JP4772729B2 - Ignition control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、自動2輪車等の内燃機関に使用する点火制御装置に係り、特にドライバビリティを向上できるようにしたものに関する。
The present invention relates to an ignition control device used for an internal combustion engine such as a motorcycle, and more particularly to an apparatus capable of improving drivability.
内燃機関の始動時等において生ずる場合がある未燃ガスは、ドライバビリティに影響を与えることがある。この未燃ガスは多点点火することにより減少させることができ、始動時のみ進角側で多点点火するものが知られている(特許文献1)。
ところで、上記始動時のみ多点点火する場合、始動方向の回転に対する上死点前の燃焼による反発力を発生することが考えられる。
また、高速回転時には、進角側における多点点火により、イグニッションコイルが発熱により温度上昇する懸念がある。
そこで本願発明は、上記始動時や高速回転時における上記状況の発生の改善を図り、自動2輪車用内燃機関に好適な点火制御装置を目的とする。
By the way, when multipoint ignition is performed only at the time of starting, it is considered that a repulsive force is generated by combustion before top dead center with respect to rotation in the starting direction.
In addition, during high-speed rotation, there is a concern that the ignition coil may rise in temperature due to heat generation due to multipoint ignition on the advance side.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention aims to improve the occurrence of the above situation at the time of starting and at high speed rotation, and an ignition control device suitable for an internal combustion engine for a motorcycle.
上記課題を解決するため内燃機関の点火制御装置に係る請求項1の発明は、 点火プラグによる点火時期を制御するための4ストローク内燃機関のフルトランジスタ型点火制御装置において、
ピストンの上死点の前の圧縮行程にて1回目の点火を行い、当該上死点の後の燃焼行程であって、且つ前記燃焼行程の次にくる排気行程の前にて2回目の点火を行うとともに、
この点火は、エンジンの回転数Neが、始動時を除き、所定の低Ne域のとき2回、
それ以外のときは1回目の点火のみを行うように構成され、
前記1回目の点火位置から前記2回目の点火を行うための通電開始までの放電時間を決定する2回目通電開始位置検索手段を備えるとともに、前記放電時間は、前記エンジン回転数が高くなるにつれて短くなるように設定され、
前記2回目の点火を行うための通電開始から前記2回目の点火を行うまでの通電時間を決定する2回目点火位置検索手段を備えるとともに、前記通電時間は、前記エンジン回転数が高くなるにつれて短くなるように設定されることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
Perform first ignited by the previous compression stroke top dead center of the piston, the on a combustion stroke after the dead point, and the second in front of the next coming exhaust stroke of the combustion stroke While igniting ,
This ignition is performed twice when the engine speed Ne is within a predetermined low Ne range except at the start,
Otherwise, it is configured to perform only the first ignition ,
A second energization start position search means for determining a discharge time from the first ignition position to the start of energization for performing the second ignition is provided, and the discharge time becomes shorter as the engine speed increases. Is set to be
A second ignition position search means for determining an energization time from the start of energization for performing the second ignition to the second ignition is provided, and the energization time becomes shorter as the engine speed increases. It is set so that it may become .
請求項2の発明は上記請求項1において、前記燃焼行程であるか否かを判別する行程判別手段を備え、前記燃焼行程であると判断された後、前記2回目通電開始位置検索手段による放電時間、及び2回目点火位置検索手段による通電時間を検索することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, it is provided with a stroke discriminating unit that discriminates whether or not it is the combustion stroke, and the discharge by the second energization start position searching unit after being determined to be the combustion stroke The time and the energization time by the second ignition position search means are searched .
請求項3の発明は上記請求項1において、スロットル開度が、所定のスロットル開度よりも小さい低スロットル開度域であって、且つスロットル開度の変化率が、所定のスロットル開度変化率未満であるとき、前記2回目の点火を行うことを特徴とする。
請求項4の発明は上記請求項3において、前記1回目の点火の点火時期が所定範囲内であるか否かを判別する点火時期判別手段を備え、前記所定範囲内である場合は、前記2回目の点火を行うことを特徴とする。
請求項5の発明は上記請求項1において、自動2輪車の内燃機関の点火制御装置であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the throttle opening is in a low throttle opening range smaller than the predetermined throttle opening, and the change rate of the throttle opening is a predetermined throttle opening change rate. When it is less than the above, the second ignition is performed .
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, there is provided ignition timing determining means for determining whether or not the ignition timing of the first ignition is within a predetermined range. The second ignition is performed.
A fifth aspect of the present invention is the ignition control device for an internal combustion engine of a motorcycle according to the first aspect.
