JPS62111166A

JPS62111166A - 無接点点火装置

Info

Publication number: JPS62111166A
Application number: JP24885285A
Authority: JP
Inventors: Hiroyo Fujino; 藤野　裕代; Takashi Yoshinari; 吉成　孝; Hideyuki Hashimoto; 秀之橋本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-11-08
Filing date: 1985-11-08
Publication date: 1987-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は内燃機関の点火装置に係り、特に電磁ピックア
ップを備えたいわゆる無接点点火装置に係る。

〔発明の背景〕

近年における省エネルギー車に対する社会的ニーズの増
大に伴い１機関の熱効率を最大にすべく点火時期を制御
することが要求され、かかる要求を満たすものとして、
種々の電子式点火制御装置が提案されている。かかる制
御装置の代表的なものとして、マイクロコンピュータｃ
以下マイコンと略す）を利用し、内燃機関の種々の運転
状態を検出して取り込み、演算により求めた結果に従っ
て点火コイルの一次電流断続を行って点火時期を制御す
るものが、例えば特開昭５１−１３２３３３号公報等に
より知られている。

しかしながら、かかる従来技術になる点火時期制御方法
では１点火サイクル毎の少ないパルス信号を用いた場合
、マイコンが時間補間で点火コイルの一次電流を制御す
るパワートランジスタの通電時間及び点火時期制御を行
うと１機関の急加減速時には通電時間の過少や過多、さ
らには点火時期の大巾な狂いを生じ、そのため点火サイ
クル毎の少ないパルス信号には不向きである。これは。

急加減速時において１点火時期、通電時間を演算するの
に用いる機関回転数等の情報が現在制御せんとするもの
の一つ前のものであり１点火を行う時の回転数と異なる
ためである。このような機関運転の急変時に実際の点火
時期が送れることは、加速フィーリングの悪化、出力の
低下を招くこととなる。一方、かかる欠点を解消するた
め、情報入力タイミングを密にし、演算能力を高めてリ
アルタイム処理することは考えられるが、自動車の点火
時期制御にまで適用することは、経済的かつ実現的観点
から無理がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記の様な従来技術の欠点に鑑みて成されたも
のであり、機関の急加減速時においても確実かつ追従性
の良い点火特性を有する無接点点火装置を得ることにあ
る。

〔発明の概要〕

上述の本発明の目的は、マイコンにより機関の運転状態
に対応した点火時期を決定する無接点点火装置において
、電磁ピックアップにより得られる機関の回転数に同期
した出力信号を用いて点火コイルの一次電流の通電タイ
ミング及び点火時期の最大進角位置を定め、マイコンに
より上記最大進角位置からの遅角量のみを決定するよう
にした無接点点火装置により達成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。１は
バッテリー、２はキースイッチ、３は点火コイル、４は
点火プラグである。５は無接点点火回路であり、従来の
ＩＣイグナイタと同様の構造のものである。６はエアフ
ローセンサｅＯＬセンサ、圧カセンサ、水温センサ等の
エンジンの運転状態を検出する各種センサの入力端子Ａ
１〜Ａ１をもつ演算処理回路部（以下マイコン）であり
、６ａはマイコンの動作の異常を検出する自己診断回路
である。５ａはエンジンの回転と同期した正負の交流信
号を発生するピックアップコイル（以下ＰＵコイル）で
ある。ＰＵコイル波形Ｖｐを第２図（ａ）に示す、５ｂ
はＰＵコイル波形を波形整形する波形整形回路、５ｃは
パワートランジスタ５ｇのＯＮデユーティ（＝○Ｎ時Ｍ
時点／点火周期Ｘ１００％））を制御するデユーティ制
御回路、５ｄは点火時期制御回路、５ｅは増幅回路。

５ｈは点火コイル３の一次電流Ｉｃの最大値を所定の値
に制御する電流制限回路、５ｆはパワートランジスタ５
ｇの○ＦＦタイミングを無接点点火回路５の増幅回路５
ｅの出力で決定するかあるいはマイコン６の出力で決定
するかを、自己診断回路６ａの出力信号により切替える
切替回路である。

上記の構成からも明らかなように、パワートランジスタ
５ｇのＯＮ開始タイミングはマイコンによらず、常に増
幅回路５ｅの出力により決定されるようになっている。

即ち、ＰＵコイル５ａの出力は常に機関の回転に同期し
ており、この出力を直接利用してパワートランジスタ５
ｇのＯＮ開始タイミングを定めることにより、エンジン
回転数の急加速又は急減速に対しても安定した通電角度
が得られるようなＯＮ開始タイミングを制御できるよう
になるものである。

