JP5902510B2 - 点火装置の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、4サイクルエンジンに点火するための点火装置の制御方法に関する。
従来、4サイクルエンジンの制御において、吸気センサ等が搭載されていない安価なエンジンシステムでは、エンジン2回転(720°)中の4つの行程(吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程)を判別せず、エンジン1回転毎に入力されるクランク位置信号のパルスに基づいて1回転(360°)毎に1回の点火を行っている。つまり、点火装置は、圧縮行程での点火に加え、燃焼が行われない排気行程でも点火する「捨て火」と呼ばれる不要な点火動作を行っている。
点火装置では、捨て火を行うことで無駄な電力消費が発生するため、発熱が深刻になる。また、エンジンシステムでは、イグニッションコイルの発熱や交流発電機の負荷が増えて、エンジン効率に悪影響を及ぼす恐れがある。
さらに、図16に示すように、エンジン回転数の上昇に伴い点火サイクルは短くなるため、CDI点火装置の場合、コンデンサの充電時間が短くなることで充電電圧が低下して火花が弱くなり、トランジスタ点火装置の場合、イグニッションコイルの通電時間が短くなることで遮断電流が減少して火花が弱くなるという問題がある。つまり、火花エネルギーがエンジン回転数に依存する。よって、低回転から高回転域でフラットな火花特性が必要である場合、点火装置を高出力にする必要があるため、コストが上昇する。
特開2010−249084号公報
捨て火を行わないように制御する技術として、特許文献1に記載の技術が知られている。この技術では、故意に点火を中止して、即ち失火させて、その後のエンジン回転数の変化を検出することで、点火を中止した行程が圧縮行程であるか排気行程であるか特定するようにしている。そして、特定された行程に基づいて、圧縮行程のみで点火するようにしている。
しかしながら、この特許文献1に記載の技術では、失火させることで瞬間的なエンジン回転数の低下や不完全燃焼が発生する可能性がある。即ち、エンジンの特性を損ねる可能性がある。
そこで、本発明は、エンジンの特性を損ねることなく、捨て火による不具合を軽減できる点火装置の制御方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る点火装置の制御方法は、
4サイクルエンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスと、前記クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスと、を有し、前記第1パルス及び前記第2パルスは圧縮行程及び排気行程の両方で出力されるクランク位置信号に基づいて、最初に前記圧縮行程及び前記排気行程で点火した後に、前記圧縮行程で点火する点火装置の制御方法であって、
今回の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を今回のリラクタ通過時間として計測し、記憶部に記憶する第1ステップと、
前記記憶部に記憶された前回のリラクタ通過時間を読み出す第2ステップと、
前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長いか否か判定する第3ステップと、
前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の行程が前記圧縮行程であると判定する第4ステップと、
前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する第5ステップと、
前記今回の行程が前記圧縮行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火せず、前記今回の行程が前記排気行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定する第6ステップと、を備える
ことを特徴とする。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第4及び第5ステップの後であって前記第6ステップの前に、
前記第4及び第5ステップで判定されたx(xは正の整数)回前の行程から前記今回の行程までにおいて前記圧縮行程と前記排気行程が交互になっているか否か判定し、交互になっていない場合、前記第1ステップに戻る交互判定ステップと、
前記交互判定ステップにおいて前記圧縮行程と前記排気行程が交互になっている場合、前記第4又は第5ステップにおいて判定された前記今回の行程を確定する行程確定ステップと、を備えても良い。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第1ステップの前に、
前記エンジンの平均回転数を計算する平均回転数計算ステップと、
前記平均回転数が増加するに従い減少するように前記平均回転数に対応付けられた判定しきい値が記憶されたテーブルから、計算された前記平均回転数に対応する判定しきい値を読み出す判定しきい値読み出しステップと、を備え、
前記第3ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和より長いか否か判定し、
前記第4ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和より長い場合、前記今回の行程が前記圧縮行程であると判定し、
前記第5ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定してもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記平均回転数計算ステップの後であって、前記判定しきい値読み出しステップの前に、
前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が予め定められた変動量しきい値未満でない場合、前記平均回転数計算ステップに戻り、前記平均回転数の変動量が前記変動量しきい値未満である場合、前記判定しきい値読み出しステップに進むステップと、を備えてもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第6ステップの後、前記点火条件が誤っているか否か判定する点火条件判定ステップと、
