| 【発明の名称】 |
内燃機関点火制御方法及び内燃機関用点火制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 憲夫
【氏名】木邨 賢司
【氏名】長田 高広
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| 【要約】 |
【課題】内燃機関の始動性を良好にし、アイドリング時の回転を安定にすることができる内燃機関点火制御方法を提供する。
【解決手段】内燃機関の特定の回転角度位置でパルス信号Ｖp1，Ｖp2を発生する信号発電機３と、機関により駆動される磁石式交流発電２の発電コイルＷg の出力波形の零クロス点を検出する毎に位置検出信号Ｖs3を出力する位置検出回路１１とを設ける。機関の始動時には、信号発電機３がパルス信号Ｖp2を発生した時に機関を点火し、機関のアイドリング回転時にはパルス信号Ｖp1が発生した後パルス信号Ｖp2が発生するまでの間に位置検出回路１１が位置検出信号Ｖs3を出力した時に機関を点火する。アイドリング回転を超える領域では、ＣＰＵ８が演算した点火位置で機関を点火する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設けて、前記第１のパルス信号が発生してから第２のパルス信号が発生するまでの間に前記位置検出信号が少なくとも１回発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定しておき、前記内燃機関の始動時及び前記内燃機関の回転速度が設定値よりも低い時には、前記信号発生装置が第２のパルス信号を出力した時または、前記位置検出回路が位置検出信号を発生した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記設定値を超えている時には前記内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する内燃機関点火制御方法。
【請求項２】 内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設けて、前記第１のパルス信号が発生してから第２のパルス信号が発生するまでの間に前記位置検出信号が少なくとも１回発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定しておき、前記内燃機関の始動時及びその回転速度が第１の設定値よりも低い時には、前記信号発生装置が第２のパルス信号を出力した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で前記位置検出信号が位置検出信号を発生した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えている時には前記内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する内燃機関点火制御方法。
【請求項３】 内燃機関の回転角度位置が回転速度に応じて予め定めておいた特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に前記内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも前記内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備え、前記内燃機関の始動時及び該内燃機関が設定値以下の回転速度で回転している時には前記低速時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定め、前記内燃機関が前記設定値を超える回転速度で回転している時には前記定常時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定める内燃機関用点火制御装置において、前記内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力の波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを備え、前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で前記位置検出信号が少なくとも１回発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係が設定され、前記低速時点火位置制御手段は、前記内燃機関の始動時及び前記内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時には前記信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にある時には、前記第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で前記位置検出回路が位置検出信号を発生した時に前記内燃機関を点火するように構成され、前記定常時点火位置制御手段は、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えている時に前記演算された点火位置で前記内燃機関を点火するように構成されていることを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
【請求項４】 前記位置検出回路は、前記発電コイルの出力波形の零クロス点を前記特異点として検出する零クロス検出回路からなっている請求項３に記載の内燃機関用点火制御装置。
【請求項５】 前記位置検出回路は、前記発電コイルの出力波形のピーク点を前記特異点として検出するピーク検出回路からなっている請求項３に記載の内燃機関用点火制御装置。
【請求項６】 内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設けて、前記第２のパルス信号が発生した後に前記位置検出信号が発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定しておき、前記内燃機関の始動時及びその回転速度が第１の設定値よりも低い時には、前記位置検出信号が発生した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには前記第２のパルス信号が発生した時に前記内燃機関を点火し、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えている時には前記内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する内燃機関点火制御方法。
【請求項７】 内燃機関の回転角度位置が特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に前記内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも前記内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備え、前記内燃機関の始動時及び該内燃機関が設定値以下の回転速度で回転している時には前記低速時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定め、前記内燃機関が前記設定値を超える回転速度で回転している時には前記定常時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定める内燃機関用点火制御装置において、前記内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力の波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを備え、前記第２の回転角度位置よりも遅角した位置で前記位置検出信号が発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係が設定され、前記低速時点火位置制御手段は、前記内燃機関の始動時及び前記内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時には前記位置検出信号が発生した時に前記内燃機関を点火し、前記回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには前記信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に前記内燃機関を点火するように構成され、前記定常時点火位置制御手段は、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えている時に前記演算された点火位置で前記内燃機関を点火するように構成されていることを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
