JPH07117027B2 - 電子式点火時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はエンジンの点火時期を電子的に制御する点火
時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図乃至第６図は、例えば特公昭61−37457号公報に
示された従来の電子式点火時期制御装置を示すものであ
る。図において（１）は４サイクル４気筒エンジンのク
ランク軸、（２）はこのクランク軸に固定され軸回転と
ともに回転する円板と、この円板の円周上には180度の
間隔で離間した位置に磁性体（3A）、（3B）が固定装着
されている。（４）は上記円板（２）の外周に近接して
配設され、上記磁性体（3A）、（3B）と対向した時に基
準位置パルスＰを発する電磁ピックアップで、クランク
軸（１）が180゜回転する毎にエンジンの上死点毎に設
定されたクランク軸の基準位置が検出されて基準位置パ
ルスＰが送出されるよう構成されている。

さらに、（５）はクロックパルスCPを出力する発振器、
（６）は上記発振器（５）のクロックパルスCPに基づい
て上記基準位置パルスＰのパルス間隔Ｔを時間計測する
周期計測手段、（７）は上記基準位置パルスＰ入力時に
以前の基準位置パルス入力時に周期計測手段（６）で測
定した周期を記憶する周期記憶手段、（８）は上記周期
計測手段（６）の計測周期から周期記憶手段（７）に記
憶されている周期を減算してエンジンの回転加速度に対
応した値ΔＴを求める加減速対応時間出力手段、（９）
はエンジンの回転数やマニホールド圧力等の情報Ｓに基
づいて電磁ピックアップ（４）が検出すべきクランクの
基準位置を基準とした点火進角度θを算出する点火時期
演算手段、（10）は上記計測周期Ｔ、加減速対応時間Δ
Ｔ、及び点火進角度値θを入力して、基準位置パルスＰ
が送出された後、点火指令信号PSまでの時間間隔TSを基
準位置パルスP3に同期して後述する方法で予測演算し出
力する点火時間演算手段で、この点火時間演算手段（1
0）から出力される時間間隔TS、クロックパルスCP、及
び基準位置パルスＰを入力する第１の点火指令出力手段
（11）は、基準位置パルスＰが送出された後、時間間隔
TSの時間が経過した時に点火指令信号PSを送出するよう
に構成され、この点火指令信号PSによって点火装置（1
2）が作動する。

いま上記電磁ピックアップ（４）から、送出される基準
位置パルスＰを順次P1、P2、P3、P4（第４図ａ）とした
場合、上記の周期計測手段（６）は、基準発振器（５）
のクロックパルスCPに基づいて基準位置パルスP2入力時
には基準位置パルスP1とP2とのパルス周期T1、基準位置
パルスP3入力時にはP2とP3とのパルス周期T2を順次時間
計測する。周期記憶手段（７）は、例えば基準位置パル
スP2入力時に周期計測手段（６）で測定された周期T1
を、基準位置パルスP3入力時点で記憶する。

いま、基準位置パルスP3の後に送出される基準位置パル
スＰをP4とした時、基準位置パルスP3が送出された直後
に点火時間演算手段（10）によって基準位置パルスP3か
らP4までの周期Tfが予測計算される。

すなわち、周期Tfの予測計算は以下のように行なわれ
る。

エンジンが一定回転数で回転していれば、計測周期T2＝
記憶周期T1であり引き続く周期Tfも一定と予測し Tf＝T2 ……………（１） とする。

加速時あるいは減速時のように回転数が一定でない場合
には、 ΔＴを回転数の変化によって生じる加減速対応時間とし
て Tf＝T2−ΔＴ ……………（２） と予測する。

加減速対応時間ΔＴとしては、例えば記憶周期T1及び計
測周期T2から下式（３）により演算された時間を用いて
いる。

ΔＴ＝T1−T2 ……………（３） （２）の予測周期Tfと点火進角度値θから次回の点火時
刻までの時間間隔TSが次式によって求められる。（第４
図ａ） さきに述べたように、基準位置パルス発生からこの
（４）式で求めた時間TS経過後にエンジンは点火され
る。（第４図ｂのPS3） 第１図の点火時期制御装置は以上に説明したようにエン
ジンが一定速度で回転しているときや、連続した加速、
あるいは連続した減速状態では（１）式、あるいは
（２）式で周期Tfが精度良く予測され、結果として点火
時期も精度良く制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、実際の自動車運転状態では必ずしも上記のよう
な定常回転状態や、連続した加速状態、減速状態ばかり
でなく、クラッチ操作ミス時や、初心者の運転による発
進時などには、異常な回転変動が発生することがある。

