JP2004092568A

JP2004092568A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2004092568A
Application number: JP2002256868A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Hatada; 畑田　秀一; Akira Shinoda; 篠田　明; Katsuhiro Sakai; 酒井　勝弘
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】点火コイルの１次コイルの１次電圧を利用して燃料の噴射制御する内燃機関において、点火プラグが発火しないときに燃料噴射弁が燃料を噴射することを防止することである。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、点火制御ユニット５０及び燃料噴射弁制御ユニット５５から成る。点火制御ユニット５０は検知手段４０から回転信号が入力される入力部５１と、入力部からの信号に基づき所定時期に点火コイル４５の２次コイル４５ｂに高電圧を発生させる第１出力部５２とを含む。燃料噴射制御ユニット５５は１次コイル４５ａの１次電圧が入力されその閾値はエンジンの要求２次電圧に対応している検出部５６と、検出部からの信号に基づき燃料の噴射時期及び噴射時間を演算する演算部６８と、演算部での演算に基づき燃料噴射弁を駆動する第２出力部６９とを含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御装置、特に点火制御ユニットの信号を利用して燃料噴射制御ユニットの作動を制御する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の一種に、排気量が小さくエンジンの回転数が低く、農業用機械や発電機等に組み込まれる汎用エンジンがある。汎用エンジンでは、点火プラグ及び燃料噴射弁の作動をそれぞれ点火制御ユニット及び燃料噴射ユニットで制御する。従来例は、燃料噴射ユニットと点火制御ユニットとの関係により２つのタイプに分類される。
【０００３】
第１タイプの従来例では、タイミングセンサの回転信号を点火制御ユニット及び燃料噴射制御ユニットに入力する。図１１に示すように、入力部１５１及び出力部１５２を持つ点火制御ユニット１５０と、入力部１５６、マイコン１５７及び出力部１５８を持つ燃料噴射制御ユニット１５５とが一体のユニット１６０に設けられている。タイミングセンサ１６２からの回転信号に基づき、点火制御ユニット１５０が点火コイル１５３を駆動し点火プラグ１５４の点火時期を制御するとともに、燃料噴射制御ユニット１５５が燃料噴射弁１５９からの燃料の噴射時期及び噴射量を制御している。
【０００４】
しかし、タイミングセンサ１６２の出力電圧が下ったとき問題が発生するおそれがある。即ち、点火制御ユニット１５０及び燃料噴射制御ユニット１５５の両方をタイミングセンサ１６２に接続しているので、各制御ユニット１５０及び１５５への出力電圧が低くなる。また、電磁ピックアップから成るタイミングセンサ１６２の出力電圧は、磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に比例し、これはエンジンの回転速度に比例する。よって、特にエンジンの回転速度が小さいときはタイミングセンサ１６２の出力電圧が下がり、入力閾値に達しないために各制御ユニット１５０及び１５５が作動困難又は不可となることがある。
【０００５】
尚、第１タイプの従来例には制御ユニット１５０と１５５とが構造的に別体のものもあるが、上記事情は同じである。
【０００６】
これに対して、第２タイプの従来例は点火コイルの１次コイルの信号（１次電圧）を利用して、燃料制御ユニットの作動を制御している。即ち、図１２に示すように、入力部１６６及び出力部１６７を持つ点火制御ユニット１６５が、タイミングセンサ１６２からの回転信号に基づき点火時期を制御し、点火コイル１６８を駆動する。
【０００７】
