JP6444684B2 - エンジン制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動力によって発電された電力を蓄積するバッテリの出力電圧が過電圧であることを検出して、検出結果をエンジン制御に反映するエンジン制御装置に関する。

下記の特許文献１に開示された内燃機関用点火装置は、電源部の出力電圧をサンプリングし、電源部の異常を検出する。電源部の異常が検出されると、点火回路への点火信号の供給を停止し、内燃機関を停止させる。これにより、種々の電気回路を過電圧から保護することができる。

特開２００４−３２４５１６号公報

車両走行中に電源部の異常を検知し、エンジンを停止させると、車両の挙動が急激に変化してしまうおそれがある。また、モトクロス走行に特有なジャンプ中にエンジンを停止させると、エンジン回転によるジャイロ効果が変化するため、車両の態勢が崩れてしまうおそれがある。

本発明の目的は、バッテリの電圧異常が検出されたときに、車両の挙動の変化を抑制することができるエンジン制御装置を提供することである。

本発明の第１の観点によるエンジン制御装置は、
エンジンの動力で発電された電力によって充電されるバッテリの電圧に応じた信号が入力される電圧情報入力端子と、
前記エンジンの回転数に依存する信号が入力される回転数情報入力端子と、
前記エンジンのスロットル開度に応じた信号が入力されるスロットル開度入力端子と、
前記エンジンの点火制御及び燃料供給制御を行う処理装置と
を有し、
前記処理装置は、
前記バッテリの電圧に基づいて前記バッテリに電圧異常が発生しているか否かを判定し、
前記バッテリに電圧異常が発生していると判定され、かつエンジン停止許容条件が満たされている場合には、前記エンジンを停止させる停止処理を実行し、
前記バッテリに電圧異常が発生していると判定され、かつ前記エンジン停止許容条件が満たされていない場合には、前記エンジンの回転数を徐々に低下させる回転数下降処理を実行し、
前記エンジンの回転数が回転数判定閾値より大きいとき、前記エンジン停止許容条件が満たされないと判定し、
前記エンジンのスロットル開度がスロットル開度判定閾値より大きいとき、前記エンジン停止許容条件が満たされないと判定し、
前記エンジンの回転数が前記回転数判定閾値以下であり、かつ、前記エンジンのスロットル開度が前記スロットル開度判定閾値以下のときには、前記エンジン停止許容条件が満たされると判定する。

本発明の第２の観点によるエンジン制御装置は、第１の観点によるエンジン制御装置の構成に加えて、
前記処理装置が、前記回転数下降処理において、燃料カット回転数及び点火カット回転数の少なくとも一方を徐々に低下させる。

本発明の第３の観点によるエンジン制御装置は、第１及び第２の観点によるエンジン制御装置の構成に加えて、
前記処理装置が、
前記バッテリの電圧が過電圧判定閾値以上である状態の継続時間が、異常判定継続時間を超過したことを検出すると、前記バッテリに電圧異常が発生していると判定する。

第１の観点によるエンジン制御装置においては、エンジン停止許容条件が満たされていない場合、エンジン回転数を徐々に低下させるため、エンジンの停止による車両の挙動の変化が抑制される。

第２の観点によるエンジン制御装置においては、燃料カット回転数及び点火カット回転数の少なくとも一方が徐々に低下することにより、エンジン回転数も徐々に低下する。

第３の観点によるエンジン制御装置においては、エンジン停止許容条件が満たされるか否かの判定に、乗員のスロットル操作が反映される。

第４の観点によるエンジン制御装置においては、一時的な電圧異常に基づくエンジン回転数の低下を防止することができる。

図１は、実施例によるエンジン制御装置、及びその他のエンジン関連部品のブロック図である。 図２Ａは、電圧異常判断部で実行される処理のフローチャートであり、図２Ｂは、エンジン停止処理部で実行される処理のフローチャートである。 図３Ａは、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとを変数とする二次元空間において、エンジン停止許容条件が満足される領域を示すグラフであり、図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ点火カット回転数及び燃料カット回転数の時間変化の一例を示すグラフである。 図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ点火カット回転数及び燃料カット回転数の時間変化の他の例を示すグラフである。

図１に、実施例によるエンジン制御装置、及びその他のエンジン関連部品のブロック図を示す。

クランク角センサ１１が、エンジン１０のクランクシャフトの回転角に応じて、エンジンの回転数に依存する信号であるクランクパルスを発生する。クランクパルスの周期がエンジン１０の回転数に依存する。クランクパルスは、電子制御装置（ＥＣＵ）３０の回転数情報入力端子３１に入力される。

