JPS6388274A - 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〕 本発明は内燃機関の点火制御装置に係り、特に点火コイ
ルの一次電流の断続により点火用高電圧を発生するいわ
ゆる電流遮断式の内燃機関の点火制御装置に係る。

〔従来の技術〕

従来の点火制御装置では、例えば特開昭５６−３８５６
０号公報等に知られるように、機関が設定回転数以上の
値で運転されている時には点火コイルの一次電流の通電
開始点及び点火時期を演算により決定するものが知られ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、しかしながら、機関回転数が例えば
５０ｒｐｍｉ度の極低速回転領域では。

上記通電開始点及び点火時期はクランク基準位置信号を
利用して固定角度に設定されている８そのため、回転変
動の大きなこの極低速回転領域では通電期間の正確な制
御が困難となる。特に自動車等においては、燃料系等の
トラブルにより完爆せずにスタータを連続して回すよう
な場合、このような極低速領域での運転が長時間続くと
点火コイルの一次電流を制御するパワートランジスタが
発熱し、破壊されるという問題を生じる。

このような問題点に対処するため、例えばパワートラン
ジスタの容量を大きくし、放熱板を大きくする等のこと
が考えられるが、これでは点火装置自体の容量が大きく
、また高価なものとなってしまう。

本発明の目的は、そこで、上記の従来技術の有する問題
点に鑑み、パワートランジスタめ容量を増大せずに極低
速回転時においても破壊されることのない内燃機関の点
火制御装置を提供することにある。

〔作用〕

上述のような本発明によれば、機関が所定の回転数以下
の状態で運転される状態が生じ、その継続期間が所定の
期間以上継続するとパワートランジスタの導通時間が短
縮され、これによりパワートランジスタにおける熱の発
生が減少される。これにより、パワートランジスタの熱
容量の増大、又は放熱板の拡大等の対策をせずに極低速
回転時においても破壊されることがない内燃機関の点火
制御装置を得ることが可能となる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の本発明の目的は、点火コイルの一次電流の断続を
制御するパワートランジスタと、内燃機関のクランク軸
の複数の基準位置を検出するクランク基準位置センサと
、内燃機関の運転状態を検出するセンサと、上記センサ
からの出力信号に基づいて上記パワートランジスタの通
電時間及び遮断時間を演算して出力する制御装置と、上
記クランク基準位置センサからの出力信号を基準とし上
記制御装置から出力される通電時間・遮断時間の経過時
点を通電時期・遮断時期とすることにより上記パワート
ランジスタを制御する点火信号を発生し、もって点火時
期を制御する点火制御回路であって、上記制御装置は、
内燃機関の回転速度が設定値よりも小さい場合には上記
クランク基準位置センサ出力時期を直接的に上記通電時
期・遮断時期とし、さらに回転数が上記設定値よりも小
さい状態がある設定期間以上継続した場合には上記の通
電時期を短かくする内燃機関の点火制御装置により達成
される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明になる内燃機関の点火制御装置についての
一実施例を、以下図を用いて詳細に説明する。

第２図は４サイクル４気筒工ンジン用点火制御装置であ
り、各気筒にはそれぞれ点火プラグＰＬ　。

Ｐｚ　、Ｐｓ　、Ｐａが設けられている。これらの点火
プラグは一対ごとに、例えば点火プラグＰＩ　とＰ４及
び点火プラグＰ２とＰ３はそれぞれの点火コイル６０．
６１の二次コイルに接続されている。

これら点火コイルの一次コイルはそれぞれのパワートラ
ンジスタ５０．５１に直列に接続され、以下に述べるＩ
ＩＩ御部からの信号によりその断続が制御されて上記二
次コイルに点火用高電圧を発生する。

さらに第２図において、上記制御部はマイクロコンピュ
ータ（以下マイコンと称す）等により構成されており、
その詳細を以下に示す。

ｌはバッテリを示し、各ブロックに電源を供給する電源
回路４に接続される。２は機関の冷却水温を検出する水
温センサ、３は機関のマニホールド内の圧力を検出する
圧力センサを示している。

このバッテリｌ、水温センサ２．圧カセンサ３のアナロ
グ信号は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５によ
りＡ／Ｄ変換され、このＡ／Ｄ変換された各データは所
定のタイミングでマイコンのセントラル・プロセッシン
グ・ユニット（ＣＰＵ）１０に取り込まれる。

６は機関のアイドリング状態を検出するアイドルスイッ
チ、スロットルの全開状態を検出するスロット全開スイ
ッチ、スタータの作動状態を検出するスタータスイッチ
等を含む各種機関運転状態を検出する各種のディジタル
センサ群であり、これらからの出力信号にディジタル・
インプット・インターフェイス（Ｄｉ）７を経由してＣ
ＰＵＩ　Ｏへ入力され、その状態に応じた点火時期制御
が行われることとなる。

