JP4930401B2 - 内燃機関の点火制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の点火制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の点火制御装置としては、クランク角センサやカム角センサなどのセンサ類を用いて行程判別を行い、その行程判別に応じて点火回路による点火が実施されるものがある。また、このような装置において、内燃機関の行程判別が完了する前後で異なる周期で点火を実行するものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、内燃機関の行程判別が未だなされていない場合には、内燃機関のクランク軸が１回転する毎に（３６０°ＣＡ周期で）燃料噴射及び点火を実施し、内燃期間の行程判別が完了した場合には、クランク軸が２回転する毎に（７２０°ＣＡ周期で）燃料噴射及び点火を実施する。
特開平６−２１３０５２号公報

ところで、カム角センサの故障等により行程判別が不能になった場合に、通常よりも短周期（例えば、通常時の７２０°ＣＡ周期に対して３６０°ＣＡ周期）での点火を行うことにより退避走行を可能とするものがある。このような構成においては、内燃機関の行程判別ができない期間では短周期の点火が継続されることとなるが、この場合、行程判別の完了後に比べて２倍の回数の点火動作が行われることとなる。このため、短周期での点火を継続するものとすると、点火回路での発熱が大きくなり、点火回路が熱故障等するおそれがある。

また、点火回路の熱故障を考慮して回路基板を大きくしたり、あるいは素子間の隙間を十分に確保したりすることも考えられる。しかしながら、これらの場合には、点火回路が大型化してしまう。また、耐熱性の高い素子を用いることも考えられるが、そのような素子は高価であるため、実用上好ましくない。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の行程判別を正常に行うことができず通常よりも短周期で点火を実行する場合に、点火回路の発熱を抑制することができる内燃機関の点火制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

本発明の内燃機関の点火制御装置は、一燃焼サイクル内の所定行程で点火回路による点火を実行するものであって、前記内燃機関の行程判別を実行する行程判別手段と、前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記点火回路による点火を通常よりも短い角度周期で実行する点火制御手段とを備える。そして、第１の構成では特に、前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記内燃機関の回転速度を、通常時を基準にして制限する。

仮に、行程判別に用いられるセンサ類が検出不能状態となると、その後の行程判別ができなくなる。また、センサ類が一旦検出不能状態になった場合、その後に正常状態へ復帰するとしても、行程判別が完了するまでに時間が長くかかってしまう。行程判別ができない間は短周期の点火が継続して行われることとなるが、その場合には点火回数が通常よりも多くなるため、点火回路の動作回数が多くなり、点火回路の発熱量が過剰に増大されるおそれがある。この点、本発明では、行程判別が正常に行われない場合には内燃機関の回転速度制限が行われるため、仮に行程判別ができない事態や、行程判別の完了までに時間を要する事態が生じたとしても、短周期での点火に起因して発生する点火回路の発熱を抑制することができる。ここで、通常とは、行程判別手段による行程判別が完了した後のことをいう。

第２の構成では、前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記内燃機関の許容回転速度の上限値であるオーバーラン回転速度を、通常よりも低く設定する。内燃機関の回転速度が比較的高い場合に、通常よりも短い角度周期での点火を継続して行うとすると、点火回路の発熱量が高いために点火回路の故障が発生しやすくなる。特に、内燃機関の回転速度がオーバーラン回転速度付近にある場合には、点火回路の動作回数が更に多くなるため、点火回路の発熱により点火装置の故障が発生する危険性が高くなる。この点、第２の構成では、行程判別が正常に行われない場合にはオーバーラン回転速度を通常よりも低い値に設定することで、点火回路の過度の発熱を好適に回避することができる。ここで、オーバーラン回転速度は、内燃機関の保護の観点からその運転が許容される内燃機関の回転速度を示す。

第３の構成は、前記点火回路の熱蓄積量を算出する熱蓄積量算出手段を備える。そして、この発明では、前記熱蓄積量算出手段により算出された熱蓄積量に応じて前記オーバーラン回転速度を通常よりも低く設定する。内燃機関の回転速度がオーバーラン回転速度に達しても、それが一時的であれば、点火回路の故障は生じにくいものと考えられる。逆に、内燃機関の回転速度がオーバーラン回転速度まで至らない場合であっても、それがオーバーラン回転速度付近で継続されていれば、点火回路の熱蓄積量が高くなり、点火回路の故障発生の危険性が高くなる。この点、第３の構成では、点火回路の熱蓄積量に応じてオーバーラン回転速度の制限時期を決定することで、点火回路における過度の発熱を好適に回避することができる。また、点火回路での一時的な発熱量上昇を許容することになり、内燃機関の行程判別が正常に行われない場合であっても、内燃機関の運転性能の維持を好適に図ることができる。

