(57)【要約】【課題】クランク角信号の計数と点火タイマによる計測値の計測とを併用して演算された点火位置の検出を行う内燃機関用点火装置において、基準信号とクランク角信号との間の位相差の影響を受けることなく、点火位置を正確に検出すること。【解決手段】基準信号Ｖs1とクランク角信号Ｖcrとの間の位相差を誤差角Δβとして求め、基準信号Ｖs1の発生位置である基準位置θ1から目標点火位置θi1までの角度λ1から誤差角Δβを減じた角度をクランク角信号の発生間隔である単位角度θuで除することにより、目標計数値Ｓoを求める。クランク角信号Ｖcrの計数値Ｓkが目標計数値に達したときに点火タイマによる計時動作を開始させ、点火タイマの計時動作が完了したクランク角位置を目標点火位置θi1として検出する。この点火位置で点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせる。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の特定のクランク角位置で基準信号を発生する信号発生器と、前記内燃機関のクランク軸が単位角度θu回転する毎にクランク角信号を発生するクランク角センサと、前記内燃機関の点火位置を演算する点火位置演算手段と、前記基準信号が発生するクランク角位置を計数開始位置として前記クランク角信号を計数するクランク角信号計数手段と、前記クランク軸が前記基準位置から前記点火位置演算手段により演算された点火位置まで回転する間に前記クランク角信号発生手段に計数させるクランク角信号の数を目標計数値として決定する目標計数値決定手段と、前記クランク角信号計数手段が計数した計数値が前記目標計数値に達した時のクランク角位置を点火位置計測開始位置として該点火位置計測開始位置から前記点火位置までの角度を残り角として演算する残り角演算手段と、前記クランク軸が前記残り角を回転するのに要する時間を点火タイマ計測時間として求める点火タイマ計測時間演算手段と、前記点火位置計測開始位置で点火タイマに前記点火タイマ計測時間の計測を開始させ、前記点火タイマが前記点火タイマ計測時間の計測を完了した時に点火信号を発生する点火信号発生手段と、前記点火信号が発生した時に前記内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加する点火用高電圧を発生する点火回路とを備えた内燃機関用点火装置であって、
前記目標計数値決定手段は、前記基準信号が発生したときのクランク角位置と前記クランク角信号計数手段により最初に計数される第１番目のクランク角信号の発生位置との間の角度を誤差角度Δβとして検出する誤差角度検出手段と、前記基準位置から前記点火位置演算手段により演算された点火位置までの角度λから前記誤差角度を差し引いた角度λ−Δβを前記単位角度θuで除することにより求めた商に１を加えた値の小数点以下を切り捨てた値を最大目標計数値として演算する最大目標計数値演算手段とを備えていて、前記目標計数値を前記最大目標計数値以下に決定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装置。
【請求項２】
前記誤差角度検出手段は、
前記基準信号が発生してから前記第１番目のクランク角信号が発生するまでの時間ｔ1と、前記クランク角センサが前記第１番目のクランク角信号を発生してから続いて第２番目のクランク角信号を発生するまでの時間ｔ2と、前記単位角度θuとから、前記誤差角度ΔβをΔβ＝θu・ｔ1／ｔ2の演算式により演算することにより前記誤差角度を求めように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船外機等に使用される内燃機関を点火するのに好適な内燃機関用点火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用点火装置は、点火信号が与えられたときに点火用の高電圧を発生する点火回路と、マイクロコンピュータを用いて点火回路に点火信号を与える位置を制御する点火位置制御装置とにより構成される。
【０００３】
内燃機関の点火位置（点火動作を行わせるクランク角位置）をマイクロコンピュータを用いて制御する場合には、機関の特定のクランク角位置を基準位置として定めておいて、この基準位置が検出されたときに演算された点火位置の計測を開始させ、その計測が完了したときに（点火位置が検出されたときに）点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせるようにしている。
【０００４】
この種の制御を行う点火装置においては、機関のクランク軸に取り付けられたロータに設けられたリラクタのエッジを検出してパルス信号を発生する信号発生器を設けて、この信号発生器が機関の特定のクランク角位置で発生するパルス信号を基準信号として用い、該基準信号の発生位置を基準位置とする。マイクロコンピュータは、機関の回転速度等の制御条件に対して目標点火位置を演算し、演算した目標点火位置を、クランク軸が基準位置からその目標点火位置まで回転する間に点火タイマに計測させる時間（点火タイマ計測時間）に変換する。
【０００５】
そして、信号発生器が基準信号を発生したときに、点火タイマ計測時間を点火タイマにセットしてその計測を開始させ、点火タイマが点火タイマ計測時間の計測を完了した時のクランク角位置を点火位置として、この点火位置で点火回路に点火信号を与える。
【０００６】