８はクランクの基準位置検出器であり、この基準位置検
出器８は、機関のクランク軸に同期して回転する磁性回
転体８０．磁気ピックアップセンサ８１より構成されて
いる。上記磁性回転体８０にはクランク角４５°間隔毎
に複数の突起部が設けられており、その内の１つは他の
突起部より幅が広くなっており、これにより各気筒のリ
ファレンス番号（Ｒｅｆ、Ｎα）が判別される。これら
の突起部が磁気ピックアップセンサ８１の近傍を通過す
ることにより磁気ピックアップセンサ８１からは突起部
の両端で正負のパルスが発生する。このパルスは波形整
形回路９において波形整形され、第４図の（Ａ）に示す
如くクランク基準位置信号となる。そして、　Ｒｅｆ、
＆４　及び８のクランク基準位置信号はＢＴＤＣＩＯ”
の位置となるように設定されている。

２３は一定周期（例えば本実施例では１μ５ｅｃ）で常
時カウント動作を行なっているフリーランニングカウン
タである。２１はエツジ検出器であり、上記クランク基
準位置信号ｉ　Ｎ　Ｔ　Ｌの立上りエツジを検出し、Ｃ
ＰＵｌ０に割込信号を送り、ラッチ回路（１）２２に出
力線２６を通して信号を送る。ラッチ回路（１）２２は
、エツジ検出器２１からの信号が入力されるとフリーラ
ンニングカウンタ２３の値を保持する。すなわち、上記
クランク基準位置信号１ＮＴＬの立上り時のフリーラン
ニングカウンタ２３の値が１次に上記クランク基準信号
１ＮＴＬの立上りが到来するまで保持される。

ＣＰＵｌ０は、上記の種々の入力信号を受けて、リード
・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）１１にあらかじめ格納さ
れているプログラムに従って回転速度、マニホールド内
圧力等を取込み１点火進角値。

通電時間の演算を行ない、さらにこれらの演算結果から
実際に出力すべき点火時期データ、通電開始時期データ
を算出する。１２は、読出し書込み可能な記憶素子ラン
ダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）であり１時々刻々と
変化しているデータ等を記憶している。

２４はＣＰＵｌ０からのデータを保持するラッチ回路（
２）であり、このラッチ回路（２）２４とフリーランニ
ングカウンタ２３の値は常時、比較器２５において比較
されており、ラッチ回路２（２４）とフリーランニング
カウンタ２３の値が一致した時に、比較器２５からパル
スが発生し。

ＣＰＵｌ０に割込信号を出力する。さらにこの比較器２
５からの他のパルスはフリップフロップ３０のクロック
（Ｇ　Ｋ）に接続され、このフリップフロップ３０はこ
のクロック信号に同期し、そのデータ端子（Ｄ）に入力
されているＣＰＵｌ０からの演算されたデータに従って
その出力端Ｑの出力を変化（反転）する。

アンドゲート４０，４１には上記のフリップフロップか
らの出力（点火信号）とｃｐｕｉｏからの分配信号ｄ（
１）、ｄ（２）を受け、双方がハイレベルの時のみ出力
する１分配信号ｄ（１）、　ｄ（２）はお互に反転した
信号である。アンドゲート４０゜４１の出力はそれぞれ
第１・４気筒の点火信号、第２・３気筒の点火信号であ
り、点火コイル６０゜６１の通電を制御するスイッチン
グ素子、すなわちパワートランジスタ５０．５１に接続
されている。

第３図は、第２図の回路のクランク基準位置信号１ＮＴ
Ｌと点火信号のタイミングを示す波形図である。また、
第４図は、上記回路の動作を説明するフローチャートで
あり、以下これらに沿ってその動作を説明する。

まず第３図のステップ１００において、例えば上記クラ
ンク基準位置信号１ＮＴＬを用いてエンジン回転数Ｎを
検出する。ステップ１０１において、エンジン回転数が
設定回転数Ｎｌ（例えば、本実施例では３００ｒｐｍ）
以下がどぅがを判定し、Ｎ１以上の時は通常時制御を行
なう、すなわち、ステップ１０２において、回転数Ｎに
応じて、あらかじめＲＯＭ１１等記憶されている点火時
期。

