JPH0579436A - 内燃機関の点火装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 過電流遮断回路を使用した際において内燃機
関の始動時での減速時にも過進角が防止できる内燃機関
の点火装置を提供することにある。 【構成】 過電流遮断回路７は点火コイル１０の一次電
流値が過電流設定値を越えると、強制的にパワートラン
ジスタ５をオフにして点火コイル１０の一次電流を遮断
する。又、ＣＰＵ４は、内燃機関の始動状態における内
燃機関の減速を検出して、内燃機関の始動状態での減速
時以外には、回転角センサ８による所定のタイミングに
てパワートランジスタ５をオンして通電を開始し、パル
ス信号の立ち下がりエッジにてパワートランジスタ５を
オフして通電を終了させ、又、内燃機関の始動状態での
減速時には、パルス信号の立ち下がりエッジにてパワー
トランジスタ５をオンし、点火コイル１０の電源電圧に
応じた最小通電時間が経過した時にパワートランジスタ
５をオフする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の点火装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の点火装置においては、
点火コイルの一次コイルにパワートランジスタが備えら
れ、図１０に示すように、内燃機関の始動時には回転角
センサからのパルス信号Ｎを入力してこの信号に同期す
る点火信号ＩＧｔにてパワートランジスタをオン・オフ
して点火プラグによる点火を行っている。又、同装置に
おいては、パワートランジスタの保護のための定電流回
路が備えられ、この定電流回路によりパワートランジス
タを流れる電流を所定値以下に抑えるようにしている。

【０００３】そして、パワートランジスタ保護用定電流
回路の代わりに、日本電装公開技報３１−２５８に示さ
れている過電流遮断回路を使うことが考えられる。この
過電流遮断回路は、図１０に示すように、点火コイルの
一次電流値Ｉtが過電流設定値Ｉtoを越えると、強制的
にパワートランジスタをオフにして点火コイルの一次電
流を遮断するものである。この過電流遮断回路は、定電
流回路に比べ安価であるとともに、パワートランジスタ
の発熱を防止できる。

【０００４】ところが、回転角センサからのパルス信号
Ｎと同期する点火信号ＩＧｔにて点火を行わせる方式に
おいて過電流遮断回路を採用すると、点火コイルの一次
電流値Ｉt が過電流設定値Ｉtoを越えた際に、強制的に
トランジスタがオフ（遮断）され、図１０に示すよう
に、θ1 だけ過進角が起こってしまう。

【０００５】そこで、図１０に点火信号ＩＧｔ’にて示
すように、回転角センサからのパルス信号Ｎの立ち上が
りエッジから所定時間Ｔo が経過したときに（カウント
ダウンしてゼロとなったとき）通電を開始し、パルス信
号Ｎの立ち下がりエッジで通電を終了する方式が考えら
れる。この通電時間ＴＯＮ（即ち、所定時間Ｔo ）は前
回のパルスオン時間ＴＤＷＬに基づいて設定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１０の内
燃機関の減速時においては、今回のパルス信号立ち上が
りエッジからの通電開始時間（カウントダウン時間）Ｔ
o を、前回のパルスオン時間ＴＤＷＬに基づいて設定し
ているので、減速時の通電時間Ｔo ’が長くなり過電流
遮断回路による過電流カットが働き、θ2 だけ過進角が
起こってしまう。

【０００７】そこで、この発明の目的は、過電流遮断回
路を使用した際において内燃機関の始動時での減速時に
も過進角が防止できる内燃機関の点火装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、内燃機関の
回転角を検出する回転角センサと、点火コイルの一次電
流を制御するパワートランジスタと、点火コイルの一次
電流値が過電流設定値を越えると、強制的に前記パワー
トランジスタをオフにして点火コイルの一次電流を遮断
する過電流遮断回路と、内燃機関の始動状態における内
燃機関の減速を検出する減速検出手段と、前記減速検出
手段により内燃機関の始動状態での減速時以外には、前
記回転角センサによる所定のタイミングにてパワートラ
ンジスタをオンして通電を開始し、上死点付近の基準の
クランク角にてパワートランジスタをオフして通電を終
了させる第１の制御手段と、前記減速検出手段により内
燃機関の始動状態での減速時には、前記回転角センサに
よる上死点付近の基準のクランク角にてパワートランジ
スタをオンし、少なくとも点火コイルの電源電圧に応じ
た通電時間が経過した時にパワートランジスタをオフす
る第２の制御手段とを備えた内燃機関の点火装置をその
要旨とするものである。