【請求項８】 前記位置検出回路は、前記発電コイルの出力波形の零クロス点を前記特異点として検出する零クロス検出回路からなっている請求項７に記載の内燃機関用点火制御装置。
【請求項９】 前記位置検出回路は、前記発電コイルの出力波形のピーク点を前記特異点として検出するピーク検出回路からなっている請求項７に記載の内燃機関用点火制御装置。
【請求項１０】 内燃機関の回転角度位置が特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に前記内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも前記内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に前記内燃機関を点火するように前記内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備え、前記内燃機関の始動時及び該内燃機関が設定値以下の回転速度で回転している時には前記低速時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定め、前記内燃機関が前記設定値を超える回転速度で回転している時には前記定常時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定める内燃機関用点火制御装置において、前記内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、前記内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの一方の極性の出力電圧が設定値に達する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを備え、前記第２の回転角度位置よりも遅角した位置で前記位置検出信号が発生するように前記信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係が設定され、前記低速時点火位置制御手段は、前記内燃機関の始動時及び前記内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時には前記位置検出信号が発生した時に前記内燃機関を点火し、前記回転速度が前記第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには前記信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に前記内燃機関を点火するように構成され、前記定常時点火位置制御手段は、前記内燃機関の回転速度が前記第２の設定値を超えている時に前記演算された点火位置で前記内燃機関を点火するように構成されていることを特徴とする内燃機関用点火制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の点火位置を制御する点火制御方法及び該点火制御方法を実施する内燃機関用点火制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関用の点火装置は、点火信号が与えられた時に点火コイルの一次電流を制御して該点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を発生させる点火回路と、該点火回路に点火信号を与える位置（点火位置）を制御する点火制御装置とにより構成される。
【０００３】点火制御装置は、内燃機関のクランク軸の回転角度位置が回転速度に応じて予め定めておいた特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に内燃機関を点火するように内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備えていて、内燃機関の始動時及び該内燃機関が設定値以下の回転速度で回転している時には低速時点火位置制御手段により内燃機関の点火位置を定め、内燃機関が設定値を超える回転速度で回転している時には定常時点火位置制御手段により前記内燃機関の点火位置を定める。
【０００４】内燃機関には、機関の回転情報（回転速度情報及び回転角度情報）を得るために信号発生装置が取り付けられる。信号発生装置は、通常、誘導子形の発電機からなっていて、機関の上死点位置（ピストンが上死点に達した時のクランク軸の回転角度位置）より進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅れた位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する。
【０００５】第１の回転角度位置は、通常機関の点火位置の最大進角位置、または該最大進角位置よりも更に進んだ位置に設定され、この第１の回転角度位置を基準位置として点火位置の計測が行われる。また第２の回転角度位置は、機関の低速時の点火位置として適した位置に設定される。
【０００６】従来の点火制御装置において、低速時点火位置制御手段は、上記信号発生装置が低速時の点火位置として適した第２の回転角度位置で第２のパルス信号を発生した時に点火回路に点火信号を与えるように構成される。
【０００７】また定常時点火位置制御手段は、例えば、内燃機関に取り付けられた信号発生装置が定位置で発生する信号から機関の回転速度情報と回転角度情報とを得て点火位置を演算する点火位置演算手段と、信号発生装置が特定の信号を発生した時に演算した点火位置の計測を開始して、該点火位置の計測が完了した時（機関のクランク軸の回転角度位置が演算した点火位置に一致したことが検出された時）に点火信号を発生する点火信号発生手段とにより構成される。これらの手段は、例えば、マイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより実現される。
【０００８】内燃機関の点火位置を制御する場合に、内燃機関の低速時においても、信号発生装置の出力から得た回転情報を用いて点火位置を演算して、演算した点火位置で機関を点火することが考えられる。しかしながら、機関の始動時及び低速回転時には、機関の回転が安定せず、機関の行程変化によりクランク軸の回転速度が細かく変動するため、信号発生装置が発生する信号から正しく回転情報を得ることができない。そのため、機関の低速時には点火位置を的確に演算することが難しく、低速時にも演算した点火位置で機関を点火しようとすると、かえって機関の回転が安定しなくなる。そのため、機関の低速時には、演算した点火位置で機関を点火するのではなく、信号発生装置が予め定めた一定の回転角度位置で信号を発生した時に機関を点火するようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関においては、始動時に点火位置が上死点に対して進角していると、機関が点火した際にピストンが押し戻される現象（ケッチンと呼ばれる。）が生じて機関の始動に失敗することがある。そのため、機関の始動時には上死点に近い十分に遅角した位置で機関を点火する必要がある。
【００１０】しかしながら、機関のケッチンを防止するために、機関の低速時の点火位置を十分に遅角した位置に設定すると、機関が始動した後その回転速度がアイドリング回転速度まで上昇したときに、点火位置が遅れ過ぎていてアイドリングが安定しない場合があった。例えばある内燃機関では、機関の始動時の最適な点火位置は上死点より更に２度遅角した位置であるが、アイドリング状態での最適な点火位置は上死点前１０度の位置である。この場合に、低速時の点火位置を、機関の始動性を良好にすることを重視して上死点後２度の位置に設定すると、アイドリングを安定に行なわせることができない。
【００１１】そこで、アイドリング時の点火位置を演算により決めることが考えられるが、アイドリング状態では、機関の回転速度が細かく変動するため、前述の理由により、点火位置を的確に演算することができず、演算した点火位置で機関を点火しても機関の回転を安定させることができない。
