JP3948881B2 - エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents
エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機 Download PDFInfo
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスエンジンを室外機における圧縮機の駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機が採用される傾向にある。このような空気調和機は、室外機、室内機、並びに室外機及び室内機の運転を制御する制御装置を有し、前記ガスエンジンの点火時期はエンジン点火装置により制御される。
【０００３】
このエンジン点火制御装置は、クランク角カム角センサからの信号により検出されたエンジン回転数に基づき、点火時期マップ（エンジン回転数ごとに点火時期を定めたもの）から点火時期（点火時期マップ値）を求め、あらかじめ定められた点火基準時期から前記点火時期を減算して点火制御値を算出し、この点火制御値を時間に換算して点火時間とし、前記クランク角カム角センサから出力される点火基準信号の検出時から前記点火制御時間経過後に点火信号を出力して、点火プラグにアークを発生させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に自動車等に搭載されるエンジンは、エンジン点火装置の電気系統の異常を検知するためにイグニッションコイルの二次電圧を波形整形して、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）側へ入力して検出する方法が一般的に行われているが、この方法は一連の処理を行う制御回路をＥＣＵのコントロール基板の他に用意しなければならず、開発及び製造コストの増加、基板を収納するスペースの確保などを考慮する必要が有った。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決しエンジン点火装置の電気系統の異常を高精度かつ迅速に判断するエンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、多気筒エンジンの回転数に同期して発生するクランク角信号とカム角信号との入力によりエンジン回転数を計測し点火信号を出力するエンジンにおいて、前記エンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し点火異常判定を行うことである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエンジン異常検出回路は、電気的要因によるエンジン失火異常生じた時、失火元である気筒を判別することである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ガスエンジンにより駆動される圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管でつないで冷凍サイクルを構成した空気調和機において、前記空気調和機のガスエンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し、点火異常判定を行うエンジン異常検出回路を備えることである。
【００１０】
請求項１乃至３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
本発明のエンジン異常検出回路は、エンジン点火装置の電気系統の異常を、高精度且つ迅速に判断することができるため、エンジン及びエンジンを駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機において機器に多大な悪影響を及ぼすエンジン失火を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１はガスエンジンを用いたガスヒートポンプ式空気調和機の概略構成図である。本実施形態の空気調和機は、いわゆるマルチタイプパッケージエアコンであり、複数の室内ユニット１と一つの室外ユニット３とから構成されている。室内ユニット１側には、分流器５が付設された室内熱交換器７、電動ファン９、電動膨張弁１１等が設置されている。５１は、電動ファン９や電動膨張弁１１を駆動する室内側コントロールユニット(以下、ＥＣＵと記す)で、この室内側ＥＣＵ５１は、ＭＰＵを始め、入出力インターフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマカウンタ等から構成されている。
【００１４】
一方、室外ユニット３側には、圧縮機１３、四方弁１５、分流器１７が付設された室外熱交換器１９、電動ファン２１、アキュームレータ２３、ＭＰＵ等が設置されている。
【００１５】
この室外ユニット３の内部には、四方弁１５や電動ファン２１、電磁遮断弁４９の他、ステップモーター２９を始めとするガスエンジン２５関連の機器等も集中制御する室外側ＥＣＵ６１が設置されている。室外側ＥＣＵ６１は、ＭＰＵを始め、入出力インターフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマカウンタ等から構成されている。
【００１６】
ＥＣＵ６１は、ガスエンジンのピックアップコイルからの信号により検出されたエンジン回転数に基づき、あらかじめ定められた点火基準時期から前記点火時期を減算して点火制御値を算出し、この点火制御値を時間に換算して点火制御時間とし、前記ピックアップコイルから出力される点火基準信号の検出時から前記点火制御時間経過後に点火信号を出力して、点火プラグにアークを発生させて運転を制御している。
