(57)【要約】【課題】制御回路の入力ラインにフィルタ回路を挿入することなく点火ノイズやスイッチングノイズ等のノイズによる制御回路の誤動作を防止することができる内燃エンジンの点火装置を提供する。【解決手段】所定時間の経過回数を計数するカウンタの計数値が第１所定値を越えた以降においてスイッチングパルス信号を繰り返し生成するパルス信号発生手段と、スイッチングパルス信号に応じてオンオフするスイッチング素子によって直流電圧を出力するスイッチング電源と、内燃エンジンの基準位置信号の発生直後にカウンタの計数値が第１所定値より大なる第２所定値を越えたときカウンタの計数値を初期値に戻し、内燃エンジンの動作サイクルにおける点火時期を示す点火トリガ信号を発する点火トリガ信号生成手段と、点火トリガ信号に応答して直流電圧を電源としたパルス状電圧信号を生成してそれをイグニッションコイルに印加する昇圧回路と、を備えた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンの動作サイクルの基準角度位置を示す基準位置信号を発生する検出手段と、
所定時間の経過回数を計数するカウンタと、
前記カウンタの計数値が第１所定値を越えたか否かを判別する第１判別手段と、
前記第１判別手段によって前記カウンタの計数値が第１所定値を越えたと判別された以降においてスイッチングパルス信号を繰り返し生成するパルス信号発生手段と、
前記スイッチングパルス信号に応じてオンオフするスイッチング素子によって直流電圧を出力するスイッチング電源と、
前記基準位置信号に応答して前記カウンタの計数値が前記第１所定値より大なる第２所定値を越えたか否かを判別する第２判別手段と、
前記第２判別手段によって前記カウンタの計数値が前記第２所定値を越えたと判別されたとき前記カウンタの計数値を初期値に戻し、前記動作サイクルにおける点火時期を示す点火トリガ信号を発する点火トリガ信号生成手段と、
前記点火トリガ信号に応答して前記直流電圧を電源としたパルス状電圧信号を生成してそれをイグニッションコイルに印加する昇圧回路と、を備えたことを特徴とする点火装置。
【請求項２】
前記基準位置信号は気筒の圧縮上死点を示すＴＤＣ信号であることを特徴とする請求項１記載の点火装置。
【請求項３】
前記パルス信号生成手段は、前記直流電圧が所定電圧に等しくなるようにデューティ比を設定し、そのデューティ比の前記スイッチングパルス信号を生成することを特徴とする請求項１記載の点火装置。
【請求項４】
前記昇圧回路によって印加されたパルス状電圧信号はイグニッションコイルによって昇圧されて点火プラグに供給されることを特徴とする請求項１記載の点火装置。
【請求項５】
前記カウンタ、前記第１判別手段、前記パルス信号発生手段、前記第２判別手段及び前記点火トリガ信号生成手段は、マイクロコンピュータからなる制御回路によって構成されることを特徴する請求項１記載の点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、内燃エンジンの点火プラグに供給する高電圧を発生する点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンの点火装置には、点火時期設定回路と、スイッチング電源と、昇圧回路とを備えたものがある。点火時期設定回路は内燃エンジンの点火時期を設定し、その点火時期に点火トリガ信号を生成する。スイッチング電源はバッテリ電圧を昇圧して直流電圧を生成する。昇圧回路は例えば、ＣＤＩ（Ｃａｐａｓｉｔｏｒ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）方式の昇圧回路であり、直流電圧を電源として点火トリガ信号に応じたタイミングでパルス状電圧信号を生成し、それをイグニッションコイルに供給することによって点火プラグへ印加すべき高電圧を生成する。
【０００３】
従来の点火装置においては、上記の点火時期設定回路とスイッチング電源と昇圧回路とが、通常、マイクロコンピュータ等の制御回路と共に一体に構成されている。制御回路はスイッチング電源の直流電圧を予め定められた電圧になるようにスイッチングパルス信号を生成することも行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の点火装置においては、イグニッションコイルの１次巻線に大電流が流れるために発生する点火ノイズ、スイッチング電源から生成されるスイッチングノイズ等のノイズが制御回路の入力ラインに混入して制御回路が誤動作する場合があるという問題点があった。
