JPS6235062A - 内燃エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents

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】 技」口九万 本発明は、内燃エンジンの点火時期制御装置に関する。

鼠」Ｕえ■ 内燃エンジンのシリンダヘッド等の燃焼室を構成する部
材に燃焼室に連通ずる貫通孔を穿ち、これに圧電素子等
を用いた圧力センサを挿入した構成としてシリンダ内圧
変化をいわゆる指圧信号として得ることが出来る。また
、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間の結合部分
に圧力ゲージを介装して指圧信号を得る方式も考えられ
る。

内燃エンジンの運転状態におけるエンジンシリーンダ内
圧変化は第１図に曲線Ａに示す如くなっていることが分
る。点火角θＩＧにて点火系をトリガすると点火遅れθ
ｄをもって混合気に点火され、シリンダ内圧はその後急
上昇して最大圧力ピークＰ（以下指圧ピークと称する）
を経て降下する過程をたどる。

この指圧ピークのクランク角度位置は、エンジンが最大
出力を発揮する状態と関係することが知られており、こ
の最大出力を与えることができる指圧ピークのクランク
角度位置は、図示のように上死点後（以下ＡＴＤＣとい
う）１２°〜１３゜にあることが実験的に確かめられた
。よって、このＡＴＤＣｌ　２°〜１３°を理想のクラ
ンク角度位置として指圧ピークをＡＴＤＣｌ　２°〜１
３゜の理想のクランク角度位置となるように点火時期θ
ＩＣ，を制御する指圧検出方式の点火時期制御装置が提
案されている。

かかる点火時期制御装置はシリンダ内圧を直接検出して
シリンダ内圧を表わす指圧信号によってエンジンサイク
ル毎に指圧ピーク位置データを得、クランク基準位置デ
ータと比較して該エンジンサイクル毎の点火時期を進角
若しくは遅角せしめるようになっている。ところで、例
えば、２サイクルエンジンの始動時には先ず、クランク
回転角度位置が基準角度位置に達したことが検出されそ
の基準角度位置からの１エンジンサイクルにおいてシリ
ンダ内圧の指圧ピーク位置データを得ることにより次の
１エンジンサイクルにおいて初めて点火指令が発生され
る。よって、クランクシャフトが少なくとも３回転しな
ければエンジンが始動しないのでエンジン始動性の向上
が望まれるのである。

ｌＬｅと１１ そこで、本発明はエンジン始動性の向上を図った指圧検
出方式の点火時期制御装置を提供することを目的とする
。

本発明による点火時期制御装置は、エンジンクランキン
グ動作開始後の１の基準位置信号発生から次の基準位置
信号発生までに所定点火角にてエンジン点火を指令する
ことを特徴としている。