【００１２】また信号発生装置から異なる位置で３以上の信号を発生させて、該信号発生装置の出力信号を利用して始動時の点火位置及びアイドリング時の点火位置を定めるようにすることも考えられるが、信号発生装置から３以上の信号を発生させようとすると、信号発生装置の構成が複雑になるので好ましくない。
【００１３】本発明の目的は、始動時及び低速時の点火位置を最適な位置に設定することができるようにした内燃機関点火制御方法及び該点火制御方法を実施するために用いる点火制御装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の点火制御方法においては、内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力の波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設けて、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出信号が少なくとも１回発生するように信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定しておく。
【００１５】そして、内燃機関の回転速度が設定値よりも低いときには、信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時、または第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出回路が位置検出信号を発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関の回転速度が設定値を超えている時には内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で内燃機関を点火するように内燃機関の点火位置を制御する。
【００１６】磁石式交流発電機内の発電コイルの出力波形の特異点とは、他の部分と明確に区別し得る点であって、例えば、出力波形の零クロス点や、ピーク点である。磁石式交流発電機の出力電圧のピーク点を検出した時に位置検出信号を発生させる場合には、位置検出回路としてピーク検出回路を用いる。また磁石式交流発電機の出力電圧の零クロス点を検出した時に位置検出信号を発生させる場合には、位置検出回路として零クロス検出回路を用いる。
【００１７】位置検出回路は、発電コイルの出力電圧波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を発生するため、位置検出信号は機関のクランク軸の１回転当たり複数回発生するが、本発明では、信号発生装置が第１の信号を発生した後に発生する位置検出信号を低速時の点火位置を定める信号として用いるので、１回転当たり複数個発生する位置検出信号の中から、低速時の点火位置を定めるために用いる位置検出信号を識別することは容易である。
【００１８】上記のように、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の出力波形からも機関の回転角度位置の情報を得るようにすると、信号発生装置の構成を複雑にすることなく、始動時及び低速時の点火位置を定めるために用いることができる信号を複数個発生させることができるため、機関の低速時の点火位置の制御を的確に行なうことができる。
【００１９】機関の始動時及び低速時の最適な点火位置は機関により異なるが、通常の機関では、始動時及び、機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時には、機関の上死点付近の十分に遅角した位置で点火を行なわせ、機関の回転速度が第１の設定値以上、第２の設定値以下の時には（例えばアイドリング領域では）、始動時の点火位置よりも進角した位置で点火を行なわせるようにするのが好ましい。
【００２０】このような機関に本発明を適用する場合には、機関の始動時及び機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時に信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関の回転速度が第１の設定値以上、第２の設定値以下の範囲にあるときには、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出回路が位置検出信号を発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関が第２の設定値を超える回転速度で回転している時には内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で内燃機関を点火するようにするのが好ましい。
【００２１】上記のように構成すると、機関の始動時及び極低速時（回転速度が第１の設定値未満の時）に十分に遅角した第２のパルス信号の発生位置で機関を点火することができるため、機関の始動時にケッチンが生じるのを防ぐことができる。また機関が始動して回転速度が第１の設定値から第２の設定値までの範囲にある場合には、第２のパルス信号の発生位置よりも進角した位置検出信号の発生位置で機関を点火させることができるため、低速回転時の回転を安定にすることができる。
【００２２】本発明に係わる内燃機関用点火制御装置は、内燃機関の回転角度位置が回転速度に応じて予め定めておいた特定の回転角度位置に一致したことが検出された時に内燃機関を点火するように該内燃機関の点火位置を制御する低速時点火位置制御手段と、少なくとも内燃機関の回転速度を制御条件として演算された点火位置が検出された時に内燃機関を点火するように内燃機関の点火位置を制御する定常時点火位置制御手段とを備えて、内燃機関の始動時及び該内燃機関の回転速度が設定値以下である時には低速時点火位置制御手段により内燃機関の点火位置を定め、内燃機関の回転速度が設定値を超えているときには点火位置制御手段により内燃機関の点火位置を定めるように制御するものである。
【００２３】本発明においては、内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力の波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設け、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出信号が少なくとも１回発生するように信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定する。
【００２４】低速時点火位置制御手段は、内燃機関の始動時及び内燃機関の回転速度が第１の設定値よりも低い時には信号発生装置が第２のパルス信号を発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関の回転速度が第１の設定値以上、第２の設定値以下の範囲にある時には、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間で位置検出回路が位置検出信号を発生した時に内燃機関を点火するように構成される。
【００２５】また定常時点火位置制御手段は、内燃機関の回転速度が第２の設定値を超えている時に演算された点火位置で内燃機関を点火するように構成される。
【００２６】上記の説明では、信号発生装置が機関の始動時の点火位置として適した位置で第２のパルス信号を発生するとしたが、磁石式交流発電機内の発電コイルの出力波形の特異点を検出する位置検出検出回路から機関の始動時に適した回転角度位置を検出するための位置検出信号を出力させるようにしてもよい。
【００２７】即ち、本発明においては、内燃機関の上死点よりも進角した位置に設定された第１の回転角度位置及び該第１の回転角度位置よりも遅角した位置に設定された第２の回転角度位置でそれぞれ第１のパルス信号及び第２のパルス信号を発生する信号発生装置と、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力波形の特異点を検出する毎に位置検出信号を出力する位置検出回路とを設けて、第２のパルス信号が発生した後に位置検出信号が発生するように信号発生装置の出力と発電コイルの出力との間の位相関係を設定し、内燃機関の始動時及びその回転速度が第１の設定値よりも低い時には、位置検出信号が発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関の回転速度が第１の設定値から該第１の設定値よりも高い第２の設定値までの範囲にあるときには第２のパルス信号が発生した時に内燃機関を点火し、内燃機関の回転速度が第２の設定値を超えている時には内燃機関の回転速度を含む制御条件に対して演算された回転角度位置で内燃機関を点火するようにしてもよい。
