JP2007327343A

JP2007327343A - Ignition device for internal combustion engine

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Publication number: JP2007327343A
Application number: JP2006156989A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Sekida; 智昭関田; Hiroyasu Sato; 弘康佐藤
Original assignee: Kokusan Denki Co Ltd
Current assignee: Mahle Electric Drive Systems Co Ltd
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2026-06-06
Also published as: JP4622936B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ignition device for an internal combustion engine capable of improving startability by finely controlling ignition position at a time of start of the engine. <P>SOLUTION: Time from generation of reference signal by a signal generator 2 to generation of fixed ignition position signal is measured as cranking speed judgment period of time Tx. When the measured judgment period of time is a first established period of time T1 or less and cranking speed is sufficiently high, ignition signal is immediately given to an ignition circuit 1. When the measured judgment period of time exceeds the first established period of time T1 and is a second established period of time T2 or less and cranking speed is not sufficient but start is possible by retarding ignition position, ignition signal is generated at crank angle position retarded from the fixed ignition position by retarded angles which is operated as a function of the judgment period of time Tx and gets larger value as the judgment period of time Tx is longer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロプロセッサを用いて内燃機関の点火位置を制御する内燃機関用点火装置に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine ignition device that controls the ignition position of an internal combustion engine using a microprocessor.

内燃機関用点火装置は、点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、内燃機関のピストンの上死点に相応するクランク角位置である上死点位置よりも進角した位置に設定された基準クランク角位置θ0及び基準クランク角位置θ0よりも遅れ、上死点位置よりは進んだクランク角位置である固定点火位置θ1でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、信号発生器が発生する信号から得られる内燃機関の回転情報に基づいて点火信号の発生位置を制御する点火制御部とにより構成される。 The ignition device for an internal combustion engine has an ignition circuit that generates a high voltage for ignition when an ignition signal is given, and an ignition circuit that is advanced from a top dead center position that is a crank angle position corresponding to the top dead center of the piston of the internal combustion engine. A reference signal and a fixed ignition position signal are generated at a fixed ignition position θ1, which is a crank angle position that is delayed from the reference crank angle position θ0 and the reference crank angle position θ0 set at an angled position and advanced from the top dead center position, respectively. And an ignition control unit for controlling the generation position of the ignition signal based on the rotation information of the internal combustion engine obtained from the signal generated by the signal generator.

点火制御部は、例えば、信号発生器が出力する基準信号の発生周期から機関の回転速度を演算する回転速度演算手段と、演算された回転速度に対して点火位置を演算する点火位置演算手段と、クランク軸が基準クランク角位置から演算された点火位置まで回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データとして演算する点火位置検出用計時データ演算手段と、信号発生器が基準信号を発生したときに点火位置検出用計時データを点火タイマ（マイクロプロセッサ内に設けられたタイマ）にセットしてその計測を開始させるタイマセット手段と、点火タイマがセットされた点火位置検出用計時データの計測を完了したときに点火信号を発生する点火信号発生回路とにより構成される。 The ignition control unit includes, for example, a rotation speed calculation unit that calculates the rotation speed of the engine from a generation cycle of a reference signal output from the signal generator, and an ignition position calculation unit that calculates an ignition position with respect to the calculated rotation speed. A timing data calculating means for calculating the ignition position for calculating the time required for the crankshaft to rotate from the reference crank angle position to the calculated ignition position as timing data for ignition position detection, and the signal generator generates a reference signal Sometimes timer setting means for setting ignition timing detection timing data to an ignition timer (a timer provided in the microprocessor) and starting the measurement, and measurement of ignition position detection timing data with the ignition timer set And an ignition signal generation circuit that generates an ignition signal when completed.

マイクロプロセッサにより点火位置を制御する場合には、上記のように、信号発生器が出力する信号の発生周期から演算した回転速度に基づいて点火位置検出用計時データを演算して、その計時テータを計測することにより点火位置を検出するため、回転速度を演算する際の機関の回転速度と、点火位置を計測する際の機関の回転速度とが一致していることが必要とされる。 When the ignition position is controlled by the microprocessor, as described above, the ignition position detection timing data is calculated based on the rotation speed calculated from the generation cycle of the signal output from the signal generator, and the timing data is calculated. In order to detect the ignition position by measuring, it is necessary that the rotational speed of the engine at the time of calculating the rotational speed matches the rotational speed of the engine at the time of measuring the ignition position.

機関の定常運転時には機関の回転が安定しているため、上記のように点火位置検出用計時データを計測することにより点火位置を検出するようにしてもなんら問題がないが、機関の始動時及びアイドリング時には、クランク軸の回転速度が機関の行程変化に伴って細かく変動するため、点火位置検出用計時データを計測することにより演算された点火位置を正確に検出することはできない。そのため、少なくとも機関の始動時には、信号発生器が固定点火位置信号を発生するクランク角位置（固定点火位置）で点火信号を発生させて点火動作を行わせている。内燃機関の始動時の点火位置（点火動作が行われるクランク角位置）は、ピストンが上死点に達するクランク角位置（上死点位置という。）の直前に設定されるため、固定点火位置信号の発生位置は、上死点位置よりもわずかに進角した位置に設定される。 Since the engine rotation is stable during steady operation of the engine, there is no problem even if the ignition position is detected by measuring the timing data for ignition position detection as described above. During idling, the rotation speed of the crankshaft fluctuates finely with changes in the engine stroke, so that the ignition position calculated by measuring the ignition position detection time data cannot be detected accurately. Therefore, at least when the engine is started, an ignition signal is generated at a crank angle position (fixed ignition position) where the signal generator generates a fixed ignition position signal to perform an ignition operation. The ignition position at the start of the internal combustion engine (crank angle position at which the ignition operation is performed) is set immediately before the crank angle position at which the piston reaches top dead center (referred to as top dead center position). The occurrence position of is set at a position slightly advanced from the top dead center position.

内燃機関の始動装置としては、リコイルスタータやキックスタータ等の人力を利用したものと、スタータモータを用いた電動式のものとが用いられている。いずれの始動装置が用いられる場合でも、始動時にクランク軸の回転に勢いがない状態で上死点前の点火位置で点火が行われると、ピストンが押し戻される現象が生じ、機関の始動に失敗する。始動時にピストンが押し戻される現象が生じると、電動式の始動装置が用いられている場合には、始動装置が破損するおそれがある。また人力による始動装置が用いられている場合に、始動時にピストンが押し戻される現象が生じると運転者に危害が及ぶおそれがある。 As a starting device for an internal combustion engine, one using a human power such as a recoil starter or a kick starter and an electric one using a starter motor are used. Regardless of which starter is used, if ignition is performed at an ignition position before the top dead center in a state where there is no momentum in rotation of the crankshaft at the time of starting, a phenomenon occurs in which the piston is pushed back, and the engine fails to start. . If a phenomenon occurs in which the piston is pushed back at the start, the starter may be damaged if an electric starter is used. In addition, when a starter that uses human power is used, the driver may be harmed if a phenomenon occurs in which the piston is pushed back during start-up.

そこで、機関の始動時の点火位置を上死点位置よりも遅らせることが考えられるが、信号発生器が固定点火位置信号を発生する位置を上死点位置よりも遅らせると、アイドリング時にも点火位置を遅らせることになるため、アイドリング回転を安定に行わせることができなくなる。この場合、アイドリング時の点火位置をマイクロプロセッサにより演算された点火位置を検出する手法により定めることも考えられるが、アイドリング時には機関の行程変化に伴ってクランク軸の回転速度が細かく変動し、点火位置を正確に決めることが困難であるため、アイドリング時に演算された点火位置で点火を行わせようとすると、機関のアイドリング回転を安定させることが難しくなる。 Therefore, it is conceivable that the ignition position at the start of the engine is delayed from the top dead center position. However, if the signal generator delays the position at which the fixed ignition position signal is generated from the top dead center position, the ignition position is also set during idling. Therefore, idling rotation cannot be stably performed. In this case, it is conceivable to determine the ignition position at idling by a method of detecting the ignition position calculated by the microprocessor, but at idling, the rotational speed of the crankshaft fluctuates finely as the engine stroke changes, and the ignition position Therefore, it is difficult to stabilize the idling rotation of the engine if ignition is to be performed at the ignition position calculated during idling.