このように、パワートランジスタ５ｇのＯＮ開始タイミ
ングは、より具体的には上記無接点点火回路５のデユー
ティ制御回路５ｃにより決定されることになるが、これ
を以下に詳細に説明する。

電流制限回路５ｈにより一次電流ＩＣが所定値（例えば
６　（Ａ）　）に制御されると、パワートランジスタ５
ｇは非飽和領域に入る。この非飽和時間（電流制限のか
かつている時間）が長いとパワートランジスタ５ｇの発
熱が増大し、パワートランジスタの信頼性を低下させる
ことになる。このため、特に急加速時に点火コイル３の
二次電圧が急変せぬ様１通常、この非飽和時間は１〜２
ｍＳに設定される。そして、デユーティ制御回路５ｃに
は、非飽和時間が長いと、パワートランジスタ５ｇのＯ
Ｎ開始点を遅らせ、非飽和時間を短縮する働きを有する
。

これは、上記デユーティ制御回路５ｃに、電流制限時に
はパワートランジスタ５ｇのコレクタ・エミッタ間電圧
が上昇することに着目し、非飽和時間内のみデユーティ
制御回路５ｃ内部の図示しないコンデンサに充電し、こ
の充電電圧により波形整形回路５ｂ内の比較器の比較基
準電圧Ｖ、。１（第２図（ａ）の一点鎖線）を変化させ
ることにより、パワートランジスタ５ｇのＯＮ開始点を
遅らせ非飽和時間を減少する働きがあるからである。

一方、本発明によれば最大進角位置も無接点点火回路５
により決定されるが、これについて以下に詳細に説明す
る。

波形整形回路５ｂの比較器の他の入力端子には、ＰＵコ
イル波形Ｖｐが入力される。第２図（ａ）に示すように
、パワートランジスタ５ｇのＯＮの期間では、デユーテ
ィ制御回路５ｃの出力は比較基準電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｔに
印加されない構成となっているため、Ｖｒ＠ｎはＶｒｅ
ｉ　　（ＯＮ）のレベルとなり波形整形回路５ｂの出力
波形（第２図（ｂ））の立下り点は、エンジン回転の変
動やバッテリー電圧の変動に対し、常に安定する（以下
この立下り点を零クロスポイントと呼ぶ）。

第２図（ａ）〜（ｅ）にマイコン６が正常動作時の各部
の波形図を示す、上述したように第２図（ｂ）は波形整
形回路５ｂの出力信号であり、点火周期検出用信号とし
てマイコン６に入力される。

マイコン６は、各種センサ出力と上記点火周期検出信号
を演算処理し、切替回路５ｆに出力する。

切替回路５ｆの出力（パワートランジスタ５ｇのベース
信号）を第２図（Ｑ）に示す、同図（ａ）は一次電流Ｉ
Ｃの電流波形であり、同図（ｅ）は点火コイル３の二次
側に発生し１点火プラグ４の電極間の絶縁を破壊する高
電圧パルス（二次電圧）Ｖｚである。

上述したように、零クロスポイント（点火時期検出信号
の立下り）は安定しているため、マイコン６に制御され
る点火時期制御範囲の最大進角位置として使用する。

即ち、マイコン６によりこの最大進角位置からの遅角量
のみを制御するようにする。マイコン６の動作は、第２
図（６）に示す零クロスポイントＡ、Ｈにより点火周期
Ｔを検出し、各種センサの検出信号を用い、次の零クロ
スポイントＣまでに演算処理を終了させる６点火動作に
関する演算処理結果は、上記の零クロスポイントＣから
の遅角制御量のみであり、波形整形回路５ｂの出力信号
の立下りにより零クロスポイントＣを検知し、演算処理
済みの遅角制御量により、点火タイミング（パワートラ
ンジスタ５ｇのＯＦＦタイミング）を決定する６例えば
、演算処理済みの遅れ時間をｔとするとＤ点で点火が行
なわれることになる。

Ｄ点は最大遅角位置を表わす、Ｄ点で点火が行なわれる
ため、第２図（ｄ）に示す様に、一次電流ＩＣの電流制
限時間が長くなるが、前述したように第２図（ａ）のＶ
ｒｅｉ　レベルが上昇するためパワートランジスタ５ｇ
のＯＮ開始点は遅れ、次の点火周期における一次電流Ｉ
Ｃの電流制限時間は短縮される。これにより無接点点火
５でパワートランジスタのＯＮ開始タイミングとＯＮデ
ユーティを制御するため低速域での発熱低減と高速域で
の二次電圧の低下を防止することができる。

