JP4399857B2

JP4399857B2 - 内燃機関用点火装置

Info

Publication number: JP4399857B2
Application number: JP2001055737A
Authority: JP
Inventors: 裕一平野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002256955A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の点火時期は、クランク軸に取り付けられエンジンの所定角（例えば３６０°ＣＡ（クランク角））毎にパルス信号（クランク角信号）を出力するクランク角センサから入力される信号に応じて行われている。すなわち、上記クランク角センサから出力されるクランク角信号を制御回路の波形整形回路により所定電位のスレッシュレベルを用いて波形整形し、この波形整形された信号をマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）に取り入れ、波形整形信号に基づいて点火コイルに通電し点火制御を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように波形整形信号に基づいて点火制御を行う従来のエンジン用点火装置においては、スレッシュレベルを越えるような波高レベルのノイズが発生した場合、そのノイズ波形に対しても正規波形と同様に波形整形をしてしまう恐れがある。その結果、エンジンの基準位置を検出するまで点火動作において誤点火となり、上記基準位置の再検出までの点火動作において失火が発生するという問題があった。
【０００４】
そこで、スレッシュレベルを通常レベルよりも上げ、ノイズ波形に対しては波形整形をしないようにすることが考えられる。しかしながら、スレッシュレベルを通常レベルよりも上げると、エンジンの始動に時間を要し、始動性が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、ノイズの発生による誤点火および失火を防止するエンジン用点火装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、簡単な構成でエンジンの始動性を向上するエンジン用点火装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、エンジンの基準位置の検出および確認を容易にするエンジン用点火装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用点火装置は、内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のクランク角で正および負の信号からなる複数のパルス信号を出力するクランク角センサと、クランク角センサから出力されるパルスの波高値を入力し、正または負の一方である第１波高値と第１波高値に連続して入力される正または負の他方である第２波高値とを比較し、第１波高値と第２波高値とが同等である場合に正規信号と判定し、第１波高値と第２波高値とが同等ではない場合に第１波高値または第２波高値の小さい波高値のパルスをノイズと判定する演算手段と、演算手段により判定された正規信号およびノイズに基づいて波形整形信号を出力する波形整形信号出力手段と、波形整形信号出力手段により出力された波形整形信号に基づいて点火コイルを制御する制御手段と、を備える。なお、本発明においては、第１波高値とは異なる符号のパルスを正規信号と判定するまでに入力されるパルスは、第１波高値に「連続して入力される」とみなすものとする。これにより、波高値を比較判定してノイズによるクランク角信号の割り込みを除去するので、スレッシュレベルを越えるような波高値のノイズが発生した場合、そのノイズの波高値は正規信号の波高値よりも小さいことにより、ノイズ波形と正規波形とを識別することができる。したがって、エンジンのクランキング始動時にクランク角信号の波高値を比較判定し、ノイズによるクランク角信号の割り込みを除去することでエンジンの誤点火を防止するとともに、クランキング始動後の正規点火時において、失火の発生を防止することができる。
【０００７】
さらに、制御手段のハード回路識別において、ノイズの影響による考慮を必要としないため、スレッシュレベルを従来レベルよりも下げることができ、簡単な構成でエンジンの始動性を向上することができる。
【００１０】
本発明の請求項２記載のエンジン用点火装置によると、基準位置決定手段は、波形整形信号出力手段により出力された波形整形信号の各信号幅を比較してエンジンの基準位置を決定するので、エンジンの基準位置を検出するまでの点火動作において、エンジンの１燃焼サイクルの特定位置を決定することによりエンジンの基準位置の検出を容易にし、基準位置の再検出までの点火動作においてエンジンの基準位置の確認を容易にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるエンジン用点火装置の概略構成を図２に示す。本実施例の点火装置は車両に搭載されるものであって、２気筒４ストロークエンジンの点火装置に本発明を適用した例である。
【００１２】
図２に示すように、本実施例の点火装置は、図示しないエンジンに設けられクランク角を検出するクランク角センサ２０と、このクランク角センサ２０からの信号を入力して点火制御等を行う制御回路１０と、この制御回路１０から出力される制御信号により制御される点火コイル４０および５０とから構成されている。
【００１３】
