JP4214828B2 - Ignition device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関により駆動される交流発電機の整流出力により駆動される内燃機関用点火装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関により駆動される車両や船舶等においては、内燃機関により駆動される交流発電機と、該発電機の出力を直流出力に変換する整流回路と、該整流回路の出力で充電されるバッテリとを備えた電源部を設けて、この電源部から点火回路等の電装品に電源電圧を与えるようにしている。電源部は通常、バッテリの両端の電圧を制限値以下に保つように制御するレギュレータ機能を備えている。
【0003】
上記のような電源部を備えた内燃機関駆動車両等において、万一機関の運転中にバッテリが外れたり、電源部のレギュレータ機能に異常が生じたりすると、電源部の出力電圧が上昇し、点火回路等の電装品にバッテリの定格電圧よりも高い電圧が印加される。
【0004】
そのため、上記のような電源部を用いる場合には、運転中にバッテリが外された場合や、レギュレータに異常が生じた場合に備えて、点火回路などを構成する電子部品として、高電力、高耐圧のものを使用していたが、このような部品を用いると点火装置のコストが高くなるのを避けられなかった。
【0005】
そこで、特許文献1に示されているように、バッテリが外される等の異常が検出されたときに機関の点火動作を停止させて、機関を失火状態にする技術が提案されている。
【0006】
また特許文献2には、電源部の出力電圧が過大になったことが検出されたときに点火装置の動作を停止させる技術が開示されている。
【0007】
これらの従来技術によれば、バッテリが外される等の原因により電源の出力電圧が上昇する等の電源部の異常が生じたときに、機関を失火状態にして機関の回転速度を低下させることができるため、発電機の出力を低下させて電源部から点火装置等に印加される電圧を設定値以下にすることができる。また機関の回転速度の低下により、運転者に異常を知らせることができるため、異常が生じたままの状態で機関の運転が継続されるのを防止することができる。
【0008】
特許文献1及び特許文献2に示された点火装置は、マイクロコンピュータを用いて点火時期を制御するものではないが、マイクロコンピュータを用いて点火時期を制御する電子制御ユニットが設けられた内燃機関においても、特許文献1や特許文献2に示された点火装置と同様に、電源部の出力電圧が制限値を超えたときに点火回路の動作を停止させて機関を失火状態にすることが行われている。マイクロコンピュータを用いてこのような制御を行わせる場合には、電源部の出力電圧を一定の周期でサンプリングして、サンプリングした電圧が予め設定した制限値を超えているときに点火回路の動作を停止させるようにしている。電源部の出力電圧のサンプリング値が制限値を超えたときに点火動作を停止させる等の保護制御を行う場合に、サンプリング値が制限値を超えたことが検出されたときに直ちに点火動作を停止させるようにすると、たまたまノイズやサージ電圧の侵入により制限値を超える出力電圧のサンプリング値がマイクロコンピュータに読み込まれた際にも機関が失火状態になってその回転速度が低下するため、好ましくない。そこで、現用のこの種の点火装置においては、電源部の出力電圧のサンプリング値が制限値を超えていることが連続して複数回検出されたときにのみ機関を失火させる等の保護制御を行うようにしている。
【0009】
【特許文献1】
特開昭63−227961号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平2−248631号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、電源部の出力電圧のサンプリング値が制限値を超えていることが連続して複数回検出されたときに機関を失火させる等の保護制御を行わせるようにした場合には、以下に示すように、異常が生じた状態での電源部の出力電圧にリップル(脈動波形成分)が含まれている場合に、異常を的確に検出することができないという問題が生じる。
【0012】
電源部の出力端子間にバッテリが接続されている場合には、該バッテリの静電容量が大きく、電源部の出力電圧に含まれるリップル成分がバッテリに吸収されてしまうため、電源部の出力端子間にはリップル成分が現れないが、電源部の出力端子からバッテリが外されると、電源部の出力端子間に発電機の交流出力を整流した波形に相応するリップル分が現れる。
【0013】
図5は、電源部の出力端子間からバッテリが外された状態で、電源部の出力端子間に交流発電機の出力の全波整流波形が現れる場合を例にとって、電源部の出力電圧を一定の周期でサンプリングした結果の一例を示したものである。図5(C)は、電源部の出力端子間に現れる全波整流波形の電圧Eoを時間tに対して示したもので、この例では、発電機として12極の磁石回転子を有する磁石発電機を用いている。また図5(A)は電源部の出力電圧をサンプリングする動作を示しており、下向きの各矢印が表示されたタイミングでサンプリングが行われていることを示している。この例では、発電機の回転速度を10,000r/min (一定)とし、サンプリング間隔を250μsec としている。
【0014】
図5(B)は、電源部の出力電圧の制限値Esを18[V]として、サンプリング値が制限値Esを超えているか否かを判定した結果を示したもので、○印は出力電圧が制限値以下の場合(正常な場合)を示し、×印は出力電圧が制限値を超えている場合(過電圧の場合)を示している。
【0015】
なおこの例では、電源部の出力端子間に接続されるバッテリの定格電圧が12[V]であることを想定している。
【0016】
図5から明らかなように、サンプリング値が制限値を超えていることが連続して複数回(例えば2回)検出された場合に過電圧が生じていると判定するようにした場合には、図5(C)に示すリップル電圧波形に対して図5(A)のようにサンプリング間隔が設定されている場合に、連続して2回過電圧を検出することができないため、過電圧が発生しているにもかかわらず保護動作が行われないという問題が生じる。
【0017】
このような状態が生じるのを防ぐため、図6に示すように、電源部の出力電圧Eoの半波の期間に対して十分に短い間隔でサンプリングを行わせることが考えられる。図6に示した例では、図5(C)に示したものと同じ出力電圧波形に対して、サンプリング間隔を50μsec としている。このように、サンプリング間隔を短く設定すれば、連続して2回以上過電圧を検出することができるため、過電圧の検出を的確に行うことができるが、サンプリング間隔を余り短くすると、過電圧に対する保護制御のための演算処理に使う時間が長くなり過ぎ、機関の回転速度の演算、点火時期の演算等、点火時期を制御するために必要な演算処理を行うことができなくなるという問題が生じる。
【0018】
またサンプリング間隔を短くし過ぎると、ノイズやサージなどを過電圧として認識する確率が高くなるという問題も生じる。
【0019】
本発明の目的は、サンプリング間隔を過度に短くすることなく、電源部の出力電圧が過大になったことを的確に検出して、点火回路等を過電圧から保護する制御を行わせる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。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関により駆動される交流発電機と該交流発電機の出力を直流に変換する整流回路とを少なくとも有する電源部と、点火信号が与えられたときに電源部の出力電圧を電源電圧として点火用の高電圧を発生させる点火回路と、点火回路に点火信号を与える時期を制御する点火時期制御手段とを備えた内燃機関用点火装置を対象とする。
【0021】
本発明においては、前記の目的を達成するため、電源部の出力電圧を一定のサンプリング間隔でサンプリングする電源電圧サンプリング手段と、電源電圧サンプリング手段によりサンプリングされた電圧が制限値を超えた回数である過電圧検出回数を求めて、該過電圧検出回数が設定検出時間内に設定値に達したときに電源部に異常が生じたことを検出する電源異常検出手段と、電源異常検出手段により電源部に異常が生じたと判定されたときに内燃機関の回転速度を低下させるかまたは内燃機関を停止させるように点火回路を制御する電源異常時点火制御手段とを設けた。
【0022】
上記のように、制限値を超える電圧を設定検出時間内に設定回数以上サンプリングしたことを検出したときに電源部の異常を検出するようにすると、電源部の出力電圧のサンプリング間隔を過度に短くすることなく、かつノイズやサージ電圧等により過電圧がサンプリングされたときに電源部が異常であるとの誤検出を行うことなく、電源部に異常が生じたことを的確に検出することができる。
【0023】
従って、上記のように、制限値を超える電圧を設定検出時間内に設定回数以上サンプリングしたときに電源部が異常であるとして、内燃機関の回転速度を低下させるか、または機関を停止させる保護制御を行わせるようにすると、バッテリが外されたり、電源部のレギュレータ機能が失われたりして、電源部の出力電圧に脈動波形の異常電圧が現れたときに、点火時期の制御等に必要な演算処理に影響を与えないサンプリング間隔で求めた電源部の出力電圧のサンプリング値から、電源部に異常が生じたことを確実に検出して、点火回路等を過電圧から保護するための制御を的確に行わせることができる。
【0024】