さらに、オーバーラン回転速度を通常より低く設定した場合であっても、その後において点火回路の熱蓄積量が低下すれば、点火回路の発熱による故障の危険はとりあえず回避されたものといえる。本構成によれば、オーバーラン回転速度を通常より低く設定した後に通常時のオーバーラン回転速度に戻すことが可能になるため、点火回路の発熱による故障の危険性が低減された場合において内燃機関の運転性能を好適に維持することができる。

ここで、点火回路の熱蓄積量を算出するには、例えば内燃機関の回転速度が継続して所定回転速度よりも高い期間の長さに基づいてその値を算出してもよい。このときの所定回転速度は、通常時のオーバーラン回転速度よりも低い回転速度であるのが好ましく、例えば通常時を基準にして制限された状態のオーバーラン回転速度としてもよい。

第４の構成では、前記オーバーラン回転速度は、前記熱蓄積量算出手段により算出された熱蓄積量に応じて可変に設定される。こうすれば、点火回路の発熱を抑制することに基づく点火回路の保護と、内燃機関の高回転速度域での運転を許容することに基づく内燃機関の運転性能維持とのバランスを保持しながら点火を実施することができる。

第５の構成は、一燃焼サイクル内の所定行程で点火回路による点火を実行する内燃機関の点火制御装置であって、前記内燃機関の行程判別を実行する行程判別手段を備える。そして、この発明では特に、前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記内燃機関の回転速度が所定の回転速度未満であるときには前記点火回路による点火を通常よりも短い角度周期で実行し、前記所定の回転速度以上のときには前記点火回路による点火を通常の角度周期で実行する。

仮に、行程判別に用いられるセンサ類が検出不能状態となると、その後の行程判別ができなくなる。また、センサ類が一旦検出不能状態になった場合、その後に正常状態へ復帰するとしても、行程判別が完了するまでに時間が長くかかってしまう。行程判別ができない間は短周期の点火が継続して行われることとなるが、その場合には点火回数が通常よりも多いため、点火回路の動作回数が多くなり、点火回路の発熱量が過剰に増大されるおそれがある。この点、本発明では、行程判別ができない場合には、その短周期での点火を許容する内燃機関の回転速度の制限を行うため、仮に行程判別ができない事態や、行程判別の完了までに時間を要する事態が生じたとしても、点火回路の発熱を抑制することができる。ここで、通常とは、行程判別手段による行程判別が完了した後のことをいう。

第６の構成は、４サイクル内燃機関に適用される点火制御装置であって、通常の場合には１気筒あたりの角度周期を７２０°ＣＡ周期として前記点火回路による点火を実行し、通常よりも短い角度周期の場合には１気筒あたりの角度周期を３６０°ＣＡ周期として前記点火回路による点火を実行する。

（第１の実施形態）
以下、本発明の点火制御装置を具体化した第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態における点火制御装置は、二輪車用多気筒ガソリンエンジンを対象にエンジン制御システムを構築するものとしている。当該制御システムにおいては、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）を中枢として燃料噴射量の制御や点火時期の制御等を実施する。

図１に、本実施形態におけるエンジン制御システム１０のシステム構成図を示す。同制御システム１０におけるエンジンは、火花点火式の４ストロークエンジンとして構成されている。エンジンには、燃料を噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁１１が気筒毎に設けられている。この燃料噴射弁１１からの燃料は、吸気管内の空気と混合された状態で気筒内へ導入される。また、エンジンの気筒毎に点火プラグ１２が取り付けられている。点火プラグ１２には、点火コイル１３で増幅された高電圧が、所望とする点火時期において印加される。これにより、各点火プラグ１２の対向電極間に火花放電が発生し、気筒内に導入された混合気が着火され燃焼に供される。点火コイル１３は、イグナイタ１４におけるパワートランジスタ１５のスイッチングにより高電圧発生タイミングが制御される。

また、エンジンには、所定クランク角毎に矩形状のクランク角信号を出力するクランク角センサ２０や、所定カム角毎に矩形状のカム角信号を出力するカム角センサ３０が設けられている。クランク角センサ２０は、クランク軸２１と一体に回転するパルサ（回転円板）２２と、その外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部２３とを備える。パルサ２２の外周部には、所定のクランク角間隔（例えば１５°ＣＡ間隔）に突起２４が設けられるとともに、その一部に複数の突起（例えば２歯分の突起）を欠落させた欠歯部２５が設けられている。そして、クランク軸２１の回転に伴いパルサ２２が回転すると、パルサ２２の突起２４が電磁ピックアップ部２３に近づく毎（基本的には１５°ＣＡ毎）に、電磁ピックアップ部２３から検出信号（ＮＥ信号）が出力される。