上記の問題を解決するため、特許文献１に示されているように、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの時間を計測し、計測した時間が許容上限値を超えているときにクランキング速度に勢いがないと判断して、点火信号の発生を中止させるようにした内燃機関用点火装置が提案されている。 In order to solve the above problem, as shown in Patent Document 1, the time from when the signal generator generates the reference signal to the generation of the fixed ignition position signal is measured, and the measured time is an allowable upper limit. An ignition device for an internal combustion engine has been proposed in which it is determined that there is no momentum in the cranking speed when the value is exceeded, and the generation of the ignition signal is stopped.

また特許文献２に示されているように、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの経過時間を計測して、計測した経過時間Ｔが許容上限値Ｔ1を超えているときに、図６に示したように、点火位置を固定点火位置θ1よりも一定の角度θDだけ遅れた点火位置θａとするようにした内燃機関用点火装置が提案されている。
特開平９−１４４６３６号公報特開平６−２１３１２６号公報 Further, as shown in Patent Document 2, the elapsed time from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured, and the measured elapsed time T reaches the allowable upper limit value T1. There has been proposed an internal combustion engine ignition device in which the ignition position is set to an ignition position θa delayed by a fixed angle θD with respect to the fixed ignition position θ1, as shown in FIG.
JP-A-9-144636 JP-A-6-213126

機関を始動させるためにクランキングを行わせた際の機関の状態としては、次の３つのケースが考えられる。
（ａ）クランク軸の回転の勢いが不足しているため、機関のピストンが上死点を越えることができない。
（ｂ）クランク軸の回転には、ピストンが上死点を越えることができるだけの勢いがあるが、上死点位置よりも前の固定点火位置で点火させるとピストンが押し戻され、機関の始動に失敗する。
（ｃ）クランク軸の回転に勢いがあり、上死点位置よりも前の固定点火位置で点火を行ってもピストンが上死点を超えることができる。 The following three cases can be considered as the state of the engine when cranking is performed in order to start the engine.
(A) Since the momentum of rotation of the crankshaft is insufficient, the piston of the engine cannot exceed the top dead center.
(B) The rotation of the crankshaft has a momentum that allows the piston to exceed the top dead center. However, if the ignition is performed at a fixed ignition position before the top dead center position, the piston is pushed back to start the engine. Fail.
(C) There is momentum in the rotation of the crankshaft, and the piston can exceed the top dead center even when ignition is performed at the fixed ignition position before the top dead center position.

特許文献１に示されたように、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの時間を計測し、計測した時間が許容上限値を超えているときにクランキング速度に勢いがないと判断して、点火信号の発生を中止させるようにした場合には、ピストンが押し戻される現象が生じるのを防ぐことはできるが、上記（ｃ）の場合にしか機関を始動させることができないため、機関の始動性が悪くなるという問題があった。 As shown in Patent Document 1, the time from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured, and when the measured time exceeds the allowable upper limit value, cranking is performed. If it is determined that there is no momentum in the speed and the generation of the ignition signal is stopped, the phenomenon of the piston being pushed back can be prevented, but the engine is started only in the case of (c) above. There was a problem that the startability of the engine deteriorated because it could not be made.

また特許文献２に示されたように、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの経過時間Ｔを計測して、計測した経過時間Ｔが許容上限値を超えているときに、点火位置を固定点火位置θ1より一定の角度θDだけ遅れた点火位置θaとするようにした場合には、クランキング速度が始動可能範囲の下限まで低下した状態を想定して点火位置の遅れ角θDを十分に大きく設定する必要がある。そのため、特許文献２に記載された発明によった場合には、クランキング速度が僅かに不足する場合でも、点火位置が大幅に遅角させられることになり、機関の始動時の出力トルクが不足気味になって、機関の始動性が悪くなるという問題があった。 Further, as shown in Patent Document 2, the elapsed time T from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured, and the measured elapsed time T exceeds the allowable upper limit value. If the ignition position is set to the ignition position θa delayed by a fixed angle θD from the fixed ignition position θ1, the ignition is performed assuming that the cranking speed is reduced to the lower limit of the startable range. It is necessary to set the position delay angle θD sufficiently large. Therefore, according to the invention described in Patent Document 2, even if the cranking speed is slightly insufficient, the ignition position is greatly retarded, and the output torque at the start of the engine is insufficient. There was a problem that the startability of the engine worsened.

本発明の目的は、機関の始動時の点火位置をきめ細かく制御して、機関の始動性を向上させることができるようにした内燃機関用点火装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ignition device for an internal combustion engine that can improve the startability of the engine by finely controlling the ignition position at the start of the engine.

本発明は、点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、内燃機関のピストンの上死点に相応するクランク角位置である上死点位置よりも進角した位置に設定された基準クランク角位置θ0及び前記基準クランク角位置よりも遅れ、前記上死点位置よりは進んだ固定点火位置θ1でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器が発生する信号から得られる内燃機関の回転情報に基づいて前記内燃機関の始動時及び定常運転時にそれぞれ前記点火信号の発生位置を制御する始動時点火制御部及び定常運転時点火制御部とを備えた内燃機関用点火装置を対象とする。 The present invention relates to an ignition circuit that generates a high voltage for ignition when an ignition signal is given, and a position advanced from a top dead center position that is a crank angle position corresponding to the top dead center of a piston of an internal combustion engine. A signal generator that generates a reference signal and a fixed ignition position signal at a fixed ignition position θ1 that is later than the reference crank angle position and advanced from the top dead center position, respectively, A starting-time fire control unit and a steady-time-time-of-fire control unit that control the generation position of the ignition signal at the time of starting and steady operation of the internal combustion engine based on rotation information of the internal combustion engine obtained from a signal generated by the signal generator An ignition device for an internal combustion engine provided with

本発明においては、上記始動時点火制御部が、内燃機関のクランキング時に基準信号が発生してから固定点火位置信号が発生するまでの時間をクランクキング速度判定時間Ｔxとして計測するタイマ手段と、内燃機関のクランキング時に固定点火位置θ1でタイマ手段により計測されている判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下のときには直ちに点火指令を発生させ、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下のときには前記判定時間Ｔxの関数として演算されて判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火指令を発生させ、判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2を超えているときには点火指令の発生を禁止するように点火指令の発生を制御するクランキング時点火制御手段と、点火指令の発生時に点火回路に点火信号を与える点火信号供給回路とを備えている。 In the present invention, the starting point fire control unit measures the time from when the reference signal is generated during cranking of the internal combustion engine until the fixed ignition position signal is generated as the cranking speed determination time Tx, When the determination time Tx measured by the timer means at the fixed ignition position θ1 during cranking of the internal combustion engine is equal to or shorter than the first set time T1, an ignition command is immediately generated, and the determination time Tx exceeds the first set time T1. When the time is equal to or shorter than the second set time T2 (> T1), the crank angle position which is calculated as a function of the determination time Tx and is larger than the fixed ignition position θ1 by a larger delay angle θd as the determination time Tx is longer. The ignition command is generated by the control unit, and when the determination time Tx exceeds the second set time T2, the crankin is controlled to prohibit the generation of the ignition command. A time fire control unit, and a ignition signal supply circuit for supplying an ignition signal to the ignition circuit in the event of ignition command.

