JP2007085197A - エンジン用点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンが始動時に逆転するのを防ぎつつ、エンジンの温度が高い状態での始動性を向上させることができるようにしたエンジン用点火装置を提供する。
【解決手段】エンジンの始動時にエンジンが逆転するのを防ぐために、エンジンの始動時の回転速度が点火許可判定速度未満であるときに点火指令信号の発生を中止するようにしたエンジン用点火装置において、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出手段１１と、エンジンの温度が高いときの点火許可判定速度をエンジンの温度が低いときの点火許可判定速度よりも低くするようにエンジの温度と点火許可判定速度との間の関係を定めて、点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値をエンジン温度に対して演算する点火許可判定値演算手段１９とを設け、点火許可判定値演算手段１９により演算された点火許可判定値から点火許可判定速度の情報を得るようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、マイクロプロセッサを用いてエンジン（内燃機関）の点火位置を制御するエンジン用点火装置に関するものである。

マイクロコンピュータを用いて点火位置を制御するエンジン用点火装置は、例えば、特許文献１に示されているように、点火信号が与えられたときに点火コイルの一次電流を制御して点火用の高電圧を発生させる点火回路と、エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置である上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置及び該基準クランク角位置よりも位相が遅れ前記上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された固定点火位置でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、この信号発生器の出力の発生周期からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、検出された回転速度に対して点火位置を演算する点火位置演算手段と、基準信号が発生したときに演算された点火位置の計測を開始して、演算された点火位置が計測されたときに点火指令信号を発生する点火指令信号発生手段と、点火指令信号が発生したとき、または前記固定点火位置信号が発生したときに点火回路に点火信号を与える点火信号出力回路とにより構成される。

上記点火位置演算手段は、基準クランク角位置から点火位置までエンジンが回転するのに要する時間の形で各回転速度における点火位置を演算する。点火指令信号発生手段は、基準信号が発生したことが検出されたときに演算された点火位置の計測を開始し、その計測が終了したときに点火指令信号を発生する。信号発生器が発生する固定点火位置信号は、エンジンの極低速回転領域（アイドリング領域）での点火位置を定めるために用いられ、通常その発生位置は、エンジンの上死点前１０°前後に設定されている。

なお本明細書において、点火位置、信号の発生位置等という場合の「位置」はエンジンのクランク角位置（クランク軸の回転角度位置）を意味する。

ところで、２サイクルエンジン及び４サイクルエンジンのいずれの場合も、エンジンの始動時にクランク軸の回転に勢いがない状態で、上死点位置前の点火位置で点火が行なわれると、その際に生じる爆発の圧力によりピストンが押し戻されてエンジンが逆転し、始動装置に大きな力が作用する。エンジンが始動時に逆転すると、始動装置がキックスタータやロープスタータ等の人力を利用したものである場合には、運転者に危害を加えるおそれがある。また始動装置が電動スタータである場合には、逆転時にスタータモータとクランク軸とを結合する歯車機構に大きな力が加わって、その歯車機構が破損するおそれがある。

機関の逆転を防止する１つの方法として、機関の極低速時（始動時及びアイドリング時）の点火位置を上死点よりも遅れた位置に設定することが考えられる。そのためには、例えば、信号発生器が固定点火位置信号を発生する位置を上死点よりも遅れた位置に設定しておいて、機関の回転速度が設定回転速度以下の時（極低速時）に該固定点火位置信号を点火信号として点火回路に与えるようにすればよいが、アイドリング運転時にも点火位置を機関の上死点より遅らせると、機関の回転を安定に維持することができなくなる。アイドリング運転を安定に行わせるには、点火位置を上死点前１０°前後の適当な位置に設定する必要がある。

そこで、信号発生器が固定点火位置信号を発生する位置を上死点よりも遅らせて機関の始動時には該固定点火位置信号を点火信号として点火動作を行わせ、機関が始動した後はマイクロコンピュータによりソフトウェア上でアイドリング時の点火位置を演算して、演算した点火位置で点火信号を発生させるようにすることが考えられる。

この場合、マイクロコンピュータは、基準クランク角位置から点火位置までクランク軸が回転するのに要する時間の形で各回転速度における点火位置を演算して、信号発生器が基準信号を発生した時に該点火位置の計測を開始させ、その計測が完了した時に点火信号を発生させることになる。アイドリング時の機関のクランク軸の回転速度が一定と見なし得る程度に安定している場合には、このような方法によりアイドリング時の点火位置をほぼ一定に保って、機関の回転を安定させることができる。

しかしながら、機関のアイドリング時においては、シリンダ内の圧力変化の影響を受けて、クランク軸の各回転角度位置における回転速度が変動し、その変動の程度は一定しないため、信号発生器が基準信号を発生した位置から演算された点火位置の計測を開始する方法をとったのでは、各燃焼サイクル毎に点火位置が変動することになり、アイドリング時の回転を安定させることが困難になる。