入力部１７１、マイコン１７２及び出力部１７３を持つ燃料噴射制御ユニット１７０が、１次コイル１６８ａの１次電圧に基づき、燃料噴射弁１７４からの燃料の噴射時間及び噴射量を制御している。入力部１７１にはまた、吸気温センサ１７６、冷却水温センサ１７７及び吸気圧センサ１７８が接続されている。
【０００８】
第２タイプの従来例によれば、タイミングセンサ１６２の回転信号は点火制御ユニット１６５のみで利用しているので、エンジンの回転速度が低くなったときでも点火制御ユニット１６５及び燃料噴射制御ユニット１７０が作動困難となることが防止される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第２タイプの従来例の燃料噴射制御ユニット１７０は、点火コイル１６８の１次コイル１６８ａの１次電圧をそのまま利用しているため、点火プラグ１６９が発火しないときでも燃料噴射弁１７４が燃料を噴射することがある。
【００１０】
即ち、図１２に示すように、１次コイル１６８ａとマイコン１７２との間に配置された入力部１７１に検出部１８０が配置されている。図１３に示すように、検出部１８０では、入力端子１８４が抵抗１８２及び１８３を介してコンパレータ１８１の−端子に接続され、電源１８６が抵抗１８７と抵抗１８８により分圧された電圧がコンパレータ１８１の＋端子に接続されて基準値を設定している。
【００１１】
−端子の電圧がこの基準値と等しくなるときの入力端子１８４の電圧が閾値である。入力端子１８４の電圧が閾値以下のときには、−端子の電圧は＋端子の電圧の基準値以下となり、コンパレータ１８１の出力はハイとなる。これに対して、入力端子１８４の電圧が閾値を超えたときには、−端子の電圧＋端子の電圧の基準値を超え、コンパレータ１８１の出力がローになる。
【００１２】
点火制御ユニット１６５の不動作時、１次コイル１６８ａの１次電圧は電源電圧（約１２Ｖ）の出力である。点火制御ユニット１６５のスイッチング素子が導通すると、１次コイル１６８ａの１次電圧はスイッチング素子のオン電圧まで下がる。このとき、１次コイル１６８ａのインピーダンスで決まる電流が電源から１次コイル１６８ａに流れる。
【００１３】
点火制御ユニット１６５は適切なタイミング（点火タイミング）でこの電流を遮断すると、１次コイル１６８ａにはパルス状の高い過度電圧が発生する。この１次電圧による電磁誘導により２次コイル１６８ｂに高電圧が発生し、点火プラグ１６９にアーク放電が発生する。
【００１４】
閾値をオン電圧と電源電圧の間に設定しているため、点火制御ユニット１６５のスイッチング素子がオン、オフ動作することにより、コンパレータ１０１の出力が上下する。コンパレータ１８１の出力はマイコン１７２に入力される。マイコン１７２は入力電圧の立下りエッジでタイミングを検出する。前述のように点火制御ユニットのスイッチング素子がオフするタイミングが点火タイミングであり、マイコン１７２の入力立下りエッジのタイミングとなる。
【００１５】
多くの汎用エンジンの場合、点火タイミングはエンジン回転数に拘わらず一定のため、基準位置信号として使用可能である。即ち、立下りエッジの入力周期からエンジン回転数を算出することができ、このタイミングでエンジンのピストン位置（上死点に対する機械角度）が判る。マイコン１７２は、エンジン回転数及び吸気温等から適切な噴射時間を演算し、出力部１７３が燃料噴射弁１５４を駆動する。
【００１６】
しかし、良く知られているように、前記パルス状の過渡電圧は１次電流が小さいと低くなる。１次電流の電流値は、１次コイル１６８ａのインダクタンスの影響でスイッチング素子がターンオンしてから徐々に増えていくので、通電時間が不足すると、オフ時にまだ充分に電流が流れていないことになる。また、低温での始動時のように、スイッチング素子のオン電圧が大きく電源電圧が低いときには、１次コイル１６８ａにかかる電圧が小さくなるため、通常より電流が小さくなる。１次電流が小さいとき、１次コイル１６８ａの過渡電圧は低いので２次電圧が低くなり、点火プラグ１６９の電極間にアーク放電が生ずる電圧に達しなくなる。
【００１７】