本発明の好ましい態様では、上記電源異常検出手段が、サンプリング手段が電源電圧をサンプリングする毎に過電圧検出回数が1以上であるか否かを判定して該過電圧検出回数が1以上であるときにタイマを起動するタイマ起動手段と、タイマにより計測された時間が設定検出時間を超えたか否かを判定するタイマ計測値判定手段と、タイマが計測した時間が設定検出時間を超えていないとタイマ計測値判定手段により判定されたときに電源電圧サンプリング手段によりサンプリングされた電圧を制限値と比較するサンプル電圧値比較判定手段と、サンプル電圧値比較判定手段によりサンプリングされた電圧値が制限値を超えていると判定されたときに過電圧検出回数を1だけインクリメントする過電圧検出回数計数手段と、タイマ計測値判定手段によりタイマが計測した時間が設定検出時間を超えていないと判定されている状態で、過電圧検出回数が設定値に達したときに電源部に異常が生じたとの判定を行う過電圧検出回数判定手段と、タイマが計測した時間が設定検出時間を超えたとタイマ計測値判定手段により判定されたときにタイマをリセットしてその計時動作を停止させるとともに過電圧検出回数を0にリセットするリセット手段とにより構成される。
【0025】
上記電源異常時点火制御手段は、電源部の異常が検出されている間点火回路が点火用高電圧を発生する動作を停止させるように構成することができる。
【0026】
上記電源異常時点火制御手段はまた、電源部の異常が検出されている間点火回路が点火用高電圧を発生する動作を間欠的に停止させるように構成することができる。
【0027】
上記電源異常時点火制御手段は、電源部の異常が検出されている間内燃機関の点火時期を遅角させるように構成することもできる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【0029】
図1は本発明に係わる点火装置のハードウェアの構成例を示したもので、本実施形態では内燃機関が単気筒であるとしている。図1に示した点火装置は、電源部1と、電源部1の出力端子間に接続されたバッテリ2と、電源部1の出力が印加される電源端子3aと点火信号Siが与えられる制御端子3bとを有して、電源部1の出力を電源電圧として、点火信号Si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3と、点火回路3に点火信号を与える時期を制御する電子制御ユニット4と、電源部1の出力電圧を電子制御ユニット4を駆動するために適した一定の直流電圧に変換する定電圧電源回路5と、電源部1の出力電圧を検出する電圧検出回路6とからなり、点火回路3から得られる点火用の高電圧が機関の気筒に取り付けられた点火プラグ7に印加されている。
【0030】
各部を更に詳細に説明すると、電源部1は、図示しない内燃機関に取り付けられた磁石式交流発電機1Aと、発電機1Aの交流出力を整流して直流出力に変換するレギュレータ(電圧調整)機能付きの整流回路1Bとにより構成されている。整流回路1Bとしては、ダイオードとサイリスタとにより構成された混合ブリッジ全波整流回路と、該整流回路の出力電圧を制限値以下に保つようにサイリスタの導通角を制御するサイリスタ制御回路とを備えたものや、発電機1Aの交流出力を全波整流するダイオードブリッジ全波整流回路と該整流回路の出力が制限値を超えたときに発電機1Aの出力を短絡する短絡式のレギュレータとを備えたものなど、公知の回路を用いることができる。
【0031】
バッテリ2は、鉛蓄電池などの二次電池で、電源部1の出力端子間に接続されて該電源部1の出力により充電される。
【0032】
点火回路3は、直流電圧を電源電圧として点火動作を行うように構成されている。直流電源により駆動される点火回路しては、点火時期よりも前のタイミングで流しておいた点火コイルの一次電流を点火時期に遮断することにより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電流遮断式の点火回路を採用したものや、直流電源の出力を昇圧して得た電圧で充電された点火用コンデンサの電荷を点火時期に点火コイルの一次コイルを通して放電させることにより点火コイルの二次コイルに点火用高電圧を誘起させるコンデンサ放電式の点火回路を採用したものなどがあり、本発明は、これらのいずれの点火回路が用いられる場合にも適用することができるが、本実施形態では、点火回路3に、コンデンサ放電式の点火回路が採用されている。
【0033】
図示の点火回路3は、電源部1から電源端子3aを通して与えられる直流電圧(通常は12[V])を200数十ボルトの直流電圧に昇圧するDC−DCコンバータ3Aと、点火コイル3Bと、コンバータ3Aから与えられる直流電圧を電源電圧として、点火時期に点火コイル3Bの一次電流に急激な変化を生じさせる一次電流制御回路3Cとにより構成されている。
【0034】
DC−DCコンバータ3Aは、例えば、電源部1から与えられる直流電圧がチョパ用スイッチを介して一次コイルに印加された昇圧トランスと、チョッパ用スイッチをオンオフさせるための信号を発生する発振器と、チョッパ用スイッチのオンオフに伴って昇圧トランスの二次コイルに誘起する高電圧を整流する整流器とにより構成される。DC−DCコンバータ3Aの電源電圧入力端子から点火回路の電源端子3aが導出されている。
【0035】
一次電流制御回路3Cは、コンバータ3Aの出力電圧により充電される点火用コンデンサCiと、点火信号Siが与えられたときに導通して点火用コンデンサCiに蓄積された電荷を点火コイル3Bの一次コイルW1を通して放電させるように設けられた放電用スイッチを構成するサイリスタTh1とを備えた周知の回路構成を有するもので、図示の例では、点火コイルの一次コイルW1の両端に点火用コンデンサCiの充電電流が流れる向きのダイオードD1が接続され、サイリスタTh1のゲートカソード間に抵抗R1が接続されている。サイリスタTh1のゲート)から点火回路3の制御端子3bが導出されている。
【0036】
図示の点火回路3においては、DC−DCコンバータ3Aの出力電圧によりダイオードD1と点火コイルの一次コイルW1とを通して点火用コンデンサCiが図示の極性に充電される。後記する電子制御ユニット4から点火信号Siが与えられると、サイリスタTh1がオン状態になるため、点火用コンデンサCiに蓄積された電荷がサイリスタTh1と点火コイルの一次コイルW1とを通して放電する。この放電により点火コイルの二次コイルW2と鎖交する磁束に大きな変化が生じるため、二次コイルW2に点火用の高電圧が誘起する。この高電圧は点火プラグ7に印加されるため、該点火プラグで火花放電が生じ、内燃機関が点火される。
【0037】
なお図1に示したように、DC−DCコンバータを用いて点火用コンデンサを充電するようにした点火回路は、例えば、特許第3119097号公報に示されているように既に公知である。
【0038】
電子制御ユニット4は点火時期の制御等を行うユニットで、CPU,ROM,RAM、タイマなどを有するマイクロコンピュータを備えている。電子制御ユニットには、内燃機関に取り付けられた信号発生器8が発生するパルス信号が波形整形回路9A及び9Bを通して入力されている。
【0039】
信号発生器8は、リラクタ(誘導子磁極部)8a1を有して機関のクランク軸とともに回転するように設けられたロータ8aと、このロータのリラクタ8a1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極性が異なる第1のパルスVs1及び第2のパルスVs2を発生する信号発電子(パルサ)8bとを備えた周知のもので、機関の上死点に相当するクランク角位置よりも十分に進角した位置に設定された基準位置及び上死点に相当するクランク角位置よりも僅かに進んだクランク角位置に設定された機関の始動時の点火位置でそれぞれ第1のパルス信号Vs1及び第2のパルス信号Vs2を発生する。波形整形回路9A及び9Bは、信号発電子8bが発生する第1のパルスVs1及び第2のパルスVs2をCPUが認識し得る波形の信号S1及びS2に変換して、電子制御ユニット4のCPUに入力する。
【0040】
電子制御ユニットは、ROMに記憶された所定のプログラムを実行することにより、点火回路3に点火信号Siを与えるタイミング(点火時期)を制御する点火時期制御手段を構成するとともに、電源部1の出力電圧を監視して、電源部1の異常時に点火回路3に過電圧が印加されるのを防止する保護制御を行うための各種の手段を構成する。
【0041】
定電圧電源回路5は、電源部1の出力電圧を入力として電子制御ユニット4を構成するマイクロコンピュータを駆動するために必要な一定の直流電圧(通常は5V)Vccを出力する回路で、この電源回路5は、バッテリ2が外されて電源部1が過電圧を出力した場合でも、電子制御ユニット4を動作させるために必要な電圧Vccを確保することができるように(電源部1が過電圧を発生したときに破損しないように)構成されている。
【0042】
電圧検出回路6は、電源部1の出力端子間に接続された抵抗R2とR3との直列回路により構成された分圧回路からなり、抵抗R3の両端に電源部1の出力電圧に比例した大きさの電圧検出信号Svを出力する。この電圧検出信号Svは、電子制御ユニット4に設けられたA/D入力ポート4aに入力されている。電子制御ユニット4は、点火信号出力端子4bを備え、この点火信号出力端子から出力される点火信号Siが点火回路3の制御端子3bに入力されている。
【0043】
電源部1の出力電圧を監視して、電源部1の出力が異常になったことを検出したときに点火回路3の点火動作を停止させるか、または点火動作を間欠的に停止させる保護制御を行わせるために、一定のサンプリング間隔で電子制御ユニット4のマイクロコンピュータに実行させるルーチンのアルゴリズムを示すフローチャートを図4に示した。
【0044】
図4に示したルーチンは、所定のサンプリング間隔Toで(この例ではTo=5msec)で実行される。このアルゴリズムによる場合には、まずステップ1においてA/D変換器により変換された電圧検出信号Svのデジタル値(A/D値という。)を読み込む。次いでステップ2で、過電圧検出回数nが1以上であるか否かを判定する。nは、A/D値が制限値を超えていることが検出される毎に、1ずつインクリメントされる変数で、その初期値は0である。
【0045】
最初はステップ2で検出回数nが1以上でないと判定されるため、ステップ4に移行し、タイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えているか否かを判定する。最初はタイマが起動しておらず、タイマの計測値Txは0であるので、ステップ5に移行し、今回読み込んだA/D値が制限値を超えているか否かを判定する。その結果、読み込んだA/D値が制限値を超えてない場合には、以後何もしないでメインルーチンに復帰する。