１凰１ 第２図は、本発明による点火時期制御装置を示しており
、この装置においては、２サイクルエンジン（図示せず
）の燃焼室を形成するシリンダヘッド等の部材に貫通孔
を穿ちこれに圧電素子等の圧力センサをその検出ヘッド
が燃焼室内に露出するが如く密着挿通せしめるなどして
得られる指圧信号発生回路１が含まれている。クロック
発生回路２ａ、２ｂはクランクシャフトの回転に応動し
て同一回転数で回転する円盤１５及びフォトカブラ（図
示せず）からなる。円！１ｔ１５は第３図に示すように
周方向に所定間隔で３６０°形成された複数のスリット
１７ａと、スリット１７ａより中心側でかつ周方向の一
部分に所定間隔で形成された複数のスリット１７ｂを有
する。各スリット１７ａ、１７ｂの周方向の内径は同一
であり、スリット１７ｂはクランク角度位置が上死点前
（以下８ＴＤＣという）９０゛からＡＴＤＣＩＯ”　ま
での位置になる範囲だけ形成され、各々の半径方向に位
置するスリット１７ａから上記した内径より小なる距離
だけ円盤１５の逆転方向に位置している。円盤１５の回
転方向において２つのフォトカブラが同一位置に設けら
れている。その一方のフォトカブラがスリット１７ａに
対応し、他方のフォトカブラがスリット１７ｂに対応し
てスリットの有無を光学的に検出しスリットの検出時に
論理“１”のクロックパルスが発生される。基準位置発
生回路３はクランク角度位置がＢＴＤＣ９０”に対応す
る基準位置に達したとき基準位置信号を発生する。この
基準位置信号はクロック発生回路２ａ、２ｂに用いたス
リット円盤１５に基準位置信号用スリット１７ｃを別に
設けかつ基準位置信号生成用フォトカブラ（図示せず）
を設けることにより得ることが出来る。ピークホールド
回路４は基準位置信号によってクリアされた後の指圧信
号の最大値を保持し、比較回路５は該最大値を指圧信号
自身が下回ったときピーク検出信号を発する。クランク
角度位置計測用のカウンタ６はクロック発生回路２ａか
ら出力される第１クロツクパルスをカウントしかつ基準
位置信号によりクリアされており、カウンタ６のカウン
ト値は例えば８ビツトデータでありクランク角の現在値
を示している。ラッチ回路１０は比較回路５からのピー
ク検出信号がそのゲート端子Ｑに供給される毎にカウン
タ６のカウント値をラッチするようになっている。一方
、デコーダ１１は、カウンタ６のカウント値が例えば１
５４になったとき読取指令信号を点火角設定回路８に供
給する。カウント値１５４は、指圧ピーク値が生ずると
予測されるクランク角より大きいクランク角に対応して
おり、排気弁のバルブシーテイングノイズが指圧信号に
混入しても影響を受けないような読み取りタイミングを
得ている。点火角設定回路８は、これに応じてラッチ回
路１０の内容を読み取ってこのラッチ内容をクランク角
度上のピーク位置情報θｐｘと判断する。なお、デコー
ダ１１からの読取指令信号によってゲートを開くゲート
回路を経てラッチ内容を点火角設定回路８に供給する構
成も考えられる。

点火角設定回路８はマイクロプロセッサ等によって構成
され、供給されるピーク位置情報（データ）θｐｘを基
にして後述するプログラムに従って所望の点火角θＩＧ
データを点火指令回路９に供給する。点火指令回路９は
、基準位置信号を基準としてクロックパルスをカウント
してクランク角度現在値６１ｇを知り、この現在値θ１
ｇと入力θＩＧとが一致したとき点火スイッチＳＷを開
放せしめ、これにより点火トランスＴの１次コイルに点
火電流が流れて点火プラグ（図示せず）にて点火がなさ
れる。なお、点火角設定回路８と点火指令回路９とによ
って点火指令手段が形成される。また、点火角設定回路
８はエンジンパラメータセンサ１２からの諸エンジンパ
ラメータすなわちエンジン回転数Ｎｅ、吸入負圧Ｐ８、
スロットル間度θｔｈ等を基にして動作するモードも備
え得る。

クロック発生回路２ａ、　２ｂの出力には逆転検出回路
１３が接続されている。逆転検出回路１３は各クロック
パルスに応じてクランクシャフトの逆転を検出して逆転
検出信号を発生し、基準位置信号に応じて逆転検出信号
の発生を停止する。逆転検出信号の発生時には点火角設
定回路８は点火角θ！Ｇデータを初期化し、点火指令回
路９は点火指令の発生を停止する。

第４図（Ａ）〜（Ｆ）は上記実施例回路の動作を説明す
る信号波形図である。すなわち、基準位置信号及びクロ
ックパルスは各々第４図（Ａ）、（Ｂ）において示され
るが如くである。指圧信号は第４図（Ｃ）の実線で示さ
れるが如く変化し、従って、ピークホールド回路４の出
力は第４図（Ｃ）の点、線で示されるが如くである。比
較回路５は、指圧信号の極大点毎に第４図（Ｄ）の如き
ピーク検出パルス信号を発する。第４図（Ｅ）はカウン
タのカウント値の変化の様子を数字にて示している。

第４図（Ｆ）はラッチ回路１０のラッチ内容の変化の様
子を数字にて示している。第４図（Ｇ）はデコーダ１１
の出力変化を示し、この場合、高レベルが読取指令信号
である。

逆転検出回路１３は第５図に示すようにＡＮＤ回路１４
．１５．微分回路１６及びＲＳフリツブフＯツブ１７か
らなる。ＡＮＤ回路１４はクロック発生回路２ａ、２ｂ
から出力されるクロックパルスを含む信号レベルの論理
積を採り、微分回路１６はクロック発生回路２ａから出
力されるクロックパルスを微分してそのクロックパルス
の立ち上りを検出し、ＡＮＤ回路１５はＡＮＤ回路１４
と微分回路１６の各出力レベルの論理積を採る。

