JP6688685B2 - エンジン点火装置 - Google Patents

Description

本発明はエンジン点火装置に関し、意図しない点火時期での点火時期異常を抑制するようにしたものである。

２サイクルエンジン等の小型汎用エンジンには、コンデンサ充放電式等のエンジン点火装置を使用したものがある。このエンジン点火装置は、エンジンにより駆動される磁石式発電機と、この磁石式発電機のソースコイルに誘起する出力電圧により充電される充放電コンデンサと、点火プラグに接続された点火コイルと、オン時に充放電コンデンサの電荷を点火コイルを経て放電するスイッチング素子と、１回転前のエンジン回転数を条件に所定の点火時期特性に従って点火時期を演算して次の１回転時にスイッチング素子をオンさせるマイコン式等の点火時期制御手段とを備えている（特許文献１）。

点火時期制御手段は磁石式発電機の出力波形の発生周期から１回転前のエンジン回転数を検出し、その１回転前のエンジン回転数を条件に点火時期特性に従って次の１回転時の点火時期、例えば特定の出力波形から点火信号を出力するまでの遅延時間を演算して、所定の出力波形から遅延時間が経過したときにスイッチング素子に点火信号を出力するようになっている。

特開２０１２−７５７６号公報

例えば、チェーンソーに搭載する小型汎用エンジンでは、所定の点火時期特性に従って上死点前１０〜３０度の範囲で点火時期を変化させる点火制御が採用されている。この種の小型汎用エンジンにおいて、点火時期制御手段の異常動作により点火時期が乱れたとしても、上死点前７０度程度から上死点までの進角側で点火時期を制御できれば、その異常動作が継続しない限り、エンジンの挙動に影響を及ぼすようなことはなく、また作業者がエンジンの異常を体感するようなこともない。

しかし、異常動作が継続すれば、エンジンの燃焼効率が悪化し、それに伴ってエンジン回転数が変動し、異常振動を起こす等の問題が生じる。そのため点火時期異常の異常動作が発生した場合には、その異常動作を継続せずに早急に正常動作に復帰させる必要がある。

例えば、チェーンソーでの鋸断作業において、高負荷で鋸断した直後に負荷が軽くなった場合には、その負荷の軽減によってエンジン回転数が急激に上昇する急加速状態が発生することがある。

このような急加速が発生した場合には、１回転前のエンジン回転数を条件に次の１回転時の遅延時間を演算して、その遅延時間の経過を契機に点火信号を出力すれば、実際のエンジン回転数に対して遅延時間が長すぎて点火時期が遅れることとなって、エンジン回転数の急激な変化に十分に追従することができなくなり、その結果、エンジンの挙動が変化し、また点火時期制御手段自体のプログラム制御に悪影響を及ぼす等の問題が発生する惧れがある。

特にエンジン回転数に対して遅延時間が長すぎると、上死点を越えて遅角側で点火する等の点火時期の大幅な遅れが発生することとなり、エンジンの不完全燃焼による振動やアフターファイアを招く可能性が高まってくる。

また放電ノイズ等によるノイズ波形が発生した場合には、点火時期制御手段がそのノイズ波形を正規の出力波形と誤認識する可能性がある。この場合には、点火時期制御手段は正規のエンジン回転数を把握することができないので、対応する遅延時間にもズレが生じる等の異常動作を継続する可能性がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、エンジン回転数のバラツキ、ノイズ等による意図した点火時期以外で点火信号を出力する点火時期異常を抑制できるエンジン点火装置を提供することを目的とする。

本発明は、発電コイルからの出力波形に基づいて所定の点火時期特性から１回転前のエンジン回転数に対応する点火信号を出力して点火するようにしたエンジン点火装置において、エンジン回転数に対応して前記点火信号の出力許可範囲を設定する出力許可範囲設定手段と、点火時に前記出力許可範囲内で前記点火信号を出力する点火信号出力手段と、前記点火時期特性から１回転前のエンジン回転数に対応する遅延時間を算出する遅延時間算出手段とを備え、前記点火信号出力手段は、前記遅延時間の経過が前記出力許可範囲外のときに前記出力許可範囲を規定する前記出力波形を契機に、前記遅延時間の経過が前記出力許可範囲内のときに前記遅延時間の経過を契機に夫々前記点火信号を出力し、前記遅延時間が前記出力許可範囲に入る前に経過したときに前記出力許可範囲の最初の前記出力波形を契機に、前記遅延時間が前記出力許可範囲の終了後に経過するときに前記出力許可範囲の最後の前記出力波形を契機に夫々前記点火信号を出力するものである。