このように、閾値をオン電圧と電源電圧の間に設定しているため、１次コイル１６８ａの電流（１次電流）不足で点火しない場合でも、基準位置信号が検出でき、燃料噴射弁１７４が燃料を噴射してしまう。失火時に噴射された燃料は未燃焼ガスとなり排気管から排出されてしまい、更にプラグかぶりが生じ、それ以後の再始動（発火）が困難となる。
【００１８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、内燃機関特に点火コイルの１次コイルの１次電圧を利用して燃料噴射制御ユニットの作動を制御する汎用エンジンにおいて、点火プラグが発火しないときに燃料噴射弁が燃料を噴射することが防止できる制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、燃料噴射制御ユニットが燃料噴射弁を作動させる閾値を、エンジンの要求２次電圧に応じて決定することを思い付いて、本発明を完成した。
【００２０】
本発明にかかる内燃機関の制御装置は、請求項１に記載したように、エンジンの回転状況を検知する検知手段、点火プラグ及び燃料噴射弁を含む内燃機関において、点火プラグ及び燃料噴射弁の作動を制御する制御装置であって、検知手段から回転信号が入力される第１入力部と、第１入力部からの信号に基づき所定時期に点火コイルの２次コイルに高電圧を発生させる第１出力部とを含む点火制御ユニットと；１次コイルの１次電圧が入力されその閾値はエンジンの要求２次電圧に対応している検出部と、検出部からの信号に基づき燃料の噴射時期及び噴射時間を演算する演算部と、演算部での演算に基づき燃料噴射弁を駆動する第２出力部とを含む噴射制御ユニットと；から成ることを特徴とする。
【００２１】
この制御装置において、点火制御ユニットは点火コイルの駆動即ち点火プラグの発火を制御し、燃料噴射制御ユニットは燃料噴射弁からの燃料の噴射を制御する。燃料噴射制御ユニットは１次コイルの１次電圧により作動し、点火制御ユニットから燃料噴射制御ユニットにエンジンの要求２次電圧に応じた信号（電圧）が入力されているか否かが検出部により検出される。検出部からの信号により演算部が燃料の噴射又は非噴射（噴射なし）を演算し、第２出力部がそれに基づき燃料噴射弁を駆動する。
【００２２】
請求項２の制御装置は、請求項１において内燃機関は汎用エンジンである。請求項３の制御装置は、請求項１又は２において、点火制御ユニットと燃料噴射制御ユニットとは構造的に別体である。
【００２３】
請求項４の制御装置は、請求項１又は２において検出部はツェナーダイオードとコンパレータとを含む。請求項５の制御装置は、請求項１又は２において、検知手段はタイミングセンサ又は磁石式発電機を含む。
【００２４】
請求項６の制御装置は、請求項１又は２において、燃料噴射制御ユニットは更に、弁吸気温、吸気圧及び／又は冷却水温が入力される第２入力部を含む。
【００２５】
【発明の実施の形態】
＜内燃機関＞
内燃機関は検知手段と、点火プラグと、燃料噴射弁とを含む。本発明は内燃機関のうち特に汎用エンジンに良好に適用される。汎用エンジンは農業用機械や発電機等で使用され、排気量が２０から１２００ｃｃと少なく、エンジンの回転数が１００から４０００ｒｐｍと低く、一定速度で回転する。また、全体を簡素にしかも安価に構成することが要求され、制御ユニットの一部のマイコンや電源の搭載が省略されている。
【００２６】
点火プラグは所定時期に発火して混合気に点火するもので、点火方式には誘導点火（トランジスタ点火）方式と、容量放電点火（ＣＤＩ）方式とがある。誘導点火方式にはバッテリを電源とするタイプと、磁石式発電機を電源とするタイプがある。
【００２７】
容量放電点火方式では、エンジンにより回転される発電機により１００Ｖから２００Ｖの点火用交流電圧が供給される。正電圧時は発電機からダイオード、コンデンサ、点火コイルの１次コイルの直列回路を通って電流が流れ、コンデンサを充電する。負電圧時の電流は発電機と並列のダイオードを通って流れ、コンデンサには影響しない。所定の点火時期にサイリスタがオンすると、コンデンサに充電された電荷が１次コイルを通して放電され、高電圧を発生する。
【００２８】
燃料噴射弁は吸気管に取り付けられ、電気信号を燃料流量に変換するとともに燃料を霧化するもので、噴射信号により燃料を燃焼室に噴射する。弁座を持つバルブボデー、弁部を持ちバルブボデー内で移動可能なニードルバルブ、噴孔を持ちバルブボデーの先端に取り付けられたスリーブ等から成る。