【００２８】上記位置検出回路としては、零クロス検出回路や、ピーク検出回路を用いることができる。
【００２９】上記の説明では、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機内に設けられた発電コイルの出力波形の零クロス点やピーク点等の特異点を検出して位置検出信号を出力するように位置検出回路を構成したが、信号発生装置が第２のパルス信号を発生した後に、位置検出回路から位置検出信号を発生させて、該位置検出信号の発生位置を機関の始動時及び機関の回転速度が第１の設定値未満の時の点火位置とする場合には、発電コイルの一方の極性の出力電圧が一定の設定値に達する毎に位置検出信号を出力するように位置検出回路を構成してもよい。
【００３０】発電コイルの出力電圧が一定の設定値に達する位置（クランク軸の回転角度位置）は、機関の回転速度の上昇に伴う発電コイルの出力電圧の波高値の上昇に伴って進角していく。したがって上記のように、発電コイルの一方の極性の出力電圧が一定の設定値に達する毎に位置検出信号を出力するように位置検出回路を構成した場合には、機関の回転速度が第１の設定値以下の領域で、点火位置を機関の回転速度の上昇に伴って進角させることができ、回転速度が第１の設定値から第２の設定値までの範囲にあるときには、点火位置を一定（第２のパルス信号の発生位置）にすることができる。ここで、回転速度が第１の設定値から第２の設定値までの範囲の値をとる領域をアイドリング領域とすると、機関の始動時には点火位置を十分に遅角させてケッチンを防止することができ、機関が始動した後点火位置を進角させて、アイドリング領域では、その回転を維持するのに適した一定の点火位置で点火動作を行わせることができるため、内燃機関の始動時にケッチンが生じるのを防止しつつ、アイドリング回転を安定に行わせることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係わる内燃機関用点火制御装置の構成例を示したもので、同図において１は点火回路、２は内燃機関により駆動される磁石式交流発電機、３は機関の特定の回転角度位置の情報を与える第１のパルス信号Ｖp1及び第２のパルス信号Ｖp2を発生する信号発生装置である。
【００３２】４は発電機２内に設けられたバッテリ充電用発電コイルＷg の出力電圧によりレギュレータ６を通して充電されるバッテリ、７はバッテリ４の出力電圧を昇圧して点火回路１に与える電源電圧を発生するＤＣ−ＤＣコンバータ、８はマイクロコンピュータのＣＰＵである。
【００３３】また９及び１０はそれぞれ信号発生装置３が発生する第１のパルス信号Ｖp1及び第２のパルス信号Ｖp2をＣＰＵ８が認識し得る波形の第１の信号Ｖs1及び第２の信号Ｖs2に変換してＣＰＵ８のポートＡ1 及びＡ2 にを与える第１及び第２の波形整形回路で、この例では、信号発電機３と第１及び第２の波形整形回路９及び１０とにより信号発生装置が構成されている。
【００３４】１１は発電コイルＷg の出力電圧Ｖg の零クロス点を検出した時に位置検出信号Ｖs3を発生する位置検出回路で、位置検出信号Ｖs3はＣＰＵ８のポートＡ3 に与えられている。
【００３５】１２は信号発生装置３が第２のパルス信号Ｖp2を発生して波形整形回路１０が第２の信号Ｖs2を発生した時に始動時点火信号Ｖi1を出力する始動時点火信号出力回路、１３は機関の回転速度が第１の設定値を超えてＣＰＵ８がポートＢ1 から禁止信号を出力した時に始動時点火信号出力回路１２の出力端子間を短絡して始動時点火信号Ｖi1の出力を禁止する始動時点火信号出力禁止回路である。
【００３６】１４はＣＰＵ８がアイドリング運転時の点火位置及び定常運転時（アイドリング回転速度を超える速度での運転時）の点火位置でポートＢ2 から点火指令信号を発生した時に非始動時点火信号Ｖi2を出力する非始動時点火信号出力回路、１５は始動時点火信号Ｖi1または非始動時点火信号Ｖi2のいずれかが発生した時に点火回路１に点火信号Ｖi を与えるオア回路である。
【００３７】図示の点火回路１は周知のコンデンサ放電式の回路で、一次コイルの一端が接地され、二次コイルの一端が一次コイルの他端に共通接続された点火コイルＩＧと、該点火コイルの一次コイルの他端に一端が接続された点火用コンデンサＣ1と、カソードを接地側に向けた状態でコンデンサＣ1 の他端と接地間に接続されたサイリスタＴh1と、カソードを接地側に向けて点火コイルの一次コイルの両端に並列に接続されたダイオードＤ1 と、サイリスタＴh1のゲートカソード間に接続された抵抗Ｒ1 と、図示しない内燃機関の気筒に取り付けられて点火コイルの二次コイルに接続された点火プラグＰとからなっている。
【００３８】この点火回路においては、点火信号Ｖi が与えられたときにサイリスタＴh1が導通してコンデンサＣ1 に充電された電荷を点火コイルＩＧの一次コイルを通して放電させる。このコンデンサの放電により点火コイルＩＧに急激に大きな一次電流が流れるため、点火コイルＩＧの二次コイルに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧により点火プラグＰで火花が生じ、機関が点火される。
【００３９】磁石式交流発電機２は、機関のクランク軸に取り付けられたフライホイール磁石回転子２Ａと、磁石回転子２Ａの磁石界磁に対向する磁極部を有する電機子鉄心及び該電機子鉄心に巻回された複数の発電コイルからなる固定子とを備えたもので、図示の例では、固定子側に設けられた１つの発電コイルがバッテリ充電用発電コイルＷg として用いられている。発電コイルＷg が出力する交流電圧Ｖgの波形の一例を図２（Ａ）に示した。
【００４０】信号発電機３は、磁石式交流発電機２のフライホイールの外周にリラクタ３ａを形成することにより構成したロータと、リラクタ３ａの回転方向の前端縁及び後端縁をそれぞれ検出した時に第１及び第２のパルス信号Ｖp1及びＶp2を発生する信号発電子３ｂとからなっている。信号発電子３ｂは、リラクタ３ａに対向する磁極部を先端に有する鉄心と該鉄心に巻回された信号コイルＷｓと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とからなっていて、リラクタ３ａが信号発電子の鉄心の磁極部との対向を開始する際及び該対向を終了する際にそれぞれ信号コイルＷｓに極性が異なる第１のパルス信号Ｖp1及びＶp2を誘起する。
【００４１】第１のパルス信号Ｖp1及び第２のパルス信号Ｖp2の波形の一例を図２（Ｂ）に示した。この例では、第１のパルス信号Ｖp1が負極性のパルスからなり、第２のパルス位置ＶP2が正極性のパルスからなっている。第１のパルス信号Ｖp1の発生位置は機関の点火位置の最大進角位置よりも更に進角した第１の回転角度位置θ1 に設定され、第２のパルス信号Ｖp2の発生位置は機関の始動時の点火位置として適した第２の回転角度位置θ2 に設定されている。
【００４２】レギュレータ６は、発電コイルＷg が出力するほぼ正弦波形の交流電圧Ｖg を整流する整流器と、該整流器の出力を設定値以下に保つように制御する制御回路とを備えたもので、発電コイルＷg からレギュレータ６を通して与えられる電圧によりバッテリ４が充電される。
【００４３】ＤＣ−ＤＣコンバータ７は、バッテリ４の出力電圧がダイオードＤ2 を通して一次コイルに印加された昇圧トランスＴsfと、バッテリ４からトランスＴsfの一次コイルに供給される一次電流を断続させる発振回路ＯＳＣとを備えたもので、バッテリ４の出力電圧（１２Ｖ）を昇圧してトランスＴsfの二次コイルに２００［Ｖ］以上の電圧を誘起する。昇圧トランスＴsfの二次コイルに得られる電圧はダイオードＤ3 を通して点火用コンデンサＣ1 と点火コイルＩＧの一次コイルとの直列回路の両端に印加されている。点火用コンデンサＣ1 はＤＣ−ＤＣコンバータ７の出力電圧により図示の極性に充電される。
