JP2667531B2

JP2667531B2 - 内燃機関用点火制御方法

Info

Publication number: JP2667531B2
Application number: JP1255173A
Authority: JP
Inventors: 渉福井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1997-10-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JPH03121239A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、１系統の位置信号に基づいて各気筒の動
作位置を識別し、各気筒の点火制御を行う内燃機関用点
火制御方法に関し、特にコストダウンを実現すると共
に、気筒誤検出による異常点火を防止した内燃機関用点
火制御装置に関するものである。

［従来の技術］従来より、内燃機関においては、各気筒毎に、イグナ
イタによる点火時期を電子的に制御するため、内燃機関
の回転に同期した気筒毎の位置信号を生成し、この位置
信号に基づいて各気筒の動作位置を識別する必要があ
る。通常、各気筒の基準位置に対応した位置信号を発生
する手段としては、内燃機関のカム軸又はクランク軸の
回転を検出する回転信号発生器が用いられている。

第２図は一般的な内燃機関用気筒識別装置を示すブロ
ック図であり、図において、（８）は各気筒に対応した
位置信号Ｌを発生する回転信号発生器、（９）は位置信
号Ｌを取り込むためのインターフェース回路、（10）は
インターフェース回路（９）を介して入力される位置信
号Ｌを処理して気筒の動作位置を識別するマイクロコン
ピュータである。

第３図は従来の内燃機関用気筒識別装置に用いられる
回転信号発生器（８）の具体的構成例を示す斜視図であ
り、第４図は回転信号発生器（８）に設けられる位置信
号発生部を示す回路図である。

第３図において、（１）は内燃機関と同期して回転す
る回転軸である。

（２）は回転軸（１）に取り付けられた回転円板であ
り、各気筒毎の基準位置（所定回転角度）に対応する位
置、並びに、特定気筒の基準位置に対応する位置に、複
数のスリット状の窓（3a）及び（3b）が設けられてい
る。ここでは、内燃機関が４気筒の場合を示し、外周部
に沿って４箇所に設けられた窓（3a）に関しては、回転
方向（矢印）に対して前方側の一端が各気筒毎の第１の
基準位置に対応し、後方側の一端が第２の基準位置に対
応している。又、内周部の１箇所に設けられた窓（3b）
は、１つの特定気筒（第１気筒）のみの窓（3a）に対応
して配置され、窓（3a）に対して位相差を有している。

（4a）及び（4b）は各窓（3a）及び（3b）にそれぞれ
対向するように配置された一対の発光ダイオード、（5
a）及び（5b）は各発光ダイオード（4a）及び（4b）か
らの出力光を窓（3a）及び（3b）を通して受光するよう
に配置された一対のフォトダイオードである。これら発
光ダイオード（4a）及び（4b）とフォトダイオード（5
a）及び（5b）は、２組のフォトカプラを構成してい
る。

第４図において、発光ダイオード（4a）及び（4b）並
びにフォトダイオード（5a）及び（5b）は、代表的に
（４）及び（５）として示されており、一方のフォトカ
プラのみが図示されている。（６）はフォトダイオード
（５）からの出力信号を増幅する増幅回路、（７）は増
幅回路（６）の出力端子にベースが接続されたオープン
コレクタ（エミッタ接地）の出力トランジスタである。
出力トランジスタ（７）のコレクタ端子は、インターフ
ェース回路（９）（第２図参照）に接続されている。

次に、第５図の波形図を参照しながら、第２図〜第４
図に示した従来の内燃機関用気筒識別装置の動作につい
て説明する。

内燃機関の回転に伴って回転軸（１）が回転して回転
円板（２）が回転すると、回転信号発生器（８）から
は、窓（3a）及び（3b）を挟んで対向配置された２組の
フォトカプラの各フォトダイオード（5a）及び（5b）に
より、窓（3a）及び（3b）を構成するスリットの前方端
で立ち上がり且つ後方端で立ち下がる２種類の位置信号
L₁及びL₂（第５図参照）が出力される。

第５図において、窓（3a）に基づいて得られる第１の
位置信号L₁は、SGTと呼ばれるクランク角基準信号であ
り、＃１〜＃４の各気筒毎の所定クランク角度で反転す
る。ここで、各クランク角基準信号L₁の立ち上がりは、
各気筒毎のB75°と呼ばれるシリンダピストンの上死点
（TDC）から75°手前の第１の基準位置を示し、立ち下
がりは、B5°と呼ばれるTDCから５°手前の第２の基準
位置を示す。通常、第１の基準位置B75°は制御の基準
角度に相当し、第２の基準位置B5°はイニシャル点火角
度に相当する。

