JPH0461193B2

JPH0461193B2 -

Info

Publication number: JPH0461193B2
Application number: JP23118286A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yoshida
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1986-10-01
Publication date: 1992-09-30
Also published as: JPS6388274A

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−
38560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50rpm程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。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つて
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の容量を
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て
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点火制御回路
であつて、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気筒エンジン用点火制御
装置であり、各気筒にはそれぞれ点火プラグP₁，
P₂，P₃，P₄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P₁とP₄及
び点火プラグP₂とP₃はそれぞれの点火コイル６
０，６１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
べる制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
コンピユータ（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。

１はバツテリを示し、各ブロツクに電源を供給
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。
このバツテリ１，水温センサ２，圧力センサ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・プロセツシング・ユニツト（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
ルスイツチ、スロツトルの全開状態を検出するス
ロツト全開スイツチ、スタータの作動状態を検出
するスタータスイツチ等を含む各種機関運転状態
を検出する各種のデイジタルセンサ群であり、こ
れらからの出力信号にデイジタル・インプツト・
インターフエイス（Di）７を経由してCPU１０
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，磁気ピツクアツプセン
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
広くなつており、これにより各気筒のリフアレン
ス番号（Ref.No.）が判別される。これらの突起部
が磁気ピツクアップセンサ８１の近傍を通過する
ことにより磁気ピツクアップセンサ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.No.４及び８のクランク基準位置信号
はBTDC10゜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1μsec）
で常時カウント動作を行なつているフリーランニ
ングカウンタである。２１はエンジン検出器であ
り、上記クランク基準位置信号iNTLの立上りエ
ツジを検出し、CPU１０に割込信号を送り、ラ
ツチ回路(1)２２に出力線２６を通して信号を送
る。ラツチ回路(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iNTLの立上り時のフリーランニング
カウンタ２３の値が、次に上記クランク基準信号
iNTLの立上りが到来するまで保持される。

CPU１０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つて回転速
度，マニホールド内圧力等を取込み、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、時々刻々と変化しているデー
タ等を記憶している。

２４はCPU１０からのデータを保持するラツ
チ回路(2)であり、このラツチ回路(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、ラツチ回路(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、CPU１０
に割込信号を出力する。さらにこの比較器２５か
らの他のパルスはフリツプフロツプ３０のクロツ
ク（CK）に接続され、このフリツプフロツプ３
０はこのクロツク信号に同期し、そのデータ端子
（Ｄ）に入力されているCPU１０からの演算され
あたデータに従つてその出力端Ｑの出力を変化
（反転）する。

アンドゲート４０，４１には上記のフリツプフ
ロツプからの出力（点火信号）とCPU１０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。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ツチング素子、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iNTL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
るフローチヤートであり、以下これらに沿つてそ
の動作を説明する。

まず第３図のステツプ100において、例えば上
記クランク基準位置信号iNTLを用いてエンジン
回転数Ｎを検出する。ステツプ101において、エ
ンジン回転数がN1（例えば、本実施例では
300rpm）以下かどうかを判定し、N1以上の時は
通常時制御を行なう。すなわちステツプ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。次にステツプ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TON，
点火時期TOFFまでの経過時間を計算する。そし
て、ステツプ104でその計算値をラツチ回路(2)に
出力する。その結果、既に説明したように、この
ラツチ回路(2)２４とフリーランニングカウンタ２
３の値が一致した時に、比較器２５からのパルス
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５０，５１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、ステツプ101において、エンジン回転数
N₁（300rpm）以下と判定された場合について、
第１図のフローチヤート及び第５図を用いて説明
する。

ステツプ101でエンジン回転数ＮがN₁以下（Ｎ
＜N₁）と判断されると、ステツプ200で低回転時
の制御を行う。ステツプ201において、エンジン
回転数ＮがN₁以下（（Ｎ＜N₁）の状態が続いて
いる時間ｔを測定し、さらにステツプ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。本実施列では、上記時間設定値t₁を10秒
に設定している。

上記ステツプ202において、ｔ＜t₁の時、すな
ちエンジン回転数ＮがN₁以下の状態で設定時間
t₁（10秒）以下の場合には、ステツプ203により既
述のリフアレンス番号（Ref No.）が“３”か否
かを判断し、その結果“YES”の場合にはステ
ツプ204においてラツチ回路(2)にTON＝０を出力
する。次に、ステツプ205では“Ref No.”が
“４”か否かが判定され“４”である場合にはス
テツプ206でラツチ回路(2)にTOFF＝０を出力す
る。さらにステツプ207においては“Ref No.”
が“７”か否かを判断し、“YES”の場合にはス
テツプ208においてTON＝０をラツチ回路(2)に出
力し、ステツプ209においては“Ref No.”が
“８”か否かを判断し、“YES”の場合にはステ
ツプ300においてTOFF＝０をラツチ回路(2)に出
力する。

既述のようにラツチ回路(2)にデータTONがセ
ツトされると、フリー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
フリツプ・フロツプ３０Ｑ出力を反転し、点火信
号がハイ・レベルになる。一方、ラツチ回路(2)に
データTOFFがセツトされると、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”値がセツ
トされることから、第５図Ｂ，Ｃに示されるよう
に、クランク基準位置信号iNTLにより定まる
“Ref No.”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、“Ref No.”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、“Ref No.”が“７”
の時ハイ・レベルとなり、“Ref No.”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iNTL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、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つて増大すること
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t₁（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、ステツプ301において
TONが以下の式に従つて演算される。

TON＝ｋ（ｔ−t₁） …(1) ここで、ｋは定数であり、本実施例では0.075
を用用い、またｔはＮ＜N₁の状態が継続される
時間を表わし、t₁は上記の設定値であり具体的に
は10秒とされる。

次にステツプ302において、“Ref No.”が
“３”か否かが判断され、ステツプ303において、
“YES”である場合には上記(1)式で求められた値
がラツチ回路(2)に出力される。次にステツプ304
において、“Ref No.”が“４”であるか否かが
判断され、“YES”の場合には、ステツプ305に
おいてTOFF＝０がラツチ回路(2)に出力される。
同様に、ステツプ306及び307により、“Ref No.”
が“７”の場合には上記TONの演算値が、さら
にステツプ308及び309により、“Ref No.”が
“８”の場合にはTOFF＝０がラツチ回路(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、点火時期を定めるパワートランジスタのオフ
点、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、もつ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つてしまう。

また、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N1以下の状態がある設定時間以上
になつたり、即刻通電時間を０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、ほ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、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ヤー
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ヤート、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図は第１図のフロ
ーチヤートに従つて第１図の点火制御装置の動作
波形を示す動作波形図。１…バツテリ、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
タルインプツトインターフエイス、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…ラツチ回路(1)、２３…フリーランニン
グカウンタ、２４…ラツチ回路(2)、２５…比較
器、３０…フリツプフロツプ、４０，４１…アン
ドゲート、５０，５１…スイツチング素子、６
０，６１…イグニシヨンコイル。

Claims

【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。