【００４４】第１の波形整形回路９は、ＮＰＮトランジスタＴＲ1 と、抵抗Ｒ2 ないしＲ5と、ダイオードＤ4 及びＤ5 と、コンデンサＣ2 とからなるもので、信号コイルＷs が発生する負極性の第１のパルス信号Ｖp1がコンデンサＣ2 の両端の電圧（しきい値電圧）を超えた時に信号コイルＷs −ダイオードＤ4 −ダイオードＤ5 −抵抗Ｒ5 −信号コイルＷs の経路で電流が流れてダイオードＤ4 の両端に電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタＴＲ1 のベースエミッタ間が逆バイアスされるため、トランジスタＴＲ1 は、パルス信号Ｖp1がしきい値を超えている間だけオフ状態になり、該トランジスタＴＲ1 のコレクタにパルス信号Ｖp1がしきい値を超えている間だけ高レベルの状態になるパルス波形の第１の信号Ｖs1が得られる。ＣＰＵ８は、この第１の信号Ｖs1が発生した時に、機関のクランク軸の回転角度位置が第１の回転角度位置θ1 に達したことを検出する。
【００４５】第２の波形整形回路１０は、ＮＰＮトランジスタＴＲ2 と、抵抗Ｒ6 及びＲ7と、コンデンサＣ3 と、ダイオードＤ6 とからなるもので、信号コイルＷs が発生する第２のパルス信号Ｖp2がコンデンサＣ3 の両端の電圧（しきい値）を超えている間トランジスタＴＲ2 にベース電流が流れて該トランジスタが導通する。トランジスタＴＲ2 のコレクタには、該トランジスタが導通している間零レベルになる第２の信号Ｖs2が得られる。ＣＰＵ８は、この第２の信号Ｖs2が発生した時に機関のクランク軸の回転角度位置が機関の始動時の点火位置として適した第２の回転角度位置θ2 （機関の上死点より２°遅れた位置）に達したことを検出する。
【００４６】位置検出回路１１は、ＮＰＮトランジスタＴＲ3 と、抵抗Ｒ8 ないしＲ11と、ダイオードＤ7 及びＤ8 とからなる零クロス検出回路からなっている。この位置検出回路においては、発電コイルＷg が正の半サイクルの電圧を発生した時に、発電コイルＷg −抵抗Ｒ11−ダイオードＤ7 −ダイオードＤ8 −発電コイルＷgの経路で電流が流れてダイオードＤ7 の両端に電圧降下が生じる。この電圧降下によりトランジスタＴＲ3 のベースエミッタ間が逆バイアスされるため、該トランジスタＴＲ3 がオフ状態になる。発電コイルＷg が負の半サイクルの電圧を発生している時には、ダイオードＤ7 を通して電流が流れないため、トランジスタＴＲ3 はバッテリ４を電源として一定の直流電圧を出力する図示しない直流電源回路から抵抗Ｒ10を通してベース電流が与えられて導通する。従って、トランジスタＴＲ3 のコレクタには、図２（Ｃ）に示すように、発電コイルＷg が正の半サイクルの電圧を発生している期間高レベルの状態を保持し、発電コイルＷg が負の半サイクルの電圧を発生している期間ほぼ零レベルの状態を保持する矩形波状の信号が得られる。この矩形波信号は、発電コイルＷg の出力電圧が負の半波から正の半波に立ち上がる際の零クロス点で立上がり、発電コイルＷg の出力電圧が正の半波から負の半波に立ち下がる際の零クロス点で立下がる信号である。ＣＰＵ８はこの信号の零レベルから高レベルへの各立上がりを位置検出信号Ｖs3として認識して機関の回転角度位置情報を得る。
【００４７】本発明においては、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間で位置検出信号Ｖs3が少なくとも１回発生するように、信号発生装置の出力と発電コイルＷg の出力と間の位相関係を設定するとともに、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間で位置検出回路１１から出力される位置検出信号Ｖs3が、機関の低速度の特定の回転領域における点火位置（通常はアイドリング時の点火位置）で発生するように、発電コイルＷg の出力の位相を調整しておく。
【００４８】図示の例では、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間で位置検出回路１１が位置検出信号Ｖs3を１回だけ発生するように、信号発生装置の出力と発電コイルＷg の出力と間の位相関係が設定されるとともに、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間で位置検出回路１１から出力される位置検出信号Ｖs3が、機関のアイドリング時の点火位置として適した位置（図示の例では上死点より１０°進角した位置）θ3 で発生するように、発電コイルＷg の出力の位相が調整されている。発電コイルＷg の出力の位相の調整は、磁石式交流発電機２の固定子の取付け位置を調整することにより行なうことができる。
【００４９】始動時点火信号出力回路１２は、ＰＮＰトランジスタＴＲ4 と、抵抗Ｒ12，Ｒ13及びＲ21とからなっていて、機関の始動時の点火位置で第２のパルス信号Ｖp2が発生して第２の波形整形回路１０のトランジスタＴＲ2 がオン状態になった時にトランジスタＴＲ4 が導通して、図示しない電源回路から抵抗Ｒ13を通して始動時点火信号Ｖi1を出力する。
【００５０】始動時点火信号出力禁止回路１３は、ＮＰＮトランジスタＴＲ5 と、抵抗Ｒ14及びＲ15とからなっていて、機関の回転速度が第１の設定値を超えてＣＰＵ８がそのポートＢ1 から禁止信号を出力したときに、トランジスタＴＲ5 が導通して、低速時点火信号出力回路１２の出力端子間を短絡することにより、低速時点火信号Ｖi1の出力を禁止する。
【００５１】非始動時点火信号出力回路１４は、ＰＮＰトランジスタＴＲ6 及びＮＰＮトランジスタＴＲ7 と、抵抗Ｒ16ないしＲ20とからなっていて、ＣＰＵ８がアイドリング時の点火位置及び定常運転時の点火位置を検出してそのポートＢ2 から点火指令信号を出力した時に、トランジスタＴＲ7 及びＴＲ6 が導通して、図示しない直流電源回路からトランジスタＴＲ6 のエミッタコレクタ間と抵抗Ｒ20とを通して非始動時点火信号Ｖi2を出力する。
【００５２】オア回路１５は、カソードがサイリスタＴh1のゲートに共通接続されたダイオードＤ9 及びＤ10からなっていて、始動時点火信号Ｖi1及び非始動時点火信号Ｖi2がそれぞれダイオードＤ9 及びＤ10を通して点火回路１に入力されている。
【００５３】図１の点火制御装置のＣＰＵ８が実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図４ないし図７に示した。
【００５４】図４はメインルーチンを示したもので、このメインルーチンは、ＣＰＵ８に電源が投入された時に起動する。メインルーチンでは、先ずステップ１において各部の初期化を行い、次いでステップ２において、機関の回転速度に対して点火位置を演算し、ステップ３においてその他の必要な処理を行う。点火位置の演算は、マイクロコンピュータのＲＯＭに記憶された点火位置演算用マップ（回転速度と点火位置との関係を与えるマップ）を用いて行なう。
【００５５】第１の波形整形回路９からＣＰＵ８のポートＡ1 に第１の信号Ｖs1が与えられると、図５に示した割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１において機関の回転速度を演算する。この回転速度は、前回発生した第１の信号Ｖs1が入力されてから今回発生した第１の信号Ｖs1が入力されるまでの時間（クランク軸が１回転するのに要した時間）から機関の回転速度Ｎを演算する。
【００５６】機関の回転速度を演算した後、ステップ２において演算した回転速度Ｎが第２の設定値Ｎ2 を超えているか否かを判定する。その結果、回転速度がアイドリング領域の上限を与える回転速度に等しく設定された第２の設定値を超えていないと判定された時にはステップ３に進んでマイクロコンピュータによる点火位置の制御を中止してメインルーチンに戻る。またステップ２において回転速度が第２の設定値を超えていると判定されたときには、ステップ４に進んでマイクロコンピュータによる点火位置の制御を開始させてメインルーチンに戻る。
【００５７】第２の波形整形回路１０からＣＰＵ８のポートＡ2 に第２の信号Ｖs2が与えられると、図６の割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１において機関の回転速度Ｎがアイドリング領域の下限の速度に等しく設定された第１の設定値Ｎ1 よりも低いか否かを判定する。その結果、回転速度が第１の設定値Ｎ1 よりも低いときには、ステップ２に進んで、ポートＢ1 からの禁止信号の出力を停止して始動時点火信号出力回路１２から点火回路１に点火信号が与えられるのを許容してメインルーチンに戻る。従って、機関の回転速度がアイドリング領域の下限値を与える回転速度よりも低いときには、始動時点火信号Ｖi1が発生したときに点火回路１が点火動作を行う。