この異常な回転変動はエンジンの燃焼により発生するも
のではなく、むしろ車体、サスペンション、エンジンマ
ウント等の機械的運動がエンジンの回転に変動を与える
ことによるものであり、エンジンの回転数と回転変動に
は相関がなく、その変化方向も不定で変動量も非常に大
きいので、エンジンの回転周期から周期Tfを予測するこ
とは困難である。

第５図は、この様な異常回転変動を実際のエンジンに発
生させた例である。

この実験は総排気量2000ccの４サイクル４気筒エンジン
を搭載した自動車で行った。停止状態の自動車のエンジ
ンを2000回転までレーシングし、変速機を２速に入れク
ラッチを急激に接続した時のエンジン回転数を記録した
ものである。クラッチ接続後、エンジン回転数が約200r
pmから約800rpmの範囲で変動している。

この回転変動状態における基準位置パルスＰの発生状況
の一部を第６図ａに示す。第６図ａに示す系列で上記
（２）式に基づいて周期Tfを予測すると、T1＝69（m
s）,T2＝53（ms）よりTf＝37（ms）と予測される。とこ
ろが実際の時間間隔T3は65（ms）であり予測と実際に大
きな誤差が生じる。

従って、この予測周期Tfにより演算した時間間隔TSで点
火制御をすると、例えば進角度θが０゜の場合について
考えると（４）式より時間間隔TSはTS＝37（ms）となり
基準位置パルスP3入力より37（ms）後に点火させること
になる。

すなわち、目標の点火時期に比べおよそ（65−37）/65
×180≒78（゜）進角した位置で点火される。（第６図
ｂのPS3） 周期T1,T2の長短の関係が第６図ａと逆の場合は、ここ
では図示しないが、異常な遅角を発生することになる。

特に、点火時期が異常に進角した場合は過度のノッキン
グの発生が起こったり、エンジンに逆トルクを発生させ
たりしてエンジンが停止したりする。この様な異常回転
変動が連続するような時はエンジンのシリンダ内圧の過
度の上昇により最悪の場合エンジン故障を引き起こすこ
とさえもある。

この発明は上述のような問題点を解消するためになされ
たものであり、エンジンに異常回転変動が発生した時の
点火周期の異常な進角、あるいは遅角が発生することの
ない点火時期制御装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る点火時期制御装置は回転周期を順次比較
演算し所定の変動率以上の回転周期変動が発生した時に
は所定の角度位置で出力される第２の点火指令信号を選
択出力する手段を備えたものである。

〔作 用〕

この発明においては、エンジンの周期変動率が所定の値
を越えた時には、第２の点火指令信号に基づき所定の角
度位置にて点火が行なわれるので、エンジンの異常回転
時にも点火時期の過大な進角，遅角が生じない。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図および第２図に基づ
いて説明する。第３図と同一部分は同一符号を附して示
す第１図において、（13）は周期計測手段（６）の計測
周期T1と周期記憶手段（７）の記憶周期T2を入力してエ
ンジンの回転周期の変動率を演算により求める変動率演
算手段、（14）はクランク基準位置パルスＰに同期した
信号PPを点火指令信号として出力する第２の点火指令出
力手段、（15）は上記変動率演算手段（13）の演算結果
に応じて変動率が所定の変動率判定値Vr未満の時は第１
の点火指令出力手段（11）の点火指令出力PSを選択し変
動率Ｖが変動率判定値Vr以上の時は、第２の点火指令出
力手段（14）の点火指令出力PPが点火指令信号PSPKとし
て選択されるよう構成され点火装置（12）に点火指令信
号PSPKを送出する点火指令選択手段である。

変動率演算手段（13）では、例えば下式（５）によりエ
ンジンの回転周期変動率Ｖを求める。

いま、先に示した第４図ａの回転周期変動と同じ回転周
期変動（第６図ａ）を考える。T1＝69（ms）、T2＝53
（ms）よりＶは（５）によってＶ＝0.30と求められる。

点火指令選択手段（15）では、変動率判定値Vrを例えば
0.15に設定し、変動率演算手段（13）で求められた変動
率Ｖが0.15未満の場合は第１の点火指令出力手段（11）
の点火指令出力PSを選択し点火指令信号PSPKを点火装置
（12）に出力して、従来装置と同様の点火時期制御を行
う。

