JP3209038B2 - 内燃機関用点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
を用いて内燃機関の点火位置を制御する内燃機関用点火
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃機関用の点火装置は、点火信
号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回
路と、該点火回路に点火信号を与える時期（点火位置）
を制御する制御部とを備えていて、点火回路から得られ
る高電圧を機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印
加することにより点火動作を行なわせるようになってい
る。

【０００３】近年内燃機関に対しては、排気ガスの浄
化、燃費の向上、騒音の低減、及び出力の向上等の種々
の要求がされるようになり、これらの要求に応えるため
に、マイクロコンピュータを用いて内燃機関の点火位置
を回転数等の制御条件に対して正確に制御するデジタル
式の点火装置が必要とされるようになった。

【０００４】マイクロコンピュータを用いて点火位置を
制御する内燃機関用点火装置においては、内燃機関の極
低速時の点火位置である固定点火位置を検出するための
固定点火位置信号と該固定点火位置よりも進角した位置
に設定された基準回転角度位置を検出するための基準信
号とを少なくとも発生する信号発生装置を設けるととも
に、内燃機関の回転数を演算するためのデータを求める
回転数計測手段と、内燃機関の点火位置を計測するため
のデータを求める点火位置演算手段と、点火位置を計測
して点火信号を発生させる点火信号発生手段とをマイク
ロコンピュータにより実現して、内燃機関の点火位置を
回転数に対して制御するようにしている。

【０００５】回転数計測手段は、機関の基準回転角度位
置で基準信号が発生してから次の基準信号が発生するま
での間（機関が１回転する間）に発生する基準クロック
パルスを、マイクロコンピュータ内に設けられたカウン
タにより計数してその計数値を回転数計測用計数値とし
てＲＡＭに記憶させる。

【０００６】点火位置演算手段は、機関の回転数と点火
位置との関係を与えるマップを用いて、回転数計測用計
数値から求められた各回転数に対して点火位置を補間演
算する。この点火位置は、機関のクランク軸が基準回転
角度位置から点火位置まで回転する間に計数すべきクロ
ックパルスの数の形で演算されて、ＲＡＭの所定のアド
レスに記憶される。本明細書では、このクロックパルス
の計数値を点火用計数値と呼ぶ。

【０００７】点火信号発生手段は、基準信号が発生した
ときにカウンタにより点火位置計測用計数値の計数を開
始し、該カウンタが点火用計数値の計数を完了した時に
点火信号を発生させる。

【０００８】内燃機関用点火装置に対しては、小形化と
コストの低減とがきびしく求められるため、通常マイク
ロコンピュータとしては、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、カ
ウンタ等の構成要素を１つのチップ内に構成したいわゆ
るワンチップマイコンが用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような内燃機関
用点火装置において、点火位置を回転数に対して正確に
制御するためには、回転数計測用計数値と点火用計数値
とを１６ビットの２進数として扱う必要がある。従来の
点火装置では、回転数計測用計数値及び点火用計数値を
それぞれ１６ビットのカウンタを用いて計数していたた
め、マイクロコンピュータとして１６ビットカウンタを
内蔵した高価なものを用いる必要があり、コストが高く
なるという問題があった。

【００１０】本発明の目的は安価な８ビットのカウンタ
を用いたマイクロコンピュータにより点火位置を正確に
制御することができるようにした内燃機関用点火装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、点火信号が与
えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、
マイクロコンピュータと、内燃機関の固定点火位置を検
出するための固定点火位置信号と該固定点火位置よりも
進角した位置に設定された基準回転角度位置を検出する
ための基準信号とを少くとも発生する信号発生装置とを
備えて、内燃機関が１回転する間に発生する基準クロッ
クパルスを計数して１６ビットの２進数からなる回転数
計測用計数値を求める回転数計測手段と、基準回転角度
位置から内燃機関の点火位置に相当する回転角度位置ま
で機関が回転する間に計数すべきクロックパルスの数を
１６ビットの２進数からなる点火用計数値として各回転
数に対して演算する点火位置演算手段と、点火用計数値
を計数して点火信号を発生させる点火信号発生手段とを
マイクロコンピュータにより実現して、内燃機関の点火
位置を回転数に対して制御する内燃機関用点火装置に係
わるものである。

【００１２】本発明においては、マイクロコンピュータ
として、所定の基準クロック周波数で計数動作を行う８
ビットの第１のカウンタと、基準クロック周波数を設定
された分周比で分周した周波数で計数動作を行う８ビッ
トの第２のカウンタとを備えたものを用いる。

【００１３】本発明においては、上記回転数計測手段
が、基準信号により基準回転角度位置が検出される毎に
第１のカウンタをクリアするカウンタクリア手段と、マ
イクロコンピュータに設けられたＲＡＭの所定のアドレ
スを桁上げビット記憶用メモリとして第１のカウンタの
全計数動作が完了する毎に該桁上げビット記憶用メモリ
の記憶内容を１ずつ増加させる桁上げ記憶手段と、第１
のカウンタがクリアされる直前における桁上げ記憶手段
の記憶内容から得られる回転数計測用計数値の上位８ビ
ット及び該第１のカウンタの計数値から得られる回転数
計測用計数値の下位８ビットを記憶させる回転数記憶手
段とを備えている。