【００２９】
点火コイル及び燃料噴射弁を駆動するための電圧はタイミングセンサや磁石式発電機により発生される。そして、このタイミングセンサや磁石式発電機がエンジンの回転状況を検知する検知手段を構成する。
＜点火制御ユニット＞
点火制御ユニットは点火コイルの駆動即ち点火プラグの発火を制御するもので、第１入力部と第１出力部とを有する。第１入力部はタイミングセンサ等の検知手段から入力される回転信号のノイズの除去、矩形波への変換、及び電圧レベルの変更等を行う。
【００３０】
第１出力部は例えばトランジスタから成り、そのベースに第１入力部から信号が入力され、そのコレクタが１次コイルの一端に接続されている。例えば上記誘導点火方式の場合、第１出力部の出力が適正な通電タイミングでローになり、これに同期して１次コイルのインダクタンスと抵抗とで決まる時定数分の遅れをもって１次電流が流れ始める。通電開始後、適正な点火タイミングで第１出力部出力がハイになり１次電流が遮断され、２次コイル即ち点火プラグの電極間に高電圧が発生する。この高電圧はエンジンの要求２次電圧で放電される。要求２次電圧はエンジンの圧縮比や点火プラグの種類等により変化するが、一般に１０から２０ｋＶ程度である。
＜燃料噴射制御ユニット＞
燃料噴射制御ユニットは燃料噴射弁の作動を制御するもので、検出部、第２入力部、マイコン及び第２出力部を含む。
【００３１】
検出部は、点火制御ユニットの１次コイルから燃料噴射制御ユニットに所定の信号（電圧）が入力されているか否か検出するもので、１次コイルと演算部との間に配置され、定電圧（ツェナー）ダイオードとコンパレータとを含むことができる。入力は正極性でも負極性でも良い。ツェナーダイオードは、逆方向電圧を増加させながら加えると、所定の逆方向電圧で急激に逆方向電流が流れる（所定の逆方向電圧以下では逆方向電流は流れない）。この性質を利用して、点火制御ユニットで所定の点火信号が発生せず１次コイルの１次電圧が所定値に達しないときは、燃料噴射制御ユニットを作動させない。
【００３２】
コンパレータは＋端子又は−端子に設定された基準値と−端子又は＋端子に入力される１次コイルの１次電圧とを比較し、その比較結果を演算部に出力する。コンパレータが反転するときの電圧を入力の閾値とすることができる。基準値はツェナーダイオードの特性や抵抗の数、抵抗値によって決まり、＋１００Ｖ程度に設定する。ここで、「閾値をエンジンの要求２次電圧に対応させる」とは、電源電圧よりも遙かに大きく、点火プラグの発火時に１次コイルに発生する１次電圧と同等又はこれよりも少し高い電圧を意味する。
【００３３】
検出部の他に第２入力部を設けて、吸気管内の吸気温度等、エンジンの運転状況に関連する情報を入力することもできる。第２入力部は上記第１入力部と同様、入力信号中のノイズの除去等を行う。
【００３４】
マイコンは、上記１次電圧や吸気の温度等に基づき、記憶しているプログラム（処理手順）やデータを用いて最適の燃料の噴射時期及び噴射量を演算する。第２出力部はパワートランジスタ等から成り、マイコンで演算された結果に応じて燃料噴射弁を開閉する。
【００３５】
尚、上記点火制御ユニットと燃料噴射制御ユニットは構造的に一体でも良いが、別体であることが望ましい。別体にすれば、狭いスペースを利用して配置できるからである。また、点火方式の違いにより点火制御ユニットの回路構成を変更しても、燃料噴射制御ユニットは同じ回路構成で良いため標準化でき、安価に製造できる。
【００３６】
【実施例】
＜第１実施例＞
以下、本発明の実施例を図１から図３に基づき説明する。これは、本発明が汎用エンジンに適用され、点火方式はバッテリを電源とした誘導放電点火方式の例で、点火コイル等を駆動する電圧はタイミングセンサで発生させる場合である。
（第１実施例の構成）
図１に示した汎用エンジンは２気筒４サイクルであり、各気筒はシリンダ１０及びピストン１３により構成される。シリンダ１０はシリンダ本体１１とシリンダヘッド１２とを含み、シリンダヘッド１２に燃料噴射弁１６及び点火プラグ１８が取り付けられている。
【００３７】