目標点火位置を計測するために用いる点火タイマ計測時間は、基準位置からその目標点火位置までの角度と、クランク軸の回転速度（クランク軸の回転速度）とにより決まる。従って、各種の制御条件に対して演算された目標点火位置を正確に検出して、演算された通りの目標点火位置で点火動作を行わせるためには、点火タイマ計測時間を演算する際に用いた回転速度と、目標点火位置を計測する際の機関の回転速度とが一致している必要がある。
【０００７】
内燃機関がある程度以上の回転速度で運転されているときには、点火タイマ計測時間を演算する際の回転速度（その直前に検出されている回転速度）と、目標点火位置を計測する際の回転速度との間に問題になるような差が生じることはないため、上記のような方法で点火位置を検出することにより、点火位置の制御を支障なく行うことができる。
【０００８】
しかしながら、機関の始動時及び極低速回転時には、機関の行程変化に伴ってクランク軸の回転速度が細かく変動するため、点火タイマ計測時間を演算する際の回転速度と目標点火位置を計測する際の回転速度との間に大きな差が生じ、上記の方法では目標点火位置を正確に検出することができない。
【０００９】
そこで、機関の始動時及び極低速時においては、演算された点火位置で点火を行わせるのではなく、機関の極低速時の点火位置として適したクランク角位置で信号発生器から固定点火用パルス信号を発生させるようにしておいて、固定点火用パルス信号が発生したときに点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせるようにしている。この場合、機関の極低速時の点火位置は固定点火用パルス信号の発生位置に固定され、回転速度等の制御条件に対する点火位置の制御は行われない。
【００１０】
ところが、内燃機関の用途によっては、極低速運転時にも点火位置を各種の制御条件に対して制御することが必要とされることがある。例えば、船外機などに使用される内燃機関は、トローリングを行う際に極低速状態で運転されるため、極低速状態での運転を安定に行わせることが必要とされ、極低速運転時にも、点火位置を制御することが必要とされる。
【００１１】
そこで、極低速運転時の点火位置の制御を安定に行わせるため、スタータモータに取り付けられたピニオンギアを噛み合わせるためにフライホイールの外周に取り付けられたリングギアの歯を検出するクランク角センサをリングギアの近傍に配置して、このクランク角センサがリングギアの各歯を検出する毎に（クランク軸が一定の角度回転する毎に）発生する信号を計数することにより点火位置を検出することが行われている。クランク角センサは、信号発生器と同様に構成されたもので、リングギアの各歯の両端のエッジを検出したときに極性が異なるパルスを発生する。
【００１２】
この方法では、クランク角センサがリングギアの各歯の両端のエッジを検出した際に発生する対のパルスをフリップフロップ回路などからなる波形整形回路に入力することにより、リングギアの歯の幅に相当する信号幅を有する矩形波状のクランク角信号に変換し、信号発生器が基準信号を発生するクランク角位置を計数開始位置として、カウンタにクランク角信号の計数を開始させる。そして、カウンタの計数値が目標値に達したときのクランク角位置を機関の点火位置とし、該点火位置で点火回路に点火信号を与えることにより点火動作を行わせる。
【００１３】
図５（Ａ）は、信号発生器が基準位置で発生するパルス信号Ｖs1をクランク角θに対して示し、図５（Ｂ）は、クランク角センサが発生するパルスを波形整形回路に入力することにより生成させたクランク角信号Ｖcrの波形を示している。各クランク角信号Ｖcrの立上がりのエッジ及び立下がりのエッジがそれぞれリングギアの各歯の回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジに対応している。クランク角信号Ｖcrは、クランク軸がリングギアの歯のピッチに相当する単位角度θu回転する毎に発生する。
【００１４】
図５（Ｃ）は、従来の点火装置において、クランク角信号Ｖcrを計数することにより点火位置を検出する方法を示している。従来の点火装置においては、信号発生器が発生する基準信号Ｖs1がしきい値Ｖtに達するクランク角位置（基準位置）θ1を計数開始位置として、計数開始位置以後に発生するクランク角信号をカウンタにより計数する。図５（Ｃ）の階段状の波形はカウンタの計数値Ｓkの変化を示したもので、カウンタの計数値は、新たなクランク角信号Ｖcrが立ち上がる毎に１ずつインクリメントされる。カウンタによるクランク角信号の計数値Ｓkが目標値Ｓoに達したときのクランク角位置を点火位置θi1´とし、この点火位置で点火回路に点火信号を与えることにより点火動作を行わせる。目標値Ｓoは、基準位置θ1から目標点火位置θi1までの角度λ1をリングギアの歯の１ピッチ分に相当する単位角度θuで除して小数点以下を切り捨てることにより求められる。
【００１５】
基準位置θ1から目標点火位置θi1までの角度λ1を単位角度θuで除した場合、一般には割り切れないため、上記のようにしてクランク角信号の計数値の目標値Ｓoを求めて、計数値Ｓkが目標値Ｓoに達したときのクランク角位置を点火位置とした場合には、実際の点火位置θi1´と目標点火位置θi1との間に最大でリングギアの歯の１ピッチ分に相当する角度（単位角度）θu分の誤差Δαが生じる。
【００１６】
またクランク角センサ及び信号発生器の取り付け位置の誤差により、基準信号Ｖs1とクランク角信号Ｖcrとの間に生じ得る位相差Δβが最大でリングギアの歯の１ピッチ分（単位角度θu）になるため、実際の点火位置と目標点火位置との間に生じ得る誤差Δα＋Δβは最大でリングギアの歯の２ピッチ分（２θu）に達する。
【００１７】
