JP6336346B2 - 点火時期制御装置および点火時期制御システム - Google Patents
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Description
この対策としては、ノッキングセンサを搭載して、上述した点火時期制御を行うことが考えられるが、下記のような問題がある。
る点火時期制御装置であって、さらに、信号合成部と信号分配部とを備える。
ノッキング検出装置は、内燃機関のノッキングを検出する。点火時期調整装置は、ノッキング検出装置から得られるノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる内燃機関の点火時期に関する点火信号と、に基づいて、内燃機関の点火時期を調整する。
信号合成部は、複数の気筒に対する複数の点火信号を合成し、その合成点火信号を点火時期調整装置に送信する。信号分配部は、1個の合成点火信号を、各気筒の点火時期に応じた複数の点火信号に分配する。
信号分配部は、点火時期調整装置で調整された調整後合成点火信号を、各気筒の点火時期に応じた複数の調整後点火信号に分配する。
このため、この点火時期制御装置においては、信号合成部が複数の点火信号を合成して合成点火信号を生成し、点火時期調整装置がその合成点火信号の点火時期を調整して調整後合成点火信号を生成し、信号分配部が調整後合成点火信号を複数の調整後点火信号に分配する。
子制御装置であり、例えば内燃機関の動作を総合的に制御する電子制御装置(エンジンコントロールユニット:ECU)が挙げられる。
点火信号は、点火時期に関する情報を含む信号であり、基準点火信号(例えば後述する基準点火信号A)を点火信号として採用できる。
尚、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。
[1−1.全体構成]
本実施例の点火時期制御装置は、汎用エンジンや2輪車用エンジンなどの各種のエンジン(内燃機関)に用いられるものであり、内燃機関のノッキングを防止するために、点火時期を制御する装置である。なお、以下では、4サイクルの2輪車用エンジンを例に挙げて説明する。
なお、本実施例の内燃機関1は、4気筒を備える多気筒内燃機関であるが、図1では、4気筒のうち1気筒のみを記載しており、他の3気筒については図示を省略している。
。また、以下では、点火時期制御装置31と内燃機関用制御装置37とを備えたシステムを、点火時期制御システム38と称する。
次に、本実施例の点火時期制御装置31について説明する。
点火時期制御装置31は、ノッキング検出装置41と、点火時期調整装置43と、接続ケーブル45と、信号合成分配器48と、を備える。
aに嵌め込まれるとともに、各電気配線が第1出力端子81、第2出力端子83に接続されている。また、第2コネクタ87は、点火時期調整装置43の凹状のコネクタ部89に嵌め込まれるとともに、各電気配線が、点火時期調整装置43内の内部配線(図示せず)と接続されている。
次に、点火時期制御装置31に関する電気的構成などについて説明する。
図3(a)に示す様に、点火時期制御装置31の点火時期調整装置43は、バッテリ91から電力の供給を受けて作動するものである。よって、点火時期調整装置43の接続端子には、図3(b)に示す様に、バッテリ91からの電力を受けるための一対の電源端子93、95が設けられている。信号合成分配器48も、バッテリ91から電力の供給を受けて作動するものであるが、図3(a)では、バッテリ91から信号合成分配器48への電力供給線や、信号合成分配器48における電源端子については、図示を省略している。
)が設けられている。点火用端子103は、リード線99に電気的に接続されている。
各気筒では、補正点火信号B1,B2,B3,B4に基づいて、各パワートランジスタ33aがスイッチング動作を行って、各点火コイル35の一次巻線35aへの通電・非通電が切り替えられる。
OBDシステム44は、点火時期調整装置43での短絡異常、断線異常などの有無を診断する。OBDシステム44は、さらに、ノッキング検出装置41での異常の有無についても診断する。具体的には、OBDシステム44は、ノッキング検出装置41での短絡異常、断線異常、劣化異常、ゆるみ異常などの少なくとも1つの異常の有無を診断する。
異常情報記憶メモリ46は、検出した異常の種類(短絡異常、断線異常、劣化異常、ゆるみ異常など)、異常の発生箇所(点火時期調整装置43、ノッキング検出装置41)などの情報を記憶する。
[1−4.点火時期制御の基本的な動作]
次に、上述した点火時期制御装置31を用いた点火時期制御の基本的な動作について説明する。
信号合成分配器48では、補正合成点火信号Bmが分配されて4個の補正点火信号B1,B2,B3,B4が生成され、4個の補正点火信号B1,B2,B3,B4が、それぞれ対応する気筒のイグナイタ33に対して出力される。つまり、信号合成分配器48では、各気筒に対応した補正点火信号Bとしての4個の補正点火信号B1,B2,B3,B4が生成され、4個の補正点火信号B1,B2,B3,B4がそれぞれ対応する気筒のイグナイタ33に対して出力される。
詳しくは、補正点火信号Bがオフ(ローレベル:一般にグランド電位)である場合には、ベース電流が流れずパワートランジスタ33aはオフ状態(遮断状態)となり、一次巻線35aに電流(一次電流i1)が流れることはない。また、補正点火信号Bがオン(ハイレベル:点火時期調整装置43からの正の電圧が供給される状態)である場合には、ベース電流が流れてパワートランジスタ33aはオン状態(通電状態)となり、一次巻線35aに電流(一次電流i1)が流れる。この一次巻線35aへの通電により、点火コイル35に磁束エネルギーが蓄積される。
