JPH051654A - 内燃機関点火制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高精度の周期計測電子進角制御
が可能な内燃機関点火制御装置を得る。 【構成】 クランク軸に設けられて一定クランク角のピ
ッチを有するパルス信号Ｐを生成するパルス信号発生器
６と、第１の基準位置に対応した補正基準位置を起点に
パルス信号Ｐを計数して補正基準位置信号ST′を生成す
るカウンタ８と、気筒識別信号ＳＣ、基準位置信号ＳＴ
及び補正基準位置信号ＳＴ′に基づいて各気筒に対する
点火時期を演算制御するマイコン5Aとを備え、カム軸に
同期した気筒識別信号ＳＣ及び基準位置信号ＳＴとクラ
ンク軸に同期したパルス信号Ｐとに基づいて高精度の補
正基準位置を求め、この補正基準位置を起点とした補正
基準位置信号ＳＴ′に基づいて点火時期制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クランク軸の回転に
同期した基準位置信号に基づいて各気筒の点火時期(点
火コイルの通電及び遮断)を制御する内燃機関点火制御
装置に関し、特に基準位置信号の高精度化を実現させた
内燃機関点火制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複数の気筒によって駆動される
クランク軸及びこのクランク軸に連動するカム軸を有す
る内燃機関においては、各気筒の点火時期及び燃料噴射
等を制御するために、内燃機関の回転に同期した基準位
置信号が用いられる。基準位置信号は、クランク軸の回
転角度(以下、クランク角という)に対応した基準位置を
示しており、基準位置信号発生器は、クランク軸又はク
ランク軸に連動するカム軸に設けられている。

【０００３】図３は従来の内燃機関点火制御装置を示す
ブロック図であり、図において、１はカム軸(図示せず)
に設けられて気筒識別信号ＳＣを生成する気筒識別信号
発生器、２はカム軸に設けられて所定のクランク角に対
応した第１及び第２の基準位置を示す基準位置信号ＳＴ
を生成する基準位置信号発生器、３及び４は気筒識別信
号ＳＣ及び基準位置信号ＳＴをそれぞれ処理して送出す
るためのインタフェース、５は気筒識別信号ＳＣ及び基
準位置信号ＳＴに基づいて各気筒に対する点火時期を演
算制御するマイクロコンピュータ(以下、マイコンとい
う)である。

【０００４】通常、気筒識別信号発生器１及び基準位置
信号発生器２は、クランク軸の２回転に対して１回転す
るカム軸に設けられており、各気筒毎の基準位置に対応
した気筒識別信号ＳＣ及び基準位置信号ＳＴを発生する
ようになっている。例えば、カム軸と一体に回転する円
板に、所定クランク角に対応した円弧状のスリットを基
準位置として気筒数だけ設けると共に、特定気筒に対応
したスリットを別に設け、各スリットをフォトカプラ等
で検出した後に波形整形処理すればよい。

【０００５】図４は気筒識別信号ＳＣ及び基準位置信号
ＳＴの一例を示す波形図であり、例えば、＃１〜＃４か
らなる４気筒に対して生成された場合を示している。こ
こでは、気筒識別信号ＳＣは＃１気筒及び＃４気筒に対
応して生成されており、基準位置信号ＳＴの立ち下がり
及び立ち上がりで示される第１及び第２の基準位置は、
それぞれ、Ｂ(上死点ＴＤＣより手前)5°及びＢ75°とな
っている。

【０００６】次に、図４を参照しながら、図３に示した
従来の内燃機関点火制御装置の動作について説明する。
マイコン５は、気筒識別信号発生器１及び基準位置信号
発生器２から、各インタフェース３及び４を介して、気
筒識別信号ＳＣ及び基準位置信号ＳＴを取り込み、各気
筒毎の第１の基準位置Ｂ５°及び第２の基準位置Ｂ75°
を検出する。そして、各基準位置Ｂ5°又はＢ75°を基
準として、その時点の運転状態(内燃機関の回転数や負
荷等）に応じて最適となるように、タイマ制御により点
火時期及び燃料噴射等の制御位置を決定する。

【０００７】例えば、低速(低負荷)運転時には点火時期
を遅角側に制御し、高速(高負荷)運転時には、点火時期
を進角側に制御(電子進角)する。又、内燃機関の起動初
期等の制御不安定運転領域においては、各気筒に対し、
第２の基準位置Ｂ75°を強制通電開始時期とし、第１の
基準位置Ｂ５°を強制点火時期とする。これにより、気
筒内で爆発燃焼を起こすだけの放電エネルギを得るため
の通電時間が確保され、又、運転領域に応じて所定トル
クを発生させるタイミングで爆発が起こり、最小限の内
燃機関動作が保証される。