又、窓（3b）に基づいて得られる第２の位置信号L
₂は、SGCと呼ばれる気筒識別信号であり、特定の＃１気
筒の信号発生時に出力され、＃１気筒を識別するために
用いられる。

各気筒毎の動作位置は、回転軸（１）（第３図参照）
の１回転周期に対し1/4周期ずつ位相がずれており、各
気筒は、周知のように、＃１気筒、＃３気筒、＃４気
筒、＃２気筒の順に動作する。

一方、気筒識別信号L₂は、特定の＃１気筒に対応する
クランク角基準信号L₁の立ち上がりより手前で立ち上が
り、且つこの位置信号L₁の立ち下がりより後で立ち下が
るように設定される。

こうして得られた２種類の位置信号L₁及びL₂は、イン
ターフェース回路（９）を介してマイクロコンピュータ
（10）に入力される。そして、第２の位置信号L₂に基づ
いて特定の＃１気筒を識別すると共に、第１の位置信号
L₁に基づいて＃２〜＃４の各気筒の動作位置を識別し、
点火時期の制御演算に用いられる。

しかし、上記のような気筒識別装置においては、２系
統の位置信号L₁及びL₂を用いているため、回転信号発生
器（８）の構成が複雑となり、コストダウンが計れない
という問題点がある。

そこで、第６図のような回転信号発生器（８）を用い
て、１系統の位置信号L₁及びL₂′を送信する装置が考え
られる。この場合、発光ダイオード（４）及びフォトダ
イオード（５）は１組のフォトカプラを構成している。
又、（3b′）は窓（3b）に対応した特定気筒識別用の窓
であり、基準クランク角度検出用の窓（3a）と同じ円周
上に位置されている。特定気筒識別用の窓（3b′）は、
特定気筒の第１及び第２の基準位置を示す窓（3a）に続
いて配置されており、これにより、１系統のフォトカプ
ラで第１及び第２の位置信号L₁及びL₂′を得るようにな
っている。第６図において、他の構成は第３図と同様で
あり、又、装置全体の構成及び位置信号発生部の構成
は、それぞれ第２図及び第４図に示した通りである。

次に、第７図の波形図及び第８図のフローチャート図
を参照しながら、第６図の回転信号発生器（８）を用い
た気筒識別方法について説明する。

前述と同様に、回転円板（２）が矢印方向に回転する
と、各窓（3a）及び（3b′）に対向した発光ダイオード
（４）及びフォトダイオード（５）により、回転信号発
生器（８）からは、第７図のように連続的な第１及び第
２の回転信号L₁及びL₂′が発生する。ここで、第２の位
置信号L₂′の立ち下がりは、例えば、特定気筒に対して
A5°と呼ばれるTDCから５°後の基準位置に対応してい
る。

次に、マイクロコンピュータ（10）（第２図参照）
は、回転信号発生器（８）からインターフェース回路
（９）を介して、第７図のように１系統の信号として送
出されてくる各位置信号Ｌ（L₁及びL₂′）を識別するた
め、各位置信号のハイレベル期間（パルス幅）ｔ及び立
ち上がり周期（パルス間隔）Ｔを計算し（ステップS
1）、更に、ステップS1で得られた値に基づいて、各パ
ルスのデューティ（t/T）を計算する（ステップS2）。
そして、ステップS2における計算結果に基づいて、前回
データ(t/T)_n-1と今回データ（t/T）ｎとの差の絶対値
をとり、この値が所定値αより大きいか否かを判定する
（ステップS3）。

もし、第７図中のt₁及びT₁からt₂及びT₂のようにデュ
ーティ（t/T）が大きく変化した場合は、比率データ差
の絶対値が所定値αより大きくなり、第２の位置信号
L₂′が識別されたことが判定される。この結果、第２の
位置信号L₂′に対応する特定気筒、即ち＃１気筒が識別
される。従って、特定気筒（＃１気筒）を表わすフラグ
がマイクロコンピュータ（10）内のレジスタにセットさ
れた後（ステップS4）、リターンして気筒識別動作を終
了する（ステップS5）。

一方、ステップS3において、デューティ差の絶対値が
所定値α以下と判定された場合は、直ちにリターンして
（ステップS5）、特定気筒を基準とした第１の位置信号
L₁に基づいて、＃３気筒、＃４気筒及び＃２気筒が順次
識別される。