またクランク角信号を計数することにより点火位置を求めるようにした場合、信号発生器及びクランク角センサの取り付け精度を十分に高めたとしても、点火位置制御の分解能は、リングギアの歯数により決まるため、点火位置を細かく制御することができない。従って、各種の制御条件に対して点火位置を細かく制御することが必要とされる機関の高速時においても上記の方法で点火位置を検出するようにした場合には、点火位置の制御を的確に行わせることができない。
【００１８】
そこで、特許文献１に示された点火装置では、回転速度の変動が激しい極低速回転領域においては、図５（Ｃ）に示すように基準位置θ1を計測開始位置としてクランク角信号Ｖcrを計数することにより点火位置θin（ｎは点火すべき気筒の番号、図５においてはｎ＝１）を検出し、機関の回転速度が安定する回転領域では点火タイマ計測時間を点火タイマに計測させる通常の方法により点火位置を検出するようにしている。
【００１９】
しかしながら、特許文献１に示された点火装置においても、クランク角信号Ｖcrを計数することにより点火位置を求める回転速度領域では、前述のように、信号発生器及びクランク角センサの取り付け位置の精度によって実際の点火位置と目標点火位置との間の誤差が大きくなり、点火位置の制御を的確に行うことができないことがある。このような問題を解決するため、特許文献２に示されたように、クランク角信号の計数と点火タイマによる計時動作とを併用するようにした点火装置が提案された。
【００２０】
特許文献２に示された点火装置においては、図５（Ｄ）に示したように、信号発生器が基準信号Ｖs1を発生する基準位置θ1をクランク角信号の計測開始位置して、この位置でクランク角信号Ｖcrの計数を開始させた後、その計数値Ｓkが目標値Ｓoに達したときのクランク角位置θ2を点火位置計測開始位置とし、この計測開始位置θ2で点火タイマに点火タイマ計測時間の計測を開始させることにより、演算により求めた点火位置の計測を行わせる。図５（Ｄ）のＳtは点火タイマの計測値を示しており、該点火タイマの計測値が目標値（点火タイマ計測時間）ｔi1に達したときのクランク角位置を点火位置θi1´として、この点火位置で点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせる。
【特許文献１】特開平１０−１４１１９３号公報
【特許文献２】特許第２６５３２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献２に示されたように、クランク角信号の計数と点火タイマによる点火タイマ計測時間の計測とを併用した場合にも、基準信号Ｖs1とクランク角信号Ｖcrとの間に生じ得る位相差Δβに相当する誤差（最大でリングギアの１つの歯の幅に相当する誤差）Δγ（図５Ｄ参照）が、実際の点火位置θi1´と目標点火位置θi1との間に生じるおそれがあり、点火位置を正確に制御することが難しかった。
【００２２】
本発明の目的は、基準信号とクランク角信号との間の位相差が点火位置の検出誤差として現れるのを防いで、機関の点火位置の制御を正確に行うことができるようにした内燃機関用点火装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、内燃機関の特定のクランク角位置で基準信号を発生する信号発生器と、内燃機関のクランク軸が単位角度θu回転する毎にクランク角信号を発生するクランク角センサと、内燃機関の点火位置を演算する点火位置演算手段と、基準信号が発生するクランク角位置を計数開始位置としてクランク角信号を計数するクランク角信号計数手段と、クランク軸が基準位置から点火位置演算手段により演算された点火位置まで回転する間にクランク角信号発生手段に計数させるクランク角信号の数を目標計数値として決定する目標計数値決定手段と、クランク角信号計数手段が計数した計数値が目標計数値に達した時のクランク角位置を点火位置計測開始位置として該点火位置計測開始位置から点火位置までの角度を残り角θxとして演算する残り角演算手段と、該残り角θxnをクランク軸が回転するのに要する時間を点火タイマ計測時間ｔinとして求める点火タイマ計測時間演算手段と、点火位置計測開始位置で点火タイマに点火タイマ計測時間ｔinの計測を開始させ、点火タイマが点火タイマ計測時間の計測を完了した時に点火信号を発生する点火信号発生手段と、点火信号が発生した時に内燃機関の気筒に取り付けられた点火プラグに印加する点火用高電圧を発生する点火回路とを備えた内燃機関用点火装置を対象とする。
【００２４】
本発明においては、前記の目的を達成するため、目標計数値決定手段が、基準信号が発生したときのクランク角位置とクランク角信号計数手段により最初に計数される第１番目のクランク角信号の発生位置との間の角度を誤差角度Δβとして検出する誤差角度検出手段と、基準位置から点火位置演算手段により演算された各気筒の点火位置θinまでの角度λn（nは１以上気筒数以下の整数）から誤差角度を差し引いた角度λn−Δβを単位角度θuで除することにより求めた商に１を加えた値の小数点以下を切り捨てた値を最大目標計数値ＣＮnmaxとして演算する最大目標計数値演算手段とを備えていて、基準位置から各気筒の点火位置までの間に計数する目標計数値ＣＮnを、演算された最大目標計数値以下に決定するように構成されている。最大目標計数値ＣＮnmaxは、下記の式により与えられる。ここでｉｎｔは、商の小数点以下を切り捨てて整数分のみをとることを意味する。
【００２５】
ＣＮnmax＝ｉｎｔ｛（λn−Δβ）／θu｝＋１                          …（１）