【0046】
ステップ5で、今回読み込んだA/D値が制限値を超えていると判定されたときには、ステップ6に進んで過電圧検出回数nを1だけインクリメントし、次いでステップ7においてnが設定回数ns (本実施形態ではns =5)以上であるか否かを判定する。その結果nが設定回数未満であると判定されたときには、以後何もしないでメインルーチンに戻る。
【0047】
n=0の状態から、n=1にされた後、最初にこのルーチンが実行されたときには、ステップ2でnが1以上であると判定されるため、ステップ3が実行されて設定検出時間計測用タイマが起動させられ、その後ステップ4以降が行われる。nが1以上となってタイマが起動したときには、ステップ4ではタイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えていないと判定されるため、ステップ5に移行する。このステップ5でA/D値が制限値を超えていないと判定されたときにはメインルーチンに復帰する。このようにしてタイマが起動した後、A/D値が制限値を超えていない状態でメインルーチンに復帰し、次にこのルーチンが実行されたときには、ステップ2でn=1であると判定されるため、タイマを起動するステップ3が行われるが、このときタイマは既に起動しているので、タイマの起動動作は行われず、タイマは、そのまま計時動作を継続する。
【0048】
タイマが起動した後、タイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えていない状態で、ステップ5でA/D値が制限値を超えていると判定されると、ステップ6が実行されるため、過電圧検出回数nが1だけインクリメントされる。
【0049】
図4のルーチンが繰り返される過程で、ステップ4において、タイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えていないと判定され、ステップ7において、過電圧検出回数nが設定値ns 以上になったと判定されたときには、電源部の出力が異常であるとしてステップ8に移行して点火回路の点火動作を停止させて機関を失火状態にする失火処理を行い、メインルーチンに復帰する。この失火処理は、例えば、後記する点火時期制御手段が点火回路3に点火信号Siを与えるのを禁止する処理である。失火処理を行うことにより機関の回転速度を低下させて発電機の出力を低下させる。
【0050】
その後、ステップ4でタイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えたと判定されたときにステップ9を実行して過電圧検出回数nを0とし、タイマをリセットする。またステップ7で過電圧検出回数nが設定値ns 未満であると判定されている状態でステップ4においてタイマの計測値Txが設定検出時間Tsを超えたと判定されたときにもステップ9が実行されてタイマがリセットされ、過電圧検出回数nが0に戻される。
【0051】
すなわち、本実施形態においては、過電圧が一度検出された後、タイマが設定検出時間Tsを計測するまでの間に過電圧検出回数が設定値ns に達したときに電源部が異常であることを検出して機関の回転速度を低下させるか、または機関を停止させるための処理を行わせ、過電圧が検出された場合であっても、その検出回数nが設定検出時間Ts内に設定値に達しない場合には、電源部の異常を検出することなく、点火回路に正常な点火動作を行わせるようにしている。
【0052】
過電圧検出回数nの設定値ns は、ノイズやサージ電圧の侵入により過電圧を検出したときに電源部の異常であるとの判定が行われるのを防ぐために十分に大きく、かつ過電圧に対する保護制御の開始の遅れを許容範囲内に収めるために必要な値に設定する。本実施形態では、過電圧検出回数の設定値ns を5に設定している。
【0053】
また設定検出時間Tsは、(サンプリング間隔To)×(過電圧検出検出回数の設定値ns) よりも長く、かつ単発的に現れるノイズやサージ電圧を過電圧状態であると誤検出するのを防ぐ上で長すぎないように設定する。
【0054】
図4に示したアルゴリズムによる場合には、サンプリング間隔を計測する図示しないタイマと、ステップ1とにより、電源部の出力端子間の電圧を一定のサンプリング間隔でサンプリングする電源電圧サンプリング手段が構成される。
【0055】
また図4のステップ2及び3により、サンプリング手段が電源電圧をサンプリングする毎に過電圧検出回数が1に等しいか否かを判定して該過電圧検出回数が1に等しいときにタイマを起動するタイマ起動手段が構成され、ステップ4により、タイマにより計測された時間が設定検出時間を超えたか否かを判定するタイマ計測値判定手段が構成される。
【0056】
更に図4のステップ5により、タイマが計測した時間が設定検出時間を超えていないとタイマ計測値判定手段により判定されたときに電源電圧サンプリング手段によりサンプリングされた電圧を制限値と比較するサンプル電圧値比較判定手段が構成され、ステップ6により、サンプリングされた電圧値が制限値を超えているとサンプル電圧値比較判定手段により判定されたときに過電圧検出回数を1だけインクリメントする過電圧検出回数計数手段が構成される。
【0057】
また図4のステップ7により、タイマにより計測された時間が設定検出時間を超えていないとタイマ計測値判定手段により判定されている状態で、過電圧検出回数が設定値に達したときに電源部に異常が生じたとの判定を行う過電圧検出回数判定手段が構成され、ステップ9により、タイマが計測した時間が設定検出時間を超えたとタイマ計測値判定手段により判定されたときにタイマをリセットしてその計時動作を停止させるとともに過電圧検出回数を0にリセットするリセット手段が構成される。
【0058】
そして、上記タイマ起動手段と、タイマ計測値判定手段と、サンプル電圧値比較判定手段と、過電圧検出回数計数手段と、過電圧検出回数判定手段と、リセット手段とにより、電源異常検出手段が構成される。
【0059】
また図4のステップ8により、電源異常検出手段が電源部に異常が生じたことを検出したときに内燃機関の回転速度を低下させるかまたは内燃機関を停止させるように点火回路を制御する電源異常時点火制御手段が構成される。
【0060】
電子制御ユニット4はまた、CPUに所定のプログラムを実行させることにより、信号発生器8が第1のパルス信号Vs1を発生する間隔(クランク軸が1回転するのに要する時間)から機関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定常運転時の点火時期を制御する点火時期制御手段とを構成する。
【0061】
点火時期制御手段は、例えば、回転速度検出手段により検出された回転速度に対して機関の点火時期を、信号発生器8が第1のパルス信号Vs1を発生するクランク角位置(基準位置)から点火時期に相当するクランク角位置まで機関が回転するまでの間に点火タイマに計測させる時間(点火時期計測用時間)の形で演算する点火時期演算手段と、演算された点火時期を検出したときに点火信号Siを発生する点火信号発生手段とにより構成される。
【0062】
点火信号発生手段は、第1のパルス信号Vs1が発生したときに上記点火時期計測用時間を点火タイマにセットしてその計測を開始させ、点火タイマがセットされた点火時期計測用時間の計測を完了したときに点火信号Siを発生させる。
【0063】
なお機関の始動時及びアイドリング速度以下の極低速時には、機関の行程変化に伴うクランク軸の回転速度の変動が大きく、点火タイマにより点火時期を正確に検出することが困難であるため、点火信号発生手段は、機関の始動時及び極低速時には信号発生器が第2のパルス信号Vs2を発生したことを検出したときに点火信号Siを発生させる。
【0064】
なお回転速度検出手段、点火時期演算手段及び点火信号発生手段を構成するためにCPUに実行させるプログラムのアルゴリズムは公知のものによればよいので、これらの手段を実現するためのプログラムのアルゴリズムについての詳細な説明は省略する。
【0065】
上記の実施形態において、電源部1の出力端子間にバッテリ2が接続されている状態では、図2(A)及び図3(A)に示すように、電源部1の出力端子間に一定の直流電圧Eoが現れている。図2(A)に示すように、電源部の出力電圧Eoが設定値(制限値)Es以下のときには、電源異常検出手段が電源部の異常を検出しないため、電子制御ユニット4は点火時期を検出したときに点火信号Siを出力し、点火回路3に点火動作を行わせる。
【0066】
また図3(A)に示すように、機関の運転中に時刻t1 でバッテリが外されて電源部1の出力電圧Eoが制限値Esを超えたときには、時刻t2 で図4に示したステップ3が行われたときにタイマが起動し、設定検出時間Ts内の時刻t3 で過電圧検出回数nが設定値に達するため、この時刻t3 で電源異常部検出手段が電源部の異常を検出する。このときステップ8で点火回路の点火動作を停止させる処理が行われるため、機関が失火状態になり、その回転速度が低下させられる。その後時刻t4 で設定検出時間Tsが経過すると、設定検出時間計測用タイマがリセットされる。回転速度が低下して発電機の出力が低下し、図2(A)に示すように電源部の出力電圧が制限値Es以下になると、点火動作を停止する処理が行われなくなるため、点火動作が再開される。
【0067】
電源部の出力端子間からバッテリ2が外されたときには、図2(B)及び図3(B)のように、電源部1の出力電圧Eoが、発電機の出力電圧の全波整流波形に相当する脈動波形を呈する。なおこの例では、整流回路1Bの出力側に平滑用コンデンサが設けられていないものとしている。平滑用コンデンサが設けられている場合には、バッテリが外されたときの電源部の出力電圧波形が、直流分に脈動波形を重畳した波形になる。
【0068】
バッテリが外された状態でも、図2(B)に示すように、電源部の出力電圧Eoの波高値が制限値Es以下である場合には、過電圧が検出されないため、電源異常検出手段が電源部1の異常を検出しないため、電子制御ユニット4は点火時期を検出したときに点火信号Siを出力し、点火回路3に点火動作を行わせる。
