JPH0692782B2

JPH0692782B2 - 内燃エンジンの電子点火装置

Info

Publication number: JPH0692782B2
Application number: JP60156981A
Authority: JP
Inventors: 千昭熊谷; 真司十万; 裕木村; 治人御友
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPS6220675A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は内燃エンジンの電子点火装置に関するもので
ある。

（発明の技術的背景とその問題点）内燃エンジン点火時期を、当該エンジンの回転数、吸気
管内圧、およびエンジン温度等のエンジン運転パラメー
タ値に応じて最適な時期を調整し、常にエンジンの良好
な運転状態が保持できるようにしている。このような従
来の点火装置は、例えば１次コイルおよび２次コイルを
備えた点火コイルにおける当該１次コイルに、この１次
コイルへの通電のオン、オフ時期を制御する制御回路を
接続し、２次コイルには点火プラグを接続している。そ
してエンジンの所定クランク角度位置から、それぞれ所
定の時間を計数して、１次コイルに通電を開始する通電
時間、およびこの通電をオフして２次コイルに点火用の
高電圧を発生させる点火時期をそれぞれ所定の時期に制
御するようにしている。このため点火装置には通電時期
計数用と点火時期計数用との２個のカウンタを備えさせ
ることが必要とされる。

このカウンタとして、点火時期の演算制御処理を実行す
る中央処理演算装置（以下「CPU」という）がいわゆる
１チップCPUである場合、CPU内部に備えられる内部カウ
ンタを用いることができるがCPUは演算等の処理と、内
部カウンタの作動の監視とを同時平行して実行すること
ができないために通電・点火時期をこのカウンタを用い
て制御すると、どうしても正確に制御し得ないという問
題がある。一方、CPUの外部に設けたハード（外部）カ
ウンタを用いると、この外部カウンタは一旦CPUからの
カウント開始信号を受けると、以後はCPUとは独立して
計時し、カウント値が設定値に至ると通電または点火信
号を出力させることができ、従って正確な通電または／
および点火時期の制御が可能となる。しかしながら個別
のハードカウンタとすると、その分の配設スペースの増
大とともに、コスト高を招来するという問題がある。

（発明の目的）この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、通電時期および点火
時期計数用の複数個のカウンタを必要とする装置におい
て、通電時期および点火時期の両時期の制御にうち、点
火時期は運転状態を良好に保持する上で、外部カウンタ
を用いて正確な制御をするとともに、通電時期は内部カ
ウンタを用いて制御することにより、小形化およびコス
ト低減を図ることのできる内燃エンジンの電子点火装置
を提供することにある。

（発明の構成）上記目的を達成するため、この発明によれば、点火プラ
グと、該点火プラグに点火用の高電圧を印加する点火信
号出力手段と、クランク軸が一回転する毎に、複数のク
ランク角度位置信号を出力するクランク角度信号発生手
段と、該発生されたクランク角度位置信号によりエンジ
ンのクランク軸の所定クランク角度位置の通過を検出す
るクランク角度位置検出手段と、エンジンの運転状態に
応じて検出されるエンジンパラメータに基づいて前記ク
ランク角度位置検出手段で検出された所定クランク角度
位置通過時から該点火信号出力手段に通電開始するまで
の時間を示す通電時期テータ、および所定クランク角度
位置通過時から点火時期に対応した該通電の停止時まで
の時間を示す点火時期データの演算を含む所要の演算処
理をする中央演算処理装置と、該中央演算処理装置の内
部に配設され該通電時期データを計数して通電時期信号
を出力する通電カウンタ手段と、該中央演算処理装置の
外部位置に配設され該点火時期データを計数して点火時
期信号を出力する点火カウンタ手段と、前記クランク角
度位置検出手段で更新されるステージ手段と、該更新さ
れた所定ステージで前記通電カウンタ手段および前記点
火カウンタ手段の計数を開始させる開始手段とを具備
し、角度一時間変換により所定のクランク角度位置から
の所定時間により通電開始及び点火時期を制御すること
を特徴とする内燃エンジンの電子点火装置が提供され
る。