上記第１の設定時間Ｔ1は、固定点火位置で点火を行わせても内燃機関のピストンが上死点を越えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ2で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間に等しく設定され、第２の設定時間Ｔ2は、固定点火位置信号の発生位置よりも遅れたクランク角位置で点火を行わせれば内燃機関のピストンが上死点を超えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ1（＜Ｎ2）で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間に等しく設定されている。 The first set time T1 is such that the internal combustion engine rotates at a cranking speed N2 that gives the lower limit of the cranking speed range in which the piston of the internal combustion engine can exceed the top dead center even if ignition is performed at the fixed ignition position. Is set equal to the time measured by the timer means, and the second set time T2 is set so that if the ignition is performed at a crank angle position delayed from the generation position of the fixed ignition position signal, the piston of the internal combustion engine is raised. It is set equal to the time measured by the timer means when the internal combustion engine is rotated at the cranking speed N1 (<N2) that gives the lower limit of the cranking speed region that can exceed the dead center.

上記のように、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの時間をクランキング速度判定時間として計測して、計測した判定時間が第１の設定時間以下でクランキング速度が十分に高い場合には直ちに（固定点火位置θ1で）点火信号を発生させ、計測した判定時間が第１の判定時間を超え、第２の設定時間Ｔ2以下であって、クランキング速度が不足しているが点火位置を遅角させれば始動が可能である場合には、判定時間Ｔxの関数として演算されて判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火信号を発生させるようにすると、クランキング速度が不足気味な状態にあるときの点火位置をきめ細かく制御することができるため、機関の始動時に点火位置が必要以上に遅角するのを防いで、機関の出力トルクが不足するのを防ぐことができ、機関の始動性を向上させることができる。 As described above, the time from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured as the cranking speed determination time, and the measured determination time is below the first set time. When the ranking speed is sufficiently high, an ignition signal is generated immediately (at the fixed ignition position θ1), and the measured judgment time exceeds the first judgment time and is equal to or shorter than the second set time T2, and the cranking speed If the ignition position is retarded but the engine can be started by retarding the ignition position, the fixed ignition position is calculated by a delay angle θd that is calculated as a function of the determination time Tx and takes a larger value as the determination time Tx becomes longer. If the ignition signal is generated at a crank angle position that is later than θ1, it is possible to finely control the ignition position when the cranking speed is insufficient. Prevent that retarded more than necessary, it is possible to prevent the shortage of the output torque of the engine, it is possible to improve the startability of the engine.

本発明の好ましい態様では、上記クランキング速度判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2に等しいときに遅れ角θdが最大値θdmaxをとるとしたときに、始動時の点火位置の固定点火位置に対する遅れ角θdを、演算式θd＝{（Ｔx−Ｔ1）／（Ｔ2−Ｔ1）}×（θdmax−θ1）により求められる値とする。 In a preferred aspect of the present invention, when the delay angle θd assumes the maximum value θdmax when the cranking speed determination time Tx is equal to the second set time T2, the delay of the ignition position at the start relative to the fixed ignition position is determined. The angle θd is a value obtained by the arithmetic expression θd = {(Tx−T1) / (T2−T1)} × (θdmax−θ1).

本発明の他の好ましい態様では、上記クランキング時点火制御手段が、内燃機関のクランキング時に判定時間Ｔxと第１の設定時間Ｔ1及びＴ2とを比較して、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であるか、第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であるか、または第２の設定時間Ｔ2を超えているかを判定する判定手段と、この判定手段により判定時間が第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であると判定されたときに演算式θd＝{（Ｔx−Ｔ1）／（Ｔ2−Ｔ1）}×（θdmax−θ1）により遅れ角を演算するとともに、クランキング速度判定時間Ｔxと基準クランク角位置から固定点火位置までの角度αとにより求められる回転速度α／Ｔxで、クランク軸が遅れ角θdの区間を回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データＴigとして演算する点火位置検出用計時データ演算手段と、この点火位置検出用計時データ演算手段により演算された点火位置検出用計時データを直ちに点火タイマにセットして、該計時データの計測を開始させるタイマセット手段と、判定手段により判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であると判定されたとき及び点火タイマがセットされた計時データの計測を完了したときに点火指令を発生する始動時点火指令発生手段とを備えている。 In another preferred aspect of the present invention, the cranking point fire control means compares the determination time Tx with the first set times T1 and T2 during cranking of the internal combustion engine, and the determination time Tx is set to the first setting. A determination means for determining whether the time is less than or equal to time T1, exceeds the first set time T1, and is less than or equal to the second set time T2 (> T1), or exceeds the second set time T2. When the determination means determines that the determination time exceeds the first set time T1 and is less than or equal to the second set time T2 (> T1), the arithmetic expression θd = {(Tx−T1) / (T2−T1) } × (θdmax−θ1), the delay angle is calculated, and the crankshaft is delayed at the rotational speed α / Tx determined by the cranking speed determination time Tx and the angle α from the reference crank angle position to the fixed ignition position. The ignition position detection is the time required to rotate the θd section. Ignition timing detection timing data calculation means for calculating the timing data Tig, and ignition position detection timing data calculated by the ignition position detection timing data calculation means are immediately set in the ignition timer to measure the timing data. An ignition command is generated when the determination unit determines that the determination time Tx is equal to or less than the first set time T1 and when the measurement of the time data set with the ignition timer is completed. And a start time fire command generating means.

以上のように、本発明によれば、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの時間をクランキング速度判定時間として計測して、計測した判定時間が第１の設定時間以下でクランキング速度が十分に高い場合には直ちに点火信号を発生させ、計測した判定時間が第１の判定時間を超え、第２の設定時間Ｔ2以下であって、クランキング速度が不足しているが点火位置を遅角させれば始動が可能である場合には、判定時間Ｔxの関数として演算されて判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火信号を発生させるようにしたので、機関のクランキング速度が不足気味な状態にあるときの点火位置を必要以上遅角させることなく、きめ細かく制御して、機関の始動時に出力トルクが不足するのを防ぐことができ、機関の始動性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the time from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured as the cranking speed determination time, and the measured determination time is the first. When the cranking speed is sufficiently high within the set time, an ignition signal is immediately generated, and the measured determination time exceeds the first determination time and is equal to or less than the second set time T2, and the cranking speed is If the ignition position is insufficient but can be started by retarding the ignition position, the fixed ignition position θ1 is calculated by a delay angle θd that is calculated as a function of the determination time Tx and takes a larger value as the determination time Tx is longer. Since the ignition signal is generated at a crank angle position that is later than the engine, the engine position is controlled finely without delaying the ignition position more than necessary when the cranking speed of the engine is insufficient. It is possible to prevent the shortage of the output torque at starting, it is possible to improve the startability of the engine.

以下図１ないし図５を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係わる内燃機関用点火装置のハードウェアの構成例を示し、図２は同実施形態のマイクロプロセッサにより構成される部分を含む内燃機関用点火装置の全体的な構成を示したブロック図である。また図３は同実施形態で用いる信号発生器が発生する信号の波形を示す波形図、図４は本実施形態において、クランキング時点火制御手段により決定される点火位置とクランキング速度判定時間との関係を示したグラフである。また図５は同実施形態においてマイクロプロセッサが実行する処理の一部のアルゴリズムを示したフローチャートである。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a hardware configuration example of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an overall configuration of the internal combustion engine ignition device including a part constituted by the microprocessor of the embodiment. It is the block diagram which showed. 3 is a waveform diagram showing a waveform of a signal generated by the signal generator used in the embodiment, and FIG. 4 is an ignition position and a cranking speed determination time determined by the cranking point fire control means in this embodiment. It is the graph which showed this relationship. FIG. 5 is a flowchart showing a partial algorithm of processing executed by the microprocessor in the embodiment.