上記のように、基準信号が発生したときのクランク角位置とクランク角信号計数手段により最初に計数される第１番目のクランク角信号の発生位置との間の角度を誤差角度Δβとして検出して、基準位置から点火位置演算手段により演算された各気筒の点火位置θinまでの角度λnから誤差角度を差し引いた角度λn−Δβと、単位角度θuとを用いて、クランク角信号の目標計数値を求めるようにすると、基準信号とクランク角信号との間の位相差Δβが点火位置の検出誤差として現れるのを防ぐことができるため、点火位置の制御を正確に行わせることができる。
【００２６】
上記誤差角度検出手段は、基準信号が発生してから第１番目のクランク角信号が発生するまでの時間ｔ1と、クランク角センサが第１番目のクランク角信号を発生してから続いて第２番目のクランク角信号を発生するまでの時間ｔ2と単位角度θuとから、誤差角度Δβを下記の演算式を用いて演算することにより誤差角度を求めるように構成することができる。
【００２７】
Δβ＝θu・ｔ1／ｔ2                                              …（２）
上記目標計数値ＣＮnは、最大目標計数値ＣＮnmax以下に決定すればよいが、機関の行程変化に伴ってクランク軸の回転速度変動が大きく変動する極低速時においては、目標計数値を最大計数値に等しく設定するのが好ましい。回転速度が安定する中高速領域では、最大目標計数値よりも小さい値に目標計数値を決定することができる。
【００２８】
また機関の中高速回転領域では、クランク角信号を計数することなく、基準位置を点火位置計測開始位置として、該点火位置計測開始位置で点火タイマ計測時間の計測を開始させることにより点火位置を検出するようにしてもよい。
【００２９】
残り角演算手段は、基準位置から点火位置までの角度λから誤差角度を差し引いた角度λn−Δβと、目標計数値ＣＮnと、単位角度θuとから、下記の演算式を用いてｎ番目に点火する気筒の目標点火位置前に残された残り角θxnを演算するように構成することができる。
【００３０】
θxn＝（λn−Δβ）−（ＣＮn−１）×θu                              …（３）
また点火タイマ計測時間演算手段は、クランク角信号の計数値が目標計数値に達する直前のクランク角信号の発生間隔（時間）ｔoと、残り角θxnと、単位角度θuとから、下記の演算式により点火タイマ計測時間ｔinを演算するように構成することができる。
【００３１】
ｔin＝（θxn／θu）×ｔo                                            …（４）
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、基準信号が発生したときのクランク角位置とクランク角信号計数手段により最初に計数される第１番目のクランク角信号の発生位置との間の角度を誤差角度Δβとして検出して、基準位置から点火位置演算手段により演算された点火位置までの角度λnから誤差角度を差し引いた角度λn−Δβと、単位角度θuとを用いてクランク角信号の目標計数値を求めるので、基準信号とクランク角信号との間の位相差が点火位置の検出誤差として現れるのを防いで、点火位置の制御を正確に行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００３４】
図１は本発明の実施形態で用いるハードウェアの構成例を示したもので、この例では３気筒２サイクル内燃機関を点火するものとする。図１において、１は内燃機関により駆動される磁石発電機、２は点火回路、３は点火回路を制御する制御ユニットである。
【００３５】
磁石発電機１は、内燃機関のクランク軸に取り付けられたフライホイール４の内周に永久磁石を取り付けて構成した磁石回転子５と、該磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する鉄心に発電コイルを巻回してなる固定子とにより構成される周知のもので、その固定子側に設けられた１つの発電コイルがエキサイタコイル６として用いられる。エキサイタコイル６の一端は接地されている。
【００３６】
フライホイール４の外周には該フライホイールの周方向に所定の極弧角をもって延びる円弧状のリラクタ４ａが設けられ、フライホイールの外周の近傍には、信号発生器７が設けられている。信号発生器７は、リラクタ４ａに対向する磁極部を有する鉄心に巻回された信号コイルと、該鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えた周知のもので、リラクタ４ａの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出したときに図６（Ａ）に示すように、極性が異なるパルスＶs1及びＶs2を発生する。本実施形態では、リラクタ４ａの極弧角が１２０度に設定されていて、機関のクランク軸の回転角度位置が第１気筒の上死点前１２０度の位置θ1に一致したときに、信号発生器７がリラクタ４ａの回転方向の前端側のエッジを検出してしきい値Ｖt以上のパルスＶs1を発生するようになっている。この例では、パルスＶs1を基準信号として用いて、この基準信号Ｖs1が発生するクランク角位置（第１気筒の上死点前１２０°の位置）θ1を基準位置とし、この基準位置を、後記するクランク角信号Ｖcrの計数を開始する計数開始位置とする。
【００３７】
フライホイール４の外周には機関を始動する際に駆動されるスタータモータに取り付けられたピニオンギアを噛み合わせるためのリングギア８が取り付けられている。リングギア８は強磁性材料（鉄）からなっていて、このリングギアの近傍にクランク角センサ９が配置されている。クランク角センサ９は、信号発生器７と同様に構成されていて、リングギア８の各歯のエッジを検出して極性が異なるパルス信号を発生する。この例では、リングギア８が１００個の歯を備えていて、隣接する歯相互間の間隔（単位角度）が３．６度となっている。  