エンジンのアイドリング時の回転を安定にするためには、点火位置を演算により決めるのではなく、信号発生器が固定点火位置信号を発生する位置を点火位置とする必要があるが、このようにすると、前述のように、始動時に機関が逆転するおそれが生じるのを避けられない。

上記の問題を解決するため、特許文献１に示された点火装置では、クランク軸が基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置まで回転するのに要する時間を計測して、その計測値が予め設定した点火許可判定値以下である場合（エンジンの始動時の回転速度が点火許可回転速度以上である場合）に、クランク軸の回転に上死点位置を越えるのに十分な勢いがあると判定して点火指令信号を発生させ、その計測値が点火許可判定値を超えている場合（エンジンの始動時の回転速度が点火許可回転速度未満である場合）にクランク軸の回転に勢いがないと判定して、点火指令信号の発生を中止するようにしている。

このように構成すると、エンジンの始動時の操作力が不足してクランク軸の回転に勢いがないときにエンジンが点火されるのを防ぐことができるため、エンジンが逆転するのを確実に防ぐことができる。
特開平９−１４４６３６号公報

一般にエンジンのピストンが上死点を乗り越えるために必要な回転力は、エンジンの温度が低いときほど大きくなり、エンジンの温度が高いときほど小さくなる。その理由は主として、ピストンの摺動部分やクランク軸の回転部分等に付着したエンジンオイルの粘性がエンジンの温度により変化することにある。

従って、クランク軸が基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置まで回転するのに要する時間が同じでも、エンジンの温度の違いにより、ピストンが上死点を越えることができたり、できなかったりする。

ところが、特許文献１に示された点火装置では、クランク軸の回転に勢いがあるか否かを判定するために、クランク軸が基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置まで回転するのに要する時間の計測値と比較する点火許可判定値を一定値に固定していたため、低温状態にあるエンジンを始動する際にエンジンの逆転を防止できるように、点火許可判定値が設定されていると、高温状態または常温の状態にあるエンジンを始動する際にピストンが上死点を越えたのに点火動作が行なわれなかったという事態が生じ、エンジンの始動性が悪くなるという問題があった。

本発明の目的は、エンジンが始動時に逆転するのを防ぎつつ、エンジンの始動性を向上させることができるようにしたエンジン用点火装置を提供することにある。

本発明は、点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、前記エンジンの回転速度が極低速回転領域の上限を与える設定回転速度以下でかつ前記設定回転速度よりも低く設定された点火許可判定速度以上であるときに予め設定された固定点火位置で前記点火指令信号を発生し、前記エンジンの回転速度が前記点火許可判定速度未満であるときには前記点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令発生手段と、前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度を超えているときに前記エンジンの回転速度に対して演算された点火位置で前記点火指令信号を発生する定常運転時点火指令信号発生手段とを備えたエンジン用点火装置に適用される。

本発明においては、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、エンジンの温度が高いときの点火許可判定速度をエンジンの温度が低いときの点火許可判定速度よりも低くするようにエンジンの温度と点火許可判定速度との間の関係を定めて、点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値をエンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段とが設けられ、極低速時点火指令発生手段は、点火許可判定値演算手段により演算された点火許可判定値から点火許可判定速度の情報を得るように構成される。

上記のように構成すると、エンジンの温度が高いときに点火許可判定速度を低くして、エンジンの始動性を向上させることができる。またエンジンの温度が低いときには、点火許可判定速度を高くして、始動操作の際の操作力が弱い場合にエンジンが逆転するのを防ぐことができる。従って本発明によれば、エンジンが始動時に逆転するのを防ぎつつ、エンジンの温度が高い状態での始動性を向上させることができる。

本発明の好ましい態様では、エンジン用点火装置が、点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置である上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置及び該基準クランク角位置よりも位相が遅れ前記上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された固定点火位置でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、エンジンの温度が高いときに低くなり、エンジンの温度が低いときに高くなる点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値をエンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段と、エンジン温度検出器により検出されたエンジンの温度に対して、エンジンの極低速回転領域の上限を与える設定回転速度よりも低い値を示す点火許可判定速度の情報を含む値を点火許可判定値として演算する点火許可判定値演算手段と、エンジンの回転速度が設定回転速度以下で、かつ点火許可判定値により与えられる点火許可判定速度以上であるときに固定点火位置信号の発生位置で点火指令信号を発生し、エンジンの回転速度が点火許可判定速度未満であるときには点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令発生手段と、エンジンの回転速度が前記設定回転速度を超えているときにエンジンの回転速度に対して演算された点火位置で点火指令信号を発生する定常運転時点火指令信号発生手段とを備えていて、特に上記エンジン温度検出器と、点火許可判定値演算手段とを設けたことを特徴とする。