【００５８】ステップ１において回転速度Ｎが第１の設定値Ｎ1 以上になっていると判定されたときには、ステップ３に進んでポートＢ1 から禁止信号を出力する。この禁止信号によりトランジスタＴＲ5 をオン状態にして、始動時点火信号出力回路１２からの点火信号の出力を禁止した後メインルーチンに戻る。
【００５９】位置検出回路１１からＣＰＵ８のポートＡ3 に位置検出信号Ｖs3が与えられると、図７に示す割込みルーチンが実行される。この割込みルーチンでは、先ずステップ１において、現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間にあるか否かを判定する。この判定は、第１の信号Ｖs1が発生した後、第２の信号Ｖs2が発生しているか否かを見ることにより行うことができる。第１の信号Ｖs1のみが発生し、第２の信号Ｖs2が未だ発生していないときに現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間にあると判定し、それ以外の時には現在の機関のクランク軸の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間にないと判定する。
【００６０】ステップ１において、回転角度位置θが第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間にないと判定された時には、そのままメインルーチンに戻る。ステップ１において、現在の回転角度位置θが第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間にあると判定された時には、次いでステップ２に進んで回転速度Ｎが第１の設定値Ｎ1 と第２の設定値Ｎ2 との間にあるか否か（機関の回転速度がアイドリング領域にあるか否か）を判定する。その結果、機関の回転速度がアイドリング領域にあると判定された時には、ステップ３に進んで、機関の点火位置をアイドリング時の点火位置とすることを選択して、ポートＢ2 から点火指令信号を発生させる。これにより非始動時点火信号出力回路１４から点火信号を出力させて、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間で発生した位置検出信号Ｖs3の発生位置θ3 （アイドリング時の点火位置）で点火動作を行わせる。ステップ２において、機関の回転速度がアイドリング領域にないと判定された時には、ＣＰＵ８のポートＢ2 から点火指令信号を出力させることなく（アイドリング時の点火位置を選択することなく）、メインルーチンに戻る。
【００６１】図１に示した点火制御装置の動作をまとめて示すと次の通りである。機関の始動時には、図６の割込みルーチンのステップ１において、回転速度が第１の設定値よりも低いと判定されるため、同割込みルーチンのステップ２において始動時点火信号の出力が許可され、トランジスタＴＲ5 が遮断状態に保持される。従って、始動時の点火位置として適した位置に設定された第２の回転角度位置θ2 （図示の例では上死点後２°の位置）で第２の信号Ｖs2が発生した時に、第２の波形整形回路１０から始動時点火信号出力回路１２とオア回路１５とを通して点火回路のサイリスタＴh1に点火信号が与えられる。これによりサイリスタＴh1が導通して点火用コンデンサＣ1 の電荷を放電させ、点火動作を行わせる。
【００６２】内燃機関が始動した後、その回転速度が第１の設定値Ｎ1 を超えると、図６の割込みルーチンにより始動時点火位置（第２の回転角度位置θ2 ）での点火が禁止される。このときＣＰＵ８は、図７のステップ３において位置検出信号Ｖs3の発生位置θ3 をアイドリング時の点火位置として選択するモードとなり、この点火位置で位置検出信号Ｖs3が発生すると同時にポートＢ2 から点火指令信号を出力する。従って、アイドリング領域では、第１の回転角度位置θ1 と第２の回転角度位置θ2 との間に設定されたアイドリング時に適した回転角度位置θ3 （図示の例では上死点前１０°の位置）で位置検出信号Ｖs3が発生した時に点火動作が行われる。
【００６３】機関の回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超えると、図７の割込みルーチンのステップ４において、アイドリング時の点火位置θ3 を選択するモードが解除され、図５のステップ４において、マイクロコンピュータにより点火位置を制御するモードが開始されるため、図４のメインルーチンにおいて演算された点火位置で点火動作が行われる。
【００６４】メインルーチンで演算される点火位置は、第１の信号Ｖs1の発生位置（基準位置）から点火位置まで機関が回転するのに要する時間（点火位置計測時間）ΔＴの形で演算される。ＣＰＵ８は第１の信号Ｖs1が発生したことを検出したときに演算した点火位置の計測値をマイクロコンピュータ内に設けられた点火用タイマにセットしてその計測を開始させ、点火用タイマが点火位置の計測を完了した時にポートＢ2 から点火指令信号を出力する。
【００６５】図１の点火制御装置を用いた場合の点火位置θi の回転速度Ｎに対する特性の一例を図３に示した。
【００６６】上記の例では、バッテリ充電用発電コイルＷg の出力の零クロス点を特異点として検出して位置検出信号を発生させるようにしたが、他の発電コイルの出力の零クロス点を特異点として検出して位置検出信号を発生させるようにしてもよい。また磁石式交流発電機内の１つの発電コイルを、機関の回転角度位置の情報を得るために専用に用いることができて、該発電コイルから実質的にピーク位置の変動がない波形の出力を得ることができる場合には、該発電コイルの出力のピーク位置を特異点として、該ピーク位置を検出する毎に位置検出信号を発生するように位置検出回路を構成することもできる。
【００６７】上記の例では、信号発生装置３が第１のパルス信号Ｖp1を発生する間隔から機関の回転速度Ｎを演算しているか、回転速度Ｎの演算を行うことなく、信号発生装置３が出力するパルス信号の発生間隔（機関の１回転するのに要する時間）Ｔｎそのものを機関の回転速度を与える変数として用いて、回転速度の判定や点火位置の演算などを行わせるようにしてもよい。
【００６８】上記の例では、信号発生装置が第２のパルス信号Ｖp2を発生する第２の回転角度位置θ2 を、始動時の点火位置として適した位置に設定したが、第２のパルス信号Ｖp2を発生する第２の回転角度位置θ2 をアイドリング時に適した位置に設定し、信号発生装置が第２のパルス信号を出力した後に位置検出回路１１が位置検出信号を出力する位置を始動時の点火位置として適した位置に設定するようにして、機関の始動時には第２のパルス信号が発生した後、位置検出回路が位置検出信号を発生した位置で機関を点火し、機関の回転速度が第１の設定値以上、第２の設定値以下になっている時（アイドリング回転時）には、第２のパルス信号Ｖp2が発生した位置で機関を点火し、回転速度が第２の設定値を超えたときに演算された点火位置計測時間ΔＴの計測が完了した位置で機関を点火するようにしてもよい。
【００６９】信号発生装置３が第２のパルス信号Ｖp2を発生した後に位置検出回路１１が位置検出信号を出力するように構成する場合の本発明に係わる内燃機関用点火制御装置の構成例を図８以下に示した。
【００７０】図８の例では、位置検出回路１１が、比較器ＣＰ1 と、抵抗Ｒ31ないしＲ36と、ダイオードＤ31とからなっている。この例では、発電コイルＷg の出力電圧がダイオードＤ31と抵抗Ｒ31とを通して比較器ＣＰ1 の非反転入力端子に入力され、バッテリ４の電圧を抵抗Ｒ32とＲ33とからなる分圧回路により分圧して得た設定電圧Ｖf が比較器ＣＰ1 の反転入力端子に入力されている。また比較器ＣＰ1の非反転入力端子と接地間に抵抗Ｒ34が接続され、比較器ＣＰ1 の出力端子とバッテリ４の正極端子との間、及び比較器ＣＰ1 の出力端子とＣＰＵ８のポートＡ3 との間がそれぞれ抵抗Ｒ35及びＲ36を通して接続されている。この例では、図１の例で設けられていた始動時点火信号出力回路１２及び始動時点火信号出力禁止回路１３が省略され、常にＣＰＵ８がポートＢ2 から点火指令信号を発生した時に点火信号出力回路１４´を通して点火回路１に点火信号が与えられるようになっている。点火信号出力回路１４´の構成は、図１の例で用いた非始動時点火信号出力回路１４の構成と同じである。その他の点は、図１に示した例と同様に構成されている。
【００７１】図８に示した点火装置の動作を示すタイミングチャートを図９に示した。図９において、（Ａ）は信号発生装置３が発生するパルス信号を示し、（Ｂ）はＣＰＵ８内の点火用タイマの計測動作を示す。また（Ｃ）は点火回路１に与えられる点火信号Ｖi を示し、（Ｄ），（Ｅ）及び（Ｆ）はそれぞれ発電コイルＷg の出力電圧波形、位置検出回路１１が出力する位置検出信号Ｖｑ，Ｖｑ´の波形、点火回路１の点火コイルＩＧの一次コイルの誘起電圧Ｖ1 の波形を示している。なお図９においては、横軸に時間ｔをとっている。