図１において１は、点火信号Ｓiが与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路、２は内燃機関のピストンの上死点に相応するクランク角位置である上死点位置よりも進角した位置に設定された基準クランク角位置θ0及び前記基準クランク角位置よりも遅れ、上死点位置よりは進んだ固定点火位置θ1でそれぞれ基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2を発生する信号発生器、３は信号発生器が発生する信号から得られる内燃機関の回転情報に基づいて内燃機関の始動時及び定常運転時に点火信号Ｓiの発生位置を制御する点火制御部である。 In FIG. 1, 1 is an ignition circuit for generating a high voltage for ignition when an ignition signal Si is given, and 2 is a top dead center position that is a crank angle position corresponding to the top dead center of a piston of an internal combustion engine. A signal that generates a reference signal Vs1 and a fixed ignition position signal Vs2 at a reference crank angle position θ0 set at an advanced position and a fixed ignition position θ1 that is delayed from the reference crank angle position and advanced from the top dead center position, respectively. A generator 3 is an ignition control unit that controls the generation position of the ignition signal Si during start-up and steady operation of the internal combustion engine based on the rotation information of the internal combustion engine obtained from the signal generated by the signal generator.

点火回路１は、一端が接地された一次コイルｗ1及び二次コイルｗ2を有する点火コイル１０１と、内燃機関により駆動される磁石発電機内に設けられて機関の回転に同期して交流電圧を誘起するエキサイタコイル１０２と、点火コイルの一次側に設けられてエキサイタコイル１０２の出力でダイオード１０３を通して一方の極性に充電される点火用コンデンサ１０４と、点火用コンデンサ１０４に蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルｗ1を通して放電させる放電用スイッチとしてのサイリスタ１０５と、点火コイルの一次コイルｗ１に対して並列に接続されたダイオード１０６とにより構成されている。 The ignition circuit 1 is provided in an ignition coil 101 having a primary coil w1 and a secondary coil w2 whose one ends are grounded, and a magnet generator driven by an internal combustion engine, and induces an AC voltage in synchronization with the rotation of the engine. An exciter coil 102, an ignition capacitor 104 provided on the primary side of the ignition coil and charged to one polarity through the diode 103 by the output of the exciter coil 102, and the charge accumulated in the ignition capacitor 104 as the primary of the ignition coil It comprises a thyristor 105 as a discharge switch for discharging through the coil w1, and a diode 106 connected in parallel to the primary coil w1 of the ignition coil.

図示の例では、点火用コンデンサ１０４の一端が点火コイルの一次コイルｗ1の非接地側の端子に接続され、点火用コンデンサの他端がアノードをエキサイタコイル１０２側に向けたダイオード１０３を通してエキサイタコイル１０２の一端に接続されている。エキサイタコイル１０２の他端は接地され、エキサイタコイル１０２に誘起する交流電圧の一方の半サイクルにおいて、エキサイタコイル１０２−ダイオード１０３−コンデンサ１０４−ダイオード１０６及び一次コイルｗ1−エキサイタコイル１０２の閉回路に電流が流れて、コンデンサ１０４が図示の極性に充電されるようになっている。 In the illustrated example, one end of the ignition capacitor 104 is connected to the non-grounded terminal of the primary coil w1 of the ignition coil, and the other end of the ignition capacitor passes through the diode 103 with the anode directed to the exciter coil 102 side. It is connected to one end. The other end of the exciter coil 102 is grounded, and in one half cycle of the AC voltage induced in the exciter coil 102, a current flows in the closed circuit of the exciter coil 102-diode 103-capacitor 104-diode 106 and primary coil w1-exciter coil 102. The capacitor 104 is charged to the polarity shown in the figure.

ダイオード１０６はそのアノードをコンデンサ１０４と一次コイルｗ1との接続点に接続し、カソードを接地回路に接続した状態で一次コイルｗ１に対して並列に接続されている。またサイリスタ１０５は、そのアノードを点火用コンデンサ１０４の他端に接続し、カソードを接地回路に接続した状態で設けられている。サイリスタ１０５は、そのゲートに点火信号Ｓiが与えられたときに導通して、コンデンサ１０４の電荷を一次コイルｗ１を通して放電させる。 The diode 106 is connected in parallel to the primary coil w1 with its anode connected to the connection point between the capacitor 104 and the primary coil w1, and with its cathode connected to the ground circuit. The thyristor 105 is provided with its anode connected to the other end of the ignition capacitor 104 and its cathode connected to the ground circuit. The thyristor 105 is turned on when the ignition signal Si is given to its gate, and discharges the electric charge of the capacitor 104 through the primary coil w1.

サイリスタ１０５が導通してコンデンサ１０４の電荷が点火コイルの一次コイルｗ1を通して放電すると、一次コイルｗ1に高い電圧が誘起する。この電圧は点火コイルの一次、二次間の昇圧比により昇圧されるため、点火コイルの二次コイルｗ2に点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は機関の気筒に取りつけられた点火プラグＰＬに印加されるため、点火プラグＰＬで火花放電が生じ、機関が点火される。本実施形態では説明を簡単にするため内燃機関が単気筒機関であるとしている。 When the thyristor 105 is turned on and the electric charge of the capacitor 104 is discharged through the primary coil w1 of the ignition coil, a high voltage is induced in the primary coil w1. Since this voltage is boosted by the boost ratio between the primary and secondary of the ignition coil, a high voltage for ignition is induced in the secondary coil w2 of the ignition coil. Since this high voltage is applied to the spark plug PL attached to the cylinder of the engine, a spark discharge occurs in the spark plug PL, and the engine is ignited. In the present embodiment, the internal combustion engine is assumed to be a single cylinder engine for the sake of simplicity.

信号発生器２は、内燃機関と同期回転するロータに設けられたリラクタ（突起または凹部）の回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出して極性が異なるパルス状の基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2を発生する周知のものである。本実施形態で用いている信号発生器２は、図３に示したように、機関の上死点位置（ピストンが上死点に達したときのクランク角位置）ＴＤＣよりも進角した位置に設定された基準クランク角位置θ0及び基準クランク角位置θ0よりも遅れ、上死点位置ＴＤＣよりは進んだ位置に設定された固定点火位置θ1でそれぞれ基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2を発生する。基準信号Ｖs1が発生する基準クランク角位置θ0は演算された点火位置の計測を開始する基準位置として用いられ、固定点火位置θ1は、機関の始動時及びアイドル回転時の点火位置を定める信号として用いられる。 The signal generator 2 detects a front end edge and a rear end edge in a rotation direction of a reluctator (protrusion or recess) provided on a rotor that rotates synchronously with the internal combustion engine, and detects a pulsed reference signal Vs1 having different polarity and a fixed ignition. It is a well-known one that generates the position signal Vs2. As shown in FIG. 3, the signal generator 2 used in the present embodiment is at a position advanced from the top dead center position (crank angle position when the piston reaches top dead center) TDC. A reference signal Vs1 and a fixed ignition position signal Vs2 are generated at a fixed ignition position θ1 set at a position delayed from the set reference crank angle position θ0 and the reference crank angle position θ0 and advanced from the top dead center position TDC, respectively. . The reference crank angle position θ0 where the reference signal Vs1 is generated is used as a reference position for starting measurement of the calculated ignition position, and the fixed ignition position θ1 is used as a signal for determining the ignition position at the time of engine start and idle rotation. It is done.