本発明の他の好ましい態様では、エンジン用点火装置が、点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置である上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置及び該基準クランク角位置よりも位相が遅れ、前記上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された固定点火位置でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、基準信号の発生周期からエンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段により検出された回転速度がエンジンの極低速回転領域の上限を与える設定回転速度に等しいときに前記エンジンのクランク軸が前記基準クランク角位置から固定点火位置まで回転するのに要する時間よりも長い時間を点火許可判定値として、該点火許可判定値をエンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段と、回転速度検出手段により検出された回転速度に対してエンジンの点火位置を演算する点火位置演算手段と、点火位置演算手段により演算された点火位置で点火指令信号を発生する定常運転時点火指令信号発生手段と、基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置までエンジンのクランク軸が回転するのに要する時間を計測する計時手段と、この計時手段による計測値が点火許可判定値以下であると判定されたときに固定点火位置信号の発生位置で点火指令信号を発生させ、計時手段による計測値が点火許可判定値を超えていると判定されたときには点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令信号発生手段と、エンジンの回転速度が設定回転速度以下のときには極低速時点火指令信号発生手段が発生する点火指令信号を点火回路に与え、エンジンの回転速度が設定回転速度を超えているときには定常時点火指令信号発生手段が発生する点火指令信号を点火回路に与える点火指令信号選択手段とを備えており、エンジンの温度が低いときに点火許可判定値を大きな値として演算し、エンジンの温度が高いときに点火許可判定値を小さい値として演算するように点火許可判定値演算手段が構成される。

以上のように、本発明によれば、エンジンの温度が高いときに点火許可判定速度を低くして、エンジンの始動性を向上させることができ、またエンジンの温度が低いときには、点火許可判定速度を高くして、始動操作の際の操作力が弱い場合にエンジンが逆転するのを防ぐことができるため、エンジンが始動時に逆転するのを防ぎつつ、エンジンの始動性を向上させることができる利点がある。

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。
図１は本発明の実施形態の構成を概略的に示したものである。同図において１は４サイクル単気筒エンジン、２は燃料噴射装置及び点火装置の制御部を構成する電子式制御ユニット（ＥＣＵ）である。

エンジン１は、シリンダ１０１及びクランクケース１０２と、シリンダ１０１内に配置されたピストン１０３と、ピストン１０３にコンロッド１０４を介して連結されたクランク軸１０５と、吸気管１０６及び排気管１０７とを有しており、吸気管１０６にはスロットルバルブ１０８が取り付けられている。エンジンのシリンダヘッドには点火プラグ１０９が取り付けられ、吸気管１０６にはインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）１１０が取り付けられている。

インジェクタ１１０は、吸気管１０６内のスロットルバルブ１０８よりも下流側の空間に燃料を噴射するように取り付けられている。インジェクタ１１０は、先端に噴射口を有し、図示しない燃料タンクから燃料ポンプを介して内部に燃料が供給されるインジェクタボディと、このインジェクタボディの先端の噴射口を開閉するバルブと、このバルブを制御するソレノイドとを備えた周知のものである。

インジェクタ１１０から噴射する燃料の量（噴射量）は、図示しない燃料ポンプからインジェクタ１１０に与えられる燃料の圧力（燃圧）と、インジェクタのバルブを開いてその噴射口から燃料を噴射させる時間（噴射時間）とにより決まる。インジェクタ１１０に与えられる燃料の圧力は圧力調整器により一定に保たれているため、燃料の噴射量は、噴射時間により管理される。

エンジンのクランク軸１０５には、外周にリラクタｒが形成された鉄製のフライホイール１１１が取り付けられている。フライホイール１１１の近傍には、エンジンのケースに対して固定された信号発生器３が配置されている。信号発生器３は、例えば、リラクタｒ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、該鉄心に結合された永久磁石とを備えていて、リラクタｒの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルス信号を出力する。

図７（Ａ）は、本実施形態において信号発生器３が発生するパルス信号の波形を、エンジンのクランク軸の回転角度（クランク角）θに対して示したものである。この例では、エンジンのクランク角が上死点位置ＴＤＣに対して十分に進角した位置に設定された基準クランク角位置θs1に一致したときに、信号発生器３がリラクタｒの回転方向の前端側エッジを検出して、負極性のパルス波形の第１パルス信号Ｓc1を発生し、クランク角が、基準クランク角位置θs1よりも遅れ、上死点位置ＴＤＣよりも僅かに進角した位置に設定された固定点火位置θs2に一致したときに第２パルス信号Ｓc2を発生するように、リラクタｒの極弧角と、信号発生器３の取付位置とが設定されている。図７においては、各パルスがしきい値Ｖthに達する位置を各パルスの発生位置としている。

なお本明細書において、「上死点位置ＴＤＣ」は、エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置を意味し、「点火位置」は、エンジンの点火動作が行なわれるクランク角位置を意味する。

本実施形態では、第１パルス信号Ｓc1を、基準信号として用い、第２パルス信号Ｓc2を固定点火位置信号として用いる。基準信号Ｓc1は、エンジンの点火位置の計測を開始する位置等として用いる基準クランク角位置を検出するために用いられる。

