JPWO2019163088A1 - エンジン用制御装置 - Google Patents

Abstract

エンジンの点火装置を含む電装品を、エンジンにより駆動される発電機を電源とした制御用電源部から電源電圧が与えられて動作するマイクロコンピュータを用いて制御するエンジン用制御装置において、点火装置としてコンデンサ放電式の装置を用い、この点火装置のコンデンサの両端の電圧を降圧してマイクロコンピュータの電源ラインに印加する降圧回路を設けて、エンジンが停止する過程で前記降圧回路からマイクロコンピュータに電源電圧を与えることにより、エンジンの停止時に前記制御用電源部からマイクロコンピュータに与えられる電源電圧が喪失した後もマイクロコンピュータを動作状態に保持して、マイクロコンピュータにエンジン停止時処理を確実に行わせることができるようにした。

Description

本発明は、マイクロコンピュータを用いてエンジン（内燃機関）を制御するエンジン用制御装置に関するものである。

エンジンの点火装置や燃料噴射装置等を制御するエンジン用制御装置として、制御に必要な各種の手段をマイクロコンピュータを用いて構成するようにしたものが広く用いられている。この種の制御装置においては、エンジンの停止時に取得したエンジンに関する情報をメモリに記憶させておいて、この情報をエンジンの再始動時のエンジン制御や、エンジンの異常の有無の監視などに用いることが行われている。

例えば、特許文献１ないし３には、エンジンの停止時に検出したエンジンの冷却水温度や吸気温度等の温度情報をメモリに記憶させておくようにしたエンジン用制御装置が開示されている。このように、エンジン停止時のエンジンの温度情報をメモリに記憶させておくと、例えば、記憶させておいたエンジンの温度情報と、再始動時に検出されるエンジンの温度情報との差に基づいて、エンジンの停止時から再始動時までの経過時間を推定して、エンジンの吸気通路内に残存している燃料の量を推定することができるため、エンジンの再始動時の燃料噴射量を適正な範囲に設定してエンジンの始動性を向上させることができる。

またエンジンのメンテナンスや、エンジンにより駆動される負荷のメンテナンスなどの管理を行う際に有用なデータを収集する等の目的で、エンジンの停止時に、エンジンの運転時間や負荷の駆動時間など、エンジンに関わる情報及び／又はエンジンの負荷に関わる情報を不揮発性メモリに記憶させることも考えられる。

特開平６−２２９２８４号公報 特開２００３−２５４１２１号公報 特開２０１３−２０４４６６号公報

エンジン停止時にエンジンに関わる情報及び／又はエンジンの負荷に関わる情報をメモリに記憶させる等の処理（以下エンジン停止時処理という。）を確実に行わせるためには、エンジンの停止時に、当該処理を完了するのに要する時間の間、マイクロコンピュータを動作状態に保持しておくことが必要である。エンジンが搭載された装置（例えば車両）にバッテリが設けられている場合には、エンジンの停止時にもバッテリの電圧でマイクロコンピュータを動作状態に保持することができるため、何等問題なくマイクロコンピュータにエンジン停止時処理を行わせることができる。

しかしながら、バッテリが設けられていない装置に搭載されたエンジンを制御するバッテリレスのエンジン用制御装置では、エンジンにより駆動される発電機を電源として一定の直流電圧を発生する制御用電源部からマイクロコンピュータに電源電圧を与えざるを得ないため、エンジンの停止時に発電機の出力電圧が喪失すると、マイクロコンピュータを動作状態に保持することができなくなり、エンジン停止時処理を確実に行わせることができない。

このような問題を解決するために、例えば、エンジン用制御装置の電源部に、エンジンの運転中に発電機の整流出力で充電される大容量のキャパシタ等の電圧蓄積手段を付加して、エンジンが停止した後もこの電圧蓄積手段に蓄積されたエネルギを利用してマイクロコンピュータの電源電圧を確保することが考えられる。

しかしながら、エンジン用制御装置の電源部にキャパシタ等の余分な電圧蓄積手段を付加すると、部品点数が増加して、制御装置の大形化を招いたり、コストの上昇を招いたりするため好ましくない。

本発明の目的は、バッテリレスの構成をとる場合に、キャパシタ等の余分な電圧蓄積手段を追加することなく、エンジンの停止時にもマイクロコンピュータを動作状態に保持することができるようにしたエンジン用制御装置を提供することにある。

本発明は、一定の動作保証範囲内の電圧値を有する電源電圧が電源端子に印加されているときに動作が保証されるマイクロコンピュータを用いてエンジンを制御するエンジン用制御装置を対象とする。本願明細書には、上記の目的を達成するために少なくとも以下に示す第１ないし第６の発明が開示される。