【００１４】また点火信号発生手段は、点火位置演算手
段により演算された１６ビットの点火用計数値の上位８
ビットが０であるか１以上であるかを判定して点火用計
数値の上位８ビットが１以上であると判定されたときに
点火用計数値の上位８ビットが０になるまで該点火用計
数値の各桁を下位の桁側にシフトさせる計数値シフト手
段と、計数値シフト手段によるシフトの回数Ｃ（Ｃは１
以上の整数）が０のときには点火位置演算手段により演
算された点火用計数値の下位８ビットをそのまま第２の
カウンタの計数値とし、シフトの回数Ｃが１以上である
ときにはシフト後の点火用計数値の下位８ビットを第２
のカウンタの計数値として設定する第２のカウンタ計数
値設定手段と、分周比を１／（２^ｃ）に設定する分周比
設定手段と、基準回転角度位置が検出されたときに基準
クロック周波数を設定された分周比で分周した周波数で
第２のカウンタに設定された計数値の計数動作を行わせ
る第２のカウンタ制御手段とを備えていて、第２のカウ
ンタの計数動作が完了したときに点火信号を発生させる
ように構成される。

【００１５】マイクロコンピュータのＲＡＭとして８ビ
ットのＲＡＭが用いられる場合には、回転数計測用計数
値の上位８ビット及び下位８ビットをそれぞれ第１及び
第２の回転数記憶用メモリに記憶させ、点火用計数値の
上位８ビット及び下位８ビットをそれぞれ第１及び第２
の点火位置記憶用メモリに記憶させる。

【００１６】この場合、点火信号発生手段は、第１の点
火位置記憶用メモリの内容が０であるか１以上であるか
を判定して該メモリの内容が１以上であると判定された
ときに該第１の点火位置記憶用メモリの内容が０になる
まで第１及び第２の点火位置記憶用メモリにそれぞれ記
憶された２進数の各桁を下位の桁側にシフトさせる計数
値シフト手段と、計数値シフト手段によるシフトの回数
Ｃ（Ｃは０を含む正の整数）が０のときには点火位置演
算手段により演算された点火用計数値の下位８ビットを
記憶した第２の点火位置記憶用メモリの内容をそのまま
第２のカウンタの計数値とし、シフトの回数Ｃが１以上
であるときにはシフト後に第２の点火位置記憶用メモリ
に記憶されている内容を第２のカウンタの計数値として
設定する第２のカウンタ計数値設定手段と、分周比を１
／（２^ｃ）に設定する分周比設定手段と、基準回転角度
位置が検出されたときに基準クロック周波数を設定され
た分周比で分周した周波数で第２のカウンタに設定され
た計数値の計数動作を行わせる第２のカウンタ制御手段
とにより構成できる。

【００１７】第１のカウンタ及び第２のカウンタとして
ダウンカウンタを用いる場合、回転数記憶手段は、第１
のカウンタがクリアされる直前における該第１のカウン
タの計数値の下位８ビットの各桁を反転させて得た２進
数に１を加えることにより回転数計測用計数値の下位８
ビットを得るように構成する。

【００１８】本発明においては、機関の回転数が設定値
を超えているか否かを判定する回転数判定手段と、回転
数判定手段により回転数が設定値を超えていると判定さ
れたときに第２のカウンタの計数動作を許可して該第２
のカウンタの計数動作が完了したときに点火信号を発生
させ、回転数が設定値以下であると判定されたときには
第２のカウンタの計数動作を禁止して固定点火位置信号
により固定点火位置が検出されたときに点火信号を発生
させる点火信号切り替え手段とを、上記点火信号発生手
段に更に設けることが望ましい。

【００１９】

【作用】上記のように構成すると、２個の８ビットのカ
ウンタを用いて、回転数及び点火位置を１６ビットの２
進数で処理することができるため、２個の８ビットカウ
ンタを備えた安価なマイクロコンピュータを用いて内燃
機関の点火位置を正確に制御することができる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例のハードウェアの構成
を示したもので、同図において１は点火信号が与えられ
たときに点火用の高電圧を発生する点火回路である。こ
の点火回路はコンデンサ放電式の回路として周知のもの
で、１次コイル２ａ及び２次コイル２ｂを有する点火コ
イル２と、図示しない内燃機関の出力軸に取付けられた
磁石発電機内に設けられたエキサイタコイル３と、点火
エネルギ蓄積用コンデンサ４と、放電用サイリスタ５
と、ダイオード６及び７とからなっている。更に詳述す
ると、点火コイルの一次コイル２ａの一端はエキサイタ
コイル３の一端とともに接地され、一次コイル２ａの他
端は二次コイル２ｂの一端に接続されている。一次コイ
ル２ａの他端にはまたコンデンサ４の一端が接続され、
コンデンサ４の他端はカソードを該コンデンサ側に向け
たダイオード６を通してエキサイタコイル３の他端に接
続されている。コンデンサ４とダイオード６との接続点
にサイリスタ５のアノードが接続され、該サイリスタの
カソードは接地されている。また点火コイルの一次コイ
ル２ａの両端に、カソードを接地側に向けてダイオード
７が接続されている。点火コイルの二次コイル２ｂの他
端は、図示しない機関の気筒に取り付けられた点火プラ
グ８の非接地側端子に接続されている。

【００２１】上記の点火回路１において、エキサイタコ
イル３は機関の回転に同期して交流電圧Ｖe を誘起す
る。エキサイタコイル３が図示の矢印方向の正の半サイ
クルの交流電圧Ｖe を発生すると、エキサイタコイル３
→ダイオード６→コンデンサ４→ダイオード７及び一次
コイル２ａ→エキサイタコイル３の経路でコンデンサ４
が図示の極性に充電される。サイリスタ５のゲートに点
火信号Ｖi が与えられると、該サイリスタ５が導通する
ため、コンデンサ４の電荷がサイリスタ５を通して点火
コイルの一次コイル２ａに放電する。この放電により点
火コイルの二次コイル２ｂに点火用の高電圧が誘起し、
該高電圧が点火プラグ８に印加される。これにより点火
プラグ８に火花が生じ、機関が点火される。