詳述すると、ピストン１３の上方に形成された燃焼室２１の吸気ポート２２及び排気ポート３１にはそれぞれ吸気管２３及び排気管３２が接続されている。吸気ポート２２及び排気ポート３１はそれぞれ吸気弁２４及び排気弁３３により開閉される。吸気管２３にはその内圧を検出する吸気圧センサ２６、及び温度を検出する吸気温センサ２７が配設されている。排気管３２にはＯ_２センサ（不図示）等が配設されている。シリンダ１０のまわりのウオータジャケット３６には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３７が配置されている。
【００３８】
タイミングセンサ４０は磁石式のピックアップから成り、エンジンと同期して回転する回転体に近接して配置される。回転体は円板形状の本体と、その外周に設けられた２組の歯部とを含む。タイミングセンサ４０では回転体の各歯部の円周方向（回転方向）前方縁が通過したとき所定の信号が立ち上がり、後方縁が通過したとき立ち下がる。
【００３９】
上記燃料噴射弁１６は吸気マニホールドの２本の分岐管毎に配設され、吸気管２３に燃料を噴射する。また、上記点火プラグ１８は２つの気筒毎に配設され吸気管内の混合気に点火する。点火プラグ１８を駆動する点火コイル４５は１次コイル４５ａと２次コイル４５ｂとを含み、１次コイル４５ａの一端は次述する点火制御ユニット５０に、他端は電源（バッテリ）４６に接続されている。２次コイル４５ｂの一端は点火プラグ１８に接続され、他端は電源４６に接続されている。
【００４０】
図２に、点火プラグ１８を制御する点火制御ユニット５０及び燃料噴射弁１６を制御する燃料噴射制御ユニット５５を示す。ここでは、２つの制御ユニット５０と５５とは構造的に別体とされている。
【００４１】
点火制御ユニット５０は第１入力部５１及び第１出力部５２を含む。その機能は図１２に示した第２タイプの従来例の第１入力部１６６及び第１出力部１６７と同じであるので、詳しい説明は割愛する。第１出力部５２はトランジスタ５３を有する。
【００４２】
一方、燃料噴射制御ユニット５５は検出部５６、第２入力部６６ａから６６ｃ、マイコン６８及び第２出力部６９を含む。吸気温センサ１７６、水温センサ１７７及び吸気圧センサ１７８の信号がそれぞれ第２入力部６６ａ、６６ｂ及び６６ｃに取り込まれている。
【００４３】
図３に示すように、１次コイル４５ａとマイコン６８との間に配置された検出部５６はツェナーダイオード５９とコンパレータ５８とを含む。詳述すると、入力端子５７からコンパレータ５８の−端子に延びる経路上にツェナーダイオード５９と、抵抗値５１ｋΩの抵抗６０ａ及び抵抗値１５ｋΩの６０ｂとが直列に配置されている。ツェナーダイオード５９はカソードが５７端子側、アノードがコンパレータ５８側であり、降伏電圧は７５Ｖである。抵抗６０ａと抵抗６０ｂとの間と、接地との間に抵抗値２ｋΩの抵抗６０ｃが配置されている。
【００４４】
電源端子６２と接地との間に抵抗値３０ｋΩの抵抗６３ａ及び抵抗値２０ｋΩの抵抗６３ｂが直列に配置され、抵抗６３ａと抵抗６３ｂとの間から分岐した経路が＋端子に接続されている。検出部５６の電源端子６２は５Ｖの定電圧回路に繋がっており、抵抗６３ａ（３０ｋΩ）と抵抗６３ｂ（２０ｋΩ）とで分圧した電圧（２Ｖ）をコンパレータ５８の＋端子の基準値に設定している。抵抗６３ａの電源端子６２側と、抵抗６０ｂと−端子との間に抵抗値６８ｋΩの抵抗６３ｃが配置されている。
【００４５】
−端子の電圧は、ツェナーダイオード５９が導通してないときは電源端子６２の５Ｖを抵抗６３ｃ（６８ｋΩ）、抵抗６０ｂ（１５ｋΩ）及び抵抗５８ｃ（２ｋΩ）で分圧して１Ｖになるように設定している。この電圧は、次述するように、ツェナーダイオード５９が導通すると変化（上昇）する。
【００４６】
図２において、マイコン６８はエンジンの状態を示す上記各パラメータに基づいて最適な燃料の噴射時期及び噴射量を演算し、その結果を噴射信号として第２出力部６９に出力する。第２出力部は６９はパワートランジスタ等から成り、マイコン６８の演算結果に基づき燃料を噴射するための信号を出力する。
（第１実施例の作用効果）