前記出力許可範囲設定手段は前記出力波形を基準に前記出力許可範囲を設定してもよい。前記出力許可範囲設定手段は上死点に対して進角側に前記出力許可範囲を設定することが望ましい。

前記点火時期特性の高い第１回転数域に対応する第１出力許可範囲と、前記点火時期特性の第１回転数域よりも低い第２回転数域に対応する第２出力許可範囲とを備え、前記第１出力許可範囲は前記出力波形の初期波形を基準に、前記第２出力許可範囲は前記出力波形の前記初期波形に続く後期波形を基準に夫々設定するようにしてもよい。

本発明によれば、エンジン回転数のバラツキ、ノイズ等による意図した点火時期以外で点火信号を出力する点火時期異常を抑制できる利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す磁石式エンジン点火装置の回路図である。 同磁石式発電機の構成図である。 同点火制御のタイムチャートである。 同点火時期制御手段のブロック図である。 同点火時期特性図である。 同エンジン点火時のフローチャートである。 本発明の第２の実施形態を示す点火時期制御手段のブロック図である。 同エンジン点火時のタイムチャートである。 同エンジン点火時のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態を示す点火時期特性の説明図である。 本発明の第４の実施形態を示す磁石式発電機の説明図である。 同波形図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。

図１〜図６は本発明の第１の実施形態を例示する。図１は本発明の磁石式エンジン点火装置２０を示す。このエンジン点火装置２０は、エンジン回転により駆動される磁石式発電機１と、点火プラグ２に接続された点火コイル３と、磁石式発電機１のソースコイル４に発生する正の出力波形Ｖｐ２（図３（ａ）参照）によりダイオード５，６を介して充電される充放電用コンデンサ７と、点火信号ｐによるオン時に充放電用コンデンサ７の電荷を点火コイル３の一次側に放電させる放電用スイッチング素子８と、ソースコイル４に発生する負の出力波形Ｖｎ１によりダイオード９を介して充電される電源回路１０と、電源回路１０の電源電圧Ｖｃｃの立ち上がりによって動作するマイコン１１により構成され且つ正の出力波形Ｖｐ１の発生タイミングに基づいて１回転前のエンジン回転数に対応する点火時期で放電用スイッチング素子８に点火信号ｐを出力する点火時期制御手段１２とを備えている。なお、ソースコイル４は発電コイルを構成する。

磁石式発電機１は、図２に示すように、エンジンのクランク軸１３の一端に装着され矢印方向に回転するロータ１４と、このロータ１４の外周でエンジンのクランクケース等の固定側に装着されたステータ１５とを備えている。

ロータ１４の外周側には、回転方向の両側にＮ及びＳの磁極を有する磁石１６が埋設されている。ステータ１５は一対の脚部１７がロータ１４の外周面に近接して配置された鉄心１８と、この鉄心１８に一方の脚部１７に巻装された点火コイル３及びソースコイル４とを備えている。

ソースコイル４には図３（ａ）に示すように、エンジンの正転時の１回転毎に上死点Ｑの前後近傍を中心に第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１、第２の正の出力波形Ｖｐ２、第２の負の出力波形Ｖｎ２の順に出力波形が交互に発生する。電源回路１０はソースコイル４の第１の負の出力波形Ｖｎ１により充電され、マイコン１１に電源を供給するようになっている。なお、ソースコイル４はロータ１４、ステータ１５の構成によって出力波形の出力数が決まるが、出力波形は二つ又は三つでもよい。

点火時期制御手段１２はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を有するマイコン１１により構成されており、図４に示すように入力処理手段２１と回転数検出手段２２と点火時期特性記憶手段２３と遅延時間演算手段（遅延時間算出手段）２４と出力許可範囲設定手段２５と点火信号出力手段２６とを有する。

入力処理手段２１はソースコイル４に第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１、第２の正の出力波形Ｖｐ２、第２の負の出力波形Ｖｎ２等を波形成形すると共に、交互に発生する出力波形Ｖｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２を正規波形として認識し、正又は負の出力波形が続く場合には、先の出力波形を正規波形とし後の出力波形を認識しないように処理する。