【００２２】１０はマイクロコンピュータで、このマイ
クロコンピュータは、ＭＰＵ（特に図示せず。）と、Ｒ
ＯＭ１０ａ及びＲＡＭ１０ｂと、６ビットの第１のプリ
スケーラ１０ｄを前段に備えた８ビットの第１のカウン
タ１０ｅと、６ビットの第２のプリスケーラ１０ｆを前
段に備えた８ビットの第２のカウンタ１０ｇと、カウン
タにクロックパルスを与えるクロック回路１０ｈとを１
チップに構成したワンチップマイコンからなっている。
この例では、第１のカウンタ１０ｅ及び第２のカウンタ
１０ｇがともに８ビットのダウンカウンタからなってい
て、これらのカウンタが計数する計数値は００Ｈ〜ＦＦ
Ｈ（ここでＨは１６進表示であることを示す。）の範囲
でソフトウェア上で適宜に設定し得るようになってい
る。

【００２３】クロック回路１０ｈは、１μｓｅｃの周期
で基準クロックパルスＶp を発生する発振回路からな
り、該基準クロックパルスは、プリスケーラ１０ｄ及び
１０ｆを通して第１及び第２のカウンタ１０ｅ及び１０
ｇに入力されている。

【００２４】プリスケーラ１０ｄ及び１０ｆは、基準ク
ロックパルスＶp の周波数を設定された分周比ｎ（ｎは
１以上の整数）で分周して、分周した周波数のクロック
パルスをカウンタ１０ｅ及び１０ｇに与える。

【００２５】本実施例では、プリスケーラ１０ｄの分周
比が１に設定され、第１のカウンタ１０ｅの計数値はＦ
ＦＨに設定される。従って第１のカウンタ１０ｅには、
基準クロックパルスＶp と同じ周波数のクロックパルス
が与えられる。第１のカウンタ１０ｅは、基準位置で割
り込み信号ＩＮＴ1 が与えられたときにクリアされて計
数動作を開始し、００Ｈ、ＦＦＨ，ＦＥＨ，ＦＤＨ，
…、０３Ｈ，０２Ｈ，０１Ｈの計数動作を繰り返して、
その計数値が０１Ｈになる毎に（全計数動作が完了する
毎に）割り込み制御回路１０ｃに割り込み信号ＩＮＴ2
を与える。

【００２６】またプリスケーラ１０ｆの分周比は、点火
位置を計測するための計数値のビット数に応じてソフト
ウェア上で適宜に設定され、第２のカウンタ１０ｇは、
基準クロックパルスＶp の周波数を設定された分周比で
分周した周波数のクロックパルスを第２のカウンタ１０
ｇに与える。第２のカウンタ１０ｇは、ソフトウェア上
で設定された計数値をダウンカウントして、その計数が
終了したときに（計数値が０１Ｈになったときに）割込
み制御回路１０ｃに割り込み信号ＩＮＴ3 を与える。

【００２７】１１は内燃機関の出力軸に取り付けられた
信号発電機（パルサ）に設けられた信号コイルで、この
信号コイルは、図７（Ａ）に示したように、機関の低速
時の点火位置である固定点火位置よりも進角した位置
（通常は最大進角位置）に設定された基準位置θ1 でス
レショルドレベル以上になる第１の信号Ｖs1と、固定点
火位置θ2 でスレショルドレベル以上になる第２の信号
Ｖs2とを機関の１回転当り１回発生する。固定点火位置
は機関の低速時の点火位置で、この固定点火位置は機関
の最小進角位置に等しく設定する場合もあり、最小進角
位置より進角した位置（機関の低速時の点火位置として
適当な位置）に設定する場合もある。

【００２８】図示の例では、第１の信号Ｖs1が負極性の
パルスからなり、第２の信号Ｖs2が正極性のパルスから
なっている。信号コイル１１の出力は波形整形回路１２
に入力されている。波形整形回路１２は信号コイル１１
の出力波形をパルス波形に整形する回路で、この波形整
形回路は、第１の信号Ｖs1及び第２の信号Ｖs2をそれぞ
れパルス波形の基準信号Ｐ1 （図７Ｂ）及び固定点火位
置信号Ｐ2 （図７Ｃ）に変換する。波形整形回路１２は
また、固定点火位置信号Ｐ2 を反転させたものに相当す
る信号Ｐ2 ´を出力するようになっていて、波形整形回
路１２が出力する基準信号Ｐ1 、固定点火位置信号Ｐ2
及び固定点火位置信号を反転させた信号Ｐ2 ´がマイク
ロコンピュータ１０の入力ポートを通して割り込み制御
回路１０ｃに入力されている。マイクロコンピュータ１
０は、入力信号の高レベルから低レベルへの立下りを認
識するようになっていて、基準回転角度位置θ1 で生じ
る基準信号Ｐ1 の立下りが割り込み信号ＩＮＴ1 として
認識される。また固定点火位置信号Ｐ2 の立下りが割り
込み信号ＩＮＴ4 として認識され、固定点火位置θ2 で
生じる信号Ｐ2 ´の立下り（固定点火位置信号Ｐ2 の立
上がり）が割り込み信号ＩＮＴ5 として認識されるよう
になっている。

【００２９】マイクロコンピュータ１０の出力ポートＡ
に抵抗１４を通してＰＮＰトランジスタ１５のベースが
接続され、トランジスタ１５のエミッタは図示しない直
流電源回路出力端子につながる電源ラインＥに接続され
ている。またトランジスタ１５のエミッタベース間に抵
抗１６が接続され、該トランジスタのコレクタが抵抗１
７とダイオード１８とを通して放電用サイリスタ５のゲ
ートに接続されている。