エンジン１０は、例えばガソリンエンジン等の内燃機関である。インジェクタ１３が、エンジン１０に燃料を供給する。点火コイル１２に誘起される高電圧によって、エンジン１０の点火プラグで火花放電が生じ、エンジン１０が点火される。

エンジン１０の動力によって発電機１４が駆動される。発電機１４で発電された電力が、整流回路１５を通してバッテリ１６に供給されることにより、バッテリ１６が充電される。バッテリ１６の電圧に応じた電圧信号が、ＥＣＵ３０の電圧情報入力端子３２に入力される。スロットル開度センサ１８が、スロットルバルブ１７の開度を検知し、スロットル開度に応じたスロットル開度信号を出力する。スロットル開度信号が、ＥＣＵ３０のスロットル開度入力端子３３に入力される。

次に、ＥＣＵ３０の構成及び機能について説明する。回転数情報入力端子３１に入力されたクランクパルスが、入力回路３４でフィルタリング処理された後、波形整形回路３５に入力される。波形整形回路３５は、クランクパルスの波形を整形する。整形されたクランクパルスが、中央処理装置（ＣＰＵ）５０に入力される。ＣＰＵ５０のエンジン回転数算出部５１が、整形されたクランクパルスに基づいて、エンジン回転数ＮＥを算出する。

電圧情報入力端子３２に入力された電圧信号が、入力回路３６を経由してＡ／Ｄ変換回路３７に入力される。入力回路３６は、Ａ／Ｄ変換回路３７に入力される電圧がＡ／Ｄ変換可能範囲に収まるように、バッテリ１６の電圧を分圧する。Ａ／Ｄ変換回路３７でＡ／Ｄ変換されたデータがＣＰＵ５０に入力される。ＣＰＵ５０のバッテリ電圧算出部５２が、入力されたデータに基づいて、バッテリ電圧ＶＢを算出する。

スロットル開度入力端子３３に入力されたスロットル開度信号が、入力回路３８でフィルタリング処理された後、Ａ／Ｄ変換回路３９に入力される。Ａ／Ｄ変換回路３９でＡ／Ｄ変換されたデータがＣＰＵ５０に入力される。ＣＰＵ５０のスロットル開度算出部５３が、入力されたデータに基づいて、スロットル開度ＴＨを算出する。

ＣＰＵ５０は、さらに、電圧異常判断部５４及びエンジン停止処理部５５を含む。電圧異常判断部５４及びエンジン停止処理部５５の処理については、後に図２Ａ及び図２Ｂを参照して説明する。

点火回路４１が、点火コイル１２を駆動する。インジェクタ駆動回路４２が、インジェクタ１３を駆動する。点火回路４１及びインジェクタ駆動回路４２は、ＣＰＵ５０により制御される。すなわち、ＣＰＵ５０は、エンジン１０の点火制御、及び燃料供給制御を行う。

ＲＯＭ４４に、ＣＰＵ５０のエンジン回転数算出部５１、バッテリ電圧算出部５２、スロットル開度算出部５３、電圧異常判断部５４、及びエンジン停止処理部５５等の機能を実現するコンピュータプログラムが格納されている。ＲＡＭ４５が、ＣＰＵ５０で実行される処理で使用される種々のデータを記憶する。ＣＰＵ５０で実行される処理において、タイマ４６が使用される。

図２Ａに、電圧異常判断部５４で実行される処理のフローチャートを示す。電圧異常判断部５４は、一定の周期、例えば１００ｍｓの周期で起動される。

ステップＳＡ１において、バッテリ電圧算出部５２で算出されたバッテリ電圧ＶＢを読み込む。ステップＳＡ２において、バッテリ電圧ＶＢのフィルタリング処理を行う。フィルタリング処理では、例えば電圧変動のノイズ成分が除去される。

ステップＳＡ３において、バッテリ１６（図１）に電圧異常が発生したか否かを判定する。ステップＳＡ３は、ステップＳＡ３１及びステップＳＡ３２を含む。まず、ステップＳＡ３１において、バッテリ電圧ＶＢが過電圧判定閾値以上か否かを判定する。バッテリ電圧ＶＢが過電圧判定閾値未満である場合、処理が終了する。バッテリ電圧ＶＢが過電圧判定閾値以上である場合、ステップＳＡ３２において、継続タイマが異常判定継続時間を超過したか否かを判定する。継続タイマは、バッテリ電圧ＶＢが過電圧判定閾値以上になったことを最初に検出した時点でセットされ、計時を開始する。過電圧判定閾値として、例えばバッテリ１６の定格電圧よりもやや高い値が採用される。