＜第１の発明＞
本発明においては、エンジンを点火する点火装置として、点火コイルの一次側に設けられた点火用コンデンサと、エンジンにより駆動されて交流電圧を出力する発電機を電源として点火用コンデンサを一方の極性に充電するコンデンサ充電回路と、オン状態にされたときに点火用コンデンサに蓄積された電荷を点火コイルの一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチとを備えて、エンジンの点火時期に放電用スイッチをオン状態にすることにより点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を誘起させるコンデンサ放電式の点火装置を用いる。

本発明においてはまた、発電機の出力電圧を動作保証範囲に収まる電圧値を有する電源電圧に変換してマイクロコンピュータの電源端子につながる電源ラインに印加する制御用電源部と、点火用コンデンサの両端の電圧を動作保証範囲に収まる電圧値を有する電圧まで降圧して電源ラインに印加する降圧回路とが設けられ、エンジンが運転状態から停止状態に移行する過程で制御用電源部から電源ラインに印加される電圧が動作保証範囲の下限値を下回った後も、降圧回路から電源ラインに印加される電圧が動作保証範囲内にある間マイクロコンピュータが動作状態に保持されるように構成される。

上記のように構成すると、エンジンが搭載された装置にバッテリが設けられていない場合でも、エンジンの停止時に点火用コンデンサから降圧回路を通してマイクロコンピュータに動作保証範囲に収まる電源電圧を与えることができるため、マイクロコンピュータにエンジン停止時処理を確実に行わせることができる。一般に点火用コンデンサは高電圧で充電されており、高い静電エネルギーを有することから、エンジンの停止時に点火用コンデンサから降圧回路を通してマイクロコンピュータに電源電圧を与えることにより、エンジン停止時処理を行うのに必要な時間の間マイクロコンピュータを動作状態に保持することができる。

また上記のように構成すると、エンジンを動作させるために必須の部品である点火装置に備わっている点火用コンデンサを利用してエンジンの停止時にマイクロコンピュータに電源電圧を供給することができるため、エンジン停止時にマイクロコンピュータを動作状態に保持するために、キャパシタのような余分の部品を追加する必要がない。従って本発明によれば、制御装置の大形化を招いたり、コストの上昇を招いたりすることがないという利点が得られる。

＜第２の発明＞
第２の発明においては、エンジンが停止するか否かを判定するエンジン停止判定手段と、エンジンの運転時に降圧動作が行われるのを禁止して点火動作が行われるのを許可し、エンジン停止判定手段によりエンジンが停止すると判定された後は点火動作が行われるのを禁止して、降圧動作が行われるのを許可するように点火動作及び降圧動作を管理する点火動作・降圧動作管理手段とを構成するようにマイクロコンピュータがプログラムされる。

＜第３の発明＞
第３の発明は、第２の発明に適用されるもので、本発明においては、エンジンのクランク軸が設定された角度回転する毎にパルスを発生するパルス発生器が設けられる。この場合、エンジン停止判定手段は、パルス発生器がパルスを発生する間隔が設定された間隔を超えたときにエンジンが停止するとの判定を行うように構成することができる。

＜第４の発明＞
第４の発明は、第３の発明に適用されるもので、本発明においては、エンジンを停止する際に操作されてマイクロコンピュータにエンジン停止指令を与えるスイッチが設けられ、このスイッチが操作されてマイクロコンピュータにエンジン停止指令が与えられたときにもエンジンが停止するとの判定を行うように、エンジン停止判定手段が構成される。

＜第５の発明＞
第５の発明は、第１ないし第４の発明の何れかに適用されるものである。本発明においては、発電機の出力電圧を入力として設定値以下に保たれた直流電圧を出力する整流電源部が設けられ、コンデンサ充電回路は、この整流電源部が出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路の出力電圧で点火用コンデンサを充電するように構成される。この場合マイクロコンピュータは、エンジンの点火時期よりも遅れたタイミングに設定された昇圧動作開始タイミングで昇圧回路の動作を開始させ、昇圧動作開始タイミングよりも遅れ、エンジンの点火時期よりは進んだタイミングで昇圧回路の動作を停止させるべく昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段を構成するようにプログラムされる。

＜第６の発明＞
第６の発明は、第１ないし第５の発明の何れかに適用されるもので、本発明においては、エンジンが運転状態から停止状態に移行する過程でエンジンに関わる情報及び／又はエンジンの負荷に関わる情報を不揮発性メモリに記憶させるエンジン停止時処理を行うようにマイクロコンピュータがプログラムされる。

本発明によれば、エンジンが搭載された装置にバッテリが設けられていない場合でも、エンジンの停止時に点火用コンデンサから降圧回路を通してマイクロコンピュータに動作保証範囲に収まる電源電圧を与えることができるため、マイクロコンピュータにエンジン停止時処理を確実に行わせることができる。