請求項1の発明によれば、始動時を除く、燃焼の不安定な所定の低Ne域のみで、進角側における通常の点火に加えて、未燃ガスの燃焼を目的として遅角側となる排気行程前で2回目の点火を行い、圧縮行程から燃焼行程にて計2回の点火(以下、これを2重点火という)をするため、未燃ガスの燃焼を促進して低速域におけるドライバビリティを向上できる。かつイグニッションコイルの発熱を防止できる。 According to the first aspect of the present invention, in addition to the normal ignition on the advance side, in addition to the normal ignition on the advance side, only on the retard side for the purpose of combustion of the unburned gas, only in the predetermined low Ne region where combustion is unstable, except during starting The second ignition is performed before the exhaust stroke, and the ignition is performed twice from the compression stroke to the combustion stroke (hereinafter referred to as “double ignition”). Driveability can be improved. In addition, the ignition coil can be prevented from generating heat.
請求項3の発明によれば、上記所定の回転速度域の条件に加え、スロットル開度が所定の低スロットル開度域のときのみ2重点火を行うようにしたので、さらに上記効果を大きくできる。
According to the invention of
以下、図面に基づいて自動2輪車に構成された内燃機関の点火制御装置の一実施例を説明する。図1は点火制御装置のブロック図であり、この点火制御装置は、ECU(制御装置)1,パワートランジスタ2,イグニッションコイル3及び点火プラグ4で構成されるコンピュータ制御されるフルトランジスタ型である。
Hereinafter, an embodiment of an ignition control device for an internal combustion engine configured in a motorcycle will be described with reference to the drawings. Figure 1 is a block diagram of an ignition control device, the ignition control device, ECU (controller) 1,
ECU1には、エンジンの回転数Ne,吸気負圧PB,スロットル開度θth,水温TW等の各種の信号がセンサより入力される。ECU1はこれらの信号に基づいて、イグニッションコイル3に対する通電時間,点火時期を演算し、パワートランジスタ2をON,OFFすることにより、通電及び点火を制御する。通電時間はECU1に内蔵されたテーブルにより決定される。点火時期は同じく内蔵されたマップより決定される。マップは回転数Neと、スロットル開度θth又は吸気負圧PBの組合せ等が用いられる。
Various signals such as the engine speed Ne, the intake negative pressure PB, the throttle opening θth, and the water temperature TW are input to the
イグニッションコイル3は、一次コイル5及び二次コイル6を備え、パワートランジスタ2をONにすることにより一次コイル5へ所定時間通電した後、パワートランジスタ2をOFFにして一次コイル5への通電を遮断すると、誘導電力により二次コイル6に高圧電流が発生し、これが点火プラグ4の電極間へ印加されることにより、点火プラグ4の電極間で火花放電されて、エンジンの燃焼室内における燃焼ガスに点火される。
The
図2はこのECU1における点火タイミングチャートであり、ここでは1800rpmを基準としている。この図に示すように、1回目の点火は、TDC(上死点)を0degとしたとき、進角側となる−126degで通電が開始され、10m・sec(109deg)間通電され、−17degで点火し、その後1.5msec間放電される。1回目の点火は通常の点火である。またECU1による演算点火であり、前述のように、通電開始及び点火の各タイミングは内蔵されたデータであるテーブル及びマップに基づいて決定される。
FIG. 2 is an ignition timing chart in the
1回目の点火後、−1degで2回目の点火のために10msec(109deg)通電が開始され、排気行程前となる108degで2回目の点火が行われ、未燃ガスを完全に燃焼させ、次行程に未燃ガスを持ち越させないようにする。
なお、クランク角度は、パルサー信号に基づいて演算される。パルサー信号は30deg間隔で発生し、TDC直前のパルスは、11deg手前で立ち上がるように設定されている。
After the first ignition, energization is started for 10 msec (109 deg) for the second ignition at -1 deg, the second ignition is performed at 108 deg before the exhaust stroke, and the unburned gas is completely burned. Do not carry over unburned gas in the process.
The crank angle is calculated based on the pulsar signal. The pulser signal is generated at intervals of 30 degrees, and the pulse immediately before TDC is set to rise 11 degrees before.
2重点火制御を実施する条件は以下の通りである。
条件1:回転数Neの上下限;1000〜5000rpm
条件2:スロットル開度θthの上下限;0〜10%
条件3:水温TWの上下限;−10°〜100°
条件4:吸気温度TAの上下限;−10°〜100°
条件5:スロットル開度の変化率DTH;5%/20msecで強制終了
条件6:演算点火720degモード時のみ2重点火制御
すなわち、上記条件1〜5は燃焼の不安定な低速域を表すものであり、条件6は通常点火が4ストローク中1回だけである場合、すなわち他の多点点火していない状態を意味する。
The conditions for performing the double ignition control are as follows.