【０００５】
これに対処するために入力ラインにフィルタ回路を挿入してノイズ成分を低減させるようにした点火装置は既に知られている（例えば、特公平７−５６２５１号公報）。
しかしながら、制御回路にはカム角センサやクランク角センサ等の内燃エンジンの運転パラメータを検出する各種のセンサのために複数の入力ラインが存在し、その入力ライン毎にフィルタ回路を挿入する必要があるので、コスト高を招来するという別の問題点が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、制御回路の入力ラインにフィルタ回路を挿入することなく点火ノイズやスイッチングノイズ等のノイズによる制御回路の誤動作を防止することができる内燃エンジンの点火装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の点火装置は、内燃エンジンの動作サイクルの基準角度位置を示す基準位置信号を発生する検出手段と、所定時間の経過回数を計数するカウンタと、カウンタの計数値が第１所定値を越えたか否かを判別する第１判別手段と、第１判別手段によってカウンタの計数値が第１所定値を越えたと判別された以降においてスイッチングパルス信号を繰り返し生成するパルス信号発生手段と、スイッチングパルス信号に応じてオンオフするスイッチング素子によって直流電圧を出力するスイッチング電源と、基準位置信号に応答してカウンタの計数値が第１所定値より大なる第２所定値を越えたか否かを判別する第２判別手段と、第２判別手段によってカウンタの計数値が第２所定値を越えたと判別されたときカウンタの計数値を初期値に戻し、動作サイクルにおける点火時期を示す点火トリガ信号を発する点火トリガ信号生成手段と、点火トリガ信号に応答して直流電圧を電源としたパルス状電圧信号を生成してそれをイグニッションコイルに印加する昇圧回路と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による内燃エンジンの点火装置の電気系を示している。この点火装置は、図１に示すように、制御回路１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２、ＣＤＩ方式の昇圧回路３及びイグニッションコイル４を備えている。制御回路１は、例えば、マイクロコンピュータからなり、後述する動作によって点火トリガ信号及びスイッチングパルス信号を発生する。制御回路１には、カム角センサ１１、クランク角センサ１２、スロットルセンサ１３、吸気圧センサ１４及び水温センサ１５が接続されている。カム角センサ１１は、内燃エンジンのカム軸（図示せず）の回転に連動して、内燃エンジンの動作サイクルの基準角度位置としてピストンの圧縮上死点近傍を示すＴＤＣ信号を発生する。クランク角センサ１２は内燃エンジンのクランク軸（図示せず）の回転に連動してクランク軸が所定の角度（例えば、１５度）だけ回転する毎にクランクパルスが発生する。スロットルセンサ１３は内燃エンジンのスロットル弁の開度を検出する。吸気圧センサ１４は吸気管１内の負圧を検出する。水温センサ１５はエンジン冷却水温を検出する。スロットルセンサ１３、吸気圧センサ１４及び水温センサ１５は検出値を電圧信号として制御回路１に出力する。
【０００９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、スイッチング電源であり、トランジスタ２１、ブロッキングトランス２２、ダイオード２３及び抵抗２４，２５からなる。トランジスタ２１はＮＰＮトランジスタであり、そのベースは制御回路１に接続されている。トランジスタ２１のエミッタはアース接続され、コレクタはブロッキングトランス２２に接続されている。
【００１０】