カム角センサ３０は、カム軸３１と一体に回転するパルサ（回転円板）３２と、その外周部近傍に設けられた電磁ピックアップ部３３とを備える。パルサ３２の外周部には、１箇所に突起３４が設けられている。そして、カム軸３１の回転に伴いパルサ３２が回転すると、パルサ３２の突起３４が電磁ピックアップ部３３に近づく毎（７２０°ＣＡ毎）に、電磁ピックアップ部３３から検出信号（Ｇ信号）が出力される。

その他、本システム１０には、吸気管内の圧力を検出する吸気圧センサ５１、イグニッションスイッチ５２、エンジンに異常が発生したことを運転者に報知するエンジンチェックランプ５３等が設けられている。

ＥＣＵ４０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４１を主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、その都度のエンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。具体的には、ＥＣＵ４０のマイコン４１は、前述した各種センサ等から各々検出信号を入力し、燃料噴射弁１１やイグナイタ１４、エンジンチェックランプ５３などに各々指令信号を出力する。

燃料噴射制御及び点火制御として、マイコン４１は、随時入力される各種の検出信号等に基づいて燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等を演算し、その演算の結果を用いて燃料噴射弁１１やイグナイタ１４等の駆動制御を実施する。本実施形態においては、燃料噴射及び点火の通常制御として、各気筒に対し所定の点火順序で行程に同期した点火を行うとともに、同点火順序に従い、行程に同期した燃料定時噴射（シーケンシャル噴射）を実行するものとする。すなわち、通常制御では、１気筒あたりの角度周期を７２０°ＣＡ周期として点火及び燃料噴射が実行される。

行程に同期した点火及び燃焼噴射を行うには、エンジンの行程判別を行う必要がある。本実施形態では、クランク角センサ２０からのＮＥ信号及びカム角センサ３０からのＧ信号を用いてエンジンの行程判別を実施する。具体的には、クランク軸２１には、例えば第１気筒の圧縮行程にてＮＥ信号の欠歯が検出されるようにしてパルサ２２（クランク角センサ用のパルサ）が取り付けられている。また、カム軸３１には、第１気筒の圧縮行程で検出されるＮＥ信号の欠歯位置にてＧ信号のパルス出力がなされるようにしてパルサ３２（カム角センサ用のパルサ）が取り付けられている。そして、ＥＣＵ４０は、ＮＥ信号の欠歯位置にてＧ信号のパルス出力が検出された場合に、現時点が第1気筒の圧縮行程である旨を判定する。

図２に、各種信号の出力形態を表すタイムチャートを示す。図２のうち（ａ）はクランク角信号（ＮＥ信号）を示し、（ｂ）はカム角信号（Ｇ信号）を示す。図２（ａ）に示すように、ＮＥ信号は所定クランク角（例えば１５°ＣＡ）毎に出力される矩形パルスからなり、３６０°ＣＡ毎に欠歯信号が出力される。また、図２（ｂ）に示すように、Ｇ信号は７２０°毎に出力される。かかる場合、図示Ａの欠歯検出では、その欠歯検出に合わせてＧ信号のパルス出力がなされるのに対し、図示Ｂの欠歯検出では、Ｇ信号のパルス出力がなされないようになっている。このとき、図示Ａの欠歯検出によって行程判別が実施される。より具体的には、ＥＣＵ４０は、ＮＥ信号のパルス間隔（例えば、立ち上がりエッジ間の時間間隔）により欠歯検出を行うとともに、ＮＥ信号の欠歯検出に合わせてＧ信号のパルス検出がなされた場合に、現時点が第１気筒の圧縮行程である旨を判定する。この行程判別は、エンジン始動からエンジン停止までの間に継続して実施される。

ここで、エンジン始動時に最初の行程判別を行う場合、その始動開始から最初の気筒判別が行われるまでは、点火及び燃料噴射が適正なタイミングで行われない場合がある。この場合、通常時（すなわちエンジンの行程判別の完了後）と同様の角度周期で点火及び燃料噴射を行うとすると、エンジン始動性の点において必ずしも良好であるとはいえない。また、車両走行中にカム角センサ３０の断線故障等が生じると、その後の行程判別が実施できず、この場合にはエンジンの点火及び燃料噴射について通常制御を行うことができない。したがって、エンジンの行程判別ができない場合には、上記不具合を解消するために、ＥＣＵ４０は、通常よりも短い角度周期（本実施形態では３６０°ＣＡ）で点火及び燃料噴射を実施する。