上記変動率Ｖが0.15以上の時は上記点火指令選択手段
（15）は、第１の点火指令出力手段（11）の点火指令出
力PS（第６図ｂ）の代わりに電磁ピックアップ（４）に
より検出されるクランク基準位置パルスＰに同期した点
火指令信号を出力する第２の点火指令出力手段（14）の
点火指令出力PPを点火指令信号PSPKとして点火装置（1
2）に選択出力する。すなわち、変動率Ｖの値が0.15以
上の時はクランク基準位置でエンジンを点火する。

さて、第２図ａの変動発生時にはクランク基準位置パル
スP3入力時点で変動率演算手段（13）で求めた変動率Ｖ
は0.30であり変動率判定値Vr（0.15）以上であるので、
第２図ｃおよびｄに示すように上記第２の点火指令出力
手段（14）の点火指令出力PP、すなわち、クランク基準
位置P4に相当する時期に点火指令信号PSPK3により点火
が行われる。クランク基準位置はエンジンの圧縮上死点
近傍に設定されるので、基準位置で点火してもエンジン
には何ら問題はなく安定した燃焼が行われ、従来装置で
問題となった異常進角（78゜）は発生しない。

一方、通常の運転状態で最も回転数変化の激しいのはア
イドル状態からのレーシング時で、1000rpm付近で１点
火周期で約100rpm程度の回転数上昇をする。このときの
周期変動率を（５）式で算出するとＶ＝0.10となる。

この値は先の変動率判定値Vr（＝0.15）未満であるので
第１の点火信号出力手段（11）の点火指令出力PSが点火
指令信号PSPKとして選択され進角制御が行われる。

このように、通常の運転状態では進角制御が確実に行わ
れ、異常な回転変動が発生した場合のみクランク基準位
置で点火を行うことができる。

なお、上記実施例ではエンジンの回転周期の変動率Ｖを
（５）式で求めたが、これはこの演算式（５）に限るわ
けではなくエンジンの異常な回転変動を検出できる式で
あれば良い。また、変動率判定値Vrの値も実施例の0.15
に限るわけではないことは当然のことである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、エンジンの回転周期変動
率を求め、所定の率以上の回転周期変動がエンジンに発
生した時には通常の時間制御による点火指令信号の代わ
りにクランク基準位置信号を点火指令信号として点火装
置に送出するように構成したので、エンジンに異常な回
転周期変動が発生した場合にも点火時期はクランク基準
位置で安定に制御され異常進角、異常遅角等を防止でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による点火時期制御装置のブ
ロック図、第２図は第１図の動作を説明する波形図、第
３図は従来技術を説明する点火時期制御装置のブロック
図、第４図と第５図と第６図は第３図の動作を説明する
波形図である。 （１）……クランク軸、（２）……円板、（3A,3B）…
…磁性体、（４）……電磁ピックアップ、（５）……発
振器、（６）……周期計測手段、（７）……周期記憶手
段、（８）……加速度対応時間出力手段、（９）……点
火時期演算手段、（10）……点火時間演算手段、（11）
……第１の点火指令出力手段、（12）……点火装置、
（13）……変動率演算手段、（14）……第２の点火指令
出力手段、（15）……点火指令選択手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンが所定のクランク角度範囲回転す
   る時間からエンジンの回転周期を計測する周期計測手段
   と、エンジンの運転状態に応じて点火時期を演算する点
   火時期演算手段と、上記測定された回転周期と上記点火
   時期演算手段で演算された点火時期とからエンジンの所
   定のクランク角度位置から点火時期までの時間を演算す
   る点火時間演算手段と、上記所定のクランク角度位置検
   出時点から上記点火時間演算手段の演算結果の時間経過
   後に点火指令信号を点火装置に出力する第１の点火指令
   信号出力手段を備えた点火時期制御装置において、エン
   ジンの所定のクランク基準位置で基準位置信号を発生す
   る基準位置検出手段と、上記基準位置信号発生時に点火
   指令信号を出力する第２の点火指令信号出力手段と、上
   記測定した回転周期を記憶する手段を備え、上記回転周
   期計測時に以前に上記記憶手段に記憶された回転周期と
   今回測定した回転周期を比較演算し所定の変動率以上の
   回転周期変動が発生した時には次回の点火を上記第２の
   点火指令信号出力手段の点火指令信号で行なわれるよう
   点火装置に点火指令信号を選択出力する手段を設けたこ
   とを特徴とする点火時期制御装置。