JPH0442544B2

JPH0442544B2 -

Info

Publication number: JPH0442544B2
Application number: JP60113760A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Suzuki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1992-07-13
Also published as: JPS61275573A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は内燃エンジンの点火時期制御装置に関
する。

（発明の技術的背景とその問題点）内燃エンジンの通常運転時における点火時期制
御は、エンジンクランク軸の所定クランク角度位
置を示す所謂TDC信号やクランク軸の所定回転
角度を示すクランク角度信号、吸気管内絶対圧信
号、エンジン温度信号、さらには吸気温度信号等
の種々の信号をエンジン動作パラメータとしてエ
ンジン運転状態に最適な点火時期を演算設定し、
この設定した点火時期に基づき点火コイルの通電
を制御（以下、これを演算点火制御という）して
いる。

しかし、例えばエンジン始動時のように上述の
点火時期の演算に必要な各種エンジン動作パラメ
ータの検出が完了していない場合には演算点火制
御が行えない。

また、低温時には、エンジンオイルの粘性やエ
ンジン各部の摺動抵抗が増加するので、クランキ
ング時や場合によつてはアイドリング時にもエン
ジン回転数が不安定になり回転変動が生ずる場合
がある。つまり、TDC信号やクランク角度信号
の発生間隔が一定せず不安定となる。このような
場合に演算点火制御が行われると、適正な点火時
期の演算設定が出来ず、エンジン作動を不安定に
しドライバビリテイを阻害することになる。

そこで、前記TDC信号は各気筒の圧縮行程終
りの上死点（TDC）前の所定クランク角度位置
で発生するパルス信号であるので、このTDC信
号を用いて点火コイルの通電開始時期及び通電停
止時期、即ち点火時期を制御する所謂固定点火制
御が行えるようにし、点火制御がエンジン回転数
の所定値を境にしてこの固定点火制御と前記演算
点火制御のいずれか一方に切換えるようにした点
火時期制御装置が提案されている（例えば米国特
許3756212号）。

しかしながら、エンジン回転数のみによつて演
算点火制御と固定点火制御とを切換える場合には
次のような問題がある。

即ち、点火コイルに蓄積される点火エネルギは
バツテリ電圧に依存するので、演算点火制御では
バツテリ電圧が低い場合に点火コイルの通電時間
を長くする補正を行い、失火等が生じないように
している。ところが、エンジン始動時には例えば
スタータの作動によりバツテリ電圧が急激に低下
することがあるので、このような場合に固定点火
制御から演算点火制御に切換えられると、前述し
た如き最適制御が行われ難く、失火等が生ずるこ
とになり、ドライバビリテイを阻害する。

（発明の目的）本発明はこのような従来の問題点を解決するた
めになされたもので、点火制御の切換時期の適正
化を図ることができる内燃エンジンの点火時期制
御装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）上記目的を達成するために、本発明に依れば、
内燃エンジンの動作パラメータに応じエンジン運
転状態に最適な値に設定した点火時期に基づき点
火コイルの通電を制御する第１の点火制御手段
と、エンジンクランク軸の少なくとも１つの所定
クランク角度位置を検出してクランク角度信号を
発生するクランク角度位置検出手段と、前記クラ
ンク角度信号のみに依存して前記点火コイルの通
電を制御する第２の点火制御手段と、前記第１及
び第２の点火制御手段のいずれか一方の切換制御
する切換制御手段とを備えた内燃エンジンの点火
時期制御装置において、前記切換制御手段が、少
なくともエンジン回転数及び前記点火コイルに電
力を供給する電源の給電電圧を含む複数の動作パ
ラメータに応じて前記第１及び第２の点火制御手
段のいずれに切換制御すべきかを判定する判定手
段を有すると共に、該判定手段により前記第２の
点火制御手段から前記第１の点火制御手段に切換
制御すべきと判定されたときは該判定時点から少
なくとも安定したエンジン回転数を算出するに充
分な期間に相当する所定数の前記クランク角度信
号の発生後に前記第１の点火制御手段に切換制御
され、かつ前記第１の点火制御手段により前記所
定数のクランク角度信号が発生する期間に点火時
期の設定が完了されていることを特徴とする内燃
エンジンの点火時期制御装置が提供される。