図１において３は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及びタイマなどを有するマイクロプロセッサＭＰＵを用いて点火位置を制御するための処理を行う点火制御部で、点火制御部を構成するマイクロプロセッサには、信号発生器２が出力する基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2がそれぞれ波形整形回路４及び５を通して入力されている。波形整形回路４及び５はそれぞれ基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2をマイクロプロセッサが認識し得る波形の信号Ｐs1及びＰs2に変換するために設けられている。本実施形態では、図示しないバッテリから電源回路を通してマイクロプロセッサＭＰＵに電源電圧が与えられる。 In FIG. 1, reference numeral 3 denotes an ignition control unit that performs processing for controlling the ignition position using a microprocessor MPU having a CPU, ROM, RAM, timer, and the like. A reference signal Vs1 and a fixed ignition position signal Vs2 output from the generator 2 are input through waveform shaping circuits 4 and 5, respectively. Waveform shaping circuits 4 and 5 are provided to convert the reference signal Vs1 and the fixed ignition position signal Vs2 into waveform signals Ps1 and Ps2 that can be recognized by the microprocessor, respectively. In this embodiment, a power supply voltage is applied to the microprocessor MPU from a battery (not shown) through a power supply circuit.

なお本発明において、マイクロプロセッサへの電源の与え方は任意であり、バッテリを省略するために、例えば特許文献２に示されているように、エキサイタコイル１０２の負の半波の出力電圧により充電される電源用コンデンサと、この電源用コンデンサの両端の電圧を一定値に保つように制御する制御回路とを備えて、電源用コンデンサの両端に一定の電源電圧を得るように構成された電源回路を設けて、この電源回路からマイクロプロセッサに電源電圧を与えるようにしてもよい。 In the present invention, the power supply to the microprocessor is arbitrary, and in order to omit the battery, the battery is charged by the negative half-wave output voltage of the exciter coil 102 as shown in, for example, Patent Document 2. Power supply circuit configured to obtain a constant power supply voltage at both ends of the power supply capacitor, and a control circuit for controlling the voltage at both ends of the power supply capacitor to be maintained at a constant value And a power supply voltage may be supplied from the power supply circuit to the microprocessor.

図２に示されているように、点火制御部３は、機関の始動時に点火指令の発生位置を制御する始動時点火制御部３Ａと、機関の定常運転時に点火指令の発生位置を制御する定常運転時点火制御部３Ｂと、始動時点火制御部３Ａ及び定常運転時点火制御部３Ｂがそれぞれ点火指令を発生したときに点火回路１に点火信号Ｓiを与える点火信号供給回路３Ｃとにより構成されている。 As shown in FIG. 2, the ignition control unit 3 includes a start point fire control unit 3A that controls the position where the ignition command is generated when the engine is started, and a steady state that controls the position where the ignition command is generated during steady operation of the engine. An operation time fire control unit 3B and an ignition signal supply circuit 3C that gives an ignition signal Si to the ignition circuit 1 when the start time fire control unit 3A and the steady operation time fire control unit 3B each generate an ignition command. Yes.

本実施形態では、始動時点火制御部３Ａが、タイマ手段３A1と、クランキング時点火制御手段３A2とにより構成されている。タイマ手段３A1は、内燃機関のクランキング時に基準信号Ｖs1が発生してから固定点火位置信号Ｖs2が発生するまでの時間をクランクキング速度判定時間Ｔxとして計測する手段で、マイクロプロセッサ内のタイマにより構成される。 In the present embodiment, the starting point fire control unit 3A includes timer means 3A1 and cranking point fire control means 3A2. The timer means 3A1 is a means for measuring the time from when the reference signal Vs1 is generated during cranking of the internal combustion engine until the fixed ignition position signal Vs2 is generated as the cranking speed determination time Tx, and is constituted by a timer in the microprocessor. Is done.

クランキング時点火制御手段３A2は、内燃機関のクランキング時に固定点火位置θ1でタイマ手段３A1により計測されている判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下のときに直ちに点火指令を発生させ、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下のときには判定時間Ｔxの関数として演算されて判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火指令を発生させ、判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2を超えているときには点火指令の発生を禁止するように点火指令の発生を制御する手段である。 The cranking point fire control means 3A2 immediately generates an ignition command when the determination time Tx measured by the timer means 3A1 at the fixed ignition position θ1 during cranking of the internal combustion engine is equal to or shorter than the first set time T1. When the time Tx exceeds the first set time T1 and is less than or equal to the second set time T2 (> T1), it is calculated as a function of the determination time Tx. The longer the determination time Tx is, the larger the delay angle θd is fixed. Means for generating an ignition command at a crank angle position delayed from the ignition position θ1 and controlling the generation of the ignition command so as to prohibit the generation of the ignition command when the determination time Tx exceeds the second set time T2; is there.

上記第１の設定時間Ｔ1は、固定点火位置で点火を行わせても内燃機関のピストンが上死点を越えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ2で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間に等しく設定され、第２の設定時間Ｔ2は、固定点火位置よりも遅れたクランク角位置で点火を行わせれば内燃機関のピストンが上死点を超えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ1（＜Ｎ2）で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間に等しく設定されている。 The first set time T1 is such that the internal combustion engine rotates at a cranking speed N2 that gives the lower limit of the cranking speed range in which the piston of the internal combustion engine can exceed the top dead center even if ignition is performed at the fixed ignition position. Is set equal to the time measured by the timer means, and the second set time T2 is such that if ignition is performed at a crank angle position delayed from the fixed ignition position, the piston of the internal combustion engine exceeds the top dead center. It is set equal to the time measured by the timer means when the internal combustion engine is being rotated at the cranking speed N1 (<N2) that gives the lower limit of the cranking speed range that can be obtained.

本実施形態で用いられているクランキング時点火制御手段３A2は、内燃機関のクランキング時に判定時間Ｔxと第１の設定時間Ｔ1及びＴ2とを比較して、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であるか、第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であるか、または第２の設定時間Ｔ2を超えているかを判定する判定手段３０１と、判定手段３０１により判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であると判定されたときに後記する演算式により遅れ角θdを演算するとともに、クランキング速度判定時間Ｔxと基準クランク角位置から固定点火位置までの角度αとにより求められる回転速度α／Ｔxで、クランク軸が遅れ角θdの区間を回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データＴigとして演算する点火位置検出用計時データ演算手段３０２と、点火位置検出用計時データ演算手段３０２により演算された点火位置検出用計時データを直ちに点火タイマ（図示せず。）にセットして、該計時データの計測を開始させるタイマセット手段３０３と、判定手段３０１により判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であると判定されたとき及び点火タイマがセットされた計時データの計測を完了したときに点火指令を発生する始動時点火指令発生手段３０４とにより構成されている。点火指令発生手段３０４又は定常運転時点火制御部３Ｂが点火指令を発生したときに点火信号供給回路３Ｃから点火回路１に点火信号Ｓiが与えられる。 The cranking point fire control means 3A2 used in the present embodiment compares the determination time Tx with the first set times T1 and T2 when cranking the internal combustion engine, and the determination time Tx is the first set time. Determining means 301 for determining whether the time is equal to or less than T1, exceeds the first set time T1, and is equal to or less than the second set time T2 (> T1), or exceeds the second set time T2. When the means 301 determines that the determination time Tx exceeds the first set time T1 and is equal to or less than the second set time T2 (> T1), the delay angle θd is calculated using an arithmetic expression described later, and cranking is performed. The time required for the crankshaft to rotate in the section of the delay angle θd at the rotational speed α / Tx obtained from the speed determination time Tx and the angle α from the reference crank angle position to the fixed ignition position is the ignition position detection time measurement data. Calculated as Tig The ignition position detection timing data calculation means 302 and the ignition position detection timing data calculation means 302 calculated by the ignition position detection timing data calculation means 302 are immediately set in an ignition timer (not shown), and the timing data Timer setting means 303 for starting measurement, and an ignition command when the determination means 301 determines that the determination time Tx is equal to or less than the first set time T1 and when the measurement of time data with the ignition timer set is completed And a start time fire command generating means 304 for generating. The ignition signal Si is given to the ignition circuit 1 from the ignition signal supply circuit 3C when the ignition command generation means 304 or the steady operation time fire control unit 3B generates an ignition command.