Condition 1: Upper and lower limits of rotation speed Ne; 1000 to 5000 rpm
Condition 2: Upper and lower limits of throttle opening θth; 0 to 10%
Condition 3: Upper and lower limits of water temperature TW; -10 ° to 100 °
Condition 4: Upper and lower limits of intake air temperature TA; -10 ° to 100 °
Condition 5: Rate of change DTH of throttle opening DTH: Forced termination at 5% / 20 msec Condition 6: Double ignition control only in the arithmetic ignition 720 deg mode, that is, the
図3はECU1における点火時期制御のフローチャートである。Aは、圧縮行程毎に行われるイグニッションコイル3の出力を決めるタイマセット処理であり、4つのサブルーチンS1〜S4で構成される。S1は1回目の点火における通電開始タイマセットのサブルーチンであり、予め定められたテーブルに基づいてセットされ、基準位置からタイマーをカウントダウンし、0で通電を開始する。S2は1回目の点火タイマセットであり、予め定められたマップにより、点火タイマーがセットされ、基準位置からカウントダウンされて0で点火される。
FIG. 3 is a flowchart of ignition timing control in the
S3は2回目点火の通電開始タイマーセットであり、1回目の点火位置からタイマーをカウントダウンして0で通電開始する。S4は2回目の点火タイマーセットであり、2回目の通電開始位置からタイマーをカウントダウンし、0で点火する。
これにより1回の2重点火制御に関するタイマセットを終了する。
S3 is an energization start timer set for the second ignition, and starts counting at 0 after counting down the timer from the first ignition position. S4 is a second ignition timer set, and the timer is counted down from the second energization start position and ignited at 0.
As a result, the timer setting for one double ignition control is terminated.
Bは、2重点火制御におけるサブルーチンの内容であり、多気筒エンジンの場合は、各イグニッションコイル毎に処理される。まず、スタートすると、吸気負圧PBにより燃焼行程か否かを判別する(S10)。2重点火制御は燃焼行程において排気行程前のみに実施されるから、YES(1)で次のS11へ移り、NO(0)でサブルーチンを終わる。 B is the contents of a subroutine in the double ignition control. In the case of a multi-cylinder engine, B is processed for each ignition coil. First, when starting, it is determined whether or not the combustion stroke is based on the intake negative pressure PB (S10). Since the double ignition control is performed only before the exhaust stroke in the combustion stroke, the process proceeds to the next S11 with YES (1), and the subroutine is terminated with NO (0).
S11は演算点火か否か判別し、演算点火であれば(1)、2重点火制御が可能なため次のS12へ移る。そうでなければ(0)、演算点火による2重点火制御ができないのでサブルーチンを終わる。 In S11, it is determined whether or not it is a calculation ignition. If it is a calculation ignition (1), since the double ignition control is possible, the process proceeds to the next S12. Otherwise (0), the subroutine is terminated because the double ignition control by the calculated ignition cannot be performed.
S12では、回転数Neが所定範囲内か否かを判別する。所定範囲とは、始動時を除く低回転域であり、例えば、アイドル回転1800rpmとし、アイドル回転以下の1000〜5000rpmである。この場合、下限値Ne1が1000rpm、上限値Ne2が5000rpmとなる。所定範囲内であれば(Y)、制御対象の低回転域であるからS13へ移り、NO(N)であれば制御対象外のなのでサブルーチンを終わる。 In S12, it is determined whether or not the rotational speed Ne is within a predetermined range. The predetermined range is a low rotation range excluding start-up, and is, for example, idle rotation 1800 rpm and 1000 to 5000 rpm below the idle rotation. In this case, the lower limit Ne1 is 1000 rpm, and the upper limit Ne2 is 5000 rpm. If it is within the predetermined range (Y), it is a low rotation range to be controlled, and the process proceeds to S13. If NO (N), it is outside the control target, and the subroutine is terminated.
S13は、スロットル開度θthが所定範囲内か否かを判別する。低速走行である低スロットル開度の時のみ実施するためであり、この場合は、例えば0〜10%を低スロットル開度域とする。この場合、下限値θth1が0%、上限値θth2が10%となる。所定範囲内であれば(Y)、制御対象の低回転域であるからS14へ移り、NO(N)であれば制御対象外のなのでサブルーチンを終わる。 In S13, it is determined whether or not the throttle opening θth is within a predetermined range. This is because it is performed only when the throttle opening is low and the vehicle is running at a low speed. In this case, for example, 0 to 10% is set as the low throttle opening range. In this case, the lower limit value θth1 is 0% and the upper limit value θth2 is 10%. If it is within the predetermined range (Y), it is the low rotation range of the controlled object, so the process proceeds to S14. If NO (N), it is out of the controlled object, and the subroutine is terminated.
