気量が少ない時に高電圧を、多い時に低電圧を発
する。この電圧信号をエンジン状態信号S₁₅とし
て用いる。コンパレータ４４には抵抗R₁とR₂で
決められた所定電圧が基準電圧として与えられて
いる。従つて、所定値以上の空気量が吸入されて
いる時、即ち、エンジンが所定値以上の回転数の
時、コンパレータ４４の出力すなわち前記の信号
S₁₆は“１”となる。

エンジンが回転している場合には必ず空気が吸
入されているので、これによつてエンジンの回転
判定ができる。

なお、吸入空気量以外に、例えばインテークマ
ニホールドの吸入負圧に応じた電圧を発する圧力
センサの信号の大小を判定しても同様に判定でき
る。また、所定の空気量あるいは吸入負圧以上か
以下かでスイツチングするスイツチ（例えば圧力
スイツチ）を用いてもよい。この場合にはコンパ
レータ４４は不要で、次の論理判定手段４２の特
性に合つたレベルに変換するだけでよい。

なお図示してないが、常識的に、入力信号に乗
る雑音を除去するフイルタ回路などの波形整形回
路が間に入ることもある。

また、アナログ・デイジタル変換回路を有する
マイクロコンピユータを用いたシステムの場合、
デイジタル値に変換し、その大小を判定するプロ
グラムを適用すれば、ハードウエアとしてのコン
パレータは不要になる。

また、吸入空気量あるいは吸入負圧は、エンジ
ンの制御を行なう場合、必須の入力信号であるた
め、クランク角センサの故障検出のために特別な
センサを必要としないというメリツトがある。

次に第１２図は、回転判定手段４０の他の実施
例図である。

第１２図において、４５はカルマン渦を利用し
たエアフローセンサで、吸入空気量に応じた周波
数のパルスを発生するセンサである。このパルス
信号をエンジン状態信号S₁₅として用いる。

このパルス信号が（当然波形整形されて）再ト
リガ可能な単安定マルチバイブレータ４６に入力
される。再トリガ可能な単安定マルチバイブレー
タ４６は例えばモトローラ社製のMC14538で、
パルスが入らなければ出力は“０”であるが、パ
ルスが入つてトリガされると、所定時間の間出力
が“１”になる。出力が“１”の間にさらに次の
パルスが入ると、そのパルスによつて再度トリガ
され、その時から所定時間出力は“１”を続け
る。従つて、パルスが所定の間隔以下の間隔（所
定以上の周波数）で入力されると、出力は“１”
を続けることになる。パルスの周波数は空気量に
比例しているので、所定量以上の空気量かどう
か、即ち、エンジンが回転しているかどうかが判
定できる。

なお、この場合、入力パルスの周波数あるいは
周期を測定するパルス入力インタフエースを有す
るマイクロコンピユータの場合には、そのパルス
の周波数あるいは周期を測定し、そのデータを所
定値と比較することによつて、エンジンが回転し
ているかどうかをマイクロコンピユータで判定で
きる。

さらに、いわゆる周波数・電圧（FV）変換回
路を用い、変換された電圧をコンパレータやAD
変換後に比較する手段などを用いて判定すること
もできる。

次に第１３図は信号有無判定手段４１の一実施
例図である。

クランク角センサ６からの基準角信号S₂は再ト
リガ可能な単安定マルチバイブレータ４８に入力
され、前述のエアフローセンサ４５のパルスの有
無判定と同様に、基準角信号S₂のパルスが所定の
周波数（例えばエンジン回転20rpm以上に相当）
以上で発生していれば、出力は“１”になるが、
故障してパルスが発生しなくなると“０”にな
る。

単位角信号S₁は別の再トリガ可能な単安定マル
チバイブレータ４７に入力され、同様に（単安定
マルチバイブレータの１トリガに対する出力時間
は本例では基準角信号S₂に対するものの1/60に設
定する）パルスが発生していれば“１”、発生し
ていなければ“０”の出力が得られる。

両出力はNAND回路４９に入力される。両出
力が“１”ならば、即ち、基準角信号S₂と単位角
信号S₁の両方共発生していれば、NAND回路の
出力すなわち前記の信号S₁₇は“０”になる。

どちらか一方の出力が“０”ならば、即ち、基
準角信号S₂と単位角信号S₁のうちのどちらか一方
でも（両方の場合を含めて）発生していないと、
NAND回路の出力S₁₇は“１”になる。