（実施例の説明）以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る点火時期制御装置の全体
構成を示すブロツク図である。

この点火時期制御装置は例えば４気筒内燃エン
ジン（図示せず）の点火制御を行うもので、中央
演算処理装置（以下、CPUという）１０を中心
に構成され、CPU１０の入力側には入力回路１
１を介して各種のパラメータセンサが接続され
る。より具体的には、エンジンのスロツトル弁下
流の吸気管（共に図示せず）内絶対圧P_BAを検出
する絶対圧P_BAセンサ１２、エンジン本体の冷却
水が充満した気筒周壁内に挿着され、冷却水温度
Twを検出するエンジン水温（Tw）センサ１３、
バツテリ電圧V_Bを検出するバツテリ電圧（V_B）
センサ１４及び吸気管内のスロツトル弁の弁開度
θ_THを検出するスロツトル弁開度（θ_TH）センサ１
５が入力回路１１のレベル修正回路１１ａ及び
Ａ／Ｄコンバータ１１ｂを介してCPU１０に接
続される。Ａ／Ｄコンバータ１１ｂはレベル修正
回路１１ａで所定電圧レベルに修正された上述の
絶対圧センサ１２、エンジン水温センサ１３、バ
ツテリ電圧センサ１４及びスロツトル弁開度セン
サ１５から各アナログ信号をデジタル信号に変換
して、該デジタル信号をCPU１０に供給する。

また、エンジンの例えばカム軸周囲に取付けら
れ、各気筒の圧縮行程終わりの上死点（TDC）
の第１の所定クランク角度位置（例えば
50°BTDC）で立下がり、第２の所定クランク角
度位置（例えば10°BTDC）で立下がるT₀₄信号パ
ルスを発生するT₀₄センサ１７が入力回路１１の
波形整形回路１１ｄを介してCPU１０に接続さ
れている。波形整形回路１１ｄはT₀₄センサ１７
からのT₀₄信号パルスを矩形パルス（第２図ａの
パルスSa₄、Sa₂）に整形してCPU１０に供給す
る。ここで、T₀₄信号のパルス幅Ｔは第１の所定
クランク角度位置の検出時点と第２の所定クラン
ク角度位置の検出時点の時間間隔を表わす。

そして、T₂₄センサ１６はT₀₄センサ１７と同
様にカム軸周囲に取付られ、カム軸が１回転する
間、即ちクランク軸（図示せず）が２回転する間
に24個の等間隔（クランク角度で30°間隔）パル
スを発生する。T₂₄センサ１６は波形整形回路１
１ｃを介してCPU１０に接続され、波形整形回
路１１ｃで波形整形されたT₂₄信号パルス（第２
図ｂに示すパルスS₃₅、S₄₀〜₄₅、S₂₀等）がCPU
１０に供給される。

一方、CPU１０の出力側には点火回路２０が
設けられ、点火回路２０の出力側には切換回路２
１を介して点火コイル２２の一次側コイル２２ａ
が接続される。点火コイル２２の二次側コイル２
２ｂは配電器２４を介して各気筒の点火栓２５ａ
〜２５ｄに接続されている。点火回路２０は
CPU１０よりの通電制御信号を受けて切換回路
２１を介し点火コイル２２の一次側コイル２２ａ
に所定のコイル付勢電力を供給する。

さらに、前記波形整形回路１１ｄと切換回路２
１間には固定点火回路２９が介挿され、この固定
点火回路２９はT₀₄信号のパルス幅Ｔで規定され
る所定通電時間だけ切換回路２１を介して点火コ
イル２２の一次側コイル２２ａに所定のコイル付
勢電力を供給する。