前記点火条件判定ステップにおいて、前記点火条件が誤っている場合に、毎回の前記第1及び第2パルスに基づいて再び前記圧縮行程と前記排気行程で点火するステップと、を備えてもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記点火条件判定ステップは、
前記圧縮行程の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を圧縮行程のリラクタ通過時間として計測するステップと、
前記排気行程の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を排気行程のリラクタ通過時間として計測するステップと、
前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が負であり、且つ、前記圧縮行程のリラクタ通過時間が前記排気行程のリラクタ通過時間と前記判定しきい値との和未満の場合、前記点火条件が誤っていると判定するステップと、を有してもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
再び前記圧縮行程と前記排気行程で点火するステップの後、前記平均回転数計算ステップに戻ってもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第1ステップの前に、
前記エンジンの平均回転数を計算する平均回転数計算ステップと、
前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が予め定められた変動量しきい値未満でない場合、前記平均回転数計算ステップに戻り、前記平均回転数の変動量が前記変動量しきい値未満である場合、前記第1ステップに進むステップと、を備えてもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第6ステップの後、点火用のイグニッションコイルへの通電または点火用のコンデンサへの充電を、前記排気行程で開始してもよい。
また、前記点火装置の制御方法において、
前記第6ステップの後、点火用のイグニッションコイルへの通電または点火用のコンデンサへの充電を、点火後であって前記排気行程の前に開始してもよい。
本発明によれば、今回の第1及び第2パルス間の時間である今回のリラクタ通過時間が前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の第1及び第2パルスに対応する今回の行程が圧縮行程であると判定し、一方、今回のリラクタ通過時間が前回のリラクタ通過時間以下の場合、今回の行程が排気行程であると判定する。そして、今回の行程が圧縮行程である場合、排気行程に対応する次回の第1及び第2パルスに基づいて点火せず、今回の行程が排気行程である場合、圧縮行程に対応する次回の第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定している。
これにより、圧縮行程のみで点火して、捨て火を行わないようにできる。また、失火させずに今回の行程を判定できるので、回転数の低下や不完全燃焼が発生する恐れはない。よって、エンジンの特性を損ねることなく、捨て火による不具合を軽減できる。
実施例1に係る点火システムのブロック図である。 実施例1に係る4サイクルエンジンのクランク位置信号と各行程との関係を示す図である。 実施例1に係る点火装置の制御用CPUの処理を示すフローチャートである。 実施例1に係るクランク位置信号の波形図である。 実施例1に係る捨て火カット前後におけるクランク位置信号とイグニッションコイル電流の波形図である。 実施例1の変形例に係る捨て火カット前後におけるクランク位置信号とイグニッションコイル電流の波形図である。 実施例2に係る点火装置の制御用CPUの処理を示すフローチャートである。 実施例2に係るクランク位置信号を示す図である。 実施例3に係る点火装置の制御用CPUの処理を示すフローチャートである。 実施例3に係る判定しきい値が記憶されたテーブルを示す図である。 実施例4に係る点火装置の制御用CPUの処理を示すフローチャートである。 実施例4に係るエンジン回転数と時間との関係を示す図である。 実施例5に係る点火装置の制御用CPUの処理を示すフローチャートである。 実施例5に係る誤判定時のエンジン回転数と時間との関係を示す図である。 実施例6に係る点火システムのブロック図である。 従来のクランク位置信号とコンデンサ電圧またはコイル電流との関係を示す波形図である。
以下、本発明に係る各実施例について図面に基づいて説明する。
図1は、実施例1に係る点火システムのブロック図である。図1に示すように、点火システムは、トランジスタ式点火装置10と、交流発電機21と、レギュレータ/レクチファイア22と、バッテリ23と、スイッチ24と、ピックアップコイル25と、イグニッションコイル26と、点火プラグ27と、を備える。
この点火システムは、例えば、自動2輪車用の4サイクルエンジン(以下、エンジンとも称す)に点火するために用いられる。交流発電機21は、エンジンによって駆動され、発電した交流電圧をレギュレータ/レクチファイア22に供給する。レギュレータ/レクチファイア22は、供給された交流電圧を整流して、整流された電圧でバッテリ23を充電する。バッテリ23の電圧は、スイッチ24を介してトランジスタ式点火装置10に供給される。
エンジンのクランク軸で駆動されるロータの外周には、リラクタが設けられている(図示せず)。ピックアップコイル25は、このリラクタの前端部および後端部を検出する。そして、ピックアップコイル25は、リラクタの前端部に対応した正極性の第1パルスP1と、後端部に対応した負極性の第2パルスP2と、を有するクランク位置信号を生成する。つまり、クランク位置信号は、エンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスP1と、クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスP2と、を有する。第1クランク位置は、エンジンの圧縮行程及び排気行程の両方に位置している。第2クランク位置も、圧縮行程及び排気行程の両方に位置している。よって、第1パルスP1及び第2パルスP2は、圧縮行程及び排気行程の両方で出力される。クランク位置信号は、トランジスタ式点火装置10に供給される。