（発明の実施例）以下この発明を図面に基づいて説明する。第１図はこの
発明の実施例を示す図である。まず構成を説明すると図
中符号１は４気筒または２気筒等のＶ形のエンジン、２
は電子コントロールユニット（以下「ECU」という）
で、Ｖ形のエンジン１は気筒夾角が45゜,60゜,90゜,128
゜,135゜および直列４気筒の180゜等の何れの角度のも
のも適用することができ、図は複数気筒のうちの１個の
気筒の要部を一部断面で示している。符号10a,10bは点
火プラグで、図には２個だけが示されているが、この点
火プラグはそれぞれの気筒に各別に取付けられている。
そして後述するように各点火プラグ10a,10bは各別に設
けられた点火コイルに接続されて、ディストリビュータ
無しの点火方式とされている。４気筒のエンジンに対し
ては、符号10aの点火プラグに図示省略の他の１個の点
火プラグが電気的に直列接続され、これと同様に符号10
bの点火プラグに対しても図示省略の他の１個の点火プ
ラグが電気的に直列接続される。直列接続された各２個
の点火プラグは同一の点火信号で点火され、この同時に
点火された２個のうちの一方の点火プラグは排気行程で
点火されるので、いわゆる捨火方式の点火方式がとられ
る。符号３はエンジン１の燃焼室で、この燃焼室３に
は、吸気管４および排気管５が連通され、各連通口には
吸気バルブ６および排気バルブ７がそれぞ配設されてい
る。吸気管４の途中にはスロットル弁８が設けられ、こ
のスロットル弁８の下流には相対圧又は絶対圧のセンサ
（以下単に「絶対圧センサ」という）９が設けられてお
り、この絶対圧センサ９によって電気信号に変換された
吸気管内絶対圧信号はECU2に送られる。またエンジン１
の気筒周壁部には冷却水が充満され、この部分にサーミ
スタ等からなるエンジン水温センサ11が挿着されてい
る。このエンジン水温センサ11の検出信号はECU2に供給
される。12はピストンで、このピストン12がコネクチン
グロッド13を介してクランク軸14に連通されている。そ
してこのクランク軸14に、その回転に応じて後述の第５
図（ａ）、（ｂ）に示すような第１および第２のパルス
信号Pc₁,Pc₂を発生するパルス発生機構が配設されてい
る。即ち、まずクランク軸14に回転円板15が取付けら
れ、その円周部に、強磁性材製の凸起体で形成されたリ
アクタ16a〜16gが円周上１個所を除く等分位置、例えば
45゜の角度間隔で突設されている。リアクタはこのよう
に図示の例で云えば符号16dと16eの間で１個所だけ欠落
され、この欠落部の角度間隔は90゜とされている。な
お、リアクタは凸起体に限らず回転円板に磁性体を埋設
してもよい。回転円板15の外部には、その円周部に沿っ
て、磁石体17a,18aにコイル17b,18bを巻回して形成した
第1,第２の電磁ピックアップ（以下パルサという）17,1
8が配設されている。第１および第２のパルサ17,18の配
設角度間隔は、適用されるエンジンの上死点間隔気筒数
等に対応して規定され、図の例では上死点間隔180゜の
直列４気筒エンジンに適用した場合が示されていて、２
個のパルサ17,18間の配設角度間隔は約180゜に規定され
ている。

一方、ECU2には、まずこれをブロックで大別すると、入
力回路19、入出力LSI（以下「I/0・LSI」という）21、C
PU22、A/Dコンバータ23、および第１、第２の出力回路2
4a、24bが備えられている。さらに入力回路19には、第
１および第２のパルサ17,18でそれぞれ発生した第１お
よび第２のパルス信号Pc₁,Pc₂（後述の第５図（ａ）、
（ｂ））を波形整形回路25,26と、この各波形整形回路2
5,26からの出力をそれぞれラッチする第１および第２の
フリップフロップ回路27,28が配設されている。第１の
フリップフロップ回路27はその出力の出力線路がI/0
・LSI21を介してCPU22のINT端子（図示せず）に接続さ
れ、また第２のフリップフロップ回路28はそのＱ出力の
出力線路がI/0・LSI21を介してCPU22のSTATUS端子（図
示せず）に接続されている。符号29は第１および第２の
フリップフロップ回路27,28に対するクリア信号線路で
ある。