切換回路２１はCPU１０よりの切換信号ａを
受けて点火コイル２２の一次側コイル２２ａを点
火回路２０と固定点火回路２９のいずれか一方に
切換接続を行う。

尚、CPU１０にはバス２６を介して演算プロ
グラム等を記憶するROM２７及び演算結果等を
一時的に記憶するRAM２８が接続されている。

次いで、上述のように構成される点火時期制御
装置の作用を第２図及び第３図を参照しながら説
明する。

この点火時期制御装置においては、点火回路２
０を介した演算点火制御と固定点火回路２９を介
した固定点火制御との切換制御が、後述するよう
に、エンジンの運転状態等に応じて行われるが、
先ず第２図を参照して通常運転時の点火制御（演
算点火制御）と所定の運転時に行われる固定点火
制御を説明し、次に第３図を参照して演算点火制
御と固定点火制御の切換手順を説明する。

先ず、演算点火制御は次のようにして行われ
る。即ち、CPU１０はT₀₄センサ１７からのT₀₄
信号及びT₂₄センサ１６からのT₂₄信号に基づき、
各気筒の基準クランク角度位置からのクランク角
度ステージ（以下これを単に「ステージ位置」と
いう）を検出する。即ち、例えば第２図ａのT₀₄
信号パルスSa₄及びSa₂が発生した直後に検出さ
れるT₂₄信号パルスS₄₀及びS₂₀（第２図ｂ）は例え
ば夫々第４気筒及び第２気筒の圧縮行程の終りの
TDC位置で発生するものとすれば、CPU１０は
T₀₄信号パルスSa₄の発生直後に入力するT₂₄信号
パルスS₄₀により第４気筒の基準クランク角度位
置（TDC位置）を検出すると共に、この第４気
筒の基準クランク角度位置と後続の第２気筒の基
準クランク角度位置間の６つに区画されたクラン
ク角度のうち最初のクランク角度の位置、即ち第
０ステージ位置（第２図ｂのパルスS₄₀及びS₄₁の
立上り時点間を第０ステージ位置と定義する。以
下同様）を検出する。そして、この第０ステージ
位置が検出されると、その後に入力するT₂₄信号
パルスS₄₁、S₄₂…により＃１ステージ位置、＃２
ステージ位置…を検出する。そして、CPU１０
は各ステージの時間間隔、即ち、T₂₄信号の各パ
ルス発生時間間隔ME_6iを所定周期のクロツクパ
ルスで計測し、計測した各ステージのME_6i値を
加算して、Me値（＝ME₆₀＋ME₆₁＋…＋ME₆₅）
を求める。このMe値はエンジン回転数Neの演算
等を使用される。

CPU１０は所定ステージ位置（例えば、第１
ステージ位置）を検出したとき、上述した各種パ
ラメータセンサからの出力信号により点火進角
θIG、点火コイル通電時間DUTY等の演算を行
う。点火進角θIGは次式(1)に基づき演算される。

θIG＝θ_MAｐ＋θIGCR ……(1) ここに点火進角θIGは基準クランク角度位置
（例えば第２図ｂのT₂₄信号パルスS₂₀の発生クラ
ンク角度位置）からのクランク角度で表わされ、
θ_MAｐは基本点火進角であり、その値はエンジン
回転数Neとエンジン負荷を表わすパラメータ、
例えば吸気管内絶対圧P_BAとの関数として与えら
れる。具体的には、ROM２７に記憶されたNe−
P_B−θIGマツプから絶対圧検出値P_BAとエンジン
回転数検出値Neとに応じた値がθ_MAｐ値として読
出される。尚、エンジン回転数Neは、前述のよ
うにして求めた値Meの逆数として演算される。
θIGCRは他の進遅角補正量であり、エンジン冷
却水温度Tw、吸気温度T_A等によつて決定され
る。

次いで、CPU１０は点火コイル２２の一次コ
イル２２ａの通電時間DUTYを演算する。この
通電時間DUTYはコイルの加熱防止及び点火栓
での失火防止の双方の要請から最適値に設定さ
れ、一般にはエンジン回転数Neの関数として求
められ、求めた値をバツテリ電圧V_Bで補正する。