第２パルス信号Ｓc2はまた、エンジンの１燃焼サイクルの基準タイミングを検出するためにも用いられる。１燃焼サイクルの基準タイミングは、例えば、１燃焼サイクルが行なわれる間（クランク軸が２回転する間）に信号発生器が発生する各パルス信号が燃焼サイクルのいずれの行程で発生する信号であるかを識別するために用いられる。

第２パルス信号Ｓc2は、クランク軸が１回転する毎に１回発生するため、クランク軸が２回転する間に行なわれるエンジンの１燃焼サイクルの基準タイミングを、第２パルス信号Ｓc2のみから検出することはできないが、エンジンに取り付けられた他の適当なセンサから得られる信号の変化と第２パルス信号Ｓc2の発生位置とを関連づけることにより、１燃焼サイクルの基準タイミングを検出することができる。

例えば、吸気管が各気筒毎に設けられているエンジンでは、エンジンの吸気管内圧力（スロットルバルブよりも下流側で測った吸気管内の圧力）がエンジンの行程変化に伴って特有の変化を示すので、固定点火位置信号が発生したときに吸気管内圧力が特定の変化を示しているときに、その固定点火位置信号の発生タイミングを１燃焼サイクルの基準タイミングとすることができる。例えば、吸気行程において吸気管内圧力が極小値を示した後に発生する第２パルス信号Ｓc2の発生タイミングを１燃焼サイクルの基準タイミング（吸気行程の）とすることができる。このようにして１燃焼サイクルの基準タイミングが決まれば、この基準タイミングを基準にして、信号発生器が発生する一連のパルス信号が燃焼サイクルのいずれの行程で発生するパルス信号であるかを識別することができる。

なお吸気管内圧力の極小値は、機関の低速回転時により明確に検出できるため、１燃焼サイクルの基準タイミングの識別は、機関の低速回転時に行うのが好ましい。信号発生器３が一連のパルス信号を発生する順序は決まっているため、信号発生器が出力する各パルス信号がいずれの行程で発生するパルス信号であるかの識別は、機関を始動した後一度だけ行えばよい。

図７に示した例では、第１パルス信号（基準信号）Ｓc1を負極性のパルスとし、第２パルス信号（固定点火位置信号）Ｓc2を正極性のパルスとしているが、逆に、第１パルス信号Ｓc1を正極性のパルスとし、第２パルス信号Ｓc2を負極性のパルスとしてもよいのはもちろんである。

ＥＣＵ２は、少なくとも１つのマイクロプロセッサと、点火プラグ１０９とともにエンジン用点火装置を構成する点火回路と、インジェクタ１１０とともに燃料噴射装置を構成するインジェクタ駆動回路とを備えていて、マイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより、点火制御装置と燃料噴射制御装置とを構成するために必要な各種の要素を構成する。

点火回路は、点火指令信号が与えられたときに点火コイルと該点火コイルの一次電流に急激な変化を生じさせる回路とを備えていて、該一次電流の急激な変化により点火コイルの二次コイルに点火用高電圧Ｖhを誘起させる。この点火用高電圧は点火プラグ１０９に印加されて、点火プラグ１０９の放電ギャップ間に火花放電を生じさせる。

インジェクタ駆動回路は、パルス波形の噴射指令信号が与えられている間オン状態を保持するインジェクタ駆動スイッチを備えていて、該インジェクタ駆動スイッチを通してインジェクタ駆動電圧Ｖjを出力する。このインジェクタ駆動電圧Ｖjは、インジェクタ１１０に与えられる。インジェクタ１１０は、インジェクタ駆動電圧が与えられている間にそのバルブを開いて燃料を噴射する。噴射指令信号の信号幅は、インジェクタに駆動電圧が印加された後そのバルブが開くまでに要する時間（無効噴射時間）と、インジェクタのバルブを開いておく時間（有効噴射時間）との和に等しく設定される。

吸気管１０６には、その内部のスロットルバルブより下流側の圧力を吸気管内圧力として検出して、該吸気管内圧力に比例した電気信号を吸気管内圧力信号Ｓpとして出力する圧力センサ４が取り付けられている。またスロットルバルブ１０８には、その開度に比例した電気信号をスロットル開度信号Ｓthとして出力するスロットルセンサ５が取り付けられ、エンジンには、その冷却水温度をエンジン温度として検出してエンジン温度信号Ｓｔを出力するエンジン温度センサ６が取り付けられている。

圧力センサ４が出力する吸気管内圧力信号Ｓp、スロットルセンサ５が出力するスロットル開度信号Ｓth、及びエンジン温度センサ６が出力するエンジン温度信号ＳtはＡ／Ｄ変換器と所定のインターフェース回路とを通してＥＣＵ２のマイクロプロセッサに入力されている。またパルス信号Ｓcは波形整形回路を通してマイクロプロセッサに入力されている。波形整形回路は、第１パルス信号（基準信号）Ｓc1及び第２パルス信号（固定点火位置信号）Ｓc2を図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すような波形の割り込み信号ＩＮＴ1及びＩＮＴ2に変換してマイクロプロセッサに与える。

