JPS5843584B2 - 点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の点火時期制御装置に関し、特に運転
状態急変時の運転性、安定性を向上させた点火時期制御
装置に関する。

最近、マイクロコンピュータ等の演算装置を用い、機関
の回転速度や負荷等の機関運転変数に基づいて点火時期
（進角値又は遅角値）を算出する電子式点火時期制御装
置が開発されている。

上記の電子式点火時期制御装置は、従来の遠心進角装置
や真空進角装置のごとき機械式進角装置に比して、点火
時期の制御巾を大きくすることが出来、また機関の運転
状態に最も適した点火時期を容易に設定することが出来
るという特徴がある。

しかし電子式点火時期制御装置においては、点火時期を
機関運転状態から演算によって算出するため、運転状態
が変化したとき点火時期が不連続に急変することがある
。

特に、運転状態をいくつかの種類に分け、各種類ごとに
点火時期を記憶したテーブルをもち、運転状態に応じて
それらのテーブルから点火時期を読み出す方式、例えば
（リフクランキング中は温度テーブルによって冷却水温
に対応して点火時期を設定、（２）アイドルスイッチが
オンのときには回転速度に応じて点火時期を設定、（３
）通常運転時は回転速度と負荷（吸入負圧、吸入空気流
量又は噴射パルス巾から検出）とに対応してテーブルに
記憶されている値を読み出して点火時期を設定、という
方式においては、上記の（す、 （２） 、 （３）の
状態が切換わるときに該当するテーブルも切換わるため
点火時期が不連続に急変するおそれがある。

点火時期が急変すると、機関の発生トルクが急変するの
で運転性が悪化し、またドウエル角が不安定になるため
点火コイルへの通電時間が長すぎたり短かすぎたりして
、例えば長すぎるとパワートランジスタが破損したり、
短かすぎると点火エネルギーが不足し、甚しい場合には
失火やバツクファイヤを生ずるおそれもある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、直前
回（以下単に前回と記す）の点火の際に使用された点火
時期を記憶しておき、今回の算出値と比較し、その差が
所定の運転変数に応じて変化する制限範囲外である場合
は、差が制限範囲内になるように制限した値を点火時期
とすることによって、点火時期の急変を防止すると共に
、安定性を損なわない範囲で出来るだけ速やかに点火時
期を変化させるようにすることにより、機関の運転性と
安定性を向上させた点火時期制御装置を提供することを
目的とする。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第５図は本発明の全体の構成を示す図である。

第５図において、３０は回転速度、負荷等の機関の各種
運転変数を検出するセンサ群であり、例えば後記第１図
の７〜１２に相当する。

３１は上記のセンサ群の出力に応じて機関の運転状態に
適合した点火時期を演算する演算手段である。

なお演算手段３１は、機関回転に同期するか又は一定時
間毎に周期的に点火時期を算出する。

また３２は、回転速度、負荷、機関温度及びバッテリ電
圧のうちの少なくとも一つの運転変数を検出する検出手
段である。

なおこの検出手段３２は、検出すべき運転変数がセンサ
群３０と共通のときは、センサ群３０の出力を共用する
ことによって省略することが出来る。

また３３は、検出手段３２で検出した運転変数に応じて
制限範囲を算出する制限範囲算出手段である。

上記の制限範囲は、前回の点火時期と今回の点火時期と
の差の許容巾を定めるものであり、前回より今回が進角
する場合の限度を上限、遅角する場合の限度を下限とす
る。

また記憶手段３４は、前回の点火の際に使用された点火
時期を記憶して出力する。

また差算出手段３５は、記憶手段３４から与えられる前
回の点火時期と、演算手段３１で算出された今回の点火
時期との差を算出する。

次に制限手段３６は、差算出手段３５で算出した差が、
制限範囲算出手段３３で算出した制限範囲内の場合は今
回の算出値をそのまま点火時期として出力し、また上記
の差が制限範囲の上限以上（進角側で制限以上）のとき
は差が上限になるように、下限以下（遅角側で制限以上
）の場合は差が下限になるように今回の算出値を制限し
た値を点火時期として出力する。

次に制御手段３７は、制限手段３６から与えられた点火
時期になったとき点火信号を出力し、それによって点火
装置３８（後記第１図の１３〜２０に相当）が動作して
点火が行なわれる。

なお第５図において、３０，３１，３７及び３８の部分
は従来装置と同様であり、３２〜３６が本発明の特徴部
分である。

次に実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

第１図において、１は演算部であり、例えばマイクロコ
ンピュータで構成する。

また７は機関回転速度に対応した信号ｓ８を出力する回
転センサ、８は機関の吸入負圧に対応した信号Ｓ２を出
力する負圧センサ、９は機関冷却水温に対応した信号Ｓ
３を出力する温度センサ、１０は機関のアイドリング状
態を検出してアイドル信号Ｓ４を出力するアイドルスイ
ッチである。