【００３０】この例では、抵抗１４，１６，１７と、ト
ランジスタ１５と、ダイオード１８とにより、点火信号
出力回路１９が構成され、マイクロコンピュータ１０が
点火位置検出信号Ｖf を出力したときに点火信号出力回
路１９から点火回路１に点火信号Ｖi が与えられるよう
になっている。

【００３１】マイクロコンピュータ１０は、図示しない
直流電源により電源電圧が与えられて動作する。この直
流電源としては、機関に取り付けられた磁石発電機の出
力を整流して直流電圧を発生する電源回路を有するも
の、または磁石発電機の出力を整流して直流電圧を発生
する電源回路とバッテリとを併用したものを用いるのが
好ましい。機関に取り付けられた磁石発電機を電源とし
て直流電圧を発生する電源によりマイクロコンピュータ
を動作させるように構成しておくと、バッテリが搭載さ
れない車両等を駆動する内燃機関にも適用することがで
きる。

【００３２】またバッテリのみによりマイクロコンピュ
ータを駆動するようにした場合、バッテリが過放電状態
になるとマイクロコンピュータを動作させることができ
なくなって機関を運転することができなくなり、特に船
外機の場合には、洋上でバッテリが過放電状態になると
帰港することができなくなるおそれがあるが、機関に取
り付けられた磁石発電機を電源としてマイクロコンピュ
ータを動作させ得るようにしておけば、このような問題
が生じるのを防ぐことができる。

【００３３】マイクロコンピュータ１０は、ＲＯＭに記
憶されたプログラムを実行することにより機関の回転数
［ｒｐｍ］を演算し、該回転数に対する点火位置を演算
する。マイクロコンピュータ１０はまた、回転数が設定
値を超えているか否かを判定して、回転数が設定値を超
えているときに演算された点火位置の計測を行ない、機
関の回転角度が点火位置に相当する回転角度位置θi に
一致したことを検出したときに出力ポートＡの電位を高
レベルの状態から低レベル（接地電位）の状態へと変化
させる。この出力ポートＡの電位の低下が点火指令信号
Ｖf として用いられる。回転数が設定値以下の場合に
は、点火位置の計測を行なうことなく、固定点火位置θ
2 で割り込み信号ＩＮＴ5 が発生したときに出力ポート
Ａの電位を低下させて点火指令信号Ｖf を発生させる。

【００３４】点火指令信号Ｖf が発生すると（出力ポー
トＡの電位が低下すると）、トランジスタ１５が導通す
るため、図示しない直流電源回路からトランジスタ１５
と抵抗１７とダイオード１８とを通して点火回路１の放
電用サイリスタ５に点火信号Ｖi が与えられる。

【００３５】マイクロコンピュータ１０が実行するプロ
グラムのアルゴリズムを示すフローチャートを図２ない
し図６に示した。図２はマイクロコンピュータ１０に電
源電圧が印加されたときに開始されるメインルーチンを
示し、図３は割り込み信号ＩＮＴ1 が発生したときに実
行される割り込みルーチンを示している。また図４は割
り込み信号ＩＮＴ2 が発生したときに実行される割り込
みルーチンを示し、図５及び図６はそれぞれ割り込み信
号ＩＮＴ3 及びＩＮＴ4 が発生したときに実行される割
り込みルーチンを示している。

【００３６】マイクロコンピュータ１０に電源電圧が印
加されると、図２に示すメインルーチンが開始される。
このメインルーチンでは、先ず各部の初期化（イニシャ
ライズ）を行い、第１の回転数記憶用メモリＮＲＰＭ
１、及び第２の回転数記憶用メモリＮＲＰＭ２にそれぞ
れ記憶された回転数計測用計数値から機関の回転数を演
算して、演算した回転数をＲＡＭの所定のアドレスに記
憶させる。

【００３７】第１及び第２の回転数記憶用メモリＮＲＰ
Ｍ１及びＮＲＰＭ２はＲＡＭの所定のアドレスを割り当
てたもので、これらのメモリＮＲＰＭ１及びＮＲＰＭ２
にはそれぞれ、機関が１回転する間に第１のカウンタ１
０ｅが計数したクロックパルス数（１６ビットの２進
数）の上位８ビット及び下位８ビットが記憶されてい
る。メモリＮＲＰＭ１及びＮＲＰＭ２に回転数計測用計
数値を記憶させる過程については後述する。

【００３８】回転数を演算した後、回転数と点火位置と
の関係を与えるマップを用いて、演算された回転数にお
ける点火位置を演算する。この演算に用いるマップは、
回転数と点火位置との関係を与える特性（一般に折れ線
グラフで表される。）の各屈曲点をマップポイントとし
て、各マップポイントにおける回転数と点火位置とをテ
ーブルの形で記憶したもので、点火位置はこのマップを
用いて補間法により演算される。

【００３９】次いで、基準回転角度位置から演算された
点火位置に相当する回転角度位置まで機関が回転する間
に計数すべき基準クロックパルスの数を点火用計数値と
して、この点火用計数値を１６ビットの２進数で演算
し、この計数値の上位８ビット及び下位８ビットをそれ
ぞれＲＡＭ１０ｂの所定のアドレスに割り当てられた第
１及び第２の点火位置記憶用メモリＩＧＴＩＭＥ１及び
ＩＧＴＩＭＥ２に記憶させる。