CPU22は通電時期および点火時期を演算するため各種プ
ログラムを実行するもので、その内部に上記の演算プロ
グラム、後述する Tw−Δθigテーブル、および気筒夾角テーブル等を記憶
するリードオンリメモリ（以下「ROM」という）31、な
らびに上記の演算結果等を記憶するためのランダムアク
セスメモリ（以下「RAM」という）32、入出力用のバッ
ファ33が備えられ、そらにこのCPU内に通電カウンタ34
が内部カウンタとして配設されいる。通電カウンタ34
は、そのカウント値を、RAM32にストアされる点火プラ
グ10a側の通電時期データ、および点火プラグ10b側の通
電時期データとそれぞれ比較し、そのカウント値が各通
電時期データ値を越えた時に通電信号を出力するための
もので、点火プラグ10a側の通電信号は、I/0LSIを介し
て第１の出力回路24aへの通電信号線路40aに導びかれ、
点火プラグ10b側の通電信号は、I/0LSIを介して第２の
出力回路24bへの通電信号線路40bに導かれる。符号34a,
34bはそれぞれ、プログラム処理上の通電レジスタ、ま
た、35a,35bはそれぞれプログラム処理上のコンパレー
タである。

一方、I/0・LSI21の部分、即ちCPU22の外部位置に、点
火プラグ10aに対する第１の点火カウンタ36、および他
の点火プラグ10bに対する第２の点火カウンタ37が配設
されている。符号38は点火プラグ10a側の点火時期デー
タをラッチするための点火レジスタ、39は点火プラグ10
b側の点火時期データをラッチするための点火レジス
タ、42,43は第１、第２のコンパレータである。第1,第
２の点火カウンタ36,37にはCPU22から起動信号の線路が
それぞれ接続されている。そして第１のコンパレータ42
の出力線路44aが第１の出力回路24aに通じ、第２のコン
パレータ43の出力線路44bが第２の出力回路24bに通じて
いる。符号45,46は第１および第２の点火コイルで、こ
れらの点火コイル45,46には、それぞれ図示省略の１次
コイルおよび２次コイルが備えられている。第１の点火
コイル45における１次コイルには、第１の出力回路24a
からの出力線路が接続され、２次コイルは点火プラグ10
aに接続されている。また第２の点火コイル46における
１次コイルには、第２の出力回路24bからの出力線路が
接続され、２次コイルは他の点火プラグ10bに接続され
ている。I/0・LSI21の部分における符号47は後述するMe
タイマである。

次に第２図〜第５図（ａ）〜（ｇ）も参照して作用を説
明する。第２図はCPU22で実行されるメインルーチンの
大略のフローチャート、第３図はMe（エンジン回転数Ne
の逆数）の計算およびこのMeの値からエンジン回転数Ne
の値を判定するためのサブルーチンのフローチャート、
第４図は通電時期等の制御用の割込処理プログラムINT
のフローチャート、第５図（ａ）〜（ｇ）は第１および
第２のパルス信号等のタイミングチャートである。

まず第２図によりCPU22で実行されるメインルーチンの
大略を説明する。図示省略のイグニッションスイッチが
投入されると、その直後にCPU22等の初期化処理が行な
われ、次いでステップ51でクランク角度の基準位置検出
が行なわれる。基準位置検出後、クランク軸14の１回転
するに要した時間Meの計算、およびこのMe値に基づくエ
ンジン回転数Neの値の判定（ステップ52）、進角データ
θigの演算およびこの演算値のRAM32へのストア処理
（ステップ53）、通電時間T_ONの演算およびこの演算値
のRAM32へのストア処理（ステップ54）、進角データθi
gおよび通電時間T_ONによる点火時期データTigおよび通
電時間データTcgの演算およびこれら演算値のRAM32への
ストア処理（ステップ55）が順次行なわれ、このような
各演算処理が、後述する割込処理プログラムINTが実行
されないときに繰返えされる。