また１１はクランク角の基準角度（例えば１２０’）ご
とに基準角パルスＳ、を出力する基準角センサ、１２は
クランク角の単位角度（例えば１°）ごとに単位角パル
スＳ６を出力する単位角センサである。

演算部１において、演算装置２は、上記の各センサ７〜
１０の各信号（必要に応じてこれ以外にも噴射パルス信
号、変速機の変速位置信号、車速信号等を用いてもよい
）を入力し、機関運転状態に対応した点火時期を演算に
よって算出するか、又は各運転状態の種類ごとに分けら
れて予め点火時期を記憶しているテーブル３〜５（例え
ばテーブル３は温度テーブル、テーブル４は回転速度テ
ーブル、テーブル５は回転速度及び負荷に対応したテー
ブル）から、そのときの運転状態に対応した値を読み出
すことにより、点火時期の基本値を設定する。

次に、メモリ６に記憶されている前回の点火の際に使用
された点火時期と今回の基本値とを比較し、前回の値と
今回の基本値との差が規定の制限範囲内であれば、上記
の基本値をそのまま今回の点火時期とし、また上記の差
が制限範囲外である場合には、制限範囲に限定した値を
今回の点火時期として決定する。

そして基準角センサ１１から基準角パルスＳ５が与えら
れた時点から、上記の決定された点火時期に対応した数
だけ単位角センサ１２の単位角パルスＳ６が与えられた
時点に点火信号Ｓ７を出力する。

この点火信号Ｓ７によって点火コイル１３の一次回路を
断続し、発生した高圧電流を配電器１４を介して点火プ
ラグ１５〜２０へ送る。

次に、第２図は本発明の演算過程を示すフローチャート
であり、毎回の点火の毎に点火時期を算出する場合を示
す。

まず、Ｐ□において前記の各信号Ｓ□〜Ｓ４に基づいて
点火時期を計算（計算値ＦＡＤＶ）する。

次にＰ２において、制限範囲すなわち前記と今回の点火
時期の差の許容巾の上限値Ｌｕ （前回より今回の方が
進角する場合の限度）と下限値Ｌ／（前回より今回の方
が遅角する場合の限度）とを算出する。

この上限値Ｌｕ及び下限値Ｌｌの値は、回転速度、負荷
、機関温度、バッテリ電圧等の機関運転変数に応じて運
転性や安定性を損なわない範囲の値に設定する。

（Ｌｕ及びＬｌの設定方法については詳細後述）。

次にＰ３において、計算値ＦＡＤＶと前回の言醇値ＰＡ
ＤＶとの差Ｘ（Ｘ＝ＦＡＤＶ−ＰＡＤＶ）を求め、差Ｘ
が制限範囲内（Ｌ／＜Ｘ＜Ｌｕ）にある場合はそのまま
Ｐ６へ、差Ｘが上限値以上（Ｌｕ≦Ｘ）の場合にはＰ、
へ、差Ｘが下限値以下（Ｘ≦−Ｌ７）の場合にはＰ４へ
、それぞれ送る。

Ｐ、においては、前回の値ＰＡＤＶに上限値Ｌｕを加え
た値を今回の値ＦＡＤＶとしてＰ６へ送り、またＰ４に
おいては、前回の値ＰＡＤＶから下限値Ｌｌを減じた値
をＰ６へ送る。

次にＰ６において、今回の値ＦＡＤＶを前回の値ＰＡＤ
Ｖと書き換えて記憶し、Ｐ７においてＦＡＤＶを点火時
期として出力する。

上記の５ＴＡＲＴからＥＮＤまでの演算は、機関回転に
同期して毎回の点火毎（４サイクル６気筒機関の場合は
クランク角１２０°毎）に繰返し行なう。

次に、第３図は本発明の他の演算過程を示すフローチャ
ートであり、点火時期の計算を機関回転に同期せずに（
例えば一定周期で）行なう場合を示す。

第３図のフローチャートは、第２図のフローチャートか
ら書き換え過程のＰ６を除いたものであり、書き換え過
程は別系統のＰ８によって回転と同期して行なう。

すなわち第３図においては、点火時期の計算は回転と同
期せずに、例えば一定周期のクロック信号に同期して行
なうが、前回の値と今回の値との書き換えのみは回転に
同期して点火時期毎（例えば１２０°毎）に行なうよう
に構成している。

次に、上限値Ｌｕ及び下限値Ｌｌについて説明する。

第４図は基準角信号Ａと点火コイルの一次電流Ｂとの関
係図であり、上死点ＴＤＣの６０°前に基準角信号Ｍ、
、 Ｍ２． Ｍ３・・・・・・が出力され、その時点
で今回の点火と次回の通電とをセットする場合を例示す
る。