点火回路２は、第１気筒ないし第３気筒用の点火コイルＩＧ1ないしＩＧ3と、これらの点火コイルの一次電流を制御する第１ないし第３気筒用の一次電流制御回路ＰＣ1ないしＰＣ3と、内燃機関の第１気筒ないし第３気筒にそれぞれ取り付けられて、点火コイルＩＧ1ないしＩＧ3から点火用の高電圧が印加される点火プラグＰ1ないしＰ3とからなっている。
【００３８】
各点火コイルは、一端が共通接続された一次コイルＷ1及び二次コイルＷ2を有していて、二次コイルＷ2の他端は高圧コードを通して対応する気筒の点火プラグの非接地側端子に接続され、一次コイルＷ1の他端は接地されている。
【００３９】
一次電流制御回路ＰＣ1ないしＰＣ３は、周知のコンデンサ放電式の回路からなっている。各一次電流制御回路は、対応する点火コイルの一次コイルの一端に一端が接続された点火用コンデンサＣ1と、点火用コンデンサＣ1の他端にカソードが接続され、アノードがエキサイタコイル６の非接地側端子に接続されたダイオードＤ1と、点火用コンデンサＣ1の他端と接地間にカソードを接地側に向けて接続されたサイリスタＴhと、対応する点火コイルの一次コイルの一端と接地間にカソードを接地側に向けて接続されたダイオードＤ2とを備えていて、一次電流制御回路ＰＣ1ないしＰＣ3のサイリスタＴhのゲートからそれぞれ第１気筒ないし第３気筒用の点火信号入力端子ａ1ないしａ3が導出されている。これらの入力端子ａ1ないしａ3にはそれぞれ、機関の第１気筒ないし第３気筒の点火位置で、制御ユニット３から点火信号が与えられる。
【００４０】
図示の点火回路２においては、エキサイタコイル６が図示の矢印方向の正の半波の電圧を出力したときに、各一次電流制御回路の点火用コンデンサＣ1がダイオードＤ1及びＤ2を通して図示の極性に充電される。内燃機関の第１気筒ないし第３気筒の点火位置でそれぞれ制御ユニット３から点火信号入力端子ａ1ないしａ3に点火信号Ｖiが与えられると、一次電流制御回路ＰＣ1ないしＰＣ3のサイリスタＴhがオン状態になるため、各点火用コンデンサＣ1の電荷が対応するサイリスタＴhと対応する点火コイルの一次コイルＷ1とを通して放電させられる。このようにして各気筒用の一次電流制御回路において点火用コンデンサＣ1の電荷が対応する点火コイルの一次コイルを通して放電させられると、各点火コイルの二次コイルＷ2に点火用高電圧が誘起し、該点火用高電圧が各気筒の点火プラグに印加される。これにより各気筒の点火プラグで火花放電が生じて機関が点火される。
【００４１】
制御ユニット３は、マイクロコンピュータ３Ａと、波形整形回路３Ｂ及び３Ｃとを備えている。マイクロコンピュータ３Ａは、少なくともＣＰＵ３０１と、１６ビットタイマ３０２と、割込み制御回路３０３と、ラッチ回路３０４と、ＲＯＭ及びＲＡＭ（図示せず。）とを備えていて、信号発生器７の出力及びクランク角センサ９の出力がそれぞれ波形整形回路３Ｂ及び３Ｃを通して割込み制御回路３０３に入力されている。１６ビットタイマ３０２は１ビット１μsecのフリーランタイマからなっている。
【００４２】
波形整形回路３Ｂは、信号発生器７が基準位置で発生する基準信号Ｖs1をマイクロコンピュータが認識し得る信号に変換して割込み制御回路３０３に入力する。また波形整形回路３Ｃはフリップフロップ回路などからなっていて、クランク角センサ９がリングギアの各歯の両端のエッジを検出した際に発生する対のパルスをリングギアの歯の幅に相当する信号幅を有する矩形波状のクランク角信号Ｖcrに変換する。波形整形回路３Ｃが出力するクランク角信号Ｖcrの一例を図６（Ｂ）に示した。図６において、＃１ＴＤＣないし＃３ＴＤＣはそれぞれ第１気筒ないし第３気筒の上死点（第１気筒ないし第３気筒のピストンがそれぞれ上死点に達したときのクランク角位置）を示している。図示の例では、基準信号Ｖs1とクランク角信号Ｖcrとの間に位相差（誤差角）Δβが存在している。
【００４３】
割込み制御回路３０３は、波形整形回路３Ｂから基準信号を波形整形して得た信号が入力された時、及び波形整形回路３Ｃからクランク角信号が入力された時に（クランク角信号の立上がりで）、ラッチ回路３０４にフリーランタイマ３０２のその時の計測値（時刻）をラッチさせるとともに、ＣＰＵ３０１が実行中のメインルーチンの処理に割込みをかけて、所定の割込み処理を行わせる。割込み処理の優先順位は、クランク角信号による割込みよりも、基準信号による割込みの方を高くしてあり、クランク角信号が発生している間に基準信号が発生したときには、クランク角信号による割込み要求を無視して、基準信号による割込み要求を先に受け付け、その基準信号による割り込み処理が終了した後に、引き続いて、先に発生したクランク角信号による未処理の割り込み処理を実行するようになっている。
【００４４】
ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、図２に示すメインルーチンを実行する。このメインルーチンでは、マイクロコンピュータが起動したときに先ずステップ１で各部のイニシャライズを行い、次いでステップ２で、機関の回転速度の演算や、ユーザーが定めた要求点火時期データや、回転速度、或いは各種の制御条件を検出しているセンサの出力に応じて各気筒の目標点火位置を演算する。各気筒の目標点火位置θinは、基準位置θ1から目標点火位置θinまでの角度λnとして演算される。回転速度のデータ及び目標点火位置のデータは、一定の周期毎に更新される。本実施形態では、内燃機関が３気筒であるため、基準位置θ1から第１気筒の点火位置までの角度λ1ないし第３気筒の点火位置までの角度λ3が演算される。