【００４０】次いで、シフトの回数Ｃを０とし、第１の
点火位置記憶用メモリＩＧＴＩＭＥ１に記憶された点火
用計数値の上位８ビットが０であるか否かを判定する。
その結果、第１の点火位置記憶用メモリＩＧＴＩＭＥ１
に記憶された点火用計数値の上位８ビットが１以上であ
る場合には、マイクロコンピュータに設けられたキャリ
ーフラグＣＹに０を入れた後、点火位置記憶用メモリＩ
ＧＴＩＭＥ１及びＩＧＴＩＭＥ２にそれぞれ記憶された
点火用計数値の上位８ビット及び下位８ビットの末尾の
１ビットをキャリーフラグＣＹに移動させるとともに、
キャリーフラグＣＹに記憶された「０」を点火用計数値
の上位８ビット及び下位８ビットの最上位の桁に移動さ
せる。これにより、ＩＧＴＩＭＥ１及びＩＧＴＩＭＥ２
にそれぞれ記憶された点火用計数値の上位８ビット及び
下位８ビットが下位の桁側に１ビットシフトする。次い
でシフトの回数Ｃを１だけ増加させた後、第１の点火位
置記憶用メモリＩＧＴＩＭＥ１に記憶された点火用計数
値の上位８ビットが０になったか否かを判定する過程に
戻り、該点火用計数値の上位８ビットが０でない場合に
は、ＩＧＴＩＭＥ１及びＩＧＴＩＭＥ２に記憶された上
位８ビット及び下位８ビットの各桁を１ビットずつ下位
の桁側にシフトする過程を繰り返す。これらの過程によ
り、点火用計数値の上位８ビットが０になるまで、該計
数値の各桁が下位の桁側にシフトさせられる。点火用計
数値の各桁が下位の桁側に１回シフトする毎に、点火用
計数値の大きさは１／２になっていく。例えば点火用計
数値の上位８ビットが零になるまでに２回シフトが行わ
れたとすると、シフト後の点火用計数値の値は演算され
た値の１／４になり、３回シフトが行われたとすると、
シフト後の点火用計数値の値は演算された値の１／８に
なる。

【００４１】第１の点火位置記憶用メモリＩＧＴＩＭＥ
１に記憶された点火用計数値の上位８ビットが０である
か否かを判定した結果、該上位８ビットが０であると判
定された場合には、プリスケーラ１０ｆでの分周比１／
２^ｃ（Ｃは０を含む正の整数）を分周比記憶用メモリＩ
ＧＰＲＥに記憶させる。次いで点火位置記憶用メモリＩ
ＧＴＩＭＥ２に記憶された点火用計数値の下位８ビット
を点火用計数値記憶用メモリＩＧＴＩＭＥに記憶させ
て、回転数を求める過程に戻る。本発明においては、メ
モリＩＧＴＥＭＥに記憶されたシフト後の点火用計数値
を第２のカウンタ１０ｇにセットして、該カウンタ１０
ｇに計数動作を行わせる。シフトがＣ回行われた場合、
第２のカウンタ１０ｇが計数するシフト後の点火用計数
値は、基準クロックパルスの計数値として演算された点
火用計数値の１／２^ｃとなっているが、本発明では、第
２のカウンタ１０ｇに、基準クロックパルスの周波数を
１／２^ｃに分周した周波数のパルスを計数させるため、
点火位置の計測を支障なく行わせることができる。

【００４２】前述のように、第１のカウンタ１０ｅは、
基準クロックパルスＶp を計数して、００Ｈ，ＦＦＨ，
…０１Ｈのダウンカウントを繰り返し、計数値が０１Ｈ
になる毎に割り込み信号ＩＮＴ2 を発生する。この割り
込み信号ＩＮＴ2 が発生すると、図４の割り込みルーチ
ンが実行される。この割り込みルーチンでは、ＲＡＭの
所定のアドレスに割り当てられた桁上げビット記憶用メ
モリＲＥＶＲＡＭの内容をインクリメントし（ＲＥＶＲ
ＡＭの内容に１を加え）、ＲＥＶＲＡＭがオーバフロー
したか否かを判定する。ＲＥＶＲＡＭがオーバフローし
ていない場合にはメインルーチンに復帰し、オーバフロ
ーしている場合には、オーバフロー判定用フラグＯＶＥ
ＲＦＬを１としてメインルーチンに復帰する。

【００４３】信号発生装置１３が基準信号を発生して、
マイクロコンピュータ１０に割込信号ＩＮＴ1 が与えら
れると、図３に示した割り込みルーチンが実行される。
この割り込みルーチンでは、先ず第２のカウンタ１０ｇ
に点火用計数値記憶用メモリＩＧＴＩＭＥに記憶された
点火用計数値をセットし、分周比記憶用メモリＩＧＰＲ
Ｅに記憶された分周比を第２のプリスケーラ１０ｆにセ
ットする。次いでオーバフロー判定フラグＯＶＥＲＦＬ
が１であるか否かを判定し、ＯＶＥＲＦＬが１でない場
合（０の場合）には、桁上げビット記憶用メモリＲＥＶ
ＲＡＭの内容を回転数計測用計数値の上位８ビットとし
て第１の回転数記憶用メモリＮＲＰＭ１に記憶させ、第
１のカウンタ１０ｅの計数値とＦＦＨとの排他的論理和
（エクスクルーシブオア）に１を加えた８ビットの２進
数を回転数計測用計数値の下位８ビットとして第２の回
転数記憶用メモリＮＲＰＭ２に記憶させる。第１のカウ
ンタ１０ｅの計数値とＦＦＨとの排他的論理和（エクス
クルーシブオア）に１を加える操作は、第１のカウンタ
１０ｅの計数値の各桁を反転させて得た２進数に１を加
える操作である。このような操作を行うことにより、ダ
ウンカウントの計数値をアップカウントの計数値に変換
することができる。

【００４４】オーバフロー判定用フラグＯＶＥＲＦＬが
１でない場合（桁上げビット記憶用メモリＲＥＶＲＡＭ
がオーバフローしていない場合）には、上記のようにし
て、第１及び第２の回転数記憶用メモリＮＲＰＭ１及び
ＮＲＰＭ２に回転数計測用計数値の上位８ビット及び下
位８ビットを記憶させた後、桁上げビット記憶用メモリ
ＲＥＶＲＡＭをクリアし、第１のカウンタ１０ｅをクリ
アして、該第１のカウンタの計数動作を開始させる。

