JPS5945829B2 - 電子式点火時期制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火花点火内燃機関の点火時期を電子的演算処理
（こて制御する電子式点火時期制御方法および装置（？
：関するものである。

従来この種の点火時期制菌装置としては、種々制菌方法
の異なる装置があり、その代表的なものとしては機関回
転数（こ応じた回転進角度と吸気負圧に応じた負圧進角
度とを求め、その両道角度を加算し、その加算値と回転
角度センサよりの角度パルスにて上死点前所定角度の基
準位置からの回転角度を示す角度パルスの積算値との関
係が（所定角度）−（加算値）−（積分値）Ｃどなった
時点（こ点火指令を行うものがある。

しかしながら、これらの従来装置では機関回転数および
吸気負圧の作動パラメータ（こ応じた進角度を求め、そ
れに基いた回転角度の処理にて点火時期を制御している
ので、その制御の精度を高くする場合には各種演算を高
精度に処理するとともに、精密な角度センサを設けなけ
ればならない。

本発明は上記問題を解消するもので、火花点火内燃機関
の回転数および吸気状態ｌこ基いて進角度を求めるので
はなく基準位置からの遅延時間を求め、この遅延時間を
求める際、基準位置直前の基準位置間の回転時間から回
転数に対する遅延時間を求めると共に、吸気状態の検出
信号を変数とした値を前記回転時間の間積分して吸気状
態（こ対する遅延時間を求めることによって、従来の角
度センサを不要（こでき、しかも回転数変動もしくは吸
気状態変動（こ対しても回転数ｌこ対する遅延時間及び
吸気状態（こ対する遅延時間を正確に算出することがで
き、高精度の点火時期制御を行なうことのできる電子式
点火時期制御方法および装置を提供することを目的とす
るものである。

以下本発明を図（こ示す実施例（こついて説明する。

まず、第１図（こ示す全体構成図１こおいて、１は６気
筒の火花点火内燃機関の機関回転数および基準位置を検
出する回転センサで、ディストリビュータ内に組込んで
いる。

１ａは回転体で、ディストリビュータの回転軸（こ連結
して機関のクランク軸の回転を検出しており、６気筒に
対応して６０°の回転角度間隔（こて突起Ｍｌ 、Ｍ２
．Ｍ３．Ｍ４゜Ｍ５．Ｍ６を設けている。

１ｂは電磁ピックアップで、前記回転体１ａの突起の通
過を上死点前の基準点にて検出して検出パルスを発生し
ている。

２は基準パルス発生回路で、回転センサ１よりの検出パ
ルスに基いて各突起Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３゜Ｍ４．Ｍ５．Ｍ
６それぞれにより第１、第２基準パルスＳ１．Ｓ２をほ
ぼ同時（こ発生するものである。

そして、隣接する２つの突起に関し、先（こ基準位置に
到来する突起に対応する第１基準パルスＳ、とその後（
こ基準位置に到来する突起（こ対応する第２基準パルス
Ｓ２の経過時間およびその発生タイミングにより点火時
間の制御を行うよう（こしており、また各突起の到来時
（こほぼ同時に発生する第１、第２基準パルスＳ３．Ｓ
２は第２基準パルスＳ２が発生した後に第１基準パルス
Ｓ１が発生する。

３は第１の制御信号発生回路で、前記基準パルス発生回
路２よりの第１基準パルスＳ、ｌこてリセットされてそ
の時点から次（こ第２基準パルスＳ２が発生するまでの
回転時間を計測し、その回転時間を変数として予め定め
た第１パターンより第１遅延時間を読出し、その読出し
た第１制（財）信号ｔ１を発生するものである。