【００４５】
ＣＰＵは、基準信号による割込み要求を受けたときに図３に示す基準信号割込みを実行する。この基準信号割込みでは、先ずステップ１で前回基準信号が発生した時刻から今回の基準信号が発生した時刻までの間にクランク角信号による割込みが発生した回数（クランク信号の計数値）を記憶しているＲＡＭを初期化し、ステップ２においてクランク角信号の発生時刻と基準信号の発生時刻とが一致しているか否かを判定する。その結果、クランク角信号の発生時刻と基準信号の発生時刻とが一致していないと判定されたときには、ステップ３に進んでクランク角信号の方が基準信号よりも先に発生したか否かを判定する。その結果、クランク角信号が基準信号よりも先に発生していないと判定されたときには、ステップ４で条件１が成立していると判定して条件１が成立したことを示すフラグをセットし、他の条件が成立していることを示すフラグをクリアしてメインルーチンに復帰する。
【００４６】
ステップ３でクランク角信号の方が基準信号よりも先に発生したと判定されたときには、ステップ５で条件２が成立していると判定して、条件２が成立したことを示すフラグをセットし、他の条件が成立していることを示すフラグをクリアしてメインルーチンに復帰する。またステップ２でクランク角信号の発生時刻と基準信号の発生時刻とが一致していると判定されたときには、ステップ６で条件３が成立していると判定して、条件３が成立したことを示すフラグをセットし、他の条件が成立していることを示すフラグをクリアしてメインルーチンに復帰する。
【００４７】
上記条件１ないし条件３は、下記の場合に成立する。
【００４８】
条件１は、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、基準信号による割込み要求のみがあった場合、または基準信号による割込み要求の方がクランク角信号による割込み要求よりも速い場合に成立する。条件１が成立しているときには、基準信号による割込み処理が終了した後に受け付けられるクランク角信号による割込み要求（図７Ｂに丸数字の１を付して示したクランク角信号Ｖcrの立上がりで行われる割込み要求）があったときに、基準信号が発生した後（クランク角信号の計数を開始した後）第１番目のクランク角信号が発生したと認識される。なお図７においては、横軸にクランク角θをとっているが、基準信号とクランク角信号との位相関係の判定は、ラッチ回路３０４によりラッチされている基準信号及びクランク角信号の発生時刻（基準信号による割り込みがかけられた時刻及びクランク角信号による割り込みがかけられた時刻）により行われる。
【００４９】
条件１が成立しているとき、基準信号による割り込み処理は、図７（Ｅ）に斜線で示した区間ａで実行される。また同図に示した区間ｂ1で第１番目のクランク角信号による割り込み処理が実行され、以後次の基準信号が発生するまでの間、２番目以降のクランク角信号がそれぞれ立ち上がる毎に、区間ｂ2，ｂ3，…でクランク角信号による割り込みが実行される。
【００５０】
条件２は、図８（Ａ），（Ｂ）に示したように、クランク角信号が基準信号よりも先に割込み要求をしたが、クランク角信号が発生している間に基準信号が発生したため、優先順位により基準信号による割込み要求が先に受け付けられた場合に成立する。条件２が成立しているときには、基準信号による割込み要求よりも先に発生したクランク角信号は計数されず、基準信号が発生した後に最初に発生したクランク角信号により割込み要求（図８Ｂに丸数字１を付して示したクランク角信号Ｖcrの立上がりで実行される割込み要求）があったときに、基準信号発生後第１番目のクランク角信号Ｖcrが発生したと認識される。
【００５１】
条件２が成立しているときには、図８（Ｅ）に示したａの区間で基準信号による割り込み処理が実行され、図示のｂoの区間で基準信号が発生する直前に発生したクランク角信号の立上り（図８Ｂに示したクランク角位置θaで発生したクランク角信号の立上り）で実行される筈だった未処理の割り込み処理が実行される。また第１番目のクランク角信号が立ち上がった直後の区間ｂ1で第１番目のクランク角信号による割り込み処理が実行され、以後次の基準信号が発生するまでの間、２番目以降のクランク角信号がそれぞれ立ち上がる毎に、区間ｂ2，ｂ3，…でクランク角信号による割り込みが実行される。
【００５２】
条件３は、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、クランク角信号と基準信号とが同時に発生したが、優先順位によりクランク角信号による割込み要求が受け付けられた場合である。この場合には、クランク角信号と基準信号との位相差がないとして、基準信号と同時に発生したクランク角信号による割込み要求（図９Ｂに丸数字１を付して示したクランク角信号Ｖcrの立上がりで実行される割込み要求）があったときに、基準信号発生後（計数開始位置以降）第１番目のクランク角信号が発生したと認識される。
【００５３】
条件３が成立しているときには、図９（Ｅ）に示すａの区間で基準信号による割り込み処理が実行され、続いてｂ1の区間で第１番目のクランク角信号による割り込み処理が実行される。以後次の基準信号が発生するまでの間、２番目以降のクランク角信号がそれぞれ立ち上がる毎に、区間ｂ2，ｂ3，…でクランク角信号による割り込みが実行される。
【００５４】