回転数検出手段２２は図３（ａ）に示すように、ソースコイル４の第１の正の出力波形Ｖｐ１に基づいて、その前後二つの第１の正の出力波形Ｖｐ１間の周期から単位時間当たりのエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・を検出するようになっている。

点火時期特性記憶手段２３は点火制御に必要な点火時期特性Ｘ（図５参照）を記憶するためのものであって、各回転時に上死点Ｑよりも進角側の点火時期で点火するようにエンジン回転数に対応する点火角度が設定されている。点火時期特性Ｘは所定のエンジン出力（加速性能、減速性能等）が得られるように、エンジンの使用目的等に応じて適宜決定されている。

なお、この点火時期特性Ｘは、図５に示すように、低速回転域ｘ１が上死点Ｑ前約２０度、アイドル回転域ｘ２が上死点Ｑ前約１０度、高速回転域ｘ３が上死点Ｑ前約３０度、加減速回転域ｘ４が上死点Ｑ前約１０〜３０度に夫々設定されているが、その進角度はエンジンの用途等に応じて適宜設定可能である。例えば、エンジンの用途によっては、点火時期特性Ｘは一定角度でもよいし、高回転域の高進角と、それ以外の１又は複数の低回転域の１又は複数の低進角とで構成してもよい。

遅延時間演算手段２４は、点火時期特性記憶手段２３に記憶された点火時期特性Ｘから、回転数検出手段２２で検出された１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・に対応する点火時期を読み込んで、ソースコイル４の第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出時点から、その点火時期に点火信号ｐを出力するまでの遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・（図３参照）を演算するようになっている。

なお、遅延時間演算手段２４は遅延時間算出手段を構成するものであり、この遅延時間演算手段２４に代えて遅延時間読取手段を備え、この遅延時間読取手段により点火時期特性Ｘからエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・に対応する点火時期を読み取って、第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出時点から点火信号ｐを出力するまでの遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・を算出するようにしてもよい。

出力許可範囲設定手段２５は、エンジン回転数が急激に変化した場合にもその変化に追従可能な点火時期で点火信号ｐを出力するように、ソースコイル４に発生する出力波形Ｖｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２の内、上死点Ｑ前の進角側の出力波形Ｖｐ１〜Ｖｎ１を基準にその出力許可範囲Ａを設定するためのものである。

即ち、エンジンの１回転毎にソースコイル４に発生する前後二つの出力波形Ｖｐ１の周期はエンジン回転数に比例する。またエンジン回転数は負荷状態の変化に応じて変化する。例えばチェーンソーに搭載のエンジンの場合には、鋸断終了直後に負荷が急激に軽くなると、急加速状態となってエンジン回転数が急速に上昇し、ソースコイル４の出力波形Ｖｐ１の発生周期も急激に短くなる。

そこで、この出力許可範囲設定手段２５には、エンジンの１回転毎にソースコイル４に発生する出力波形Ｖｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２の内、上死点Ｑよりも前の進角側で発生する第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１を基準波形として、その第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出から第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出までの範囲が、点火信号ｐの出力を許可する出力許可範囲Ａとして設定されている。

点火信号出力手段２６は、エンジンの各回転毎に１回転前のエンジン回転数に基づいて演算されたエンジン回転数に対応する遅延時間が、出力許可範囲設定手段２５で設定された出力許可範囲Ａ内か否かを判断して、遅延時間が出力許可範囲Ａ内のときに点火信号ｐを出力するようになっている。

例えば、点火信号出力手段２６は、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・が出力許可範囲Ａ内に経過する通常回転状態のときには、図３（ａ）に示すように、その遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・の経過を契機に点火信号ｐを出力し、また遅延時間ｓ１の経過が出力許可範囲Ａ外となる急加速状態のときには、図３（ｃ）に示すように、出力許可範囲Ａを規定する第１の負の出力波形Ｖｎ１を基準波形として、出力波形Ｖｎ１の検出（立ち上がり時）を契機に点火信号ｐを出力するようになっている。

なお、点火信号出力手段２６は、図４に示すように、第１の正の出力波形Ｖｐ１を検出するＶｐ１検出部（第１検出部）２８と、第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出するＶｎ１検出部（第２検出部）２９と、Ｖｐ１検出部２８が第１の正の出力波形Ｖｐ１を検出したときに遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・をカウントダウン等により計時する遅延時間計時部３０と、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・が出力許可範囲Ａ内か否かを判別して点火タイミングを決定する判別部３１とを備えている。

