JP6457120B2 - 点火装置、点火装置の制御方法、および内燃機関駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、点火装置、点火装置の制御方法、および内燃機関駆動システムに関する。

従来、イグニッションコイルを介して点火プラグに高電圧を印加して放電させ、内燃機関を点火する点火装置が知られている。例えば特許文献１には、トランジスタ式点火装置およびＣＤＩ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）点火装置が記載されている。

また、特許文献２に記載されているように、従来の交流発電機の回転子の外周には、２つのリラクタ、すなわち、第１のリラクタと、第１のリラクタよりも長い第２のリラクタとが周方向に沿って設けられている。ピックアップコイル（パルサーコイルともいう。）は、各リラクタの前端部および後端部を検出して、正極性および負極性のパルスをそれぞれ出力する。そして、点火装置は、ピックアップコイルから出力されたパルスを検出する。具体的には、図８に示すように、第１のリラクタの前端部に対応する正極性のパルスを検出し（検出ポイントＡ）、第２のリラクタの前端部に対応する正極性のパルスを検出し（検出ポイントＢ）、第２のリラクタの後端部に対応する負極性のパルスを検出する（検出ポイントＣ）。従来の点火装置では、このようにして検出したパルスに基づいて内燃機関の点火制御を行っていた。例えば固定点火制御の場合、上死点（ＴＤＣ：Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ）よりも前に位置する検出ポイントＣにおいて点火を行っていた。

特開２０１３−１８１３９５号公報 特開２０１２−１６３０４４号公報

上記のように、従来の点火装置では、正極パルスと負極パルスの両方を検知していたため、検出回路の規模が大きく、コストが嵩むという課題があった。

そこで、本発明は、コストダウンを図ることが可能な点火装置、点火装置の制御方法、および内燃機関駆動システムを提供することを目的とする。

本発明に係る点火装置は、
内燃機関を点火する点火装置であって、
前記内燃機関により駆動されて発電する交流発電機の回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、
前記パルス検出部により検出された前記第１〜第３のパルスに基づいて前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする。

また、前記点火装置において、
前記制御部は、
前記パルス検出部により１番目に検出されたパルスと２番目に検出されたパルスとの間の第１の時間を算出し、前記２番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により３番目に検出されたパルスとの間の第２の時間を算出し、前記３番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により４番目に検出されたパルスとの間の第３の時間を算出するパルス間隔算出部と、
前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間の大小関係に基づいて、直近に検出されたパルスが前記第１〜第３のパルスのいずれであるのかを判断し、その判断結果に基づいて前記内燃機関のクランク軸の回転角度であるクランク位置を把握するクランク位置把握部と、
をさらに有してもよい。

また、前記点火装置において、
前記第１のリラクタと前記第２のリラクタとの間の第１の周方向間隔は、前記第２のリラクタと前記第３のリラクタとの間の第２の周方向間隔よりも小さく、前記第２の周方向間隔は、前記第３のリラクタと前記第１のリラクタとの間の第３の周方向間隔よりも小さく、
前記クランク位置把握部は、前記第２の時間が前記第１の時間よりも大きく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも大きい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第１のパルスであると判断し、前記第２の時間が前記第１の時間よりも大きく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも小さい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第２のパルスであると判断し、前記第２の時間が前記第１の時間よりも小さく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも大きい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第３のパルスであると判断するようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記第２の周方向間隔は前記第１の周方向間隔の３倍以上であり、かつ前記第３の周方向間隔は前記第２の周方向間隔の３倍以上であるようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記第２の周方向間隔は前記第１の周方向間隔の４倍以上であり、かつ前記第３の周方向間隔は前記第２の周方向間隔の４倍以上であるようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記第１の周方向間隔と、前記第２の周方向間隔と、前記第３の周方向間隔との間の比は、１：４：１９であるようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記パルス間隔算出部は、前記交流発電機がスターターモータにより回転駆動される際に、前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間を算出するようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記制御部は、
前記内燃機関の回転数が予め設定された値よりも小さい場合、前記第１〜第３のパルスの各々の時間間隔から把握されたクランク位置に基づいて、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するまでの時間を算出するタイミング生成部と、
前記算出された前記点火信号を出力するまでの時間が経過すると、前記点火信号を出力する点火指示部と、
を有するようにしてもよい。

また、前記点火装置において、
前記制御部は、
前記内燃機関の回転数が予め設定された値よりも大きい場合、前記第１〜第３のパルスの各々の時間間隔から把握されたクランク位置と、前記パルス検出部により検出された２つのパルス間の時間間隔とに基づいて、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するまでの時間を算出するタイミング生成部と、
前記算出された前記点火信号を出力するまでの時間が経過すると、前記点火信号を出力する点火指示部と、
を有するようにしてもよい。

本発明に係る点火装置の制御方法は、
内燃機関により駆動されて発電する交流発電機の回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、を備える点火装置の制御方法であって、
前記第１〜第３のパルスに基づいて、前記内燃機関を点火するための点火タイミングを生成するステップと、
前記点火タイミングが到来すると、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するステップと、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る内燃機関駆動システムは、
回転子と、前記回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタとを有し、内燃機関により駆動されて発電する交流発電機と、
前記内燃機関を点火する点火装置と、を備え、
前記点火装置は、
前記第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、
前記パルス検出部により検出された前記第１〜第３のパルスに基づいて前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、を有することを特徴とする。

本発明では、交流発電機の回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスをパルス検出部により検出し、検出された第１〜第３のパルスに基づいて内燃機関の点火制御を行う。パルス検出部は一方の極性のパルスを検出するだけでよいので、他方の極性のパルスを検出するための回路を削除することができ、パルス検出部の回路規模を大幅に減らすことができる。

よって、本発明によれば、コストダウンを図ることが可能な点火装置、点火装置の制御方法、および内燃機関駆動システムを提供することができる。

第１の実施形態に係る内燃機関駆動システムの概略的な構成を示す図である。 （ａ）は交流発電機２１の回転子２２を回転軸方向に見た図であり、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 第１の実施形態に係る点火装置１の制御部３の機能ブロック図である。 内燃機関の始動時におけるタイミングチャートであり、３つのパターン（パターンＡ、パターンＢ、パターンＣ）を示している。 第１の実施形態における演算点火制御を説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る内燃機関駆動システムの概略的な構成を示す図である。 第２の実施形態における演算点火制御を説明するためのタイミングチャートである。 従来（２リラクタ）のパルス信号を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る内燃機関駆動システムおよび点火装置について説明する。第１および第２の実施形態に係る内燃機関駆動システムは、例えば自動二輪車用の４サイクルエンジンを駆動するために用いられる。なお、本発明は、これに限らず、四輪車等の他の車両や、２サイクルエンジンにも適用可能である。また、以下の実施形態の説明では、本発明に特徴的な部分について詳しく説明するが、点火装置に係る一般的な技術事項については一例を述べるに過ぎず、他の公知の技術を適宜適用することが可能である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る内燃機関駆動システムは、図１に示すように、点火装置１と、交流発電機（ＡＣＧ）２１と、電源装置２３と、バッテリ２４と、スイッチ２５と、ピックアップコイル２６と、イグニッションコイル２７と、点火プラグ２８とを備えている。

点火装置１は、内燃機関を点火する装置である。本実施形態の点火装置１は、いわゆるフルトランジスタ式の点火装置である。この点火装置１については後ほど詳しく説明する。

交流発電機２１は、内燃機関により駆動されて発電する発電機である。より詳しくは、交流発電機２１は、内燃機関の回転に同期して回転駆動されることにより発電する。この交流発電機２１は、図２（ａ）に示すように、回転子２２と、リラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃとを有している。回転子２２が内燃機関のクランク軸（図示せず）と同期して回転することにより交流発電機２１は交流電圧を出力する。

交流発電機２１から供給された交流電圧は電源装置２３に供給される。この電源装置２３は、交流発電機２１から供給された交流電圧を整流し、電圧を調整して出力する。バッテリ２４は、電源装置２３から出力される直流電圧により充電される。バッテリ２４の電圧は、スイッチ２５を介して点火装置１に供給される。

図２（ａ）に示すように、交流発電機２１の回転子２２には、３つのリラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。より詳しくは、リラクタ２２ａ（第１のリラクタ）、リラクタ２２ｂ（第２のリラクタ）およびリラクタ２２ｃ（第３のリラクタ）が回転子２２の外周に周方向に沿って設けられている。リラクタ２２ａ、リラクタ２２ｂおよびリラクタ２２ｃは、回転子２２の逆転方向に見て、リラクタ２２ａ、リラクタ２２ｂおよびリラクタ２２ｃの順に配置されている。つまり、リラクタ２２ａ、リラクタ２２ｂおよびリラクタ２２ｃは、回転子２２が内燃機関（クランク軸）により回転駆動されたときに、リラクタ２２ａ、リラクタ２２ｂおよびリラクタ２２ｃの順でピックアップコイル２６を通過するように配置されている。

リラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、ピックアップコイル２６付近を通過すると、ピックアップコイル２６からパルスが出力される。リラクタ２２ａに着目すると、図２（ｂ）に示すように、リラクタ２２ａは前端部Ｅａと後端部Ｅｂを有している。ピックアップコイル２６は、リラクタ２２ａが通過すると、前端部Ｅａに対応した正極性のパルスと、後端部Ｅｂに対応した負極性のパルスとを生成する。リラクタ２２ｂ，２２ｃについても同様である。リラクタ２２ａ、リラクタ２２ｂおよびリラクタ２２ｃの通過により、後述の正極性のパルスＧ１（第１のパルス）、パルスＧ２（第２のパルス）およびパルスＧ３（第３のパルス）がそれぞれ生成される。

なお、内燃機関のクランク軸の上死点（ＴＤＣ）は、パルスＧ３に対応するクランク位置と、パルスＧ１に対応するクランク位置との間に位置している（図４参照）。

図２（ａ）に示すように、リラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、周方向に沿って不等間隔に設けられている。より詳しくは、リラクタ２２ａとリラクタ２２ｂとの間の周方向間隔Ｌ１（第１の周方向間隔）は、リラクタ２２ｂとリラクタ２２ｃとの間の周方向間隔Ｌ２（第２の周方向間隔）よりも小さい。そして、周方向間隔Ｌ２は、リラクタ２２ｃとリラクタ２２ａとの間の周方向間隔Ｌ３（第３の周方向間隔）よりも小さい。ここで、リラクタ間の周方向間隔は、各リラクタの前端部同士間の距離である。例えば、周方向間隔Ｌ１は、リラクタ２２ａの前端部と、リラクタ２２ｂの前端部との間の距離である。なお、リラクタ間の周方向間隔は、各リラクタの後端部同士間の距離で定義することも可能であるが、本実施形態のパルス検出部２は正極性のパルスを検出するように構成されているため、前端部同士間の距離で定義している。

本実施形態では、周方向間隔Ｌ１と、周方向間隔Ｌ２と、周方向間隔Ｌ３との間の比は、１：４：１９である。中心角度に換算すれば、リラクタ２２ａとリラクタ２２ｂ間の角度が１５°、リラクタ２２ｂとリラクタ２２ｃ間の角度が６０°、リラクタ２２ｃとリラクタ２２ａ間の角度が２８５°である。

なお、好ましくは、周方向間隔Ｌ２は周方向間隔Ｌ１の３倍以上であり、かつ周方向間隔Ｌ３は周方向間隔Ｌ２の３倍以上である。これにより、内燃機関の回転数変動が発生した場合でも、パルス間の時間の大小関係が保持されるため、後述のクランク位置把握部３２はクランク位置を確実に把握することができる。

また、より好ましくは、周方向間隔Ｌ２は周方向間隔Ｌ１の４倍以上であり、かつ周方向間隔Ｌ３は周方向間隔Ｌ２の４倍以上である。これにより、より確実にクランク位置把握部３２はクランク位置を把握することができる。

イグニッションコイル２７は、一次側コイル２７ａおよび二次側コイル２７ｂを有する。一次側コイル２７ａの一端および二次側コイル２７ｂの一端はいずれも、点火装置１のダイオードＤ１のカソードに接続されている。一次側コイル２７ａの他端は点火装置１のトランジスタＴＲ１のコレクタに接続されている。二次側コイル２７ｂの他端は点火プラグ２８に接続されている。

点火プラグ２８は、対向する一対の電極を有し、二次側コイル２７ｂの他端と接地との間に接続されている。この点火プラグ２８は、二次側コイル２７ｂに発生する高電圧により電極間の間隙に火花放電を発生して、内燃機関の燃料室内の可燃混合ガスを点火させる。

次に、点火装置１の構成について詳しく説明する。

点火装置１は、図１に示すように、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１と、トランジスタＴＲ１と、パルス検出部２と、制御部３と、内部電源回路４と、を有している。

ダイオードＤ１は、アノードにバッテリ２４の電圧がスイッチ２５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、点火装置１への入力電圧を平滑化する平滑回路として機能する。

トランジスタＴＲ１は、コレクタがイグニッションコイル２７の一次側コイル２７ａに接続され、エミッタが接地され、ベースが制御部３に接続されている。このトランジスタＴＲ１は、制御部３から出力される制御信号によりオンまたはオフに制御される。

パルス検出部２は、ピックアップコイル２６に接続されており、ピックアップコイル２６が出力したパルスを受信する。パルス検出部２は、リラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ対応する同じ極性のパルスＧ１、パルスＧ２、パルスＧ３を検出する。

本実施形態では、パルス検出部２は、リラクタ２２ａの前端部に対応する正極性のパルスＧ１、リラクタ２２ｂの前端部に対応する正極性のパルスＧ２、およびリラクタ２２ｃの前端部に対応する正極性のパルスＧ３を検出する。なお、各リラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの後端部に対応する負極性のパルスを検出するようにパルス検出部２を構成してもよい。

制御部３は、パルス検出部２により検出されたパルスＧ１〜Ｇ３に基づいて内燃機関の点火制御を行う。より詳しくは、制御部３は、パルスＧ１〜Ｇ３に基づいてトランジスタＴＲ１をオンまたはオフすることにより点火制御を行う。具体的な制御方法については後述する。なお、制御部３は、例えばマイクロコントローラ（ＭＣＵ）により構成される。

内部電源回路４は、入力した直流電圧を制御部３の動作電圧に調節して出力する。

次に、制御部３の構成について詳しく説明する。

制御部３は、図３に示すように、パルス間隔算出部３１と、クランク位置把握部３２と、タイミング生成部３３と、点火指示部３４と、通電指示部３５と、タイマー４１とを有している。

パルス間隔算出部３１は、パルス検出部２により検出されたパルスＧ１，Ｇ２，Ｇ３間の時間を算出する。より詳しくは、パルス間隔算出部３１は、パルス検出部２により１番目に検出されたパルスと、２番目に検出されたパルスとの間の時間ｔ１（第１の時間）を算出する。その後、２番目に検出されたパルスと、パルス検出部２により３番目に検出されたパルスとの間の時間ｔ２（第２の時間）を算出する。その後、３番目に検出されたパルスと、パルス検出部２により４番目に検出されたパルスとの間の時間ｔ３（第３の時間）を算出する。

パルス間隔算出部３１は、例えば、停止状態の交流発電機２１がスターターモータ（図示せず）により回転駆動されて最初に１回転する際に、時間ｔ１、時間ｔ２および時間ｔ３を算出する。

パルス検出部２により最初に検出されるパルスとしては、リラクタ２２ａに対応するパルスＧ１、リラクタ２２ｂに対応するパルスＧ２、およびリラクタ２２ｃに対応するパルスＧ３の３通りがある。図４では、パルスＧ１が最初に検出される場合をパターンＡと呼び、パルスＧ２およびパルスＧ３が最初に検出される場合をそれぞれパターンＢおよびパターンＣと呼んでいる。パターンＡでは、パルスＧ１とパルスＧ２間の時間が時間ｔ１であり、パルスＧ２とパルスＧ３間の時間が時間ｔ２であり、パルスＧ３とパルスＧ１間の時間が時間ｔ３である。パターンＢでは、パルスＧ２とパルスＧ３間の時間が時間ｔ１であり、パルスＧ３とパルスＧ１間の時間が時間ｔ２であり、パルスＧ１とパルスＧ２間の時間が時間ｔ３である。パターンＣでは、パルスＧ３とパルスＧ１間の時間が時間ｔ１であり、パルスＧ１とパルスＧ２間の時間が時間ｔ２であり、パルスＧ２とパルスＧ３間の時間が時間ｔ３である。

パターンＡ，Ｂ，Ｃの各タイミングチャートにおいては、上段にパルス検出部２が検出したパルス信号、中段に制御部３からトランジスタＴＲ１に送信される制御信号、下段に制御部３内の検出フラグをそれぞれ示している。トランジスタＴＲ１の制御信号は、Ｈｉｇｈレベル（“１”）がトランジスタＴＲ１を非導通状態（絶縁状態）にするオフ信号であり、Ｌｏｗレベル信号（“０”）がトランジスタＴＲ１を導通状態にするオン信号である。検出フラグは、ＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに遷移した時点において、直近に検出されたパルスがパルスＧ１〜Ｇ３のいずれであるのかが、クランク位置把握部３２によって判断されたことを示している。

クランク位置把握部３２は、時間ｔ１、時間ｔ２および時間ｔ３の大小関係に基づいて、直近に検出されたパルスがパルスＧ１〜Ｇ３のいずれであるのかを判断する。なお、「直近に検出されたパルス」とは、現時点から最も近い過去に検出されたパルスという。本実施形態では、クランク位置把握部３２は以下のようにして判断を行う。

クランク位置把握部３２は、時間ｔ２が時間ｔ１よりも大きく且つ時間ｔ３が時間ｔ２よりも大きい場合（すなわち、パターンＡの場合）、４番目に検出されたパルスがパルスＧ１であると判断する。また、クランク位置把握部３２は、時間ｔ２が時間ｔ１よりも大きく且つ時間ｔ３が時間ｔ２よりも小さい場合（すなわち、パターンＢの場合）、４番目に検出されたパルスがパルスＧ２であると判断する。また、クランク位置把握部３２は、時間ｔ２が時間ｔ１よりも小さく且つ時間ｔ３が時間ｔ２よりも大きい場合（すなわち、パターンＣの場合）、４番目に検出されたパルスがパルスＧ３であると判断する。

上記のようにすることで、クランク位置把握部３２は、最初に検出されたパルスの種類によらず、パルス検出部２により４つ目のパルスが検出されたとき（つまり、回転子２２が一回転したとき）、そのパルスがパルスＧ１〜Ｇ３のいずれであるのかを判断することができる。

そして、クランク位置把握部３２は、上記判断結果に基づいてクランク位置を把握する。ここで、クランク位置とは、内燃機関のクランク軸の回転角度である。クランク位置把握部３２によってクランク位置が把握されることにより、後述のように内燃機関の点火制御を行うことができる。

タイマー４１は、例えば、初期タイマー値から最終タイマー値までを繰り返しカウントするフリーランタイマーとして構成されている。このタイマー４１のタイマー値により時間を計測することが可能である。

タイミング生成部３３は、内燃機関を点火するための点火信号を出力するまでの時間を算出する。本実施形態では、点火信号は、トランジスタＴＲ１のオフ信号である。点火指示部３４は、タイミング生成部３３により算出された、点火信号を出力するまでの時間が経過すると、点火信号を出力する。通電指示部３５は、点火プラグ２８に接続されたイグニッションコイル２７に通電するための通電信号を出力する。この通電信号は、トランジスタＴＲ１のオン信号である。

次に、フルトランジスタ式の点火装置１による点火制御について説明する。まず、内燃機関の回転数（ｒｐｍ）が予め設定された値よりも小さい場合（低速回転の場合）に行う固定点火制御の一例について説明する。

固定点火制御の場合、タイミング生成部３３は、クランク位置把握部３２によってパルスＧ１〜Ｇ３の各々の時間間隔から把握されたクランク位置に基づいて、通電信号および点火信号を出力するまでの時間をそれぞれ算出する。例えば、タイミング生成部３３は、パルスＧ３が検出されると、タイマー４１から現在のタイマー値を取得し、取得したタイマー値に、回転数に依らない固定点火出力時間を加算することにより、点火タイミングを示す固定点火タイマカウント値を算出する。さらに、タイミング生成部３３は、現在のタイマー値に、回転数に依らない固定通電出力時間を加算することにより、通電タイミングを示す固定通電タイマカウント値を算出する。

タイマー４１のタイマー値が固定通電タイマカウント値に達すると、通電指示部３５は、トランジスタＴＲ１のオン信号を通電信号として出力する。これにより、トランジスタＴＲ１が導通状態となり、イグニッションコイル２７の一次側コイル２７ａに通電する。その後、タイマー４１のタイマー値が固定点火タイマカウント値に達すると、点火指示部３４は、トランジスタＴＲ１のオフ信号を点火信号として出力する。これにより、トランジスタＴＲ１が非導通状態となり、点火プラグ２８に高電圧を印加して放電させ、内燃機関の燃料室内の可燃混合ガスを点火させる。

なお、通電タイミング、点火タイミングの生成は、パルスＧ３が検出された場合に限られず、パルスＧ１が検出された場合やパルスＧ２が検出された場合であってもよい。

また、点火指示部３４および通電指示部３５は、タイミング生成部３３により生成されたタイミングを用いずに点火信号および通電信号をそれぞれ出力してもよい。例えば、通電指示部３５は、パルスＧ２が検出されると、トランジスタＴＲ１のオン信号を通電信号として出力してもよい。点火指示部３４は、パルスＧ３が検出されると、トランジスタＴＲ１のオフ信号を点火信号として出力してもよい。

また、上記の固定点火制御では、内燃機関の回転数に依らない固定点火出力時間を現在のタイマー値に加算することにより固定点火タイマカウント値を算出したが、他の方法を用いてもよい。例えば、点火位置が内燃機関の行程に対して固定されるように回転数またはリラクタ間の時間に基づいてタイマー値を決定し、決定したタイマー値を現在のタイマー値に加算して固定点火タイマカウント値を算出してもよい。例えば、タイミング生成部３３は、リラクタ間の時間（パルスＧ１とパルスＧ２間の時間、パルスＧ２とパルスＧ３間の時間、およびパルスＧ３とパルスＧ１間の時間のうち少なくともいずれか一つ）に基づいて、内燃機関のクランクがパルスＧ３に対応する角度から所定角度だけ進むまでの時間を算出する。そして、点火指示部３４は、パルスＧ３が検出されてから当該時間経過後に点火信号を出力するようにしてもよい。

次に、内燃機関の回転数（ｒｐｍ）が予め設定された値よりも大きい場合（高速回転の場合）に行う演算点火制御の一例について、図５を参照して説明する。

演算点火制御の場合、タイミング生成部３３は、クランク位置把握部３２によってパルスＧ１〜Ｇ３の各々の時間間隔から把握されたクランク位置と、パルス検出部２により検出された２つのパルス間の時間間隔とに基づいて、通電信号および点火信号を出力するまでの時間をそれぞれ算出する。例えば、パルスＧ３が検出されると（時刻ｔ_ａ）、タイミング生成部３３は、現在のタイマー値に、回転数に依存する演算通電出力時間を加算することにより、通電タイミングを示す演算通電タイマカウント値を算出する。回転数は、パルス検出部２により検出された２つのパルス間の時間間隔、ここでは、パルスＧ３が前回検出されてから今回検出されるまでの時間から算出される。

演算通電出力時間の取得方法については、例えば、タイミング生成部３３は、回転数と演算点火出力時間とを対応付けて格納したテーブルを参照することで取得する。なお、タイミング生成部３３は、回転数を引数とし演算通電出力時間を返す関数を用いて演算通電出力時間を取得してもよい。

また、パルスＧ２が検出されると（時刻ｔ_ｃ）、タイミング生成部３３は、タイマー４１から現在のタイマー値を取得し、取得したタイマー値に、回転数に依存する演算点火出力時間を加算することにより、演算点火タイマカウント値を算出する。回転数は、パルス検出部２により検出された２つのパルス間の時間間隔、ここでは、パルスＧ１が前回検出されてから今回検出されるまでの時間から算出される。

回転数の算出は、上記に限らず、パルスＧ２が前回検出されてから今回検出されるまでの時間、あるいは、パルスＧ１が検出されてからパルスＧ２が検出されるまでの時間等、任意の２つのパルス間の時間間隔から算出することが可能である。

なお、演算点火出力時間の取得方法については、演算通電出力時間と同様であり、テーブルまたは関数を用いて取得される。

上記のようにしてタイミングが生成された後、タイマー４１のタイマー値が固定通電タイマカウント値に達すると（時刻ｔ_ｂ）、通電指示部３５は、トランジスタＴＲ１のオン信号を通電信号として出力する。これにより、トランジスタＴＲ１が導通状態となり、イグニッションコイル２７の一次側コイル２７ａに通電する。その後、タイマー４１のタイマー値が固定点火タイマカウント値に達すると（時刻ｔ_ｄ）、点火指示部３４は、トランジスタＴＲ１のオフ信号を点火信号として出力する。これにより、トランジスタＴＲ１が非導通状態となり、点火プラグ２８に高電圧が印加されて、内燃機関の燃料室内の可燃混合ガスが点火される。

なお、タイマー４１は、計数時間に応じて複数種類のタイマーが設けられてもよい。例えば、パルスＧ３を検出してから点火するまでの時間が長い場合には、最終タイマー値の大きい（すなわちビット数の多い）タイマーを別に設けてもよい。

また、タイマー４１は、フリーランタイマーに限らない。例えば、所定の時間を設定し、設定された時間が経過するとタイムアウト信号を出力するように構成されたタイマーであってもよい。

以上説明したように、第１の実施形態に係る点火装置１では、パルス検出部２が、回転子２２の外周に不等間隔に配置されたリラクタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに対応する同極性のパルスＧ１，Ｇ２，Ｇ３を検出する。そして、クランク位置把握部３２が検出されたパルス間の時間間隔に基づいてクランク位置を把握し、把握されたクランク位置に基づいて点火制御（固定点火、演算点火）が行われる。このように、本実施形態によれば、パルス検出部２により同極性のパルスを検出するだけで点火制御を行うことができる。このため、正極性と負極性のパルスを検出していた従来のパルス検出回路に比べて、パルス検出部２の回路規模をほぼ半減させることができる。よって、本実施形態によれば、点火装置１のコストダウンを図ることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る内燃機関駆動システムおよび点火装置について説明する。第１の実施形態との主な相違点は、点火装置がＣＤＩ点火装置である点である。以下、相違点を中心に第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態に係る内燃機関駆動システムは、図６に示すように、点火装置１Ａと、交流発電機（ＡＣＧ）２１と、電源装置２３と、バッテリ２４と、スイッチ２５と、ピックアップコイル２６と、イグニッションコイル２９と、点火プラグ２８とを備えている。

なお、図６では、第１の実施形態で説明した図１と同一の要素には同一の符号を付している。第１の実施形態と同一の要素についての説明は省略する。

イグニッションコイル２９は、一次側コイル２９ａおよび二次側コイル２９ｂを有する。一次側コイル２９ａの一端は、点火装置１ＡのコンデンサＣ２に接続されている。二次側コイル２７ｂの一端は、点火プラグ２８に接続されている。一次側コイル２９ａおよび二次側コイル２９ｂの他端はいずれも接地されている。

点火装置１Ａは、図６に示すように、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１と、パルス検出部２と、制御部３Ａと、内部電源回路４と、昇圧コンバータ５と、サイリスタ６と、コンデンサＣ２とを有している。これらの構成要素のうち、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、パルス検出部２および内部電源回路４については、第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。

制御部３Ａは、通電指示部３５を有しない点で第１の実施形態の制御部３と異なる。昇圧コンバータ５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、昇圧された電圧を二次側端子から出力する。サイリスタ６は、アノードが昇圧コンバータ５の二次側端子に接続され、カソードが接地され、制御端子が制御部３Ａに接続されている。コンデンサＣ２は、一端が昇圧コンバータ５の二次側端子およびサイリスタ６のアノードに接続され、他端がイグニッションコイル２９の一次側コイル２９ａの一端に接続されている。

点火装置１Ａの制御部３Ａは、所定のタイミングで非導通状態のサイリスタ６にオン信号を送信して導通状態にする。サイリスタ６が非導通状態から導通状態になると、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２９の一次側コイル２９ａのエネルギーが二次側コイル２９ｂに伝わる。その結果、点火プラグ２８に高電圧が印加されて放電を発生させ、内燃機関の燃料室内の可燃混合ガスが点火される。

ＣＤＩ点火装置である点火装置１Ａによる点火制御は、第１の実施形態とほぼ同じであるが、以下のように通電指示を行わない点が異なる。

固定点火制御の場合、タイミング生成部３３は、クランク位置把握部３２によってパルスＧ１〜Ｇ３の各々の時間間隔から把握されたクランク位置に基づいて、点火信号を出力するまでの時間を算出する。例えば、パルスＧ３が検出されると、タイミング生成部３３は、タイマー４１から現在のタイマー値を取得し、取得したタイマー値に、回転数に依らない固定点火出力時間を加算することにより、点火タイミングを示す固定点火タイマカウント値を算出する。タイマー４１のタイマー値が固定点火タイマカウント値に達すると、点火指示部３４は、サイリスタ６のオン信号を点火信号として出力する。

演算点火制御の場合、タイミング生成部３３は、クランク位置把握部３２によりパルスＧ１〜Ｇ３の各々の時間間隔から把握されたクランク位置と、パルス検出部２により検出された２つのパルス間の時間間隔とに基づいて、点火信号を出力するまでの時間を算出する。例えば、図７に示すように、パルスＧ２が検出されると（時刻ｔ_ａ）、タイミング生成部３３は、タイマー４１から現在のタイマー値を取得し、取得したタイマー値に、回転数に依存する演算点火出力時間を加算することにより、演算点火タイマカウント値を算出する。回転数の算出方法、および演算点火出力時間の取得方法は、第１の実施形態と同じである。

その後、タイマー４１のタイマー値が固定点火タイマカウント値に達すると（時刻ｔ_ｂ）、点火指示部３４は、サイリスタ６のオン信号を点火信号として出力する。これにより、サイリスタ６が導通状態となり、点火プラグ２８に高電圧を印加して放電させ、内燃機関の燃料室内の可燃混合ガスが点火される。

上記のように、第２の実施形態によっても、パルス検出部２により同極性のパルスを検出するだけで点火制御を行うことができるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、パルス検出部２の回路規模を大幅に削減し、点火装置１Ａのコストダウンを図ることができる。

本発明に係るいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１Ａ 点火装置
２ パルス検出部
３，３Ａ 制御部（ＣＰＵ）
４ 内部電源回路
５ 昇圧コンバータ
６ サイリスタ
２１ 交流発電機（ＡＣＧ）
２２ 回転子
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ リラクタ
２３ 電源装置
２４ バッテリ
２５ スイッチ
２６ ピックアップコイル
２７，２９ イグニッションコイル
２７ａ，２９ａ 一次側コイル
２７ｂ，２９ｂ 二次側コイル
２８ 点火プラグ
３１ パルス間隔算出部
３２ クランク位置把握部
３３ タイミング生成部
３４ 点火指示部
３５ 通電指示部
４１ タイマー
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 検出ポイント
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｅａ （リラクタの）前端部
Ｅｂ （リラクタの）後端部
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ パルス
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 周方向間隔
ＴＲ１ トランジスタ

Claims (10)

1. 内燃機関を点火する点火装置であって、
   前記内燃機関により駆動されて発電する交流発電機の回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、
   前記パルス検出部により検出された前記第１〜第３のパルスに基づいて前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記パルス検出部により１番目に検出されたパルスと２番目に検出されたパルスとの間の第１の時間を算出し、前記２番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により３番目に検出されたパルスとの間の第２の時間を算出し、前記３番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により４番目に検出されたパルスとの間の第３の時間を算出するパルス間隔算出部と、
   前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間の大小関係に基づいて、直近に検出されたパルスが前記第１〜第３のパルスのいずれであるのかを判断し、その判断結果に基づいて前記内燃機関のクランク軸の回転角度であるクランク位置を把握するクランク位置把握部と、
   を有することを特徴とする点火装置。
2. 前記第１のリラクタと前記第２のリラクタとの間の第１の周方向間隔は、前記第２のリラクタと前記第３のリラクタとの間の第２の周方向間隔よりも小さく、前記第２の周方向間隔は、前記第３のリラクタと前記第１のリラクタとの間の第３の周方向間隔よりも小さく、
   前記クランク位置把握部は、前記第２の時間が前記第１の時間よりも大きく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも大きい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第１のパルスであると判断し、前記第２の時間が前記第１の時間よりも大きく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも小さい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第２のパルスであると判断し、前記第２の時間が前記第１の時間よりも小さく且つ前記第３の時間が前記第２の時間よりも大きい場合、前記４番目に検出されたパルスが前記第３のパルスであると判断することを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
3. 前記第２の周方向間隔は前記第１の周方向間隔の３倍以上であり、かつ前記第３の周方向間隔は前記第２の周方向間隔の３倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の点火装置。
4. 前記第２の周方向間隔は前記第１の周方向間隔の４倍以上であり、かつ前記第３の周方向間隔は前記第２の周方向間隔の４倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の点火装置。
5. 前記第１の周方向間隔と、前記第２の周方向間隔と、前記第３の周方向間隔との間の比は、１：４：１９であることを特徴とする請求項４に記載の点火装置。
6. 前記パルス間隔算出部は、前記交流発電機がスターターモータにより回転駆動される際に、前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の点火装置。
7. 前記制御部は、
   前記内燃機関の回転数が予め設定された値よりも小さい場合、前記第１〜第３のパルスの各々の時間間隔から把握されたクランク位置に基づいて、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するまでの時間を算出するタイミング生成部と、
   前記算出された前記点火信号を出力するまでの時間が経過すると、前記点火信号を出力する点火指示部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の点火装置。
8. 前記制御部は、
   前記内燃機関の回転数が予め設定された値よりも大きい場合、前記第１〜第３のパルスの各々の時間間隔から把握されたクランク位置と、前記パルス検出部により検出された２つのパルス間の時間間隔とに基づいて、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するまでの時間を算出するタイミング生成部と、
   前記算出された前記点火信号を出力するまでの時間が経過すると、前記点火信号を出力する点火指示部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の点火装置。
9. 内燃機関により駆動されて発電する交流発電機の回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、を備える点火装置の制御方法であって、
   前記第１〜第３のパルスに基づいて、前記内燃機関を点火するための点火タイミングを生成するステップと、
   前記点火タイミングが到来すると、前記内燃機関を点火するための点火信号を出力するステップと、
   を備え、
   前記点火タイミングを生成するステップは、
   前記パルス検出部により１番目に検出されたパルスと２番目に検出されたパルスとの間の第１の時間を算出し、前記２番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により３番目に検出されたパルスとの間の第２の時間を算出し、前記３番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により４番目に検出されたパルスとの間の第３の時間を算出するステップと、
   前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間の大小関係に基づいて、直近に検出されたパルスが前記第１〜第３のパルスのいずれであるのかを判断し、その判断結果に基づいて前記内燃機関のクランク軸の回転角度であるクランク位置を把握するステップと、
   前記把握されたクランク位置に基づいて前記点火タイミングを生成するステップと、
   を有することを特徴とする点火装置の制御方法。
10. 回転子と、前記回転子の外周に周方向に沿って不等間隔に設けられた第１〜第３のリラクタとを有し、内燃機関により駆動されて発電する交流発電機と、
    前記内燃機関を点火する点火装置と、を備え、
    前記点火装置は、
    前記第１〜第３のリラクタにそれぞれ対応する、同じ極性の第１〜第３のパルスを検出するパルス検出部と、
    前記パルス検出部により検出された前記第１〜第３のパルスに基づいて前記内燃機関の点火制御を行う制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記パルス検出部により１番目に検出されたパルスと２番目に検出されたパルスとの間の第１の時間を算出し、前記２番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により３番目に検出されたパルスとの間の第２の時間を算出し、前記３番目に検出されたパルスと前記パルス検出部により４番目に検出されたパルスとの間の第３の時間を算出するパルス間隔算出部と、
    前記第１の時間、前記第２の時間および前記第３の時間の大小関係に基づいて、直近に検出されたパルスが前記第１〜第３のパルスのいずれであるのかを判断し、その判断結果に基づいて前記内燃機関のクランク軸の回転角度であるクランク位置を把握するクランク位置把握部と、
    を有することを特徴とする内燃機関駆動システム。

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