次いで上記各ステップにおける処理を詳述する。基準位
置検出のステップ51では、第５図に示すように第１のパ
ルス信号Pc₁がCPU22に入力すると、CPU22は第２のフリ
ップフロップ回路28のＱ出力（第５図（ｄ）が“H"レベ
ルにあるか、“L"レベルにあるかを識別する。このとき
第１のパルス信号Pc₁の入力したタイミングで第２のフ
リップフロップ回路28のＱ出力が“L"レベルになってい
る箇所（第５図中ｋ線の箇所）がクランク軸14の１回転
当りに１回存在する。このときのクランク角度位置を基
準クランク角度位置ｑと規定する。基準クランク角度位
置ｑの検出後、第１のパルス信号Pc₁の各発生間隔をス
テージと定義して各ステージにステージ番号を付番す
る。この番号の割付け方はエンジン１の気筒夾角により
種々に規定することができ、基準クランク角度位置ｑの
検出されたステージを何番とするかはエンジンの仕様ご
とにROM31に記憶されている。第５図（ａ）の例では、
基準位置ｑを検出したときのステージをステージ１と付
番し、以下ステージ2,3…と付番される。

基準クランク角度位置ｑの検出後、ステップ52でMeの計
算およびエンジン回転数Neの判定が行なわれる。これを
第３図のサブルーチンのフローチャートを用いて説明す
る。ステップ56で、第１のパルス信号Pc₁の各発生時間
間隔Tsi（ｉ＝１〜７）（第５図（ａ））が、Meタイマ
ー47によりクロックパルスで計測され、その１回転分の
合計時間Meが演算処理される。ステップ57では、この合
計時間Meからクランク軸14が１ステージ分言い換えれば
クランク角度45゜相当分回転するのに要する時間Ts＝Me
÷８と、クランク角度１゜相当分回転するのに要する時
間ΔＴ＝Ts÷45とを演算し、これをRAM32にストアし、
後述の点火時期Tig等の演算処理に備える。

次に、現在のエンジン回転数Neが高速回転領域にあるか
否かを判定するため、Me値からエンジン回転数Neが所定
回転数N_IGAC（例えば3000rpm）以上であるか否かを判別
する。この判別結果が肯定（Yes）であれば、フラグN2
に１を立て（ステップ59）、否定（No）であればフラグ
N2を零とする（ステップ60）。このフラグN2は後述する
エンジンの急加減速時のTig値およびTcg値の加速補正を
実行してもよいか否かを判別するためのものでエンジン
回転数Neが所定値N_IGAC以上の高速時には演算処理時間
が十分に確保できなくなるために加速補正が禁止され
る。なおステップ58の判別値N_IGACは制御の安定化を図
るためにヒステリシスを設け、エンジン回転数Neがこの
判別値N_IGACを越えたときと下廻るときとで異なる値に
設定するようにしてもよい。

メインルーチンでは、次のステップ53で基準クランク角
度位置ｑからの進角データθigの演算と、この演算結果
のストアを実行する。進角データθigは、Me値と、絶対
圧センサ９およびエンジン水温センサ11でそれぞれ検出
されたおよびエンジン水温Twの各値とから、次の（１）式にし
たがって演算される。

プから読み出される。Δθigは進角データの補正値でエ
ンジン温度Twの関数（Δθig＝ｆ（Tw））であり、ROM3
1に記憶されているTw−Δθigテーブルから読み出され
る。なお、進角データθigの値は、最大進角度θig（例
えば60゜）の値を上限として規定され、上記のようにし
て求められた値がこの最大進角度θig′を越えたときに
は、この最大進角度θig′の値に補正される。このよう
にして求められた進角データθigはRAM33にストアされ
る。

次いで、ステップ54で通電時間T_ONの演算と、この演算
結果のストアを実行する。通電時間T_ONは次の（２）式
に示すようにエンジン回転数Neのみの関数で上記と同様
にROM31に記憶されているNe−T_ONテーブルから読み出さ
れる。