この第１遅延時間は機関回転数（こ関連した進角量θＮ
を６０°から差引いた引算値（６００−θＮ）の角度を
回転ず条のに要する時間を示している。

４は機関吸気状態として吸気負圧を検出する負圧センサ
、５は第２の制御信号発生回路で、前記基準パルス発生
回路２よりの第１基準パルスＳ、ｌこてリセットされて
その時点から負圧センサ４よりの負圧信号を変数して予
め定めた第２パターンよりの読出信号を積算し、第２基
準パルスＳ２の発生時点の積算値よりなる第２遅延時間
の第２制御信号ｔ２を発生するものである。

この第２遅延時間は機関吸気負圧に関連した進角量θＶ
の角度を回転するの（こ要する時間を示している。

６は点火指令回路で、前記基準パルス発生回路２よりの
第２基準パルスＳ２にて第１、第２制御信号発生回路３
，５よりの第２制御信号ｔ１．ｔ２をプリセット記憶し
、その各信号１１，１．、と点火系に固有の作動遅れ時
間ｔ３とから（ｔｌ”２ ’３）の演算処理を行い、
その処理結果の時間が前記第２基準パルスＳ２の到来時
点を基点として経過した時点（こ点火指命パルスＴ２を
発生している。

従って、前記第２基準パルスＳ２の発生時点から前記点
火指令パルスＴｓの指令時点までの時間ｌこ比して短い
時間内（こ上記の演算処理を行っている。

γは点火装置で、前記点火指令パルスＴｓ：＃こて作動
する。

駆動回路とイグニッションコイルとディストリビュータ
とを介して点火プラグｌこよる点火を行っている。

８は一定周波数のクロックパルスＴ。

を発生するクロック発生回路で、そのクロックパルスＴ
。

に基いて各種のディジタル演算処理を行うよう（こして
いる。

次（こ、上記構成においてその作動の概略を第２図の各
部信号波形図ととも（こ説明する。

この第２図において、ａは回転センサ１よりの検出パル
スを示し、ｂは前記検出パルス（こ対応する点火指令パ
ルスＴｓを示している。

まず、内燃機関の回転にて回転センサ１がその回転体１
ａの６０°回転毎に第２図ａｌこ示す検出パルスを発生
する。

この検出パルスは回転体１ａの突起Ｍ１〜Ｍ６ｆこ対応
しており、隣接する２つの突起が第１、第２基準位置を
示すことになり、ある気筒の点火時期制御のために突起
Ｍ１〜Ｍ２が第１、第２基準位置に対応し、次【こ点火
すべき気筒の点火時期制御のため（こ突起Ｍ２．Ｍ３が
第１、第２基準位置（こ対応し、以後Ｍ３−Ｍ４．Ｍ４
−Ｍ５ 、Ｍ５−Ｍ６．Ｍ６−Ｍｌの如く１個づつずれ
て客気筒毎の点火時期側（財）のための第１、第２基準
位置に対応する。

すなわち、第１基準位置から第２基準位置までの回転時
間（こて、その機関回転数に関連した進角量ｌこ対応す
る第１遅延時間を得るとともｌこ、吸気負圧に関連した
進角量（こ対応する第２遅延時間を得、それらの遅延時
間などにて決定される時間が第２基準位置を基点として
経過した時点に点火指令を行っており、この制御サイク
ルを繰返して６気筒内燃機関の点火時期を制御している
。

今、回転センサ１の電磁ピックアップ１ｂの配設位置に
回転体１ａの突起Ｍ１が到来すると、第２図ａの検出パ
ルスｍ１が発生し、それ（こ応答して基準パルス発生回
路２よりまず第２基準パルスＳ２が発生し、続いて第１
基準パルスＳ１が発生する。

この第１基準パルスＳ、により第１の制御信号発生回路
３がリセットされてその時点からクロック発生回路８よ
りのクロックパルスＴｃを用いた時間計測を開始すると
共に、第２の制御信号発生回路５も同様（こリセットさ
れてその時点から負圧センサ４よりの負圧信号を変数と
して予め定めた第２パターンよりの読出信号の積算を開
始する。