フリップ７０ツブ１７はＡＮＤ回路１５から出力される
高レベル信号に応じてセットされ、基準位置発生回路３
から出力される基準位置信号に応じてリセットされる。

かかる構成の逆転検出回路１３においては、クランク角
度位置が上死点！（以下ＢＴＤＣという）９０°からＡ
ＴＤＣｌｏｏまでの位置ではクランクシャフトが正回転
するときにはクロック発生回路２ａから第６図（ａ）に
示すように出力される第１クロツクパルスの立ち上りよ
り若干遅れてクロック発生回路２ｂから第２クロツクパ
ルスが第６図（ｂ）に示すように発生する。ＡＮＤ回路
１４からは第１及び第２クロツクパルスの論理積出力が
第６図（Ｃ）の如く得られる。微分回路１６−は第１ク
ロツクパルスの立ち上りエツジに応じて第６図（ｄ）に
示すように微分パルスを発生する。

この微分パルスの発生時にはＡＮＤ回路１４の出力レベ
ルが高レベルとならないのでＡＮＤ回路１５は低レベル
出力を維持する。よって、フリップフロップ１７はセッ
トされないので出力端Ｑは第６図（ｅ）に示すように正
転を表わす低レベル状態となる。

一方、クランク角度位置がＢＴＤＣ９０°からＡＴＤＣ
ｌｏｏまでの位置でクランクシャフトが逆回転するとき
にはクロック発生回路２ａから第７図（ａ）に示すよう
に出力される第１クロツクパルスの立ち上りより若干早
くクロック発生回路２ｂから第２クロツクパルスが第７
図（ｂ）に示すように発生する。ＡＮＤ回路１４からは
第１及び第２クロツクパルスの論理積出力が第７図（Ｃ
）の如く得られる。微分回路１６は第１クロツクパルス
の立ち上りエツジに応じて第７図（ｄ）に示すように微
分パルスを発生する。この微分パルスの発生と同時にＡ
ＮＤ回路１４の出力レベルが高レベルとなるのでＡＮＤ
回路１５の出力レベルは微分パルスの発生期間だけ高レ
ベルとなる。この高レベル出力によってフリップフロッ
プ１７がセットされて出力端Ｑは第７図（ｅ）に示すよ
うに逆転を表わす高レベル状態となる。フリップフロッ
プ１７の高レベル出力は逆転検出信号として点火角設定
回路８及点火指令回路９に供給され、基準位置信号に応
じて逆転検出信号の発生は停止する。

第８図は第２図に示した装置の点火角設定回路８の点火
制御に関するプログラム例を示している。

すなわち、点火角設定回路８は、先ず、逆転検出信号が
発生しているか否かを判別する（ステップＳ＋　）。逆
転検出信号が発生しているならば、点火角θＩＧが初期
値θ［ＧＯに設定される（ステップ８２）。逆転検出信
号が発生していないならば、点火角設定回路８はデコー
ダ１１からの読取指令信号を待ち、読取指令信号を受け
るとラッチ回路１０のラッチ内容をピーク位置情報θＰ
×として取り込むのである（ステップＳａ　、　Ｓｓ　
）。

次いでこのピーク位置情報θｐｘが上死点角度θＴＤＣ
と例えば１２″の角度αとの和より犬なるか小なるかを
判断しくステップＳ５）、大なれば点火角θＩＧをΔθ
だけ進角せしめ（ステップＳｓ　）また、小なれば点火
角θＩＧをΔθだけ遅角せしめる（ステップＳ７　）。

以上のスタートからエンドまでのステップＳ１ないしＳ
７の１サイクルの動作が、クロックパルスに応じて順次
実行されかつ該サイクル動作が繰り返されるのである。

この点については以下のプログラムも同様である。なお
、点火角θＩＧは点火制御動作を開始する直前、例えば
イグニッションスイッチ（図示せず）がオンされた時点
にも初ｍ＊θＩＧＯに設定される。