なお前記エアフローセンサ４５の例でも述べた
ように、マイクロコンピユータのインタフエース
を用いて、基準角信号S₂および単位角信号S₁の周
波数、周期を測定して判定したり、FV変換して
判定する方法も適用できる。また、例えば、基準
角信号S₂だけのクランク角センサの場合には当然
その信号だけで判定する。

次に第１４図は論理判定手段４２の一実施例図
であり、AND回路５０で構成される。信号S₁₆と
信号S₁₇が両方共“１”の時、即ち、エンジンが
所定回転以上で、基準角信号S₂あるいは単位角信
号S₁のどちらか一方でも発生していない時、判定
結果信号S₁₈は“１”になり、クランク角センサ
が故障していることを示す。

信号S₁₆と信号S₁₇のどちらか一方でも“０”の
時は、判定結果信号S₁₈は“０”になり、クラン
ク角センサは正常である（あるいは故障している
かもしれないが信号の発生を必要とされていな
い）ことを示す。

上記の結果をまとめると第１５図に示すように
なる。

なお上記の論理判定も当然マイクロコンピユー
タで行なうことが出来る。

次にエンジン状態信号S₁₅について詳細に説明
する。

エンジン状態信号S₁₅としては前述の吸入空気
量や吸入負圧の他に、以下のようなものが利用で
きる。

(1) スタータ・モータの作動信号例えば、スタータ・スイツチの開閉信号を用
いる。スイツチが閉じている場合には、スター
タ・モータが作動するので、エンジンは回転す
るはずである。従つて、スイツチが閉じている
ことを、スタータ・モータにかかる電圧や電流
などで検出し、エンジンが回転していると判定
すればよい。この場合、スイツチが閉じてから
実際にエンジンが所定の回転に達するまでに
は、エンジンの回転部分の慣性のため、時間遅
れがある。また、エンジン回転の検出をスイツ
チが閉じている間しかできないこともあるた
め、若干の工夫が必要であるが、特別にセンサ
類を必要としないというメリツトと、始動（ク
ランキング）時に素早く故障検出ができるとい
うメリツトがある。

第１６図は、スタータ・スイツチ５１の信号
を使う場合の具体的例図である。回転判定手段
４０は抵抗R₃、コンデンサC₁、ダイオードD₁、
ツエナーダイオードZD₁で構成されている。

スタータ・スイツチ５１が閉じると、スター
タ・モータ５２が回転し始めると共に、＋12V
のバツテリ電圧が入力され、R₃とC₁の回路で
遅延され、ZD₁で5Vに波形整形された信号S₁₆
が出力される。即ち、スタータ・スイツチ５１
が閉じてから所定時間遅れで論理レベル“１”
になり、エンジンが回転中であることを示す。
スイツチ５１が開くと、ダイオードD₁を介し
て急速に放電され、直ちに“１”となる。

信号有無判定手段４１は第１３図と同じで、
クランク角センサの信号が無いと信号S₁₇は
“１”になる。

論理判定手段４２は、AND回路５３とセツ
ト（Ｓ）、リセツト（Ｒ）入力を有するフリツ
プ・フロツプ５５、インバータ５４で構成され
る。正常時にはクランク角センサ信号が発生し
ているので信号S₁₇は“０”になり、インバー
タ５４で反転されて、リセツト入力Ｒに“１”
が入り、フリツプ・フロツプ５５のＱ出力すな
わち判定結果信号S₁₈は“０”になる。クラン
ク角センサ６が故障していると、信号S₁₇は
“１”であり、スタータ・スイツチ５１が閉じ
て、エンジンが回転しているはずの時は、信号
S₁₆も“１”になる。

そのためAND回路５３の出力が“１”にな
るので、セツト入力Ｓに“１”が入り、フリツ
プ・フロツプ５５のＱ出力は“１”となつて故
障であることを示す。スタータ・スイツチが開
くと、信号S₁₆は“０”になり、セツト入力も
“０”になるが、リセツト入力も“０”なので、
Ｑ出力は“１”に保持され、故障状態である出
力が保持される。その後、クランク角センサ６
が正常に復帰した場合には、リセツト入力が
“１”になり、Ｑ出力が“０”になつて正常で
あるという出力となる。

(2) 油圧信号エンジンが回転している時には、エンジン潤
滑油はオイルポンプによつて加圧されるので圧
力が高くなる。通常の車両には油圧計あるいは
油圧警報ランプが付いており、あらたなセンサ
を追加しなくても、これらの回路から信号を取
つて、前述の各例と同様な構成の回転判定手段
に入力すれば、エンジン回転中の信号が得られ
る。