図３に、一燃焼サイクルで行われる燃料噴射及び点火のタイムチャートを示す。図３のうち（Ａ）は燃料噴射及び点火が７２０°ＣＡ周期で実行される場合を示し、（Ｂ）は燃料噴射及び点火が３６０°ＣＡ周期で実行される場合を示す。また、図３中（ａ）は点火信号を示し、（ｂ）は燃料噴射信号を示す。なお、図３では、燃料噴射及び点火の順序を便宜上♯１→♯２→♯３→♯４としている。図３に示すように、３６０°ＣＡ周期での燃焼サイクル（図３（ｂ））では、通常時の７２０°ＣＡ周期（図３（ａ））に比べて、燃料噴射回数及び点火回数がそれぞれ１気筒あたり２倍となる。なお、３６０°ＣＡ周期の場合においては、燃料噴射１回あたりの噴射量が７２０°ＣＡ周期の半分に減量される。

ところで、カム角センサ３０の断線故障等が発生して行程判別ができないと、短周期での点火及び燃料噴射が継続して行われる。その場合、パワートランジスタ１５のスイッチング回数が通常よりも多い状態が長期に亘って継続されるため、パワートランジスタ１５の発熱量が過剰に増大するおそれがある。

また、エンジンの回転速度が高いほど点火回数も多くなるため、エンジンの回転速度が比較的高い場合に短周期の点火及び燃料噴射を継続して行うとすると、パワートランジスタ１５の発熱が促進される。さらに、エンジンの回転速度が、エンジンの許容回転速度としてのオーバーラン回転速度付近まで高くなった場合には、パワートランジスタ１５の発熱がより促進されるため、その発熱によりイグナイタ１４が故障する危険性が高くなる。特に、自動二輪車では、一般に自動四輪車よりもオーバーラン回転速度が高いため、上記事象が生じやすい。

そこで、本実施形態では、行程判別ができない場合にはオーバーラン回転速度を通常よりも低く設定することで、エンジンの回転速度制限を実施する。こうすることで、短周期での点火を継続して行う場合におけるパワートランジスタ１５の発熱を抑制する。この処理として、ＥＣＵ４０は、以下に示す処理を実行する。

図４は、パワートランジスタ１５における発熱の抑制に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定周期で（例えば１ｓｅｃ毎に）ＥＣＵ４０により繰り返し実行される。

まず、図４のステップＳ１０１では、エンジンの行程判別が正常に行われているか否かを判定する。行程判別は、図示しないルーチンにより、前述のようにＮＥ信号とＧ信号とに基づいて実施される。ステップＳ１０１でエンジンの行程判別が正常に行われたものと判断された場合には、ステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０２では、１気筒あたりの点火及び燃料噴射の角度周期を７２０°ＣＡに設定する。すなわち、エンジンの行程判別の完了後であれば、一燃焼サイクル内（７２０°ＣＡ内）において燃料噴射と点火とをそれぞれ１回ずつ実施する。そして、ステップＳ１０３で、オーバーラン回転速度Ｎｏｒをデフォルト値ＮＥｈｉ（例えば自動二輪車で１００００〜１５０００ｒｐｍ）に設定する。

これに対し、ステップＳ１０１で行程判別が正常に行われなかった場合にはステップＳ１０４へ移行する。なお、行程判別が正常に行われなかったことは、例えばＮＥ信号の欠歯検出に合わせてＧ信号のパルス検出されない期間が所定時間（例えば数ｓｅｃ）続いた場合にこれに該当するものとする。ステップＳ１０４では、点火及び燃料噴射における１気筒あたりの角度周期を３６０°ＣＡに設定する。その後のステップＳ１０５では、オーバーラン回転速度Ｎｏｒを、デフォルト値ＮＥｈｉよりも低いオーバーラン制限値ＮＥｏｗ（例えば５０００〜７０００ｒｐｍ）に設定するとともに、車両走行中（例えばエンジン回転速度が所定回転速度以上）の場合にはエンジンチェックランプ５３を点灯する。このように、エンジンの行程判別が正常に行われなかった場合には、一燃焼サイクル内（７２０°ＣＡ内）に燃料噴射と点火とがそれぞれ２回ずつ実施されることとなる。このとき、オーバーラン回転速度Ｎｏｒがデフォルト値ＮＥｈｉよりも低く設定されていることから、エンジンの高回転に伴うパワートランジスタ１５の発熱を抑制しつつ短周期での点火が行われることとなる。

次に、点火おける角度周期とオーバーラン回転速度との関係を、図５及び図６のタイムチャートを用いて説明する。このうち、図５はエンジン始動時を想定したものであり、図６は車両走行中にセンサ故障が発生した場合を想定したものである。また、図５及び図６において、（ａ）はイグニッションスイッチ５２のオン／オフ信号を示し、（ｂ）は行程判別の正常／異常を示し、（ｃ）は点火周期を示し、（ｄ）はパワートランジスタ１５の発熱量の推移を示し、（ｅ）はエンジン回転速度の推移を示す。