次に、CPU１０は上述のようにして求めた点
火進角θIG及び通電時間DUTYから一次コイル２
２ａの通電開始時期TDUT及び通電停止時期
TIGを演算する。先ず、点火進角θIG、通電時間
DUTYより一次コイル２２ａに通電開始すべき
クランク角度位置（第２図ｃのt₁時点に対応する
位置）を基準クランク角度位置から逆算し、この
通電開始すべきクランク角度位置がどのステージ
位置にあるかを判別する。そして、判別されたス
テージ位置（図示例では＃２ステージ位置）の
T₂₄信号パルスが入力する時点t₀（第２図ｃ）から
クランク軸の回転により通電開始すべきクランク
角度位置に至るに要する時間を求め、この時間を
通電開始時期TDUTとするのである。同様にし
て、点火進角θIGからコイル２２ａの通電を停止
すべきクランク角度位置（第２図ｃのt₃時点に対
応する位置）がどのステージ位置にあるかを判別
する。そして、判別されたステージ位置（図示例
では＃４ステージ位置）のT₂₄信号パルスが入力
する時点t₂からクランク軸の回転により通電を停
止すべきクランク角度位置に至るに要する時間を
求め、この時間を通電停止時期TIGとする。

CPU１０はコイル２２ａの通電開始すべきス
テージ位置のT₂₄信号パルス（S₄₂）を検出したと
き（t₀時点）からCPU１０の内部に備えられてい
る通電用カウンタにより通電開始時期TDUTの
経過を待ち、通電開始時期TDUTが経過した時
点（t₁時点）で駆動回路２０に通電制御信号を供
給する。そして、コイル２２ａの通電を停止すべ
きステージ位置のT₂₄信号パルス（S₄₄）を検出し
たとき（t₂時点）から、CPU１０の内部に備えら
れている通電停止用カウンタにより通電停止時期
TIGの経過を待ち、通電停止時期TIGが経過した
時点（t₃時点）で駆動回路２０への通電制御信号
の供給を停止する。

駆動回路２０はCPU１０からの通電制御信号
が供給されている間に亘つて切換回路２１を介し
て点火コイル２２の一次コイル２２ａにコイル付
勢電力を供給する。この駆動回路２０からのコイ
ル付勢電力の供給が遮断されたとき、点火コイル
２２の二次コイル２２ｂ側に高電圧が発生し、こ
の高電圧は配電器２４を介して点火栓（図示例で
は点火栓２５ｃ）に供給され、該点火栓で火花放
電、即ち点火が生じる。

また、固定点火制御は固定点火回路２９及び切
換回路２１を介して行われる。即ち、T₀₄信号パ
ルスの立下り時点及び立上り時点が示すクランク
角度位置を夫々通電開始時期及び通電停止時期と
し、パルス幅Ｔに相当する時間に亘り点火コイル
２２の一次側コイル２２ａにコイル付勢電力を供
給し、T₀₄信号が示すクランク角度位置で点火時
期を制御するものである。

この固定点火制御は上述した演算点火制御が行
えない所定のエンジン状態、即ちエンジン始動時
の所定期間、吸気管内絶対圧（P_BA）センサ１２
等の異常時、CPU１０の故障等が検出され初期
化された後等において行われる。

次に、第３図を参照して演算点火制御と固定点
火制御の切換制御手順を説明する。第３図に示さ
れる制御手順のプログラムはT₀₄信号の発生毎に
実行されるものである。

先ず、最初のステツプ31ではステージ＃０が検
出されたか否か、即ちT₀₄信号の立上り直後の
T₂₄信号の検出が行われたか否かが判別される。
前述したように、ステージ＃０は演算点火制御を
行う際の基本パラメータであるエンジン回転数を
検出する起点である。ところが、エンジン始動時
点、あるいはCPU暴走時の初期化時点における
クランク軸の任意のクランク角度位置からスター
トする。従つて、先ずステージ＃０検出の有無の
判別を行い、判別結果が否定（No）の場合は本
プログラムを終了し、また肯定（Yes）の場合に
は次のステツプ32に進む。