【００７２】図８に示した例では、図９（Ｅ）に示したように、発電コイルＷｇの出力電圧が設定値（設定電圧Ｖf の電圧値）未満の時に比較器ＣＰ1 の出力電圧が低レベルの状態を保持し、発電コイルＷｇの出力電圧が設定値以上になっている時に比較器ＣＰ1 の出力電圧が高レベルの状態を保持する。この例では、磁石式交流発電機が４極に構成されているため、発電コイルＷｇは、機関の１回転当り２サイクルの交流電圧を出力する。そして、信号発生装置３が第２のパルス信号Ｖp2を発生した後に位置検出回路１１が位置検出信号Ｖｑ及びＶｑ´を順次発生するように、磁石式交流発電機の出力と信号発生装置３の出力との位相関係が設定されている。図９（Ｅ）においてＶｑは信号発生装置３が第２のパルス信号Ｖp2を発生した後に最初に発生する位置検出信号を示し、Ｖｑ´は信号発生装置３が第２のパルス信号Ｖp2を発生した後２番目に発生する位置検出信号を示している。
【００７３】図９に示した例では、機関の回転速度の第１の設定値を１０００［ｒｐｍ］とし、この第１の設定値よりも低い領域を極低速領域としている。また回転速度の第２の設定値を２０００［ｒｐｍ］とし、１０００［ｒｐｍ］から２０００［ｒｐｍ］までの領域を低速領域としている。
【００７４】回転速度が第１の設定値１０００［ｒｐｍ］未満の時には、第２のパルス信号Ｖp1が発生した後時刻ｔ1 で最初の位置検出信号Ｖｑが発生した時にＣＰＵ８が点火指令信号を発生する。したがって、回転速度が第１の設定値未満の領域では、図９（Ｃ）に示すように、位置検出信号Ｖｑが発生した時に点火回路１に点火信号Ｖi が与えられ、点火用コンデンサＣ1 が放電させられる。この放電時に点火コイルＩＧの一次コイルに電圧Ｖ1 が誘起し、点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧が誘起して機関の点火動作が行われる。ＣＰＵ８は、第２のパルス信号Ｖp2が発生した後２番目の位置検出信号Ｖｑ´が発生した時には、点火指令信号の発生を行わない。
【００７５】機関の回転速度が第１の設定値（１０００ｒｐｍ）から第２の設定値（２０００ｒｐｍ）の値をとる低速領域（アイドリング領域）では、時刻ｔ2 で第２のパルス信号Ｖp2が発生した時にＣＰＵ８が点火指令信号を発生する。したがってこの領域では、時刻ｔ2 で第２のパルス信号Ｖp2が発生した時に点火回路１に点火信号Ｖi が与えられて点火動作が行われる。時刻ｔ2 で点火指令信号を発生した後、位置検出信号Ｖｑが発生するが、ＣＰＵ８はこの位置検出信号を認識しても点火指令信号の出力を行わない。
【００７６】回転速度が２０００［ｒｐｍ］を超える領域では、図９の右端に示されたように、ＣＰＵ８内の点火用タイマが演算された点火位置計測時間ΔＴの計測を完了した時刻ｔ3 で点火回路１に点火信号Ｖi が与えられて点火動作が行われる。このときＣＰＵは、第２のパルス信号Ｖp2及び位置検出信号Ｖs3による点火指令信号の出力を禁止する。
【００７７】上記のように、図８に示した例では、機関の回転速度が第１の設定値未満の領域で、発電コイルの出力電圧が設定値Ｖf に達して位置検出信号Ｖｑが発生した時に点火動作が行われる。発電コイルの出力電圧が設定値Ｖf に達する位相は、回転速度の上昇に伴う発電コイルの出力電圧の波高値の増大に伴って進んで行くため、位置検出信号Ｖｑが立上るタイミングは回転速度の上昇に伴って進角していく。
【００７８】図１０（Ａ）は、回転速度の種々の値に対して発電コイルの出力電圧Ｖｇの半波の波形を示したもので、同図においてａないしｄはそれぞれ回転速度が３００，５００，７００及び９００［ｒｐｍ］のときの発電機の出力電圧Ｖｇの波形を示している。位置検出回路１１はこれらの電圧が設定電圧Ｖf 以上になっている期間位置検出信号Ｖｑを出力するため、回転速度が３００，５００，７００及び９００［ｒｐｍ］のときに位置検出回路１１が出力する位置検出信号の波形はそれぞれ図１０（Ｂ）ないし（Ｅ）に示すようになる。
【００７９】図１０に示した例では、機関の上死点ＴＤＣで発電コイルＷｇの出力電圧がピークに達するように磁石式交流発電機の固定子の取り付け位置が設定されている。図１０においてＢＴＤＣは機関の上死点よりも進角側であることを示し、ＡＴＤＣは機関の上死点よりも遅角側であることを示している。
【００８０】上記のように、位置検出信号Ｖｑが発生するタイミングは回転速度の上昇に伴って進角していくため、機関の回転速度が第１の設定値未満になっている極低速領域では、機関の回転速度の上昇に伴って点火位置が徐々に進角していき、最終的には回転速度が第１の設定値から第２の設定値までの範囲の値を示す低速領域（アイドリング領域）での点火位置に収束する。したがって、図８の点火装置によれば、図１１に示すように、機関の回転速度Ｎが第１の設定値Ｎ1 未満になっている極低速領域で点火時期（点火位置に相当するタイミング）ｔｉが進角していき、回転速度が第１の設定値Ｎ1 から第２の設定値Ｎ2 までの値をとる低速領域では点火時期ｔｉが一定になり、回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超える中高速領域で点火時期ｔｉが進角していく特性が得られる。
【００８１】図１１の特性において、機関の始動時の点火時期ｔｉの進角量Δｔ1 を十分に小さくしておくことにより始動時にケッチンが生じるのを防ぐことができ、固定点火位置を適当なタイミングに設定したおくことにより、アイドリング領域での回転を安定にすることができる。
【００８２】また図１１に示したように、機関の極低速時に点火時期を徐々に進角させて低速領域での点火時期に収束させるようにすると、回転速度が極低速領域から低速領域に入る際に点火時期をステップ状に進角させる場合に比べて機関の回転を安定にすることができる。
【００８３】なお図１１に示した例では、回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超える中高速領域で点火時期が直線的に進角しているが、回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超える領域の点火時期（点火位置）はＣＰＵ８により演算される点火位置計測時間ΔＴにより決まるため、回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超える領域での点火特性は、ＣＰＵ８による演算内容（機関側の要求により決まる。）により相違する。
【００８４】図８の点火装置において、ＣＰＵ８が実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示すフローチャートを図１２及び図１３に示した。
【００８５】図１２は信号発生装置が第１のパルス信号Ｖp1を発生する毎に実行される割り込みルーチンを示したもので、この割り込みルーチンでは、先ずステップ１で前回の第１のパルス信号の発生時刻から今回の第２のパルス信号の発生時刻までの時間（機関が１回転するのに要した時間）Ｔｎを読込み、読み込んだ時間ＴｎをＲＡＭに格納する。次いでステップ２でこの時間Ｔｎを回転速度の第２の設定値Ｎ2 に相応する時間Ｔ2 と比較する。その結果、Ｔ2 ＜Ｔｎ（Ｎ＜Ｎ2 ）であるときには、ステップ３に進んで時間Ｔｎが回転速度の第１の設定値Ｎ1 に相応する値Ｔ1 を超えているか否か（Ｎ＜Ｎ1 であるか否か）を判定する。その結果、Ｔｎ＞Ｔ1 であるときには、ステップ４に進んで位置検出信号Ｖｑの立上りのエッジで点火を行うことを許可し、メインルーチンに戻る。メインルーチンの構成は、図４に示したものと同様である。ステップ３においてＴｎ≦Ｔ1 （Ｎ≧Ｎ1）であると判定されたときには、ステップ５に進んで第２のパルス信号Ｖp2の発生位置（固定点火位置）での点火を許可し、位置検出信号Ｖｑの立上りのエッジでの点火を禁止してメインルーチンに戻る。
【００８６】またステップ２において、Ｔ2 ≧Ｔｎ（Ｎ≧Ｎ2 ）であると判定されたときには、ステップ６に進んで演算された点火位置計測時間ΔＴにより点火位置を定めることを許可し、固定点火位置（第２のパルス信号の発生位置）で点火を行うこと及び位置検出信号Ｖｑの立上りエッジで点火を行うことを禁止してメインルーチンに戻る。