【0069】
バッテリが外された状態で、図3(B)に示すように電源部の出力電圧Eoの波高値が制限値Esを超えたときには、時刻t1 で過電圧が検出されたときに図4のステップ3で設定検出時間計測用タイマが起動し、設定検出時間Ts内の時刻t2 で過電圧検出回数nが設定値ns(この例ではns =5)に達したときに電源異常部検出手段が電源部の異常を検出する。このときステップ8で点火回路の点火動作を停止させる処理が行われるため、機関が失火状態になり、その回転速度が低下させられる。その後時刻t3 で設定検出時間Tsが経過すると設定検出時間計測用タイマがリセットされる。点火動作の停止により、回転速度が低下して発電機の出力が低下し、図2(B)に示すように電源部の出力電圧の波高値が制限値Es以下になると、点火動作を停止する処理が行われなくなり、点火動作が再開される。
【0070】
上記のように、設定検出時間Tsの間に過電圧検出回数が設定値に達したとき(過電圧が設定回数検出されたとき)にのみ電源部が異常であることの検出を行うようにすると、ノイズやサージの侵入によりたまたま過電圧が検出された場合には、過電圧検出回数が設定値に達しないため、ノイズやサージ電圧が検出されたときに電源部が異常であるとの誤検出が行われるのを防ぐことができる。
【0071】
また前述のように、過電圧が連続して複数回検出されたときにのみ電源部が異常であると判定するようにした場合には、電源部の出力端子間に現れる電圧に脈動波形成分が含まれている場合に、電源部の異常を的確に検出することができないが、上記のように、設定検出時間Tsの間に過電圧検出回数が設定値に達したときに電源部が異常であると判定するようにすれば、電源部の出力端子に現れる電圧に脈動波形成分が含まれている場合でもそれを的確に検出して必要な保護動作を行わせることができる。
【0072】
上記の実施形態では、設定検出時間計測用タイマにより設定検出時間Tsの計測を行わせるようにしているが、電源部の出力電圧のサンプリングは、一定のサンプリング間隔(上記の例では5msec)毎に行われるので、電源部の出力電圧のサンプリング回数を計数することにより、設定検出時間が経過したことの計測を行わせるようにしてもよい。
【0073】
また上記の実施形態では、電源部の異常が検出されたときに点火回路の点火動作を停止させて機関を失火させることにより機関の回転速度を低下させるようにしたが、電源部の異常が検出されたときに点火時期を遅角させるように点火回路を制御して、機関の回転速度を低下させるようにしてもよい。
【0074】
また場合によっては、電源部の異常が検出されたときに点火回路の点火動作を停止させたままにして、機関を停止させるようにしてもよい。
【0075】
上記の説明では、電源部の異常が検出されたときに、機関を失火させることにより機関の回転速度を低下させるように電源異常時点火制御手段を構成したが、電源部の異常が検出されたとき(過電圧が検出されたとき)に、点火時期制御手段が演算している点火時期の如何に関わりなく、機関の点火時期を遅角させて機関の回転速度を低下させるように電源異常時点火制御手段を構成してもよい。
【0076】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、制限値を超える電圧を設定検出時間内に設定回数以上サンプリングしたことを検出したときに電源部の異常を検出するようにしたので、電源部の出力電圧のサンプリング間隔を過度に短くすることなく、かつノイズやサージ電圧等により過電圧がサンプリングされたときに電源部が異常であるとの誤検出を行うことなく、電源部に異常が生じたことを的確に検出することができる。
【0077】
従って、本発明によれば、バッテリが外されたり、電源部のレギュレータ機能が失われたりして、電源部の出力電圧に脈動波形の異常電圧が現れたときに、点火時期の制御等に必要な演算処理に影響を与えないサンプリング間隔で求めた電源部の出力電圧のサンプリング値から、電源部に異常が生じたことを確実に検出して、点火回路等を過電圧から保護するための制御を的確に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の全体的な構成を示した構成図である。
【図2】(A)は図1の点火装置において、電源部にバッテリが接続されている状態で、電源部の出力電圧が制限値よりも低い値を示しているときの電源部の出力電圧波形を示した波形図である。(B)は図1の点火装置において、電源部からバッテリが外された状態で、電源部の出力電圧が制限値よりも低い値を示しているときの電源部の出力電圧波形を示した波形図である。
【図3】(A)は図1の点火装置において、電源部にバッテリが接続されている状態で、電源部の出力電圧が制限値を超えたときの電源部の出力電圧波形を示した波形図である。(B)は図1の点火装置において、電源部からバッテリが外された状態で、電源部の出力電圧が制限値を超えたときの電源部の出力電圧波形を示した波形図である。
【図4】図1に示した点火装置において一定のサンプリング間隔毎に電子制御ユニットのCPUに実行させるプログラムのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図5】本発明が対象とする点火装置において、電源部の出力電圧が制限値を超えたことを連続して複数回検出したときに電源部の異常を検出するようにした場合の不具合を説明するためのタイムチャートである。
【図6】本発明が対象とする点火装置において、電源部の出力のサンプリング間隔を極端に細かくして、電源部の出力電圧が制限値を超えたことを連続して複数回検出するようにした場合のサンプリング動作を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
1:電源部、1A:交流発電機、1B:レギュレータ機能付き整流回路、2:バッテリ、3:点火回路、4:電子制御ユニット、7:点火プラグ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine ignition device driven by a rectified output of an AC generator driven by an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle or ship driven by an internal combustion engine, an AC generator driven by the internal combustion engine, a rectifier circuit that converts the output of the generator into a DC output, and a battery that is charged by the output of the rectifier circuit; Is provided, and a power supply voltage is applied from the power supply unit to an electrical component such as an ignition circuit. The power supply unit usually has a regulator function for controlling the voltage across the battery so as to keep it below a limit value.
[0003]
In an internal combustion engine-driven vehicle or the like equipped with a power supply unit as described above, if the battery is removed during operation of the engine or an abnormality occurs in the regulator function of the power supply unit, the output voltage of the power supply unit rises and ignition occurs. A voltage higher than the rated voltage of the battery is applied to an electrical component such as a circuit.
[0004]
Therefore, when using the power supply unit as described above, high power, high power are used as electronic components that constitute the ignition circuit and the like in case the battery is removed during operation or when an abnormality occurs in the regulator. Although a pressure-resistant one was used, it was inevitable that the use of such a component would increase the cost of the ignition device.
[0005]
Therefore, as shown in Patent Document 1, a technique has been proposed in which an ignition operation of an engine is stopped when an abnormality such as removal of a battery is detected, and the engine is put into a misfire state.
[0006]