本実施形態では、図４に示すように、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下のときに固定点火位置θ1で点火指令を発生させる。また、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1より長く、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下のときには固定点火位置θ1よりも遅れ角θdだけ遅れた位置で点火指令を発生させ、判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2を超えているときには点火指令の発生を禁止して機関を失火させる。なお図４において、縦軸に付された符号ＡＴＤＣは点火位置が上死点よりも遅れ側であることを意味し、ＢＴＤＣは点火位置が上死点よりも進み側であることを意味する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the determination time Tx is equal to or shorter than the first set time T1, an ignition command is generated at the fixed ignition position θ1. When the determination time Tx is longer than the first set time T1 and less than or equal to the second set time T2 (> T1), an ignition command is generated at a position delayed by the delay angle θd from the fixed ignition position θ1, and the determination time When Tx exceeds the second set time T2, the generation of the ignition command is prohibited and the engine is misfired. In FIG. 4, the symbol ATDC on the vertical axis means that the ignition position is behind the top dead center, and BTDC means that the ignition position is ahead of the top dead center.

前述のように、第１の設定時間Ｔ1は、固定点火位置θ1で点火を行わせても内燃機関のピストンが上死点を越えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ2で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間であり、第２の設定時間Ｔ2は、固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火を行わせれば内燃機関のピストンが上死点を超えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ1（＜Ｎ2）で内燃機関が回転させられているときにタイマ手段が計測する時間である。 As described above, the first set time T1 is the cranking speed N2 that gives the lower limit of the cranking speed region in which the piston of the internal combustion engine can exceed the top dead center even if ignition is performed at the fixed ignition position θ1. This is the time measured by the timer means when the internal combustion engine is being rotated. The second set time T2 is the time when the piston of the internal combustion engine rises if ignition is performed at a crank angle position delayed from the fixed ignition position θ1. This is the time measured by the timer means when the internal combustion engine is rotated at the cranking speed N1 (<N2) that gives the lower limit of the cranking speed region that can exceed the dead center.

本実施形態では、図４に示されているように、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1より長く、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下のときに、判定時間Ｔxの増大に伴って点火位置の遅れ角θdを直線的に増加させる。そのため、遅れ角θdは下記の式により演算される。
θd＝{（Ｔx−Ｔ1）／（Ｔ2−Ｔ1）}×（θdmax−θ1）（１）
また基準クランク角位置θ0から固定点火位置θ1までの角度αの区間におけるクランク軸の回転速度α／Ｔxを用いて、固定点火位置θ1から始動時の点火位置θigまでのθdの区間をクランク軸が回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データＴigとして下記の式により演算する。
Ｔig＝θd／（α／Ｔx）（２） In the present embodiment, as shown in FIG. 4, when the determination time Tx is longer than the first set time T1 and less than or equal to the second set time T2 (> T1), the determination time Tx increases. Thus, the delay angle θd of the ignition position is increased linearly. Therefore, the delay angle θd is calculated by the following equation.
θd = {(Tx−T1) / (T2−T1)} × (θdmax−θ1) (1)
Further, the crankshaft uses the crankshaft rotational speed α / Tx in the section of the angle α from the reference crank angle position θ0 to the fixed ignition position θ1 to determine the section of θd from the fixed ignition position θ1 to the ignition position θig at the start. The time required for rotation is calculated by the following equation as ignition position detection time data Tig.
Tig = θd / (α / Tx) (2)

図２に示したクランキング時点火位置制御手段３A2を構成するためにマイクロプロセッサに実行させる処理のアルゴリズムを示すフローチャートを図５に示した。図５に示した処理は、機関の始動時に（始動操作が開始された後機関の始動が完了するまでの間）図３に示した固定点火位置信号Ｖs2が発生する毎に実行される。 FIG. 5 is a flowchart showing an algorithm of processing executed by the microprocessor in order to constitute the cranking point fire position control means 3A2 shown in FIG. The process shown in FIG. 5 is executed every time the fixed ignition position signal Vs2 shown in FIG. 3 is generated at the time of starting the engine (after the start operation is started until the start of the engine is completed).

機関の始動操作が開始されると、信号発生器２が図３に示した基準信号Ｖs1及び固定点火位置信号Ｖs2を発生する。マイクロプロセッサＭＰＵは、クロックパルスを計数しているフリーランカウンタの計数値を、図３に示された基準信号Ｖs1が発生した時及び固定点火位置信号Ｖs2が発生した時にそれぞれ読み込み、固定点火位置信号が発生したときに読み込んだ計数値と基準信号が発生したときに読み込んだ計数値との差を演算することにより、基準信号Ｖs1が発生してから固定点火位置信号Ｖs2が発生するまでの時間をクランキング速度判定時間Ｔxとして求める。このようにして判定時間Ｔxを求める過程により図２に示したタイマ手段３A１が構成される。 When the engine starting operation is started, the signal generator 2 generates the reference signal Vs1 and the fixed ignition position signal Vs2 shown in FIG. The microprocessor MPU reads the count value of the free-run counter that counts the clock pulses when the reference signal Vs1 shown in FIG. 3 is generated and when the fixed ignition position signal Vs2 is generated. By calculating the difference between the count value read when the reference signal is generated and the count value read when the reference signal is generated, the time from the generation of the reference signal Vs1 to the generation of the fixed ignition position signal Vs2 is obtained. Obtained as the cranking speed determination time Tx. In this way, the timer means 3A1 shown in FIG. 2 is configured by the process of obtaining the determination time Tx.

マイクロプロセッサは、判定時間Ｔxを求めた直後に図５の処理を開始する。この処理が開始されると、先ずステップＳ１において、今回の固定点火位置信号Ｖs2が発生したときに計測されたクランキング速度判定時間Ｔxを第２の設定時間Ｔ2と比較する。その結果、判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2以下であると判定されたときには、ステップＳ２において判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であるか否かを判定する。その結果、判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であると判定されたとき（クランキング速度が十分に速く、クランク軸の回転に十分な勢いがあるとき）には、ステップＳ３に進んで直ちに点火指令を発生してこの処理を終了する。ステップＳ１ないしＳ３は瞬時に実行されるため、点火指令は固定点火位置θ1で発生したものと見なすことができる。ステップＳ３で点火信号が発生すると、点火信号供給回路３Ｃが点火回路１に点火信号を与えるため、点火回路１が点火用高電圧を発生し、機関が点火される。これにより初爆が行われ、機関が始動する。 The microprocessor starts the process of FIG. 5 immediately after obtaining the determination time Tx. When this process is started, first, in step S1, the cranking speed determination time Tx measured when the current fixed ignition position signal Vs2 is generated is compared with the second set time T2. As a result, when it is determined that the determination time Tx is less than or equal to the second set time T2, it is determined in step S2 whether or not the determination time Tx is less than or equal to the first set time T1. As a result, when it is determined that the determination time Tx is equal to or shorter than the first set time T1 (when the cranking speed is sufficiently high and there is sufficient momentum for rotation of the crankshaft), the process proceeds to step S3. An ignition command is immediately generated and this process is terminated. Since steps S1 to S3 are executed instantaneously, it can be considered that the ignition command is generated at the fixed ignition position θ1. When the ignition signal is generated in step S3, the ignition signal supply circuit 3C gives the ignition signal to the ignition circuit 1, so that the ignition circuit 1 generates a high voltage for ignition and the engine is ignited. As a result, the first explosion is performed and the engine is started.