T_ON＝ｆ（Ne）…（２）このようにして求められた通電時間データT_ONはRAM32に
ストアされる。

進角データθigおよび通電時間データT_ONが求められた
のち、ステップ55でこれらの値に基づいて点火時期デー
タTigおよび通電時期データTcgが演算される。まず点火
時期データTigについて述べると、エンジン気筒夾角お
よび各気筒ごとに、所定クランク角度位置（進角度＝０
゜）ｑから最大進角度θig′だけ進角した位置のステー
ジ番号（第５図（ａ）の例ではステージ６）と、このス
テージ位置の始端から最大進角度θig′位置までのクラ
ンク角度（これを以下「角度データ」という）とがROM3
1に記憶されている。CPU22は、これらの角度データおよ
び進角データθig等をROM31およびRAM32からそれぞれ読
み出し、ステージ６パルスｑ′からの角度DEGを次の
（３）式により演算する。

DEG＝θig′−θig＋角度データ…（３）次いでこの角度DEGから点火時期データTigを（４）式に
より演算する。

Tig＝ΔＴ×DEG…（４）ここにΔＴは前記第３図のステップ57でRAM32に記憶し
た、クランク軸14がクランク角度で１゜だけ回転するの
に要する時間である。

また、通電時間データTcgについては、上記のようにし
て求めた点火時期データTigおよび通電時間データT_ONか
ら次の（５）式により演算する。

Tcg＝｜（T_ON−Tig）−Ts×m|…（５）ここにｍは最大進角度θig′だけ進角した位置ステージ
（第５図の図示例ではステージ６）以前の点火コイルに
通電を開始するステージまでのステージ数（第５図の図
示例ではｍ＝１）、Tsは第３図のステップ57で求めたク
ランク時45゜クランク角度進むに要する時間の平均値で
ある。

上記の各演算値はRAM32にストアされる。

次いで通電および点火の実行方法を第４図のフローチャ
ートにより説明する。この通電および点火は、第１のフ
リップフロップ回路27からＱ出力の入力する毎の割込み
処理により行なわれる。まず、各割込み毎にステップ61
でステージ位置の検出を行ない、次にMeタイマ47からク
ランク角度45゜相当分の所要時間Tsiを読み込み、記憶
するとともに、Meタイマ47をリセットすると同時に再ス
タートさせる（ステップ62）。次いでステップ63で前記
の検出したステージが点火カウンタ36のカウントを開始
すべき点火ステージ（例えばステージ６）であるか否か
を判別する。この判別結果が肯定（Yes）であればCPU22
は点火カウンタ36に起動信号を送出して、この点火カウ
ンタ36をスタートさせ（ステップ64、第５図（ｆ））、
ステップ65に進む。ステップ63の判別結果が否定（No）
であれば直後ステップ65に進み、内部カウンタたる通電
カウンタ34をスタートさせる（第５図（ｇ））。通電カ
ウンタ34は、この割込処理プログラムの実行ごとにスタ
ートすることになる。カウンタ34,36のスタート後、前
記のプラグN2に１が立っているか否かを判別する（ステップ66）。この判別結果が肯定（Yes）であれば
通電時期データTcgおよび点火時期データTigともに加速
補正は行なわれずに次のステップ68に進んでRAM32にス
トアされている点火時期データTigをそのまま点火レジ
スタ38に設定する。一方、ステップ66の判別結果が否定
（No）でエンジン回転数Neが高回転領域になければサブ
ルーチンTHSIが実行され点火時期データTigおよび通電
時期データTcgについて公知の加速補正が行なわれ、RAM
32に記憶されているTig値およびTcgが補正された値に書
き換えられる（ステップ67）。そしてこのような加速補
正を行なったのちに前記と同様にステップ68に処理を進
める。次いでステップ69で今回検出ステージが通電ステ
ージであるか否かを判別する。この判別結果が否定（N
o）であれば、後述するように、通電レジスタ34aの設定
値と前記ステップ65でスタートさせた通電カウンタ34の
計数値Ｔとの比較を実行せずにこの割込み処理を終了さ
せる。従って、前記ステップ65で通電カウンタ34をスタ
ートさせたものの、CPU22は今回ステージにおいて第１
の出力回路24aに通電信号を出力することはない。ステ
ップ69の判別結果が肯定（Yes）であればRAM32にストア
されている通電時期データTcgを通電レジスタ34aに設定
する。この設定後通電カウンタ34の計数値Ｔと、当該通
電時期データTcgとを比較し（ステップ71）、計数値Ｔ
が通電時期データTcgを越えたときにCPU22は第１の出力
回路24aに通電信号を送出して第１の点火コイル45にお
ける１次コイルに通電する（ステップ72）。一方、ステ
ップ63でCPU31からの起動信号により、外部点火カウン
タ39が計数を開始すると、コンパレータ42はCPU22とは
係りなく、カウンタ39の計数値と、レジスタ37に設定さ
れ、割込処理が実行される毎に最新値に更新される点火
時期データTig（第５図（ｆ））とを比較し計数値が点
火時期データTigを越えたときに通電停止信号、即ち点
火信号を第１の出力回路24aに供給し、第１の点火コイ
ル45における１次コイルへの通電を停止させる。これに
より２次コイルに高電圧が発生し点火プラグ10に火花放
電が生じ点火が行なわれる。他の気筒側の点火プラグ10
bに対する通電時期および点火時期の処理についても、
通電および点火のステージが異なるだけで、その他は上
記とほぼ同様であるので説明を省略する。