汎用エンジンの一般的な作動、及び点火制御ユニット５０による点火プラグ１８の点火時期の制御は、基本的に前記第２タイプの従来例と同じであるので、説明を割愛する。以下、燃料噴射制御ユニット５５，特に検出部５６による燃料の噴射時期及び噴射量の制御を中心に説明する。
【００４７】
前述したように、＋端子には基準値として２Ｖが設定され、−端子の電圧は、ツェナーダイオード５９が導通してないときは１Ｖに設定されている。このとき、−端子の電圧が＋端子の電圧よりも低いため、コンパレータ５８の出力はハイである。また、抵抗６０ｂと抵抗６０ｃとの接点の電圧は０．１２Ｖである。
【００４８】
入力端子５７の電圧がツェナーダイオード５９の降伏電圧である７５Ｖを超えると、ツェナーダイオード５９が導通し始め、抵抗６０ａ（５１ｋΩ）と抵抗５８ｃの接点即ち抵抗６０ｂと抵抗５８ｃの接点の電圧は０．１２Ｖよりも高くなる。
【００４９】
そして、入力端子５７の電圧が１１１Ｖになると、抵抗６０ａと抵抗６０ｃとの接点即ち抵抗６０ｂと抵抗６０ｃとの接点の電圧は１．３６Ｖとなる。この電圧と電源の電圧（５Ｖ）との間を抵抗６３ｃ及び抵抗６０ｂで分圧するため、抵抗６３ｃと抵抗６０ｂとの接点即ち−端子の電圧は２．０２Ｖとなり、＋端子の電圧の基準値２Ｖを超える。その結果、コンパレータ５８の出力はローとなる。
【００５０】
つまり、コンパレータ５８の出力がハイからローに反転するときの入力端子５７の電圧は約１１１Ｖであり、この電圧が入力端子５７の閾値である。入力端子５７に入力される電圧が閾値を超えるとコンパレータ５８の出力はローとなり、閾値以下ではコンパレータ５８の出力はハイである。
【００５１】
点火プラグ１８が発火するのは点火制御ユニット５０が正常に動作する場合である。この場合、１次コイル４５ａの１次電圧のピーク値は２００Ｖとなり、入力端子５７の閾値１１１Ｖよりも高いので、コンパレータ５８の出力はローに反転する。その結果、マイコン６８に基準位置信号が入力され、前回の信号入力から今回の信号入力までの時間を基にエンジン回転数を演算することができる。また、基準位置が判るので、噴射タイミングがセットできる。マイコン６８は、予め設定された回転数と噴射時間のマップ情報等を基にして噴射時間を演算し、第２出力部６９が燃料噴射弁１６を駆動し、燃料が燃焼室に噴射される。
【００５２】
一方、点火プラグ１８が発火しない場合として、点火制御ユニット５０が動作しない場合と、点火制御ユニット５０は動作するが１次電圧が低すぎる場合とが考えられる。
【００５３】
たとえばエンジンの始動時にスタータの回転数が上がらず、タイミングセンサ４０の出力が低すぎて点火制御ユニット５０が動作しない。この場合、第１出力部５２の出力即ち１次コイル４５ａの１次電圧は高くても電源電圧（１２Ｖ）であり、入力端子５７の閾値１１１Ｖよりも低い。その結果、コンパレータ５８の出力はハイとなり、マイコン６８に基準位置信号が入力されない。そのため、マイコン６８はエンジン回転数の演算等を行わず、第２出力部６９が燃料噴射弁１６を駆動せず、燃料室に燃料が噴射されない。
【００５４】
また、例えば通電時間や電源電圧が不足すると、１次コイル４５ａの遮断時の１次電圧（過渡電圧）が低くなり、２次電圧が低くなって点火プラグ１８が発火するに足る電圧（要求電圧）に達しない。要求電圧は、エンジンの圧縮比、空燃費、プラグの熱価等により変わるが、ここでは１０ｋＶ程度である。点火コイルの２次電圧がこの電圧に達するには、１００Ｖ以上の１次電圧が必要である。
【００５５】
１次電圧が１００Ｖ未満で点火プラグ１８が発火しないときは、入力端子５７の閾値１１１Ｖよりも低いので、コンパレータ５８の出力はハイとなる。その結果、マイコン６８は基準位置信号が入力されないためエンジン回転数の演算を行わず、第２出力部６９が燃料噴射弁１６を駆動せず、燃料が噴射されない。
【００５６】
このように、第１実施例では点火プラグ１８が発火しない時は燃料も噴射されないので、点火プラグ１８のプラグかぶりが防止される。また、燃料噴射制御ユニット５５が点火制御ユニット５０と構造的に別体とされているので、従来と同様の点火制御ユニット１５０が搭載されたエンジンに、第１実施例の燃料噴射制御ユニット５５を配置することができる。
＜第１実施例の変形例＞