まず、図５においては、時刻ｔ１１でイグニッションスイッチ５２がオンされてエンジン始動が行われる。このとき、エンジンの行程判別は未だ完了していないことから、点火及び燃料噴射は３６０°ＣＡ周期で実施されるとともに、オーバーラン回転速度Ｎｏｒはオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定される。そして、エンジン回転速度が上昇していきオーバーラン制限値ＮＥｏｗに至った場合には、例えば燃料カットが実施されることによりエンジン回転速度の更なる上昇が抑制される。これにより、パワートランジスタ１５の発熱量が過度に上昇するのが抑制される。

その後の時刻ｔ１２で行程判別が完了すると、点火及び燃料噴射の角度周期が７２０°ＣＡに設定される。この場合、もはやエンジンの回転を許容すべき回転速度に制限を設ける必要がないことから、オーバーラン回転速度Ｎｏｒがデフォルト値に戻される。これにより、エンジンの運転性能の維持を図る。

次に、車両走行中にカム角センサ３０が故障した場合を考える。図６において、車両走行中の場合に時刻ｔ２１でセンサ故障が生じると、その時刻以降であってセンサ故障が回復するまでの間はエンジンの行程判別ができない。その場合には、３６０°ＣＡ周期での点火及び燃料噴射を実施することで退避走行を可能にする。このとき、オーバーラン回転速度Ｎｏｒはオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定される。したがって、車両走行中にセンサ故障が生じた場合においても、図５のエンジン始動時と同様、パワートランジスタ１５の発熱量が過度に上昇するのが抑制される。

以上説明した第１の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

本実施形態では、行程判別が正常に行われない場合には、エンジンの回転速度制限として、オーバーラン回転速度をデフォルト値ＮＥｈｉよりも低いオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定するため、仮に行程判別ができない事態や、行程判別の完了までに時間を要する事態が生じたとしても、短周期での点火に起因して発生するパワートランジスタ１５の発熱を抑制することができる。その結果、パワートランジスタ１５の熱故障を回避することができる。

また、パワートランジスタ１５の熱故障を考慮して回路基板を大きくしたり、素子間の隙間を十分に確保したりする必要がないため、イグナイタ１４の小型化を図ることができる。さらに、耐熱性の高いパワートランジスタ１５を用いる必要性もないため、高コスト化の抑制を図ることもできる。

特に、車両走行中にセンサ故障等により行程判別できなくなった場合には、短周期での点火が長期に亘って継続して行われることによってパワートランジスタ１５の熱蓄積量が大きくなることが考えられるところ、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒをオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定することで、パワートランジスタ１５の発熱に伴う熱故障を回避する上で好適である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、パワートランジスタ１５の熱蓄積量を推定し、その推定値に応じて、オーバーラン回転速度Ｎｏｒをオーバーラン制限値ＮＥｏｗとする時期を設定する。

図７は、本実施形態においてパワートランジスタ１５の発熱抑制に関する処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定周期で（例えば１ｓｅｃ毎に）ＥＣＵ４０により繰り返し実行される。

まず、図７のステップＳ２０１で、エンジンの行程判別が正常に行われたか否かを判定する。行程判別が正常に行われていれば、ステップＳ２０２及びＳ２０３へ進み、点火及び燃料噴射の角度周期を７２０°ＣＡとし、オーバーラン回転速度Ｎｏｒをデフォルト値とする。また、本処理で用いる各カウンタ（発熱異常カウンタＣｏｖ、発熱安定カウンタＣｕｎ）をゼロにリセットする。一方、行程判別が正常に行われていないのであれば、ステップＳ２０４で、点火及び燃料噴射の角度周期を３６０°ＣＡとし、ステップＳ２０５以降で、パワートランジスタ１５の熱蓄積量の推定値に基づいてオーバーラン回転速度ＮＥｏｒを設定する。

ステップＳ２０５では、エンジン回転速度ＮＥが判定値よりも高いか否かを判定する。ここでは、オーバーラン制限値ＮＥｏｗを判定値とする。なお、判定値は、オーバーラン制限値ＮＥｏｗの代わりに、オーバーラン制限値ＮＥｏｗよりも高い回転速度又はこれよりも低い回転速度に設定してもよい。パワートランジスタ１５の発熱を好適に抑制するには、オーバーラン制限値ＮＥｏｗ以下の回転速度とするのが好ましい。