マイコン６が正常動作時の無接点点火回路５の点火時期
の設定について説明する６点火時期制御回路５ｄ内部の
図示しないコンデンサには定電流で充放電が行なわれ、
放電開始は各零クロスポイントであり、コンデンサの端
子電圧が第２図（ｆ）に示すＶｒｅｚ　１になると放電
が停止し、充電に切替わる。このため、エンジン回転数
やバッテリー電圧に無関係に零クロスポイントからの一
定遅角量が得られるデュアルスロープ形の三角波がつく
られる０点火時期制御回路５ｄは一定角度遅れの点火時
期を決定する。この場合の点火時期は三角波が放電から
充電に切替わるポイントとなる。このためデユーティ制
御回路５ｃ、及び増幅回路５ｅの出力は第２図（ｇ）の
如くなる。

上記のことから明らかなように、マイコン６は最大進角
位置からの遅角量のみを決定することから、例えこの演
算の結果が現在の機関運転状態から外れたものとなった
としても、少なくとも上記最大進角位置は機関の運転状
態に対応したものとなっているから誤差量を最小のもの
とし得るのである。

次に、マイコン６の自己診断回路６ａが異常を検出した
場合の点火動作について説明する。自己診断回路６ａの
出力を第２図（ｂ）に示す、第２図（ｂ）のＨＩＧＨ区
間はマイコン６が正常動作時、ＬＯＷ区間は異常時とす
る。ここでいう異常時とはマイコン６と無接点点火回路
５のハーネスが外れた場合のブエールセーフも含む、自
己診断回路６ａの出力がＬＯＷになると切替回路５ｆが
動作し、マイコン６の出力ではなく、増幅回路５ｅの出
力でパワートランジスタ５ｇを動作させるように切替わ
る。このため、ＬＯＷ区間での一次電流Ｉｃは第２図（
ｉ）に示す如く、増幅回路５ｅの出力で動作する。ＬＯ
Ｗに切替わり直後の電流制限時間は長いため、次の点火
ではＯＮデユーティを減少し、電流制限時間を短縮して
いる。

第２図（ｆ）の遅れ角度は、マイコン６の正常動作時の
予じめ定められたシステムの最大遅角位置に設定されて
いる。このため、点火時期がノッキング領域に入ること
はない、また、バックアップシステムとしてクランク角
センサの一定角基準信号を用いる方式があるが、これに
比べ低速域でのパワートランジスタ５ｇの発熱を低減で
き、高速域での二次電圧の低下を防止できる。

このように、本実施例になる無接点点火装置によれば１
点火時期制御回路５ｄにエンジン回転数に応答する電子
進角機能を盛り込むことにより、バックアップ動作時に
、中高速域での高出力化が得られ、運転性能を向上でき
る。

また１点火時期制御回路５ｄの点火時期を最大進角位置
付近に予じめ設定しておき、エンジンのノッキングに応
答してデュアルスロープの三角波の充電電流値を変化さ
せることにより、バックアップ動作時でも、最適な点火
時期制御が行なえる。

次に、自己診断回路６ａの異常時検出信号のＬＯＷ信号
が第２図（ｊ）の如きタイミングで入力された場合は、
一次電流ＩＣは第２図（ｋ）の如く、マイコン６の出力
により遮断された後、増幅回路５ｅの出力により再度点
火する可能性がある。このときの二次電圧Ｖｚは第２図
（ｆｌ）の如くなる。さらに、前述したように、バック
アップ動作時にエンジンのノッキングに応答して点火時
期が最大進角付近に設定され、自己診断回路６ａの出力
信号がＨＩＧＨに切替わり、マイコン６が正常復帰した
場合には、第２図（ｋ）（Ｑ）と同様な誤点火が発生す
る可能性がある。

よって、誤点火防止のため、自己診断回路６ａの出力信
号が、パワートランジスタ５ｇのＯＮ区間でＨＩＧＨま
たはＬＯＷに切替った場合は、増幅回路５ｅとマイコン
６の双方のパワートランジスタ５ｇのＯＮ信号が終了す
るまで、自己診断回路６ａの出力信号を切替回路５ｆに
入力しない回路構成をとる。

次に、急加減速時のエンジンの回転変動に対する点火時
期制御の追従性について説明する。第３図（ｍ）〜（ｐ
）に急減速時の波形を、（ｑ）〜（１）に急加速時の波
形を示す。