S14は水温TWが所定域か否かを判別する。水冷式エンジンの場合であり、始動直後のまだ水温が十分に上がっておらず、エンジンは冷えている場合を除くためである。この場合、下限値TW1が−10°C、上限値TW2が100°Cとなる。所定範囲内であれば(Y)、制御対象の低回転域であるからS15へ移り、NO(N)であれば制御対象外のなのでサブルーチンを終わる。 In S14, it is determined whether or not the water temperature TW is within a predetermined range. This is a case of a water-cooled engine, except for a case where the water temperature is not sufficiently increased immediately after starting and the engine is cold. In this case, the lower limit value TW1 is −10 ° C., and the upper limit value TW2 is 100 ° C. If it is within the predetermined range (Y), since it is the low rotation range of the controlled object, the process proceeds to S15. If NO (N), it is out of the controlled object and the subroutine is terminated.
S15は吸気温Taが設定領域内か否かを判別する。吸気温Taが低い指導直後の段階は燃焼が不安定になるためである。この場合、下限値Ta1が−10°C、上限値Ta2が100°Cとなる。所定範囲内であれば(Y)、制御対象の低回転域であるからS16へ移り、NO(N)であれば制御対象外のなのでサブルーチンを終わる。 In S15, it is determined whether or not the intake air temperature Ta is within the set region. This is because the combustion immediately becomes unstable immediately after the instruction where the intake air temperature Ta is low. In this case, the lower limit value Ta1 is −10 ° C., and the upper limit value Ta2 is 100 ° C. If it is within the predetermined range (Y), it is the low rotation range of the controlled object, so the process proceeds to S16. If NO (N), it is out of the controlled object, and the subroutine ends.
S16は1回目点火時期が所定範囲内であるか否かを判別する。1回目点火時期が設定範囲外であれば1回目点火時期に基づいて2回目点火時期を制御することができなくなるため、2回目点火時期が正常位置になるかを確認するためである。設定範囲内であれば(Y)、制御対象の低回転域であるからS17へ移り、NO(N)であれば制御対象外のなのでサブルーチンを終わる。 In S16, it is determined whether or not the first ignition timing is within a predetermined range. If the first ignition timing is outside the set range, the second ignition timing cannot be controlled based on the first ignition timing, so that it is confirmed whether the second ignition timing is in the normal position. If it is within the set range (Y), it is a low rotation range to be controlled, so the process proceeds to S17. If NO (N), it is out of the control target, and the subroutine is terminated.
S17は、設定DTH以上か否かを判別する。DTHは、スロットル開度の変化率であり、設定値以上であれば加速中のため、強制終了してサブルーチンを終わる。このときの基準値は5%/20msecである。基準値に未達であれば、制御を続けS18へ移る。 In step S17, it is determined whether or not the setting DTH is exceeded. DTH is the rate of change of the throttle opening, and if it is equal to or greater than the set value, it is accelerating, so it is forcibly terminated and the subroutine is terminated. The reference value at this time is 5% / 20 msec. If the reference value is not reached, the control is continued and the process proceeds to S18.
S18は点火時期が加速制御中か否か判別する。点火時期が加速時のものであれば、低速域の制御をする必要がないので、除外するためであり、制御中(1)であればサブルーチンを終え、そうでなければ(0)、制御を続けS19へ移る。 In S18, it is determined whether or not the ignition timing is under acceleration control. If the ignition timing is at the time of acceleration, there is no need to control in the low speed range, so this is to be excluded. If the control is in progress (1), the subroutine ends. If not (0), the control is performed. Continue to S19.
S19はトラクション制御中か否かを判別する。制御中であれば(1)、トラクション制御を乱さぬため2重点火制御を中止してサブルーチンを終え、そうでなければ(0)、制御を続けS20へ移る。 In S19, it is determined whether or not traction control is being performed. If the control is in progress (1), the double ignition control is stopped in order not to disturb the traction control and the subroutine is terminated. If not (0), the control is continued and the process proceeds to S20.