なお、マイクロプロセッサにより燃料噴射量を制御する場合には、上記のセンサに加えて、更に大気圧を検出する大気圧センサや、エンジンの吸気温度を検出する吸気温度センサ等が用いられることがあるが、これらのセンサの図示は省略されている。

ＥＣＵ２内のマイクロプロセッサは、所定のプログラムを実行することにより、点火制御装置及び燃料噴射制御装置を構成するために必要な各種の機能実現手段を構成する。マイクロプロセッサが実現する機能実現手段により構成される点火制御装置の構成例を図２に示した。図２において、エンジン温度検出手段１１は、エンジン温度センサ６が出力するエンジン温度信号Ｓtからエンジンの温度を検出する手段であり、吸気管内圧力検出手段１２は、圧力センサ４が出力する吸気管内圧力信号Ｓpから、エンジンのスロットルバルブよりも下流側の吸気管内の圧力を吸気管内圧力として検出する手段である。

第１パルス入力手段１３は、信号発生器３が発生する第１パルス信号（基準信号）Ｓc1を波形整形して得た図７（Ｂ）に示すような第１の割り込み信号ＩＮＴ1を読み込む手段であり、第２パルス入力手段１４は、信号発生器３が発生する第２パルス信号（固定点火位置信号）Ｓc2を波形整形して得た図７（Ｃ）に示すような第２の割り込み信号ＩＮＴ2を読み込む手段である。

回転速度検出手段１５は、第１パルス入力手段１３を通して入力される割り込み信号の発生間隔（エンジンのクランク軸が１回転するのに要する時間）からエンジンの回転速度を演算することによりエンジンの回転速度を検出する手段である。

点火位置演算手段１６は、エンジンの点火位置を計測するために用いる計時データを求める手段で、本実施形態で用いる点火位置演算手段は、エンジンの回転速度と、吸気行程で生じる吸気管内圧力の極小値とに対して点火位置演算用マップを検索することによりエンジンの点火位置（圧縮行程終了時の上死点から点火位置までの角度）をマップ演算するとともに、クランク軸が、回転速度検出手段により検出された回転速度で第１パルス信号Ｓc1の発生位置（基準クランク角位置）から演算された点火位置まで回転するのに要する時間を、点火位置検出用計時データとして演算する。

定常運転時点火指令信号発生手段１７は、点火位置の計測を開始する基準クランク角位置で割り込み信号ＩＮＴ1が与えられたときに演算された点火位置検出用計時データの計測を開始し、該計時データの計測が完了したときに点火指令信号を発生する手段である。

また計時手段１８は、点火位置の計測を開始する基準クランク角位置を与える基準信号（第１のパルス信号）Ｓc1の発生位置から次に発生する固定点火位置信号（第２のパルス信号）Ｓc2の発生位置までエンジンのクランク軸が回転するのに要する時間を計測する手段である。

点火許可判定値演算手段１９は、エンジンの始動開始時にエンジンの回転速度が点火を許可し得る速度（点火許可判定速度）以上であるか否かを判定するために用いる点火許可判定値をエンジンの温度に対して演算する手段である。点火許可判定値は、点火許可判定速度の情報を含む値であればよく、エンジンの始動時の回転速度を検出するために用いる変数に応じて適宜の値に設定する。

本実施形態では、始動時のエンジンの回転速度が点火許可判定速度以上であるか否かの判定を、基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置までエンジンのクランク軸が回転するのに要する時間（計時手段１８により計測された時間）を用いて行うため、エンジンの回転速度が点火許可判定速度に達したときに計時手段１８により計測される時間を点火許可判定値としてエンジンの温度に対して演算する。

特許文献１に示された従来の点火装置では、点火許可判定値を一定としていたが、本発明においては、点火許可判定値をエンジンの温度に対して演算する。本実施形態の点火許可判定値演算手段１９は、エンジンの温度が高いときに低くなり、エンジンの温度が低いときに高くなる点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値を、エンジン温度検出器により検出された温度に対して演算するように構成されている。点火許可判定値の演算は、例えば、エンジン温度センサ６により検出されたエンジン温度に対して点火許可判定値演算用マップ（エンジン温度と点火許可判定値との間の関係をテーブルの形にまとめたもの）を検索することにより行う。

極低速時点火指令信号発生手段２０は、エンジンの始動時及びアイドリング運転時に点火指令信号を発生する手段で、この手段は、計時手段１８による計測値が点火許可判定値以下であると判定されたときに固定点火位置信号の発生位置（予め設定された固定点火位置）で点火指令信号を発生させ、計時手段１８による計測値が点火許可判定値を超えているとき（エンジンの回転速度が点火許可判定速度未満であるとき）には点火指令信号の発生を中止するように構成される。