ブロッキングトランス２２は、１次巻線２２ａと、２次巻線２２ｂとを有している。１次巻線２２ａの一端はバッテリ電圧ＶＢの正出力ラインに接続され、他端はトランジスタ２１のコレクタに接続されている。よって、トランジスタ２１がオンであるときに１次巻線２２ａにはバッテリ電圧ＶＢが印加される。制御回路１による制御によってトランジスタ２１はオンオフを繰り返すので、１次巻線２２ａにはバッテリ電圧ＶＢが断続的に印加される。それによって２次巻線２２ｂにはパルス状の交流電圧が発生する。２次巻線２２ｂの一端にはダイオード２３が接続され、他端はアース接続されている。
【００１１】
ダイオード２３は整流用である。ダイオード２３の整流出力ラインとアースとの間には抵抗２４，２５が直列に接続されている。抵抗２４，２５は分圧回路を構成し、ダイオード２３による整流後の直流電圧を分圧して制御回路１に供給する。
昇圧回路３は、トランジスタ３１、ＳＣＲ３２及びコンデンサ３３からなり、イグニッションコイル４の２次巻線４ａに高電圧を発生させる動作を行う。トランジスタ３１はＰＮＰ型トランジスタであり、そのベースは制御回路１に接続され、エミッタはアース接続され、コレクタはＳＣＲ３２のゲートに接続されている。トランジスタ３１のベースには制御回路１から点火トリガ信号が供給され、その点火トリガ信号に応じてトランジスタ３１はオン状態となる。ＳＣＲ３２のアノードは、ダイオード２３の整流出力ラインにコンデンサ３３の一端と共に接続され、カソードはアース接続されている。トランジスタ３１のオン時にはゲートに電圧ＶＢが印加されてＳＣＲ３２はオンとなる。
【００１２】
イグニッションコイル４の２次巻線４ｂの一端が点火プラグ５に接続され、他端はアース接続されている。ＳＣＲ３２がオフからオンに変化した直後にコンデンサ３３が放電し、それに蓄電された電荷によってイグニッションコイル４の１次巻線４ａの両端間の電圧が上昇し、それが２次巻線４ｂには点火プラグ５に火花を生じさせる高電圧となって現れる。
【００１３】
かかる構成の本発明による点火装置においては、点火トリガ信号を生成する点火トリガ信号生成処理と、スイッチングパルス信号を生成するスイッチングパルス信号生成処理とが制御回路１において実行される。点火トリガ信号生成処理は、カム角センサ１１から発生される気筒の圧縮上死点を示すＴＤＣ信号に応じて割り込み処理として行われる。スイッチングパルス信号生成処理は所定時間（例えば、１ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００１４】
制御回路１は、スイッチングパルス信号生成処理において図２に示すように、先ず、カウンタの計数値がＦＦより小であるか否かを判別する（ステップＳ１）。カウンタは次のステップＳ２の実行によってソフトウエアによって形成されるが、ハードウエアとして備えても良い。カウンタはその計数値がＦＦ以上である場合には計数範囲外となる。制御回路１は、カウンタの計数値＜ＦＦの場合にはカウンタの計数値を１だけ増加させる（ステップＳ２）。その増加後のカウンタの計数値が２以上であるか否かを判別する（ステップＳ３）。カウンタの計数値＜２の場合には、スイッチングパルス信号生成処理を一旦終了する。一方、カウンタの計数値≧２の場合には、スイッチングパルス信号を生成し（ステップＳ４）、その後、スイッチングパルス信号生成処理を一旦終了する。ステップＳ４では抵抗２４，２５による分圧回路の出力電圧に応じてスイッチングパルス信号のパルス幅、すなわちデューティ比が演算によって又はデータテーブルを用いて設定される。スイッチングパルス信号のパルス幅は、分圧回路の出力電圧が所定電圧になるように設定される。
【００１５】
ステップＳ４で生成されたスイッチングパルス信号はトランジスタ２１をオンオフさせる。これによってブロッキングトランス２２の１次巻線２２ａに断続的電圧ＶＢが印加され、２次巻線２２ｂに交流信号が発生する。その交流信号がダイオード２３によって半波整流され、その整流後の直流電圧が抵抗２４，２５による分圧回路に印加される。よって、ダイオード２３から出力される整流後の電圧は、スイッチングパルス信号のパルス幅の制御によって所定電圧にフィードバック制御される。また、ダイオード２３による整流後の直流電圧はコンデンサ３３を充電させる。
【００１６】