Patent Document 2 discloses a technique for stopping the operation of the ignition device when it is detected that the output voltage of the power supply unit is excessive.
[0007]
According to these prior arts, when an abnormality occurs in the power supply unit such as the output voltage of the power supply rising due to the battery being removed, etc., the engine is misfired and the rotational speed of the engine is reduced. Therefore, the output of the generator can be reduced, and the voltage applied to the ignition device or the like from the power supply unit can be made lower than the set value. Further, since the abnormality can be notified to the driver due to the decrease in the rotational speed of the engine, it is possible to prevent the engine from being continuously operated in a state where the abnormality has occurred.
[0008]
The ignition devices shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 do not control the ignition timing using a microcomputer, but in an internal combustion engine provided with an electronic control unit that controls the ignition timing using a microcomputer. However, as in the ignition devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, when the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value, the operation of the ignition circuit is stopped to put the engine in a misfire state. ing. When such a control is performed using a microcomputer, the output voltage of the power supply unit is sampled at a constant cycle, and the operation of the ignition circuit is performed when the sampled voltage exceeds a preset limit value. I try to stop it. When performing protection control such as stopping the ignition operation when the sampling value of the output voltage of the power supply exceeds the limit value, the ignition operation is stopped immediately when it is detected that the sampling value exceeds the limit value. If this is done, the engine is misfired and its rotational speed decreases even when a sampling value of the output voltage exceeding the limit value is read by the microcomputer due to the intrusion of noise or surge voltage, which is not preferable. Therefore, in this type of ignition device currently used, protection control is performed such that the engine is misfired only when the sampling value of the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value continuously detected a plurality of times. I am doing so.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-227961
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-2-2488631
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when it is made to perform protection control such as misfiring the engine when the sampling value of the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value continuously several times, As shown below, when a ripple (pulsation waveform component) is included in the output voltage of the power supply unit in a state where an abnormality has occurred, there arises a problem that the abnormality cannot be accurately detected.
[0012]
When a battery is connected between the output terminals of the power supply unit, the capacitance of the battery is large, and the ripple component included in the output voltage of the power supply unit is absorbed by the battery. A ripple component does not appear between them, but when the battery is removed from the output terminal of the power supply unit, a ripple corresponding to the waveform obtained by rectifying the AC output of the generator appears between the output terminals of the power supply unit.
[0013]
FIG. 5 shows an example in which the full-wave rectified waveform of the output of the AC generator appears between the output terminals of the power supply unit with the battery removed from between the output terminals of the power supply unit. It shows an example of the result of sampling at a period of. FIG. 5C shows the voltage Eo of the full-wave rectified waveform appearing between the output terminals of the power supply unit with respect to time t. In this example, the magnet power generation having a 12-pole magnet rotor as a generator. The machine is used. FIG. 5A shows an operation of sampling the output voltage of the power supply unit, and shows that sampling is performed at the timing when each downward arrow is displayed. In this example, the rotational speed of the generator is 10,000 r / min (constant), and the sampling interval is 250 μsec.