【００８７】図１２のステップ４で位置検出信号Ｖq の立上りのエッジで点火を行うことが許可されている状態で、ＣＰＵ８が位置検出信号Ｖq ，Ｖq ´の立上りのエッジを認識したときに図１３の割込みルーチンが実行される。この割り込みルーチンのステップ１では、ＣＰＵ８が認識した位置検出信号の立上りのエッジが第１のパルス信号Ｖp1が発生した後最初に認識されたエッジであるか否か（最初の位置検出信号Ｖq であるか否か）を判定し、最初のエッジである場合には、ステップ２に進んで点火指令信号を出力する。ステップ１で最初のエッジでないと判定されたときには、何もしないで（位置検出信号Ｖq ´の立上りのエッジで点火指令信号を発生させることなく）メインルーチンに戻る。
【００８８】図１４は機関の始動時の点火位置を位置検出信号により定めるようにした点火装置の他の構成例を示したもので、この例では、位置検出回路１１が発電コイルＷｇの出力電圧のピーク点を特異点として検出するピーク検出回路からなっている。位置検出回路１１の出力は、抵抗Ｒ40を通してＣＰＵ８のポートＡ3 に入力されている。ＣＰＵ８のポートに入力される電圧を制限するため、ポートＡ3 と接地間にツェナーダイオードＺＤ1 が接続されている。
【００８９】図１４に示した位置検出回路１１は、ＰＮＰトランジスタＴＲ31及びＴＲ32とダイオードＤ32及びＤ33と、抵抗Ｒ37ないしＲ39と、コンデンサＣ31とからなっている。このピーク検出回路では、発電コイルＷｇが正の半サイクルの電圧を発生したときにダイオードＤ32と抵抗Ｒ37とトランジスタＴＲ31のエミッタベース回路とコンデンサＣ31とを通して電流が流れ、トランジスタＴＲ31がオン状態になる。トランジスタＴＲ31がオン状態にあるときには、トランジスタＴＲ32がオフ状態に保たれるため、位置検出信号１１は出力を発生しない。発電コイルＷｇの正の半サイクルの出力電圧がピークに達するとコンデンサＣ31に充電電流が流れなくなるため、トランジスタＴＲ31がオフ状態になる。トランジスタＴＲ31がオフ状態になるとトランジスタＴＲ32にベース電流が流れて該トランジスタＴＲ32がオン状態になるため、位置検出回路１１が出力信号を発生する。
【００９０】なお一般にピーク検出回路は、発電コイルの一方の半サイクルの電圧で充電されるコンデンサと、該コンデンサに充電電流が流れている間駆動信号が与えられてオン状態を保持するスイッチ素子と、該スイッチ素子がオン状態からオフ状態になったときに出力信号を発生する回路とにより構成することができ、その構成は図１４に示した例に限定されない。
【００９１】図１４に示した点火装置において、位置検出回路１１が出力する位置検出信号Ｖｓの波形を図１５（Ｃ）に示した。図１５の（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ信号発生装置が出力するパルス信号の波形及び磁石式交流発電機の発電コイルＷｇが出力する正の半サイクルの電圧Ｖｇの波形を示している。ＣＰＵ８は機関の回転速度が第１の設定値Ｎ1 未満のときに第２のパルス信号Ｖp2が発生した後に最初に発生する位置検出信号Ｖｓの立上りで点火指令信号を発生する。この点火指令信号により図１５（Ｄ）に示すように点火装置に点火信号Ｖｉが与えられる。図１５（Ｂ）及び（Ｃ）において、実線で示した波形は機関の回転速度が第１の設定値よりも低いある値を示しているときの波形を示し、破線で示した波形は実線で示した波形が得られる回転速度よりも更に低い回転速度における波形を示している。これらから明らかなように、発電コイルの出力電圧のピーク位置は回転速度が変化してもほぼ一定の位置保持する。この例では、機関の上死点ＴＤＣよりも僅かに遅角した位置で発電コイルの出力電圧の正の半サイクルの電圧がピークに達するように設定されている。
【００９２】図１４に示した点火装置によると、図１６に示したように、回転速度が第１の設定値Ｎ1 未満のときに上死点ＴＤＣよりも僅かに遅角した位置（位置検出信号Ｖｓの発生位置）で点火が行われ、回転速度が第１の設定値Ｎ1 から第２の設定値Ｎ2 までの値を示す領域では第２のパルス信号Ｖp2の発生位置で点火が行われる。また回転速度が第２の設定値Ｎ2 を超える領域では、ＣＰＵ８により演算された点火位置で点火が行われる。この例では、発電コイルＷｇの正の半サイクルの出力電圧のピーク位置を適当に設定しておくことにより、始動時にケッチンが生じるのを防ぐことができ、第２のパルス信号Ｖp2の発生位置を適当に設定しておくことにより、アイドリング領域等の低速領域での回転を安定にすることができる。
【００９３】図１４に示した例では、ＣＰＵ８が位置検出回路１１の出力信号を認識したときに点火信号出力回路１４を通して点火回路１に点火信号を与えるようにしているが、図１に示した例と同様に、位置検出回路１１が位置検出信号を発生したときにオア回路１５を通して点火回路１に点火信号を与えるように構成することもできる。ピーク検出回路からなる位置検出回路１５からオア回路１５を通して点火回路１に点火信号を与えるようにする場合の装置の構成例を図１７に示した。図１７の点火装置の構成は、位置検出回路１１がピーク検出回路からなっている点、及び位置検出回路１１が第２のパルス信号Ｖp2の発生位置よりも遅れた位置で位置検出信号を発生する点、及び図１に示された始動時点火信号出力回路１２が省略されている点、及び始動時点火信号出力禁止回路１３のトランジスタのコレクタがピーク検出回路のコンデンサＣ31の非接地側の端子に接続されている点を除き、図１に示した例と同様である。
【００９４】図１７のように構成した場合には、機関の回転速度が第１の設定値を超えている時に、ＣＰＵ８がポートＢ1 から禁止信号を出力する。このとき、始動時点火信号出力禁止回路１３がピーク検出回路のコンデンサＣ31を短絡するため、トランジスタＴＲ31はオン状態を保持し、トランジスタＴＲ32はオフ状態を保持する。したがって、機関の回転速度が第１の設定値を超えている状態では、図１８（Ｄ）に示したように、位置検出回路１１からオア回路１５に与えられる点火信号Ｖi1が零に保たれる。
【００９５】図１４及び図１７に示した点火制御装置においては、位置検出回路１１をピーク検出回路により構成したが、これらの点火制御装置において、位置検出回路を零クロス検出回路により構成することもできる。
【００９６】上記の説明では、点火回路１としてコンデンサ放電式の回路を用いるとしたが、電流遮断形の点火回路が用いられる場合にも本発明を適用することができる。
【００９７】
【発明の効果】以上のように、請求項１ないし９に記載された発明によれば、信号発生装置が遅角した位置で発生する第２のパルス信号と、内燃機関により駆動される磁石式交流発電機の出力波形の特異点を検出することにより発生させた位置検出信号とを用いて、機関の始動時及び低速時の点火位置を定めるようにしたので、信号発生装置の構成を複雑にすることなく、始動時及び低速時（アイドリング時）の点火位置の制御をきめ細かく行って、機関の始動性を良好にするとともに、機関のアイドリング時の回転を安定させることができる利点がある。
【００９８】特に請求項１０に記載した発明によれば、機関の回転速度が第１の設定値よりも低い領域（極低速領域）で点火位置が徐々に進角して、回転速度が第１の設定値から第２の設定値までの範囲の値を示す低速領域（アイドリング領域）での点火位置に収束する特性を得ることができるため、極低速領域から低速領域に入る際に点火位置をステップ状に進角させる場合よりも更に低速時の機関の動作を安定に行わせることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１３４０
【氏名又は名称】国産電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年５月１８日（２０００．５．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７３４５０
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 英俊
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２００７７６（Ｐ２００１−２００７７６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月２７日（２００１．７．２７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１４６２７１（Ｐ２０００−１４６２７１） |
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