また本発明によれば、エンジンを動作させるために必須の部品である点火装置に設けられている点火用コンデンサを利用してエンジンの停止時にマイクロコンピュータに電源電圧を供給することができるため、エンジン停止時にマイクロコンピュータを動作状態に保持するために、キャパシタのような余分の部品を追加する必要がなく、制御装置の大形化を招いたり、コストの上昇を招いたりすることがないという利点が得られる。

図１は、本発明の一実施形態の構成を示した回路図である。 図２は、特定の機能を果たす部分をブロックで表して図１の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。 図３は、図２に示されたエンジン停止判定手段や点火動作・降圧動作管理手段を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。

以下図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示したもので、同図において、１はエンジン（図示せず。）により駆動される発電機（ＡＣＧ）、２はエンジンのクランク軸が設定された角度回転する毎にパルスを発生するパルス発生器、３は点火コイル、４はエンジンの点火装置や燃料噴射装置などを制御するエンジン用制御装置の主要部を構成するＥＣＵ（電子制御ユニット）である。説明を簡単にするため、本実施形態ではエンジンが単気筒エンジンであるとする。

発電機１は、例えば、エンジンのクランク軸に取り付けられたフライホイール磁石回転子と、この回転子の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心に発電コイルを巻回してなる固定子とを備えた磁石式交流発電機や、励磁式の交流発電機（オルタネータ）などからなっていて、エンジンの回転に同期して交流電圧を出力する。

パルス発生器２は、エンジンのクランク軸が設定された角度回転する毎にパルスを発生するものであれば如何なるものでもよいが、本実施形態では、発電機１の回転子ヨークを構成しているフライホイールの外周に設けられた突起からなるリラクタ１ａと、リラクタ１ａを検出してパルス信号を発生する信号発電子とによりパルス発生器２が構成されている。パルス発生器２を構成する信号発電子は、リラクタ１ａに対向する磁極部を有する信号発生用鉄心と、この鉄心に巻回された信号コイルと、この鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えていて、エンジンのケース等に固定されている。

パルス発生器２を構成する信号発電子は、発電機１の回転子が回転する過程で、リラクタ１ａが信号発生用鉄心の磁極部との対向を開始する際及び終了する際にそれぞれ鉄心内で生じる磁束の変化により、信号コイルに極性が異なるパルス信号を誘起させる。本実施形態では、発電機１の回転子の外周にリラクタ１ａが１つだけ設けられていて、エンジンのクランク軸が１回転する間に、パルス発生器２が正負のパルスを１回だけ発生するようになっている。本実施形態では、パルス発生器２が発生する正負のパルスのうち、信号発電子がリラクタとの対向を開始する際に発生するパルスを第１のパルスとし、信号発電子がリラクタとの対向を終了する際に発生するパルスを第２のパルスとする。またエンジンのクランク軸の回転角度位置が、エンジンの点火位置（点火が行われるクランク角位置）の最大進角位置よりも更に進んだクランク角位置に設定された基準クランク角位置に一致した時に第１のパルスが発生し、エンジンのピストンが上死点に達する時のクラン角位置よりも僅かに遅れたクランク角位置で第２のパルスが発生するようにパルス発生器２が設けられている。

点火コイル３は、一次コイル３Ａと二次コイル３Ｂとを有していて、両コイルの一端が接地され、二次コイル３Ｂに誘起させられた高電圧Ｖh が図示しないエンジンの気筒に取り付けられた点火プラグＰＬに印加される。

ＥＣＵ４には、点火コイル３とともにエンジン用点火装置を構成する点火回路の構成部品及びエンジンの点火時期や燃料噴射時期などを制御するために用いるマイクロコンピュータなどの構成部品の他、点火装置及びマイクロコンピュータに必要な電源電圧を与える電源部の構成部品などが設けられている。

図１に示されたＥＣＵ４の構成部品のうち、５は点火コイル３の一次側に設けられて発電機１を電源として一方の極性に充電される点火用コンデンサ、６は、オン状態にされた際に点火用コンデンサ５に蓄積された電荷を点火コイルの一次コイル３Ａを通して放電させる放電用スイッチを構成するサイリスタである。点火用コンデンサ５の一端は、点火コイル３の一次コイル３Ａの非接地側の端部にアノードが接続されたダイオード７のカソードに接続され、点火用コンデンサ５の一端とダイオード７との接続点と接地間に、点火用コンデンサ５の充電時に充電電流を流すダイオード８が、そのカソードを接地側に向けて接続されている。

放電用スイッチを構成するサイリスタ６は、点火用コンデンサ５の他端と接地間に、そのカソードを接地側に向けて接続されている。９は、発電機１から整流電源部１０を通して供給される直流電圧ＶBを昇圧する昇圧回路で、そのプラス側出力端子が点火用コンデンサ５の他端に接続されている。昇圧回路９のマイナス側出力端子は接地され、整流電源部１０と、昇圧回路９と、ダイオード８とにより、発電機１を電源として点火用コンデンサ５を一方の極性に充電するコンデンサ充電回路が構成されている。

