WO2017010310A1

WO2017010310A1 - エンジン制御装置

Info

Publication number: WO2017010310A1
Application number: PCT/JP2016/069582
Authority: WO
Inventors: 大司清宮; 赤城　好彦
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2015-07-15
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2017-01-19
Also published as: JPWO2017010310A1; JP6476295B2; US20180195485A1; US10309366B2; CN107709756B; EP3324036A4; EP3324036A1; CN107709756A

Abstract

２系統の点火エネルギ供給手段を有する多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供する。１気筒毎に２系統の点火エネルギ供給手段が設けられた多気筒エンジンを制御するエンジン制御装置において、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段に対して共通の信号線を介して信号を送信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段を制御する。

Description

エンジン制御装置

　本発明は、内燃機関の点火プラグからの火花放電を重畳させる点火制御を行うエンジン制御装置に関する。

　近年、内燃機関の燃費を低減させることが重要な課題となっており、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスの導入よってポンピングロスが低減されることを利用して、低燃費を目的として軽負荷の運転領域では大量のＥＧＲガスを導入して燃費を向上させる手法を採用する場合が増えている。ところが、こうした場合には、不活性ガスが増大して内燃機関の気筒（シリンダ）内に導入される新しい空気の割合が減少することに伴い、点火プラグ周りに適正な混合気が存在する割合が減ることになるため、単時間の放電では確実に着火させ、安定した燃焼を得られることが難しくなり、不正燃焼によって内燃機関が安定性を欠くことになってしまう。

　そこで、内燃機関用点火装置において、点火プラグ近傍の混合気の状態にばらつきが存在することにより、希薄な空燃比となる状態や、ＥＧＲガス等の不活性ガスが混合される状態において、単時間の放電では混合気の着火性が安定しない問題を改善し、着火性の向上と安定した燃焼とを行わせることで内燃機関の燃費を向上させるための技術が重要視されている。係る周知技術として、例えば「内燃機関用の重ね放電式点火装置」（特許文献１）が挙げられる。

特開２０００－２４０５４２号

　上述した特許文献１に係る重ね放電式の点火システムの点火制御によれば、重ね放電時間の制御について全領域を重ね放電とすると、消費電流が過大となって車両等の搭載先のバッテリの劣化や上がり等の不具合を招く恐れがあるため、重ね放電の実行領域を限定して使用する必要があるが、重ね放電する領域を限定するためには昇圧回路に対して制限する重ね要求信号の情報をコントロールユニット側から与える必要がある。

　また、特許文献１に係る重ね放電式の点火システムの点火制御によれば、点火プラグに長い時間に渡って大きな放電エネルギーを供給する必要があるため、別途に設けた昇圧回路から所定の電圧（例えば５００Ｖ）以上を点火コイルの放電電流に印加しなければならないことにより、多気筒の内燃機関では気筒数分を賄う昇圧回路が必要となるため、重ね放電の実行領域を限定して使用する場合や、重ね放電による点火エネルギーを調整して使用する場合に、コントロールユニットから気筒数分の重ね要求信号を送信する必要があり、コントロールユニットの出力数の増加や、コントロールユニットと昇圧回路を繋ぐ信号線が増加し、コントロールユニットの出力端子の不足やコントロールユニットの出力回路の増加および信号線の増加によるコストの増加を招くという問題がある。

　特許文献１では、点火プラグに点火コイルと別途に設けた昇圧回路の２系統で点火エネルギーを供給する構成としているが、点火コイルや昇圧回路に関わらず２系統の点火エネルギー供給手段を有する点火システムおいて、同様の問題を招く可能性がある。

　本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、２系統の点火エネルギ供給手段を有する多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供することにある。

　上記技術的課題を解決するため、本発明のエンジン制御装置は、１気筒毎に２系統の点火エネルギ供給手段が設けられた多気筒エンジンを制御するエンジン制御装置において、
　前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段に対して共通の信号線を介して信号を送信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段を制御することを特徴とする。

　本発明の内燃機関用点火装置によれば、１気筒ごとに２系統の点火エネルギ供給手段を有する点火システムおいて、１系統の点火エネルギ供給手段のみを有する点火システムに対して、１本の信号線を追加するのみで２系統の点火エネルギ供給手段を制御でき、多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供することができる。