トランジスタ式点火装置10は、バッテリ23の電圧とクランク位置信号に基づいて、最初に圧縮行程及び排気行程で点火した後に、圧縮行程のみで点火するように、イグニッションコイル26に流す電流を制御する。つまり、トランジスタ式点火装置10は、最初は捨て火を行って、その後、捨て火を行わないように制御する。
具体的には、トランジスタ式点火装置10は、ダイオードD1と、コンデンサC1と、電源回路11と、クランク位置信号検出回路12と、制御用CPU(制御部)13と、点火用回路14と、トランジスタTR1と、を有する。
ダイオードD1は、アノードにバッテリ23の電圧がスイッチ24を介して供給される。コンデンサC1は、ダイオードD1のカソードと接地との間に接続されている。ダイオードD1とコンデンサC1は、平滑回路として機能する。
電源回路11は、ダイオードD1のカソードから供給された電圧に基づいて、制御用CPU13に電源電圧を供給する。
クランク位置信号検出回路12は、クランク位置信号における第1及び第2パルスP1,P2を検出して、検出信号を制御用CPU13に供給する。
制御用CPU13は、クランク位置信号検出回路12からの検出信号に基づいて後述する処理を行い、点火用回路14を制御する。
点火用回路14は、制御用CPU13の制御に応じてトランジスタTR1をオン又はオフに制御する。トランジスタTR1は、エミッタが接地され、ベースが点火用回路14により駆動される。
イグニッションコイル26は、一次側コイル26aと二次側コイル26bを有する。一次側コイル26aの第1端子と二次側コイル26bの第1端子が、ダイオードD1のカソードに接続されている。一次側コイル26aの第2端子は、トランジスタTR1のコレクタに接続されている。
点火プラグ27は、イグニッションコイル26の二次側コイル26bの第2端子と接地との間に接続され、エンジンに点火する。
次に、図2を参照して、4サイクルエンジンのクランク位置信号と各行程との関係について説明する。
図2は、実施例1に係るクランク位置信号と各行程との関係を示す図である。図2に示すように、4サイクルエンジンでは、圧縮行程の後、上死点TDCを経て、膨張行程、排気行程に至り、その後上死点TDCを経て、吸気行程、圧縮行程へ至る。前述のように、クランク位置信号の第1パルスP1及び第2パルスP2は、リラクタに応じて圧縮行程及び排気行程の両方で出力される。捨て火を行う場合には、各々の第2パルスP2の立ち上がりタイミングで点火する。
圧縮行程のリラクタ通過時間Tcは、排気行程のリラクタ通過時間Teより長い。つまり、圧縮行程の角速度は、排気行程の角速度より小さい。本実施例では、4サイクルエンジンのこのような特性を用いて、行程を判定する。
次に、図3及び図4を参照して、制御用CPU13の処理について説明する。
図3は、実施例1に係る点火装置10の制御用CPU13の処理を示すフローチャートである。図4は、実施例1に係るクランク位置信号の波形図である。図3のフローチャートは、図4に示した今回の第1パルスP1(n)の立ち上がり時刻T(G1(n))以降の処理を示している。
以下に説明する処理は、エンジンが動作している状態であればどのようなタイミングで行ってもよいが、回転数が安定しているアイドリング時に行うことが好ましい。
まず、制御用CPU13は、クランク位置信号の今回の第1パルスP1(n)と今回の第2パルスP2(n)との間の時間を今回のリラクタ通過時間T(n)として計測し、制御用CPU13内の記憶部(図示せず)に記憶する(ステップS1(第1ステップ))。
具体的には、図4に示すように、今回の第1パルスP1(n)の立ち上がり時刻をT(G1(n))として、今回の第2パルスP2(n)の立ち下がり時刻をT(G2(n))とすると、今回のリラクタ通過時間T(n)は、T(n)=T(G2(n))−T(G1(n))と表せる。
次に、制御用CPU13は、記憶部に記憶された前回(クランク軸の1回転前)のリラクタ通過時間T(n−1)を読み出す(ステップS2(第2ステップ))。前回のリラクタ通過時間T(n−1)は、ステップS1の前に計測されている。
具体的には、図4に示すように、前回の第1パルスP1(n−1)の立ち上がり時刻をT(G1(n−1))として、前回の第2パルスP2(n−1)の立ち下がり時刻をT(G2(n−1))とすると、前回のリラクタ通過時間T(n−1)は、T(n−1)=T(G2(n−1))−T(G1(n−1))と表せる。
次に、制御用CPU13は、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)より長いか否か判定する(ステップS3(第3ステップ))。
制御用CPU13は、ステップS3において今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)より長い場合(ステップS3;Yes)、今回の行程が圧縮行程であると判定する(ステップS4(第4ステップ))。
一方、制御用CPU13は、ステップS3において今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)以下の場合(ステップS3;No)、今回の行程が排気行程であると判定する(ステップS5(第5ステップ))。
次に、制御用CPU13は、今回の行程が圧縮行程である場合、排気行程に対応する次回の第1及び第2パルスP1(n+1),P2(n+1)に基づいて点火せず、次々回の第1及び第2パルス(図示せず)に基づいて点火し、今回の行程が排気行程である場合、圧縮行程に対応する次回の第1及び第2パルスP1(n+1),P2(n+1)に基づいて点火するように、点火条件を設定する(ステップS6(第6ステップ))。
本実施例では、上記ステップS6において点火条件を設定した後は、1回置きの第1及び第2パルスP1,P2の組に基づいて点火する。即ち、圧縮行程のみに点火して、排気行程では点火しないようにできる(捨て火カット)。
次に、イグニッションコイル26への通電タイミング及び点火タイミングについて説明する。