昇圧回路９は制御端子９ａを有していて、この端子がマイクロコンピュータ１１のポートP1 に接続されている。昇圧回路９は、マイクロコンピュータ１１のポートP1から制御端子９ａに高レベルの許可信号が与えられているときに昇圧動作を行い、マイクロコンピュータ１１のポートP1から制御端子９ａに与えられる信号が零レベルにされたとき（禁止信号が与えられたとき）に昇圧動作を停止するように構成されている。昇圧回路９としては、市販の昇圧型スイッチングレギュレータや、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることができる。

またマイクロコンピュータ１１のポートP2 がサイリスタ６のゲートに接続され、ポートP2 から点火信号Si が出力されたときにサイリスタ６がオン状態になって、点火用コンデンサ５に蓄積された電荷を、点火用コンデンサ５→サイリスタ６→点火コイル３の一次コイル３Ａ→ダイオード７→点火用コンデンサ５の閉回路からなる放電回路を通して放電させる。

本実施形態では、点火コイル３と、点火用コンデンサ５と、サイリスタ６と、ダイオード７及び８と、昇圧回路９とによりコンデンサ放電式の点火装置が構成されている。この点火装置の基本的な動作は下記の通りである。

エンジンの点火時期よりも所定時間だけ前のタイミングで昇圧回路９の動作が許可されて、昇圧回路９が動作状態にされ、昇圧回路９→点火用コンデンサ５→ダイオード８→昇圧回路９の閉回路からなるコンデンサ充電回路を通して点火用コンデンサ５が図示の極性に充電される。

点火用コンデンサ５の充電が完了するタイミングよりも遅れ、エンジンの点火時期よりも進んだタイミングで昇圧回路９の昇圧動作が禁止された後、点火時期にマイクロコンピュータ１１のポートP2 からサイリスタ６のゲートに点火信号Si が与えられる。これによりサイリスタ６が導通するため、点火用コンデンサ５に蓄積された電荷が、サイリスタ６と点火コイルの一次コイル３Ａとダイオード７とを通して放電する。この放電により点火コイル３の一次コイル３Ａに高い電圧が誘起し、この電圧が点火コイルの一次二次間の昇圧比により更に昇圧されるため、点火コイルの二次コイル３Ｂに点火用の高電圧Ｖhが誘起する。この高電圧はエンジンの気筒に取り付けられた点火プラグＰＬに印加されるため、点火プラグＰＬで火花放電が生じてエンジンが点火される。

点火動作が完了した後、再度昇圧回路９の動作が許可されて、点火用コンデンサ５の充電が行われる。これらの動作が反復されることにより、所定の点火時期にエンジンが点火されて、エンジンが運転状態に保持される。

エンジンの回転情報をマイクロコンピュータ１１に与えるため、パルス発生器２がリラクタ１ａの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出した時に発生する第１のパルス及び第２のパルスをそれぞれ波形整形して第１の回転検出パルスＶp1及び第２の回転検出パルスＶp2を出力する回転検出回路１４が設けられ、これらの回転検出パルスがそれぞれマイクロコンピュータ１１のポートP3 及びP4 に入力されている。第１の回転検出パルスＶp1及び第２の回転検出パルスＶp2のうち、位相が進んだ方の第１の回転検出パルスＶp1は点火位置の最大進角位置よりも位相が進んだ位置に設定された基準クランク角位置で発生し、第２の回転検出パルスＶp2は、エンジンのピストンが上死点に達するクランク角位置よりも僅かに遅れた位置で発生する。

マイクロコンピュータ１１は、回転検出回路１４から与えられる第１の回転検出パルス又は第２の回転検出パルスの発生間隔から求めたエンジンの回転速度に対してエンジンの点火時期を演算し、演算した点火時期を検出したときにサイリスタ６に点火信号を与えて点火動作を行わせる。

昇圧回路９に入力する直流電圧ＶB を発生する整流電源部１０は、発電機１が出力する交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路の出力を設定電圧以下に制限するように制御する制御回路とを備えた第１のレギュレータ（ＲＥＧ）１０Ａと、第１のレギュレータ１０Ａの出力電圧を平滑するコンデンサ１０Ｂとからなり、コンデンサ１０Ｂの両端に得られる整流電源部１０の出力電圧ＶＢが昇圧回路９に入力されている。

マイクロコンピュータ１１は、ＣＰＵと、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）からなる記憶装置とを備えていて、その電源端子に与えられる電源電圧Ｖc が所定の動作保証範囲にあるときに動作状態を保持して、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、各種の機能を果たす手段を構成する。