次に、点火時期調整装置43にて行われる処理について説明する。
まず、補正点火時期算出処理について説明する。
図7のフローチャートに示す様に、ステップ(S)100では、タイマー記憶変数Nをリセット(0に設定)するとともに、気筒記憶変数Mをリセット(0に設定)する。
続くステップ130では、ノック検知ウィンドウKNWの初期値KNW(0)を0に設定する。このノック検知ウィンドウKNWとは、ノッキングの発生する可能性のある領域(所定の回転角の区間)を示すものであり、点火時期を起点に設定される特定の期間に相当し、ノッキング信号の解析区間に相当するものである。
続くステップ160では、合成点火信号Amが入力されたか否かを判定する。詳細には
、合成点火信号Amの立ち上がり時期であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ170に進み、一方否定判断されると待機する。
続くステップ180では、再度、合成点火信号Amが入力されたか否かを判定する。詳細には、合成点火信号Amの立ち上がり時期であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ190に進み、否定判断されると待機する。
続くステップ240では、前記ステップ220で求めたエンジン回転数、即ち、回転数格納/ノックウィンドウ変数Sに対応したエンジン回転数を、RPN(S)として格納(記憶)する。
テップ180に戻る。
続くステップ280では、エンジン回転数の「|RPNS(S)−RPNS(S−1)|」の演算、即ち、今回(S回目)のエンジン回転数RPNS(S)と前回(S−1回目)のエンジン回転数RPNS(S−1)との差分の絶対値を求めることにより、エンジン回転数の変動の大きさを示すエンジン回転数の偏差(回転数偏差)ΔRPN(M)を算出する。この回転数偏差ΔRPN(M)は、気筒記憶変数Mに対応する数値(回転数偏差)として算出されている。
筒数Cyは、上述したように、本実施例ではCy=4である。
つまり、S360では、気筒記憶変数Mに基づいて、第1気筒から第4気筒までの一連の点火信号に対応する合成点火信号Amが入力されたか否かを判定しており、肯定判定されると気筒記憶変数Mをリセットした上で前記ステップ180に戻り、否定判定されると気筒記憶変数Mを変更することなく前記ステップ180に戻る。
本処理は、ノッキング信号に基づいて、ノッキングを検出する処理である。本処理は所定期間毎に実施される。
続くステップ410では、合成点火信号Amがハイレベルからローレベルになるタイミング(立ち下がり時期)であるか否か(換言すれば、点火時期であるか否か)を判定する。具体的には、ステップ410では、直前のステップ180で立ち上がり時期と判定された合成点火信号Amの立ち下がり時期であるか否かを判定している。ここで肯定判断されるとステップ420に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
続くステップ430では、ステップ250にて演算したノック検知ウィンドウKNWに対応する期間内にあるか否か(換言すれば、ノック検知ウィンドウKNW内であるか否か)をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ440に進み、一方否定判断されると同じステップ430に戻って同様な処理を繰り返す。
続くステップ450では、ステップ250にて演算したノック検知ウィンドウKNWに対応する期間が経過したか否か(換言すれば、ノック検知ウィンドウKNW外であるか否か)をノックウィンドウ測定タイマーの値に基づき判定する。ここで肯定判断されるとステップ460に進み、一方否定判断されると前記ステップ440に戻って同様な処理を繰り返す。
続くステップ470では、ノッキング信号のピーク値KninPkを算出する。
続くステップ480では、ノッキング信号のピーク値KninPkが、ノッキングの有無を判定する所定の判定値Thを上回るか否か、即ち、ノッキングが発生したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ490に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
[1−6.信号合成分配器]
次に、信号合成分配器48について説明する。
間Tc3,第4区間Tc4における補正合成点火信号Bmは、それぞれ第2気筒への補正点火信号B2,第3気筒への補正点火信号B3,第4気筒への補正点火信号B4として信号分配部109から出力される。
次に、本実施例の効果を説明する。
本実施例の点火時期制御装置31では、ノッキング検出装置41と点火時期調整装置43とが、接続ケーブル45を介して、電気的に接続されているとともに一体に構成されている。また、点火時期調整装置43は、ノッキング検出装置41からノッキング信号が入力されるとともに、外部の内燃機関用制御装置37から信号合成分配器48を介して基準点火信号A(詳細には、点火信号A1,A2,A3,A4を合成した合成点火信号Am)が入力される構成である。
、その設計見直しのための手間(工数)やコストを大きく低減できるという顕著な効果を奏する。
ここで、特許請求の範囲と本実施例とにおける文言の対応関係について説明する。
ノッキング検出装置41から出力される信号がノッキング信号の一例に相当し、内燃機関用制御装置37から出力される基準点火信号Aが点火信号の一例に相当し、合成点火信号Amが合成点火信号の一例に相当し、補正合成点火信号Bmが調整後合成点火信号の一例に相当し、複数の補正点火信号B1,B2,B3,B4が複数の調整後点火信号の一例に相当する。