続いて、回転体１ａの突起Ｍ２が到来すると基準パルス
発生回路２よりまず第２基準パルスＳ２が発生する。

その第２基準パルスＳ２の到来により第１の制御信号発
生回路３カ（突起Ｍｌｔこ基く第１基準パルスＳ、より
開始した時間計測を終え、機関回転数に反比例するその
計測値を変数として予め定めた第１パターンから機関回
転数に関連した進角量ｌこ対応する第１遅延時間を読出
し、その第１遅延時間を示す第１制御信号ｔ１を発生す
る。

また、前記第２基準パルスＳ２により第２の制御信号発
生回路５は吸気負圧（こ関連した進角量に対応する第２
遅延時間を示す第２制御信号ｔ２を発生する。

この第２制御信号ｔ２および第１制御信号ｔ１を受ける
点火指令回路６は前記第２基準パルスＳ２にて各制御信
号ｔ、、ｔ２をプリセット記憶する。

この作動後に前記基準パルス発生回路２より突起Ｍ２１
こ基く第１基準パルスＳ１に発生すると第１、第２の制
御信号発生回路３，５がリセットされて次の点火時期側
（財）のための作動を開始する。

これと平行して前記点火指令回路６は記憶した第１、第
２制却信号ｔ１．ｔ２により所定の演算を処理して第２
基準パルスＳ２の発生時点から点火時期までの遅延時間
を算出するとともに、その遅延時間の経過時点に第２図
ｂ（こ示す点火指令パルスＴｓを発生する。