図４に上記検出部５６の変形例を示す。この変形例は、端子５７とツェナーダイオード５９との間にダイオード６６が配置され、ツェナーダイオード５９と接地との間にコンデンサ６７が配置されている点が、第１実施例とは異なる。ダイオード６６はそのカソードがツェナーダイオード５９側で、アノードが端子５７側となる向きである。また、コンデンサ６７はツェナーダイオード５９よりも端子５７側に配置されている。
【００５７】
この変形例によれば、ダイオード６６及びコンデンサ６７により１次電圧のパルス幅を広げることができ、より確実な信号検出が可能となる。
＜第２実施例＞
（第２実施例の構成）
図５，図６，図７及び図８を参照しつつ第２実施例を説明する。第２実施例は、上記第１実施例に比べて点火方式が異なり、磁石式発電機を電源とした誘導放電点火方式（マグネト・トランジスタ点火）が採用されている。従って、検知手段の構成が異なる。尚、汎用エンジンが２気筒なので、図８に示すように、点火制御ユニット８０及び点火プラグ６４はそれぞれ２つ設けられている（図５では一方のみ図示）。両者は同じ構成を持つので、一方の点火制御ユニット８０及び点火プラグ８４について説明する。
【００５８】
前記タイミングセンサ４０、点火コイル４５及び点火制御ユニット５０の代わりに、磁石式発電機（マグネット）８５及び制御回路８２を使用している。
【００５９】
図６に示すように、磁石式発電機８５は点火コイル９０を内蔵した固定子及び電機子８６と、エンジンのクランク軸に取り付けられるフライホイール８７と、その外周の磁石８８とを含む。図７に磁石式発電機（点火コイル）８０の１次電圧の波形を示す。（ａ）がトランジスタが遮断してない場合（失火）を示し、（ｂ）がトランジスタが遮断している場合（点火）を示す。尚、電圧極性は負電圧となっている。
【００６０】
図８に制御回路８２を示す。点火コイル９０の１次コイル９１ａはフライホイール８７の磁石８８の磁束を検出することにより、エンジンの回転状況を検知する検知手段を兼ねている。抵抗９３ａ及び９３ｂが検知手段から回転信号が入力される第１入力部９３をなす。トランジスタ９５ａ、抵抗９５ｂ及びトランジスタ９５ｃが、該第１入力部９３からの信号に基づき所定時期に点火コイル９０の２次コイル９１ｂに高電圧を発生させる第１出力部９５をなす。
【００６１】
上記磁石式発電機８５と制御回路８２とが一体化されて点火制御ユニット８０が構成されている。
【００６２】
図９は、燃料噴射制御ユニット５５の検出部８３を示す説明図である。前記図３の検出部５６と異なり、入力する１次電圧が負極性のため、ツェナーダイオード５９の方向やコンパレータ５８の＋端子及び−端子の接続が、図３の検出部とは反対になっている。
（第２実施例の作用効果）
固定子鉄心に巻かれた１次コイル９１ａは、フライホイール８７の磁石８８の磁束が通過すると、磁束の変化が生じて電圧を生じる。トランジスタ９５ｃは抵抗９５ｂからベース電流が供給されてオン状態にあり、１次コイル９１ａの電流を短絡している。しかしその内部インピーダンスによる電圧降下で、点火コイル９０の両端には電圧が発生する。
【００６３】
エンジン回転数が高い程磁束の時間変化が大きくなるため、発生電圧が高くなる。それにつれて抵抗９３ａと抵抗９３ｂとの分圧値が高くなると、トランジスタ９５ｂがオンしトランジスタ９５ｃをオフするため、１次コイル９１ａには高い過渡電圧が発生する。その結果、電磁誘導により２次コイル９１ｂに高電圧が発生し、点火プラグ９０が放電する。
【００６４】
尚、検知部８３の基本的は動作は前記検知部５６と同じであるため説明は割愛する。前記容量放電点火方式の場合も点火コイル９０の１次電圧の波形は負極性であるため、この検出部８３により対応可能である。
（第２実施例の変形例）
上記図９の検出部に変えて、図１０に示した検出部８３を採用することもできる。この検出部８３は、前記図４の検出部に対し負極性の電圧を入力する場合に対応するものである。基本的に図４の検出部と同様の構成であるため、詳しい説明は割愛する。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明にかかる内燃機関の制御装置によれば、燃料噴射制御ユニットへのエンジンの要求２次電圧の入力が検出される。検出部からの信号により演算部が燃料の噴射又は非噴射（噴射なし）を演算し、点火プラグが発火しないときは燃料噴射弁は燃料を噴射しない。よって、点火プラグのプラグかぶりが防止される。