点火指令信号選択手段２１は、回転速度検出手段１２により検出された回転速度に応じて点火指令信号を選択する手段で、検出された回転速度が設定回転速度以下の時には信号発生器３が固定点火位置信号（第２パルス信号）を発生する固定点火位置で極低速時点火指令信号発生手段２０が発生する点火指令信号を選択してＥＣＵ内の点火回路２２に与え、検出された回転速度が設定回転速度を超えているときには、各種の制御条件に対して演算された点火位置が計測されたときに定常運転時点火指令信号発生手段１７が発生する点火指令信号を選択して点火回路２２に与える。

点火回路２２は点火指令信号が与えられたときに点火コイルの一次電流に急激な変化を与えるように点火コイルの一次電流を制御して、点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を誘起させる。この高電圧はエンジンのシリンダに取り付けられた点火プラグ１０９に印加されるため、該点火プラグで火花放電が生じ、エンジンが点火される。

ＥＣＵ２内のマイクロプロセッサは、信号発生器３が第１パルス信号Ｓc1を発生して第１の割り込み信号ＩＮＴ1が入力される毎に図３に示す割り込み処理を実行し、信号発生器３が第２パルス信号を発生して第２の割り込み信号ＩＮＴ2が入力される毎に図４に示す割り込み処理を実行する。またマイクロプロセッサ内に設けられた点火タイマが点火位置検出用計時データの計測を完了する毎に（点火位置が検出される毎に）図５に示した割り込み処理を実行し、一定の時間間隔で図６に示すタスク処理を実行する。

図３に示した割り込み処理では、先ずステップＡ１で前回第１パルス信号が発生した時にセーブしたタイマ（マイクロプロセッサ内に設けられているタイマ）のカウント値をＰＬＳ１ＣＮＴから読み出してＰＬＳ１ＣＮＴ０にセーブし、今回の第１パルス信号が発生したときのタイマのカウント値ＴＣＮＴをＰＬＳ１ＣＮＴにセーブする。

次いでステップＡ２で、今回セーブしたタイマのカウント値ＰＬＳ１ＣＮＴから前回の第１パルス信号の発生時にセーブしたタイマのカウント値ＰＬＳ１ＣＮＴ０を減算して、前回の第１パルス信号の発生タイミングから今回の第１パルス信号の発生タイミングまでの時間（クランク軸が１回転するのに要した時間）を演算して、その演算結果をＰＬＳ１１ＣＮＴにセーブする。

次いでステップＡ３で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧを１にセットする。この点火指示フラグは、点火処理が許可されているか否かを判別するために用いられる。点火指示フラグをセットした後、ステップＡ４でＰＬＳ１１ＣＮＴ（クランク軸が１回転するのに要した時間）と設定回転速度を与える時間ＳＰＥＥＤＣＨとを比較して、エンジンの回転速度が設定回転速度以上であるか否かを判定する。その結果、エンジンの回転速度が設定回転速度を超えている（ＰＬＳ１１ＣＮＴ＜ＳＰＥＥＤＣＨである）と判定されたときには、ステップＡ５で点火位置検出用計時データを点火タイマ（マイクロプロセッサ内に設けられたタイマ）にセットしてこの処理を終了する。ステップＡ４でエンジンの回転速度が設定回転速度以下である（ＰＬＳ１１ＣＮＴ≧ＳＰＥＥＤＣＨである）と判定された場合には、以後何もしないでこの処理を終了する。

信号発生器が第２パルス信号を発生する毎に実行される図４に示した割り込み処理では、先ずステップＢ１で第２パルス信号が発生したときのタイマのカウント値ＴＣＮＴをＰＬＳ２ＣＮＴにセーブする。次いでステップＢ２で第１パルス信号の発生タイミングから第２パルス信号の発生タイミングまでの時間ＰＬＳ２ＣＮＴ−ＰＬＳ１ＣＮＴを演算してＰＬＳ１２ＣＮＴにセーブした後、ステップＢ３で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされているか否かを判定する。その結果点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされていないと判定された場合には、以後何もしないでこの割り込み処理を終了する。

ステップＢ３で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされていると判定された場合（点火処理が許可されている場合）には、ステップＢ４に進んで、第１パルス信号Ｓc1の発生タイミングから第２パルス信号Ｓc2の発生タイミングまでの時間ＰＬＳ１２ＣＮＴの値が、別のタスク処理（図６のタスク処理）で演算された点火許可判定値ＩＧＮＥＮＣＮＴの値よりも小さいか否かを判定する。その結果、第１パルス信号Ｓc1の発生タイミングから第２パルス信号Ｓc2の発生タイミングまでの時間ＰＬＳ１２ＣＮＴの値が、点火許可判定値ＩＧＮＥＮＣＮＴの値よりも小さいと判定されたときには、ステップＢ５で点火指令信号を発生させて固定点火位置での点火処理を行わせた後、ステップＢ６で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧを０にクリアしてこの割り込み処理を終了する。ステップＢ４で第１パルス信号Ｓc1の発生タイミングから第２パルス信号Ｓc2の発生タイミングまでの時間ＰＬＳ１２ＣＮＴの値が、点火許可判定値ＩＧＮＥＮＣＮＴの値以上であると判定されたときには、ステップＢ５をスキップして、ステップＢ６で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧを０にクリアしてこの割り込み処理を終了する。