図5は、実施例1に係る捨て火カット前後におけるクランク位置信号とイグニッションコイル電流の波形図である。図5は、時刻t1において、今回の行程が圧縮行程であると判定された場合の一例である。図5に示すように、制御用CPU13は、時刻t1において行程を判定して捨て火カットを開始した後、排気行程の第2パルスP2の立ち上がりタイミング(時刻t2)でトランジスタTR1をオンさせて、イグニッションコイル26の一次側コイル26aに通電する。そして、次の第2パルスP2(圧縮行程の第2パルスP2)の立ち下りタイミング(時刻t3)でトランジスタTR1をオフさせて、点火プラグ27にエネルギーを供給して点火させる。つまり、制御用CPU13は、ステップS6の後、点火用のイグニッションコイル26への通電を、排気行程で開始する。
これにより、時刻t1前の捨て火を行っている時と比較して、捨て火カットを行った後では、範囲aにおいてイグニッションコイル26への通電を行わず、通電時間が約半分になるため、消費電力と発熱を低減できる。
以上で説明した様に、本実施例によれば、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)より長い場合、今回の行程が圧縮行程であると判定し、一方、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)以下の場合、今回の行程が排気行程であると判定する。そして、今回の行程が圧縮行程である場合、排気行程に対応する次回の第1及び第2パルスP1(n+1),P2(n+1)に基づいて点火せず、今回の行程が排気行程である場合、圧縮行程に対応する次回の第1及び第2パルスP1(n+1),P2(n+1)に基づいて点火するように、点火条件を設定している。
これにより、吸気センサが搭載されていない安価なエンジンであっても、圧縮行程のみで点火して、捨て火を行わないようにできる。また、失火させずに今回の行程を判定できるので、回転数の低下や不完全燃焼が発生する恐れはない。よって、エンジンの特性を損ねることなく、捨て火による不具合を軽減できる。
(実施例1の変形例)
イグニッションコイル26への通電を、排気行程の前に開始してもよい。
図6は、実施例1の変形例に係る捨て火カット前後におけるクランク位置信号とイグニッションコイル電流の波形図である。図6も、時刻t1において、今回の行程が圧縮行程であると判定された場合の一例である。図6に示すように、制御用CPU13は、時刻t1において行程を判定して捨て火カットを開始した後、すぐに圧縮行程の第2パルスP2の立ち上がりタイミング(時刻t1a)でトランジスタTR1をオンさせて、イグニッションコイル26の一次側コイル26aに通電する。そして、次々回の第2パルスP2(圧縮行程の第2パルスP2)の立ち下りタイミング(時刻t3)でトランジスタTR1をオフさせて、点火プラグ27にエネルギーを供給して点火させる。つまり、制御用CPU13は、ステップS6の後、点火用のイグニッションコイル26への通電を、点火後であって排気行程の前に開始する。なお、通電を膨張行程に開始してもよい。
これにより、時刻t1前の捨て火を行っている時と比較して、捨て火カットを行った後では、範囲bにおいてもイグニッションコイル26への通電を連続的に行い、通電時間が約2倍になるため、コイル電流も増加し、点火プラグ27の点火エネルギーを向上できる。
この変形例は、例えば、次のような場合に効果的である。つまり、エンジンの燃料であるガソリンの濃度は国によって異なるが、ガソリンの濃度が薄い場合には点火プラグ27の点火エネルギーは高いことが望ましい。よって、そのような国では、点火装置10を本変形例のように構成することが効果的である。
実施例2は、行程の判定を複数回行い、判定された複数の行程において圧縮行程と排気行程が交互になっているか否か判定する点が、実施例1と異なる。
点火装置10の構成は実施例1と同じであり、制御用CPU13の処理が実施例1と異なるため、以下では異なる処理を中心に説明する。
図7は、実施例2に係る点火装置10の制御用CPU13の処理を示すフローチャートである。図8は、実施例2に係るクランク位置信号を示す図である。
図7に示すように、実施例2では、実施例1のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、ステップSA1(交互判定ステップ)と、ステップSA2(行程確定ステップ)と、を備える。
制御用CPU13は、ステップSA1では、ステップS4及びステップS5で判定されたx(xは正の整数)回前の行程から今回の行程までにおいて圧縮行程と排気行程が交互になっているか否か判定し、交互になっていない場合(ステップSA1;No)、ステップS1に戻る。つまり、図8に示すように、x回前の行程から今回の行程までの複数の行程を用いて判定する。
制御用CPU13は、ステップSA2では、ステップSA1において圧縮行程と排気行程が交互になっている場合(ステップSA1;Yes)、ステップS4又はステップS5において判定された今回の行程を確定する。
その他の処理は、図3の実施例1と同一であるため、同一のステップに同一の符号を付して説明を省略する。
本実施例によれば、x回前の行程から今回の行程までにおいて圧縮行程と排気行程が交互になっている場合、今回の行程を確定するので、ノイズ等の外乱に対する安定性を向上させた上で、実施例1と同様の効果が得られる。
よって、アイドリング時に行程を判定する場合のみに限らず、この点火装置10を搭載した自動二輪車が走行している間に行程を判定する場合でも、誤判定する可能性が低くなる。例えば、自動二輪車が砂利道等を走行した場合、車輪の負荷が変化するため圧縮行程と排気行程の長さが不安定になることがあるが、誤判定する可能性を低減できる。
実施例3は、エンジンの平均回転数Neを計算し、平均回転数Neに対応した判定しきい値ΔTを用いて行程を判定する点が、実施例1と異なる。
点火装置10の構成は実施例1と同じであり、制御用CPU13の処理が実施例1と異なるため、以下では異なる処理を中心に説明する。
図9は、実施例3に係る点火装置10の制御用CPU13の処理を示すフローチャートである。図10は、実施例3に係る判定しきい値ΔTが記憶されたテーブルを示す図である。
図9に示すように、実施例3では、実施例1のステップS1の前に、ステップSB1(平均回転数計算ステップ)と、ステップSB2(判定しきい値読み出しステップ)と、を備える。
まず、制御用CPU13は、エンジンの平均回転数Neを計算する(ステップSB1)。エンジンの平均回転数Neは、クランク位置信号に基づいて計算できる。