通電時間を検索する０次にステップ１０３において上記
検索した点火時期、通電時間の値に基づき、クランク基
準位置（ｉＮＴＬの立上り位置）から通電開始時期ＴＯ
Ｎ、点火時期ＴＯＦＦまでの経過時間を計算する。そし
て、ステップ１０４でその計算値をラッチ回路（２）に
出力する。その結果、既に説明したように、このラッチ
回路（２）２４とフリーランニングカウンタ２３の値が
一致した時に、比較器２５からパルスが出力され、第４
図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、所定の位置で第１・４気
筒又は第２・３気筒用点火コイル６０゜６１の一次コイ
ル電流を制御するパワートランジスタ５０．５１のオン
・オフが制御される。そしてこのパワートランジスタ５
０．５１のオフ時に点火用高電圧が点火コイルの二次側
に発生して点火プラグにより点火される。

次に、ステップ１０１において、エンジン回転数がＮｉ
　　（３００ｐｐｍ）以下と判定された場合について、
第１図のフローチャート及び第５図を用いて説明する。

ステップ１０１でエンジン回転数ＮがＮ１以下（Ｎ＜Ｎ
１）と判断されると、ステップ２００で低回転時の制御
を行う。ステップ２０１において。

エンジン回転数ＮがＮｘ以下（（Ｎ＜Ｎｚ　）の状態が
続いている時間ｔを測定し、さらにステップ２０２にお
いて、この測定時間ｔが設定値ｔ１以上かどうかを判定
する１本実施例では、上記時間設定値ｔ１を１０秒に設
定している。

上記ステップ２０２において、ｔ　＜　ｔ　１の時、す
なわちエンジン回転数ＮがＮ１以下の状態で設定時間ｔ
ｚ　　（１０秒）以下の場合には、ステップ２０３によ
り既述のリファレンス番号（ＲｅｆＮａ）が“３”か否
かを判断し、その結果“Ｙ　Ｅ　Ｓ　”の場合にはステ
ップ２０４においてラッチ回路（２）にＴＯＮ＝Ｏを出
力する。次に、ステップ２０５では“Ｒａｆ　＆”　が
“４″か否かが判定され“４″である場合にはステップ
２０６でラッチ回路（２）にＴＯＦＦ＝Ｏを出力する。

さらにステップ２０７においては“ＲｅｆＮａ”　が“
７″か否かを判断し、“Ｙ　Ｅ　Ｓ　”の場合にはステ
ップ２０８においてＴＯＮ＝Ｏをラッチ回路（２）に出
力し、ステップ２０９においては“Ｒｅｆ　Ｎα”　が
“８”か否かを判断し、”ＹＥＳ”の場合にはステップ
３００においてＴＯＦＦ＝Ｏをラッチ回路（２）に出力
する。

既述のようにラッチ回路（２）にデータＴＯＮがセット
されると、フリ−ランニングカウンタ２３のカウント値
と比較される。その結果、双方の値が一致すると比較器
２５によりパルスが出力されてフリップ・フロップ３０
Ｑ出力を反転し、点火信号がハイ・レベルになる。一方
、ラッチ回路（２）にデータＴＯＦＦがセットされると
、やはり同様にして、ＴＯＦＦとカウンタ値が一致する
と上記の点火信号がロー・レベルに戻される。

一方、上記のフローではＴＯＮ及びＴＯＦＦともに“０
”値がセットされることから、第５図（Ｂ）（Ｃ）に示
さるように、クランク基準位置信号ｉ　Ｎ　Ｔ　Ｌによ
り定まる“Ｒｅｆ　Ｈａ”　が“３″になると同時に第
２・３気筒用点火コイルの一次電流を制御するための点
火信号（第５図（Ｃ）参照）はハイ・レベルとなり、す
なわちパワートランジスタ５１がオンする。その後、”
ＲｅｆＮａ”　が“４″になると同時に上記点火信号は
ロー・レベルに戻り、パワートランジスタ５１をオフし
、その結果点火コイル６１の二次側に高電圧を生じる。

同様にして、第１・４気筒用点火コイル６０の一次電流
を制御するパワートランジスタ５０のオン・オフ動作を
制御する点火信号（第５図（Ｂ）参照）は、”ＲｅｆＮ
ｎ″　が７′″の時ハイ・レベルとなり、”ＲｅｆＮｎ
”　が“８”の時ロー・レベルとなる。このことは、こ
の動作状態においては、クランク基準位置信号１ＮＴＬ
を直接利用して一定角度で点火時期を定め、またパワー
トランジスタの導通期間も一定角（本実施例では４５度
）であることを意味する。この場合、パワートランジス
タの導通期間はエンジン回転数に依存し１回転数が低く
なる程長くなり、パワートランジスタの発熱量もそれに
従って増大することとなる。