従って、点火信号出力手段２６は、Ｖｐ１検出部２８が第１の正の出力波形Ｖｐ１を検出してからＶｎ１検出部２９が第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出するまでの出力許可範囲Ａ内に遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・が経過するときには、図３（ａ）に示すように、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・の経過時点を契機に点火信号ｐを出力し、またＶｐ１検出部２８が第１の正の出力波形Ｖｐ１を検出してからＶｎ１検出部２９が第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出するまでの出力許可範囲Ａ内に遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・が経過しないときには、図３（ｃ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を示すように、Ｖｎ１検出部２９の第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出を契機に点火信号ｐを出力する。

なお、この実施形態の点火信号出力手段２６は、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・のカウントダウン中に第１の負の出力波形Ｖｎ１が立ち上がるか否かを判断し、その何れか早い方を契機に、即ち遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・のカウントダウン中に第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出すれば、その第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出時点を契機に、それ以外のときには遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・の経過を契機に夫々点火信号ｐを出力するようになっている。

次に図６のフローチャートを参照しながら、このエンジン点火装置２０におけるアイドル回転以降の点火制御を説明する。エンジンの１回転毎にソースコイル４に所定の出力電圧が誘起され、図３（ａ）に示すように、第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１、第２の正の出力波形Ｖｐ２、第２の負の出力波形Ｖｎ２がその順に交互に出力される。

点火時期制御手段１２では、先ず入力処理手段２１が入力処理を行い（ステップＳ１）、次いで回転数検出手段２２がエンジンの１回転毎に前後二つの正の出力波形Ｖｐ１間の周期からエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・を検出する（ステップＳ２）。そして、遅延時間演算手段２４が１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・に対応する遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・を点火時期特性記憶手段２３の点火時期特性Ｘに従って演算する（ステップＳ３）。

例えば図３（ａ）に示すように、１回転前のエンジン回転数がＴ０、Ｔ１、Ｔ２・・・と変化する場合には、各回転毎に１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・を基準に、次の１回転での点火時期を決定するための遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・を演算する。

各回転毎の遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が演算されると、点火信号出力手段２６において、その遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が出力許可範囲Ａ内か否かを判別して、その回転時の最適な点火タイミングで点火信号ｐを出力する（ステップＳ４、Ｓ５）。

出力許可範囲設定手段２５には、ソースコイル４の第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出から第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出までが出力許可範囲Ａと設定されている。そのため点火信号出力手段２６では、第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出から遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の計時を開始し、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の計時中に第１の負の出力波形Ｖｎ１があるか否かを確認し（ステップＳ４、Ｓ５）、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の経過と第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出との何れか早い方をその回転時の適正点火タイミングと判断して、それを契機に点火信号ｐを出力する（ステップＳ６）。

そして、出力許可範囲Ａ内に遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が経過する場合には、図３（ａ）に示すように、その遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の経過を契機に点火信号ｐを出力する。また図３（ｃ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を点線で示すように、出力許可範囲Ａ内に遅延時間ｓ１が経過しない場合には、第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出を契機に点火信号ｐを即時に出力する。

これによってエンジン回転数の多少の乱れに影響されることなく適正な点火タイミングで点火することができ、エンジン回転数のバラツキによる意図した点火時期以外で点火信号ｐを出力する点火時期異常を抑制できる利点がある。

即ち、エンジン回転が安定した状態にある通常運転時には、図３（ａ）に示すように、１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・を条件に次の１回転での遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・を演算するが、出力許可範囲Ａの最後を規定する第１の負の出力波形Ｖｎ１が発生するまでに遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が経過する。従って、点火信号出力手段２６が遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の経過を契機に点火信号ｐを出力しても、エンジンは適正な回転状態を維持する。

しかし、チェーンソーの鋸断終了直後のように負荷が急激に軽くなれば、エンジンは急加速状態になるため、図３（ｂ）（ｃ）にエンジン回転数Ｔ２、Ｔ３の場合を示すように、エンジン回転数Ｔ１からエンジン回転数Ｔ２、Ｔ３・・・へと急激に加速することがある。このような急加速の場合には、ソースコイル４の出力波形Ｖｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２の周期は、そのエンジン回転数Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に比例して短くなる。