まず、急減速時について説明する。ＰＵコイル波形Ｖｐ
と比較基準電圧Ｖｒｅｚは第３図（ｍ）の如くなり、零
クロスポイントはＥ、Ｆ、Ｇとなる。

第３図（ｎ）は、波形整形回路５ｂからマイコン６への
入力信号である。第３図（０）はマイコン６のみでパワ
ートランジスタ５ｇのＯＮ、ＯＦＦを制御した場合の一
次電流Ｉｃの波形である。パワートランジスタ５ｇのＯ
Ｎ開始タイミングＫ。

ＯＦＦタイミングＬは零クロスポイントＥの前点火の零
クロスポイントとの間の点火周期（Ｔ　ｏ　ｉとする）
から演算処理されて決定される。今、ＴＯ１＝’ｌ’１
　とし、零クロスポイントＦからＧの間で急減速が行な
われるものとすると、点火周期ＴＺはＴｌよりＴｚ冨Ｔ
ｔと予測され、簡単のため各種検出信号が同じと仮定す
るとｔｚ：ｔｚとなる。

つまり、マイコン６のみでパワートランジスタ５ｇのＯ
Ｎ、ＯＦＦを制御すると、急減速時には。

点火時期は進角側で動作する。

これに対して、第３図（ｐ）は本実施例の無接点点火装
置のように、無接点点火回路５でパワートランジスタの
ＯＮ開始タイミングを制御し、ＯＦ’Ｆタイミングはマ
イコン６で制御する場合の動作を示す、パワートランジ
スタ５ｇのＯＮ開始タイミングは、無接点点火回路５で
決定されるため、第３図（０）の如きずれは生じず、ま
た、マイコン６は零クロスポイントＧからの遅角量（遅
角時間ｔｚ）のみを、前点火周期Ｔ１から予測制御する
ため、最適点火時期とのずれは遅角時間ｔｉの部分のみ
であり、マイコン６のみによるトランジスタ５ｇのＯＮ
、ＯＦＦ制御に比べて機関の回転変動に対する点火時期
の追従性を大巾に改善できる。

第３図（ｑ）〜（１）に示す急加速時の場合も同様であ
る。ＰＵコイル波形Ｖｐと比較基準電圧Ｖ　ｒ　ｅ　ｘ
は第３図（ｑ）の如くなり、零クロスポイントはＨ，Ｉ
、Ｊとなる。

第３図（ｒ）は波形整形回路５ｂからマイコン６への入
力信号である。第３ｒｊ！ＪＣ８）は、マイコン６のみ
でパワートランジスタ５ｇのＯＮ、ＯＦＦを制御した場
合の一次電流ｒｅの波形である。

パワートランジスタ５ｇのＯＮ開始タイミングＭ、ＯＦ
ＦタイミングＮは、零クロスポイントＨの前回点火の零
クロスポイントとの間の点火周期（Ｔｏｗとする）から
演算処理されて決定される。

今、Ｔｏｚ＝Ｔａとし、零クロスポイントＩからＪの間
で急加速が行なわれるものとすると、点火周期ＴａはＴ
ａ　＝Ｔ８と予測され、簡単のため、各種検出信号が同
じと仮定すると、ｔ８＝ｔ４となる。つまり、マイコン
６のみでパワートランジスタ５ｇのＯＮ、ＯＦＦを制御
すると、急加速時には、点火時期は遅角側で動作する。

これに対して、第３ｍ　（ｔ）はイグナイタ５でパワー
トランジスタのＯＮ開始タイミングを制御し、ＯＦＦ開
始タイミングはマイコン６で制御する本実施例の場合で
ある。パワートランジスタ５ｇのＯＮ開始タイミングは
、無接点点火回路５で決定されるため、第３図（３）の
如きずれは生じず、またマイコン６は零クロスポイント
Ｊからの遅角量（遅角時間ｔ４）のみを前回点火周期Ｔ
８から予測制御するため、最適点火時期とのずれは、遅
角時間ｔ４の部分のみであり、マイコン６のみによるパ
ワートランジスタ５ｇのＯＮ。

ＯＦＦ制御に比べ、機関の回転変動に対する点火□　時
期の追従性を大巾に改善できる。

また、急加速時のＯＮデユーティの減少に伴う。

二次電圧の低下に関しては、パワートランジスタ５ｇの
ＯＮ開始タイミングから、零クロスポイント（最大進角
位置）間の通電時間は最低限確保できるため１機関の回
転変動に対する無接点点火回路５の応答性（追従性）で
決まることになる。イグナイタ５は、機関の回転変動に
対するＯＮデユーティの応答性は良好であり、急加速時
の二次電圧の低下に伴う、失火等の問題はない。