ステップＳ２０５でエンジン回転速度ＮＥが判定値よりも高い場合には、ステップＳ２０６へ進み、発熱異常カウンタＣｏｖを値１だけインクリメントするとともに、発熱安定カウンタＣｕｎをゼロにリセットする。その後、ステップＳ２０７で、発熱異常カウンタＣｏｖが規定値Ｃｏｖｔｈ以上か否かを判定する。発熱異常カウンタＣｏｖが規定値Ｃｏｖｔｈ以上の場合、すなわちエンジン回転速度ＮＥが判定値よりも高い状態が所定期間Ｔｏｖｔｈ継続された場合には、パワートランジスタ１５の熱蓄積量が大きくなっており、この状態を更に継続するとイグナイタ１４が熱故障に至る危険性が高くなるものと考えられる。そこで、ステップＳ２０８でオーバーラン回転速度ＮＥｏｒをオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定し、エンジンの回転速度制限を実施する。

その後においても行程判別が正常に行われない状態が続いている場合に、エンジン回転速度ＮＥが判定値を下回ると、ステップＳ２０５で否定判定がなされ、ステップＳ２０９へ移行する。ステップＳ２０９では、発熱安定カウンタＣｕｎを値１だけインクリメントするとともに、発熱異常カウンタＣｏｖをゼロにリセットする。その後、ステップＳ２１０で、発熱安定カウンタＣｕｎが規定値以上か否かを判定し、既定値以上の場合には、ステップＳ２１１で、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒをＮＥｈｉに設定する。

次に、点火における角度周期とオーバーラン回転速度との関係を、図８のタイムチャートを用いて説明する。図８では、車両走行中にセンサ故障が発生した場合を想定している。図８に示すように、時刻ｔ３１でセンサ故障が発生した場合、時刻ｔ３１以降はエンジンの行程判別ができなくなり、点火及び燃料噴射の周期が７２０°ＣＡから３６０°ＣＡに変更される。その後の時刻ｔ３２でエンジン回転速度ＮＥがオーバーラン制限値ＮＥｏｗを超えると、発熱異常カウンタＣｏｖが徐々にカウントアップされる。そして、発熱異常カウンタＣｏｖが時間Ｔｏｖｔｈ相当の値Ｃｏｖｔｈになると、その時刻ｔ３３で、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒが、デフォルト値ＮＥｈｉからオーバーラン制限値ＮＥｏｗに変更される。この時点では、エンジン回転速度ＮＥがオーバーラン回転速度ＮＥｏｒ（すなわちオーバーラン制限値ＮＥｏｗ）を超えていることから、例えば燃料カットが実施されることによりエンジン回転速度制限が行われる。これにより、パワートランジスタ１５の発熱量が過度に上昇するのが抑制される。

その後、時刻ｔ３５で、エンジン回転速度ＮＥがオーバーラン制限値ＮＥｏｗ以下になると、発熱安定カウンタＣｕｎがカウントアップされていき、時刻ｔ３６で発熱安定カウンタＣｕｎが時間Ｔｕｎｔｈ相当の値Ｃｕｎｔｈになると、その時刻ｔ３６で、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒが、オーバーラン制限値ＮＥｏｗからデフォルト値ＮＥｈｉに変更される。すなわち、パワートランジスタ１５の発熱による熱故障の危険性が低下した場合には、短周期での点火を実行しているときであっても、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒをデフォルト値ＮＥｈｉに設定することにより、エンジンの性能維持が優先される。

以上説明した第２の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

本実施形態では、パワートランジスタ１５の高発熱状態が継続され、パワートランジスタ１５の熱蓄積量が大きく故障の危険性が高いものと推定される場合に、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒをデフォルト値ＮＥｈｉよりも低いオーバーラン制限値ＮＥｏｗに変更するため、パワートランジスタ１５の一時的な発熱量の上昇を許容することでエンジンの運転性能の維持を図りつつ、パワートランジスタ１５の熱故障の発生を抑制することができる。

また、パワートランジスタ１５の高発熱状態が継続された後にその状態から解放された場合には、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒを、オーバーラン制限値ＮＥｏｗからデフォルト値ＮＥｈｉに戻すため、エンジンの運転性能の維持を好適に図ることができる。

パワートランジスタ１５の熱蓄積量は、エンジン回転速度が判定値よりも大きい場合における時間に基づいて推定するため、容易に把握することができ実用上好ましい。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について第１の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、行程判別が正常に行われない場合、エンジン回転速度が所定の回転速度未満であるときには通常よりも短い角度周期（３６０°ＣＡ周期）で点火を実行し、所定の回転速度以上であるときには通常の角度周期（７２０°ＣＡ周期）で点火を実行する。