(3) 車速信号車両走行中にはエンジンが回転しているはず
であるので車速信号からもエンジンの回転を判
定できる。但し、トランスミツシヨンがニユー
トラルの場合や、クラツチが切れている場合に
は、車速はゼロでなくてもエンジンが回転して
いないこともある。即ちクランク角センサは正
常でも信号が出ないということもあるので、エ
ンジン回転中という判定の中に、これらの状態
を示す信号を入れて判定する必要がある。

(4) バツテリ電圧、オルタネータ信号バツテリはエンジンで駆動されるオルタネー
タによつて充電され、充電中は通常よりも高い
電圧になる。従つて、比較器等を用いて、通常
レベルより高いかどうかを判定し、エンジン回
転中であることを判定することができる。この
場合も特別なセンサを必要としないという利点
がある。

なお、オルタネータは交流電圧を発生するの
で、その電圧波形を波形整形してパルスに変換
すれば、エンジン回転に比例した周波数のパル
スが得られ、エンジン回転に直結した信号が得
られるので、正確にエンジン回転が判定でき
る。

また通常の車両には、バツテリへの充電を示
すチヤージ・ランプが付いている。これはエン
ジンが回転して、バツテリへ充電していること
を示す表示である。従つて、このランプにかか
る電圧を測定すれば、エンジンの回転を判定で
きる。

(5) エンジン振動エンジン回転中はエンジンが振動する。従つ
て、加速度（振動）ピツクアツプでエンジンの
振動に応じた信号を得て、これを増幅、整流、
平滑して、所定のレベル以上か以下かを判定す
れば、エンジン回転を判定できる。

また、エンジン回転の判定は上述のものを組
合せて用いると、さらに確実な判定ができる。

例えば、吸入空気量信号のみでエンジン回転
の検出を行なう場合、エンジンがかかつている
状態では吸入空気量がかなり大きく、かかつて
いる状態から停止状態への遷移は確実に検出で
きる。しかし、始動時の吸入空気量は非常は小
さく、停止時と区別するのが非常に困難であ
る。このため始動時は、スタータ・スイツチに
よつてエンジンの回転検出を行なつてやれば、
停止状態から、エンジンの回転している状態へ
の遷移を早く確実に検出できる。

よつて、これら２つを組み合せて、スター
タ・スイツチの閉でエンジン回転を検出して故
障判定を行ない、バツクアツプ回路を作動さ
せ、また吸入空気量信号でエンジン停止を判定
してバツクアツプ回路の作動を停止するように
すれば、エンジンの回転判定を早く確実に行な
うことができる。

この場合には、第１６図の例で、フリツプフ
ロツプ５５のリセツト入力Ｒに、信号S₁₇の反
転出力の代りに第１１図の例で示したコンパレ
ータ４４の出力を反転して入力すればよい。

以上説明したごとき故障検出手段を用いれば、
エンジンが回転中で、クランク角センサからの信
号が発生していなければならない時に発生しない
という故障を正確に検出することが出来る。