図３の割り込み処理のステップＡ５で点火タイマにセットされた点火位置検出用計時データの計測が完了すると、図５の割り込み処理が行われる。この割り込み処理では、先ずステップＣ１で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされているか否かを判定する。その結果点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされていないと判定された場合（点火処理が許可されていない場合）には、以後何もしないでこの割り込み処理を終了する。ステップＣ１で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧが１にセットされていると判定された場合には、ステップＣ２で点火指令を発生させて演算された点火位置での点火処理を行わせた後、ステップＣ３で点火指示フラグＩＧＮＦＬＧを０にクリアしてこの割り込み処理を終了する。

マイクロプロセッサは、一定の時間間隔で図６に示すタスク処理を実行する。このタスク処理では、ステップＤ１で吸気管内圧力を読み込み、ステップＤ２でエンジン温度を読み込む。次いでステップＤ３で点火位置を演算する処理を行い、ステップＤ４でエンジン温度に対して点火許可判定値ＩＧＮＥＮＣＮＴを演算する処理を行う。

本実施形態では、エンジンの始動時に、図８の左端に示すように、第１パルス信号Ｓc1の発生タイミングから第２パルス信号Ｓc2の発生タイミングまでの時間ＰＬＳ１２ＣＮＴの値（Ｔn）が、点火許可判定値ＩＧＮＥＮＣＮＴの値（Ｔns）以上であると判定されたときには点火処理を行わないため、エンジンの始動時にクランク軸の回転に勢いがない状態で、上死点位置前の点火位置で点火が行なわれてエンジンが逆転するおそれを無くすことができる。

また本実施形態では、点火許可判定値をエンジン温度に対して演算するようにしたことにより、エンジンの温度が高いときに点火許可判定速度を低くすることができるため、点火すればエンジンを始動できたにもかかわらず点火動作が行われなかったといった問題が生じるのを防いで、エンジンの始動性を向上させることができる。

上記の実施形態では、エンジンの回転速度が設定回転速度を超えているエンジンの定常運転時に、信号発生器が第１パルス信号Ｓc1を発生する毎に点火タイマに点火位置検出用計時データをセットして点火位置の計測を行わせるため、圧縮行程の終期に設定されるエンジンの正規の点火位置で点火が行われるだけでなく、排気行程の終期においても、点火タイマが点火位置検出用計時データを計測した時点で点火動作が行われる。排気行程の終期で点火プラグに火花を生じさせてもエンジンの動作には影響がないが、排気行程の終期に発生する火花は無駄火となるため、点火プラグの無用の消耗を防ぐためには、この無駄火が発生するのを防ぐようにしておくことが望ましい。

点火プラグに無駄火が飛ぶのを防ぐためには、１燃焼サイクルの基準タイミングが検出されて、信号発生器が発生する各パルス信号がいずれの行程で発生する信号であるかの識別が行われた後に、圧縮行程終了時の上死点前で発生する第１パルス信号Ｓc1以外の第１パルス信号Ｓc1の発生時に点火タイマに点火位置検出用計時データをセットするのを禁止するようにすればよい。

上記の説明では、エンジン温度に対して点火許可判定値演算用マップを検索することにより点火許可判定値を演算するとしたが、下記の（１）式に示されているように、点火許可判定値の基準値をＴsとして、この基準値Ｔsにエンジン温度Ｔe［℃］の定数（ｋ）倍を加算することにより点火許可判定値ＩＧＮＥＣＮＴを求めるようにしてもよい。
ＩＧＮＥＮＣＮＴ＝Ｔs＋Ｔe×ｋ …（１）

上記の実施形態では、図３の割り込み処理のステップＡ１及びＡ２により回転速度検出手段１５が構成され、図６のタスク処理のステップＤ３により点火位置演算手段が構成される。また図３の割り込み処理のステップＡ５と図５の割り込み処理とにより定常運転時点火指令信号発生手段１７が構成され、図３の割り込み処理のステップＡ１と、図４の割り込み処理のステップＢ１及びＢ２とにより計時手段１８が構成され、図６のタスク処理のステップＤ４により点火許可判定値演算手段１９が構成される。また図４の割り込み処理のステップＢ３ないしＢ５により極低速時点火指令信号発生手段２０が構成され、図３の割り込み処理のステップＡ４により、点火指令信号選択手段２１が構成される。

本発明の実施形態の点火装置を適用するエンジンとその制御システムのハードウェアの構成とを概略的に示した構成図である。 本発明の実施形態に係わるエンジン用点火装置の構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態においてエンジンに取り付けられた信号発生器が第１パルス信号を発生する毎に実行される割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。 本発明の実施形態においてエンジンに取り付けられた信号発生器が第２パルス信号を発生する毎に実行される割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。 本発明の実施形態において点火タイマが点火位置検出用計時データの計測を完了したときに実行される割り込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。 本発明の実施形態において一定の時間間隔で実行されるタスク処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。 本発明の実施形態においてエンジンに取り付けられた信号発生器が出力するパルス信号の波形と該パルス信号を波形整形することにより得る割り込み信号とを示した波形図である。 本発明の実施形態においてエンジンの回転速度が点火許可判定速度未満のとき及び点火許可判定速度以上であるときの信号波形を示した波形図である。