この点火指令パルスＴｓｆこより点火装置７が作動し、
所定の気筒の点火を行う。

以後、同様の作動を繰返して６気筒内燃機関の各気筒の
点火時期を制御する。

次に、特定気筒の点火時期制御の作動を詳細に説明する
。

才ず、第３図の点火時期制御の説明図において、回転体
ｉａＦこおける第１基準位置Ｐ。

を上死点ＴＤＣ前１２０°に定め、第２基準位置Ｐ２を
上死点ＴＤＣ前６０°に定めている。

従って、Φ０＝Φ１＝６０°ｌこなっている。

さら（こ、θＮは回転数進角量を示し、θＶは負圧進角
量を示し、ＴＳは点火指令時刻を示している。

また、ｔ（ψはα００回転要する時間、Ｔ（α）はα０
０回転るとＴＤＣに達する見込時刻ｌこ仮定する。

これにより、点火進角量θはθ−θＮ＋θＶの式にて決
定されることが良く知られている。

従って、点火指令時刻Ｔｓを数式で示すと次の如く求め
ることができる。

Ｔｓ＝Ｔ（θＮ十θｖ） ｆｓ 但し、ｔ３は点火系に固有の点火動作遅れ時間（一定）
である。

この式は次式に変形される。Ｔｓ＝Ｔ（θＮ） ｈ
（ｓ 但し、ｔ２はθＶ回転（こ要する時間（＝ｔ（θＶ））
である。

この式はさらｌこ次式に変形される。Ｔｓ＝Ｔ（Φ０）
＋ｔｌ ｔ２ｔ３ 但し、ｔｌは（Φ。

−θＮ）回転（こ要する時間（＝ｔ（Φ。

−θＮ）である。他方、ＰｌからＰ２までのΦ１回転に
要する回転時間Ｕは次式で表わすことができる。

ｕ＝Ｔ（Φｏ） ’ｒ（Φ０＋Φ１） また、この回転時間Ｕとｔｌの間（こは次式の関係があ
る。

ｔ １ ／ ｕ ＝（Φ０−θＮ）／Φ１この式を変形
すると次式（こなる。

ｔ１＝（Φ０／Φ、）−ｕ−（θＮ／Φ１）°ｕ今、回
転数進角量θＮの関数θＮ＝ｆ（へ）、が折線関数に近
似できるため、ｔｌはＵを変数とする折線関数となる。

すなわち、回転数進角量θＮと機関回転数Ｎは次式の関
係が成立する。

θＮ＝ａ−Ｎ＋ｂ 但し、ａ、ｂは定数であり、Ｎ−ｕ＝Φ１／３６０の関
係より決まるＮを上式（こ代入して次式が得られる。

θ、＝Φ１・ａ／３６ｏ−ｕ＋ｂ この式は次式に変形できる。

θＮ ・’ｕ ／Φ１＝ ａ ／ ３６０ ＋（ｕ ／
Φｔ）”ｂこの式を上記のｔｌの式（こ代入して次式が
得られる。

ｔｌ−（Φ。

／Φ１）−ｕ−（ａ／３６０＋（ｕ７Φｘ）’ｂ）＝（
（ΦＯ−ｂ ）／Φ１） ・ｕ−ａ／ ３６０この式か
ら明らかなように、ｔｌはＵの一次式になるため、この
式（こて表わす関数を第１の制卸信号発生回路３の予め
定めた第１パターンに対応させ、ＰｌからＰ２までの回
転時間Ｕを変数として回転数進角量θ、に関連する第１
遅延時間を読出して第１制脚信号ｔ１とすることができ
る。

このＵを変数とするｔ１関数は第４図に示す折線屑数の
特性図である。

他方、回転時間Ｕとｔ２の間には次式の関係がある。

（２／ ｕ−θＶ／Φ１ この式を変形すると次式になる。

すなわち、第５図の特性図に示す如く、負圧センサ４よ
りの負圧信号Ｖを変数として読出したθＶ／Φ１の値を
ＰｌからＰ２まで積分（積算）すること（こよって、吸
気負圧に関連した進角量θ■に対応する第２遅延時間を
求めて第２制却信号ｔ２を得ることができる。

このとき、負圧信号Ｖを変数とするθ■／Φ１の関数を
第２の制卸信号発生回路５の予め定めた第２パターンに
対応させている。

従って、第４図、第５図の特性図に基いて求めた第１、
第２遅延時間の第１、第２制脚信号１１゜ｔ２と、予め
点火指令回路６に定めた一定の動作遅れ時間を示す一定
信号ｔ３とから基準パルス発生回路２より第２基準パル
スＳ２の到来にて（１１−ｔ２−ｔ３）の演算を処理し
、その処理結果の時間が経過した時点（こ点火指令パル
スＴｓを点火指令回路６より発生する作動を繰返して６
気内燃機関の点火時期を制卸することができる。

なお、上述の実施例には記載してないが、点火待期制（
財）のための各種電子演算〔こ不良が生じた場合の対策
として上死点直前の限界位置を検出する電磁ピックアッ
プなどを設け、その限界位置の検出時点までに点火指令
回路６より点火指令信号Ｔｓが発生しないことを確認し
て強制的に点火装置１（こ点火指令の強制パルスを印加
する手段を設けると有効である。

また、上述の実施例では各種電子演算をハードウェアに
て処理するものを示したが、マイクロコンピュータを用
いてソフトウェアで処理するよう（こしても同様の機能
を得ることができ、その際（こはそのマイクロコンピュ
ータの演算処理の余裕時間を利用して点火時期制卸以外
の他のシステムの演算処理を行なうようにしてもよい。

また、回転センサ１（こおける電磁ピックアップ１ｂの
配設位置としては上死点前の最大進角量より大きな角度
の位置であればどの位置（こ定めてもよい。

さらに、第１制（財）信号発生回路３においつ第４図の
特性図（こ示す第１パターンを記憶するものを示したが
、他の手段として第４図の特性図（こおける変曲点間の
傾きデータを記憶しておき、第１基準位置の検出後一定
サイクルごとにその傾きデータを積算すること（こより
、第２基準位置の検出時に特別の読出作動を行うことな
くその積算値として第１遅延時間の第１制脚信号ｔ１を
得るようにしてもよい。