ステップＳＡ３２において、継続タイマが異常判定継続時間を超過していない場合、処理を終了する。継続タイマが異常判定継続時間を超過した場合、バッテリ１６に電圧異常が発生していると判定される。バッテリ１６に電圧異常が発生していると判定された場合、ステップＳＡ４において、バッテリ状態に「過電圧異常確定」を設定する。バッテリ状態の記憶領域がＲＡＭ４５（図１）に確保されている。

バッテリ状態に「過電圧異常確定」が設定されると、この設定は自動では解除されない。例えば、車両の乗員または保守点検者等の介入により、バッテリ状態に「正常状態」が設定される。

図２Ｂに、エンジン停止処理部５５（図１）で実行される処理のフローチャートを示す。エンジン停止処理部５５は、例えばエンジン１０のストロークサイクルごとに起動される。

ステップＳＢ１において、バッテリ状態が「過電圧異常確定」であるか否かを判定する。バッテリ状態が「過電圧異常確定」ではない場合、処理を終了する。バッテリ状態が「過電圧異常確定」である場合、ステップＳＢ２において、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨがエンジン停止許容条件を満たしているか否かを判定する。

図３Ａを参照して、エンジン停止許容条件について説明する。図３Ａは、エンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとを変数とする二次元空間において、エンジン停止許容条件が満足される領域５６を示す。エンジン回転数ＮＥが回転数判定閾値ＮＥｔ以下であり、かつスロットル開度ＴＨがスロットル開度判定閾値ＴＨｔ以下である場合、エンジン停止許容条件が満たされる。エンジン回転数ＮＥが回転数判定閾値ＮＥｔより大きい場合、またはスロットル開度ＴＨがスロットル開度判定閾値ＴＨｔより大きい場合には、エンジン停止許容条件が満たされない。

ステップＳＢ２（図２Ｂ）において、エンジン停止許容条件が満たされていると判定された場合、ステップＳＢ３において、エンジン停止処理を実行する。具体的には、ステップＳＢ３において、点火コイル１２（図１）及びインジェクタ１３（図１）の駆動が停止される。これにより、エンジン１０（図１）への燃料の供給及び点火が停止され、エンジン１０の回転数が低下する。

ステップＳＢ２において、エンジン停止許容条件が満たされていないと判定された場合、ステップＳＢ４において、回転数下降処理を実行する。ステップＳＢ４は、ステップＳＢ４１〜ＳＢ４３を含む。ステップＳＢ４が起動されると、ステップＳＢ４１において、引き去りタイマが満了したか否かを判定する。引き去りタイマは、セット後、一定の時間ｔｓが経過した時点で満了する。引き去りタイマがセットされていない場合は、引き去りタイマが満了したと判定される。

ステップＳＢ４１において、引き去りタイマが満了していないと判定された場合、処理を終了する。ステップＳＢ４１において、引き去りタイマが満了したと判定された場合は、ステップＳＢ４２において、引き去りタイマをセットする。引き去りタイマがセットされると、直ちに計時が開始される。

ステップＳＢ４２の後、ステップＳＢ４３において、点火カット回転数及び燃料カット回転数を、回転数引き去りの刻み幅ΔＮＥだけ低下させる。点火カット回転数は、エンジン１０（図１）の点火がカットされないエンジン回転数ＮＥの上限値を意味する。燃料カット回転数は、エンジン１０（図１）への燃料供給が停止されないエンジン回転数ＮＥの上限値を意味する。すなわち、エンジン回転数ＮＥが点火カット回転数を超過すると点火カットが行われ、燃料カット回転数を超過すると、エンジン１０（図１）への燃料の供給が停止される。一例として、点火カット回転数と燃料カット回転数とは同一である。ステップＳＢ４２が完了すると、エンジン停止処理部５５（図１）の処理が終了する。

図３Ｂ及び図３Ｃを参照して、点火カット回転数及び燃料カット回転数の時間変化について説明する。図３Ｂ及び図３Ｃは、それぞれ点火カット回転数及び燃料カット回転数の時間変化の一例を示す。図３Ｂ及び図３Ｃの横軸は経過時間を表し、図３Ｂの縦軸は点火カット回転数を表し、図３Ｃの縦軸は燃料カット回転数を表す。図３Ｂの実線が、点火カット回転数を示し、図３Ｃの実線が、燃料カット回転数を示す。

バッテリ状態が「過電圧異常確定」であり、かつエンジン停止許容条件が満たされていない場合、ステップＳＢ４（図２Ｂ）が実行されることにより、一定の時間ｔｓが経過するごとに、点火カット回転数及び燃料カット回転数が、刻み幅ΔＮＥだけ減算される。図３Ｂ及び図３Ｃに示されているように、点火カット回転数及び燃料カット回転数は、時間の経過とともに階段状に低下する。現在のエンジン回転数ＮＥが、点火カット回転数及び燃料カット回転数より少ない場合、通常通りの点火及び燃料の供給が行われる。燃料の供給量は、スロットル開度ＴＨに応じて算出される。