【０００８】しかしながら、クランク軸及びカム軸がタ
イミングベルト等で結合しているため、各信号発生器１
及び２が設けられているカム軸がクランク軸の回転に確
実に同期しているとは限らず、基準位置信号ＳＴに誤差
が生じてしまう。そこで、基準位置信号発生器２をクラ
ンク軸に設けることも考えられるが、構造上の理由から
制限があるうえ、クランク軸が各気筒の１サイクルに対
して２回転するため１つの基準位置信号パルスが２つ気
筒に同時に対応してしまい、気筒識別手段を別に設ける
必要が生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関点火制
御装置は以上のように、カム軸に設けられた基準位置信
号発生器２からの基準位置信号ＳＴのみに基づいて第１
及び第２の基準位置B5°及びＢ75°を検出しているの
で、誤差が生じてしまい高精度に制御することができな
いという問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、正確な補正基準位置を検出する
ことにより、高精度の周期計測電子進角制御が可能な内
燃機関点火制御装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
点火制御装置は、クランク軸に設けられて一定クランク
角のピッチを有するパルス信号を生成するパルス信号発
生器と、第１の基準位置に対応した補正基準位置を起点
にパルス信号を計数して補正基準位置信号を生成するカ
ウンタと、気筒識別信号、基準位置信号及び補正基準位
置信号に基づいて各気筒に対する点火時期を演算制御す
るマイコンとを備えたものである。

【００１２】

【作用】この発明においては、カム軸に設置された各信
号発生器からの気筒識別信号及び基準位置信号と、クラ
ンク軸に設置されたパルス信号発生器からのパルス信号
とにより、高精度の補正基準位置を求め、この補正基準
位置を起点とした補正基準位置信号に基づいて点火時期
制御を行う。

【００１３】又、この発明においては、マイコンが、安
定な運転領域での補正基準位置を起点に第１及び第２の
基準位置に対応して補正された第３及び第４の基準位置
を求め、第３及び第４の基準位置に対応する計数値をカ
ウンタにプリセットし、補正基準位置信号により示され
る第３及び第４の基準位置に基づいて各気筒の点火時期
を演算制御する。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
り、5Aはマイコン５に対応しており、１〜４は前述と同
様のものである。６はクランク軸に設けられて一定クラ
ンク角のピッチを有するパルス信号Ｐを生成するパルス
信号発生器、７はパルス信号Ｐを処理して送出するため
のインタフェースである。パルス信号発生器６は、例え
ば、クランク軸と一体のリングギアの歯に対向配置され
た電磁ピックアップからなっている。

【００１５】８は安定な運転領域(後述する)での第１の
基準位置Ｂ５°に対応した補正基準位置を起点にパルス
信号Ｐを計数して補正基準位置信号ＳＴ′を生成するカ
ウンタであり、パルス信号Ｐがクロック入力端子Ｃに印
加されている。又、カウンタ８は、イネーブル入力端子
ＰＥに基準位置検出信号Ｄが印加されるとパルス信号Ｐ
の計数を開始し、その後、プリセット入力端子ＰＳに入
力された計数値に達する毎にキャリー信号を反転して補
正基準位置信号ＳＴ′として出力する。

【００１６】９はマイコン5Aの入力端子及びカウンタ８
のイネーブル入力端子ＰＥに接続された切換回路であ
り、不安定な運転領域(始動時等)においては基準位置信
号ＳＴをマイコン5Aに入力すると共に、安定な運転領域
(アイドリングや通常運転時)においては、気筒識別信号
ＳＣ及び基準位置信号ＳＴに基づいて、特定気筒の第１
の基準位置Ｂ５°に対応した基準位置検出信号Ｄをカウ
ンタ８のイネーブル入力端子ＰＥに入力する。切換回路
９は、機能的にマイコン5Aに含まれてもよい。

【００１７】この場合、マイコン5Aは、カウンタ８のプ
リセット入力端子ＰＳに所定の計数値を入力する機能
と、運転領域に応じて切換回路９を切換える機能とを有
しており、各気筒に対する点火時期を、不安定な運転領
域においては気筒識別信号ＳＣ及び基準位置信号ＳＴに
基づいてバイパス制御し、安定な運転領域においては気
筒識別信号ＳＣ及び補正基準位置信号ＳＴ′に基づいて
演算制御する。