クランク角センサ２０は、シグナルロータ２１の回転を介してエンジンの図示しないクランク軸の回転を検出するセンサであり、点火時期等の情報を得るため、回転角を示すクランク角３６０°ＣＡ毎にクランク角信号としての複数のパルス信号を出力する。シグナルロータ２１には、その外周に一体的に取り付けられるようにして角度幅が大きい長突起２１ａと、角度幅が小さい短突起２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄとが設けられ、これらの突起２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄの通過位置に近接してピックアップセンサ２２が固定的に設置される。このピックアップセンサ２２からは、シグナルロータ２１の回転に伴って突起２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄが通過したときに、突起２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄの先端に対応して正のパルス信号が発生され、また突起２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄの後端に対応して負のパルス信号が発生される。これらのパルス信号は、制御回路１０の後述する波形整形回路１１と電圧変換回路１６および１７とに入力される。
【００１４】
制御手段としての制御回路１０は、クランク角センサ２０から入力されるパルス信号を波形整形する波形整形回路１１と、この波形整形回路１１により波形整形された信号情報より点火コイル４０および５０を最適値に動作させるための演算および駆動信号を出力するマイコン１３と、マイコン１３から入力される駆動信号に基づいて点火コイル４０および５０に制御信号を出力する点火回路１４および１５と、クランク角センサ２０から入力される正および負のパルス信号の電圧を正および負の波高値電圧に変換する電圧変換回路１６および１７とを備えている。
【００１５】
演算手段としてのマイコン１３には、波形整形回路１１により波形整形された波形整形信号と同期して電圧変換回路１６および１７から入力される正および負の波高値電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３０が設けられている。
【００１６】
ここで、電圧変換回路１６および１７に入力される波高値電圧はエンジンの回転速度に応じて１ボルトから最大５０ボルトまで変化する。したがって、上記波高値電圧をマイコン１３に入力可能な最大５ボルトに変換するため、電圧変換回路１６および１７により、電圧変換のゲインをエンジンの回転速度で切り換えている。
また、点火コイル４０および５０は、点火回路１４および１５から入力される点火信号により、最適な点火時期で高電圧を点火プラグ４１および５１に供給し、図示しない第１気筒および第２気筒の燃焼室内の混合気を点火させるためのものである。
【００１７】
次に、上記構成をもつ本実施例のエンジン用点火装置の作動について、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１に示す特性図は、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号と、このクランク角信号を波形整形回路１１により波形整形した波形整形信号とを示しており、従来のエンジン用点火装置による波形整形信号を点線で示している。
【００１８】
図２に示すシグナルロータ２１には４つの長短突起２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄが設けられているので、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号には、クランク軸が１回転する毎に正および負の１対の信号からなるパルス信号が４対出力される。図１には、上記パルス信号のうち、突起２１ａの先端および後端に対応して発生する正および負の１対のパルス信号Ｐ１およびＰ２と、突起２１ｂの先端および後端に対応して発生する正および負の１対のパルス信号Ｐ３およびＰ４とを示している。ここで、図１に示す負および正のスレッシュレベルを越えるような波高レベルのノイズＰ０１およびＰ０２がパルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ２との間に発生したとすると、図１の点線で示す従来のエンジン用点火装置による波形整形信号においては、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号に割り込みが起こってノイズＰ０１およびＰ０２に対しても波形整形をしてしまい、波形整形割れを起こして図１に示す信号幅ＡおよびＢの波形整形信号を出力する。この結果、エンジンの基準位置を検出するまで点火動作において誤点火となり、基準位置の再検出までの点火動作において失火が発生するという問題がある。
【００１９】
一方、本実施例においては、パルス信号Ｐ１の波高値とノイズＰ０１の波高値との絶対値をマイコン１３により比較し、ノイズＰ０１の波高値の絶対値がパルス信号Ｐ１の波高値よりも小さいので、ノイズＰ０１をノイズ波形と判断する。そして、ノイズＰ０２に対しては正のパルスであるため比較せず、次ぎの負のスレッシュレベルを越えるパルス信号Ｐ２の波高値の絶対値をパルス信号Ｐ１の波高値と比較する。このとき、パルス信号Ｐ１の波高値とパルス信号Ｐ２の波高値との絶対値は同等であるため、パルス信号Ｐ２を正規信号と判定する。したがって、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号に割り込みが起こっても、ノイズ波形と正規波形とを識別することができる。
【００２０】
すなわち、マイコン１３により、連続するクランク角センサ２０から出力されるパルスの波高値を入力し、連続して入力される正および負の波高値の絶対値を比較して両者が同等である場合に正規信号と判定し、異なっている場合に小さい波高値のパルスをノイズと判定するので、スレッシュレベルを越えるような波高値のノイズが発生した場合、そのノイズの波高値は正規信号の波高値よりも小さいことにより、ノイズ波形と正規波形とを識別することができる。これにより、図１に示す信号幅Ｃの波形整形信号に信号幅Ｂの波形整形信号を加えた信号幅Ｄの波形整形信号を出力する。