【００４５】オーバフロー判定用フラグＯＶＥＲＦＬが
１であると判定された場合には、該フラグＯＶＥＲＦＬ
を０とした後、第１及び第２の回転数記憶用メモリＮＲ
ＰＭ１及びＮＲＰＭ２の双方にＦＦＨ（第２のカウンタ
の計数値の最大値）を入れて回転数計測用計数値を最大
にし、次いで桁上げビット記憶用メモリＲＥＶＲＡＭ及
び第１のカウンタ１０ｅをクリアして、該第１のカウン
タの計数動作を開始させる。

【００４６】桁上げビット記憶用メモリＲＥＶＲＡＭ及
び第１のカウンタ１０ｅをクリアした後、第１及び第２
の回転数記憶用メモリＮＲＰＭ１及びＮＲＰＭ２に記憶
された回転数が設定値（この例では１０００［ｒｐ
ｍ］）を超えているか否かを判定し、回転数が設定値を
超えている場合には、割り込み信号ＩＮＴ5 による割り
込みを禁止して、第２のカウンタ１０ｇの計数動作を許
可した後、メインルーチンに戻る。また回転数が設定値
以下である場合には、割り込み信号ＩＮＴ5 による割り
込みを許可した後、第２のカウンタ１０ｇの計数動作を
禁止してメインルーチンに戻る。

【００４７】回転数が設定値を超えている場合には、第
２のカウンタ１０ｇの動作が許可されたときに該第２の
カウンタ１０ｇの計数動作が開始される。第２のカウン
タ１０ｇの計数動作が実際に開始されるのは、基準信号
が発生して割り込み信号ＩＮＴ1 が発生した後、第２の
カウンタへの計数値のセット、第２のプリスケーラへの
分周比のセット、回転数記憶用メモリＮＲＰＭ１，ＮＲ
ＰＭ２への計数値の転送、桁上げビット記憶用メモリＲ
ＥＶＲＡＭのクリア等の各種の処理が行われた後である
が、これらの処理はきわめて短い時間で行われるため、
基準信号が発生したときに第２のカウンタ１０ｇの計数
動作が開始されると見なすことができる。第２のカウン
タ１０ｇは、セットされた計数値の計数動作を完了した
ときに割り込み信号ＩＮＴ3 を発生する。この割り込み
信号ＩＮＴ3 が発生すると、割り込み制御回路１０ｃが
図５に示す割り込みルーチンを実行させてポートＡの電
位を低レベル（２値信号の論理が「０」の状態）にす
る。このポートＡの電位の低下が点火指令信号Ｖf とな
る。点火指令信号Ｖf が発生すると、トランジスタ１５
が導通して放電用サイリスタ５に点火信号Ｖi を与える
ため、点火動作が行われる。固定点火位置θ2 よりも僅
かに遅れた位置で割り込み信号ＩＮＴ4 が発生すると、
図６に示す割り込みルーチンが実行されて、マイクロコ
ンピュータ１０のポートＡの電位が高レベル（２値信号
の論理が「１」の状態）にされ、点火指令信号が消滅す
る。これによりトランジスタ１５が遮断状態になり、放
電用サイリスタ５への点火信号Ｖi の供給が停止され
る。

【００４８】回転数が設定値以下で、第２のカウンタ１
０ｇの動作が禁止され、割り込み信号ＩＮＴ5 による割
り込みが許可されたときには、固定点火位置θ2 で割り
込み信号ＩＮＴ5 が発生したときにポートＡの電位が低
レベルの状態にされ、該固定点火位置で放電用サイリス
タ５に点火信号が与えられる。この点火信号は割り込み
信号ＩＮＴ4 が発生したときに消滅させられる。即ち、
機関の回転数が設定値以下である場合には、常に固定点
火位置で点火信号が発生し、点火位置が固定点火位置に
固定される。

【００４９】上記の実施例では、図３に示す割り込みル
ーチンにおいて第１のカウンタをクリアする過程によ
り、カウンタクリア手段が実現され、図４に示した割り
込みルーチンにより、第１のカウンタの全計数動作が完
了する毎に該桁上げビット記憶用メモリの記憶内容を１
ずつ増加させる桁上げ記憶手段が実現される。また図３
に示した割り込みルーチンにおいて、メモリＮＲＰＭ１
にメモリＲＥＶＲＡＭの内容を転送する過程、及び第１
のカウンタの計数値の各桁を反転させて１を加えた数値
をメモリＮＲＰＭ２に記憶させる過程により、回転数記
憶手段が実現される。更に、図２のメインルーチンにお
いて、ＩＧＴＥＭＥ１及びＩＧＴＩＭＥ２の記憶内容の
各桁をシフトする過程により計数値シフト手段が実現さ
れ、同メインルーチンにおいてＩＧＰＲＥに分周比を記
憶させる過程と、図３の割り込みルーチンにおいて第２
のプリスケーラ１０ｆにＩＧＰＲＥの内容を転送する過
程とにより、分周比設定手段が実現される。また図２の
割り込みルーチンにおいてＩＧＴＩＭＥ２の内容をＩＧ
ＴＩＭＥに転送する過程と、図３の割り込みルーチンに
おいて、第２のカウンタ１０ｇにＩＧＴＩＭＥの内容を
転送する過程により、第２のカウンタ計数値設定手段が
実現され、図３に示した割り込みルーチンにおいて、第
２のカウンタの計数動作を許可する過程により、第２の
カウンタ制御手段が実現される。