【００６６】
請求項２の制御装置によれば、汎用エンジンにおいてプラグかぶりが防止される。請求項３の制御装置によれば、既に点火制御ユニットが配置する場合に、燃料噴射制御ユニットのみを狭いスペースを利用して配置することができる。
【００６７】
請求項４の制御装置によれば、点火制御ユニットから燃料噴射制御ユニットに所定の信号が入力されているか否かを、簡単かつ確実に検出することができる。請求項５の制御装置によれば、種々のタイプの誘導点火方式において、エンジンの回転状況を検知することができる。
【００６８】
請求項６の制御装置によれば、回転状況の他、エンジンの運転状況を示す因子が入力されるので、より精度の高い燃料噴射制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の内燃機関の要部を示す正面断面図である。
【図２】第１実施例の点火制御ユニット及び燃料噴射制御ユニットを示す説明図である。
【図３】第１実施例の検出部を示す説明図である。
【図４】上記検出部の変形例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施例の内燃機関の要部を示す正面断面図である。
【図６】第２実施例の磁石式発電機の外観図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は上記磁石式発電機の出力を示す説明図である。
【図８】第２実施例の点火制御ユニット及び燃料噴射制御ユニットを示す説明図である。
【図９】第２実施例の検出部を示す説明図である。
【図１０】上記検出部の変形例を示す説明図である。
【図１１】第１従来例を示す説明図である。
【図１２】第２従来例を示す説明図である。
【図１３】第２従来例の検出部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：シリンダ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１３：ピストン
１６：燃料噴射弁　　　　　　　　　　１８：点火プラグ
４０：タイミングセンサ　　　　　　４５：点火コイル
４５ａ：１次コイル　　　　　　　　５０：点火制御ユニット
５１：第１入力部　　　　　　　　　５２：第１出力部
５５：燃料噴射制御ユニット　　　　　５６：検出部
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ：第２入力部
６８：演算部　　　　　　　　　　　　６９：第２出力部

Claims

エンジンの回転状況を検知する検知手段、点火プラグ及び燃料噴射弁を含む内燃機関において、該点火プラグ及び該燃料噴射弁の作動を制御する制御装置であって、
該検知手段から回転信号が入力される第１入力部と、該第１入力部からの信号に基づき所定時期に点火コイルの２次コイルに高電圧を発生させる第１出力部とを含む点火制御ユニットと、
１次コイルの１次電圧が入力されその閾値はエンジンの要求２次電圧に対応している検出部と、該検出部からの信号に基づき燃料の噴射時期及び噴射時間を演算する演算部と、該演算部での演算に基づき該燃料噴射弁を駆動する第２出力部とを含む燃料噴射制御ユニットと、
から成ることを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関は汎用エンジンである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記点火制御ユニットと前記燃料噴射制御ユニットとは構造的に別体である請求項１又は２に記載の制御装置。
前記検出部はツェナーダイオードとコンパレータとを含む請求項１又は２に記載の制御装置。
前記検知手段はタイミングセンサ又は磁石式発電機を含む請求項１又は２に記載の制御装置。
前記燃料噴射制御ユニットは更に、吸気温、吸気圧及び／又は冷却水温が入力される第２入力部を含む請求項１又は２に記載の制御装置。