基準信号による割り込みが終了した後に、クランク角信号による割り込み要求が受け付けられ、図４に示したクランク角信号割り込みルーチンが実行される。この割り込みルーチンでは、先ずステップ１において割り込みカウンタを１だけインクリメントする（計数値を記憶させるＲＡＭの内容に１を加える）。次いでステップ２においてカウンタの計数値が１であるか否かを判定し、カウンタの計数値が１である場合には、今回のクランク角信号割り込みが基準信号が発生した後最初に行われる割り込みであると判定し、ステップ３で、図３の基準信号割り込みで条件３が成立していると判定されたか否かを判定する。その結果条件３が成立していないときには、ステップ４で条件２が成立しているか否かを判定し、条件２が成立していないときにはステップ５で基準信号が発生した時刻から今回の第１番目のクランク角信号が発生した時刻までの時間ｔ1を演算してメインルーチンに復帰する。
【００５５】
ステップ４で条件２が成立していると判定されたときには、今回の割り込み要求が基準信号の発生タイミングよりも前に発生したものであり、今回発生したクランク角信号と基準信号との間の位相差を計測することは不要であるため、ステップ６でカウンタの計数値をクリアし（０とし）、次いでステップ７で条件２が成立していることを示すフラグをクリアしてこの割り込みを終了する。
【００５６】
ステップ３で条件３が成立している（基準信号の発生時刻と１番目のクランク角信号の発生時刻とが一致している）と判定されたときには、今回発生したクランク角信号と基準信号との間の位相差を計測することは不要である（位相差を補正する必要がない）ため、何もしないでこの割り込みを終了する。
【００５７】
ステップ２でカウンタの計数値が１でないと判定され、ステップ８でカウンタの計数値が２であると判定されたとき（今回の割り込みが２番目のクランク角信号による割り込みであると判定されたとき）には、次いでステップ９で条件３が成立しているか否かを判定し、条件３が成立していないときには、ステップ１０で１番目のクランク角信号の発生時刻から２番目のクランク角信号の発生時刻までの時間ｔ2を演算する。次いでステップ１１で基準信号と１番目のクランク角信号との間の位相差（誤差角）Δβを演算式Δβ＝θu・ｔ1／ｔ2［前記の（２）式］により演算する。この誤差角Δβを基準位置から目標点火位置θinまでの角度λnから減じることにより誤差角Δβを補正する（誤差角の影響をなくす）ことができる。
【００５８】
次いでステップ１２において、演算式ＣＮn＝ｉｎｔ｛（λn−Δβ）／θu｝＋１において、λnをλ1，λ2及びλ3として、基準位置（計測開始位置）θ1以降、第１気筒ないし第３気筒の目標点火位置θi1ないしθi3までの間にそれぞれ計数するクランク角信号の目標計数値ＣＮ1ないしＣＮ3を演算する。ここでは、目標計数値を（１）式の最大目標計数値ＣＮnmaxに等しくするとしている。
【００５９】
ステップ１２においてはまた、演算式θx＝（λn−Δβ）−（ＣＮn−１）×θuにおいて、λnをλ1ないしλ3とし、目標計数値ＣＮnをＣＮ1ないしＣＮ3として、クランク角信号の計数値が目標計数値ＣＮ1〜ＣＮ3に達するそれぞれの位置から目標点火位置θi1〜θi3までの残り角θx1ないしθx3をそれぞれ演算し、その後メインルーチンに復帰する。
【００６０】
ステップ９で条件３が成立していると判定されたときには、ステップ１３で基準信号と１番目のクランク角信号との位相差Δβを０とした後に、ステップ１２に進んで目標計数値ＣＮ1ないしＣＮ3と残り角θx1ないしθx3とを演算する。
【００６１】
ステップ８でカウンタの計数値が２でない（今回発生したクランク角信号が３番目以降のクランク角信号である）と判定されたときには、ステップ１４に進んでカウンタの計数値Ｓkが目標計数値ＣＮ1に等しいか否かを判定し、等しくない場合にはメインルーチンに復帰して、クランク角信号の計数を継続させる。ステップ１４でカウンタの計数値が目標計数値ＣＮ1に等しいと判定されたときには、ステップ１５に進んで、残り角θx1から第１気筒の目標点火位置を計測するための点火タイマ計測時間ｔi1＝（θx1／θu）×ｔoを演算し、ステップ１６で点火タイマ計測時間ｔi1を点火タイマにセットしてその計測を開始させる。その後ステップ１７で次の第２気筒の点火に備えて目標計数値ＣＮn及び残り角θxnを第２気筒用の値に更新する処理を行った後メインルーチンに復帰する。
【００６２】
点火タイマが点火タイマ計測時間ｔi1の計測を完了すると、図示しない点火タイマ割り込みが実行されて、第１気筒の一次電流制御回路ＰＣ1のサイリスタＴhに点火信号を与える処理が行われる。これにより、第１気筒の一次電流制御回路ＰＣ1の点火用コンデンサＣ1の電荷が点火コイルＩＧ1の一次コイルを通して放電し、機関の第１気筒で点火動作が行われる。
【００６３】
第１気筒の点火が行われた後も図４のクランク角信号割り込みは継続され、ステップ１４でカウンタの計数値Ｓkが第２気筒の点火位置を検出するための目標計数値ＣＮ2に等しくなったと判定されたときに、ステップ１５及び１６が実行されて、点火タイマに点火タイマ計測時間ｔi2がセットされ、第２気筒の点火位置の計測が行われる。その後ステップ１７で第３気筒の点火に備えて目標計数値ＣＮn及び残り角θxnが第３気筒用の値に更新され、点火タイマが点火位置計測時間の計測を完了したときに第２気筒の点火が行われる。以後同様の動作が繰り返されて第３気筒の点火が行われる。
【００６４】
図７ないし図９において、（Ｃ）はクランク角信号計数手段の計数値Ｓkを示しており、この計数値は、クランク角信号の立上りが検出される毎に１ずつ増加させられる。また図７ないし図９において（Ｄ）は点火タイマの計測値Ｓtを示している。点火タイマは、クランク角信号の計数値が目標値に達するクランク角位置θ2nで点火位置計測時間ｔinの計測を開始して、その計測が完了したときに目標点火位置θin（図７ないし図９においてはｎ＝１）を検出する。