【００５０】また図３の割り込みルーチンにおいて、回
転数が設定値を超えているか否かを判定する過程により
回転数判定手段が実現され、その判定結果に応じて第２
のカウンタの動作を許可したり禁止したりする過程によ
り、点火信号切り替え手段が実現される。

【００５１】上記の実施例では、第１及び第２のカウン
タ１０ｅ及び１０ｇとしてダウンカウンタを用いたが、
これらのカウンタとしてアップカウンタを用いることも
できる。第１のカウンタ１０ｅとしてアップカウンタを
用いる場合には、基準信号が発生して割り込み信号ＩＮ
Ｔ1 が発生したときに、第１のカウンタ１０ｅの計数値
をそのまま下位８ビットとしてＮＲＰＭ２に転送すれば
よい。

【００５２】上記の実施例では、回転数が設定値以下の
とき（極低速時）に、固定点火位置でマイクロコンピュ
ータ１０から点火信号を発生させるようにしているが、
固定点火位置信号Ｐ2 を極低速時の点火信号として、該
固定点火位置信号Ｐ2 と、マイクロコンピュータ側から
与えられる点火信号Ｖi とをオア回路を通して点火回路
に供給する構成をとることもできる。

【００５３】上記の実施例では、点火回路１としてエキ
サイタコイルにより点火エネルギ蓄積用コンデンサを充
電するコンデンサ放電式の回路を用いたが、エキサイタ
コイルを用いずに、バッテリを電源としたＤＣ−ＤＣコ
ンバータ（昇圧回路）により点火エネルギ蓄積用コンデ
ンサを充電するようにしたコンデンサ放電式の点火回路
を用いる場合にも本発明を適用できる。また点火回路
は、点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生
する回路であればよく、コンデンサ放電式の点火回路に
代えて、電流遮断式の点火回路が用いられる場合にも本
発明を適用することができるのはもちろんである。

【００５４】上記の実施例では、信号発生装置の信号源
として信号コイルを有する信号発電機を用いたが、ホー
ル素子などの磁気検出素子を用いて磁束の変化を検出す
ることにより信号を発生する信号発電機を用いることも
できる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、２個の
８ビットのカウンタを用いて、回転数及び点火位置を１
６ビットの２進数で処理することができるため、２個の
８ビットカウンタを備えた安価なマイクロコンピュータ
を用いて内燃機関の点火位置を正確に制御することがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のハードウェアの構成を示した
構成図である。

【図２】本発明の実施例において実行されるメインルー
チンのアルゴリズムを示したフローチャートである。

【図３】本発明の実施例において基準信号が発生したと
きに実行される割り込みルーチンのアルゴリズムを示し
たフローチャートである。

【図４】本発明の実施例において第１のカウンタが計数
動作を完了する毎に実行される割り込みルーチンのアル
ゴリズムを示したフローチャートである。

【図５】本発明の実施例において第２のカウンタが計数
動作を完了する毎に実行される割り込みルーチンのアル
ゴリズムを示したフローチャートである。

【図６】本発明の実施例において固定点火位置信号が発
生する毎に実行される割り込みルーチンのアルゴリズム
を示したフローチャートである。

【図７】本発明の実施例の各部の信号波形を示した波形
図である。

【符号の説明】

１ 点火回路 ２ 点火コイル ３ エキサイタコイル ４ 点火エネルギ蓄積用コンデンサ ５ 放電用サイリスタ １０ マイクロコンピュータ １３ 信号発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−25595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−22742（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−264773（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 5/15 F02D 45/00 372