ステツプ32では検出したエンジン回転数NEが
所定判別回転数IGCNE以上であるか否かが判別
され、その判別結果が否定（No）であればステ
ツプ35（固定点火制御）に進み、また肯定（Yes）
であればステツプ33に進む。ここで所定判別回転
数IGCNEとしては判別値IGCNEH（例えば
650rpm）と判別値IGCNEL（例えば350rpm）の
２つの判別値が設定され、判別値IGCNEH
（650rpm）は固定点火制御から演算点火制御に移
行する場合に、また判別値IGCNEL（350rpm）は
逆に演算点火制御から固定点火制御に移行する場
合に夫々用いられる。このように固定点火制御と
演算点火制御の切換条件の１つであるエンジン回
転数の判別回転数にヒステリシス特性を設定して
あるのは次の理由による。

演算点火制御における点火時期の設定にはエン
ジン回転数が安定的に検出できる必要があり、ま
たこのエンジン回転数は前述したようにT₂₄信号
パルスの発生時間間隔に依存する。

ところが、エンジン始動初期では、エンジン温
度が低いのでエンジンオイルの粘性やエンジン各
部の摺動抵抗等の影響でクランク軸の回転が円滑
でなく、T₂₄信号パルスの発生時間間隔が不規則
となり、正確なエンジン回転数の検出が困難であ
る。そこで、エンジン始動時ではクランク軸の回
転が円滑でなくても、所定のクランク角度位置に
なれば確実に点火が行える固定点火制御によつて
エンジンの運転を行うようにし、エンジン回転数
が安定的に検出できるアイドル回転数近傍にエン
ジン回転数が高まつた時点で演算点火制御に切換
えるようにし、この時の判別値として例えば
650rpmの回転数を設定した。

一方、演算点火制御から固定点火制御に切換え
る場合、即ち安定にエンジン回転している運転状
態からエンジン回転がさらに低い状態、例えば電
気的負荷等により一時的に誘起される低回転に移
行した場合には、エンジン回転数は始動時に比べ
低い値になるまで正確に検出できるので、この場
合には前記判別値IGCNEHよりも低い値
IGCNEL（例えば350rpm）までは演算点火制御に
より最適な点火時期で運転が継続できるようにし
た。

次にステツプ33では、バツテリ電圧の検出値
V_Bが所定値IGCEVB（例えば8V）以上あるか否
かが判別され、その判別結果が否定（No）であ
ればステツプ35（固定点火制御）に進み、また肯
定（Yes）であればステツプ34に進む。即ち、例
えばエンジン始動時におけるバツテリ電圧は始動
直後にスタータの作動により急激に低下しその後
回復する経過を辿る場合があり、その回復経過時
のバツテリ電圧が判別値IGCEVB（例えば8V）以
下の場合には固定点火制御（ステツプ35）を行わ
せ、またバツテリ電圧が判別値IGCEVB以上の
場合には後述のステツプ34の判別を介して演算点
火制御（ステツプ36）を行わせるのである。

演算点火制御では、前述したように、点火時期
を演算設定する際にバツテリ電圧V_Bを検出し、
バツテリ電圧に応じて点火コイル２２の通電時間
を補正し、点火エネルギの不足による失火が生じ
ないようにしている。ところが、エンジン始動時
のバツテリ電圧の変化の大きいときに演算点火制
御に切換えられると、設定した通電時間では点火
エネルギが不足して失火する可能性がある。一
方、固定点火制御はT₀₄信号のパルス幅Ｔに相当
する時間間隔に亘り点火コイルに通電を行うが、
パルス幅Ｔに相当する時間間隔はエンジン回転数
が小さい程長くなる。即ち、T₀₄信号のパルス幅
Ｔを適宜な大きさのものとすることにより、演算
点火制御では失火を生ずる程度にバツテリ電圧が
低い場合でも、固定点火制御にすれば失火が生じ
ない程度の点火エネルギを供給できることにな
る。