マイクロコンピュータ１１に与える電源電圧を得るため、整流電源部１０の出力電圧をマイクロコンピュータ１１の定格電源電圧（例えば５ボルト）に変換する制御用電源部１２が設けられている。制御用電源部１２は、整流電源部１０の出力電圧をマイクロコンピュータ１１の定格電源電圧に適した電圧に変換する第２のレギュレータ１２Ａ と、このレギュレータの出力電圧が印加された出力コンデンサ１２Ｂとからなっていて、出力コンデンサ１２Ｂの両端に得られる電圧Ｖc がマイクロコンピュータ１１の電源端子につながる電源ラインに印加されている。

エンジンの停止時に行うエンジン停止時処理において取得したエンジンに関する情報及び／又はエンジンの負荷に関する情報を記憶させるため、マイクロコンピュータ１１に不揮発性メモリ（EEPROM）１３が接続されている。

また本実施形態では、エンジンを意図的に停止する際に操作されるストップスイッチ１５がマイクロコンピュータ１１のポートP5 と接地間に接続され、エンジンを停止させるためにストップスイッチ１５が操作されてオン状態にされた際にマイクロコンピュータ１１にエンジン停止指令が与えられるようになっている。なおストップスイッチ１５は専らエンジンを停止させる際にのみ操作されるスイッチであってもよく、キースイッチにより構成されるものでもよい。

またエンジンが停止するとの判定がされた後も、エンジン停止時処理を完了させるために必要な時間の間マイクロコンピュータ１１を動作状態に保持しておくため、点火用コンデンサ５の両端の電圧をマイクロコンピュータ１１の電源電圧の動作保証範囲に収まる電圧値を有する直流電圧Ｖc まで降圧してマイクロコンピュータの電源ラインに印加する降圧回路１６が設けられている。

降圧回路１６は制御端子１６ａと、入力端子１６ｂ及び接地端子１６ｃとを有していて、制御端子１６ａがマイクロコンピュータ１１のポートP6 に接続され、点火用コンデンサ５の両端の電圧が、点火コイル３の一次コイル３Ａとダイオード７とを通して降圧回路１６の入力端子１６ｂと接地端子１６ｃとの間に入力されている。降圧回路１６は、マイクロコンピュータ１１のポートP6 から制御端子１６ａに高レベルの許可信号が与えられているときに、点火コイル３の一次コイルとダイオード７とを通して入力された点火用コンデンサの両端の電圧をマイクロコンピュータ１１の電源電圧の動作保証範囲に収まる電圧値を有する電圧まで降圧して、マイクロコンピュータ１１の電源ラインに印加する。降圧回路１６はまた、マイクロコンピュータのポートP6 から制御端子１６ａに与えられる信号が零レベルにされたとき（禁止信号が与えられたとき）に動作を停止する。

点火用コンデンサ５の両端の直流電圧を降圧する降圧回路１６としては、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子のオンオフにより入力電圧を降圧する動作を行う市販の降圧型スイッチングレギュレータを用いることができる。降圧型スイッチングレギュレータとしては、ＥＣＵ内への実装が容易な小形（チップ形）のものを容易に入手することができる。

上記のように構成すると、エンジンが搭載された装置にバッテリが設けられていない場合でも、エンジンの停止時に点火用コンデンサ５から降圧回路１６を通してマイクロコンピュータ１１の電源端子に動作保証範囲に収まる電源電圧を与えることができるため、マイクロコンピュータにエンジン停止時処理を確実に行わせることができる。点火用コンデンサ５は高電圧で充電されており、高い静電エネルギーを有することから、エンジンの停止時に点火用コンデンサから降圧回路１６を通してマイクロコンピュータ１１に電源電圧を与えることにより、エンジン停止時処理を行うのに必要な時間の間マイクロコンピュータを動作状態に保持することができる。

また上記のように構成すると、エンジンを動作させるために必須の部品である点火装置に備わっている点火用コンデンサ５を利用してエンジンの停止時にマイクロコンピュータ１１に電源電圧を供給することができるため、エンジン停止時にマイクロコンピュータを動作状態に保持するために、キャパシタのような余分の部品を追加する必要がなく、制御装置の大形化を招いたり、コストの上昇を招いたりするのを防ぐことができる。

図１に示した例では、点火用コンデンサ５、サイリスタ６、ダイオード７，８等、点火コイル３とともに点火装置を構成する回路の構成部品をＥＣＵ４内に設けているが、これらの部品の全部又は一部をＥＣＵの外部に設けることもできる。また図１に示した例では、整流電源部１０及び制御用電源部１２をＥＣＵ４内に設けているが、これらの電源部はＥＣＵの外部に設けることもできる。

本実施形態のエンジン制御装置においては、マイクロコンピュータ１１に所定のプログラムを実行させることにより、エンジンを制御するために必要な各種の機能実現手段が構成される。図２を参照すると、マイクロコンピュータにより構成される機能実現手段を含む図１の実施形態の全体的な構成がブロック図で示されている。図２において、図１に示された各部と同一の部分には同一の符号が付されている。