上述のようにして、通電時期はCPU22内部のカウンタ34
の計数値およびレジスタの設定値をCPU22が比較するこ
とによりソフト的に処理され、点火時期はCPU22外部の
カウンタの計数値およびレジスタ設定値をコンパレータ
が比較することによりハード的に処理されて、エンジン
回転数Ne、およびエンジンパラメータによりそのときのエンジンの
運転状態に最適な通電時期ならびに点火時期に正確に制
御される。

（発明の効果）以上詳述したようにこの発明によれは、エンジンのクラ
ンク軸の所定回転角度位置から通電時期までの時間を計
数する通電カウンタ手段は中央演算処理装置の内部に備
えさせて、当該計数をソフト的に処理するようにしたか
ら、ハードカウンタの必要配設数およびその配設スペー
スが小になって小型化とともにコスト低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明に係る内燃エンジンの電子点火装置の
実施例を示すブロック図、第２図は同上装置で実行され
るメインルーチンのフローチャート、第３図はエンジン
回転数の逆数であるMe値およびこのMe値からエンジン回
転数の特定値を判定するためのサブルーチンのフローチ
ャート、第４図は通電時期等制御用の割込処理プログラ
ムのフローチャート、第５図は第１図の装置における点
火コイルの通電時期および点火時期を示すタイミングチ
ャートである。１……エンジン、10a,10b……点火プラグ、22……中央
演算処理装置、24a,24b……出力回路、34……通電カウ
ンタ、36,37……点火カウンタ、38,39……点火レジス
タ、42,43……コンパレータ、45,46……点火コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者御友治人東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (56)参考文献特開昭56−9656（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−158531（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−70936（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点火プラグと、該点火プラグに点火用の高
電圧を印加する点火信号出力手段と、クランク軸が一回
転する毎に、複数のクランク角度位置信号を出力するク
ランク角度信号発生手段と、該発生されたクランク角度
位置信号によりエンジンのクランク軸の所定クランク角
度位置の通過を検出するクランク角度位置検出手段と、
エンジンの運転状態に応じて検出されるエンジンパラメ
ータに基づいて前記クランク角度位置検出手段で検出さ
れた所定クランク角度位置通過時から該点火信号出力手
段に通電開始するまでの時間を示す通電時期データ、お
よび所定クランク角度位置通過時から点火時期に対応し
た該通電の停止時までの時間を示す点火時期データの演
算を含む所要の演算処理をする中央演算処理装置と、該
中央演算処理装置の内部に配設され該通電時期データを
計数して通電時期信号を出力する通電カウンタ手段と、
該中央演算処理装置の外部位置に配設され該点火時期デ
ータを計数して点火時期信号を出力する点火カウンタ手
段と、前記クランク角度位置検出手段で更新されるステ
ージ手段と、該更新された所定ステージで前記通電カウ
ンタ手段および前記点火カウンタ手段の計数を開始させ
る開始手段とを具備し、角度一時間変換により所定のク
ランク角度位置からの所定時間により通電開始及び点火
時期を制御することを特徴とする内燃エンジンの電子点
火装置。