【０００９】又、前記第１の制御手段を、基準のクラン
ク角にて通電を終了した場合の点火コイルの通電時間が
点火エネルギーを確保するための最小通電時間よりも小
さいと、基準のクランク角を通過後も継続して通電を行
い最小通電時間を確保するものであるとするのが好まし
い。

【００１０】

【作用】減速検出手段により内燃機関の始動状態での減
速時以外には、第１の制御手段が、回転角センサによる
所定のタイミングにてパワートランジスタをオンして通
電を開始し、上死点付近の基準のクランク角にてパワー
トランジスタをオフして通電を終了させる。又、減速検
出手段により内燃機関の始動状態での減速時には、第２
の制御手段が、回転角センサによる上死点付近の基準の
クランク角にてパワートランジスタをオンし、少なくと
も点火コイルの電源電圧に応じた通電時間が経過した時
にパワートランジスタをオフする。

【００１１】つまり、内燃機関の始動状態での減速時に
おいては第２の制御手段により所定の時間だけ通電が行
われ、通電時間が長くなることによる過電流遮断回路の
過電流カット動作に基づく過進角を回避できる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。図１には、本実施例における自動車
に搭載される内燃機関の点火装置の全体構成を示す。電
子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１は、波形整形
回路２とＡ／Ｄ交換器３と中央処理装置（以下、ＣＰＵ
という）４とパワートランジスタ５と抵抗６と過電流遮
断回路７とから構成されている。回転角センサ８は、内
燃機関の回転を検出し、所定回転角位置にて回転角信号
を出力する。そして、回転角センサ８からの回転角信号
はＥＣＵ１の波形整形回路２にて矩形波に変換されて図
２に示すパルス信号ＮとしてＣＰＵ４に取り込まれる。
このパルス信号Ｎの立ち下がりエッジは内燃機関の上死
点（ＴＤＣ）付近となっている。センサ群９は、内燃機
関の状態を検出する。そして、センサ群９の出力信号は
ＥＣＵ１のＡ／Ｄ交換器３にてデジタル値に変換されて
ＣＰＵ４に取り込まれる。

【００１３】又、点火コイル１０の一次コイル及び二次
コイルにはバッテリ電圧ＶB （１２ボルト）が印加さ
れ、二次コイルには点火プラグ１１が接続されている。
ＥＣＵ１の過電流遮断回路７はＤフリップフロップ１２
とアンド回路１３と比較器１４と抵抗１５，１６，１７
とから構成されている。フリップフロップ１２のＣＫ端
子にはＣＰＵ４からの点火信号ＩＧｔ（図２参照）が入
力される。又、フリップフロップ１２のＤ端子には所定
電圧Ｖr （５ボルト）が印加されている。さらに、フリ
ップフロップ１２のＣＫ端子とＱ端子はアンド回路１３
の入力端子に接続され、アンド回路１３の出力端子は抵
抗６を介してパワートランジスタ５のベース端子に接続
されている。点火コイル１０の一次コイルにはこのパワ
ートランジスタ５と過電流遮断回路７の抵抗１５とが直
列に接続されている。そして、パワートランジスタ５の
オン・オフにより点火コイル１０の一次電流が制御され
る。又、パワートランジスタ５と抵抗１５との間の接続
点ａが比較器１４の非反転入力端子と接続されている。
さらに、所定電圧Ｖr （５ボルト）が抵抗１６，１７に
て分圧され、抵抗１６，１７間の接続点ｂが比較器１４
の反転入力端子と接続されている。比較器１４の出力端
子はフリップフロップ１２のＣＬＲ端子に接続されてい
る。

【００１４】そして、ＣＰＵ４からの点火信号ＩＧｔに
よりアンド回路１３を介してパワートランジスタ５がオ
ン・オフ制御され、パワートランジスタ５のオンにより
点火コイル１０の一次コイルに電流が流れる。この一次
電流値Ｉｔが抵抗１５にて検出され、接続点ａでの電圧
値と、接続点ｂでの電圧値とが、比較器１４にて比較さ
れ、一次電流値Ｉｔが過電流所定値Ｉｔｏより大きくな
ると比較器１４の出力がハイレベルとなり、フリップフ
ロップ１２のＱ端子のレベルをローにする。その結果、
点火信号ＩＧｔの内容にかかわらずアンド回路１３の出
力がローレベルとなりパワートランジスタ５がオフとな
る。つまり、点火コイル１０の一次電流値Ｉｔが過電流
設定値Ｉｔｏを越えると、強制的にパワートランジスタ
５をオフにして点火コイル１０の一次電流を遮断するよ
うになっている。