[0014]
FIG. 5B shows the result of determining whether or not the sampling value exceeds the limit value Es when the limit value Es of the output voltage of the power supply unit is 18 [V]. Indicates a case where the output voltage is less than or equal to the limit value (normal case), and x indicates a case where the output voltage exceeds the limit value (overvoltage).
[0015]
In this example, it is assumed that the rated voltage of the battery connected between the output terminals of the power supply unit is 12 [V].
[0016]
As is apparent from FIG. 5, when it is determined that an overvoltage has occurred when it is detected that the sampling value exceeds the limit value a plurality of times (for example, twice) continuously, When the sampling interval is set as shown in FIG. 5A for the ripple voltage waveform shown in FIG. 5C, the overvoltage cannot be detected twice in succession, and thus an overvoltage has occurred. Nevertheless, there arises a problem that the protection operation is not performed.
[0017]
In order to prevent such a state from occurring, as shown in FIG. 6, it is conceivable to perform sampling at a sufficiently short interval with respect to a half-wave period of the output voltage Eo of the power supply unit. In the example shown in FIG. 6, the sampling interval is set to 50 μsec for the same output voltage waveform as that shown in FIG. In this way, if the sampling interval is set short, an overvoltage can be detected continuously twice or more, so that the overvoltage can be accurately detected. However, if the sampling interval is made too short, the overvoltage protection control is performed. For this reason, there is a problem that the time required for calculation processing for the engine becomes too long, and calculation processing necessary for controlling the ignition timing, such as calculation of engine speed and calculation of ignition timing, cannot be performed.
[0018]
If the sampling interval is too short, there is a problem that the probability of recognizing noise, surge, etc. as an overvoltage is increased.
[0019]
It is an object of the present invention to accurately detect that the output voltage of the power supply section has become excessive without excessively shortening the sampling interval, and to perform control for protecting the ignition circuit and the like from overvoltage. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine ignition device.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a power supply unit having at least an alternator driven by an internal combustion engine and a rectifier circuit for converting the output of the alternator into direct current, and the output voltage of the power supply unit is supplied as a power source when an ignition signal is given. An ignition device for an internal combustion engine including an ignition circuit that generates a high voltage for ignition as a voltage, and an ignition timing control unit that controls a timing at which an ignition signal is supplied to the ignition circuit is intended.
[0021]
In the present invention, in order to achieve the above object, the power supply voltage sampling means for sampling the output voltage of the power supply section at a constant sampling interval, and the number of times the voltage sampled by the power supply voltage sampling means exceeds a limit value. An overvoltage detection count is obtained, and when the overvoltage detection count reaches a set value within the set detection time, a power supply abnormality detection means for detecting that an abnormality has occurred in the power supply section, and an abnormality in the power supply section by the power supply abnormality detection means There is provided a power failure time point fire control means for controlling the ignition circuit so as to reduce the rotational speed of the internal combustion engine or stop the internal combustion engine when it is determined that the engine has occurred.
[0022]
As described above, if an abnormality of the power supply unit is detected when it is detected that a voltage exceeding the limit value has been sampled more than the set number of times within the set detection time, the sampling interval of the output voltage of the power supply unit is excessively shortened. It is possible to accurately detect that an abnormality has occurred in the power supply unit without performing erroneous detection that the power supply unit is abnormal when an overvoltage is sampled due to noise, surge voltage, or the like.
[0023]
Therefore, as described above, when the voltage exceeding the limit value is sampled more than the set number of times within the set detection time, it is assumed that the power supply unit is abnormal, and the protection control is performed to reduce the rotation speed of the internal combustion engine or stop the engine. If the battery is removed or the regulator function of the power supply section is lost, and an abnormal voltage with a pulsating waveform appears in the output voltage of the power supply section, it is necessary for controlling the ignition timing, etc. From the sampling value of the output voltage of the power supply unit obtained at a sampling interval that does not affect the arithmetic processing, it is possible to reliably detect that an abnormality has occurred in the power supply unit and to accurately control the ignition circuit etc. from overvoltage. Can be done.
[0024]
In a preferred aspect of the present invention, when the power supply abnormality detection means determines whether or not the overvoltage detection count is 1 or more each time the sampling means samples the power supply voltage, the overvoltage detection count is 1 or more. Timer start means for starting the timer, timer measurement value determination means for determining whether or not the time measured by the timer exceeds the set detection time, and timer measurement if the time measured by the timer does not exceed the set detection time A sample voltage value comparison / determination unit that compares the voltage sampled by the power supply voltage sampling unit with a limit value when determined by the value determination unit; and a voltage value sampled by the sample voltage value comparison / determination unit exceeds the limit value Overvoltage detection frequency counting means for incrementing the overvoltage detection frequency by 1 when it is determined that the Overvoltage detection frequency determination means for determining that an abnormality has occurred in the power supply unit when the number of times of overvoltage detection reaches a set value in a state where it is determined that the time measured by the timer does not exceed the set detection time And reset means for resetting the timer to stop the time counting operation and reset the overvoltage detection count to 0 when the timer measurement value determination means determines that the time measured by the timer exceeds the set detection time. Is done.
[0025]
The power supply abnormality point fire control means can be configured to stop the operation of the ignition circuit generating the ignition high voltage while the abnormality of the power supply unit is detected.
[0026]
The power supply abnormality point fire control means can also be configured to intermittently stop the operation of the ignition circuit generating a high voltage for ignition while abnormality of the power supply unit is detected.
[0027]
The power supply abnormality point fire control means may be configured to retard the ignition timing of the internal combustion engine while the abnormality of the power supply unit is detected.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 shows an example of the hardware configuration of an ignition device according to the present invention. In this embodiment, the internal combustion engine is a single cylinder. The ignition device shown in FIG. 1 includes a power supply unit 1, a battery 2 connected between output terminals of the power supply unit 1, a
[0030]
To explain each part in more detail, the power source unit 1 includes a magnet type AC generator 1A attached to an internal combustion engine (not shown), and a regulator (voltage adjustment) function that rectifies the AC output of the generator 1A and converts it into a DC output. And a rectifier circuit 1B. The rectifier circuit 1B includes a mixed bridge full-wave rectifier circuit composed of a diode and a thyristor, and a thyristor control circuit that controls the conduction angle of the thyristor so as to keep the output voltage of the rectifier circuit below a limit value. And a diode bridge full-wave rectifier circuit that full-wave rectifies the AC output of the generator 1A and a short-circuit regulator that short-circuits the output of the generator 1A when the output of the rectifier circuit exceeds a limit value. Known circuits can be used.
[0031]
The battery 2 is a secondary battery such as a lead storage battery, and is connected between the output terminals of the power supply unit 1 and charged by the output of the power supply unit 1.
[0032]
The
[0033]
The illustrated
[0034]
The DC-
[0035]
The primary current control circuit 3C includes an ignition capacitor Ci that is charged by the output voltage of the
[0036]
In the illustrated
[0037]
As shown in FIG. 1, an ignition circuit in which an ignition capacitor is charged using a DC-DC converter is already known as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3119097.
[0038]
The electronic control unit 4 is a unit that controls ignition timing and the like, and includes a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, a timer, and the like. A pulse signal generated by a
[0039]
The
[0040]
The electronic control unit constitutes an ignition timing control means for controlling the timing (ignition timing) for giving the ignition signal Si to the
[0041]
The constant voltage
[0042]
The
[0043]
The output voltage of the power supply unit 1 is monitored, and when it is detected that the output of the power supply unit 1 has become abnormal, the ignition control of the
[0044]
The routine shown in FIG. 4 is executed at a predetermined sampling interval To (To = 5 msec in this example). In the case of this algorithm, first, in step 1, the digital value (referred to as A / D value) of the voltage detection signal Sv converted by the A / D converter is read. Next, in step 2, it is determined whether or not the overvoltage detection count n is 1 or more. n is a variable that is incremented by 1 each time it is detected that the A / D value exceeds the limit value, and its initial value is 0.