以上説明したごとく本発明によれば、クランク
角センサが故障した場合にも、機関が支障なく作
動出来る程度の点火機能は維持することが出来る
ので、修理工場や自宅まで自走することが可能と
なる。特にノツキングの程度に応じて点火の密度
を変えるように構成しているので、過渡のノツキ
ングが発生することがなく、クランク角センサの
故障時に運転を継続しても、機関本体を損傷する
おそれがなくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例図、第２図は最適点火
進角値の特性図、第３図は本発明の一実施例図、
第４図は各気筒の行程と火花放電タイミングとの
関係図、第５図は選択回路１２の一実施例図、第
６図は発振器１１の一実施例図、第７図はノツク
信号S₁₀、ノツク強度信号S₆及びパルス信号S₇の
関係図、第８図は入出力インタフエースの一実施
例図、第９図は本発明の演算を示すフローチヤー
トの一実施例図、第１０図はクランク角センサ故
障検出手段の基本構成を示すブロツク図、第１１
図及び第１２図はそれぞれ回転判定手段の一実施
例図、第１３図は信号有無判定手段の一実施例
図、第１４図は論理判定手段の一実施例図、第１
５図は論理判定の真理値を示す図、第１６図は故
障検出手段の他の実施例図である。符号の説明、１……制御回路、２……CPU、
３……入出力インタフエース、４……RAM、５
……ROM、６……クランク角センサ、７……ト
ランジスタ、８……点火コイル、９……デイスト
リビユータ、１０Ａ〜１０Ｆ……点火プラグ、１
１……発振器、１２……選択回路、１３……不揮
発性メモリ、１４……トランジスタ、１５……警
報ランプ、１６，１７……アンド回路、１８……
オア回路、１９……集積回路、２０……ノツクセ
ンサ、２２……カウンタ、２３……発振器、２４
……モード選択レジスタ、２５〜２８……レジス
タ、２９……アドレスバス、３０……データバ
ス。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定
のクランク角度で第１の信号を出力するクランク
角センサと、運転条件に応じて予め設定された点
火時期のクランク角度になつた時点を上記第１の
信号に基づいて判別し、その時点で第１の点火信
号を出力する第１の手段と、上記第１の点火信号
が与えられた時点で点火用の高電圧を発生させる
第２の手段と、上記高電圧を各気筒の点火プラグ
に順次分配するデイストリビユータとを備えた電
子制御点火装置において、上記第１の信号の少な
くとも一部が出力されなくなつた場合に上記クラ
ンク角センサが故障したものと判定してクランク
角度に無関係な所定周波数の第２の点火信号を上
記第１の点火信号の代りに上記第２の手段に与え
る第３の手段と、内燃機関のノツキング程度に対
応した第２の信号を出力するノツクセンサと、上
記第２の点火信号の周波数を上記第２の信号に応
じて変化させる第４の手段とを備え、クランク角
センサが故障した場合に上記第２の点火信号によ
つて上記第２の手段を制御して点火動作を行なわ
せ、かつノツキングの程度に応じて上記第２の点
火信号の周波数を制御することを特徴とする電子
制御点火装置。２前記第２の点火信号の周波数を内燃機関の運
転条件に応じた値に設定するように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子制
御点火装置。３前記第２の点火信号の周波数を内燃機関の回
転速度に応じた値に設定するように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電子制
御点火装置。４前記第１の手段が、ノツクセンサと、該ノツ
クセンサの信号に応じて点火時期を２次的に制御
するノツク制御機構とを備えているものである場
合に、クランク角センサの故障時には上記ノツク
センサの信号を前記第２の信号として用いるよう
に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の電子制御点火装置。５前記第１の手段がマイクロコンピユータで構
成されている場合に、上記マイクロコンピユータ
内の入出力インタフエースの動作モードを切換え
ることによつて前記第１の点火信号と第２の点火
信号とを切換えて出力するように構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のい
ずれかに記載の電子制御点火装置。６内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定
のクランク角度で第１の信号を出力するクランク
角センサと、運転条件に応じて予め設定された点
火時期のクランク角度になつた時点を上記第１の
信号に基づいて判別し、その時点で第１の点火信
号を出力する第１の手段と、上記第１の点火信号
が与えられた時点で点火用の高電圧を発生させる
第２の手段と、上記高電圧を各気筒の点火プラグ
に順次分配するデイストリビユータとを備えた電
子制御点火装置において、上記第１の信号の少な
くとも一部が出力されなくなつた場合に上記クラ
ンク角センサが故障したものと判定してクランク
角度に無関係な所定周波数の第２の点火信号を上
記第１の点火信号の代りに上記第２の手段に与え
る第３の手段と、内燃機関のノツキング程度に対
応した第２の信号を出力するノツクセンサと、上
記第２の点火信号の周波数を上記第２の信号に応
じて変化させる第４の手段と、上記第３の手段が
クランク角センサ故障と判定した場合に作動して
故障発生を表示する警報手段と、その故障情報を
記憶しておく不揮発性メモリとを備えた電子制御
点火装置。７内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定
のクランク角度で第１の信号を出力するクランク
角センサと、運転条件に応じて予め設定された点
火時期のクランク角度になつた時点を上記第１の
信号に基づいて判別し、その時点で第１の点火信
号を出力する第１の手段と、上記第１の点火信号
が与えられた時点で点火用の高電圧を発生させる
第２の手段と、上記高電圧を各気筒の点火プラグ
に順次分配するデイストリビユータとを備えた電
子制御点火装置において、上記第１の信号の少な
くとも一部が出力されなくなつた場合に上記クラ
ンク角センサが故障したものと判定してクランク
角度に無関係な所定周波数の第２の点火信号を上
記第１の点火信号の代りに上記第２の手段に与え
る第３の手段と、内燃機関のノツキング程度に対
応した第２の信号を出力するノツクセンサと、上
記第２の点火信号の周波数を上記第２の信号に応
じて変化させる第４の手段と、上記第３の手段が
クランク角センサ故障と判定した場合に作動して
内燃機関の出力を制限する第５の手段を備えた電
子制御点火装置。