【００１８】図２は図１の動作を説明するための波形図
である。ここでは、リングギアの歯数を120とし、パルス
信号ＰのピッチΔθを３°、補正基準位置信号ＳＴ′の
第３の基準位置Ｂ5°′から次の気筒の第４の基準位置B
75°′まで(クランク角110°に対応)の計数値を37、第
４の基準位置Ｂ75°′から第３の基準位置Ｂ5°′まで
(クランク角70°に対応)の計数値を23としている。

【００１９】補正基準位置信号ＳＴ′は、初期設定され
た補正基準位置θ₀を起点として計数されたパルス信号
Ｐの計数値に基づいて生成される。尚、補正基準位置θ
₀は、安定な運転領域で特定気筒(例えば、＃１)の第１の
基準位置Ｂ５°を検出してから最初のパルス信号Ｐの立
ち下がりタイミングにより初期設定される。

【００２０】次に、図２を参照しながら、図１に示した
この発明の一実施例の動作について説明する。まず、エ
ンジン始動時等の不安定な運転領域においては、回転変
動が大きく、クランク角に正確に対応したパルス信号Ｐ
が得られないため、カウンタ８は作動せず、切換回路９
は基準位置信号ＳＴをマイコン5Aに入力する。従って、
マイコン5Aは、従来と同様に、気筒識別信号ＳＣ及び基
準位置信号ＳＴに基づいて点火制御を行う。

【００２１】次に、アイドリング運転状態に入り、回転
変動が極めて少ない安定な運転領域になると、パルス信
号Ｐが安定するので、パルス信号Ｐの計数値をクランク
角に対応させるために、補正基準位置θ₀の初期設定を
行う。即ち、安定な運転領域であることを判定すると、
マイコン5Aは、切換回路９をカウンタ８側に切換えると
共に、カウンタ８の計数値を１にプリセットし、カウン
タ８に基準位置検出信号Ｄが入力されるのを待つ。

【００２２】切換回路９は、特定気筒に対する第１の基
準位置Ｂ５°を検出した時点で基準位置検出信号Ｄを生
成し、カウンタ８のイネーブル入力端子ＰＥに印加す
る。これにより、カウンタ８は、クロック入力端子Ｃに
印加されるパルス信号Ｐの計数を開始するが、計数値１
がプリセットされているため、パルス信号Ｐの最初の立
ち下がりタイミング(補正基準位置θ₀)で、補正基準位置
信号ＳＴ′を立ち下げる。

【００２３】これと同時に、マイコン5Aは、カウンタ８
をリセットすると共に、次の気筒の第４の基準位置Ｂ75
°′に対応する計数値37をカウンタ８のプリセット入力
端子ＰＳに印加する。従って、カウンタ８は、基準位置
検出信号Ｄが入力された補正基準位置θ₀(即ち、第３の
基準位置Ｂ5°′)からパルス信号Ｐの計数値が37に達し
た時点で補正基準位置信号ＳＴ′を立ち上げ第４の基準
位置B75°′とする。

【００２４】又、同様に、マイコン5Aは、カウンタ８を
リセットすると共に、第３の基準位置Ｂ５°′に対応す
る計数値23をカウンタ８のプリセット入力端子ＰＳに印
加する。従って、カウンタ８は、第４の基準位置Ｂ75
°′からパルス信号Ｐの計数値が23に達した時点で、補
正基準位置信号ＳＴ′を立ち下げ第３の基準位置Ｂ5
°′とする。以下、第3及び第4の基準位置B5°′及びB75
°′で交互に反転する補正基準位置信号ＳＴ′が生成さ
れ、通常の運転領域に入っても連続的に生成される。

【００２５】こうして得られた補正基準位置信号ＳＴ′
は、補正基準位置θ₀を起点として、クランク軸の回転と
完全に同期しているため、ノイズ等を無視すれば、第３
及び第４の基準位置Ｂ５°′及びＢ75°′の検出誤差は
全く生じない。マイコン5Aは、補正基準位置θ₀以降のパ
ルス信号Ｐの立ち下がりタイミングが各３°のクランク
角に対応することに基づいて、計数値の情報をマイコン
5A内のメモリに格納し、交互にプリセット入力端子ＰＳ
に出力する。そして、第３及び第４の基準位置Ｂ５°′
及びＢ75°′に基づいて各気筒の点火制御を行う。

【００２６】このように、マイコン5Aは、カム軸に設置
された各信号発生器１及び２からの気筒識別信号ＳＣ及
び基準位置信号ＳＴと、クランク軸に設置されたパルス
信号発生器６からのパルス信号Ｐとに基づいて、補正基
準位置θ₀を起点として補正された第３及び第４の基準
位置Ｂ５°′及びＢ75°′を求め、これらに基づいて高
精度の点火制御及びその他の制御を行うことができる。