本発明の一実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。本発明の一実施形態によるコントロールユニットの構成図である。本発明の第一の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。第一の実施形態による点火制御装置の説明図である。第一の実施形態による点火制御装置のタイムチャートである。第一の実施形態によるタイミング信号設定のフローチャートである。重ね放電領域を示す図である。通電時間の設定を示す図である。位相差時間の設定を示す図である。第一の実施形態による異常検知のフローチャートである。第一の実施形態による点火制御装置の正常時のタイムチャートである。第一の実施形態による点火制御装置の異常検知時のタイムチャートである。第二の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。第二の実施形態による点火制御装置の説明図である。第二の実施形態による点火制御装置のタイムチャートである。第三の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。第三の実施形態による点火制御装置の説明図である。第三の実施形態による点火制御装置のタイムチャートである。本発明の第四の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。本発明の第四の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。第四の実施形態による点火制御装置の説明図である。第四の実施形態による点火制御装置のタイムチャートである。本発明の第四の実施形態によるエンジン制御のシステム構成図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

　最初に、図１から図１１を用いて本発明が適用される内燃機関の制御システムの第１の構成について説明する。ここで、図１に示す実施例は所謂ポート噴射方式の４気筒内燃機関を示しているが、筒内直接噴射方式のエンジンでも良く、気筒数に関わらず適用可能である。

　図１は、第１の構成による内燃機関制御システムの構成図である。　
　内燃機関６５に吸入される空気は、エアクリーナ６０を通過し、ホットワイヤ式エアフローセンサ２に導かれる。このホットワイヤ式エアフローセンサ２には熱線式空気流量センサが使用される。このホットワイヤ式エアフローセンサ２から吸入空気量に相当する信号が出力されるとともに、サーミスターを用いた吸気温度センサ２で計測される吸気温度信号が出力される。次に、吸入空気は接続されたダクト６１、空気流量を制御する絞り弁４０を通り、コレクタ６２に入る。また、前記絞り弁はコントロールユニット７１で駆動されるスロットル駆動モータ４２により動かされる。前記コレクタ６２に入った空気はエンジンと直結する各吸気管に分配され、シリンダ内に吸入される。バルブ駆動系にはバルブタイミング可変機構を持ち、目標角度に向けフィードバック制御する。また、シリンダブロックに取り付けられたクランク角センサ７からは、所定のクランク角毎にパルスが出力されこれらの出力は、コントロールユニット７１に入力される。

　燃料は燃料タンク２１から燃料ポンプ２０で吸引、加圧され、プレッシャレギュレータ２２により一定圧力に調圧され、吸気管に設けられたインジェクタ２３から前記吸気管内に噴射される。

　絞り弁４０には絞り弁の開度を検出するスロットルセンサ１がとりつけられており、このセンサ信号はコントロールユニット７１に入力され、絞り弁４０の開度のフィードバック制御や、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。尚、フィードバックの目標開度は、アクセル開度センサ１４で求まるドライバーのアクセル踏み込み量とアイドル回転数制御すなわちＩＳＣ制御分とから求まるものである。

　内燃機関６５には、冷却水温を検出するための水温センサ３が取り付けられており、このセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、内燃機関６５の暖機状態を検出し、燃料噴射量の増量や点火時期の補正及びラジエータファン７５のＯＮ／ＯＦＦやアイドル時の目標回転数の設定を行う。また、アイドル時の目標回転数や、負荷補正量の算出するために、エアコンクラッチの状態をモニターするエアコンスイッチ１８、駆動系の状態をモニターするトランスミッションに内蔵されたニュートラルスイッチ１７、が取り付けられている。

　空燃比センサ８は、エンジンの排気管に装着されており排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するものである。この信号はコントロールユニット７１に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、燃料噴射パルス幅を調整する。

　点火コイル３０には、メインコイルとサブコイルの２つのコイルが配設され、それぞれがコントロールユニット７１と接続される。コントロールユニット７１にて演算されるそれぞれのコイルの通電時間と点火時期にしたがい点火信号とタイミング信号が入力され、メインコイルによる放電とサブコイルによる放電とが重畳して出力され、点火プラグ３３の火花放電が実施される。