例えば図３（ｂ）（ｃ）に示すように、１回転の前後でエンジン回転数Ｔ１からエンジン回転数Ｔ２へと急加速すれば、１回転前の遅いエンジン回転数Ｔ１に対応する遅延時間ｓ１が長いにも拘わらず、次の１回転のエンジン回転数Ｔ２でのソースコイル４の出力波形Ｖｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２の周期が急激に短くなる。

そのためエンジン回転数Ｔ２での回転時に、エンジン回転数Ｔ１を条件に演算された遅延時間ｓ１を契機に点火信号ｐを出力すれば、図３（ｂ）に示すように、その１回転前の点火時期が上死点Ｑ前３０度付近であるのに対して、エンジンの上死点Ｑ（０度）近く又は上死点Ｑを超えるまで急激に遅角して点火するため、その急激な変化にスムーズに追従できないことになる。

その結果、エンジンの挙動及び点火時期制御手段１２によるプログラム制御に悪影響を及ぼす惧れがある。またエンジン回転数が変化するときの状況によっては、上死点Ｑを越えるまで点火時期が遅れるようなこともある。その場合には不完全燃焼により異常振動が発生したり、アフターファイアにより逆回転が発生したりする。

しかし、エンジン回転数Ｔ２まで急加速等により、図３（ｃ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を示すように、出力許可範囲Ａが終了するまでに遅延時間ｓ１が経過しないときには、その第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出を契機に点火信号ｐを即時出力することにより、上死点Ｑの前約２０度付近まで進角させて点火することができる。

従って、図３（ｃ）の点線で示す従来の上死点Ｑ近傍の点火に比べて、上死点Ｑの前約２０度付近まで点火時期を大幅に進角させることができ、エンジンの挙動の変化、プログラム制御に対する悪影響を防止できると共に、不完全燃焼によるエンジンの異常振動、アフターファイア等を防止することができる。

なお、この実施形態では、点火信号出力手段２６において、遅延時間の計時中に第１の負の出力波形Ｖｎ１の有無を検出するようにしているが、第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出までに遅延時間が経過するか否かを判断するようにしてもよい。要するに点火信号出力手段２６は、遅延時間の経過と、第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出との何れか早い方を契機に点火信号ｐを放電用スイッチング素子８に印加できる構成であればよい。

図７〜図９は本発明の第２の実施形態を例示する。点火時期制御手段１２は、図７に示すように構成されており、その出力許可範囲設定手段２５は、ソースコイル４の第１の負の出力波形Ｖｎ１と第２の負の出力波形Ｖｎ２との間が出力許可範囲Ａとして設定されている。

また点火信号出力手段２６は、図７に示すように、第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出するＶｎ１検出部（第１検出部）３２と、第２の負の出力波形Ｖｎ２を検出するＶｎ２検出部（第２検出部）３３と、その回転時の第１の正の出力波形Ｖｐ１又はその前の正のノイズ波形Ｎ１を検出したときに遅延時間を計時する遅延時間計時部３４と、遅延時間が出力許可範囲Ａ内か否かを判別して点火タイミングを決定する判別部３５とを備えている。

この実施形態では、磁石式発電機１のソースコイル４には、図８（ａ）（ｂ）に示すように、エンジンの１回転毎に第１の負の出力波形Ｖｎ１が上死点Ｑの前約４０度付近で発生し、第２の負の出力波形Ｖｎ２が上死点Ｑ近くで発生するように設定されている。

点火信号出力手段２６は、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の経過が出力許可範囲Ａ内のときには、その遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・の経過を契機に点火信号ｐを出力し、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が出力許可範囲Ａの前に経過したときには、出力許可範囲Ａの最初を規定する第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出を契機に、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・が出力許可範囲Ａ内に経過せずに後に続くときには、出力許可範囲Ａの最後を規定する第２の負の出力波形Ｖｎ２の検出を契機に夫々点火信号ｐを即時に出力するようになっている。

この実施形態のエンジン点火装置２０は、図９のフローチャートに従って点火時期を制御する。図８（ａ）に示すように、ノイズ等がない場合には、入力処理手段２１を経て第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１、第２の正の出力波形Ｖｐ２、第２の負の出力波形Ｖｎ２が交互に入力する。また図８（ｂ）に示すように、第１の正の出力波形Ｖｐ１の前に正のノイズ波形Ｎ１があれば、入力処理手段２１を経てノイズ波形Ｎ１が入力し、このノイズ波形Ｎ１と同じ第１の正の出力波形Ｖｐ１は入力しない（ステップ１）。