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 点火信号が与えられたときに点火用の高
   電圧を発生する点火回路と、マイクロコンピュータと、
   内燃機関の固定点火位置を検出するための固定点火位置
   信号と該固定点火位置よりも進角した位置に設定された
   基準回転角度位置を検出するための基準信号とを少くと
   も発生する信号発生装置とを備え、内燃機関が１回転す
   る間に発生する基準クロックパルスを計数して１６ビッ
   トの２進数からなる回転数計測用計数値を求める回転数
   計測手段と、前記基準回転角度位置から内燃機関の点火
   位置まで機関が回転する間に計数すべきクロックパルス
   の数を１６ビットの２進数からなる点火用計数値として
   各回転数に対して演算する点火位置演算手段と、前記点
   火用計数値を計数して前記点火信号を発生させる点火信
   号発生手段とを前記マイクロコンピュータにより実現し
   て、内燃機関の点火位置を回転数に対して制御する内燃
   機関用点火装置であって、 前記マイクロコンピュータは所定の基準クロック周波数
   で計数動作を行う８ビットの第１のカウンタと、前記基
   準クロック周波数を所定の分周比で分周した周波数で計
   数動作を行う８ビットの第２のカウンタとを備え、 前記回転数計測手段は、前記基準信号により基準回転角
   度位置が検出される毎に前記第１のカウンタをクリアす
   るカウンタクリア手段と、前記マイクロコンピュータに
   設けられたＲＡＭの所定のアドレスを桁上げビット記憶
   用メモリとして前記第１のカウンタの全計数動作が完了
   する毎に該桁上げビット記憶用メモリの記憶内容を１ず
   つ増加させる桁上げ記憶手段と、前記第１のカウンタが
   クリアされる直前における前記桁上げ記憶手段の記憶内
   容から得られる前記回転数計測用計数値の上位８ビット
   と、前記第１のカウンタがクリアされる直前における該
   第１のカウンタの計数値から得られる前記回転数計測用
   計数値の下位８ビットとを記憶させる回転数記憶手段と
   を備え、 前記点火信号発生手段は、前記点火位置演算手段により
   演算された１６ビットの点火用計数値の上位８ビットが
   ０であるか１以上であるかを判定して点火用計数値の上
   位８ビットが１以上であると判定されたときに点火用計
   数値の上位８ビットが０になるまで該点火用計数値の各
   桁を下位の桁側にシフトさせる計数値シフト手段と、前
   記計数値シフト手段によるシフトの回数Ｃ（Ｃは０を含
   む正の整数）が０のときには前記点火位置演算手段によ
   り演算された点火用計数値の下位８ビットをそのまま第
   ２のカウンタの計数値とし、シフトの回数Ｃが１以上で
   あるときにはシフト後の点火用計数値の下位８ビットを
   第２のカウンタの計数値として設定する第２のカウンタ
   計数値設定手段と、前記分周比を１／（２^ｃ）に設定す
   る分周比設定手段と、基準回転角度位置が検出されたと
   きに基準クロック周波数を設定された分周比で分周した
   周波数で前記第２のカウンタに設定された計数値の計数
   動作を行わせる第２のカウンタ制御手段とを備えて、前
   記第２のカウンタの計数動作が完了したときに前記点火
   信号を発生させるように構成されている内燃機関用点火
   装置。
2. 【請求項２】 点火信号が与えられたときに点火用の高
   電圧を発生する点火回路と、マイクロコンピュータと、
   内燃機関の固定点火位置を検出するための固定点火位置
   信号と該固定点火位置よりも進角した位置に設定された
   基準回転角度位置を検出するための基準信号とを少くと
   も発生する信号発生装置とを備え、内燃機関が１回転す
   る間に発生する基準クロックパルスを計数して１６ビッ
   トの２進数からなる回転数計測用計数値を求める回転数
   計測手段と、前記基準回転角度位置から内燃機関の点火
   位置まで機関が回転する間に計数すべきクロックパルス
   の数を１６ビットの２進数からなる点火用計数値として
   各回転数に対して演算して演算された点火用計数値の上
   位８ビット及び下位８ビットをそれぞれ第１及び第２の
   点火位置記憶用メモリに記憶させる点火位置演算手段
   と、前記点火用計数値を計数して前記点火信号を発生さ
   せる点火信号発生手段とを前記マイクロコンピュータに
   より実現して、内燃機関の点火位置を回転数に対して制
   御する内燃機関用点火装置であって、 前記マイクロコンピュータは所定の基準クロック周波数
   で計数動作を行う８ビットの第１のカウンタと、前記基
   準クロック周波数を所定の分周比で分周した周波数で計
   数動作を行う８ビットの第２のカウンタとを備え、 前記回転数計測手段は、前記基準信号により基準回転角
   度位置が検出される毎に前記第１のカウンタをクリアす
   るカウンタクリア手段と、前記マイクロコンピュータに
   設けられたＲＡＭの所定のアドレスを桁上げビット記憶
   用メモリとして前記第１のカウンタの全計数動作が完了
   する毎に該桁上げビット記憶用メモリの記憶内容を１ず
   つ増加させる桁上げ記憶手段と、前記第１のカウンタが
   クリアされる直前における前記桁上げ記憶手段の記憶内
   容から得られる前記回転数計測用計数値の上位８ビット
   及び前記第１のカウンタの計数値から得られる前記回転
   数計測用計数値の下位８ビットをそれぞれ第１及び第２
   の回転数記憶用メモリに記憶させる回転数記憶手段とを
   備え、 前記点火信号発生手段は、前記第１の点火位置記憶用メ
   モリの内容が０であるか１以上であるかを判定して該メ
   モリの内容が１以上であると判定されたときに該第１の
   点火位置記憶用メモリの内容が０になるまで第１及び第
   ２の点火位置記憶用メモリにそれぞれ記憶された２進数
   の各桁を下位の桁側にシフトさせる計数値シフト手段
   と、前記シフトの回数Ｃ（Ｃは０を含む正の整数）が０
   のときには前記点火位置演算手段により演算された点火
   用計数値の下位８ビットを記憶した第２の点火位置記憶
   用メモリの内容をそのまま第２のカウンタの計数値と
   し、シフトの回数Ｃが１以上であるときにはシフト後に
   第２の点火位置記憶用メモリに記憶されている内容を第
   ２のカウンタの計数値として設定する第２のカウンタ計
   数値設定手段と、前記分周比を１／（２^ｃ）に設定する
   分周比設定手段と、基準回転角度位置が検出されたとき
   に基準クロック周波数を設定された分周比で分周した周
   波数で前記第２のカウンタに設定された計数値の計数動
   作を行わせる第２のカウンタ制御手段とを備えて、前記
   第２のカウンタの計数動作が完了したときに前記点火信
   号を発生させるように構成されている内燃機関用点火装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１のカウンタ及び第２のカウンタ
   はダウンカウンタからなり、 前記回転数記憶手段は、第１のカウンタがクリアされる
   直前における該第１のカウンタの計数値の下位８ビット
   の各桁を反転させて得た２進数に１を加えることにより
   前記回転数計測用計数値の下位８ビットを得ることを特
   徴とする請求項１または２に記載の内燃機関用点火装
   置。
4. 【請求項４】 前記点火信号発生手段は、機関の回転数
   が設定値を超えているか否かを判定する回転数判定手段
   と、前記回転数判定手段により回転数が設定値を超えて
   いると判定されたときには前記第２のカウンタの計数動
   作を許可して該第２のカウンタの計数動作が完了したと
   きに点火信号を発生させ、回転数が設定値以下であると
   判定されたときには前記第２のカウンタの計数動作を禁
   止して前記固定点火位置信号により固定点火位置が検出
   されたときに点火信号を発生させる点火信号切り替え手
   段とを更に備えていることを特徴とする請求項１，２ま
   たは３のいずれかに記載の内燃機関用点火装置。