次にステツプ34では演算点火制御に必要な点火
進角θIGの演算が終了したか否かが判別される。
この判別はT₀₄信号の発生数によつて行われる。
即ち、点火進角θIGの演算を行うには先ずエンジ
ン回転数を求める必要がある。ところで、エンジ
ン回転数を正確に求めるには＃０乃至＃５の各ス
テージにおける前記ME_6i値が検出されていなけ
ればならず、これにはクランク軸が少なくとも
1TDC間隔（180°）回転しなければならない。そ
して、1TDC間隔回転したときのTDC位置と次
のTDC位置間の所定のステージ（例えば＃０ス
テージ）で点火進角の演算が実行される。そこ
で、T₀₄信号の発生数により経過したTDC位置数
を監視し、ステツプ34を初めて実行した後T₀₄信
号の発生数が所定数（例えば２）に達し、且つこ
の間に得られたエンジン回転数Neに基づき点火
進角θIGの演算が終了したとき、点火時期の演算
を終了したと判定するようにした。このステツプ
34の判別結果が肯定（Yes）となつたときステツ
プ36に進み演算点火制御が実行され、また否定
（No）であればステツプ35に進み固定点火制御が
引続き実行される。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明の内燃エンジンの
点火時期制御装置によれば、演算により設定され
る点火時期に基づき点火コイルの通電を制御する
第１の点火制御手段とクランク角度信号にのみ依
存して前記点火コイルの通電を制御する第２の点
火制御手段との切換制御を行う切換制御手段は、
少なくともエンジン回転数及び前記点火コイルに
電力を供給する電源の給電電圧を含む複数の動作
パラメータに応じて前記第１及び第２の点火制御
手段のいずれに切換制御すべきかを判定するよう
にしたので、該切換制御を正確に実行することが
でき、失火の防止が図れる。更に前記第２の点火
制御手段から前記第１の点火制御手段に切換制御
すべきと判定されたときは該判定手段時点から少
なくとも安定したエンジン回転数を算出するに充
分な期間に相当する所定数の前記クランク角度信
号の発生後に前記第１の点火制御手段に切換制御
され、かつ前記第１の点火制御手段により前記所
定数のクランク角度信号が発生する期間に点火時
期の設定が完了されているので、より適切な点火
時期が得られ、点火制御の切換時の運転性能の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る点火時期制御装置の構成
を示すブロツク図、第２図はT₀₄信号、T₂₄信号
発生の様子、及び点火進角θIG等の演算時期を示
すタイミングチヤート、第３図は切換制御手順を
示すフローチヤートである。１０……CPU、１４……V_Bセンサ、１６……
T₂₄センサ、１７……T₀₄センサ、２０……点火
回路、２１……切換回路、２２……点火コイル、
２９……固定点火回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１内燃エンジンの動作パラメータに応じエンジ
ン運転状態に最適な値に設定した点火時期に基づ
き点火コイルの通電を制御する第１の点火制御手
段と、エンジンクランク軸の少なくとも１つの所
定クランク角度位置を検出してクランク角度信号
を発生するクランク角度位置検出手段と、前記ク
ランク角度信号のみに依存して前記点火コイルの
通電を制御する第２の点火制御手段と、前記第１
及び第２の点火制御手段のいずれか一方に切換制
御する切換制御手段とを備えた内燃エンジンの点
火時期制御装置において、前記切換制御手段が、
少なくともエンジン回転数及び前記点火コイルに
電力を供給する電源の給電電圧を含む複数の動作
パラメータに応じて前記第１及び第２の点火制御
手段のいずれに切換制御すべきかを判定する判定
手段を有すると共に、該判定手段により前記第２
の点火制御手段から前記第１の点火制御手段に切
換制御すべきと判定されたときは該判定時点から
少なくとも安定したエンジン回転数を算出するに
充分な期間に相当する所定数の前記クランク角度
信号の発生後に前記第１の点火制御手段に切換制
御され、かつ前記第１の点火制御手段により前記
所定数のクランク角度信号が発生する期間に点火
時期の設定が完了されていることを特徴とする内
燃エンジンの点火時期制御装置。