時刻ｔ１において、点火カット回転数が現在のエンジン回転数ＮＥ以下になる。この時点で点火コイル１２への電流の供給が停止され、点火がカットされる。同様に、時刻ｔ１において、燃料カット回転数が現在のエンジン回転数ＮＥ以下になる。この時点で、エンジン１０（図１）への燃料の供給が停止される。点火がカットされ、燃料供給が停止されることにより、エンジン回転数ＮＥが低下する。

時刻ｔ２において、現在のエンジン回転数ＮＥが点火カット回転数及び燃料カット回転数を下回ると、点火及び燃料の供給が再開される。乗員がエンジン回転数の低下に気付き、スロットルグリップを閉じ方向に操作すると、エンジン回転数ＮＥが、乗員の操作に応じて低下する。

時刻ｔ３において、点火カット回転数及び燃料カット回転数がさらに低下し、現在のエンジン回転数ＮＥを下回る。この時点で、点火のカット及び燃料供給の停止が再開される。その結果、エンジン回転数ＮＥがさらに低下する。乗員が、スロットルグリップを、さらに閉じ方向に操作すると、破線ＮＥ１で示すように、エンジン回転数ＮＥが低下する。

時刻ｔ４において、エンジン回転数ＮＥが回転数判定閾値ＮＥｔまで低下する。この時点で、スロットル開度ＴＨがスロットル開度判定閾値ＴＨｔ（図３Ａ）以下まで閉じられている場合、エンジン停止許容条件が満たされる。このため、ステップＳＢ３（図２Ｂ）が実行され、エンジンが停止する。

時刻ｔ３の後も、乗員がスロットルグリップを閉じ方向に操作しない場合には、破線ＮＥ２で示すように、エンジン回転数ＮＥが点火カット回転数及び燃料カット回転数の低下に追随して低下する。時刻ｔ５において、エンジン回転数ＮＥが回転数判定閾値ＮＥｔまで低下しても、スロットル開度ＴＨがスロットル開度判定閾値ＴＨｔよりも大きい場合には、ステップＳＢ３のエンジン停止処理は実行されない。このため、時刻ｔ５以降も、エンジン回転数ＮＥは、エンジン回転数ＮＥが点火カット回転数及び燃料カット回転数の低下に追随して低下する。

スロットル開度ＴＨがスロットル開度判定閾値ＴＨｔよりも大きい状態が継続する場合には、時刻ｔ６において点火カット回転数及び燃料カット回転数が０になった時点で、エンジンが停止する。

上記実施例では、エンジン停止許容条件（ステップＳＢ２）が満たされるか否かの判定に、エンジン回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨの両方が用いられた。他の方法として、エンジン回転数ＮＥのみに基づいて、エンジン停止許容条件（ステップＳＢ２）が満たされるか否かを判定してもよい。この場合には、エンジン回転数ＮＥが点火カット回転数及び燃料カット回転数まで低下した時刻ｔ５において、ステップＳＢ３（図２Ｂ）が実行される。これにより、図３Ｂ及び図３Ｃに破線ＮＥ３で示したように、エンジンが停止する。

上記実施例では、バッテリ状態が「過電圧異常確定」になっても、エンジンが直ちに停止することがなく、回転数下降処理（ステップＳＢ４）が実行される。このため、エンジン回転数ＮＥが徐々に低下する。ここで、「徐々に」とは、点火のカット、及び燃料供給の停止を行うことによって、エンジンが直ちに停止する場合の回転数の低下に比べて、緩やかに回転数が低下することを意味する。

バッテリ状態が「過電圧異常確定」になった時点で、エンジン１０（図１）が直ちに停止することがないため、車両の挙動の急激な変化を防止することができる。また、エンジン回転数ＮＥが徐々に低下するため、バッテリ１６の過電圧異常に起因する劣化のさらなる進行を抑制することができる。

さらに、上記実施例では、ステップＳＡ３２（図２Ａ）において、バッテリ電圧が過電圧判定閾値以上となっている期間が異常判定継続時間を超過した場合に、バッテリ状態が「過電圧異常確定」に設定される。このため、一時的に過電圧の発生によるエンジン回転数の低下を防止することができる。また、エンジン停止許容条件（図３Ａ）に、スロットル開度ＴＨが含まれる。このため、エンジン回転数を低下させる処理に、乗員によるスロットルの操作が反映される。一例として、バッテリ１６（図１）の電圧異常が発生した後、乗員がスロットルグリップを閉じ方向に操作すると、早期のエンジン停止が実現される。バッテリ１６の電圧異常が発生した後も、乗員がスロットルグリップを閉じ方向に操作しない場合は、エンジン回転数の低下が緩やかになる。