第９図は点火指令回路９をマイクロプロセッサによって
形成した場合の動作プログラム例を示している。すなわ
ち、点火指令回路９は基準位置信号を検知すると（ステ
ップＳｕ）、内蔵レジスタのクランク角現在値θｉｇを
０にセットする（ステップＳ＋２）。次し）で、逆転検
出信号が発生しているか否かを判別する（ステップ３１
３）、逆転検出信号が発生しているならば、以下のステ
ップの実行を停止して点火指令の発生を禁止する。逆転
検出信号が発生していないならば、点火角設定回路８か
らの点火角データθＩＧを取り込んで（ステップ饅）こ
れをクランク角現在値θｉｇと比較しθｉｇ−〇ＩＧの
条件が成立したとき直ちに点火指令を発して（ステップ
Ｓ＋ｓ　ｓ　Ｓ’ｓ　）　Ｎ点火スイッチＳＷを開放せ
しめる。一方、０１ｇ≠θＩＧの場合θｉｇに単位クラ
ンク角δθを加えて次のプログラムサイクルに備える（
ステップ５１７）。ステップＳ　＋ｓにおいては、θｉ
ｇ＝θＩ（、か否かの判断ではなく、８１ｇとθＩＧと
の差がδθより小なるか否かの判断とすることも考えら
れる。

かかる実施例においては、通常、ピーク位置データθＰ
×がエンジンサイクル毎に得られ、各サイクルにおける
θＰ×によって次のサイクルのための点火角θＩＧが決
定される。そしてＢＴＤ０９０°からクランク角度位置
が点火角θＴＧだけ変化したとき点火指令が発生する。

またエンジン始動時にはクランキング動作開始後のＢＴ
ＤＣ９−０°からクランク角度位置が初期値θＩＧＯだ
け変化したとき点火指令が発生してクランクシャフトの
１回転目から点火が行なわれる。クランクシャフトの１
回転目に逆転検出信号が発生した場合には点火角θＩＧ
が初期値θＩＧＯに設定されると共に点火指令の発生が
禁止されて点火が見込られる。

Ｒ１しと１呈 以上の如く、本発明の点火時期制御装置においては、エ
ンジンクランキング動作開始後の１の基準位置信号発生
から次の基準位置信号発生までに所定点火角にてエンジ
ン点火指令が発生する。すなわち、基準位置を点火指令
の発生位置付近より前の位置、例えばＢＴＤＣ９０’に
設定することによりクランクシャフトの１回転目から点
火が行なわれる。よって、指圧検出方式の点火時期制御
装置を用いてもエンジンの始動性の向上を図ることがで
きるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はエンジンシリンダの内圧変化を例示するグラフ
、第２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図はクロ
ック発生回路の円盤を示す平面図、第４図は第２図の装
置の動作を示す信号波形図、第５図は逆転検出回路の具
体的構成を示す回路図、Ｍ６図及び第７図は第５図の回
路の動作を示す信号波形図、第８図及び第９図は第２図
の装置のマイクロプロセッサによって構成される部分の
動作プログラムを示すフローチャートである。 主要部分の符号の説明 ８・・・・・・点火指令回路 ９・・・・・・点火指令回路 １０・・・・・・ラッチ回路 ′１１・・・・・・デコーダ １３・・・・・・逆転検出回路 ＳＷ・・・・・・点火スイッチ ■・・・・・・点火トランス 出願人　　　本田技研工業株式会社 代理人　　　弁理士　　藤村元彦 第３図 （ｄ） （ｅ） （ｅ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＋第
８図 エンド 第９図 手続補正層（自発） 昭和６０年１０月２４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃エンジンのクランク回転角度位置が基準角度位置に
   達する毎に基準位置信号を発する基準位置信号発生手段
   と、エンジン燃焼室内圧を表わす指圧信号を発生する指
   圧信号発生手段と、１の基準位置信号発生から次の基準
   位置信号発生までの指圧信号の最大ピーク位置を表わす
   指圧ピークデータ信号を発生するピーク位置検出手段と
   、前記指圧ピークデータ信号に応じた点火角にてエンジ
   ン点火を指令する点火指令手段とからなる点火時期制御
   装置であって、前記点火指令手段はエンジンクランキン
   グ動作開始後の１の基準位置信号発生から次の基準位置
   信号発生までに所定点火角にてエンジン点火を指令する
   ことを特徴とする内燃エンジンの点火時期制御装置。