【００１７】
また、Ａはガスエンジン２５に具備されるクランク角センサ、Ｂはカム角センサであり、室外側コントロールユニットＥＣＵ６１内に具備するエンジン点火制御装置Ｃへではクランク角センサＡはクランク角信号αを、カム角センサＢはカム角信号βを送信している。
【００１８】
図２は、本発明のエンジン異常検出回路の構成を示すブロック構成図であり、室外側コントロールユニットＥＣＵ６１内のマイコンＣ（ＭＰＵ）は、クランク角センサ信号α・カム角センサ信号βの入力より、現在のエンジン回転数を計測し、また指定された点火タイミング、ＩＧ（イグナイタＤ）コイル通電時間により、ＩＧ点火信号を出力する。この時、ＩＧ電源変動検出回路Ｇは、エンジンの各気筒（通常は４気筒）から発信される電圧変動のパルス波形を採取し、該パルス波形の周期、振幅から正常なエンジン点火が行われているかを監視できるように構成されている。
【００１９】
図３は、図２で示したエンジン異常検出回路のブロック構成図に基づき、実施の一形態としてのＩＧ電源変動検出回路Ｇ、及び電圧変換回路Ｊを示した回路図である。この構成としては、マイコンＣがクランク角センサＡ及びカム角センサＢからクランク角信号α及びカム角信号βを受け、この信号値に基づいて演算した点火タイミング信号を点火回路Ｈに出力する。点火回路Ｈは、マイコンＣからの指示を受けるとＩＧコイルＤを通電し、スパークプラグＥにアークを発生させる。この時の動作は、抵抗器（Ｒ１〜Ｒ３）、コンデンサＣ１、コンパレータＰで構成されるＩＧ電源変動検出回路Ｇが検出し、電圧変換回路Ｊで電圧を低減させてマイコンＣへ信号を返している。
【００２０】
図４及び図５は、ＩＧ電圧変動入力波形を示すチャート図で、▲１▼がエンジン点火信号、▲２▼がＩＧ電源電圧、▲３▼がＩＧ電圧変動信号を示している。
【００２１】
図４は、４気筒エンジンの燃焼が正常時のチャート図であり、１番気筒（図４のＮｏ．１部分）→３番気筒（図４のＮｏ．３部分）→４番気筒（図４のＮｏ．４部分）→２番気筒（図４のＮｏ．２部分）の順に気筒燃焼が行われている状態を示している。
【００２２】
図５は、４気筒エンジンの燃焼の内３番気筒が失火した状態のチャート図であり、１番気筒（図４のＮｏ．１部分）→４番気筒（図４のＮｏ．４部分）→２番気筒（図４のＮｏ．２部分）の順に気筒燃焼が行われてしまう状態を示しており、この時の波形の欠落を、マイコンＣが検出して３番気筒が失火を生じたことを認識している。
【００２３】
図６は、上述したエンジン燃焼時の、各気筒の点火異常判別処理の流れを示すフロー図である。ステップＳ１では、クランク角センサ及びカム角センサからの入力信号の有無を確認し、これら信号が無ければこの処理を繰り返し、信号を受信するとエンジン点火処理を行う（ステップＳ２）。次に、点火処理の開始から１０ｍｓ以内にＩＧ電圧変動信号が入力されたか判別し（ステップＳ３）、このＩＧ電圧変動信号が入力されたら失火カウントに１を加算し、ＩＧ電圧変動信号の入力が無ければステップＳ１へ戻る（ステップＳ４）。更に、失火カウントが１０００を越えた場合は、異常と判断しエンジン点火異常処理を実行する、失火カウントが１０００を越えなければステップＳ１へ戻り一連の処理を繰り返す（ステップＳ６〜Ｓ７）。
【００２４】
以上、本発明を上述した実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至３に記載の発明によれば、本発明のエンジン異常検出回路は、エンジン失火異常の原因の大半を占めるエンジン点火装置の電気系統の異常を、高精度且つ迅速に判断でき、また失火を生じた気筒の判別もすることができるため、エンジン及びエンジンを駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機において機器に多大な悪影響を及ぼすエンジン失火を防止することができる。更に、このエンジン異常検出回路では、コントロール基板の外側に特別な回路を必要とせずに、低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスヒートポンプ式空気調和機の構造を示した冷媒回路図である。
【図２】本発明に係るエンジン異常検出回路の構成を示したブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施例を示すエンジン異常検出回路の回路図である。
【図４】本発明に係るエンジン点火装置が正常時のイグニッション電圧変動信号の入力波形を示すチャート図である。
【図５】本発明に係るエンジン点火装置が異常（３番気筒点火異常）時のイグニッション電圧変動信号の入力波形を示すチャート図である。
【図６】本発明に係るエンジン異常検出処理の動作の流れを示すフロー図である。
【符号の説明】
７ 室内熱交換器
１３ 圧縮機
１９ 室外熱交換器
２５ ガスエンジン（多気筒エンジン）
３３〜４５冷媒配管
Ａ クランク角センサ
Ｂ カム角センサ
Ｃ エンジン点火制御装置
Ｄ イグニッション電圧変動検出回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスエンジンを室外機における圧縮機の駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機が採用される傾向にある。このような空気調和機は、室外機、室内機、並びに室外機及び室内機の運転を制御する制御装置を有し、前記ガスエンジンの点火時期はエンジン点火装置により制御される。
【０００３】