[0045]
Initially, since it is determined in step 2 that the number of detections n is not 1 or more, the process proceeds to step 4 to determine whether or not the measured value Tx of the timer exceeds the set detection time Ts. Since the timer is not activated at first and the measured value Tx of the timer is 0, the process proceeds to step 5 to determine whether or not the A / D value read this time exceeds the limit value. As a result, if the read A / D value does not exceed the limit value, the process returns to the main routine without doing anything thereafter.
[0046]
If it is determined in
[0047]
When this routine is executed for the first time after setting n = 1 from the state of n = 0, since it is determined in step 2 that n is 1 or more,
[0048]
After the timer is started, if it is determined in
[0049]
In the process in which the routine of FIG. 4 is repeated, it is determined in step 4 that the measured value Tx of the timer does not exceed the set detection time Ts, and in step 7, it is determined that the overvoltage detection count n is greater than or equal to the set value ns. If the output of the power supply unit is abnormal, the routine proceeds to step 8, where the ignition operation of the ignition circuit is stopped and the engine is misfired to return to the main routine. This misfire process is, for example, a process for prohibiting the ignition timing control means described later from giving the ignition signal Si to the
[0050]
Thereafter, when it is determined in step 4 that the measured value Tx of the timer has exceeded the set detection time Ts, step 9 is executed to set the overvoltage detection count n to 0, and the timer is reset. Step 9 is also executed when it is determined in step 7 that the measured value Tx of the timer has exceeded the set detection time Ts in step 4 while the overvoltage detection count n is determined to be less than the set value ns. The timer is reset and the overvoltage detection count n is returned to zero.
[0051]
That is, in the present embodiment, it is detected that the power supply unit is abnormal when the overvoltage detection count reaches the set value ns after the overvoltage is detected once and before the timer measures the set detection time Ts. Thus, even if an overvoltage is detected by reducing the engine speed or stopping the engine, the number of detections n does not reach the set value within the set detection time Ts. In this case, the ignition circuit is caused to perform a normal ignition operation without detecting an abnormality in the power supply unit.
[0052]
The set value ns of the number of overvoltage detections n is sufficiently large to prevent a determination that the power supply unit is abnormal when an overvoltage is detected due to intrusion of noise or surge voltage, and start of over-voltage protection control Set to the value necessary to keep the delay of the product within the allowable range. In the present embodiment, the set value ns for the number of overvoltage detections is set to 5.
[0053]
In addition, the set detection time Ts is longer than (sampling interval To) × (set value ns of overvoltage detection detection number), and in order to prevent erroneous detection of noise and surge voltage that appear only once in an overvoltage state. Set it not too long.
[0054]
In the case of the algorithm shown in FIG. 4, a power supply voltage sampling means for sampling the voltage between the output terminals of the power supply unit at a constant sampling interval is constituted by a timer (not shown) for measuring the sampling interval and step 1. .
[0055]
Further, by
[0056]
Further, in
[0057]
Further, in step 7 of FIG. 4, when the time measured by the timer determines that the time measured by the timer does not exceed the set detection time, when the overvoltage detection count reaches the set value, An overvoltage detection frequency determination means for determining that an abnormality has occurred is configured, and when the timer measurement value determination means determines that the time measured by the timer exceeds the set detection time in step 9, the timer is reset and A reset unit is configured to stop the time measuring operation and reset the overvoltage detection count to zero.
[0058]
The timer activation means, the timer measurement value determination means, the sample voltage value comparison determination means, the overvoltage detection frequency count means, the overvoltage detection frequency determination means, and the reset means constitute a power supply abnormality detection means. .
[0059]
Further, in
[0060]
The electronic control unit 4 also causes the CPU to execute a predetermined program so that the rotation speed of the engine is determined from the interval (the time required for the crankshaft to make one revolution) from the interval at which the
[0061]
The ignition timing control means, for example, ignites the engine ignition timing with respect to the rotational speed detected by the rotational speed detection means, from the crank angle position (reference position) at which the
[0062]
The ignition signal generating means sets the ignition timing measurement time in the ignition timer when the first pulse signal Vs1 is generated and starts the measurement, and measures the ignition timing measurement time when the ignition timer is set. When completed, the ignition signal Si is generated.
[0063]
When the engine starts and at extremely low speeds below the idling speed, the crankshaft rotational speed varies greatly with changes in the engine stroke, and it is difficult to accurately detect the ignition timing with the ignition timer. The means generates the ignition signal Si when the signal generator detects that the second pulse signal Vs2 has been generated when the engine is started and at a very low speed.
[0064]
Since the algorithm of the program to be executed by the CPU for constituting the rotational speed detecting means, the ignition timing calculating means and the ignition signal generating means may be a known one, the algorithm of the program for realizing these means Detailed description is omitted.
[0065]
In the above embodiment, in a state where the battery 2 is connected between the output terminals of the power supply unit 1, as shown in FIG. 2A and FIG. A DC voltage Eo appears. As shown in FIG. 2A, when the output voltage Eo of the power supply unit is equal to or lower than the set value (limit value) Es, the power supply abnormality detection means does not detect the abnormality of the power supply unit. When detected, an ignition signal Si is output to cause the
[0066]
Further, as shown in FIG. 3A, when the battery is removed at time t1 during operation of the engine and the output voltage Eo of the power supply unit 1 exceeds the limit value Es,
[0067]
When the battery 2 is removed from between the output terminals of the power supply unit, as shown in FIGS. 2B and 3B, the output voltage Eo of the power supply unit 1 becomes a full-wave rectified waveform of the output voltage of the generator. A corresponding pulsation waveform is exhibited. In this example, it is assumed that no smoothing capacitor is provided on the output side of the rectifier circuit 1B. When the smoothing capacitor is provided, the output voltage waveform of the power supply unit when the battery is removed becomes a waveform in which a pulsation waveform is superimposed on a direct current component.
[0068]
Even when the battery is removed, as shown in FIG. 2 (B), when the peak value of the output voltage Eo of the power supply unit is less than or equal to the limit value Es, an overvoltage is not detected. In order not to detect the abnormality of the part 1, the electronic control unit 4 outputs an ignition signal Si when the ignition timing is detected, and causes the
[0069]
When the peak value of the output voltage Eo of the power supply unit exceeds the limit value Es as shown in FIG. 3B with the battery removed,
[0070]
As described above, if it is detected that the power supply unit is abnormal only when the overvoltage detection count reaches the set value during the set detection time Ts (when overvoltage is detected for the set count), noise is detected. If an overvoltage is detected by intrusion or surge, the number of overvoltage detections will not reach the set value, so that when the noise or surge voltage is detected, the power supply is detected as abnormal. Can be prevented.
[0071]
In addition, as described above, when it is determined that the power supply unit is abnormal only when an overvoltage is continuously detected a plurality of times, the voltage appearing between the output terminals of the power supply unit includes a pulsating waveform component. However, if the power supply unit is abnormal when the overvoltage detection count reaches the set value during the set detection time Ts as described above, the power supply unit cannot be accurately detected. If it is determined, even if a pulsation waveform component is included in the voltage appearing at the output terminal of the power supply unit, it can be accurately detected and a necessary protection operation can be performed.