ステップＳ２において判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1よりも長いと判定されたとき（クランキング速度が不足しているが点火位置を遅角させれば始動が可能である場合）には、ステップＳ４において（１）式を用いて、始動時の点火位置の固定点火位置θ1に対する遅れ角θdを演算し、ステップＳ５において、（２）式により点火位置検出用計時データＴigを演算する。次いでステップＳ６において点火位置検出用計時データＴigを点火タイマにセットして該計時データＴigの計測を開始させ、点火タイマが計時データＴigの計測を完了したときに点火指令を発生させる。ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６は瞬時に実行されるため、点火タイマへの計時データＴigのセットは、固定点火位置θ1で行われたと見なすことができ、始動時の点火位置θigは、固定点火位置θ1から遅れ角θdだけ遅角していると見なすことができる。 When it is determined in step S2 that the determination time Tx is longer than the first set time T1 (when the cranking speed is insufficient but the engine can be started by retarding the ignition position), the step In S4, using equation (1), the delay angle θd of the ignition position with respect to the fixed ignition position θ1 is calculated, and in step S5, ignition position detection timing data Tig is calculated using equation (2). In step S6, the ignition position detection timing data Tig is set in the ignition timer to start measurement of the timing data Tig. When the ignition timer completes the measurement of the timing data Tig, an ignition command is generated. Since steps S1, S2, S4, S5 and S6 are executed instantaneously, the setting of the timing data Tig to the ignition timer can be regarded as being performed at the fixed ignition position θ1, and the ignition position θig at the start is It can be considered that the angle is retarded by the delay angle θd from the fixed ignition position θ1.

図５のステップＳ1においてＴx＞Ｔ2であると判定されたとき（クランク軸の回転に勢いがなく、点火位置を遅角させてもピストンが上死点を越えることができない場合）には、ステップＳ７に進み、点火指令の発生を中止させて点火をキャンセルする。これにより、ピストンが押し戻されて機関の始動装置が破損したり、運転者に危害が及んだりするのを防止する。 When it is determined in step S1 of FIG. 5 that Tx> T2 (when the crankshaft does not have momentum and the piston cannot exceed the top dead center even if the ignition position is retarded), step Proceeding to S7, the generation of the ignition command is stopped and the ignition is canceled. This prevents the piston from being pushed back to damage the engine starter or harm the driver.

図５に示したアルゴリズムによる場合、ステップＳ１及びＳ２により判定手段３０１が構成され、ステップＳ４及びＳ５により点火位置検出用計時データ演算手段３０２が構成される。またステップＳ６によりタイマセット手段が構成され、ステップＳ３と点火タイマが計時データの計測を完了したときに点火タイマを発生させる過程とにより点火指令発生手段３０４が構成される。 In the case of the algorithm shown in FIG. 5, the determination means 301 is constituted by steps S1 and S2, and the ignition position detection time data calculating means 302 is constituted by steps S4 and S5. Step S6 constitutes a timer setting means, and the ignition command generating means 304 is constituted by step S3 and the process of generating the ignition timer when the ignition timer completes the measurement of the time measurement data.

本発明において、定常運転時点火制御部３Ｂの構成は任意である。この定常運転時点火制御部３Ｂは例えば、基準信号Ｖs1の発生周期（クランク軸が１回転するのに要する時間）から内燃機関の回転速度を演算する回転速度演算手段と、回転速度演算手段により演算された回転速度に対して機関の点火位置を演算する点火位置演算手段と、回転速度演算手段により演算された回転速度で、基準クランク角位置θ1から演算された点火位置までクランク軸が回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データとして演算する点火位置検出用計時データ演算手段と、基準クランク角位置で（基準信号が発生した時に）点火位置検出用計時データ演算手段により演算された点火位置検出用計時データを点火タイマにセットして、その演算を開始させるタイマセット手段と、点火タイマが演算された点火位置検出用計時データの計測を完了したときに点火指令を発生する点火指令発生手段とにより構成することができる。 In the present invention, the configuration of the steady operation time point fire control unit 3B is arbitrary. This steady operation time point fire control unit 3B is calculated by, for example, a rotation speed calculation means for calculating the rotation speed of the internal combustion engine from the generation period of the reference signal Vs1 (the time required for one rotation of the crankshaft) and the rotation speed calculation means. An ignition position calculating means for calculating the ignition position of the engine with respect to the calculated rotational speed, and the crankshaft rotates at the rotational speed calculated by the rotational speed calculating means from the reference crank angle position θ1 to the calculated ignition position. Position calculation timing data calculation means for calculating the time required for ignition position detection timing data, and ignition position calculated by the ignition position detection timing data calculation means at the reference crank angle position (when a reference signal is generated) Timer setting means for setting the timing data for detection to the ignition timer and starting the calculation, and an ignition position detection meter for which the ignition timer has been calculated Can be configured by the ignition command generating means for generating an ignition command when completing the measurement data.

上記のように、本発明では、信号発生器が基準信号を発生してから固定点火位置信号を発生するまでの時間をクランキング速度判定時間として計測して、計測した判定時間が第１の設定時間以下でクランキング速度が十分に高いときに直ちに（固定点火位置θ1で）点火信号を発生させ、計測した判定時間が第１の判定時間を超え、第２の設定時間Ｔ2以下であって、クランキング速度が不足しているが点火位置を遅角させれば始動が可能であるときには、判定時間Ｔxの関数として演算されて判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火信号を発生させるので、クランキング速度が不足気味な状態にあるときの点火位置をきめ細かく制御することができる。そのため、機関の始動時に点火位置が必要以上に遅角するのを防いで、機関の出力トルクが不足するのを防ぐことができ、機関の始動性を向上させることができる。 As described above, in the present invention, the time from when the signal generator generates the reference signal to when the fixed ignition position signal is generated is measured as the cranking speed determination time, and the measured determination time is the first setting. When the cranking speed is sufficiently high below the time, an ignition signal is generated immediately (at the fixed ignition position θ1), and the measured determination time exceeds the first determination time and is equal to or less than the second set time T2, When the cranking speed is insufficient but the ignition can be started by retarding the ignition position, the fixed ignition is performed by the delay angle θd which is calculated as a function of the determination time Tx and takes a larger value as the determination time Tx becomes longer. Since the ignition signal is generated at the crank angle position delayed from the position θ1, it is possible to finely control the ignition position when the cranking speed is insufficient. Therefore, it is possible to prevent the ignition position from being retarded more than necessary at the start of the engine, to prevent the engine output torque from being insufficient, and to improve the startability of the engine.

図１は本発明の実施形態に係わる内燃機関用点火装置のハードウェアの構成例を示した回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a hardware configuration example of an internal combustion engine ignition device according to an embodiment of the present invention. 図２は同実施形態においてマイクロプロセッサにより構成される手段を含む点火装置全体の構成を概略的に示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing the overall configuration of the ignition device including means constituted by a microprocessor in the embodiment. 図３は同実施形態で用いる信号発生器が発生する信号の波形を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram showing a waveform of a signal generated by the signal generator used in the embodiment. 図４は本実施形態において、クランキング時点火制御手段により決定される点火位置とクランキング速度判定時間との関係を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ignition position determined by the cranking point fire control means and the cranking speed determination time in this embodiment. 図５は同実施形態においてマイクロプロセッサが実行する処理の一部のアルゴリズムを示したフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a partial algorithm of processing executed by the microprocessor in the embodiment. 従来の内燃機関用点火装置の始動時の点火位置とクランキング速度判定時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the ignition position at the time of starting of the conventional internal combustion engine ignition device, and cranking speed determination time.