【００１５】又、ＥＣＵ１は、その他図示しないスイッ
チ信号（例えば、アイドルスイッチやニュートラルスイ
ッチなど）を入力して、Ｉ／Ｏ回路にてレベル変換され
た信号をＣＰＵ４に取り込む。そして、ＣＰＵ４は点火
信号ＩＧｔや図示しない噴射信号などを出力する。尚、
図１においてインジェクタ駆動回路などは図示しない。

【００１６】次に、ＣＰＵ４での点火信号ＩＧｔの出力
処理を４気筒エンジンを例に説明する。以下、図２のタ
イミングチャートを用いて説明する。図４はメインルー
プの処理を示す。

【００１７】まず、ＣＰＵ４はステップ１００でバッテ
リ電圧ＶB 、機関回転数などの算出を行い、ステップ１
０１でマップを用いてバッテリ電圧ＶBに応じた通電時
間ＴＯＮを算出する。そして、ＣＰＵ４はステップ１０
２で通電時間ＴＯＮを３／４倍することにより最小通電
時間ＴＯＮＧを算出する。この最小通電時間ＴＯＮＧ
は、点火コイル１０の一次コイルによる点火エネルギー
を確保するための最小の通電時間である。さらに、ＣＰ
Ｕ４はステップ１０３で燃料噴射量、点火時期などを算
出する。メインループではこのような処理を繰り返す。

【００１８】図５は、パルス信号Ｎの立ち上りエッジ
（ＮＯＮ）に同期して起動される割込を示す。つまり、
図２のｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７のタイミングで起動す
る。ＣＰＵ４はステップ２００でパルス信号Ｎでのパル
ス立ち上がり時刻からパルス立ち下がり時刻を減算して
パルス信号Ｎのパルスオフ時間ＴＢＤＷＬを算出する。
さらに、ＣＰＵ４はステップ２１０で始動状態判定フラ
グＸＳＴＡが「１」か否か判定し、ＸＳＴＡ＝１ならば
始動状態であるとしてステップ２２０で後述する始動時
処理を行ない割込処理を終える。一方、ＣＰＵ４はＸＳ
ＴＡ＝０ならば始動状態でないとしてステップ２３０で
通常時の処理を行ない割込処理を終える。

【００１９】図６は前記ステップ２２０の始動時処理を
示す。ＣＰＵ４はステップ２２１で今回のパルス信号の
パルスオフ時間ＴＢＤＷＬ_i が前回のパルス信号のパル
スオフ時間ＴＢＤＷＬ_i-1 より長いか否か比較し、短け
れば減速でないとしてステップ２２２で減速判定フラグ
ＸＳＧＥＮを「０」とし、ステップ２２３で図２のｔ
１，ｔ３，ｔ５に示すようにパルス信号Ｎの立ち上がり
エッジ発生から時間ＴＤＯＮ（＝ＴＤＷＬ−ＴＯＮ）が
経過した時に通電を開始するように通電開始のセットを
行ない割込処理を終える。その結果、図２のｔ１，ｔ
３，ｔ５のタイミングからカウントダウンを開始してカ
ウント値がゼロになるｔ1a，ｔ3a，ｔ5aのタイミングに
て点火信号ＩＧｔを立ち上げることになる。尚、ＴＤＷ
Ｌは直前のパルスオン時間であり、後記ステップ３１０
で説明する。

【００２０】又、ＣＰＵ４は図６のステップ２２１にお
いて今回のパルスオフ時間ＴＢＤＷＬ_i が前回のパルス
オフ時間ＴＢＤＷＬ_i-1 より長ければ減速と判断し（図
２のｔ７のタイミング）、ステップ２２４で減速判定フ
ラグＸＳＧＥＮを「１」にし割込を抜ける。

【００２１】図７には、パルス信号Ｎの立ち下がりエッ
ジ（ＮＯＦＦ）に同期して起動される割込の処理を示
す。つまり、図２のｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８のタイミン
グで起動する。

【００２２】ＣＰＵ４はステップ３００で点火周期に等
しい１８０℃Ａ時間（Ｔ１８０）を求める。即ち、今回
のパルス信号Ｎでのパルス立ち下がり時刻から前回のパ
ルス立ち下がり時刻を減算して１８０℃Ａ時間（Ｔ１８
０）を求める。さらに、ＣＰＵ４はステップ３１０でパ
ルス信号Ｎでのパルス立ち下がり時刻からパルス立ち上
がり時刻を減算してパルス信号Ｎのパルスオン時間ＴＤ
ＷＬを求める。そして、ＣＰＵ４はステップ３２０で始
動状態判別フラグＸＳＴＡをチェックし「１」ならば始
動状態であるとしてステップ３３０で後述する始動時処
理を行ないステップ３５０に進む。一方、ＣＰＵ４は前
記ステップ３２０においてＸＳＴＡ＝０の時は始動状態
にないとしてステップ３４０で通常時処理を行ないステ
ップ３５０に進む。