【００６５】
本発明においては、基準信号Ｖs1と第１番目のクランク角信号との間の位相差（誤差角）Δβを求めて、基準位置から目標点火位置までの角度λnから誤差角Δβを差し引いた値を単位角度θuで除することによりクランク角信号の目標計数値を求めるようにしたので、誤差角Δβの影響を受けるこなく、目標点火位置を検出するためのクランク角信号の目標計数値を決定することができる。従って、クランク角信号の計数値が目標計数値に達した時に点火タイマをスタートさせて、点火位置までの残り角を計測することにより、目標点火位置を正確に求めることができ、点火位置の制御を正確に行うことができる。
【００６６】
図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示された従来の点火装置における点火位置の計測動作と比較するために、本発明に係わる点火装置における点火位置の計測動作を図５（Ｅ）に示した。クランク角信号の計数動作と、点火タイマによる計時動作とを併用して点火位置を検出するようにした従来の点火装置によった場合には、図５（Ｄ）に示したように、誤差角Δβの影響で実際の点火位置θi1´が目標点火位置θi1からずれることがあったが、本発明によれば、誤差角Δβの影響を受けることなく、目標点火位置θi1を正確に検出して、点火位置の制御を正確に行わせることができる。
【００６７】
本実施形態においては、図２のメインルーチンのステップ２により、内燃機関の点火位置を演算する点火位置演算手段が構成され、基準信号が発生した後に実行が許可される図４の割り込みルーチンのステップ１により、基準信号が発生するクランク角位置を計数開始位置としてクランク角信号を計数するクランク角信号計数手段が構成される。
【００６８】
また図４の割り込みルーチンのステップ１２により、クランク軸が基準位置から点火位置演算手段により演算された点火位置まで回転する間にクランク角信号発生手段に計数させるクランク角信号の数を目標計数値として決定する目標計数値決定手段と、クランク角信号計数手段が計数した計数値が目標計数値に達した時のクランク角位置を点火位置計測開始位置として該点火位置計測開始位置から点火位置までの角度を残り角θxnとして演算する残り角演算手段とが構成される。
【００６９】
更に図４のステップ１５により、クランク軸が残り角を回転するのに要する時間を点火タイマ計測時間として求める点火タイマ計測時間演算手段が構成され、図４のステップ１６と点火タイマが点火位置計測時間の計測を完了したときに点火信号を発生させる図示しない点火タイマ割り込みとにより、点火位置計測開始位置で点火タイマに点火タイマ計測時間の計測を開始させ、点火タイマが点火タイマ計測時間の計測を完了した時に点火信号を発生する点火信号発生手段が構成される。
【００７０】
また図４のステップ１１により、基準信号が発生したときのクランク角位置とクランク角信号計数手段により最初に計数される第１番目のクランク角信号の発生位置との間の角度を誤差角度Δβとして検出する誤差角度検出手段が構成され、図４のステップ１２により、基準位置から点火位置演算手段により演算された点火位置までの角度λnから誤差角度を差し引いた角度λn−Δβを単位角度θuで除することにより求めた商に１を加えた値の小数点以下を切り捨てた値を最大目標計数値として演算する最大目標計数値演算手段が構成され、この最大目標計数値演算手段により演算された最大目標計数値を目標計数値として決定するように、目標計数値決定手段が構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態で用いるハードウェアの構成例を示した回路図である。
【図２】図１の実施形態においてマイクロコンピュータが実行するメインルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】図１の実施形態においてマイクロコンピュータが実行する基準信号割り込みルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】図１の実施形態においてマイクロコンピュータが実行するクランク角信号割り込みルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】内燃機関用点火装置において点火位置を検出するための動作を、従来例による場合と本発明の実施形態による場合とを比較して示した説明図である。
【図６】本発明の実施形態において信号発生器が発生する基準信号の波形及びクランク角センサの出力を波形整形する波形整形回路から得られるクランク角信号の波形を示した波形図である。
【図７】本発明の実施形態において基準信号とクランク角信号との間に条件１が成立しているときの動作を説明する動作説明図である。
【図８】本発明の実施形態において基準信号とクランク角信号との間に条件２が成立しているときの動作を説明する動作説明図である。
【図９】本発明の実施形態において基準信号とクランク角信号との間に条件３が成立しているときの動作を説明する動作説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  磁石発電機
２  点火回路
３  制御ユニット
３Ａ  マイクロコンピュータ
３Ｂ  波形整形回路
３Ｃ  波形整形回路
７  信号発生器
９  クランク角センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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