次に実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な内容については説明を省略する。
次に実施例3について説明するが、前記実施例2と同様な内容については説明を省略する。
[4.実施例4]
次に実施例4について説明するが、前記実施例2と同様な内容については説明を省略する。
つまり、前記実施例2と同様に、ノッキング検出装置163のコネクタ部169には、第1出力端子171、第2出力端子173が露出する凹部175が設けられており、この凹部175と接続ケーブル167の第1コネクタ部177とが、着脱可能に結合する構成となっている。
ネクタ部179と接続ケーブル167の第2コネクタ部181とが、着脱可能に結合する構成となっている。
本実施例によっても、前記実施例2同様な効果を奏する。
次に実施例5について説明するが、前記実施例1と同様な内容については説明を省略する。
詳しくは、本実施例の点火時期制御装置191は、前記実施例1と同様に、ノッキング検出装置193の本体部196とコネクタ部197とを備えるとともに、本体部196の樹脂モールドされた内部には、主体金具199に圧電素子201や一対の電極板203、205やウエイト207やナット209等が嵌められた作動部211が収納されており、この作動部211の表面に、点火時期調整装置195が配置されている。
[6.実施例6]
次に実施例6について説明するが、前記実施例1と同様な内容については説明を省略する。
グネット225の近接/離隔する動作を検出する検出回路231や周知のマイコン232等が設けられている。
点火時期制御装置233は、前記実施例1と同様に、信号合成部246および信号分配部247を有する信号合成分配器245を備えており、単気筒内燃機関のみならず、多気筒内燃機関に適用できる。
装置233を用いることで、多気筒内燃機関における各気筒の点火時期を調整するにあたり、点火時期調整装置235に関するコスト増加や設置スペースの増大を抑制できる。
なお、これとは別に、例えば特開平10−259777号に記載の様に、前記と同様な(フライホイールに取り付けられた)マグネットに近接するように点火コイルを配置し、マグネットの近接/離隔によって、点火プラグを駆動するための高電圧を発生させるようにしてもよい。
詳しくは、点火コイル255は、マグネット250の近接/離隔に応じて電流を発生させる一次巻線255aと、点火プラグ257に接続された二次巻線255bとを備える。
信号合成分配器245は、2個の点火信号A1,A2を合成して1個の合成点火信号Amを生成し、その合成点火信号Amを点火時期調整装置271に対して出力する。また、信号合成分配器245は、点火時期調整装置271から受信した1個の補正合成点火信号Bmを分配して2個の補正点火信号B1,B2を生成し、2個の補正点火信号B1,B2を、それぞれ対応する気筒のイグナイタ253に対して出力する。
なお、図13では、2気筒に対するイグナイタ253,点火コイル255,点火プラグ257のうち1気筒分のみを記載しており、他の1気筒に関するイグナイタ253,点火コイル255,点火プラグ257については図示を省略している。
点火時期制御装置269は、前記実施例1と同様に、信号合成部246および信号分配部247、さらには信号制御部248を有する信号合成分配器245を備えており、単気筒内燃機関のみならず、多気筒内燃機関に適用できる。
[7.他の実施形態]
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明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において、様々な態様にて実施することが可能である。
また、ノッキングを検出する方法についても、ノッキング信号のピークから検出する方法に限らず、周知のノッキング信号に対するFFT、積分値を利用した方法など、ノッキングを検出できれば、その種類に限定されない。
Claims (3)
- 内燃機関のノッキングを検出するノッキング検出装置と、
前記ノッキング検出装置から得られる前記ノッキングの状態を示すノッキング信号と、外部の電子制御装置から得られる前記内燃機関の点火時期に関する点火信号と、に基づいて、前記内燃機関の点火時期を調整する点火時期調整装置と、
を備える点火時期制御装置であって、
前記内燃機関は複数の気筒を備える多気筒内燃機関であり、
前記複数の気筒に対する複数の前記点火信号を合成し、その合成点火信号を前記点火時期調整装置に送信する信号合成部と、
1個の合成点火信号を、各気筒の点火時期に応じた複数の点火信号に分配する信号分配部と、
を備え、
前記点火時期調整装置は、前記合成点火信号を前記点火信号として用いて点火時期を調整して、調整後合成点火信号を生成し、
前記信号分配部は、前記点火時期調整装置で生成された前記調整後合成点火信号を、各気筒の点火時期に応じた複数の調整後点火信号に分配すること、
を特徴とする点火時期制御装置。 - 前記点火信号は、点火時期の基準となるタイミングを示す基準点火信号であること、
を特徴とする請求項1に記載の点火時期制御装置。 - 内燃機関の点火時期に関する信号を出力する電子制御装置と、
前記点火時期に関する信号を調整する点火時期制御装置と、
を備えた点火時期制御システムであって、
前記内燃機関は複数の気筒を備える多気筒内燃機関であり、
前記点火時期制御装置は、請求項1または請求項2に記載の点火時期制御装置であること、
を特徴とする点火時期制御システム。
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