符号の説明

１ エンジン
２ ＥＣＵ
３ 信号発生器
４ 圧力センサ
５ スロットルセンサ
６ エンジン温度センサ
１１ エンジン温度検出手段
１９ 点火許可判定値演算手段
２０ 極低速時点火指令信号発生手段
２１ 点火指令信号選択手段
２２ 点火回路

Claims (3)

1. 点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、前記エンジンの回転速度が極低速回転領域の上限を与える設定回転速度以下でかつ前記設定回転速度よりも低く設定された点火許可判定速度以上であるときに予め設定された固定点火位置で前記点火指令信号を発生し、前記エンジンの回転速度が前記点火許可判定速度未満であるときには前記点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令発生手段と、前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度を超えているときに前記エンジンの回転速度に対して演算された点火位置で前記点火指令信号を発生する定常運転時点火指令発生手段とを備えたエンジン用点火装置において、
   前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、前記エンジンの温度が高いときの前記点火許可判定速度を前記エンジンの温度が低いときの前記点火許可判定速度よりも低くするように前記エンジンの温度と点火許可判定速度との間の関係を定めて、前記点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値を前記エンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段とを備え、
   前記極低速時点火指令発生手段は、前記点火許可判定値演算手段により演算された点火許可判定値から前記点火許可判定速度の情報を得るように構成されていること、
   を特徴とするエンジン用点火装置。
2. 点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、
   前記エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置である上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置及び該基準クランク角位置よりも位相が遅れ、前記上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された固定点火位置でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、
   前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、
   前記エンジンの温度が高いときに低くなり、前記エンジンの温度が低いときに高くなる点火許可判定速度の情報を含む点火許可判定値を前記エンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段と、
   前記エンジン温度検出器により検出されたエンジンの温度に対して、前記エンジンの極低速回転領域の上限を与える設定回転速度よりも低い値を示す点火許可判定速度の情報を含む値を点火許可判定値として演算する点火許可判定値演算手段と、
   前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度以下で、かつ前記点火許可判定値により与えられる点火許可判定速度以上であるときに前記固定点火位置信号の発生位置で前記点火指令信号を発生し、前記エンジンの回転速度が前記点火許可判定速度未満であるときには前記点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令発生手段と、
   前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度を超えているときに前記エンジンの回転速度に対して演算された点火位置で前記点火指令信号を発生する定常運転時点火指令信号発生手段と、
   を備えたエンジン用点火装置。
3. 点火指令信号が発生したときにエンジンを点火するために用いる点火用高電圧を発生する点火回路と、
   前記エンジンのピストンが上死点に達したときのクランク角位置である上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置及び該基準クランク角位置よりも位相が遅れ前記上死点位置よりも位相が進んだクランク角位置に設定された固定点火位置でそれぞれ基準信号及び固定点火位置信号を発生する信号発生器と、
   前記エンジンの温度を検出するエンジン温度検出器と、
   前記基準信号の発生周期から前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度検出手段により検出された回転速度が前記エンジンの極低速回転領域の上限を与える設定回転速度に等しいときに前記エンジンのクランク軸が前記基準クランク角位置から固定点火位置まで回転するのに要する時間よりも長い時間を点火許可判定値として、該点火許可判定値を前記エンジン温度検出器により検出された温度に対して演算する点火許可判定値演算手段と、
   前記回転速度検出手段により検出された回転速度に対して前記エンジンの点火位置を演算する点火位置演算手段と、
   前記点火位置演算手段により演算された点火位置で前記点火指令信号を発生する定常運転時点火指令信号発生手段と、
   前記基準信号の発生位置から固定点火位置信号の発生位置まで前記エンジンのクランク軸が回転するのに要する時間を計測する計時手段と、
   前記計時手段による計測値が前記点火許可判定値以下であると判定されたときに前記固定点火位置信号の発生位置で前記点火指令信号を発生させ、前記計時手段による計測値が前記点火許可判定値を超えていると判定されたときには前記点火指令信号の発生を中止する極低速時点火指令信号発生手段と、
   前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度以下のときには前記極低速時点火指令信号発生手段が発生する点火指令信号を前記点火回路に与え、前記エンジンの回転速度が前記設定回転速度を超えているときには前記定常時点火指令信号発生手段が発生する点火指令信号を前記点火回路に与える点火指令信号選択手段と、
   を具備し、
   前記エンジンの温度が低いときに前記点火許可判定値を大きな値として演算し、前記エンジンの温度が高いときに前記点火許可判定値を小さい値として演算するように前記点火許可判定値演算手段が構成されていること、
   を特徴とするエンジン用点火装置。
   

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