以上述べたように本願の第１番目の発明（こおいては、
火花点火内燃機関の回転軸の第１基準位置から第２基準
位置までの回転時間を計測し、その時間計測値を変数と
して予め定めた第１パターンに基いて機関回転数（こ関
連した進角量（こ対応する第１遅延時間の第１制酎信号
を発生し、さら（こ前記機関の吸気状態の検出信号を変
数として予め定めた第２パターンを前記回転時間の間積
分して機関吸気状態に関連した進角量ｌこ対応する第２
遅延時間の第２制町信号を発生し、前記第２基準位置の
通過時点から前記第１、第２制却信号の遅延時間の演算
処理に応じた時間経過ｌこて点火時期を制（財）してい
るから、従来の如く機関回転数と吸気状態の各検出によ
る進角度を求め、その進角度にて点火時期を角度制卸す
るのではなく、前記第２基準位置よりの遅延時間にて制
卸するため、従来の高分解能の角度センサを不要（こす
ることができ、しかも、回転数変動あるいは吸気状態変
動が生じても、前記回転時間が第２の基準位置直前で点
火時期に比較的近くかつ回転時間内で特に吸気状態（こ
対応する第２遅延時間が平均化される結果、常に精度の
高い点火時期開−を達成することができるという優れた
効果がある。

また本願の第２番目の発明においては、上記第１番目の
発明の点火時期制御方法を実施することができる装置を
提供できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明（こなる電子式点火時期制卸方法および
装置の一実施例を示す全体構成図、第２図１ま第１図図
示装置の作動説明ｌこ供する各部信号波形図、第３図は
本発明（こおける回転軸の回転に対する各種タイミング
を示す説明図、第４図は第１図中の第１制卿信号発生回
路中の第１パターンを示す特性図、第５図は第１図中の
第２の制■信号発生回路中の第２パターンを示す特性図
である。 １・・・・・・回転センサ、１ａ・・・・・・ディスト
リビュータの回転軸（こ連結した回転体、１ｂ・・・・
・・所定位置に配設した電磁ピックアンプ、２・・・・
・・基準パルス発生回路、３・・・・・・第１の側脚信
号発生回路、４・・・・・・吸気状態検出手段をなす負
圧センサ、５・・・・・・第２の制卸信号発生回路、６
・・・・・・点火指令回路、７・・・・・・点火装置、
８・・・・・・クロック発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 火花点火内燃機関の回転軸の第１基準位置から第２
   基準位置までの回転時間を変数として予め定メた第１パ
   ターンｌこ基いて機関回転数（こ関連した進角量（こ対
   応する第１遅延時間を演算し、前記機関の吸気状態の検
   出信号を変線として予め定めた第２パターンを前記回転
   時間の間積分して機関吸気状態に関連した進角量に対応
   する第２遅延時間を演算し、 前記第２基準位置の通過時点から前記演算された第１、
   第２遅延時間に応じた時間経過にて点火時期を制御する
   。 ことを特徴とする電子式点火時期制御装置。 ２ 火花点火内燃機関の回転軸の第１基準位置と第２基
   準位置の通過を所定位置にて検出する回転センサ、 この回転センサよりの第１基準位置の検出時点から第２
   基準位置の検出時点までの回転時間を計測し、その計測
   値を変数として予め定めた第１パターンより機関回転数
   （こ関連した進角量（こ対応する第１遅延時間を演算し
   て第１制御信号を発生する第１の手段、 前記機関の吸気状態を検出する吸気状態検出手段、 この吸気状態検出手段よりの検出信号を変数として予め
   定めた第２パターンを前記回転時間の間積分して機関の
   吸気状態ｌこ関連した進角量ｌこ対応する第２遅延時間
   の第２制聞信号を発生する第２の手段、 前記第２基準位置の検出時点から前記第１、第２制釧信
   号による遅延時間ｌこ応じた時間経過にて点火時期を指
   令する点火指令回路 とを備えることを特徴とする電子式点火時期制御装置。