次に、制御用CPU13は、平均回転数Neが増加するに従い減少するように平均回転数Neに対応付けられた判定しきい値ΔTが記憶されたテーブルから、計算された平均回転数Neに対応する判定しきい値ΔTを読み出す(ステップSB2)。
図10に示すテーブルにおいて、平均回転数Ne(1)に判定しきい値ΔT(1)が対応付けられ、平均回転数Ne(2)に判定しきい値ΔT(2)が対応付けられ、平均回転数Ne(3)に判定しきい値ΔT(3)が対応付けられ、同様に、平均回転数Ne(m)に判定しきい値ΔT(m)が対応付けられている。mは正の整数である。ここでは、平均回転数Ne(1)<Ne(2)<Ne(3)<・・・<Ne(m)である。また、判定しきい値ΔT(1)>ΔT(2)>ΔT(3)>・・・>ΔT(m)である。つまり、平均回転数Neが低いほど判定しきい値ΔTは高く、平均回転数Neが高いほど判定しきい値ΔTは低い。このテーブルは、例えば、制御用CPU13内の記憶部に記憶されている。
制御用CPU13は、ステップSB2の後、実施例1と同様にステップS1とステップS2の処理を行う。
次に、制御用CPU13は、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)と読み出された判定しきい値ΔTとの和より長いか否か判定する(ステップSB3(第3のステップ))。
制御用CPU13は、ステップS4では、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)と読み出された判定しきい値ΔTとの和より長い場合(ステップSB3;Yes)、今回の行程が圧縮行程であると判定する。
制御用CPU13は、ステップS5では、今回のリラクタ通過時間T(n)が前回のリラクタ通過時間T(n−1)と読み出された判定しきい値ΔTとの和以下の場合(ステップSB3;No)、今回の行程が排気行程であると判定する。
その他の処理は、図3の実施例1と同一であるため、同一のステップに同一の符号を付して説明を省略する。
以上で説明した様に、本実施例によれば、平均回転数Neに対応した判定しきい値ΔTを用いて行程を判定する。従って、ノイズの影響があっても実施例1より誤判定する可能性を低減できる。また、平均回転数Neが低い場合、平均回転数Neが高い場合より判定しきい値ΔTが高いので、平均回転数Neが高い場合よりノイズの影響を受け難くできる。
なお、実施例3に、実施例2を組み合わせても良い。つまり、実施例3のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、実施例2のステップSA1とステップSA2の処理を行っても良い。
実施例4は、平均回転数の変動量が少ない時に行程を判定するようにしている点が、実施例1と異なる。
点火装置10の構成は実施例1と同じであり、制御用CPU13の処理が実施例1と異なるため、以下では異なる処理を中心に説明する。
図11は、実施例4に係る点火装置10の制御用CPU13の処理を示すフローチャートである。図12は、実施例4に係るエンジン回転数と時間との関係を示す図である。図12は、瞬時回転数と平均回転数Neとを示している。
図11に示すように、実施例4では、実施例1のステップS1の前に、ステップSB1と、ステップSC1と、を備える。ステップSB1は、実施例3のステップSB1と同一である。
即ち、まず、制御用CPU13は、エンジンの平均回転数Neを計算する(ステップSB1)。
次に、制御用CPU13は、平均回転数Neの変動量を計算して、平均回転数Neの変動量が予め定められた変動量しきい値未満でない場合(ステップSC1;No)、ステップSB1に戻り、平均回転数Neの変動量が変動量しきい値未満である場合(ステップSC1;Yes)、ステップS1に進む。
よって、例えば、図12の例では、平均回転数Neが低く且つ安定している領域Iでは、平均回転数Neの変動量が変動量しきい値未満であるため、ステップS1以降の処理によって行程の判定を行う。つまり、この領域Iでは、瞬時回転数から分かるように、圧縮行程と排気行程との間のリラクタ通過時間の差(角速度差)が安定しているため、誤判定する可能性が低い。領域Iは、例えば、アイドリング時に相当する。
一方、平均回転数Neが上昇している領域IIでは、平均回転数Neの変動量が変動量しきい値未満でないため、行程の判定を行わない。つまり、この領域IIでは、瞬時回転数から分かるように、圧縮行程と排気行程との間のリラクタ通過時間の差(角速度差)が不安定である。そして、圧縮行程のリラクタ通過時間が、排気行程のリラクタ通過時間より短くなる逆転現象が起こる可能性がある。あるいは、逆転現象が起こらない場合であっても、圧縮行程と排気行程との間のリラクタ通過時間の差が小さくなる。つまり、この領域IIでは、誤判定する可能性が高い。領域IIは、例えば、加速時に相当する。同様に、減速時においても誤判定する可能性が高い。
その他の処理は、図3の実施例1と同一であるため、同一のステップに同一の符号を付して説明を省略する。
以上で説明した様に、本実施例によれば、平均回転数Neの変動量が変動量しきい値未満でない場合(即ち加速時または減速時)に行程の判定を行わないので、誤判定する可能性を低減できる。
本実施例は、エンジン始動後アイドリングせずに自動二輪車の走行を開始した場合、又は、走行中に何らかの原因で点火条件がリセットされた場合に、平均回転数Neが高い走行中に行程を判定する時に有効である。平均回転数Neの変動量が変動量しきい値未満であれば、平均回転数Neが高くても圧縮行程と排気行程との間のリラクタ通過時間の差が安定している。そのため、このような場合に誤判定する可能性を低減できる。
なお、実施例4に実施例2を組み合わせても良い。つまり、実施例4のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、実施例2のステップSA1とステップSA2との処理を行っても良い。
また、実施例4に実施例3を組み合わせても良い。つまり、実施例4のステップSC1の後に、実施例3のステップSB2の処理を行い、その後、ステップS1及びステップS2の処理を行った後、ステップS3の処理として実施例3のステップSB3の処理を行っても良い。