[0072]
In the above embodiment, the set detection time Ts is measured by the set detection time measurement timer. However, the output voltage of the power supply unit is sampled at a constant sampling interval (5 msec in the above example). Therefore, it is possible to measure that the set detection time has elapsed by counting the number of times of sampling of the output voltage of the power supply unit.
[0073]
In the above embodiment, when the abnormality of the power supply unit is detected, the engine operation speed is decreased by stopping the ignition operation of the ignition circuit and causing the engine to misfire. However, the abnormality of the power supply unit is detected. When this is done, the ignition circuit may be controlled so as to retard the ignition timing to reduce the engine speed.
[0074]
In some cases, the engine may be stopped while the ignition operation of the ignition circuit is stopped when an abnormality of the power supply unit is detected.
[0075]
In the above description, when an abnormality in the power supply unit is detected, the power supply abnormality point fire control means is configured to reduce the engine speed by causing the engine to misfire, but an abnormality in the power supply unit is detected. When an overvoltage is detected, regardless of the ignition timing calculated by the ignition timing control means, the ignition timing of the power failure is reduced so that the engine ignition timing is retarded to reduce the engine speed. Control means may be configured.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the abnormality of the power supply unit is detected when it is detected that the voltage exceeding the limit value is sampled more than the set number of times within the set detection time. Without over-sampling the sampling interval of the power supply, and without erroneously detecting that the power supply is abnormal when overvoltage is sampled due to noise, surge voltage, etc. Can be detected.
[0077]
Therefore, according to the present invention, when an abnormal voltage of a pulsation waveform appears in the output voltage of the power supply unit because the battery is removed or the regulator function of the power supply unit is lost, it is necessary for controlling the ignition timing, etc. From the sampling value of the output voltage of the power supply section obtained at a sampling interval that does not affect the correct calculation processing, it is possible to reliably detect that an abnormality has occurred in the power supply section and to control the ignition circuit etc. from overvoltage It can be done accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.
2A is an output voltage of the power supply unit when the output voltage of the power supply unit is lower than the limit value in a state where a battery is connected to the power supply unit in the ignition device of FIG. 1. FIG. It is the wave form diagram which showed the waveform. (B) is a waveform showing the output voltage waveform of the power supply unit when the battery is removed from the power supply unit and the output voltage of the power supply unit is lower than the limit value in the ignition device of FIG. FIG.
3A is a waveform showing the output voltage waveform of the power supply unit when the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value with the battery connected to the power supply unit in the ignition device of FIG. 1; FIG. (B) is a waveform diagram showing the output voltage waveform of the power supply unit when the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value in the ignition device of FIG. 1 with the battery removed from the power supply unit.
4 is a flowchart showing an algorithm of a program executed by a CPU of an electronic control unit at a constant sampling interval in the ignition device shown in FIG.
FIG. 5 shows a malfunction in the case where an abnormality in the power supply unit is detected when the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value continuously detected a plurality of times in the ignition device targeted by the present invention. It is a time chart for explaining.
FIG. 6 shows an ignition device as an object of the present invention, in which the sampling interval of the output of the power supply unit is made extremely fine so that the output voltage of the power supply unit exceeds the limit value is continuously detected a plurality of times. It is a time chart explaining the sampling operation | movement at the time of doing.
[Explanation of symbols]
1: power supply unit, 1A: AC generator, 1B: rectifier circuit with regulator function, 2: battery, 3: ignition circuit, 4: electronic control unit, 7: ignition plug.
Claims (5)
前記電源部の出力電圧を一定のサンプリング間隔でサンプリングする電源電圧サンプリング手段と、
前記電源電圧サンプリング手段によりサンプリングされた電圧が制限値を超えた回数である過電圧検出回数を求めて、該過電圧検出回数が設定検出時間内に設定値に達したときに前記電源部に異常が生じたことを検出する電源異常検出手段と、
前記電源異常検出手段が前記電源部に異常が生じたことを検出したときに前記内燃機関の回転速度を低下させるかまたは前記内燃機関を停止させるように前記点火回路を制御する電源異常時点火制御手段と、
を具備してなる内燃機関用点火装置。A power supply unit having at least an alternator driven by an internal combustion engine and a rectifier circuit for converting the output of the alternator into direct current, and when an ignition signal is given, the output voltage of the power supply unit is ignited as a power supply voltage In an internal combustion engine ignition device comprising: an ignition circuit for generating a high voltage for use; and an ignition timing control means for controlling a timing for applying the ignition signal to the ignition circuit.
Power supply voltage sampling means for sampling the output voltage of the power supply section at a constant sampling interval;
An overvoltage detection count that is the number of times that the voltage sampled by the power supply voltage sampling means exceeds a limit value is obtained, and an abnormality occurs in the power supply unit when the overvoltage detection count reaches a set value within a set detection time. Power supply abnormality detection means for detecting
When the power supply abnormality detecting means detects that an abnormality has occurred in the power supply unit, the power supply abnormality point fire control is performed to control the ignition circuit so as to reduce the rotational speed of the internal combustion engine or stop the internal combustion engine. Means,
An ignition device for an internal combustion engine comprising:
前記サンプリング手段が電源電圧をサンプリングする毎に前記過電圧検出回数が1以上であるか否かを判定して該過電圧検出回数が1以上であるときにタイマを起動するタイマ起動手段と、
前記タイマにより計測された時間が設定検出時間を超えたか否かを判定するタイマ計測値判定手段と、
前記タイマが計測した時間が設定検出時間を超えていないと前記タイマ計測値判定手段により判定されたときに前記電源電圧サンプリング手段によりサンプリングされた電圧を制限値と比較するサンプル電圧値比較判定手段と、
サンプリングされた電圧値が制限値を超えていると前記サンプル電圧値比較判定手段により判定されたときに前記過電圧検出回数を1だけインクリメントする過電圧検出回数計数手段と、
前記タイマにより計測された時間が前記設定検出時間を超えていないと前記タイマ計測値判定手段により判定されている状態で、前記過電圧検出回数が設定値に達したときに前記電源部に異常が生じたとの判定を行う過電圧検出回数判定手段と、
前記タイマが計測した時間が前記設定検出時間を超えたと前記タイマ計測値判定手段により判定されたときに前記タイマをリセットしてその計時動作を停止させるとともに前記過電圧検出回数を0にリセットするリセット手段と、
を具備してなる請求項1に記載の内燃機関用点火装置。The power supply abnormality detecting means is
Timer starting means for determining whether or not the number of times of overvoltage detection is 1 or more each time the sampling means samples a power supply voltage, and for starting a timer when the number of times of overvoltage detection is 1 or more;
Timer measurement value determination means for determining whether or not the time measured by the timer exceeds a set detection time;
Sample voltage value comparison and determination means for comparing the voltage sampled by the power supply voltage sampling means with a limit value when it is determined by the timer measurement value determination means that the time measured by the timer does not exceed a set detection time; ,
Overvoltage detection frequency counting means for incrementing the overvoltage detection frequency by 1 when the sampled voltage value comparison determination means determines that the sampled voltage value exceeds a limit value;
An abnormality occurs in the power supply unit when the overvoltage detection count reaches a set value in a state where the timer measured value determination means determines that the time measured by the timer does not exceed the set detection time. Overvoltage detection frequency determination means for determining whether or not
Reset means for resetting the timer to stop the time counting operation and reset the overvoltage detection count to 0 when the timer measurement value determination means determines that the time measured by the timer exceeds the set detection time When,
The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
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