その後、第１の実施形態の場合と同様に回転数検出手段２２でエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・を検出し（ステップ２）、遅延時間演算手段２４で１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・に対応する遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２・・・を演算する（ステップ３）。

エンジンの運転中はソースコイル４の出力に放電ノイズ等のノイズ波形Ｎ１が加わり易い状況にあり、そのノイズ波形Ｎ１が原因して回転数検出手段２２で検出するエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２・・・が実際の正規の回転数よりも遅く認識される場合がある。

例えば、図８（ａ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を示すように、ソースコイル４の第１の正の出力波形Ｖｐ１の前にノイズ波形Ｎ１が発生した場合には、回転数検出手段２２がこのノイズ波形Ｎ１を第１の正の出力波形Ｖｐ１と誤認識し、このノイズ波形Ｎ１から１回転後に発生する第１の正の出力波形Ｖｐ１までを１周期としてエンジン回転数Ｔ２を検出する上に、遅延時間ｓ１の計時の開始時点が第１の正の出力波形Ｖｐ１からノイズ波形Ｎ１へと前に移動する。

即ち、１回前のエンジン回転数Ｔ０から次のエンジン回転数Ｔ１（＞Ｔ０）へと若干増速する程度の通常運転状態の場合には、図８（ａ）にエンジン回転数Ｔ１の場合を示すように、エンジン回転数Ｔ０に対応する遅延時間ｓ０を演算し、第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出から遅延時間ｓ０を計時する。このときの遅延時間ｓ０の場合には、第１の負の出力波形Ｖｎ１と第２の負の出力波形Ｖｎ２との間で遅延時間ｓ０が経過するため、その遅延時間ｓ０の経過時点である２０度付近で点火信号ｐを出力してもよい。

しかし、図８（ａ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を示すように、通常運転中に第１の正の出力波形Ｖｐ１の前に正のノイズ波形Ｎ１が発生すれば、そのノイズ波形Ｎ１の検出時点から、１回転前のエンジン回転数Ｔ１に対応する遅延時間ｓ１（＜ｓ０）の計時を開始する。そのため出力許可範囲Ａという制限がなければ、遅延時間ｓ１の計時開始がノイズ波形Ｎ１の検出時点へと前に移動するため、第１の負の出力波形Ｖｎ１の発生前の５０度付近の進角で点火信号ｐを出力して点火する。

また図８（ａ）にエンジン回転数Ｔ３の場合を示すように、次の回転時には１回転前のエンジン回転数Ｔ２はノイズ波形Ｎ１から次の第１の正の出力波形Ｖｐ１までを１周期として検出される。そのため回転数検出手段２２はエンジン回転数Ｔ２を本来の回転よりも遅い回転数と認識し、遅延時間演算手段２４が点火時期特性Ｘからその遅いエンジン回転数Ｔ２に対応する遅延時間ｓ２を演算する。

従って、このときの遅延時間ｓ２は正規の回転数がエンジン回転数Ｔ１と同じ程度であるにも拘らず、遅いエンジン回転数Ｔ２に対応しているため、遅延時間ｓ１に比べて遥かに長くなる。一方、このエンジン回転数Ｔ３での回転時にはノイズ波形Ｎ１がないため、遅延時間ｓ２の計時開始は第１の正の出力波形Ｖｐ１の検出時点まで後に移動する。その結果、遅延時間ｓ２の経過時点に点火信号ｐを出力するとすれば、図８（ａ）に示すように、上死点Ｑ後２０度付近まで点火時期が大きく遅角する。

このように出力許可範囲Ａの設定がなければ、実際のエンジン回転数に大きな変動がない場合でも、ノイズ波形Ｎ１によって点火時期が上死点Ｑ前に大きく進角したり、その直後に上死点Ｑを越えて大きく遅角したりする等、ノイズ波形Ｎ１の有無によって点火時期が前後に大きくばらつく問題がある。

しかし、この実施形態に示すように、第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出から第２の負の出力波形Ｖｎ２までを出力許可範囲Ａとして設定し、この出力許可範囲Ａ内でのみ点火信号ｐの出力を許容することにより、ノイズ波形Ｎ１によるエンジン回転数の誤認識、それに伴う点火時期のバラツキ等を防止することができる。