また、実施例4に、実施例2と実施例3を組み合わせても良い。つまり、実施例4のステップSC1とステップS1との間に、実施例3のステップSB2の処理を行い、その後、ステップS1及びステップS2の処理を行った後、ステップS3の処理として実施例3のステップSB3の処理を行い、実施例4のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、実施例2のステップSA1とステップSA2との処理を行っても良い。
実施例5は、設定された点火条件が正しいか否か判定するようにしている点が、実施例3と異なる。
点火装置10の構成は実施例3と同じであり、制御用CPU13の処理が実施例3と異なるため、以下では異なる処理を中心に説明する。
図13は、実施例5に係る点火装置10の制御用CPU13の処理を示すフローチャートである。図14は、実施例5に係る誤判定時のエンジン回転数(瞬時回転数)と時間との関係を示す図である。図14においては、スロットルは一定になっている。
図13に示すように、実施例5では、実施例3のステップS6の後、ステップSD1〜SD3(点火条件判定ステップ)と、ステップSD4と、を備える。
ステップS6までは、実施例3と同一であるため、同一のステップに同一の符号を付して説明を省略する。
ここでは、図14における時刻t10において、クランク位置信号のノイズなどの影響によってステップS4又はステップS5で今回の行程が誤って判定されてしまい、ステップS6で誤った点火条件が設定されたものとして説明する。
このように誤った点火条件が設定されると、実際の排気行程のみで点火され、実際の圧縮行程では点火されない。そのため、エンジンは失火して、図14に示すように、時刻t10以降、スロットルは一定であっても回転数が低下する(領域III)。
本実施例では、制御用CPU13は、ステップS6の後、点火条件が誤っているか否か判定する(ステップSD1〜SD3)。
具体的には、制御用CPU13は、判定により特定された圧縮行程の第1パルスと第2パルスとの間の時間を圧縮行程のリラクタ通過時間Tcとして計測する(ステップSD1)。もし、行程が誤って判定されていた場合、この圧縮行程は、実際の排気行程に相当する。
次に、制御用CPU13は、判定により特定された排気行程の第1パルスと第2パルスとの間の時間を排気行程のリラクタ通過時間Teとして計測する(ステップSD2)。もし、行程が誤って判定されていた場合、この排気行程は、実際の圧縮行程に相当する。
次に、制御用CPU13は、平均回転数Neの変動量を計算して、平均回転数Neの変動量が負であり、且つ、圧縮行程のリラクタ通過時間Tcが排気行程のリラクタ通過時間Teと判定しきい値ΔTとの和未満の場合(ステップSD3;Yes)、点火条件が誤っていると判定し、ステップSD4に移行する。これ以外の場合(ステップSD3;No)、点火条件が正しいものとして、処理を終了する。
図14の例では、ステップSD3で点火条件が誤っていると判定される。
次に、制御用CPU13は、点火条件が誤っている場合に、判定結果及び点火条件をクリアして、毎回の第1及び第2パルスに基づいて再び圧縮行程と排気行程で点火する(ステップSD4)。即ち、再び捨て火を行う。
図14の例では、時刻t11以降、再び捨て火を行い、これにより回転数が上昇している(領域IV)。そして、時刻t12以降、時刻t10以前と同様の回転数に復帰している。
そして、制御用CPU13は、ステップSD4の後、ステップSB1に戻り、再び行程の判定を行う。
以上で説明した様に、本実施例によれば、誤判定した場合に再び捨て火を行うようにしているので、エンジンの回転数低下を抑制できる。
なお、実施例5に、実施例2を組み合わせても良い。つまり、実施例5のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、実施例2のステップSA1とステップSA2との処理を行っても良い。
また、実施例5に、実施例4を組み合わせても良い。つまり、実施例5のステップSB1の後であってステップSB2の前に、実施例4のステップSC1の処理を行っても良い。
また、実施例5に、実施例2と実施例4を組み合わせても良い。つまり、実施例5のステップSB1の後であってステップSB2の前に、実施例4のステップSC1の処理を行い、実施例5のステップS4及びステップS5の後であってステップS6の前に、実施例2のステップSA1とステップSA2との処理を行っても良い。
また、以上で説明した実施例2から実施例6において、イグニッションコイル26への通電を、実施例1の変形例の様に行ってもよい。
実施例6は、実施例1の処理を行うCDI点火装置に関する。
図15は、実施例6に係る点火システムのブロック図である。図15に示すように、点火システムは、実施例1のトランジスタ式点火装置10に代えて、CDI点火装置10aを備える。その他の回路構成は、図1の実施例1と同一であるため、同一の要素に同一の符号を付して説明を省略する。
CDI点火装置10aは、バッテリ23の電圧とクランク位置信号に基づいて、最初に圧縮行程及び排気行程で点火した後に、圧縮行程で点火するように、コンデンサC1に充電する電圧を制御する。
具体的には、CDI点火装置10aは、ダイオードD1と、コンデンサC1と、電源回路11と、クランク位置信号検出回路12と、制御用CPU(制御部)13と、点火用回路14aと、昇圧コンバータ15aと、サイリスタ16aと、コンデンサC2と、を有する。ダイオードD1、コンデンサC1、電源回路11、クランク位置信号検出回路12及び制御用CPU13は、実施例1と同一であるため、説明を省略する。
点火用回路14aは、制御用CPU13の制御に応じてサイリスタ16aをオン又はオフに制御する。
昇圧コンバータ15aは、一次側端子がダイオードD1のカソードに接続され、一次側端子に供給された電圧を昇圧して昇圧された電圧を二次側端子から出力する。
サイリスタ16aは、アノードが昇圧コンバータ15aの二次側端子に接続され、カソードが接地され、制御端子が点火用回路14により駆動される。
コンデンサC2は、一端が昇圧コンバータ15aの二次側端子及びサイリスタ16aのアノードに接続され、他端がイグニッションコイル26の一次側コイル26aの第1端子に接続されている。
一次側コイル26aの第2端子と二次側コイル26bの第2端子は、接地されている。点火プラグ27は、イグニッションコイル26の二次側コイル26bの第1端子と接地との間に接続され、エンジンに点火する。
このような構成により、サイリスタ16aがオフからオンになると、コンデンサC2に蓄積された電荷が放電され、イグニッションコイル26の一次側コイル26aのエネルギーが二次側コイル26bに伝わり、点火プラグ27に点火させる。