　次に、図２を用いて本実施形態による自動車のコントロールユニット７１の入出力信号について説明する。　
　コントロールユニット７１は、図２に示すように、ＣＰＵ７８と、電源ＩＣ７９とから構成されている。ここで、このコントロールユニット７１に入力する信号等について、同図を用いて整理すると、エアフローセンサと内蔵吸気温度センサ２、クランク角センサ７、スロットルセンサ１、水温センサ３、油温センサ２５、アクセル開度センサ１４からの信号などを入力する。また、コントロールユニット７１からの出力信号は、インジェクタ２３、フューエルポンプ２０、点火コイル（メイン）３０、タイミング信号１１０、スロットル駆動モータ４２に出力される。なお、タイミング信号１１０は、出力信号を入力する構成とすることで、出力結果をモニタ可能な構成としている。

　次に図３は、本実施例によるエンジン制御装置の構成を、４気筒内燃機関を例に示したものである。　
　まず、コントロールユニット７１に搭載されているメイン点火信号生成部１０００からは、気筒分のメイン点火信号１０１ａ～１０１ｄが出力され、それぞれの信号を送信する信号線が気筒ごとに設けられたコイル３０ａ～３０ｄに接続される。コイル３０ａは、内部に点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２の２つのコイルを設けており、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２は、重ね放電線２０３ａで直列に接続される。コントロールユニット７１から出力される点火信号１０１ａを送信する信号線は、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２に接続される。

　次に、コントロールユニット７１に搭載されているタイミング信号生成部１１００からは、１本の共通の信号線を介してタイミング信号１１０が出力される。タイミング信号１１０を送信する１本の共通の信号線は、一方がコントロールユニット７１に接続され、他方が途中で分岐し、分岐した信号線のそれぞれは点火コイル（メイン）に対してコントロールユニット側に配置される点火コイル（サブ）３０ａ－２から３０ｄ－２それぞれに接続される。このように配置することで、コントロールユニット７１から送信するタイミング信号が点火コイル（サブ）３０ａ－２から３０ｄ－２に入力され、点火コイル（サブ）３０ａ－２から３０ｄ－２の出力がそれぞれ点火コイル（メイン）３０ａ－１から３０d－１に入力される配置となる。

　なお、図３では点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２をコイル３０ａで一体とする構成で記載しているが、コイル３０ａを用いずに、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２が別体で独立に構成しても良い。

　すなわち本実施例のコントロールユニットは、点火コイル（メイン）と点火コイル（サブ）で示される２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段、すなわち複数の点火コイル（サブ）に対して共通の信号線（一本の信号線）によりタイミング信号を送信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段（複数の点火コイル（サブ））を制御する。

　また、コントロールユニット７１にはタイミング信号１１０の動作を監視するタイミング信号監視部１２００を設け、タイミング信号の動作を監視（モニタ）することで点火コイル（サブ）の異常を検知する。具体的に点火コイル（サブ）の異常が発生した場合には、点火コイル（サブ）内部でタイミング信号１１０をプルアップまたはプルダウンすることで，電位を固定することで、コントロールユニット７１にてタイミング信号１１０を指示してもタイミング信号監視部１２００で検知するタイミング信号モニタ値は固定となるため、タイミング信号１１０の指示とモニタ値の差からコントロールユニット７１にて制御・異常を判定できる。

　すなわち本実施例のコントロールユニットは、点火コイル（メイン）と点火コイル（サブ）で示される２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段、すなわち複数の点火コイル（サブ）から共通の信号線（一本の信号線）によりタイミング信号を受信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段（複数の点火コイル（サブ））の異常を検知する。

　図４は、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２の詳細な接続図である。点火コイル（メイン）３０ａ－１は、イグナイタと一次コイルと二次コイルで構成される。イグナイタには、コントロールユニット７１から出力されるメイン点火信号１０１ａが入力され、メイン点火信号１０１ａによって一次コイルの電流を制御することで、点火プラグ３３による点火を実施する。