本実施例の場合には１提要の回転変動に対する点火時期
の追従性を大巾に向上でき、最適点火時期とのずれを大
巾に減少できる。

以上の様に、本実施例によれば、パワートランジスタの
ＯＮ開始タイミングを無接点点火回路で行ない、ＯＦＦ
タイミングをマイコンで行なうことにより、急加減速時
のエンジン回転の変動に対する点火時期の速度追従性を
向上できる効果がある。

また、マイコンの自己診断回路の出力信号により点火動
作を無接点点火回路に切替え得るため、マイコンの異常
動作時のバックアップシステムを構成できる効果がある
。

ＰＵコイル波形の零クロスポイントをマイコンの点火時
期制御範囲の最大進角位置に設定するため、最大進角位
置を安定化できる効果がある。

無接点点火回路の点火時期制御回路をマイコンの正常動
作時のシステムの最大遅角位置に予じめ設定しておくこ
とにより、バックアップ動作時に、ノックゾーンに入ら
ない領域で運転できる効果がある。

無接点点火回路の点火時期制御回路にノツシ制御機能や
電子進角機能を含めることにより、バックアップ動作時
でも、点火時期を最適な点火時期に設定できる効果があ
る。

無接点点火回路でパワートランジスタのＯＮ開始タイミ
ングとＯＮデユーティを制御たるため、低速域でのパワ
ートランジスタの発熱低減と高速域での二次電圧の低下
を防止できる効果がある。

パワートランジスタのＯＮ区間内にバックアップ切替信
号が出力された場合に、無接点点火回路とマイコンの双
方のＯＮ区間が終了するまで切替回路に上記信号を入力
しないため、バックアップ切替時の誤点火を防止できる
効果がある。

マイコンが故障し、自己診断回路の出力も信頼できない
ときは、故障検出回路出力により切替回路を無接点点火
回路で動作するようにラッチすることにより１１点火時
期を安定させうる効果がある。

次に、第４図により本発明の他の実施例について説明す
る。第１図との相違点は、切替回路５ｆの内部にラッチ
回路５１を設けたことと、マイコン６の中に自己診断回
路６ａを設けたことであり。

第４図と第１図の共通番号の部品は同じ働きをする。自
己診断回路６ａはマイコン６が正常動作に復帰すれば、
出力信号は）（ＩＧＨとなり、マイコン６で点火が決定
されるのに対し、故障検出回路６ｂは、自己診断回路６
ａを含めて、正常動作に復帰する見込みのない場合、成
る信号を出力し、切替回路５ｆ内部のラッチ回路５１を
動作させ、増幅回路５ｅの出力信号のみでパワートラン
ジスタ５ｇを駆動するものである。

〔発明の効果〕

上記から明らかなように、点火コイルの一次電流の通電
開始点を点火回路で制御し、遮断タイミングを演算処理
回路で行なうので、急加減速時のエンジン回転変動に対
する点火時期の追従性を向上できる効果があり、さらに
、演算処理回路内部の自己診断回路の出力信号により１
点火動作を点火回路と演算処理回路に切替えることがで
きるので１点火動作のバックアップシステムを構成でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例回路を示す図、第２図及び第
３図は第１図の無接点点火装置の各部の波形を示す図、
そして第４図は本発明になる他の実施例の回路図。１・・・バッテリー、２・・・キースイッチ、３・・・
点火コイル、４・・・点火プラグ、５・・・無接点点火
回路、６・・・演算処理回路。

Claims

【特許請求の範囲】１、機関の回転と同期した点火信号を点火サイクル毎に
発生する信号発生手段と、機関の運転状態に応じて点火
時期を補正する演算処理回路手段と、該信号発生手段の
点火信号と演算処理回路手段からの補正信号により点火
コイルの一次電流を断続する点火回路手段を備える点火
装置において、該点火回路手段は一次電流の通電開始タ
イミング及び最大進角値を上記点火信号に基づいて決定
し、該演算処理回路は、予じめ設定された最大遅角値と
該点火回路手段で決定される該最大進角間で、上記一次
電流の遮断タイミングのみを制御することを特徴とする
無接点点火装置。２、特許請求範囲第１項の無接点点火装置において、該
演算処理回路の故障時には、該演算処理回路に内蔵され
た自己診断回路よりバツクアツプ信号を出力し、該点火
回路手段に内蔵された遅角回路を動作させ、予じめ設定
された該最大遅角値で点火するようにしたことを特徴と
する無接点点火装置。３、特許請求の範囲第２項の無接点点火装置において、
該バツクアツプ信号が、該一次電流の通電区間内に出力
された場合は、該点火回路手段で決まる通電と、該演算
処理回路で決まる通電の双方が終了するまで、該バツク
アツプ信号を該点火回路手段に入力しない判別回路を備
えることを特徴とする無接点点火装置。