【００２７】又、マイコン5Aに入力される補正基準位置
信号ＳＴ′の波形は、従来の基準位置信号ＳＴと同一の
形態なので、マイコン5A内での演算処理を変化させる必
要がなく、従来と同様のソフトウェアを兼用することが
でき、特にコストアップを招くこともない。

【００２８】尚、上記実施例では、カウンタ８のプリセ
ット計数値を１にして補正基準位置θ₀を初期設定した
が、基準位置検出信号Ｄが生成されてから最初のパルス
信号Ｐの立ち下がりを検出する別のハードウェア手段を
用いてもよい。

【００２９】又、４気筒の場合を例にとって説明した
が、６気筒以上の任意の複数気筒に対して適用できるこ
とは言うまでもない。又、第４の基準位置は、Ｂ75°′
に限らず、プリセット計数値により任意の基準位置に設
定できる。

【００３０】更に、パルス信号発生器６としてリングギ
アを用いたが、同様のパルス信号Ｐを発生するものであ
れば他の手段を用いてもよく、クランク軸の１回転の間
に発生するパルス数も120パルスに限定されることはな
い。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、クラン
ク軸に設けられて一定クランク角のピッチを有するパル
ス信号を生成するパルス信号発生器と、第１の基準位置
に対応した補正基準位置を起点にパルス信号を計数して
補正基準位置信号を生成するカウンタと、気筒識別信
号、基準位置信号及び補正基準位置信号に基づいて各気
筒に対する点火時期を演算制御するマイコンとを備え、
カム軸に同期した気筒識別信号及び基準位置信号とクラ
ンク軸に同期したパルス信号とに基づいて高精度の補正
基準位置を求め、この補正基準位置を起点とした補正基
準位置信号に基づいて点火時期制御を行うようにしたの
で、高精度の周期計測電子進角制御が可能な内燃機関点
火制御装置が得られる効果がある。

【００３２】又、この発明によれば、安定な運転領域で
の補正基準位置を起点に第１及び第２の基準位置に対応
して補正された第３及び第４の基準位置を求め、第３及
び第４の基準位置に対応する計数値をカウンタにプリセ
ットし、補正基準位置信号により示される第３及び第４
の基準位置に基づいて各気筒の点火時期を演算制御する
ようにしたので、高精度の周期計測電子進角制御が可能
な内燃機関点火制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の装置の動作を説明するための波形図であ
る。

【図３】従来の内燃機関点火制御装置を示すブロック図
である。

【図４】図３の装置の動作を説明するための波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 気筒識別信号発生器 ２ 基準位置信号発生器 5A マイコン ６ パルス信号発生器 ８ カウンタ ＳＣ 気筒識別信号 ＳＴ 基準位置信号 ＳＴ′ 補正基準位置信号 Ｂ５° 第１の基準位置 Ｂ75° 第２の基準位置 Ｂ5°′ 第３の基準位置 B75°′ 第４の基準位置 Δθ ピッチ θ₀ 補正基準位置 Ｐ パルス信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒により駆動されるクランク軸
   及びこのクランク軸に連動するカム軸を有する内燃機関
   の点火制御装置であって、前記カム軸に設けられて気筒
   識別信号を生成する気筒識別信号発生器と、前記カム軸
   に設けられて所定のクランク角に対応した第１及び第２
   の基準位置を示す基準位置信号を生成する基準位置信号
   発生器と、前記クランク軸に設けられて一定クランク角
   のピッチを有するパルス信号を生成するパルス信号発生
   器と、前記第１の基準位置に対応した補正基準位置を起
   点に前記パルス信号を計数して補正基準位置信号を生成
   するカウンタと、前記気筒識別信号、前記基準位置信号
   及び前記補正基準位置信号に基づいて前記気筒の各々に
   対する点火時期を演算制御するマイコンと、を備えた内
   燃機関点火制御装置。
2. 【請求項２】 マイコンは、安定な運転領域での補正基
   準位置を起点に第１及び第２の基準位置に対応して補正
   された第３及び第４の基準位置を求め、前記第３及び第
   ４の基準位置に対応する計数値をカウンタにプリセット
   し、補正基準位置信号により示される前記第３及び第４
   の基準位置に基づいて各気筒の点火時期を演算制御する
   ことを特徴とする請求項１の内燃機関点火制御装置。