本実施形態においては、マイクロコンピュータ１１に所定のプログラムを実行させることにより、点火制御部２０と、昇圧回路制御手段２１と、エンジン停止判定手段２２と、点火動作・降圧動作管理手段２３とを構成する。

点火制御部２０はエンジンの点火時期を制御する部分で、その基本的な構成は従来から用いられているものと同様である。点火制御部２０は例えば、回転検出回路１４を通して与えられる回転検出パルスVp1の発生間隔からエンジンの回転速度を演算する回転速度演算手段と、この回転速度演算手段により演算された回転速度に対して、エンジンの点火時期を演算する点火時期演算手段と、演算した点火時期が検出された時にサイリスタ６に与える点火信号Siを発生する点火信号発生手段とにより構成することができる。

エンジンの点火時期は、例えば、第１の回転検出パルスＶp1が発生するクランク角位置である基準クランク角位置から点火動作を行わせるクランク角位置までの区間をクランク軸が回転するのに要する時間の形で演算される。マイクロコンピュータ１１は、第１の回転検出パルスVp1が発生した時に（基準クランク角位置が検出された時に）演算した点火時期の計測を開始し、その計測を完了したときにポートP2 からサイリスタ６のゲートに点火信号Si を供給して点火動作を行わせる。

昇圧回路制御手段２１は、点火動作を行う際に昇圧回路９からサイリスタ６に電圧が与えられてサイリスタ６がターンオフすることができなくなるのを防ぐために、点火用コンデンサ５の充電を行う際にのみ昇圧回路９を動作させ、サイリスタ６をオン状態にして点火動作を行わせる際には昇圧動作を停止させるように昇圧回路９を制御する手段である。昇圧回路制御手段２１は、エンジンの点火時期よりも遅れたタイミングに設定された昇圧動作開始タイミングで昇圧回路９の制御端子９ａに許可信号を与えてその動作を開始させ、昇圧回路９の昇圧動作開始タイミングよりも遅れ、エンジンの点火時期よりは進んだタイミングで昇圧回路に禁止信号を与えてその動作を停止させるように構成することができる。

エンジン停止判定手段２２は、回転検出回路１４が発生する一方の回転検出パルスの発生間隔からエンジンが運転状態から停止状態に移行しようとしていることを判定する手段で、本実施形態では、この判定手段が、回転検出パルスＶp1の発生間隔（クランク軸が１回転するのに要する時間）が停止判定値を超えたときにエンジンが停止するとの判定を行うように構成されている。エンジン停止判定手段２２はまた、ストップスイッチ１５が操作されてマイクロコンピュータにエンジン停止指令が与えられたときにもエンジンが停止するとの判定を行うように構成されることが好ましい。

点火動作・降圧動作管理手段２３は、点火動作を行う際に同時に降圧動作が行われて点火動作に支障を来すのを防ぎ、点火用コンデンサ５の両端の電圧を降圧してマイクロコンピュータに電源電圧を供給する際に点火用コンデンサがサイリスタ６を通して放電してしまうのを防ぐために、点火動作及び降圧動作を管理する手段である。本実施形態で用いる点火動作・降圧動作管理手段２３は、エンジンの運転時には降圧回路１６が降圧動作を行うのを禁止して点火装置が点火動作を行うのを許可（サイリスタ６に点火信号Siが与えられるのを許可）し、エンジン停止判定手段２２によりエンジンが停止すると判定された後は点火動作が行われるのを禁止して降圧動作が行われるのを許可するように点火動作及び降圧動作を管理する。

図３を参照すると、昇圧回路制御手段２１、エンジン停止判定手段２２、及び点火動作・降圧動作管理手段２３を構成するために微小時間間隔でマイクロコンピュータ１１に繰り返し実行させるタスク処理のアルゴリズムを示すフローチャートが示されている。

図３に示した処理が開始されると、ステップＳ１０１で、エンジンのクランク軸が１回転する間に図３のタスク処理が実行される回数をカウントするカウンタであるエンストカウンタの計数値EnstCountをインクリメントする。エンストカウンタの計数値は、回転検出回路１４が一方の回転検出パルスＶp1を発生した時に実行される割り込み処理でクリアされる。次いでステップＳ１０２で、エンストカウンタの計数値EnstCountがエンスト判定値（エンジンがストールするか否かを判定するための判定値）ENSTJUDGETIME以上であるか否かを判定する。

エンジンの運転中は、クランク軸が１回転するのに要する時間（回転検出パルスＶp1の発生間隔）が十分に短く、エンストカウンタは、その計数値EnstCountがエンスト判定値ENSTJUDGETIMEに達する前にクリアされるため、計数値EnstCountがエンスト判定値ENSTJUDGETIMEに達することはない。しかしながら、エンジンが停止する際には、クランク軸が１回転するのに要する時間が長くなって、エンストカウンタの計数値EnstCountがエンスト判定値ENSTJUDGETIME以上になるため、エンストカウンタの計数値EnstCountが判定値EnstCount以上であるか否かを判定することにより、エンジンが停止するか否かを判定することができる。