【００２３】ＣＰＵ４はステップ３５０〜４００におい
て始動状態の判定を行う。つまり、ステップ３５０で既
に始動と判定されている時は（ＸＳＴＡ＝１）、ステッ
プ３６０で始動判定時間ＳＴＴ１８０として５００ｒｐ
ｍに相当する１８０°ＣＡ時間（６０ｍｓ）をセットす
る。一方、ステップ３５０でＸＳＴＡ＝０の時は、ステ
ップ３７０で始動判定時間ＳＴＴ１８０として３００ｒ
ｐｍに相当する１８０°ＣＡ時間（１００ｍｓ）をセッ
トする。次に、ステップ３８０で前記ステップ３００に
おいて求めたＴ１８０と、始動判定時間ＳＴＴ１８０と
を比較し、Ｔ１８０が小さければ（回転が高ければ）、
ステップ３９０で始動状態判定フラグＸＳＴＡを「０」
とし、小さくなければステップ４００でＸＳＴＡ＝１を
セットし、それぞれ割込から抜ける。

【００２４】図８は前記ステップ３３０の始動時処理を
示す。ＣＰＵ４はステップ３３１で減速判定フラグＸＳ
ＧＥＮが「１」か否か判定し、ＸＳＧＥＮ＝０の時（減
速でない時）はステップ３３２で通電ガードが必要か否
かチェックする。即ち、実際の通電予定時間ＴＯＮと最
小通電時間ＴＯＮＧとを比較して実際の通電予定時間Ｔ
ＯＮが最小通電時間ＴＯＮＧより大きいと通電ガードが
不要であると判定し、実際の通電予定時間ＴＯＮが最小
通電時間ＴＯＮＧより小さいと通電ガードが必要である
と判定する。そして、ＣＰＵ４は通電ガードが不要の場
合はステップ３３４でパルス信号Ｎの立ち下がりエッジ
に同期して点火信号ＩＧｔを立ち下げて点火を行なう
（図２のｔ２，ｔ４，ｔ６のタイミング）。又、ＣＰＵ
４はステップ３３２において通電ガードが必要ならばス
テップ３３３で図３に示す通電ガード処理を行なう。つ
まり、パルスの立ち下がりエッジにて通電を終了した場
合の点火コイルの通電時間ＴＯＮが点火エネルギーを確
保するための最小通電時間ＴＯＮＧよりも小さいとパル
スの立ち下がりエッジを経過後も継続して通電を行い最
小通電時間ＴＯＮＧを確保する。

【００２５】一方、ＣＰＵ４は前記ステップ３３１にお
いて減速判定フラグＸＳＧＥＮが「１」の時は（図２の
ｔ８のタイミング）、ステップ３３５にてパルス信号Ｎ
の立ち下がりエッジからのワンショット通電を行なう。
即ち、パルス信号Ｎの立ち下がりエッジで点火信号ＩＧ
ｔを立ち上げ、最小通電時間ＴＯＮＧが経過した時に点
火信号ＩＧｔを立ち下げて、ＴＯＮＧだけ通電を行う
（図２でのｔ８〜ｔ９に示す）。

【００２６】一方、過電流遮断回路７は、エンジンの燃
料供給異常等により点火コイル１０の一次電流値Ｉｔが
過電流設定値Ｉｔｏを越えると、強制的にパワートラン
ジスタ５をオフにして点火コイル１０の一次電流を遮断
する。

【００２７】尚、始動状態判定フラグＸＳＴＡ及び減速
判定フラグＸＳＧＥＮは、イグニッションスイッチ・オ
ンによる初期化により「１」にセットされる。このよう
にして、始動時の点火信号ＩＧｔを制御することにより
始動状態での通常時（減速でない時）はパルス信号Ｎの
立ち下がりエッジで点火ができ、又、過電流遮断回路７
を用いることにより始動時の通電時間を適切に制御でき
パワートランジスタの不用な発熱を防止できる。又、内
燃機関の始動状態での減速時においては最小通電時間Ｔ
ＯＮＧだけ通電が行われ、図２での破線で示すように通
電時間が長くなることによる過電流遮断回路７の過電流
カット動作に基づく過進角を回避でき、良好な始動を行
うことができる。