即ち、点火信号出力手段２６では、１回転前のエンジン回転数Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３・・・に対応する遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・を演算して、第１の正の出力波形Ｖｐ１又はノイズ波形Ｎ１から遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・の計時を開始し、その遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・が経過したか否かを判断する（ステップＳ４）。そして、遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２が経過すれば、その経過が出力許可範囲Ａ内か否かを判断し（ステップＳ５）、出力許可範囲Ａ内であれば、遅延時間ｓ０の経過を契機に点火信号ｐを出力する（ステップＳ６）。

遅延時間ｓ０、ｓ１、ｓ２、ｓ３・・・の経過時点が出力許可範囲Ａの前であれば、出力許可範囲Ａの最初を規定する第１の負の出力波形Ｖｎ１を検出したか否かを判別し（ステップＳ７）、その第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出を契機に点火信号ｐを出力する（ステップＳ６）。

従って、図８（ｂ）にエンジン回転数Ｔ２の場合を示すように、第１の正の出力波形Ｖｐ１の前にノイズ波形Ｎ１が入力して、そのノイズ波形Ｎ１を基準に遅延時間ｓ１の計時を開始する場合には、遅延時間ｓ１が上死点Ｑ前の点線で示す５０度付近で経過するにも拘わらず、出力許可範囲Ａの最初の第１の負の出力波形Ｖｎ１の検出時点である上死点Ｑ前の４０度付近まで点火時期を遅角させることができる。

また図８（ｂ）にエンジン回転数Ｔ３の場合を示すように、第１の正の出力波形Ｖｐ１の前のノイズ波形Ｎ１がなくなり、その第１の正の出力波形Ｖｐ１を基準に遅延時間ｓ２の計時を開始する場合には、そのときの遅延時間ｓ２が上死点Ｑの後側に越えて点線で示す２０度付近まで延びる。しかし、このような場合には、出力許可範囲Ａの最後の第２の負の出力波形Ｖｎ２の検出を契機に点火信号ｐを出力する（ステップＳ８、Ｓ６）。そのため点火時期を上死点Ｑ付近又は上死点Ｑよりも前まで進角させることができる。

このように第１の正の出力波形Ｖｐ１の前にノイズ波形Ｎ１が発生すれば、エンジン回転数Ｔ２、Ｔ３を適正に認識できなくなるため、そのノイズ対策が必要になる。しかし、第１の正の出力波形Ｖｐ１から後の１回転中にノイズ波形Ｎ１があっても、そのノイズ波形Ｎ１に続いて発生する同じ正又は負の正規の出力波形Ｖｎ１，Ｖｐ２，Ｖｎ２を入力処理手段２１で認識しないように処理するため、出力許可範囲Ａが若干進角するだけであり、誤動作等の問題は生じない。

何故なら、例えば第２の負の出力波形Ｖｎ２の前にノイズ波形Ｎ１がある場合には、そのノイズ波形Ｎ１を正規の第２の負の出力波形Ｖｎ２と認識し、本来の第２の負の出力波形Ｖｎ２を認識しないので、出力許可範囲Ａの最後がノイズ波形Ｎ１までとなり、ノイズ波形Ｎ１と第２の負の出力波形Ｖｎ２との位相差分だけ点火時期が進角する。従って、この点火時期の進角により、エンジン回転が良好になるものの、点火時期の大きなバラツキの原因とはなり得ない。

図１０は本発明の第３の実施形態を例示する。この実施形態は、図１０に示すような点火時期特性Ｘに従って点火時期を制御する場合に、そのエンジン回転数の回転数域に応じて複数種類の出力許可範囲Ａ１、Ａ２を設けたものである。

即ち、エンジン回転数の高い第１回転数域ａ１に対応する第１出力許可範囲Ａ１は、１回転中に発生する出力波形の内の高進角側の初期波形を基準に設定し、またエンジン回転数の低い第２回転数域ａ２に対応する第２出力許可範囲Ａ２は、１回転中に発生する出力波形の内の初期波形に続く低進角側の後期波形を基準に設定することも可能である。

例えば、上死点Ｑ前の進角側で第１の正の出力波形Ｖｐ１、第１の負の出力波形Ｖｎ１、第２の正の出力波形Ｖｐ２、第２の負の出力波形Ｖｎ２がその順で発生する場合、エンジン回転数６０００ｒ／ｍｉｎ以上の第１出力許可範囲Ａ１はＶｎ１〜Ｖｐ２間に設定し、エンジン回転数６０００ｒ／ｍｉｎ未満の第２出力許可範囲Ａ２はＶｐ２〜Ｖｎ２間に設定してもよい。