このエンジン点火制御装置は、クランク角カム角センサからの信号により検出されたエンジン回転数に基づき、点火時期マップ（エンジン回転数ごとに点火時期を定めたもの）から点火時期（点火時期マップ値）を求め、あらかじめ定められた点火基準時期から前記点火時期を減算して点火制御値を算出し、この点火制御値を時間に換算して点火時間とし、前記クランク角カム角センサから出力される点火基準信号の検出時から前記点火制御時間経過後に点火信号を出力して、点火プラグにアークを発生させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的に自動車等に搭載されるエンジンは、エンジン点火装置の電気系統の異常を検知するためにイグニッションコイルの二次電圧を波形整形して、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）側へ入力して検出する方法が一般的に行われているが、この方法は一連の処理を行う制御回路をＥＣＵのコントロール基板の他に用意しなければならず、開発及び製造コストの増加、基板を収納するスペースの確保などを考慮する必要が有った。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決しエンジン点火装置の電気系統の異常を高精度かつ迅速に判断するエンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、多気筒エンジンの回転数に同期して発生するクランク角信号とカム角信号との入力によりエンジン回転数を計測し点火信号を出力するエンジンにおいて、前記エンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し点火異常判定を行うことである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエンジン異常検出回路は、電気的要因によるエンジン失火異常生じた時、失火元である気筒を判別することである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ガスエンジンにより駆動される圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管でつないで冷凍サイクルを構成した空気調和機において、前記空気調和機のガスエンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し、点火異常判定を行うエンジン異常検出回路を備えることである。
【００１０】
請求項１乃至３に記載の発明には、次の作用がある。
【００１１】
本発明のエンジン異常検出回路は、エンジン点火装置の電気系統の異常を、高精度且つ迅速に判断することができるため、エンジン及びエンジンを駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機において機器に多大な悪影響を及ぼすエンジン失火を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
図１はガスエンジンを用いたガスヒートポンプ式空気調和機の概略構成図である。本実施形態の空気調和機は、いわゆるマルチタイプパッケージエアコンであり、複数の室内ユニット１と一つの室外ユニット３とから構成されている。室内ユニット１側には、分流器５が付設された室内熱交換器７、電動ファン９、電動膨張弁１１等が設置されている。５１は、電動ファン９や電動膨張弁１１を駆動する室内側コントロールユニット(以下、ＥＣＵと記す)で、この室内側ＥＣＵ５１は、ＭＰＵを始め、入出力インターフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマカウンタ等から構成されている。
【００１４】
一方、室外ユニット３側には、圧縮機１３、四方弁１５、分流器１７が付設された室外熱交換器１９、電動ファン２１、アキュームレータ２３、ＭＰＵ等が設置されている。
【００１５】
この室外ユニット３の内部には、四方弁１５や電動ファン２１、電磁遮断弁４９の他、ステップモーター２９を始めとするガスエンジン２５関連の機器等も集中制御する室外側ＥＣＵ６１が設置されている。室外側ＥＣＵ６１は、ＭＰＵを始め、入出力インターフェースやＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマカウンタ等から構成されている。
【００１６】
ＥＣＵ６１は、ガスエンジンのピックアップコイルからの信号により検出されたエンジン回転数に基づき、あらかじめ定められた点火基準時期から前記点火時期を減算して点火制御値を算出し、この点火制御値を時間に換算して点火制御時間とし、前記ピックアップコイルから出力される点火基準信号の検出時から前記点火制御時間経過後に点火信号を出力して、点火プラグにアークを発生させて運転を制御している。
【００１７】
また、Ａはガスエンジン２５に具備されるクランク角センサ、Ｂはカム角センサであり、室外側コントロールユニットＥＣＵ６１内に具備するエンジン点火制御装置Ｃへではクランク角センサＡはクランク角信号αを、カム角センサＢはカム角信号βを送信している。
【００１８】
図２は、本発明のエンジン異常検出回路の構成を示すブロック構成図であり、室外側コントロールユニットＥＣＵ６１内のマイコンＣ（ＭＰＵ）は、クランク角センサ信号α・カム角センサ信号βの入力より、現在のエンジン回転数を計測し、また指定された点火タイミング、ＩＧ（イグナイタＤ）コイル通電時間により、ＩＧ点火信号を出力する。この時、ＩＧ電源変動検出回路Ｇは、エンジンの各気筒（通常は４気筒）から発信される電圧変動のパルス波形を採取し、該パルス波形の周期、振幅から正常なエンジン点火が行われているかを監視できるように構成されている。
【００１９】