制御用CPU13は、実施例1と同様の処理を実行する。従って、このCDI点火装置10aにおいても、実施例1と同様の効果が得られる。
また、実施例1と同様に、ステップS6の後、点火用のコンデンサC2への充電を排気行程で開始してもよく、実施例1の変形例と同様に点火後であって排気行程の前に開始してもよい。本実施例のコンデンサC2の電圧の波形は、実施例1の図5,6に記載されたイグニッションコイル電流の波形と同様である。
また、制御用CPU13は、実施例2から実施例5の何れかの処理を実行するようにしてもよい。
以上、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形して実施することができる。
10 トランジスタ式点火装置
D1 ダイオード
C1 コンデンサ
11 電源回路
12 クランク位置信号検出回路
13 制御用CPU(制御部)
14 点火用回路
TR1 トランジスタ
21 交流発電機
22 レギュレータ/レクチファイア
23 バッテリ
24 スイッチ
26 イグニッションコイル
27 点火プラグ
10a CDI点火装置
15a 昇圧コンバータ
16a サイリスタ
C2 コンデンサ

Claims (9)

  1. 4サイクルエンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスと、前記クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスと、を有し、前記第1パルス及び前記第2パルスは圧縮行程及び排気行程の両方で出力されるクランク位置信号に基づいて、最初に前記圧縮行程及び前記排気行程で点火した後に、前記圧縮行程で点火する点火装置の制御方法であって、
    今回の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を今回のリラクタ通過時間として計測し、記憶部に記憶する第1ステップと、
    前記記憶部に記憶された前回のリラクタ通過時間を読み出す第2ステップと、
    前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長いか否か判定する第3ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の行程が前記圧縮行程であると判定する第4ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する第5ステップと、
    前記今回の行程が前記圧縮行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火せず、前記今回の行程が前記排気行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定する第6ステップと、を備え
    前記第1ステップの前に、
    前記エンジンの平均回転数を計算する平均回転数計算ステップと、
    前記平均回転数が増加するに従い減少するように前記平均回転数に対応付けられた判定しきい値が記憶されたテーブルから、計算された前記平均回転数に対応する判定しきい値を読み出す判定しきい値読み出しステップと、を備え、
    前記第3ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和より長いか否か判定し、
    前記第4ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和より長い場合、前記今回の行程が前記圧縮行程であると判定し、
    前記第5ステップでは、前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間と読み出された前記判定しきい値との和以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する
    ことを特徴とする点火装置の制御方法。
  2. 前記第4及び第5ステップの後であって前記第6ステップの前に、
    前記第4及び第5ステップで判定されたx(xは正の整数)回前の行程から前記今回の行程までにおいて前記圧縮行程と前記排気行程が交互になっているか否か判定し、交互になっていない場合、前記第1ステップに戻る交互判定ステップと、
    前記交互判定ステップにおいて前記圧縮行程と前記排気行程が交互になっている場合、前記第4又は第5ステップにおいて判定された前記今回の行程を確定する行程確定ステップと、を備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の点火装置の制御方法。
  3. 前記平均回転数計算ステップの後であって、前記判定しきい値読み出しステップの前に、
    前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が予め定められた変動量しきい値未満でない場合、前記平均回転数計算ステップに戻り、前記平均回転数の変動量が前記変動量しきい値未満である場合、前記判定しきい値読み出しステップに進むステップと、を備える
    ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の点火装置の制御方法。
  4. 前記第6ステップの後、前記点火条件が誤っているか否か判定する点火条件判定ステップと、
    前記点火条件判定ステップにおいて、前記点火条件が誤っている場合に、毎回の前記第1及び第2パルスに基づいて再び前記圧縮行程と前記排気行程で点火するステップと、を備える
    ことを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の点火装置の制御方法。
  5. 前記点火条件判定ステップは、
    前記圧縮行程の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を圧縮行程のリラクタ通過時間として計測するステップと、
    前記排気行程の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を排気行程のリラクタ通過時間として計測するステップと、