図９は、本実施形態においてパワートランジスタ１５の発熱抑制に関する処理手順を示すフローチャートである。この処理は、所定周期で（例えば１ｓｅｃ毎に）ＥＣＵ４０により繰り返し実行される。

まず、図９のステップＳ３０１で、エンジンの行程判別が正常に行われたか否かを判定する。行程判別が正常に行われていれば、ステップＳ３０２へ進み、点火及び燃料噴射の角度周期を７２０°ＣＡとする。一方、行程判別が正常に行われなければ、ステップＳ３０３で、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ未満か否かを判定する。この所定回転速度ＮＥｔｈは、パワートランジスタ１５の故障を回避するために許容すべき点火回数に相当するエンジン回転速度として、オーバーラン回転速度未満の値で設定される。

ステップＳ３０３で所定回転速度ＮＥｔｈ未満であれば、ステップＳ３０４へ進み、点火及び燃料噴射の角度周期を３６０°ＣＡとする。これに対し、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ以上であれば、ステップＳ３０２へ進み、点火及び燃料噴射の角度周期を７２０°ＣＡとする。

次に、点火の角度周期とエンジン回転速度との関係を、図１０のタイムチャートを用いて説明する。図１０では、エンジン始動時を想定している。また、図１０のうち（ａ）はエンジンの行程判別の完了前にエンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈを超えなかった場合を示し、（ｂ）はエンジンの行程判別の完了前にエンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈを超えた場合を示す。

まず、図１０（ａ）において、時刻ｔ４１でイグニッションスイッチ５３がオンされた後、時刻ｔ４２でエンジンの行程判別が完了した場合を考える。この時刻ｔ４２に至るまでの間は、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ未満である。したがって、イグニッションオン時である時刻ｔ４１からエンジンの行程判別が完了する時刻ｔ４２までの間は、３６０°ＣＡ周期で点火が行われる。

続いて、エンジンの行程判別が完了する前にエンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ以上となった場合を考える。この場合、図１０（ｂ）に示すように、時刻ｔ５１でイグニッションスイッチ５３がオンされた後、時刻ｔ５２でエンジン回転速度が所定回転速度ＮＥｔｈ以上となると、その時刻ｔ５２で点火周期を７２０°ＣＡに切り替える。すなわち、エンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ以上になった場合には、エンジンの行程判別が完了したか否かにかかわらず、点火周期を７２０°ＣＡとする。このように、３６０°ＣＡ周期での点火を許容するエンジン回転速度を制限することで、パワートランジスタ１５の発熱を抑制し、パワートランジスタ１５が故障するのを回避する。

以上説明した第３の実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

本実施形態では、行程判別ができない場合であってエンジン回転速度ＮＥが所定回転速度ＮＥｔｈ未満であるときには通常よりも短い角度周期（３６０°ＣＡ周期）で点火を実行する。これに対し、行程判別ができないであっても、所定回転速度ＮＥｔｈ以上の場合には通常の角度周期（７２０°ＣＡ周期）で点火を実行する。すなわち、行程判別ができない場合において、短周期（３６０°ＣＡ周期）での点火を許容するエンジン回転速度を制限する。これにより、仮に行程判別ができない事態や、行程判別の完了までに時間を要する事態が生じたとしても、パワートランジスタ１５の発熱を抑制することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

上記実施形態では、クランク角センサ２０とカム角センサ３０との出力値を用いてエンジンの行程判別を実施したが、エンジンが独立吸気式で構成されている場合には、クランク角センサ２０と吸気圧センサ５１との出力値を用いてエンジンの行程判別を実施してもよい。独立吸気式エンジンでは、吸気バルブの開閉に応答して吸気管内の圧力が変動し、その圧力変動が吸気圧センサ５１にて検出可能となる。このことから、ＥＣＵ４０は、吸気圧センサ５１の検出信号に基づいて、圧力減少時には吸気行程であるものと判定し、圧力上昇時には膨張行程であるものと判定することができる。この形態において、スロットル開度が略全開状態で維持されると、吸気管内が負圧にならないため圧変が生じにくい。この場合、吸気圧センサ５１の出力値を利用したエンジンの行程判別を実施することができない。したがって、吸気圧センサ５１を用いてエンジンの行程判別を行う形態において、本発明を好ましく適用することができる。

上記第１及び第２の実施形態では、オーバーラン回転速度ＮＥｏｒをデフォルト値ＮＥｈｉとオーバーラン制限値ＮＥｏｗとの２値で切り替える構成としたが、一方の値から他方の値へ徐々に移行されるようその切り替えを緩やかに行ってもよい。こうすることで、デフォルト値ＮＥｈｉとオーバーラン制限値ＮＥｏｗとの切替時にエンジン回転速度が急変するのを回避することができる。