上記実施例では、バッテリ状態が「過電圧異常確定」になった後、点火カット回転数及び燃料カット回転数の双方を、徐々に低下させた。他の方法として、点火カット回転数及び燃料カット回転数のいずれか一方を低下させ、他方は一定値に維持してもよい。この場合、点火のカット及び燃料供給の停止のいずれか一方が実行されることにより、エンジン回転数ＮＥが徐々に低下する。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、実施例の変形例について説明する。上記実施例では、図３Ｂ及び図３Ｃに示したように、点火カット回転数及び燃料カット回転数を、時間の経過とともに階段状に低下させた。図４Ａ及び図４Ｂに示した変形例では、時間の経過とともに、点火カット回転数及び燃料カット回転数が滑らかに低下する。点火カット回転数と経過時間との対応関係、及び燃料カット回転数と経過時間との対応関係は、例えばＲＯＭ４４（図１）に格納されている。

図４Ａ及び図４Ｂに示した変形例においても、図３Ｂ及び図３Ｃに示した実施例と同様の効果が得られる。点火カット及び燃料カットが車両の挙動に与える影響を軽減する観点、及びバッテリ１６（図１）が過電圧によって劣化する度合いを小さくする観点から、点火カット回転数と経過時間との対応関係、及び燃料カット回転数と経過時間との対応関係を最適化することが好ましい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０ エンジン
１１ クランク角センサ
１２ 点火コイル
１３ インジェクタ
１４ 発電機
１５ 整流回路
１６ バッテリ
１７ スロットルバルブ
１８ スロットル開度センサ
３０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
３１ 回転数情報入力端子
３２ 電圧情報入力端子
３３ スロットル開度入力端子
３４ 入力回路
３５ 波形整形回路
３６ 入力回路
３７ Ａ／Ｄ変換回路
３８ 入力回路
３９ Ａ／Ｄ変換回路
４１ 点火回路
４２ インジェクタ駆動回路
４４ ＲＯＭ
４５ ＲＡＭ
４６ タイマ
５０ 中央処理装置（ＣＰＵ）
５１ エンジン回転数算出部
５２ バッテリ電圧算出部
５３ スロットル開度算出部
５４ 電圧異常判断部
５５ エンジン停止処理部
５６ エンジン停止許容条件が満足される領域
ＮＥ エンジン回転数
ＮＥｔ 回転数判定閾値
ＴＨ スロットル開度
ＴＨｔ スロットル開度判定閾値
ＶＢ バッテリ電圧

Claims (3)

1. エンジンの動力で発電された電力によって充電されるバッテリの電圧に応じた信号が入力される電圧情報入力端子と、
   前記エンジンの回転数に依存する信号が入力される回転数情報入力端子と、
   前記エンジンのスロットル開度に応じた信号が入力されるスロットル開度入力端子と、
   前記エンジンの点火制御及び燃料供給制御を行う処理装置と
   を有し、
   前記処理装置は、
   前記バッテリの電圧に基づいて前記バッテリに電圧異常が発生しているか否かを判定し、
   前記バッテリに電圧異常が発生していると判定され、かつエンジン停止許容条件が満たされている場合には、前記エンジンを停止させる停止処理を実行し、
   前記バッテリに電圧異常が発生していると判定され、かつ前記エンジン停止許容条件が満たされていない場合には、前記エンジンの回転数を徐々に低下させる回転数下降処理を実行し、
   前記エンジンの回転数が回転数判定閾値より大きいとき、前記エンジン停止許容条件が満たされないと判定し、
   前記エンジンのスロットル開度がスロットル開度判定閾値より大きいとき、前記エンジン停止許容条件が満たされないと判定し、
   前記エンジンの回転数が前記回転数判定閾値以下であり、かつ、前記エンジンのスロットル開度が前記スロットル開度判定閾値以下のときには、前記エンジン停止許容条件が満たされると判定するエンジン制御装置。
2. 前記処理装置は、前記回転数下降処理において、燃料カット回転数及び点火カット回転数の少なくとも一方を徐々に低下させる請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記処理装置は、
   前記バッテリの電圧が過電圧判定閾値以上である状態の継続時間が、異常判定継続時間を超過したことを検出すると、前記バッテリに電圧異常が発生していると判定する請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
   

Images