ステップＳ１０２でエンストカウンタの計数値EnstCountがエンスト判定値ENSTJUDGETIME以上ではないと判定されたときには、ステップＳ１０３に進んで点火装置が点火動作を行うのを許可し、降圧回路１６が降圧動作を行うのを禁止してこの処理を終了する。

ステップＳ１０２でエンストカウンタの計数値EnstCountがエンスト判定値ENSTJUDGETIME以上であると判定されたときには、ステップＳ１０４に進んでエンジン停止判定（エンジンがまもなく停止するとの判定）を行い、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、昇圧回路９の動作を禁止して点火動作を禁止すると同時に降圧回路１６の動作を許可して、降圧回路１６からマイクロコンピュータ１１への電源電圧の供給を開始する。

図３に示したアルゴリズムによる場合には、ステップＳ１０１、Ｓ１０２及びＳ１０４によりエンジン停止判定手段２２が構成され、ステップＳ１０３及びＳ１０５により点火動作・降圧動作管理手段２３が構成される。昇圧回路制御手段２１は、点火制御部２０を実現するために実行するタスク処理内で、エンジンの点火時期よりも遅れたタイミングに設定された昇圧動作開始タイミングで昇圧回路９の制御端子９ａに許可信号を与えてその動作を開始させるステップと、昇圧回路９の昇圧動作開始タイミングよりも遅れ、エンジンの点火時期よりは進んだタイミングで昇圧回路に禁止信号を与えてその動作を停止させるステップとを行わせることにより実現できる。

図３に示した例では、エンジンの回転速度からエンジンが停止するか否かの判定を行うようにしているが、このように構成しておくと、エンジンがトルク不足などの原因により停止させられる場合にもエンジンが停止するとの判定を行わせて、マイクロコンピュータを動作状態に保持することができる。

なお図１及び図２に示した実施形態のように、ストップスイッチ１５が設けられている場合には、ストップスイッチが操作された際にもエンジンが停止するとの判定を行うように図３のタスク処理を構成しておくことが好ましい。

上記のように構成すると、エンジンの停止時に点火用コンデンサに蓄積されているエネルギを有効に利用して、マイクロコンピュータに電源電圧を与えることができるため、エンジンが搭載されている装置にバッテリが設けられていない場合でも、エンジンの停止時に、マイクロコンピュータの動作が保証される電圧範囲に収まる電圧値を有する電圧を降圧回路が出力している一定時間の間、マイクロコンピュータを動作状態に保持することができる。点火用コンデンサが十分に大きな静電容量を有している場合には、エンジンの停止後も一定時間の間マイクロコンピュータを動作状態に保持することが可能になる。

上記のように、本発明によれば、マイクロコンピュータを用いてエンジンを制御するエンジン制御装置がバッテリレスの構成をとる場合に、エンジンの停止時に一定時間の間マイクロコンピュータを確実に動作状態に保持することができるため、エンジンの停止時に行う処理を確実に行わせることができる。また点火用コンデンサの容量によっては、エンジンの停止後相当に長い時間の間マイクロコンピュータを動作状態に保持することができるため、エンジンを停止した後余り時間が経過していない状態でエンジンを再始動する場合には、マイクロコンピュータが動作している状態でエンジンの始動操作を開始させることができ、エンジンの始動を容易にすることができる。またエンジン停止時にマイクロコンピュータを動作状態に保持するために、キャパシタのような余分の部品を追加する必要がなく、制御装置の大形化を招いたり、コストの上昇を招いたりするのを防ぐことができる。

上記の実施形態では、発電機１から整流電源部１０を通して供給される直流電圧ＶB を昇圧する昇圧回路９の出力電圧で点火用コンデンサ５を充電するようにコンデンサ充電回路が構成されたコンデンサ放電式の点火装置を用いているが、本発明を適用するエンジンを点火する点火装置に設けるコンデンサ充電回路は、エンジンにより駆動されて交流電圧を出力する発電機を電源として点火用コンデンサを一方の極性に充電するように構成されたものであればよく、上記の実施形態で用いたものには限定されない。例えば、エンジンにより駆動される発電機内に十分な巻数を持って設けられて、エンジンの回転に同期して交流電圧を発生するエキサイタコイルの一方の極性の半波の出力電圧で点火用コンデンサを一方の極性に充電する形式のコンデンサ充電回路を備えた周知のコンデンサ放電式点火装置を用いる場合にも、本発明を適用することができるのはもちろんである。