上記第２の実施形態では、オーバーラン制限値ＮＥｏｗを固定値としたが、パワートランジスタ１５の熱蓄積量に応じて可変に設定してもよい。具体的には、例えば図７のステップＳ２０７及びＳ２０８の代わりに、発熱異常カウンタＣｏｖの値に応じてオーバーラン回転速度ＮＥｏｒを設定する。このとき、熱蓄積量が多いほどオーバーラン制限値ＮＥｏｗを低い値に設定する。こうすることで、パワートランジスタ１５の発熱を抑制することによるパワートランジスタ１５の保護と、エンジンの高回転速度域での運転を許容することによるエンジンの運転性能維持とのバランスを保持しながら点火を実施することができる。

上記第２の実施形態では、パワートランジスタ１５の熱蓄積量を算出する手段として、エンジン回転速度ＮＥが判定値よりも高い状態が所定期間Ｔｏｖｔｈ継続されているか否かを判断し、肯定判断される場合にオーバーラン回転速度ＮＥｏｒをオーバーラン制限値ＮＥｏｗに設定したが、パワートランジスタ１５の熱蓄積量を算出する形態はこれに限定しない。例えば、パワートランジスタ１５に温度センサを取り付け、その検出値に基づいてパワートランジスタ１５の熱蓄積量を算出してもよい。

上記第３の実施形態では、所定回転速度ＮＥｔｈを固定値としたが、パワートランジスタ５１の熱蓄積量に応じて可変に設定してもよい。このとき、熱蓄積量が多いほど所定回転速度ＮＥｔｈを低い値に設定する。こうすることで、パワートランジスタ１５の発熱を抑制することによるパワートランジスタ１５の保護と、エンジンの高回転速度域での運転を許容することによるエンジンの運転性能維持とのバランスを保持することができる。

上記実施形態では、４気筒からなる４ストロークエンジンに適用したが、エンジンの気筒数や行程数はこれに限定しない。例えば、単気筒エンジン、４気筒以外の多気筒エンジンに適用してもよいし、２ストロークエンジンに適用してもよい。また、上記実施形態ではシーケンシャル方式にて燃料噴射及び点火を行うものに適用したが、これに限定せず、例えば２以上の気筒に対して同時期に燃料噴射及び点火を行うグループ方式に適用してもよい。さらに、本実施形態では、自動二輪車に適用したが、自動四輪車に適用してもよい。

エンジン制御システムのシステム構成図。 ＮＥ信号及びＧ信号の出力形態を表すタイムチャート。 ７２０°ＣＡ及び３６０°ＣＡ周期の点火・燃料噴射を表すタイムチャート。 第１の実施形態における発熱抑制に関する処理を示すフローチャート。 エンジン始動時における点火周期とオーバーラン回転速度との関係を表すタイムチャート。 センサ故障時における点火周期とオーバーラン回転速度との関係を表すタイムチャート。 第２の実施形態における発熱抑制に関する処理を示すフローチャート。 点火周期とオーバーラン回転速度との関係を表すタイムチャート。 第３の実施形態における発熱抑制に関する処理を示すフローチャート。 点火周期とオーバーラン回転速度との関係を表すタイムチャート。

符号の説明

１０…エンジン制御システム、１４…イグナイタ、１５…パワートランジスタ、２０…クランク角センサ、３０…カム角センサ、４０…ＥＣＵ、４１…マイコン、５１…吸気圧センサ。

Claims (2)

1. 一燃焼サイクル内の所定行程で点火回路による点火を実行する内燃機関の点火制御装置であって、
   前記内燃機関の行程判別を実行する行程判別手段と、
   前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記点火回路による点火を通常よりも短い角度周期で実行する点火制御手段と、
   前記行程判別手段による行程判別が正常に行われない場合に、前記内燃機関の許容回転速度の上限値であるオーバーラン回転速度を、通常よりも低く設定することにより、前記内燃機関の回転速度を、通常時を基準にして制限する回転速度制限手段と、
   前記点火回路の熱蓄積量を算出する熱蓄積量算出手段と、を備え、
   前記回転速度制限手段は、前記熱蓄積量算出手段により算出された熱蓄積量に応じて前記オーバーラン回転速度を通常よりも低く設定するとともに、前記熱蓄積量が多くなるにつれて前記オーバーラン回転速度を徐々に低くすることを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
2. ４サイクル内燃機関に適用され、
   前記点火制御手段は、通常の場合には１気筒あたりの角度周期を７２０°ＣＡ周期として前記点火回路による点火を実行し、通常よりも短い角度周期の場合には１気筒あたりの角度周期を３６０°ＣＡ周期として前記点火回路による点火を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。

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