【００２１】
次に、エンジンの基準位置の検出および確認処理について、図３および図４を用いて説明する。図３に示すフロー図は、エンジンの基準位置の検出および確認処理の制御手順を示しており、図４に示す特性図は、波形整形信号と、第１気筒および第２気筒の点火信号とを示している。
【００２２】
図３に示すステップＳ１１でエンジンを始動すると、基準位置決定手段としてのマイコン１３は、図３に示すステップＳ１２に移行してエンジンの基準位置の検出処理を行う。この基準位置検出処理においては、正規信号に基づいて波形整形された波形整形信号の各信号幅を以下に示す式(1)により比較してエンジンの基準位置を決定する。
【００２３】
ＴＮ_n-1 ²／（ＴＮ_n-0×ＴＮ_n-2）≧ＫＳＪＵＧＦＴ・・・ (1)
ここで、例えば図４に示すＴＮ_n-1の信号幅を４とし、ＴＮ_n-2およびＴＮ_n-0の信号幅を１とし、ＫＳＪＵＧＦＴの関数値を４すると、図４に示すＮＰＯＳの値が２のときにのみ、上記式(1)を満たす。したがって、図４の矢印に示す位置を基準位置と決定することができる。そして、図３に示すステップＳ１３に移行してエンジンの点火動作を行う。
【００２４】
次に、図３に示すステップＳ１４に移行すると、エンジンの基準位置の確認処理を行う。この確認処理においては、例えばエンジン回転速度７２３４ｒｐｍ未満の場合、図４に示すＮＰＯＳの値が２のときに上記式(1)を満たすことをもって基準位置を確認する。また、例えばエンジン回転速度７２３４ｒｐｍ以上の場合、図４に示すＮＰＯＳの値が２のときに以下の式(2)を満たすことをもって基準位置を確認する。
【００２５】
ＴＮ_n-1／ＴＮ_n-0≧２・・・ (2)
上記式(1)または式(2)を満たす場合は図３に示すステップＳ１３の点火動作に移行し、図４に示す第１気筒および第２気筒の点火信号に基づいて点火コイル４０および５０を駆動する。また、上記式(1)または式(2)を満たさない場合は図３に示すステップＳ１２の基準位置の検出処理に移行する。このようにして、正規信号に基づいて波形整形された波形整形信号の各信号幅を比較してエンジンの基準位置を決定する。
【００２６】
本実施例においては、マイコン１３により、連続するクランク角センサ２０から出力されるパルスの波高値を入力し、連続して入力される正および負の波高値の絶対値を比較して両者が同等である場合に正規信号と判定し、異なっている場合に小さい波高値のパルスをノイズと判定するので、スレッシュレベルを越えるような波高値のノイズが発生した場合、そのノイズの波高値は正規信号の波高値よりも小さいことにより、ノイズ波形と正規波形とを識別することができる。したがって、エンジンのクランキング始動時にクランク角信号の波高値を比較判定し、ノイズによるクランク角信号の割り込みを除去することでエンジンの誤点火を防止するとともに、クランキング始動後の正規点火時において、失火の発生を防止することができる。
【００２７】
さらに、制御回路１０のハード回路識別において、ノイズの影響による考慮を必要としないため、スレッシュレベルを従来レベルよりも下げることができ、簡単な構成でエンジンの始動性を向上することができる。
【００２８】
さらにまた、正規信号に基づいて波形整形される波形整形信号の各信号幅を比較してエンジンの基準位置を決定するので、エンジンの基準位置を検出するまでの点火動作において、エンジンの１燃焼サイクルの特定位置を決定することによりエンジンの基準位置の検出を容易にし、基準位置の再検出までの点火動作においてエンジンの基準位置の確認を容易にすることができる。
【００２９】
以上説明した本発明の一実施例では、２気筒４ストロークエンジンの点火装置に本発明を適用したが、本発明では、エンジンの気筒数に限定されることはなく、また、２ストロークエンジンに適用可能なことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるエンジン用点火装置の作動を説明するためのクランク角信号および波形整形信号を示す特性図である。
【図２】本発明の一実施例によるエンジン用点火装置を示す模式的構成図である。
【図３】本発明の一実施例によるエンジン用点火装置の基準位置の検出および確認処理の制御手順を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施例によるエンジン用点火装置の波形整形信号および点火信号を示す特性図である。
【符号の説明】
１０制御回路（制御手段）
１１波形整形回路
１３マイコン（演算手段、基準位置決定手段）
１４、１５点火回路
１６、１７電圧変換回路
２０クランク角センサ
２１シグナルロータ
２２ピックアップセンサ
４０、５０点火コイル
１３０Ａ／Ｄ変換器

Claims

内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のクランク角で正および負の信号からなる複数のパルス信号を出力するクランク角センサと、
前記クランク角センサから出力されるパルスの波高値を入力し、正または負の一方である第１波高値と前記第１波高値に連続して入力される正または負の他方である第２波高値とを比較し、前記第１波高値と前記第２波高値とが同等である場合に正規信号と判定し、前記第１波高値と前記第２波高値とが同等ではない場合に前記第１波高値または前記第２波高値の小さい波高値のパルスをノイズと判定する演算手段と、
前記演算手段により判定された前記正規信号および前記ノイズに基づいて波形整形信号を出力する波形整形信号出力手段と、
前記波形整形信号出力手段により出力された前記波形整形信号に基づいて点火コイルを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関用点火装置。
前記波形整形信号出力手段により出力される前記波形整形信号の各信号幅を比較して内燃機関の基準位置を決定する基準位置決定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。