図３は、図２で示したエンジン異常検出回路のブロック構成図に基づき、実施の一形態としてのＩＧ電源変動検出回路Ｇ、及び電圧変換回路Ｊを示した回路図である。この構成としては、マイコンＣがクランク角センサＡ及びカム角センサＢからクランク角信号α及びカム角信号βを受け、この信号値に基づいて演算した点火タイミング信号を点火回路Ｈに出力する。点火回路Ｈは、マイコンＣからの指示を受けるとＩＧコイルＤを通電し、スパークプラグＥにアークを発生させる。この時の動作は、抵抗器（Ｒ１〜Ｒ３）、コンデンサＣ１、コンパレータＰで構成されるＩＧ電源変動検出回路Ｇが検出し、電圧変換回路Ｊで電圧を低減させてマイコンＣへ信号を返している。
【００２０】
図４及び図５は、ＩＧ電圧変動入力波形を示すチャート図で、▲１▼がエンジン点火信号、▲２▼がＩＧ電源電圧、▲３▼がＩＧ電圧変動信号を示している。
【００２１】
図４は、４気筒エンジンの燃焼が正常時のチャート図であり、１番気筒（図４のＮｏ．１部分）→３番気筒（図４のＮｏ．３部分）→４番気筒（図４のＮｏ．４部分）→２番気筒（図４のＮｏ．２部分）の順に気筒燃焼が行われている状態を示している。
【００２２】
図５は、４気筒エンジンの燃焼の内３番気筒が失火した状態のチャート図であり、１番気筒（図４のＮｏ．１部分）→４番気筒（図４のＮｏ．４部分）→２番気筒（図４のＮｏ．２部分）の順に気筒燃焼が行われてしまう状態を示しており、この時の波形の欠落を、マイコンＣが検出して３番気筒が失火を生じたことを認識している。
【００２３】
図６は、上述したエンジン燃焼時の、各気筒の点火異常判別処理の流れを示すフロー図である。ステップＳ１では、クランク角センサ及びカム角センサからの入力信号の有無を確認し、これら信号が無ければこの処理を繰り返し、信号を受信するとエンジン点火処理を行う（ステップＳ２）。次に、点火処理の開始から１０ｍｓ以内にＩＧ電圧変動信号が入力されたか判別し（ステップＳ３）、このＩＧ電圧変動信号が入力されたら失火カウントに１を加算し、ＩＧ電圧変動信号の入力が無ければステップＳ１へ戻る（ステップＳ４）。更に、失火カウントが１０００を越えた場合は、異常と判断しエンジン点火異常処理を実行する、失火カウントが１０００を越えなければステップＳ１へ戻り一連の処理を繰り返す（ステップＳ６〜Ｓ７）。
【００２４】
以上、本発明を上述した実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１乃至３に記載の発明によれば、本発明のエンジン異常検出回路は、エンジン失火異常の原因の大半を占めるエンジン点火装置の電気系統の異常を、高精度且つ迅速に判断でき、また失火を生じた気筒の判別もすることができるため、エンジン及びエンジンを駆動源とするガスヒートポンプ式空気調和機において機器に多大な悪影響を及ぼすエンジン失火を防止することができる。更に、このエンジン異常検出回路では、コントロール基板の外側に特別な回路を必要とせずに、低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスヒートポンプ式空気調和機の構造を示した冷媒回路図である。
【図２】本発明に係るエンジン異常検出回路の構成を示したブロック構成図である。
【図３】本発明の一実施例を示すエンジン異常検出回路の回路図である。
【図４】本発明に係るエンジン点火装置が正常時のイグニッション電圧変動信号の入力波形を示すチャート図である。
【図５】本発明に係るエンジン点火装置が異常（３番気筒点火異常）時のイグニッション電圧変動信号の入力波形を示すチャート図である。
【図６】本発明に係るエンジン異常検出処理の動作の流れを示すフロー図である。
【符号の説明】
７ 室内熱交換器
１３ 圧縮機
１９ 室外熱交換器
２５ ガスエンジン（多気筒エンジン）
３３〜４５冷媒配管
Ａ クランク角センサ
Ｂ カム角センサ
Ｃ エンジン点火制御装置
Ｄ イグニッション電圧変動検出回路
Claims (3)
- 多気筒エンジンの回転数に同期して発生するクランク角信号とカム角信号との入力によりエンジン回転数を計測し点火信号を出力するエンジンにおいて、前記エンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し、点火異常判定を行うエンジン異常検出回路。
- 請求項１に記載のエンジン異常検出回路は、電気的要因によるエンジン失火異常生じた時、失火元である気筒を判別することを特徴とするエンジン異常検出回路。
- ガスエンジンにより駆動される圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを冷媒配管でつないで冷凍サイクルを構成した空気調和機において、前記空気調和機のガスエンジンは、イグニッション電源装置からイグニッションコイルへと供給される電源ラインに前記イグニッションコイルと併設してイグニッション電源変動検出回路を備え、このイグニッション電源変動検出回路に入力される電圧変動を検出し、点火異常判定を行うエンジン異常検出回路を備えることを特徴としたガスヒートポンプ式空気調和機。
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|---|---|---|---|
| JP2000142605A JP3948881B2 (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | エンジン異常検出回路、及びこのエンジン異常検出回路を備えたガスヒートポンプ式空気調和機 |
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|---|---|
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- 2000-05-16 JP JP2000142605A patent/JP3948881B2/ja not_active Expired - Fee Related
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