【００２８】このように本実施例では、過電流遮断回路
７により点火コイル１０の一次電流値Ｉｔが過電流設定
値Ｉｔｏを越えると、強制的にパワートランジスタ５を
オフにして点火コイル１０の一次電流を遮断するように
し、ＣＰＵ４（減速検出手段、第１の制御手段、第２の
制御手段）は、内燃機関の始動状態における内燃機関の
減速を検出し、内燃機関の始動状態での減速時以外に
は、回転角センサ８による所定のタイミングにてパワー
トランジスタ５をオンして通電を開始し、上死点付近の
基準のクランク角（パルスの立ち下がりエッジ）にてパ
ワートランジスタ５をオフして通電を終了させ、又、内
燃機関の始動状態での減速時には、回転角センサ８によ
る上死点付近の基準のクランク角（パルスの立ち下がり
エッジ）にてパワートランジスタ５をオンし、少なくと
も点火コイル１０の電源電圧ＶB に応じた最小通電時間
ＴＯＮＧが経過した時にパワートランジスタ５をオフす
るようにした。よって、過電流遮断装置７を使用した際
において、内燃機関の始動時での減速時にも図２に破線
で示すような過進角が防止できることとなる。

【００２９】又、ＣＰＵ４は、基準のクランク角（パル
スの立ち下がりエッジ）にて通電を終了した場合の点火
コイルの通電時間ＴＯＮが点火エネルギーを確保するた
めの最小通電時間ＴＯＮＧよりも小さいと、基準のクラ
ンク角（パルスの立ち下がりエッジ）を経過後も継続し
て通電を行い最小通電時間ＴＯＮＧを確保するようにし
たので、点火が確実に行われる。

【００３０】尚、この発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、例えば、前記実施例は回転角センサに気
筒数パルスを用いたが、その他、例えば図９に示すよう
に３０°ＣＡ毎に角度信号の入力される多パルスのにお
いても同様に一点火サイクル前と今回とで同じ角度間
（例えばＴＢＤＷＬやＴ３１）を比較し減速時はＴＤＣ
からのワンショット通電とし、又、減速でない時はＢＴ
ＤＣ３０°エッジからＴＤＯＮ（＝Ｔ３１−ＴＯＮ）後
に通電しＴＤＣでのパルス立ち上がりエッジで点火する
ようにしてもよい。ただし、実際の通電時間が最小通電
時間ＴＯＮＧより小さい時は点火時期を遅らせて通電時
間がＴＯＮＧ以下とならないようにガードする。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
過電流遮断回路を使用した際において内燃機関の始動時
での減速時にも過進角が防止できる優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の内燃機関の点火装置の全体構成を示
す図である。

【図２】各種の信号処理を説明するためのタイミングチ
ャートである。

【図３】信号処理を説明するためのタイミングチャート
である。

【図４】作用を説明するためのフローチャートである。

【図５】作用を説明するためのフローチャートである。

【図６】作用を説明するためのフローチャートである。

【図７】作用を説明するためのフローチャートである。

【図８】作用を説明するためのフローチャートである。

【図９】別例での各種の信号処理を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【図１０】従来の技術を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【符号の説明】

４ 減速検出手段、第１の制御手段、第２の制御手段と
してのＣＰＵ ５ パワートランジスタ ７ 過電流遮断回路 ８ 回転角センサ １０ 点火コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転角を検出する回転角セン
   サと、 点火コイルの一次電流を制御するパワートランジスタ
   と、 点火コイルの一次電流値が過電流設定値を越えると、強
   制的に前記パワートランジスタをオフにして点火コイル
   の一次電流を遮断する過電流遮断回路と、 内燃機関の始動状態における内燃機関の減速を検出する
   減速検出手段と、 前記減速検出手段により内燃機関の始動状態での減速時
   以外には、前記回転角センサによる所定のタイミングに
   てパワートランジスタをオンして通電を開始し、上死点
   付近の基準のクランク角にてパワートランジスタをオフ
   して通電を終了させる第１の制御手段と、 前記減速検出手段により内燃機関の始動状態での減速時
   には、前記回転角センサによる上死点付近の基準のクラ
   ンク角にてパワートランジスタをオンし、少なくとも点
   火コイルの電源電圧に応じた通電時間が経過した時にパ
   ワートランジスタをオフする第２の制御手段とを備えた
   ことを特徴とする内燃機関の点火装置。
2. 【請求項２】 前記第１の制御手段は、基準のクランク
   角にて通電を終了した場合の点火コイルの通電時間が点
   火エネルギーを確保するための最小通電時間よりも小さ
   いと、基準のクランク角を通過後も継続して通電を行い
   最小通電時間を確保するものである請求項１に記載の内
   燃機関の点火装置。