こうして、第２の位置信号L₂′の識別後には、各気筒
に対応した第１の位置信号L₁を判別することが可能にな
り、例えば、所定の最適タイミングで、各気筒のイグニ
ションコイルを通電遮断することができる。このとき、
特定気筒識別用の第２の位置信号L₂′が、第１の位置信
号L₁の立ち下がりの後に発生し、イニシャル点火位置
（B5°）の後に設定されているので、第２の位置信号
L₂′の識別前において、第７図に示す位置信号Ｌがその
ままイグニションコイルの通電遮断（立ち下がりで点
火）に用いられ、特定気筒識別用の第２の位置信号L₂′
でイグニションコイルの通電遮断が行われたとしても、
第１の位置信号L₁により正規のイニシャル点火された後
であるため内燃機関の始動不良が生じることはない。
尚、上記ステップS2において各位置信号のパルスデュー
ティ（t/T）を計算したが、ローレベル期間（Ｔ−ｔ）
に対するハイレベル期間ｔの比率［t/（Ｔ−ｔ）］を計
算してもよい。この場合、パルス間隔（信号間隔）の変
動による周期差が大きくなり、特定気筒の検出感度が更
に向上する。

しかし、上記のような１系統の位置信号L₁及びL₂′を
用いた気筒識別方法においては、クランキング時（内燃
機関の始動初期）等の回転周期変動時に、第１の位置信
号（クランク角基準信号SGT）L₁の発生周期が変動し、
誤検出による異常な気筒識別結果が点火制御に反映され
てしまう。

［発明が解決しようとする課題］従来の内燃機関用点火制御方法は以上のように、２系
統の位置信号L₁及びL₂に基づいて気筒識別する場合は、
２組のフォトカプラを用いて２系統の信号を発生する必
要があるので、回転信号発生器の構成が複雑となりコス
トアップを招くという問題点があった。

又、１系統の位置信号L₁及びL₂′を用いて気筒識別を
行う内燃機関用点火制御方法は、始動初期時等に第１の
位置信号L₁の発生周期が変動した場合、誤検出による異
常な気筒識別結果が点火制御に反映されて、異常点火に
よる不具合を招くという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、気筒識別に１系統の位置信号を用いてコス
トダウンを実現すると共に、過渡運転時での気筒識別の
信頼性を損なうことなく、気筒識別の誤検出による異常
点火を防止した内燃機関用点火制御方法を得ることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係る内燃機関用点火制御方法は、第１の位
置信号に続いて特定気筒識別用の第２の位置信号を発生
させ、第１及び第２の位置信号の発生信号間隔の比較に
基づいて各気筒の動作位置を識別し、この識別結果に基
づいて各気筒の点火を制御する内燃機関用点火制御方法
において、発生信号間隔の周期比率の前回値と今回値と
の変化を所定値と比較するステップと、周期比率の変化
と所定値との比較結果に基づいて各気筒を順次識別する
ステップと、各気筒の識別結果が正規か否かを判定する
ステップとを含み、気筒識別結果が正規でないと判定さ
れた場合は、気筒識別結果に基づく点火制御を行わず、
第１の基準位置で各気筒のイグニションコイルへの通電
を開始し且つ第２の基準位置でイグニションコイルへの
通電を遮断するバイパス点火制御を行うようにしたもの
である。

［作用］この発明においては、１系統の位置信号の信号間隔に
基づいて気筒識別を行った後、識別結果が正規か否かを
判定し、正規であれば識別結果に基づく点火制御を行
い、正規でなければ位置信号によるバイパス点火制御を
行い、良好な始動動作を確保する。

［実施例］以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図であ
り、S1〜S5は前述と同様のステップである。又、この発
明が適用される装置では、第２図、第４図及び第６図に
示した通りであり、気筒識別用に発生される１系統の位
置信号は、第７図と同様である。従って、前述のよう
に、第７図に示す第１の位置信号L₁の立ち上がり（B75
°）を制御の基準角度とし、立ち下がり（B5°）をイニ
シャル点火角度としている。

第１図において、気筒識別用のステップS1〜S4（ここ
では説明しない）が終了した後、まず、気筒識別結果が
正規か否かを判定し（ステップS6）、正規であれば、識
別結果に基づく通常の点火制御を行う（ステップS7）。

このとき、ステップS1〜S4において、前述と同様に発
生信号間隔の周期比率（t/T）の前回値(t/T)_n-1と今回
値（t/T）ｎとの変化に基づいて各気筒を識別している
ので、回転変動が大きい過渡運転時においても比較的SN
のよい状態で気筒識別を行うことができ、気筒識別の信
頼性を損なうことはない。