符号の説明Explanation of symbols

１点火回路
２信号発生器
３点火制御部
３Ａ始動時点火制御部
３A1 タイマ手段
３A2 クランキング時点火制御手段
３０１判定手段
３０２点火位置検出用計時データ演算手段
３０３タイマセット手段
３０４点火指令発生手段
３Ｂ定常運転時点火制御部
３Ｃ点火信号供給回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition circuit 2 Signal generator 3 Ignition control part 3A Start time fire control part 3A1 Timer means 3A2 Cranking time fire control means 301 Judgment means 302 Timing data calculation means for ignition position detection 303 Timer setting means 304 Ignition command generation means 3B Steady state Operation point fire control unit 3C Ignition signal supply circuit

Claims

点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、内燃機関のピストンの上死点に相応するクランク角位置である上死点位置よりも進角した位置に設定された基準クランク角位置θ0及び前記基準クランク角位置よりも遅れ、前記上死点位置よりは進んだ固定点火位置θ1でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器が発生する信号から得られる内燃機関の回転情報に基づいて前記内燃機関の始動時及び定常運転時にそれぞれ点火指令の発生位置を制御する始動時点火制御部及び定常運転時点火制御部と、前記点火指令が発生したときに前記点火回路に点火信号を与える点火信号供給回路とを備えた内燃機関用点火装置において、
前記始動時点火制御部は、
前記内燃機関のクランキング時に前記基準信号が発生してから固定点火位置信号が発生するまでの時間をクランクキング速度判定時間Ｔxとして計測するタイマ手段と、
前記内燃機関のクランキング時に前記固定点火位置θ1で前記タイマ手段により計測されている判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下のときには直ちに点火指令を発生させ、前記判定時間Ｔxが前記第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下のときには前記判定時間Ｔxの関数として演算されて前記判定時間Ｔxが長い場合ほど大きい値をとる遅れ角θdだけ前記固定点火位置θ1よりも遅れたクランク角位置で点火指令を発生させ、前記判定時間Ｔxが前記第２の設定時間Ｔ2を超えているときには前記点火指令の発生を禁止するように点火指令の発生を制御するクランキング時点火制御手段と、
を備え、
前記第１の設定時間Ｔ1は、前記固定点火位置で点火を行わせても前記内燃機関のピストンが上死点を越えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ2で前記内燃機関が回転させられているときに前記タイマ手段が計測する時間に等しく設定され、前記第２の設定時間Ｔ2は、前記固定点火位置信号の発生位置よりも遅れたクランク角位置で点火を行わせれば内燃機関のピストンが上死点を超えることができるクランキング速度領域の下限を与えるクランキング速度Ｎ1（＜Ｎ2）で前記内燃機関が回転させられているときに前記タイマ手段が計測する時間に等しく設定されていること、
を特徴とする内燃機関用点火装置。 An ignition circuit that generates a high voltage for ignition when an ignition signal is given, and a position advanced from a top dead center position that is a crank angle position corresponding to the top dead center of an internal combustion engine piston. A signal generator for generating a reference signal and a fixed ignition position signal at a fixed ignition position θ1 that is delayed from a reference crank angle position θ0 and the reference crank angle position and advanced from the top dead center position, respectively, and the signal generator, A starting point fire control unit and a steady state operating point fire control unit for controlling the generation position of the ignition command at the time of starting and steady operation of the internal combustion engine based on rotation information of the internal combustion engine obtained from the generated signal, and the ignition command In an internal combustion engine ignition device comprising an ignition signal supply circuit that gives an ignition signal to the ignition circuit when
The starting point fire control unit is
Timer means for measuring, as cranking speed determination time Tx, a time from when the reference signal is generated to when a fixed ignition position signal is generated during cranking of the internal combustion engine;
When the determination time Tx measured by the timer means at the fixed ignition position θ1 during cranking of the internal combustion engine is less than or equal to the first set time T1, an ignition command is immediately generated, and the determination time Tx is the first time When the set time T1 is exceeded and less than or equal to the second set time T2 (> T1), the fixed ignition position θ1 is calculated by a delay angle θd which is calculated as a function of the determination time Tx and takes a larger value as the determination time Tx is longer. Cranking that generates an ignition command at a crank angle position later than the crank angle and controls the generation of the ignition command so as to prohibit the generation of the ignition command when the determination time Tx exceeds the second set time T2. Ignition control means,
With
The first set time T1 is a cranking speed N2 that provides a lower limit of a cranking speed range in which the piston of the internal combustion engine can exceed the top dead center even if ignition is performed at the fixed ignition position. Is set equal to the time measured by the timer means when the engine is rotated, and the second set time T2 is set so that ignition is performed at a crank angle position delayed from the generation position of the fixed ignition position signal. Equal to the time measured by the timer means when the internal combustion engine is rotated at a cranking speed N1 (<N2) that gives a lower limit of the cranking speed range in which the piston of the internal combustion engine can exceed top dead center That it is configured,
An ignition device for an internal combustion engine.

前記判定時間Ｔxが第２の設定時間Ｔ2に等しいときに前記遅れ角θdが最大値θdmaxをとるとしたときに、前記遅れ角θdは、演算式θd＝{（Ｔx−Ｔ1）／（Ｔ2−Ｔ1）}×（θdmax−θ1）により求められる値をとることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。 When the delay angle θd assumes the maximum value θdmax when the determination time Tx is equal to the second set time T2, the delay angle θd is calculated by the equation θd = {(Tx−T1) / (T2− 2. The internal combustion engine ignition device according to claim 1, wherein the ignition device takes a value obtained by T1)} × (θdmax−θ1).

前記クランキング時点火制御手段は、
前記内燃機関のクランキング時に前記判定時間Ｔxと前記第１の設定時間Ｔ1及びＴ2とを比較して、前記判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であるか、前記第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であるか、または第２の設定時間Ｔ2を超えているかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記判定時間Ｔxが前記第１の設定時間Ｔ1を超え、第２の設定時間Ｔ2（＞Ｔ1）以下であると判定されたときに前記演算式θd＝{（Ｔx−Ｔ1）／（Ｔ2−Ｔ1）}×（θdmax−θ1）により遅れ角を演算するとともに、前記クランキング速度判定時間Ｔxと前記基準クランク角位置から固定点火位置までの角度αとにより求められる回転速度α／Ｔxで、前記クランク軸が前記遅れ角θdの区間を回転するのに要する時間を点火位置検出用計時データＴigとして演算する点火位置検出用計時データ演算手段と、
前記点火位置検出用計時データ演算手段により演算された点火位置検出用計時データを直ちに点火タイマにセットして、該計時データの計測を開始させるタイマセット手段と、前記判定手段により前記判定時間Ｔxが第１の設定時間Ｔ1以下であると判定されたとき及び前記点火タイマがセットされた計時データの計測を完了したときに前記点火指令を発生する始動時点火指令発生手段と、
を備えていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用点火装置。
The cranking point fire control means includes:
When the internal combustion engine is cranked, the determination time Tx is compared with the first set times T1 and T2, and the determination time Tx is equal to or less than the first set time T1 or the first set time T1. Determining means for determining whether the second set time T2 (> T1) or less or the second set time T2 is exceeded;
When the determination means determines that the determination time Tx exceeds the first set time T1 and is equal to or less than the second set time T2 (> T1), the arithmetic expression θd = {(Tx−T1) / (T2−T1)} × (θdmax−θ1) is used to calculate the delay angle, and the rotational speed α / Tx determined by the cranking speed determination time Tx and the angle α from the reference crank angle position to the fixed ignition position. An ignition position detection time data calculating means for calculating the time required for the crankshaft to rotate in the section of the delay angle θd as ignition position detection time data Tig;
Timer setting means for immediately setting the ignition position detection timing data calculated by the ignition position detection timing data calculation means to the ignition timer and starting measurement of the timing data; and the determination time Tx is determined by the determination means. A starting point fire command generating means for generating the ignition command when it is determined that the time is equal to or less than a first set time T1 and when measurement of time data in which the ignition timer is set is completed;
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 2, comprising: