JP6457840B2 - Control device for internal combustion engine and control method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法に係り、特にバッテリーレスシステム向け内燃機関に好適な内燃機関用制御装置及びそれを用いた制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine and a control method using the same, and more particularly to a control device for an internal combustion engine suitable for an internal combustion engine for a batteryless system and a control method using the same.
軽量化や保守の容易性のために、バッテリを搭載しない、いわゆるバッテリレス内燃機関が、キックスタート方式の二輪車両やリコイルスタート方式の芝刈り機等で広く使用されている。またバッテリを搭載していても、バッテリが機能喪失してバッテリを使用できない場合に備えて、リコイルスタート方式のスタータを備えた内燃機関が船外機等に使用されている。本発明においては、これらバッテリ機能がないまたは喪失した状態でも運転可能な機械の制御装置を、以後バッテリレス制御装置と称す。 In order to reduce weight and ease of maintenance, a so-called battery-less internal combustion engine not equipped with a battery is widely used in kick start type two-wheeled vehicles, recoil start type lawn mowers, and the like. An internal combustion engine equipped with a recoil start type starter is used for an outboard motor or the like in preparation for a case where the battery cannot be used due to loss of function even if the battery is mounted. In the present invention, a control device for a machine that can be operated even when the battery function is absent or lost is hereinafter referred to as a batteryless control device.
バッテリレス制御装置を備えるエンジン始動システムの例が、特許文献1に記載されている。この公報に記載のエンジン始動システムでは、キックスタータによりエンジンが始動される。ジェネレータが発生する電圧が所定値以上になると、ECMが起動し、一般負荷用リレーに信号を出力して一般負荷に対する電力供給を遮断する。エンジン回転数が第1設定値になったらインジェクタやイグニッションコイルを作動させる。エンジン回転数が第2設定値に達しかつ第1設定値になってから所定時間経過したら、一般負荷に対する電力供給の遮断を解除している。
An example of an engine start system including a batteryless control device is described in
バッテリレス内燃機関の制御装置の他の例が、特許文献2に記載されている。この公報に記載の電源装置では、始動性能と負荷作動時における電源電圧の安定性とを同時に確保するために、交流ジェネレータで発電された電力を、レギュレータを介して電源ラインに供給している。その際、第1、第2のコンデンサを並列に接続し、第2のコンデンサにスイッチを介在させている。スイッチをオンオフして第1のコンデンサへの充電後に、第2のコンデンサを充電している。
Another example of a control device for a batteryless internal combustion engine is described in
例えば自動2輪車に用いられるバッテリレスの内燃機関では、キックスタート方式を採用しているので、搭乗者のキックにより内燃機関(エンジン)のクランク軸が回動し、このクランク軸に直接または連結手段を介して設けられたフライホイール等に取り付けたジェネレータが発電する。ジェネレータで発生した電力は、レギュレータを介して接続されたコンデンサに供給され、以後のエンジンの回転において燃料噴射システムの電力源として使用される。 For example, a battery-less internal combustion engine used for motorcycles employs a kick start system, so that the crankshaft of the internal combustion engine (engine) is rotated by a passenger's kick and is directly or connected to the crankshaft. A generator attached to a flywheel or the like provided through the means generates power. The electric power generated by the generator is supplied to a capacitor connected via a regulator, and is used as a power source for the fuel injection system in the subsequent engine rotation.
ところで、バッテリレスのエンジンでは、エンジンの確実な始動を達成するため、最初のキックで発生する電力が小さくても始動するように、コンデンサの容量を小さくなっている。コンデンサの容量を小さくすることにより、制御装置が有するマイコンの作動電源に必要な電力を、1回のキック動作でコンデンサに蓄えることを可能にしている。 By the way, in a batteryless engine, in order to achieve a reliable start of the engine, the capacity of the capacitor is reduced so that the engine can be started even if the electric power generated by the first kick is small. By reducing the capacity of the capacitor, it is possible to store the power necessary for the operation power source of the microcomputer included in the control device in the capacitor by one kick operation.
始動性の確保からコンデンサ容量を小さくしたので、エンジンの停止時には、エンジン制御装置(ECU)の電源がすぐに喪失される。そのため、ECUが有するマイコンが停止し、エンジン停止時に必要なエンジン停止前処理ができなくなる恐れがある。近年使用されている汎用のエンジンにおいては、エンジンの急激な停止でも不揮発性メモリであるEEPROMへ停止までの運転時間やモータの停止位置の記録等の処理をマイコンがしており、ECUの電源が喪失するとこれらの処理が不可能となる。 Since the capacitor capacity is reduced to ensure startability, the power source of the engine control unit (ECU) is immediately lost when the engine is stopped. For this reason, the microcomputer of the ECU stops, and there is a possibility that the engine stop pre-processing necessary when the engine is stopped cannot be performed. In general-purpose engines used in recent years, even when the engine is suddenly stopped, the microcomputer performs processing such as recording the operation time until the stop and the stop position of the motor in the EEPROM which is a nonvolatile memory. If lost, these processes become impossible.
上記特許文献1に記載のエンジン始動システムでは、エンジンの回転数に応じてジェネレータで発生した電力の一般負荷への供給を切り替えてエンジンの始動性を向上させている。しかし、エンジンの停止時、特に急停止時におけるECMが備えるマイコンの動作確保については考慮されていない。
In the engine start system described in
上記特許文献2には、ジェネレータで発生した電力を2個の並列接続したコンデンサに供給しており、これらのコンデンサに蓄電された電力は、負荷にも供給されている。ここで、電源装置が有するマイコンは、エンジン停止時に停止処理をするのが一般的であるが、エンジンの急停止(エンスト)時等には、急激に電力が喪失される。その際、DC負荷等へも電力が供給されているので、マイコンには、停止処理動作を継続するための電力が必ずしも供給されない。
In
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、バッテリレスの内燃機関用制御装置において、エンジンの始動性を高めつつ、エンジンの異常停止時においてもマイコンによる停止処理動作を確実に実行できるようにすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a battery-less control device for an internal combustion engine that improves the engine startability and also performs a stop processing operation by a microcomputer even when the engine stops abnormally. Is to be able to execute it reliably.
上記目的を達成する本発明の特徴は、内燃機関のクランク軸の端部側に直接または動力伝達装置を介して取り付けたACジェネレータが発生した電力により、内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関用制御装置において、内燃機関の動作制御用のマイコンと、このマイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと、前記ACジェネレータで発生した電力を整流および平滑化する内蔵レギュレータとを備え、前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に、小容量の第1のコンデンサと、複数の切換手段にそれぞれ直列接続され、前記第1のコンデンサより容量が大である複数の第2のコンデンサが並列接続されていることにある。 A feature of the present invention that achieves the above object is for a batteryless internal combustion engine that controls an internal combustion engine by electric power generated by an AC generator attached directly to the end of a crankshaft of the internal combustion engine or via a power transmission device. The control device includes a microcomputer for controlling the operation of the internal combustion engine, a voltage regulator for power supply of the microcomputer that supplies power to the microcomputer , and a built-in regulator that rectifies and smoothes the power generated by the AC generator. A first capacitor having a small capacity and a plurality of second capacitors each having a larger capacity than the first capacitor are connected in parallel between the regulator and the voltage regulator for the microcomputer power supply. There is in being.
そしてこの特徴において、前記第2のコンデンサを切り換える切換手段はMOSFETであり、このMOSFETの駆動を前記マイコンが制御するのがよく、前記マイコンが複数の前記切換手段に指令するタイミングは、切換手段ごとに異なっており、前記内燃機関の回転速度が上昇するにつれて順次切り換えられ、前記切換手段の切り換え間隔が所定時間以下の場合には所定時間に達するまで切り換えないことが望ましい。また、前記複数の第2のコンデンサを、前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に配置する代わりに、前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記マイコン間に配置してもよい。 In this feature, the switching means for switching the second capacitor is a MOSFET, and it is preferable that the microcomputer controls the driving of the MOSFET, and the timing at which the microcomputer commands the plurality of switching means is set for each switching means. It is desirable that the switching is performed sequentially as the rotational speed of the internal combustion engine increases, and when the switching interval of the switching means is equal to or shorter than a predetermined time, it is preferable not to switch until the predetermined time is reached. The plurality of second capacitors may be arranged between the microcomputer power supply voltage regulator and the microcomputer instead of being arranged between the built-in regulator and the microcomputer power supply voltage regulator.
さらに、複数の第2のコンデンサを前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に配置する代わりに、前記第1のコンデンサより容量が大である1個の第2のコンデンサを前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間または前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記マイコン間に接続し、前記第2のコンデンサにFETを直列接続し、前記マイコンは、前記内燃機関の回転速度が予め定めた回転速度域に達したら、前記FETをPWM駆動して前記第2のコンデンサを電気的な切断状態から接続状態へ切り換えて充電するようにしてもよい。 Further, instead of disposing a plurality of second capacitors between the built-in regulator and the microcomputer power supply voltage regulator, a single second capacitor having a larger capacity than the first capacitor is connected to the built-in regulator and the voltage regulator. Connected between the microcomputer power supply voltage regulator or between the microcomputer power supply voltage regulator and the microcomputer, the FET is connected in series to the second capacitor, and the microcomputer has a rotation speed range in which the rotation speed of the internal combustion engine is predetermined. Then, the FET may be PWM-driven to charge the second capacitor by switching from the electrically disconnected state to the connected state.
さらにまた、1個の第2のコンデンサを前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に配置する代わりに、前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記マイコン間に配置し、前記マイコンは前記FETをPWM駆動して前記第2のコンデンサを電気的な切断状態から接続状態へ切り換えて充電するようにしてもよい。 Furthermore, instead of arranging one second capacitor between the built-in regulator and the microcomputer power supply voltage regulator, the second capacitor is arranged between the microcomputer power supply voltage regulator and the microcomputer, and the microcomputer PWM-drives the FET. Then, the second capacitor may be charged by switching from the electrically disconnected state to the connected state.
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、内燃機関に取り付けたACジェネレータが発生した電力により内燃機関の制御装置が内燃機関を制御するバッテリレスの内燃機関の制御方法において、前記内燃機関の制御装置は、マイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと前記ACジェネレータの出力が入力される内蔵レギュレータとの間に第1のコンデンサを有しており、さらに前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間または前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記マイコン間に設けられ、電源ラインに並列接続され、この第1のコンデンサより容量が大の複数の第2のコンデンサを、前記内燃機関の回転速度が複数の予め定めた回転速度に達したら、前記切換手段を用いて電気的な切断状態から接続状態へ順次切換えることにある。 Another feature of the present invention that achieves the above object is to provide a control method for a batteryless internal combustion engine in which the control device for the internal combustion engine controls the internal combustion engine by the electric power generated by the AC generator attached to the internal combustion engine. The control device includes a first capacitor between a microcomputer power supply voltage regulator that supplies power to the microcomputer and a built-in regulator to which the output of the AC generator is input, and the built-in regulator and the microcomputer power supply. provided between use voltage regulators or said voltage regulator microcomputer power between the microcomputer, connected in parallel to the power supply line, the first second capacitor capacity is more mass than the capacitor, the rotation speed of the internal combustion engine When a plurality of predetermined rotational speeds are reached, an electrical disconnection state is established using the switching means. There is sequentially switched it to La connection state.
そしてこの特徴において、前記複数の第2のコンデンサは、電気的な接続状態が同時には切換えられず、かつ前記切換手段の切り換え間隔が所定時間以下の場合には所定時間に達するまで切り換えないのがよく、前記複数の第2のコンデンサは、内燃機関の始動時には電気的に切断されており、一旦接続されたら前記内燃機関の制御装置がリセットするまで電気的な接続状態を保持することが望ましい。 In this feature, the plurality of second capacitors may not be switched until the predetermined time is reached when the electrical connection state is not switched at the same time and the switching interval of the switching means is equal to or shorter than the predetermined time. Preferably, the plurality of second capacitors are electrically disconnected when the internal combustion engine is started, and once connected, it is desirable to maintain the electrical connection state until the control device of the internal combustion engine is reset.
またこの特徴において、前記複数の第2のコンデンサの代わりに前記第1のコンデンサより容量が大である1個の第2のコンデンサを、前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間または前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記マイコン間に接続し、前記第2のコンデンサのPWM充電回数もしくはPWM充電時間が予め定めた値に達したら充電完了とみなして、その後は内燃機関の制御装置がリセットされるまで電気的な接続状態を保持するのが望ましい。
Further, in this feature, instead of the plurality of second capacitors, one second capacitor having a larger capacity than the first capacitor is connected between the built-in regulator and the microcomputer power supply voltage regulator or the microcomputer power supply. Connected between the voltage regulator and the microcomputer, and when the number of PWM charging times or PWM charging time of the second capacitor reaches a predetermined value, it is considered that the charging is completed, and thereafter the control device of the internal combustion engine is reset It is desirable to maintain an electrical connection.
本発明によれば、エンジンに付設したジェネレータで発生する電力を、レギュレータを介して常時接続の容量の小さい第1のコンデンサと、始動時には切り離されており所定の回転速度以上で充電開始されかつエンジン制御装置のリセット時まで接続状態が保持される第2のコンデンサをマイコン駆動電源としているので、バッテリレスの内燃機関用制御装置において、エンジンの始動性を高めつつ、エンジンの異常停止時においてもマイコンによる停止処理動作を確実に実行できる。 According to the present invention, the electric power generated by the generator attached to the engine is disconnected from the first capacitor having a small capacity that is always connected via the regulator, and is charged at a predetermined rotational speed or more, and is separated at the time of starting. Since the second capacitor that maintains the connection state until the control device is reset is used as the microcomputer drive power source, in the battery-less internal combustion engine control device, the microcomputer is improved even when the engine is abnormally stopped while improving the engine startability. It is possible to reliably execute the stop processing operation.
以下本発明に係る内燃機関用制御装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、125ccクラスの自動2輪車が備えるバッテリレスの内燃機関をキックスタートおよび停止する場合を例にとり説明するが、本発明は自動2輪車用の内燃機関に限るものではなく、芝刈り機や船外機の内燃機関にも適用できる。また、船外機の場合、バッテリを有するのが一般的であるが、何らかの事情でバッテリ機能が喪失した場合にもバッテリレス内燃機関と同様な状態になるので、この場合も本発明においてはバッテリレス内燃機関と呼ぶ。 Several embodiments of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, a case where a batteryless internal combustion engine included in a 125 cc motorcycle is kick-started and stopped will be described as an example. However, the present invention is limited to an internal combustion engine for a motorcycle. Instead, it can also be applied to lawn mowers and outboard motor internal combustion engines. Further, in the case of an outboard motor, it is common to have a battery, but even if the battery function is lost for some reason, it will be in the same state as a batteryless internal combustion engine. It is called a less internal combustion engine.
図1は、バッテリレス内燃機関が備える制御装置(ECU)の一実施例の模式図である。内燃機関200では、シリンダとシリンダ内を往復動するピストンとの間に、図示しない燃料噴射装置から燃料が噴射され、この噴射された燃料に点火プラグ210が点火することにより、シリンダに接続されたコンロッドに連結されたクランク軸が220回動する。クランク軸220の一端側には、フライホイールマグネト230が取り付けられており、回転脈動を低減する。フライホイールの内周面には、永久磁石が4〜12極、N極とS極が交互に配列されており、この永久磁石とフライホイールマグネトの内周側に配置したステータコイルとで、ACジェネレータが構成される。なお、本実施例では、ACジェネレータ240の極数は4極である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a control device (ECU) included in a batteryless internal combustion engine. In the
なお、ステータコイルは周方向に複数配置されており、その中のいくつかがマイコン170やインジェクタ271、点火用コンデンサ昇圧回路272に電力を供給する。残りのステータコイルは、燃料ポンプやオイルポンプ、ヘッドライト等の一般負荷260に、レギュレータ250を介して接続されている。マイコン130は、詳細を後述するエンジン始動時のイニシャライズ処理及びエンジン停止時の終了処理に用いられる。
A plurality of stator coils are arranged in the circumferential direction, and some of them supply power to the microcomputer 170, the
ECU100のマイコン130の駆動部は、ACジェネレータ240で発生した電力を整流および平滑化する内蔵レギュレータ110と、内蔵レギュレータ110の出力を一時的に蓄電するコンデンサ(C0)140と、コンデンサ(C0)140から供給される電力の電圧を、マイコン130の規定電圧に変換する5Vレギュレータ120とを備える。コンデンサ(C0)140と5Vレギュレータ120間に、ECU100が直接駆動する燃料噴射装置271や、点火用コンデンサ昇圧回路272等が接続されている。点火用コンデンサ昇圧回路にはコンデンサ等を介してイグニションコイル273が接続されている。イグニッションコイル273は、点火プラグ274の印加電圧を発生する。
The drive unit of the
なお、ECU100には、回転速度検出のためにフライホイールマグネト230に設けたパルス信号検出手段241からの信号が入力されており、これらの信号はマイコン130にて信号処理される。また、マイコン130には、エンジン駆動のためにエンジン200や車体各部に設けた各種センサの信号275も入力される。
The
ここで本発明の特徴として、コンデンサ(C0)140と5Vレギュレータ120との間に、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163を、MOSFET151〜153を介して並列に接続している。MOSFET151〜153は、マイコン130に接続されており、その動作閾値がそれぞれ個別にマイコン130に定義されており、その定義に則りマイコン130に操作される。
Here, as a feature of the present invention, a plurality of second capacitors (C 1 to C 3 ) 161 to 163 are connected in parallel via the
ところで、エンジン200の保守・管理のために、エンジン200の稼働記録を常時記録することが望ましいが、この記録に用いるEEPROMには、書き込み回数の制限があるので、実用的にはエンジンの停止への移行が確定した時のみに終了処理として、EEPROMにエンジンの運転履歴や故障履歴情報を書き込む。エンジン停止状態移行確定判定時を起点に処理が実施されるという特性上、従来のバッテリレス内燃機関では、コンデンサ容量が小さいため、終了処理を完了する前にマイコンが停止してしまう。そこで、本実施例では上記第2コンデンサ(C1〜C3)161〜163に充電した電力をこれらの処理に使用できるようにしている。
By the way, it is desirable to always record the operation record of the
エンジン始動において、クランキング開始後電源が立ち上がり次第、マイコン130のイニシャライズが開始される。イニシャライズが完了次第、点火・噴射等のエンジン制御が可能となる。エンジンの始動性を向上させるには、電源電圧を早期に立ち上げ、マイコンの起動をより早いタイミングとし、より早い時点から点火・噴射を実行することが肝要である。そこで、第1のコンデンサ(C0)の容量を小さくして、エンジン200の始動時にACジェネレータ240で発生するわずかな電力でマイコン130の電源電圧を早期に確保し、イニシャライズ処理を完遂可能としている。
When the engine is started, initialization of the
また、ECU100の直接駆動負荷271,272の電源ともなっている内蔵レギュレータ110では、発熱が懸念される。そこで、内蔵レギュレータ110の発熱をできるだけ抑制するために、ACジェネレータ240の巻線の巻数を多くして、エンジン200の低回転速度域から高回転速度に達するまで、出力がほぼフラットとなるような特性が得られるように、ACジェネレータ240の特性を設定している。その一方、エンジン200の始動時から低回転速度域の間および高回転速度域では、以下の理由で電力の余裕がなくなっている。
Further, the built-in
エンジン200の始動時から低回転速度域では、ACジェネレータ240の発電量自体が少ない上に、始動時はインジェクタの噴射時間が長く電力消費量が多い。また、平滑用コンデンサをチャージする必要等もある。一方、高回転速度域では、点火用コンデンサに充電するために動作するDC−DCコンバータやインジェクタの負荷が増大するため、電力消費量自体が多い。
In the low rotational speed range from the start of the
エンジン200の中回転速度域では、燃料噴射装置が必要とする電力量はACジェネレータが発生する電力量よりも少ないので、電力余剰が発生する。そこで、この余剰電力で複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163を充電する。その際、段階的に複数のコンデンサ(C1〜C3)161〜163に充電させているので、各コンデンサ(C1〜C3)161〜163の充電にさかれる電力量は少なくて済み、コンデンサ(C1〜C3)161〜163への充電時の一時的な電圧降下量を低減でき、安定した電圧をマイコン130に供給できる。
In the middle rotation speed region of
次に、図1に示した本発明に係るECU100の動作を、図2を用いて説明する。図2はエンジン始動時のECUの動作の概要を示すフローチャートである。キックスタートによりクランク軸220が回転すると、クランク軸220の軸端に取り付けたフライホイールに形成したACジェネレータが発電し、内蔵レギュレータ110を経由して第1のコンデンサ(C0)140の蓄電が開始される。点火プラグによる燃料への点火が成功裏に進行すると、エンジン200は回転速度を高めていく。
Next, the operation of the
クランク軸220の回転速度が予め定めた第1設定値N1に達したら(ステップS210)、複数の第2のコンデンサの中の1個のコンデンサ(C1)161との接続を実施する(MOSFET151をON状態にする)(ステップS220)。ここで、設定回転速度N1は、ECU直接駆動負荷271、272にACジェネレータ240が電力を供給しても余剰電力が発生し始める回転速度とする、のが望ましい。
It reaches the first set value N 1 to the rotational speed of the
エンジン200の回転速度の上昇が続き、予め定めた第2設定値N2に達したら(ステップS230)、第2のコンデンサ中の他の1個のコンデンサ(C2)162との接続を実施する(MOSFET152をON状態にする)。コンデンサ(C2)162の充電が開始される(ステップS240)。さらに回転速度が上昇して予め定めた第3設定値N3に達したら(ステップS240)、第2のコンデンサ中の残りの1個のコンデンサ(C3)163との接続許可を実施し、コンデンサ(C3)163の充電が開始される(ステップS260)。
Increase in the rotational speed of the
ここで、設定回転速度N3は、エンジンの回転速度が高回転速度域に達し余剰電力が発生しなくなる回転速度よりも十分低い回転速度とするのが良い。設定回転速度N2は、設定回転速度N1とN3の間の適宜な値とし、コンデンサ(C1)161とコンデンサ(C2)162またはコンデンサ(C2)162とコンデンサ(C3)163の2個のコンデンサが実質的に同時に切換えられることがないように、十分な間隔を与えることが望ましい。 Here, the setting rotational speed N 3 is good to the rotational speed of the high rotational speed region to reach the surplus electric power is not generated rotational speed sufficiently lower rotational speed than the engine. The set rotational speed N 2 is an appropriate value between the set rotational speeds N 1 and N 3 , and the capacitor (C 1 ) 161 and the capacitor (C 2 ) 162 or the capacitor (C 2 ) 162 and the capacitor (C 3 ) 163 It is desirable to provide sufficient spacing so that the two capacitors are not switched substantially simultaneously.
上記手順において、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163を切り換える場合には、切換え間隔が短くならないよう予め定めた時間経過後でなければ、切換えを実行しない。これは切り替え時間が短すぎると、第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163への充電が不十分となる事態の発生を防止するためである。 In the above procedure, when switching the plurality of second capacitors (C 1 to C 3 ) 161 to 163, switching is not performed unless a predetermined time has elapsed so as not to shorten the switching interval. This is to prevent the occurrence of a situation where the charging of the second capacitors (C 1 to C 3 ) 161 to 163 becomes insufficient if the switching time is too short.
以上が、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163を設けて充電処理をする原理の説明であるが、次に具体的なエンジン200の始動例を図3及び図4に、エンジン200の停止例を図5及び図6にそれぞれ示すシミュレーション結果を用いて説明する。その際、本発明の第1のコンデンサC0に対応するコンデンサのみをマイコン電源部が有する場合を、従来のECUの例として比較例で示す。
The above is a description of the principle of charging by providing a plurality of second capacitors (C 1 to C 3 ) 161 to 163. Next, a specific example of starting the
図3に、エンジン200の始動時における、内蔵レギュレータ110から出力されるECU100の電源電圧と、5Vレギュレータ120から出力されるマイコン130の電源電圧の時間変化を示す。図3(a)は、本実施例によるものであり、図3(b)は比較例に係る時間変化である。時間t0でペダルをキックしてキッキングが開始されると、一点鎖線301で示したECU100の電源電圧が上昇し始め、最終的には、14V程度まで電圧上昇する。一方実線302で示したマイコン電源電圧は、シリンダ1が往復した1クランク開始時間t1前後から、上昇し始める。そして、2回目のクランキング開始時間t2に達するまでに、マイコン130が稼働可能な閾値電圧Vthを超える。マイコン130が稼働可能になったので、時間tisにイニシャル処理を開始し、第2クランキング開始時間t2よりも前の時間tieにイニシャル処理を終える。したがって、エンジンの点火動作(初爆)を2クランキング開始時t2近辺まで早めることが可能になる。
FIG. 3 shows changes over time in the power supply voltage of
これに対し、第1のコンデンサC0に比べて大容量のコンデンサを接続した比較例では、第1、第2回目のクランキング開始時間t1、t2までにマイコン130を駆動可能な電圧Vthに達していない。そして、第2クランキング開始時間t2から第3クランキング開始時間t3の間でようやく閾値電圧Vthに達し、イニシャライズ処理を開始できる。イニシャライズ処理のために処理時間Pinを要するため、イニシャライズ処理の終了時間は第3クランキング開始時間t3よりも後の時間になる。すなわち、この比較例では、3クランキングした後でしか、イニシャライズを完了できず、エンジン200の初爆は最短でも第4クランキング目以降となる。通常のバッテリレスでキックスタータを始動装置とした自動二輪車では、第3クランキング開始時t3くらいまでに初爆が生じないと、エンジン200の始動は困難である。
On the other hand, in the comparative example in which a capacitor having a larger capacity than that of the first capacitor C0 is connected, the voltage V th that can drive the
エンジン200の始動時のECUの詳細を、図4を用いて説明する。図4(a)は図3(a)と同様に本実施例のECU100各部の電圧の時間変化であり、図4(b)は図3(b)と同様のコンデンサ配置とした比較例におけるECU100の各部の電圧の時間変化である。曲線400は、ACジェネレータ240で発生した電圧を内蔵レギュレータで全波整流した後の電圧波形であり、図1の矢印Aで示した点での電圧波形である。一点鎖線401で示した電圧波形は、図1の矢印Bで示した点での電圧波形である。また、実線402で示した電圧波形は、図1の矢印Cで示した5Vレギュレータ120の出力側における電圧波形であり、マイコン130の駆動電圧である。本実施例のACジェネレータ240は4極であるから、全波整流値の4山が1クランキングに対応する。
Details of the ECU when the
本実施例では、後述する比較例に比べて第1コンデンサ(C0)140の容量を小さくして第1コンデンサ(C0)140の充電時間を極力短縮しているので、第1クランキング開始時t1前後にマイコン電源電圧402がマイコン駆動可能電圧閾値Vthに達している。この時、第1のコンデンサの容量(C0)140が小さいので、平滑化作用が小さく、電圧リップルがマイコン電圧曲線402およびECU電源電圧401の双方で、大きくなっている。
In this embodiment, since as much as possible reduce the charging time of the first capacitor (
一方、容量の大きな第1のコンデンサだけを設けた比較例では、一点鎖線411で示したECU100の電源電圧曲線および実線412で示したマイコン130の駆動電圧のいずれもが、リップルがほぼない滑らかな電圧上昇曲線となっている。これは、第1のコンデンサの容量が大きいので、平滑化作用が大きくなるからである。その反面、第1のコンデンサの蓄電時間が長くなり、マイコン130の駆動電圧曲線412がマイコン130の駆動可能電圧閾値Vthに達する時間およびECUの電源電圧曲線411が14Vに達する時間は、第2クランク開始時t2よりは後になっている。したがって、本実施例によれば、比較例に比べてエンジン100の初爆を早めることができ、エンジンスタート確率を高めることができる。
On the other hand, in the comparative example in which only the first capacitor having a large capacity is provided, both the power supply voltage curve of the
なお比較例において、第1のコンデンサの容量を本実施例のように小さくした場合には、エンジンの始動時には本実施例と同様の効果が得られるが、第2のコンデンサを備えないので、停止処理時の電源不足を生じる。これについては、後述する。 In the comparative example, when the capacity of the first capacitor is reduced as in the present embodiment, the same effect as in the present embodiment can be obtained when the engine is started, but the second capacitor is not provided, so that the stop is stopped. Insufficient power supply during processing. This will be described later.
次に上記実施例のECU100を有するエンジン200を停止させる場合について、図5A,5B及び図6を用いて説明する。図5Aは、正常停止処理の場合であり、図5Bはエンスト等の異常停止処理の場合である。
Next, the case where the
図5A(a)では、実線500がエンジン200の回転速度の変化を示している。また、図5A(b)は、本実施例のECU100を用いた場合のECU電源電圧変化を一点鎖線501で、マイコン130の駆動電圧変化を実線502で示している。図5A(c)は比較例のECUを用いた場合であり、一点鎖線511でECU電源電圧の変化を、実線512でマイコン駆動電圧の変化を示している。
In FIG. 5A (a), a
運転停止の場合には、エンジン200を停止するために、時間tk0にエンジン停止手段をオンする。エンジン停止手段がオンされると、ECU200はエンジン200を停止させる。ECU100によるエンジン200の停止制御により、エンジン200の回転速度が低下し、エンジン停止状態移行確定回転速度に達したtk1に、ECU100は、正常運転停止処理の実行を開始(ts1)する。エンジン200は時間tk2に停止する。
When the operation is stopped, the engine stop means is turned on at time t k0 in order to stop the
すなわち、正常運転停止の場合には、ECU100はエンジン停止状態移行確定判定時tk1に、今回の運転情報を不揮発性メモリ(EEPROM)に記憶する停止処理を開始する(tk1=ts1)。停止処理には停止処理時間Pkを要し、停止処理終了時間ts2で終了する。このとき、マイコン130の電源電圧が閾値電圧Vthにまで低下する時間tdは、停止処理終了時間ts2よりも後であるので、EEPROMへの書き込み完了までマイコン130の電源が確保されており、正常に書き込みが完了する。
That is, in the case of a normal operation stop, the
なおエンジン200の回転速度が低下しても、エンジン停止手段によるエンジン停止でなく、回転速度がエンジン停止状態移行確定回転速度を切るまでに至らないような場合において、エンジン200の回転速度が回復すれば停止処理は実行されず、EEPROMへの書き込みも行われない。これにより、EEPROMの記憶領域への不必要な書き込みを回避する。
Even if the rotational speed of the
一方、第2のコンデンサを有しない比較例においても、エンジン停止手段がオンされると、本実施例と同様のタイミングで停止処理を開始する。しかしながら、第2のコンデンサを有しないため、マイコンの電源電圧は、停止処理を継続するのに必要な時間Pkが経過する前に閾値電圧Vth以下になる。すなわち、閾値電圧Vth以下となる時間tdは、停止処理が完了するであろう時間ts2よりも前であるので、EEPROMへの書き込み完了以前にマイコンの電源が消失し、異常書き込みとなる。 On the other hand, also in the comparative example having no second capacitor, when the engine stop means is turned on, the stop process is started at the same timing as in the present embodiment. However, since the second capacitor is not provided, the power supply voltage of the microcomputer becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth before the time Pk necessary for continuing the stop process elapses. In other words, the time t d when the threshold voltage Vth or less is before the time t s2 at which the stop process will be completed, the microcomputer power is lost before the writing to the EEPROM is completed, resulting in abnormal writing. .
図5B(a)の実線500が、異常停止時のエンジン200の回転速度の変化である。図5B(b)では、本実施例のECU100を用いた場合のECU電源電圧変化を一点鎖線501で、マイコン130の駆動電圧変化を実線502で示している。図5B(c)は比較例のECUを用いた場合であり、一点鎖線511でECU電源電圧の変化を、実線512でマイコン駆動電圧の変化を示している。
A
エンスト等のトラブルによりエンジン200が急停止する異常停止の場合には、図5B(a)の実線で示すように、急激にエンジン200が停止する。一方、ECU100のマイコン130は図5B(a)の一点鎖線で示すように、tedだけ時間遅れでエンジン200の停止を検出し、異常停止処理を開始する。これは、急激なエンスト等によりパルサ信号が急に途絶え、マイコン130が回転速度を更新できず、エンスト判定時間tedだけエンジン停止前の回転速度を保持するためである。
In the case of an abnormal stop where the
ECU100がエンストを判定すると、エンジン200は回転速度を0とする。この回転速度は、エンジン停止状態移行確定判定を通常実施する回転速度を下回っているので、ECU100はエンジン200の回転速度を0とした時点で、エンジンの稼働情報や停止原因等を記録する異常終了処理を開始(te1)する。
When
異常停止処理には、時間Peを要するが、エンジン200が停止しても第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163からマイコン130に給電されるので、マイコン130には時間tdまで閾値電圧Vth以上の電力が供給される。時間tdは異常停止処理時間Peが経過する異常停止処理終了時間te2よりも後であるから、エンジン200の異常停止時でも、EEPROMへの書き込み処理の完了までマイコン130の電源が確保されており、正常に書き込みが終了する。
The abnormal stopping process is time consuming P e, the
これに対して、第2のコンデンサを有しない比較例では、エンジン100の異常停止後急速にマイコンへの供給電源が喪失する。そのため、本実施例と同様にエンジン停止後遅れ時間tedに異常停止処理を開始しても、マイコン電源電圧が閾値電圧Vthになる時間tdは異常停止処理を完了するのに必要な時間Peが経過する時間te2よりも早く、EEPROMへの書き込みが完了する前に電源が喪失するので、正常な書き込みができない。
On the other hand, in the comparative example that does not have the second capacitor, the power supply to the microcomputer is lost rapidly after the
以上図5A(b)、図5B(b)に示すように、本実施例においては、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163に蓄電しているので、エンジン100の速度低下および停止後でも、ECU直接駆動負荷170およびマイコン130への供給電圧502は、長時間にわたりマイコン駆動可能閾値電圧Vthを超えており、エンジン200の停止tk2後である正常停止処理および異常停止処理のいずれにおいても処理時間Pk、Peを確保でき、マイコン130による停止処理が可能になっている。逆に言えば、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163の容量を、異常停止処理と正常停止処理にかかわらず、停止処理ができる電源容量になるように設定している。
As described above with reference to FIGS. 5A (b) and 5B (b), in this embodiment, since the plurality of second capacitors (C1 to C3) 161 to 163 are charged, the speed reduction of the
一方、図5A(c)、図5B(c)に示す第1のコンデンサのみを有する比較例のECUにおいては、エンジンの始動性を高めるために第1のコンデンサの容量を、本実施例と同程度の容量に設定している。この場合、エンジン停止状態移行確定判定時tk1に停止処理を開始して、EEPROMに今回の運転の稼働情報を記録し始める。しかし、第1のコンデンサからだけの給電では電力量が不足しており、停止処理を完了できる処理時間PkまたはPe経過までに、マイコン130の駆動電源電圧512とECU電源電圧の双方が早期に低下する。マイコン130の駆動電源電圧512に至っては、停止処理の完了前に駆動可能閾値電圧Vth以下となる。これにより停止処理は失敗で終わり、最悪の場合、データの破損という事態を生じる。
On the other hand, in the ECU of the comparative example having only the first capacitor shown in FIGS. 5A (c) and 5B (c), the capacity of the first capacitor is the same as that of the present embodiment in order to improve the startability of the engine. The capacity is set to about. In this case, the stop process is started at the engine stop state transition determination time tk1, and the operation information of the current operation is started to be recorded in the EEPROM. However, the supply of power from only the first capacitor is insufficient amount of power, until the processing time P k or P e lapse that can complete the stopping process, both the drive
この不具合を解消するためには、第1のコンデンサの容量を本実施例の場合とは異なり、大容量にしてエンジンの正常運転中に第1のコンデンサを充電して異常停止時に第1のコンデンサから給電するようにすればよい。しかしその場合、上述したようにエンジンの始動特性が劣化する。また、他の解消方法として、エンジン停止状態移行確定回転速度判定時のエンジン回転速度よりも高速のエンジンの回転速度において、停止処理をすれば正常停止処理をエンジン停止前に実行可能である。しかしながら、エンジン停止状態移行確定回転速度判定時よりも高速時点で停止処理を開始すると、実際はエンジンを停止させない場合にもEEPROMに書き込むことになり、上書きにより無駄な書き込みをすることになる。また、エンスト等の異常停止にはやはり対応できない。 In order to solve this problem, unlike the case of the present embodiment, the capacity of the first capacitor is increased to charge the first capacitor during normal operation of the engine so that the first capacitor is abnormally stopped. The power may be supplied from. However, in that case, the engine starting characteristics deteriorate as described above. As another solution method, if the stop process is performed at an engine speed higher than the engine speed at the time of determining the engine stop state transition fixed rotation speed, the normal stop process can be executed before the engine stops. However, if the stop process is started at a higher speed than when the engine stop state transition determination rotational speed is determined, even if the engine is not stopped, data is written to the EEPROM even if it is not stopped, and unnecessary writing is performed due to overwriting. Moreover, it cannot respond to an abnormal stop such as an engine stall.
エンジン停止時であってエンジン停止状態移行確定回転速度判定後におけるECU100各部の電圧波形を、図6に詳細に示す。図6(a)は、本実施例のECU100を用いた場合の電圧波形であり、実線600で示した曲線は、図1の矢印A位置における内蔵レギュレータ110内の全波整流後の電圧波形である。一点鎖線601は、図1の矢印B位置におけるECU電源電圧の波形であり、実線602は、図1の矢印C位置におけるマイコン電源電圧の波形である。
FIG. 6 shows in detail the voltage waveform of each part of the
ACジェネレータは4極であるので、全波整流波形600において、4山がクランク軸220の1回転に相当する。ECU100が停止処理を完了する時間ts2よりも前に、ACジェネレータ240の発生電圧がマイコン駆動可能閾値電圧Vthよりも低下している。しかし、マイコン電源電圧602は、第1のコンデンサ及び第2のコンデンサからの宮殿により、停止処理終了ts2よりも後の時間ts3まで、マイコン駆動可能閾値電圧Vthを確保している。
Since the AC generator has four poles, four peaks correspond to one rotation of the
図6(b)は、比較例におけるECU各部の電圧波形である。この比較例では図5の場合と同様に、ECUが第1のコンデンサのみを有し、その第1のコンデンサの容量を本実施例の第1のコンデンサと同程度としている。実線600は、内蔵レギュレータ110の全波整流後の電圧波形であり、一点鎖線611はECU電源電圧、実線612はマイコン電源電圧をそれぞれ示している。
FIG. 6B is a voltage waveform of each part of the ECU in the comparative example. In this comparative example, as in the case of FIG. 5, the ECU has only the first capacitor, and the capacity of the first capacitor is approximately the same as that of the first capacitor of this embodiment. A
第1のコンデンサの容量が小さいので、ECU電源電圧およびマイコン電源電圧のいずれでも、リップルが大きくなっている。また、エンジン200の回転速度が低下すると、第1のコンデンサからの給電だけではACジェネレータの発電量の低下をカバーできず、時間tmsにおいてマイコン電源電圧は、マイコン駆動可能閾値電圧まで低下する。図から明らかなように、時間tmsは、ECU100が正常停止処理を完了する時間ts2よりも前であり、ECUによる停止処理は失敗に終わり、最悪の場合データの破損となる。
Since the capacity of the first capacitor is small, the ripple is large in both the ECU power supply voltage and the microcomputer power supply voltage. Further, when the rotational speed of
以上説明したように、本実施例によれば、ECUが比較的小容量の第1のコンデンサと、この第1のコンデンサに並列接続される充電開始電圧(エンジン回転速度)が第1のコンデンサよりも高い複数の第2のコンデンサとを有しているので、エンジン始動時は第1のコンデンサに充電するだけでよく、始動性を高めることができる。また第2のコンデンサへの充電完了後のエンジン停止時には第2のコンデンサから給電できるので、ACジェネレータからの給電が停止した後でも、マイコンによる停止処理を確実に実行できる。 As described above, according to this embodiment, the ECU has a relatively small first capacitor, and the charging start voltage (engine speed) connected in parallel to the first capacitor is greater than that of the first capacitor. Since it has a plurality of high second capacitors, it is only necessary to charge the first capacitor when starting the engine, and the startability can be improved. In addition, since the power can be supplied from the second capacitor when the engine is stopped after the charging of the second capacitor is completed, the stop process by the microcomputer can be surely executed even after the power supply from the AC generator is stopped.
また、エンジン停止状態移行確定回転速度判定に基づいて停止処理を実行するかしないか決定していた従来方法に対して、本実施例によればエンジン停止状態移行確定回転速度判定に基づいて停止処理をするだけでなく、停止後においても停止処理が可能になっている。したがって、エンジン停止を基準として停止処理をすることも可能である。 Further, in contrast to the conventional method in which whether or not to execute the stop process based on the engine stop state transition determined rotational speed determination, according to the present embodiment, the stop process based on the engine stop state transition determined rotational speed determination is performed. In addition, the stop process can be performed even after the stop. Therefore, it is possible to perform stop processing based on engine stop.
なお、キルオン後にエンジンがどれくらい回転を維持できるかは、クランク軸系のイナーシャ等で定まる回転を保持しようとする力と、エンジン各部の摩擦やシリンダ内の圧縮損失等で定まるブレーキ力で決定される。そのため、確実にかつ最も簡便に停止処理ができる構成のためには、高地仕様ではブレーキ力が少ないので、エンジン停止状態移行確定回転速度判定に基づいて停止処理をする方式を採用するのであれば、複数の第2のコンデンサの容量や個数を減らすことも可能である。 The amount of rotation that the engine can maintain after being killed is determined by the force to maintain the rotation determined by the inertia of the crankshaft system and the braking force determined by the friction of each part of the engine, the compression loss in the cylinder, etc. . Therefore, for a configuration that can reliably and most easily perform the stop process, since the braking force is low in the high altitude specification, if a method of performing the stop process based on the engine stop state transition fixed rotational speed determination is adopted, It is also possible to reduce the capacity and number of the plurality of second capacitors.
次に本発明に係るECUの他の実施例を、図7ないし図9を用いて説明する。図7は、他の実施例の模式図であり、図8はエンジン始動時の特性を、図9はエンジン停止時の特性を示すグラフである。本実施例は、上記図1に示した実施例とはマイコン130駆動用の5Vレギュレータ位置が相違している。すなわち、複数の第2のコンデンサ(C1〜C3)161〜163は、5Vレギュレータ130の出力側に設けられている。
Next, another embodiment of the ECU according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic diagram of another embodiment, FIG. 8 is a graph showing characteristics when the engine is started, and FIG. 9 is a graph showing characteristics when the engine is stopped. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in the position of the 5V regulator for driving the
図8は図3に対応する図であり、図8(a)は、本実施例におけるエンジン始動時のECU110aの電源電圧変化801とマイコン電源電圧変化802を示すグラフである。図8(b)は、本実施例の第2のコンデンサ接続位置に本実施例と同等の合計容量のコンデンサを直結した比較例の場合である。
FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 3, and FIG. 8A is a graph showing the power
図8(a)に示すように、実線802で示したマイコン電源電圧は、第1クランキングと第2クランキングの間でマイコン駆動可能閾値電圧Vthに達し、イニシャライズ処理を開始する。そして第2クランキング開始時間t2に達する前に、イニシャライズ処理を完了できる。つまり、第2クランキング開始時t2にエンジン200の初爆が可能になるので、1回のキッキングでエンジン200を始動できる。なお、一点鎖線801は、ECU100aの電源電圧変化であり、Pinはイニシャライズ処理に要する時間である。
As shown in FIG. 8A, the microcomputer power supply voltage indicated by the
一方、図8(b)に示す比較例では、ECUの電源電圧は一点鎖線811で示されるように、本実施例とほぼ同じ変化を示すが、実線812で示したマイコン電源電圧は、大容量の上記直結コンデンサを充電するために、マイコン駆動可能閾値電圧Vthに達する時間が遅れる。その結果、ECUのイニシャライズ処理開始時間tisが遅れ、イニシャライズ処理終了時間tieが第2クランキング開始時間t2を超えてしまい、初爆は第4クランキング開始時t4まで期待できず、始動に失敗する恐れが生じる。
On the other hand, in the comparative example shown in FIG. 8B, the power supply voltage of the ECU shows almost the same change as in the present embodiment as shown by a one-
図9A、図9Bは、図5A、図5Bに対応する図であり、図9Aは正常終了時の図であり、図9Bは異常終了時の図である。図9A(a)、図9B(a)はエンジン200の回転速度変化(実線900)を示す図であり、図9A(b)、図9B(b)は本実施例に係るECU100aの電源電圧の変化(一点鎖線901)およびマイコン電源電圧(実線902)の変化を示す図である。図9A(c)、図9B(c)は比較例の場合であり、第1のコンデンサのみを有し、エンジンの始動性を高めるため、第1のコンデンサの容量を本実施例と同程度とした従来型である。
9A and 9B are diagrams corresponding to FIGS. 5A and 5B, FIG. 9A is a diagram at the normal end, and FIG. 9B is a diagram at the abnormal end. FIGS. 9A (a) and 9B (a) are diagrams showing changes in the rotational speed of the engine 200 (solid line 900). FIGS. 9A (b) and 9B (b) show the power supply voltage of the
図9A(b)、図9B(b)に示すように、図5A、図5Bに示した実施例とはECU100aの電源電圧変化が相違している。すなわち、ECU100aは図5A、図5Bの実施例と比較して早期に電源が喪失されるが、マイコン電源電圧902は、第2のコンデンサからの給電により、正常停止状態でも、異常停止状態でも、停止処理を完了するまでマイコン駆動可能閾値電圧Vth以上となっている。特に、エンスト等を判定する異常停止処理では、エンジン停止時間tk2以降の時間te1にエンストを判定し、それから異常停止処理時間Peだけマイコン130が稼働できる必要がある。本実施例ではマイコンの稼働停止時間(マイコン電源電圧がVthになる時間)tmsが、停止処理終了時間te2よりも後であるから、異常停止であっても確実に停止処理を実行できる。
As shown in FIGS. 9A (b) and 9B (b), the change in power supply voltage of the
比較例では、一点鎖線911で示したECUの電源電圧は、本実施例の電源電圧901とほぼ同様な変化を示し、早期にECUの電源電圧が喪失される。一方、実線912で示したマイコン電源電圧は、エンジンの停止後まで確保されてはいるが、停止処理を終える時間ts2までは確保されていないので、停止処理のEEPROMへの書き込みが不完全となり、失敗に終わる。
In the comparative example, the power supply voltage of the ECU indicated by the one-
本実施例においても、図1に示した第1の実施例と同様に、エンジンの始動性の向上とエンジン停止時の停止処理時間の確保とを両立できる。さらに本実施例においては、第2のコンデンサをマイコン電源に直接接続したので、ECU直接駆動負荷や図示しないセンサ系の5Vレギュレータ系統への給電が不要となり、どんな運転状態でも確実にマイコン電源を確保できる。ただし、コンデンサへの給電切換え時に、マイコンへの電源ラインが一時的に電圧降下する恐れがあるので、その対策が必要となる場合がある。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, it is possible to achieve both improvement of engine startability and securing of stop processing time when the engine is stopped. Further, in this embodiment, since the second capacitor is directly connected to the microcomputer power supply, it is not necessary to supply power to the ECU direct drive load or the sensor system 5V regulator system (not shown), and the microcomputer power supply is ensured in any operating condition. it can. However, when power supply to the capacitor is switched, there is a possibility that the power supply line to the microcomputer may temporarily drop in voltage, so that countermeasures may be required.
図10A、図10B、図11を用いて、本発明のさらに他の実施例を説明する。図10Aは図1に、図10Bは図7に対応する図である。すなわち、図10Aと図10Bとは、第2のコンデンサ165及びMOSFET155の接続位置が相違するのみで、その他は同じである。図11は、各実施例におけるコンデンサの充電タイミングを説明する図である。
Still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A, 10B, and 11. FIG. 10A corresponds to FIG. 1, and FIG. 10B corresponds to FIG. That is, FIG. 10A and FIG. 10B are the same except for the connection positions of the
これまでの各実施例では第2のコンデンサを複数個設け、各第2のコンデンサに接続されたMOSFETの充電開始回転速度を変えていた。図10A及び図10Bのいずれに記載の実施例でも、第2のコンデンサ165は1個のみであり、第2のコンデンサ165の容量を第1のコンデンサ140の容量に比べて十分大にしている。それとともに、所定エンジン回転速度域に達したら、MOSFET155をPWM駆動して、第2のコンデンサ165を充電している。これにより、複数の第2のコンデンサを有する場合と同様の効果を得ている。なお第2のコンデンサ165の容量は、上記複数の第2のコンデンサ(C1~C3)161〜163の合計容量程度とすれば、図1や図7に示した実施例と同様の作動を期待できる。
In each of the embodiments so far, a plurality of second capacitors are provided, and the charge start rotation speed of the MOSFET connected to each second capacitor is changed. 10A and 10B, there is only one
図1に示した実施例では、図11(a)に示すように、エンジンの回転速度Nに応じて場合分けを設定していた。上述したように、エンジン始動時等の低速運転時には、ACジェネレータ240で発生する電力量は少量であるから、エンジンの点火動作やイニシャル処理が優先されて、電力はそれらに使用される。この場合、ACジェネレータ240の発生電力に余裕がなく、第1のコンデンサ140に充電するのが精いっぱいである。
In the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 11 (a), the case classification is set according to the rotational speed N of the engine. As described above, during low-speed operation such as when the engine is started, the amount of electric power generated by the
高速運転時には、エンジンの点火動作が頻繁となり、この場合もACジェネレータ140の発生電力に余裕がないので、第2のコンデンサには充電しない。一方、中速域ではACジェネレータの発生電力に余裕があるので、第2のコンデンサに充電してリップルの抑制や停止処理時の電源として活用する。
During high speed operation, the ignition operation of the engine becomes frequent, and in this case as well, there is no margin in the power generated by the
例えば、エンジン回転速度NがN1以下では、低速域として第2のコンデンサへの充電はしない。さらに、エンジン回転速度NがN4以上でも第2のコンデンサは充電しない。低速域(N1以下)および高速域(N4以上)を除いた中速域を複数段階(N2,N3)に分割し、ラインL1で示す分割したタイミングの時だけ、第2のコンデンサを充電する。 For example, when the engine speed N is N 1 or less, the second capacitor is not charged as a low speed region. Further, the second capacitor is not charged even if the engine speed N is N 4 or higher. The medium speed region excluding the low speed region (N 1 or less) and the high speed region (N 4 or more) is divided into a plurality of stages (N 2 , N 3 ), and the second time only when the divided timing is indicated by the line L 1 . Charge the capacitor.
これに対して図10A及び図10Bに示した実施例では、図11(b)に示すように、エンジン200の回転速度の高速域への遷移点N4と低速域への遷移点N1の間で、1個のMOSFET155を、所定のデューティ比でPWM駆動して、第2のコンデンサ165を少しずつ充電している。PWM充電回数が予め定めた回数に達したら、充電完了とみなして、その後はエンジンの回転速度によらず、MOSFET155のON状態を継続する。これにより、1個のコンデンサしか有していなくても、複数の第2のコンデンサを有する場合と同様の作用・効果が得られる。なお、充電完了の判定には、PWM充電回数のほかに、エンジンの回転速度が中速域にいた積算時間を用いてもよい。
In the embodiment shown the contrary in FIGS. 10A and 10B, as shown in FIG. 11 (b), to the transition point N 4 and the low speed range to a high speed range of the
以上本発明の各実施例によれば、バッテリレスの内燃機関のECUが、内蔵レギュレータに直接接続される従来の第1のコンデンサのほかに、エンジンの複数の回転速度に応じて充電を開始する第2のコンデンサを第1のコンデンサに並列に接続して設けているので、エンジンの始動性を高めながら、エンジンの異常停止にも対応できる。したがって、バッテリレスエンジンの使用条件を拡大できる。 As described above, according to the embodiments of the present invention, the ECU of the batteryless internal combustion engine starts charging in accordance with a plurality of rotational speeds of the engine in addition to the conventional first capacitor directly connected to the built-in regulator. Since the second capacitor is provided in parallel with the first capacitor, it is possible to cope with an abnormal stop of the engine while improving the startability of the engine. Therefore, the use conditions of the batteryless engine can be expanded.
なお上記実施例では、複数の第2のコンデンサを有する場合には、3個の場合を示しているが、第2のコンデンサの数は3個に限るものではない。ただし、第2のコンデンサの数を増せば費用が増大し制御が複雑になるので、経済的に許す範囲で多くするのが望ましい。 In the above embodiment, when there are a plurality of second capacitors, the number of second capacitors is three, but the number of second capacitors is not limited to three. However, if the number of the second capacitors is increased, the cost increases and the control becomes complicated. Therefore, it is desirable that the number of capacitors be increased within an economically allowable range.
上記実施例ではクランク軸の端部にフライホイールを設け、そのフライホイールにACジェネレータを設けているが、ACジェネレータは、クランク軸から動力伝達装置を介して動力を得るようにしてもよい。 In the above embodiment, the flywheel is provided at the end of the crankshaft and the AC generator is provided on the flywheel. However, the AC generator may obtain power from the crankshaft via a power transmission device.
100、100a…ECU(内燃機関用制御装置)、110…内蔵レギュレータ、120…5Vレギュレータ、130…マイコン、140…コンデンサC0、151~153…MOSFET、161~163…コンデンサ、200…内燃機関(エンジン)、210…点火プラグ、220…クランク軸、230…フライホイールマグネト、240…ACジェネレータ、241…パルス信号(回転信号)、250…内蔵レギュレータ、260…一般負荷、271…インジェクタ(ECU直接駆動負荷)、272…点火用コンデンサ昇圧回路(ECU直接駆動負荷)、273…イグニッションコイル、274…点火プラグ、275…センサ入力、301、401、501、601、801,901…本発明に係るECU電源電圧、302、402、502、602、802、902…本発明に係るマイコン電源電圧、311、411、511、611、811、911…比較例に係るECU電源電圧、312、412、512、612、812、912…比較例に係るマイコン電源電圧、400…全波整流電圧、500…回転速度、600…全波整流電圧、900…回転速度、N1〜N3…回転速度、t0…起動時、t1、t2、…ti…、tn…(i回目の)クランキング開始時間、tis…イニシャライズ開始時間、tie…イニシャライズ終了時間、Pin…イニシャライズ期間、Vth…マイコン作動閾値電圧、tk0…キルスイッチ入力時間、tk1…エンジン停止状態移行確定回転速度判定時間、tk2…エンジン停止時間、ts1…正常終了処理開始時間、ts2…正常終了処理終了時間、ts3…本発明に係るマイコン停止時間、tms…比較例に係るマイコン停止時間、Pk…正常終了処理期間、te1…異常終了処理開始時間、te2…異常終了処理終了時間、Pe…異常終了処理期間、τ1〜τ3…MOSFETのON時間、τ4…MOSFETの切換上限時間。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
内燃機関の動作制御用のマイコンと、このマイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと、前記ACジェネレータで発生した電力を整流および平滑化する内蔵レギュレータとを備え、前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に、小容量の第1のコンデンサと、複数の切換手段にそれぞれ直列接続され、前記第1のコンデンサより容量が大である複数の第2のコンデンサが並列接続されていることを特徴とする内燃機関用制御装置。 In a batteryless control apparatus for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine by electric power generated by an AC generator attached directly to the end of the crankshaft of the internal combustion engine or via a power transmission device,
A microcomputer for controlling operation of an internal combustion engine, a microcomputer power supply voltage regulator for supplying power to the microcomputer , and a built-in regulator for rectifying and smoothing power generated by the AC generator, the built-in regulator and the microcomputer A first capacitor having a small capacity and a plurality of second capacitors each having a capacity larger than that of the first capacitor are connected in parallel between the power supply voltage regulators. A control device for an internal combustion engine.
前記内燃機関の制御装置は、マイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと前記ACジェネレータの出力が入力される内蔵レギュレータとの間に第1のコンデンサを有しており、
前記内燃機関の制御装置は、前記第1のコンデンサに切換手段を介して並列接続され、
この第1のコンデンサより容量が大の複数の第2のコンデンサを、前記内燃機関の回転速度が複数の予め定めた回転速度に達したら、前記切換手段を用いて電気的な切断状態から接続状態へ順次切換えることを特徴とする内燃機関の制御方法。 In a control method for a batteryless internal combustion engine in which a control device for the internal combustion engine controls the internal combustion engine by electric power generated by an AC generator attached to the internal combustion engine,
The control device for an internal combustion engine has a first capacitor between a microcomputer power supply voltage regulator that supplies power to the microcomputer and a built-in regulator to which the output of the AC generator is input,
The control device for the internal combustion engine is connected in parallel to the first capacitor via switching means,
The plurality of second capacitors having a capacity larger than that of the first capacitor are connected from the electrically disconnected state to the connected state using the switching means when the rotational speed of the internal combustion engine reaches a plurality of predetermined rotational speeds. A method for controlling an internal combustion engine characterized by sequentially switching to
内燃機関の動作制御用のマイコンと、このマイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと、前記ACジェネレータで発生した電力を整流および平滑化する内蔵レギュレータとを備え、前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に小容量の第1のコンデンサを、前記第1のコンデンサより容量が大である1個の第2のコンデンサを前記内蔵レギュレータと前記マイコン電源用電圧レギュレータ間に有し、前記第2のコンデンサにFETを直列接続し、
前記マイコンは前記FETをPWM駆動することを特徴とする内燃機関用制御装置。 In a batteryless control apparatus for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine by electric power generated by an AC generator attached directly to the end of the crankshaft of the internal combustion engine or via a power transmission device,
A microcomputer for controlling operation of an internal combustion engine, a microcomputer power supply voltage regulator for supplying power to the microcomputer , and a built-in regulator for rectifying and smoothing power generated by the AC generator, the built-in regulator and the microcomputer A first capacitor having a small capacity between power supply voltage regulators, and one second capacitor having a larger capacity than the first capacitor between the built-in regulator and the microcomputer power supply voltage regulator, FET is connected in series to the second capacitor,
The microcomputer controls the FET by PWM driving the internal combustion engine control device.
前記内燃機関の制御装置は、マイコンに電源電力を給電するマイコン電源用電圧レギュレータと、前記ACジェネレータの出力が入力される内蔵レギュレータと、前記マイコン電源用電圧レギュレータと前記ACジェネレータとの間に配置された第1のコンデンサと、前記第1のコンデンサより大容量で1個だけ接続された第2のコンデンサと、この第2のコンデンサに直列接続されたFETとを有し、前記マイコンは、前記内燃機関の回転速度が予め定めた回転速度域に達したら、前記FETをPWM駆動して前記第2のコンデンサを電気的な切断状態から接続状態へ切り換えて充電することを特徴とする内燃機関の制御方法。 In a control method for a batteryless internal combustion engine for controlling the internal combustion engine with electric power generated by an AC generator attached to the internal combustion engine,
The control device for the internal combustion engine includes a microcomputer power supply voltage regulator for supplying power to the microcomputer , a built-in regulator to which the output of the AC generator is input, and the microcomputer power supply voltage regulator and the AC generator. A first capacitor, a second capacitor having a larger capacity than that of the first capacitor, and a FET connected in series to the second capacitor. When the rotational speed of the internal combustion engine reaches a predetermined rotational speed range, the FET is PWM-driven, and the second capacitor is switched from the electrically disconnected state to the connected state and charged. Control method.
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