上記の実施形態ではエンジンの点火装置を制御対象とするエンジン用制御装置を例にとったが、点火装置の制御の他に、燃料噴射装置の燃料噴射量の制御や、エンジンのアイドリング速度の制御等をも行うエンジン用制御装置にも本発明を適用できるのはもちろんである。

また上記の実施形態では、制御の対象とするエンジンが単気筒エンジンであるとしたが、多気筒エンジンを制御するエンジン用制御装置にも本発明を適用できるのはもちろんである。

１ 発電機
２ パルス発生器
３ 点火コイル
４ ＥＣＵ
５ 点火用コンデンサ
６ サイリスタ（放電用スイッチ）
７ ダイオード
８ ダイオード
９ 昇圧回路
１０ 整流電源部
１１ マイクロコンピュータ
１２ 制御用電源部
１３ EEPROM
１４ 回転検出部
１５ ストップスイッチ
１６ 昇圧回路
２１ 昇圧回路制御手段
２２ エンジン停止判定手段
２３ 点火動作・降圧動作管理手段

Claims (6)

1. 一定の動作保証範囲内の電圧値を有する電源電圧が電源端子に印加されているときに動作が保証されるマイクロコンピュータを用いてエンジンを制御するエンジン用制御装置であって、
   前記エンジンを点火する点火装置は、点火コイルの一次側に設けられた点火用コンデンサと、前記エンジンにより駆動されて交流電圧を出力する発電機を電源として前記点火用コンデンサを一方の極性に充電するコンデンサ充電回路と、オン状態にされたときに前記点火用コンデンサに蓄積された電荷を前記点火コイルの一次コイルを通して放電させるように設けられた放電用スイッチとを備えて、前記エンジンの点火時期に前記放電用スイッチをオン状態にすることにより前記点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧を誘起させて点火動作を行うコンデンサ放電式の点火装置からなり、
   前記発電機の出力電圧を前記動作保証範囲に収まる電圧値を有する電源電圧に変換して前記マイクロコンピュータの電源端子につながる電源ラインに印加する制御用電源部と、前記点火用コンデンサの両端の電圧を前記動作保証範囲に収まる電圧値を有する電圧まで降圧して前記電源ラインに印加する降圧動作を行う降圧回路とが設けられ、
   前記エンジンが運転状態から停止状態に移行する過程で前記制御用電源部から前記電源ラインに印加される電圧が前記動作保証範囲の下限値を下回った後も、前記降圧回路から前記電源ラインに印加される電圧が前記動作保証範囲内にある間前記マイクロコンピュータが動作状態に保持されるように構成されているエンジン用制御装置。
2. 前記マイクロコンピュータは、前記エンジンが停止するか否かを判定するエンジン停止判定手段と、前記エンジンの運転時に前記降圧動作が行われるのを禁止して前記点火動作が行われるのを許可し、前記エンジン停止判定手段により前記エンジンが停止すると判定された後は前記点火動作が行われるのを禁止して前記降圧動作が行われるのを許可するように前記点火動作及び降圧動作を管理する点火動作・降圧動作管理手段とを構成するようにプログラムされている請求項１に記載のエンジン用制御装置。
3. 前記エンジンのクランク軸が設定された角度回転する毎にパルスを発生するパルス発生器が設けられ、
   前記エンジン停止判定手段は、前記パルス発生器がパルスを発生する間隔が設定された間隔を超えたときに前記エンジンが停止するとの判定を行うように構成されている請求項２に記載のエンジン用制御装置。
4. エンジンを停止する際に操作されて前記マイクロコンピュータにエンジン停止指令を与えるスイッチが設けられ、
   前記エンジン停止判定手段は、前記エンジン停止指令が与えられたときにも前記エンジンが停止するとの判定を行うように構成されている請求項３に記載のエンジン用制御装置。
5. 前記発電機の出力電圧を入力として設定値以下に保たれた直流電圧を出力する整流電源部が設けられ、
   前記コンデンサ充電回路は、前記整流電源部が出力する直流電圧を昇圧する昇圧回路の出力電圧で前記点火用コンデンサを充電するように構成され、
   前記マイクロコンピュータは、前記エンジンの点火時期よりも遅れたタイミングに設定された昇圧動作開始タイミングで前記昇圧回路の動作を開始させ、前記昇圧動作開始タイミングよりも遅れ、前記エンジンの点火時期よりは進んだタイミングで前記昇圧回路の動作を停止させるべく前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御手段を構成するようにプログラムされている請求項１，２，３又は４に記載のエンジン用制御装置。
6. 前記マイクロコンピュータは、前記エンジンが運転状態から停止状態に移行する過程で前記エンジンに関わる情報及び／又は前記エンジンの負荷に関わる情報を不揮発性メモリに記憶させるエンジン停止時処理を行うようにプログラムされている請求項１ないし５のいずれか一つに記載のエンジン用制御装置。

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