エンジン回転数ＮがＮ１以下の上記の動作が続き、その
継続時間ｔが設定時間ｔｘ　　（１０秒）を越えた場合
の動作を以下に説明する。すなわち。

ｔ≧ｔ１の関係が成立すると、ステップ３０１において
ＴＯＮが以下の式に従って演算される。

ＴＯＮ＝ｋ　（ｔ−ｔｔ　）　　　　　　　　　・・・
（１）ここで、には定数であり、本実施例では０．０７
５を用い、またｔはＮ　＜　Ｎ　１の状態が継続される
時間を表わし、ｔｘは上記の設定値であり具体的には１
０秒とされる。

次に、ステップ３０２において、”Ｒｅｆ＆”が４１３
７Ｆか否かが判断され、ステップ３０３において、”Ｙ
ＥＳ”である場合には上記（Ｌ）式で求められた値がラ
ッチ回路（２）に出力される。

次にステップ３０４において、”ＲｓｆＮｎ”が“４”
であるか否かが判断され、’ＹＥＳ”の場合には、ステ
ップ３０５においてＴＯＦＦ＝Ｏがラッチ回路（２）に
出力される。同様に、ステップ３０６及び３０７により
、”Ｒａｆ＆”が“７”の場合には上記ＴＯＮの演算値
が、さらにステップ３０８及び３０９により、”Ｒｅｆ
＆”が１′８＃の場合にはＴＯＦＦ＝Ｏがラッチ回路（
２）に出力される。このことから、上記の状態における
点火信号は第５図（Ｄ）（Ｅ）に示すようになる。

すなわち１点火時期を定めるパワートランジスタのオフ
、α、言い換えれば点火信号のロー・レベルへの変化時
点は一定の回転角であるが、パワートランジスタがオン
となる時点、すなわち点火信号がハイ・レベルとなる時
点は時間ｔの経過とともに遅れ、もってパワートランジ
スタの導通期間は次第に短かくなるのである。そして最
終的に通電時間が点火用高電圧を発生するに不十分にな
り、点火プラグに火花を生じなくなってしまう。

また１本実施例ではパワートランジスタの通電時間を徐
々に短くしているが、エンジン回転数Ｎが設定回転数Ｎ
１以下の状態がある設定時間以上になったり、即刻通電
時間をＯにしても、低速運転時の運転性に悪影響を及ぼ
す可能性を生じるが、はぼ同様の効果を得ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、機関の低回転の状態が続いた時にはパ
ワートランジスタの通電時間を短くするため１例えば始
動時や製品検査時等の極低速運転時に生じるパワートラ
ンジスタの破壊を生ずることがなく、また放熱板の大型
化やパワートランジスタの大容量化を伴わず、さらに通
常時は十分な通電時間を得ることができるという優れた
効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる内燃機関の点火制御装置における
低速回転時の制御を示すフローチャート、第２図は本発
明になる内燃機関の点火制御装置を示す回路図、第３図
は上記第１図の点火制御装置の基本動作を示すフローチ
ャート、第４図は第２図及び第３図に示す点火制御装置
の動作波形を示す動作波形図、そして第５回は第１図の
フローチャートに従って第１図の点火制御装置の動作波
形を示す動作波形図。 １・・・バッテリ、２・・・水温センサ、３・・・圧力
センサ、４・・・電源回路、５・・・Ａ／Ｄ変換器、６
・・・デジタルインプットインターフェイス、８・・・
クランク基準位置検出器、９・・・整形回路、１０・・
・ＣＰＵ、１１・・・ＲＡＭ、１２・・・ＲＯＭ、２１
・・・エツジ検出器、２２・・・ラッチ回路（１）、２
３・・・フリーランニングカウンタ、２４・・・ラッチ
回路（２）、２５・・・比較器、３０・・・フリップフ
ロップ、４０．４１・・・ア茅１目 第２　目 ＃３　口 第４．６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、点火コイルの一次電流の断続を制御するパワートラ
   ンジスタと、内燃機関のクランク軸の複数の基準位置を
   検出するクランク基準位置センサと、内燃機関の運転状
   態を検出するセンサと、上記センサからの出力信号に基
   づいて上記パワートランジスタの通電時間及び遮断時間
   を演算して出力する制御装置と、上記クランク基準位置
   センサからの出力信号を基準とし上記制御装置から出力
   される通電時間・遮断時間の経過時点を通電時期・遮断
   時期とすることにより上記パワートランジスタを制御す
   る点火信号を発生し、もつて点火時期を制御する内燃機
   関の点火制御回路において、上記制御装置は、内燃機関
   の回転速度が設定値よりも小さい場合には上記クランク
   基準位置センサ出力時期を直接的に上記通電時期・遮断
   時期とし、さらに回転数が上記設定値よりも小さい状態
   がある設定期間以上継続した場合には上記の通電時期を
   短かくすることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 ２、特許請求範囲の第１項において、上記通電時期は上
   記継続時間に応じて徐々に短かくすることを特徴とする
   内燃機関の点火制御装置。