まず第４図イは、正常動作の例であり、点火進角がＢＴ
ＤＣ４０’ （上死点前４０°）、ドウエル角（通電角
）が４０°で一定の場合を示す。

第４図イから判るように、基準角信号Ｍ０がｂえられた
時点で今回の点火時期Ｔｎと次回の通電時期ＴＮ２（Ｍ
２の２０°前）とをセットする。

次に第４図口は、点火進角が急変したため通電が不可能
になる場合の例であり、点火進角ＢＴＤＣ１Ｏ°、ドウ
エル角２０°の状態から点火進角ＢＴＤＣ４０°、ドウ
エル角３０°の状態に急変する場合を示す。

この場合には、基準角信号Ｍ３が与えられた時点で今回
の点火時期ＴＦ３と次回の通電時期ＴＮ４とをセットし
、基準角信号風が与えられた時点で次回の点火時期ＴＦ
４と次々回の通電時期ＴＮ。

をセットするが、基準角信号風から点火進角及びドウエ
ル角が急変するので、次回の通電時期ＴＮ４より次回の
点火時期ＴＦ４の方が先になづてしまい、点火が不可能
になる。

したがって点火時期の変化範囲の上限（紅ｕ及び下限値
Ｌ／を一定値に設定する場合には、少なくとも上記のご
とき点火不能を生じない範囲、すなわち通電時期が点火
時期より必ず早くなる範囲に設定すれば良い。

次に、上限値Ｌｕ及び下限値Ｌｌｌを運転変数に応じて
変化させる場合を説明する。

点火コイルの通電時間は要求点火エネルギーによって変
化する。

すなわち、アイドリング時のように燃焼が不安定なため
に要求エネルギーが大きな領域では、通電時間を長くす
る必要がある。

しかし回転速度が低いので、通電時間としては長くても
ドウエル角としては小さな値になる。

したがってこの様な条件で点火進角が大きく変化すると
、通電時間の変化が大きく、そのため失火するおそれが
大きくなる。

一方、回転速度が大きい場合は、ドウエル角は犬でも通
電時間としては短くなる。

したがって点火進角がかなり変化しても、ドウエル角が
元来太きいため、通電時間の変化としては小さくなる。

上記のように、点火進角の変化中は、ドウエル角と密接
な関係をもち、また要求されるドウエル角は各運転変数
に応じて定まるので、点火進角の変化の許容巾すなわち
制限範囲を運転変数に応じて定めれば、失火するおそれ
なしに最も速やかに点火進角を変化させることが出来る
。

なおドウエル角に影響を及ぼすのは、主として回転速度
、負荷、機関温度及びバッテリ電圧であるから、これら
の運転変数に基づいて制限範囲の上限１１ Ｌ ｕ、下
限値Ｌｌを設定してやれば、効率良く点火進角の制御を
行なうことが出来る。

なお上記の説明から判るように点火進角の変化の制限に
ついて述べたことは、そのままドウエル角の変化につい
ても適用出来ることは明らかである。

以上説明したごとく本発明によれば、運転状態が変化し
たときに点火時期が不連続に急変するおそれがなくなり
、そのため発生トルクの変化が滑らかになるので運転性
、安定性が向上し、またドウエル角が不安定になること
もないので失火を生ずるおそれもなく、しかも失火する
おそれなしに最も速やかに点火時期を変化させることが
出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図及び第
３図は本発明の演算過程を示すフローチャート、第４図
は基準角信号と点火コイルの一次電流との関係図、第５
図は本発明の全体の構成を示す図である。 符号の説明、１・・・・・・演算部、２・・・・・・演
算装置、３〜５・・・・・・テーブル、６・・・・・・
メモリ、７・・・・・・回転センサ、８・・・・・・負
圧センサ、９・・・・・・温度センサ、１０・・・・・
・アイドルスイッチ、１１・・・・・・基準角センサ、
１２・・・・・・単位角センサ、１３・・・・・・点火
コイル、１４・・・・・・配電器、１５〜２０・・・・
・・点火プラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関の各種運転変数に基づき機関回転に同期して又
   は一定時間毎に周期的に点火時期を算出する電子式点火
   時期制御装置において、直前回の点火の際に使用された
   点火時期を記憶する記憶手段と、上記の直前回の点火時
   期と今回算出された点火時期との差を算出する差算出手
   段と、回転速度、負荷、機関温度及びバッテリ電圧のう
   ちの少なくとも一つの運転変数を検出する検出手段と、
   該検出手段で検出した運転変数に応じた制限範囲を算出
   する制限範囲算出手段と、上記の差が上記制限範囲内で
   ある場合は今回の算出値をそのまま点火時期とし、また
   上記の差が制限範囲の上限以上のときは差が上限になる
   ように、下限以下の場合は差が下限になるように制限し
   た値を点火時期として出力する制限手段とを具備し、直
   前回の点火時期と今回の点火時期との差を、上記検出手
   段で検出した運転変数に応じて変化する制限範囲内に制
   限したことを特徴とする点火時期制御装置。