S20は2回目点火のための通電開始位置データをテーブル検索して求める。図4はこの2回目通電開始位置データ検索に用いるNeテーブルであり、1回目点火位置から2回目通電開始までの待ち時間と回転数の相関テーブルとして与えられ、このテーブルから待ち時間を求める。 In S20, the energization start position data for the second ignition is obtained by searching the table. FIG. 4 shows an Ne table used for the second energization start position data search. The Ne table is given as a correlation table between the waiting time from the first ignition position to the second energization start and the rotation speed, and the waiting time is obtained from this table.
S21は2回目点火位置をテーブル検索して求める。図5は2回目点火位置テーブルであり、2回目通電開始位置から2回目点火までの時間と回転数の相関テーブルとして与えられ、このテーブルから2回目点火時間を求める。 In step S21, the second ignition position is obtained by searching the table. FIG. 5 is a second ignition position table, which is given as a correlation table between the time from the second energization start position to the second ignition and the number of revolutions, and the second ignition time is obtained from this table.
続いて、上記決定した時間により、2回目の通電開始タイマーをセットし(S22)、2回目の点火タイマーをセットする(S23)。S22とS23はそれぞれS3及びS4と同じである。 Subsequently, a second energization start timer is set according to the determined time (S22), and a second ignition timer is set (S23). S22 and S23 are the same as S3 and S4, respectively.
このようにすると、TDCを挟んで進角側の通常点火と遅角側で排気行程前となるタイミングの後からの点火からなる2重点火をすることにより、2回目の点火で未燃ガスを十分に燃焼させてドライバビリティを向上させることができ、排気行程までに完全に未燃ガスを燃焼させて次行程へ、持ち越さないようにすることができる。しかも、始動時を除く低回転域でのみ2重点火を行うようにしたので、始動時の反発力の発生や、高速域でのイグニッションコイル3の発熱、さらにはECU1内部のドライバの加熱を防ぎ、未燃ガスの燃焼が必要な低速域のみを効果的に2重点火でき、自動2輪車用内燃機関に好適な点火制御装置となる。但し、本願発明の適用対象は自動2輪車のみならず、キックで始動するものであれば対象となる。
In this way, by performing double ignition consisting of normal ignition on the advance side with TDC and ignition after the timing before the exhaust stroke on the retard side, unburned gas is removed by the second ignition. The drivability can be improved by sufficient combustion, and the unburned gas can be completely burned by the exhaust stroke so that it does not carry over to the next stroke. In addition, since the double ignition is performed only in the low rotation range except at the start, the generation of repulsive force at the start, the heat generation of the
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、2重点火は必ずしもTDCを挟んで合計2回の点火ではなく、TDC後の排気行程前であれば、2回以上の複数回であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made within the principle of the invention. For example, the double ignition is not necessarily a total of two ignitions with the TDC interposed therebetween, and may be two or more times as long as it is before the exhaust stroke after the TDC.
1:ECU、2:パワートランジスタ、3:イグニッションコイル、4:点火プラグ、5:一次コイル、6:二次コイル 1: ECU, 2: Power transistor, 3: Ignition coil, 4: Spark plug, 5: Primary coil, 6: Secondary coil
Claims (5)
ピストンの上死点の前の圧縮行程にて1回目の点火を行い、当該上死点の後の燃焼行程であって、且つ前記燃焼行程の次にくる排気行程の前にて2回目の点火を行うとともに、
この点火は、エンジンの回転数Neが、始動時を除き、所定の低Ne域のとき2回、
それ以外のときは1回目の点火のみを行うように構成され、
前記1回目の点火位置から前記2回目の点火を行うための通電開始までの放電時間を決定する2回目通電開始位置検索手段を備えるとともに、前記放電時間は、前記エンジン回転数が高くなるにつれて短くなるように設定され、
前記2回目の点火を行うための通電開始から前記2回目の点火を行うまでの通電時間を決定する2回目点火位置検索手段を備えるとともに、前記通電時間は、前記エンジン回転数が高くなるにつれて短くなるように設定される、
ことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。 In a full-transistor ignition control device for a four-stroke internal combustion engine for controlling ignition timing by a spark plug ,
Perform first ignited by the previous compression stroke top dead center of the piston, the on a combustion stroke after the dead point, and the second in front of the next coming exhaust stroke of the combustion stroke While igniting ,
This ignition is performed twice when the engine speed Ne is within a predetermined low Ne range except at the start,
Otherwise, it is configured to perform only the first ignition ,
A second energization start position search means for determining a discharge time from the first ignition position to the start of energization for performing the second ignition is provided, and the discharge time becomes shorter as the engine speed increases. Is set to be
A second ignition position search means for determining an energization time from the start of energization for performing the second ignition to the second ignition is provided, and the energization time becomes shorter as the engine speed increases. Set to be
An ignition control device for an internal combustion engine.
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