制御回路１は、上記のしたようにカム角センサ１１からＴＤＣ信号が供給されたとき割り込み処理として点火トリガ信号生成処理を実行する。点火トリガ信号生成処理においては、図３に示すように、先ず、カウンタの計数値が５以上であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。カウンタの計数値が５以上である場合には、クランク角センサ１２、スロットルセンサ１３、吸気圧センサ１４及び水温センサ１５の各出力信号に応じて点火時期を演算する（ステップＳ１２）。その後、カウンタの計数値を０にクリアし（ステップＳ１３）、スイッチングパルス信号の生成を停止する（ステップＳ１４）。更に、点火時期において点火トリガ信号を出力する（ステップＳ１５）。一方、カウンタの計数値が５より小である場合には、割り込み処理を直ちに終了する。
【００１７】
ステップＳ１４の実行によって点火トリガ信号を生成する場合には、点火トリガ信号はトランジスタ３１はオン状態となる。トランジスタ３１のオンによって電圧ＶＢがトランジスタ３１のエミッタ・コレクタを介してＳＣＲ３２のゲートに印加されてＳＣＲ３２がオンとなる。ＳＣＲ３２がオフからオンに変化した時にコンデンサ３３が放電し、その蓄電電荷によってイグニッションコイル４の１次巻線４ａを電流が流れ、その１次巻線４ａの両端間の電圧が上昇する。それによって２次巻線４ｂには高電圧の点火信号が生成し、点火プラグ５に印加される。
【００１８】
図４（ａ）〜（ｇ）はＴＤＣ信号、点火トリガ信号生成処理、点火トリガ信号、点火信号、スイッチングパルス信号生成処理、スイッチングパルス信号及びカウンタの計数値の関係を例示している。
スイッチングパルス信号生成処理は図４（ｅ）に示すように、１ｍｓｅｃの間隔で周期的に実行されている。スイッチングパルス信号生成処理でカウンタの計数値が７となった直後に図４（ａ）に示す如き波形のＴＤＣ信号が発生する。そのＴＤＣ信号に応じて点火トリガ信号生成処理が図４（ｂ）に示すように実行され、点火トリガ信号生成処理におけるステップＳ１３によってカウンタの計数値が図４（ｇ）に示すように０にクリアされ、更に、ステップＳ１４によってスイッチングパルス信号の生成が図４（ｆ）に示すタイミングで停止される。また、点火トリガ信号生成処理のステップＳ１５によって図４（ｃ）に示すタイミングで点火トリガ信号が生成される。点火トリガ信号に基づいて点火信号が図４（ｄ）に示す如き波形にて生成される。カウンタの計数値はその後のスイッチングパルス信号生成処理毎に１ずつ増加される。カウンタの計数値が２になるまではスイッチングパルス信号生成処理のステップＳ４が実行されないので、カウンタの計数値が０又は１である期間ｔ１においてはスイッチングパルス信号が生成されない。よって、この期間ｔ１にはＤＣ−ＤＣコンバータ２の動作が停止されるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２からのスイッチングノイズによるＳＣＲ３２の誤点孤を防止することができる。また、カウンタの計数値が５に達するまでの期間ｔ２においては点火トリガ信号生成処理のステップＳ１２〜Ｓ１５が実行されないので、点火トリガ信号生成処理がノイズによって誤って実行された場合においてもカウンタのクリア、スイッチングパルス信号の停止及び点火トリガ信号の生成が行われることはない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、制御回路の入力ラインにフィルタ回路を挿入することなく点火ノイズやスイッチングノイズ等のノイズによる制御回路の誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した点火装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置中の制御回路によるスイッチングパルス信号生成処理を示すフローチャートである。
【図３】図１の装置中の制御回路による点火トリガ信号生成処理を示すフローチャートである。
【図４】図１の装置の各部の動作タイミング及び信号波形を示す図である。
【符号の説明】
１　制御回路
２　ＤＣ−ＤＣコンバータ
３　昇圧回路
４　イグニッションコイル
２２　ブロッキングトランス
３２　ＳＣＲ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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