    前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が負であり、且つ、前記圧縮行程のリラクタ通過時間が前記排気行程のリラクタ通過時間と前記判定しきい値との和未満の場合、前記点火条件が誤っていると判定するステップと、を有する
    ことを特徴とする請求項に記載の点火装置の制御方法。
  6. 再び前記圧縮行程と前記排気行程で点火するステップの後、前記平均回転数計算ステップに戻る
    ことを特徴とする請求項又は請求項に記載の点火装置の制御方法。
  7. 4サイクルエンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスと、前記クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスと、を有し、前記第1パルス及び前記第2パルスは圧縮行程及び排気行程の両方で出力されるクランク位置信号に基づいて、最初に前記圧縮行程及び前記排気行程で点火した後に、前記圧縮行程で点火する点火装置の制御方法であって、
    今回の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を今回のリラクタ通過時間として計測し、記憶部に記憶する第1ステップと、
    前記記憶部に記憶された前回のリラクタ通過時間を読み出す第2ステップと、
    前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長いか否か判定する第3ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の行程が前記圧縮行程であると判定する第4ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する第5ステップと、
    前記今回の行程が前記圧縮行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火せず、前記今回の行程が前記排気行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定する第6ステップと、を備え、
    前記第1ステップの前に、
    前記エンジンの平均回転数を計算する平均回転数計算ステップと、
    前記平均回転数の変動量を計算して、前記平均回転数の変動量が予め定められた変動量しきい値未満でない場合、前記平均回転数計算ステップに戻り、前記平均回転数の変動量が前記変動量しきい値未満である場合、前記第1ステップに進むステップと、を備える
    ことを特徴とする点火装置の制御方法。
  8. 4サイクルエンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスと、前記クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスと、を有し、前記第1パルス及び前記第2パルスは圧縮行程及び排気行程の両方で出力されるクランク位置信号に基づいて、最初に前記圧縮行程及び前記排気行程で点火した後に、前記圧縮行程で点火する点火装置の制御方法であって、
    今回の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を今回のリラクタ通過時間として計測し、記憶部に記憶する第1ステップと、
    前記記憶部に記憶された前回のリラクタ通過時間を読み出す第2ステップと、
    前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長いか否か判定する第3ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の行程が前記圧縮行程であると判定する第4ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する第5ステップと、
    前記今回の行程が前記圧縮行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火せず、前記今回の行程が前記排気行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定する第6ステップと、を備え、
    前記第6ステップの後、点火用のイグニッションコイルへの通電または点火用のコンデンサへの充電を、前記排気行程で開始する
    ことを特徴とする点火装置の制御方法。
  9. 4サイクルエンジンのクランク軸が第1クランク位置にある時に出力される第1パルスと、前記クランク軸が第2クランク位置にある時に出力される第2パルスと、を有し、前記第1パルス及び前記第2パルスは圧縮行程及び排気行程の両方で出力されるクランク位置信号に基づいて、最初に前記圧縮行程及び前記排気行程で点火した後に、前記圧縮行程で点火する点火装置の制御方法であって、
    今回の前記第1パルスと前記第2パルスとの間の時間を今回のリラクタ通過時間として計測し、記憶部に記憶する第1ステップと、
    前記記憶部に記憶された前回のリラクタ通過時間を読み出す第2ステップと、
    前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長いか否か判定する第3ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間より長い場合、今回の行程が前記圧縮行程であると判定する第4ステップと、
    前記第3ステップにおいて前記今回のリラクタ通過時間が前記前回のリラクタ通過時間以下の場合、前記今回の行程が前記排気行程であると判定する第5ステップと、
    前記今回の行程が前記圧縮行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火せず、前記今回の行程が前記排気行程である場合、次回の前記第1及び第2パルスに基づいて点火するように、点火条件を設定する第6ステップと、を備え、
    前記第6ステップの後、点火用のイグニッションコイルへの通電または点火用のコンデンサへの充電を、点火後であって前記排気行程の前に開始する
    ことを特徴とする点火装置の制御方法。
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