図１１、図１２は本発明の第４の実施形態を例示する。磁石式発電機１には、図１１に示すように中央脚部３７にコイル３，４が巻装されたＥ型の鉄心３８をステータ１５側に、周方向に３極の磁極を有する磁石３９をロータ１４側に設けたものを使用することも可能である。この場合には、図１２に示すように、ソースコイル４の出力波形はＶｐ１、Ｖｎ１、Ｖｐ２、Ｖｎ２、Ｖｐ３、Ｖｎ３、Ｖｐ４が交互に出力するので、それらを適宜組み合わせて基準波形とすればよい。このようにすれば、出力波形の数が増えるので、制御範囲を細かくすることができる。

以上、本発明の各実施形態について詳述したが、本発明は各実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では、磁石式発電機１は第１の実施形態に例示のもの以外の構成でもよい。例えば、ソースコイル４の正負の出力波形の数は３以上あればよい。

また実施形態では、エンジン回転数が急激に加速状態となる場合、ノイズが入力して回転数検出手段２２が実際のエンジン回転数よりも遅い回転数と認識する場合について例示しているが、運転者の操作とは関係なく負荷の増加等によりエンジン回転数が減速するような場合、その減速を防止するための手段として出力許可範囲Ａ内に点火信号ｐを出力するようにしてもよい。

ノイズとしてはソースコイル４の出力波形とは別に発生して入力する放電ノイズ、その他のノイズが一般的である。しかし、放電ノイズ等に限定されるものではなく、ソースコイル４の出力波形に影響を与えるようなノイズ等もある。

従って、このエンジン点火装置では、エンジン回転数のバラツキ等をなくして、エンジンの挙動の安定化、及びエンジン回転数の急激な加減速に追従する点火時期の応答性の向上を図ることができると共に、また点火時期の極端な遅れに伴う失火等のエンジン点火装置の不具合を防止することができ、更にはノイズによる入力波形異常が発生しても、正常な点火動作への円滑な復帰等を図ることができる。

１ 磁石式発電機
４ ソースコイル（発電コイル）
８ 放電用スイッチング素子
１２ 点火時期制御手段
２０ エンジン点火装置
２２ 回転数検出手段
２３ 点火時期特性記憶手段
２４ 遅延時間演算手段
２５ 出力許可範囲設定手段
２６ 点火信号出力手段
３０，３４ 遅延時間計時部
Ａ 出力許可範囲

Claims (4)

1. 発電コイルからの出力波形に基づいて所定の点火時期特性から１回転前のエンジン回転数に対応する点火信号を出力して点火するようにしたエンジン点火装置において、
   エンジン回転数に対応して前記点火信号の出力許可範囲を設定する出力許可範囲設定手段と、
   点火時に前記出力許可範囲内で前記点火信号を出力する点火信号出力手段と、
   前記点火時期特性から１回転前のエンジン回転数に対応する遅延時間を算出する遅延時間算出手段とを備え、
   前記点火信号出力手段は、前記遅延時間の経過が前記出力許可範囲外のときに前記出力許可範囲を規定する前記出力波形を契機に、前記遅延時間の経過が前記出力許可範囲内のときに前記遅延時間の経過を契機に夫々前記点火信号を出力し、前記遅延時間が前記出力許可範囲に入る前に経過したときに前記出力許可範囲の最初の前記出力波形を契機に、前記遅延時間が前記出力許可範囲の終了後に経過するときに前記出力許可範囲の最後の前記出力波形を契機に夫々前記点火信号を出力する
   ことを特徴とするエンジン点火装置。
2. 前記出力許可範囲設定手段は前記出力波形を基準に前記出力許可範囲を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン点火装置。
3. 前記出力許可範囲設定手段は上死点に対して進角側に前記出力許可範囲を設定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン点火装置。
4. 前記点火時期特性の高い第１回転数域に対応する第１出力許可範囲と、前記点火時期特性の第１回転数域よりも低い第２回転数域に対応する第２出力許可範囲とを備え、
   前記第１出力許可範囲は前記出力波形の初期波形を基準に、前記第２出力許可範囲は前記出力波形の前記初期波形に続く後期波形を基準に夫々設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のエンジン点火装置。

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