一方、ステップS6で識別結果が正規でないと判定され
た場合は、従来のメカ気筒識別及び位置信号Ｌによるバ
イパス点火制御を行う（ステップS8）。即ち、第１の位
置信号L₁の立ち上がり（B75°）でイグニションコイル
に電流が供給され、立ち下がり（B5°）で電流が遮断さ
れて点火が行われる。又、＃１気筒に関しては、第２の
位置信号L₂′により通電遮断が行われるが、前述したよ
うに第１の位置信号L₁により点火された直後であるた
め、内燃機関の動作状態に何ら支障は生じない。

上記判定ステップS6及びバイパス点火ステップS8は、
マイクロコンピュータ（10）により実行される。これに
より、誤検出による異常な気筒識別結果を点火制御に用
いることは防止され、始動初期であっても良好な動作状
態を確保することができる。

尚、ステップS6における判定は、例えばフラグがセッ
トされるレジスタの内容によって行われ、もし、４気筒
毎に対応したレジスタ内容が「1000」であれば、識別結
果は正規と判定される。又、始動初期等で位置信号のパ
ルス間隔（信号間隔）が不安定となった場合は、特定気
筒のみフラグがセットされずレジスタ内容が異常となる
ので、正規でないと判定される。

又、ステップS3において、デューティの前回データと
今回データとの差をとって所定値αと比較したが、所定
値αとの比較を毎回のパルスデューティ（t/T）ｎに対
して行っても、同様に特定気筒の判定が可能なことは言
うまでもない。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、第１の位置信号に続
いて特定気筒識別用の第２の位置信号を発生させ、第１
及び第２の位置信号の発生信号間隔の比較に基づいて各
気筒の動作位置を識別し、この識別結果に基づいて各気
筒の点火を制御する内燃機関用点火制御方法において、
発生信号間隔の周期比率の前回値と今回値との変化を所
定値と比較するステップと、周期比率の変化と所定値と
の比較結果に基づいて各気筒を順次識別するステップ
と、各気筒の識別結果が正規か否かを判定するステップ
とを含み、気筒識別結果が正規でないと判定された場合
は、気筒識別結果に基づく点火制御を行わず、第１の基
準位置で各気筒のイグニションコイルへの通電を開始し
且つ第２の基準位置でイグニションコイルへの通電を遮
断するバイパス点火制御を行い、気筒識別不可時におけ
る識別結果を点火制御に反映しないようにしたので、コ
ストダウンを実現すると共に、過渡運転時での気筒識別
の信頼性を損なうことなく、気筒誤識別による異常点火
を防止した内燃機関用点火制御方法が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図、
第２図は一般的な内燃機関用気筒識別装置を示すブロッ
ク図、第３図は従来の内燃機関用気筒識別装置に用いら
れる回転信号発生器を示す斜視図、第４図は一般的な回
転信号発生器に設けられる位置信号発生部を示す回路
図、第５図は第３図及び第４図の回転信号発生器により
生成される位置信号を示す波形図、第６図は改善された
回転信号発生器を示す斜視図、第７図は第６図の回転信
号発生器により生成される位置信号を示す波形図、第８
図は第６図の回転信号発生器を用いた内燃機関用点火制
御方法を説明するためのフローチャート図である。（８）…回転信号発生器 B75°…第１の基準位置 B5°…第２の基準位置 L₁…第１の位置信号 L₂′…第２の位置信号 S1〜S4…気筒を識別するステップ S6…識別結果を判定するステップ S8…バイパス点火制御ステップ尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の回転に同期して、複数の気筒に
それぞれ対応した第１の基準位置及びイニシャル点火位
置近傍の第２の基準位置を示す第１の位置信号と、この
第１の位置信号に続く特定気筒識別用の第２の位置信号
とを発生させ、前記第１及び第２の位置信号の発生信号
間隔の比較に基づいて前記各気筒の動作位置を識別し、
この識別結果に基づいて前記各気筒の点火を制御する内
燃機関用点火制御方法において、前記発生信号間隔の周期比率の前回値と今回値との変化
を所定値と比較するステップと、前記周期比率の変化と前記所定値との比較結果に基づい
て前記各気筒を順次識別するステップと、前記各気筒の識別結果が正規か否かを判定するステップ
とを含み、前記気筒識別結果が正規でないと判定された場合は、前
記気筒識別結果に基づく点火制御を行わず、前記第１の
基準位置で前記各気筒のイグニションコイルへの通電を
開始し且つ前記第２の基準位置で前記イグニションコイ
ルへの通電を遮断するバイパス点火制御を行うようにし
たことを特徴とする内燃機関用点火制御方法。