　点火コイル（サブ）３０ａ－２は、イグナイタと一次コイルと二次コイルと制御回路で構成される。制御回路には、点火コイル（サブ）３０ａ－２と同一の気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号であるメイン点火信号１０１ａとタイミング信号１１０が入力される。このとき制御回路は、他方の点火エネルギ供給手段の点火信号を用いて、点火気筒であることを判定し、タイミング信号で指示される通電時間にしたがった点火コイル（サブ）３０ａ－２に対するサブ点火信号を生成する。

　制御回路から出力されるサブ点火信号によって一次コイルの電流を制御することで、二次コイルに生じる電流を制御する。点火コイル（サブ）３０ａ－２の二次コイルの上流は、点火コイル（メイン）３０ａ－１の二次コイルの下流に接続され、点火コイル（メイン）３０ａ－１の二次コイルと点火コイル（サブ）３０ａ－２の二次コイルが点火プラグ３３に対して直列に接続される。

　図５は、図４で構成されるコイル３０の入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。ここでは、内燃機関の１気筒（シリンダ）内で圧縮された混合気に着火する場合のコイル３０におけるメイン点火制御信号１０１とタイミング信号１１０に対する一次電流、並びに放電出力（二次電圧、二次電流）４０１の関係を示している。

　具体的に云えば、メイン点火信号１０１ａの矩形波についての立ち上がりのＯＮするタイミングでイグナイタ３０１ａ－１におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、点火コイル（メイン）３０ａ－１の一次側に５～１０Ａの範囲の一次電流を流すことで点火コイル（メイン）３０ａ－１に磁気エネルギが蓄えられ、メイン点火信号１０１の矩形波の立ち下がりのＯＦＦするタイミング（所謂点火時期）でイグナイタ３０１ａ－１におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、一次電流を遮断すると点火コイル（メイン）３０ａ－１の二次側に高電圧な二次電圧が発生し、これによって点火プラグ３３で放電が開始する。放電を生じさせるための二次電圧は通常１０ｋＶ～１５ｋＶ程度の電圧発生であり、放電による二次電流は例えば０．１Ａの範囲内でその後にエネルギ放出による放電が数ｍｓ持続する。

　また、メイン点火信号１０１ａのＯＮとなると同時または後に共通の信号線を介して送信されるタイミング信号１１０をＯＮすると、制御回路にてサブ点火信号がＯＮとなり、サブ点火信号がＯＮになるタイミングでイグナイタ３０１ａ－２におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、点火コイル（サブ）３０ａ－２の一次側に５～１０Ａの範囲の一次電流を流す。

　これにより点火コイル（サブ）３０ａ－２に磁気エネルギが蓄えられ、タイミング信号１１０がＯＦＦするタイミングでサブ点火信号がＯＦＦとなり、イグナイタ３０１ａ－２におけるトランジスタのスイッチング動作を行い、一次電流を遮断すると点火コイル（サブ）３０ａ－２の二次側に高電圧な二次電圧（図示しない）が発生し、これによって点火プラグ３３に放電が重畳される。ここで、タイミング信号１１０の立ち下がりのＯＦＦするタイミングは、メイン点火信号１０１ａがＯＦＦすると同時または位相差ΔＩＧＮ［ｍｓ］遅らせることで、点火コイル（メイン）３０ａ－１のみで点火する場合に比べて放電時間を延ばすことができる。

　因みに、上述した点火制御信号１０１ａやタイミング信号１１０がＯＮからＯＦＦに移行するタイミングは、気筒（シリンダ）内の混合気の状態と内燃機関の負荷状態等とを考慮して適切なタイミングで制御しなければ、着火性や燃焼速度に影響し、燃焼の悪化（着火性の悪化）による内燃機関の回転数変動や振動を伴うこともあり、エンジン性能に大きく影響を与えるために重要な事項となっている。

　また、制御回路には、点火コイル（サブ）３０ａ－２の監視機能を設け、点火コイル（サブ）３０ａ－２の異常を検知することができる。異常を検知した場合は、制御回路内で電気的にタイミング信号１１０をＬＯＷ（０Ｖ）またはＨＩＧＨ（５Ｖ）のいずれかに固着させ、コントロールユニット７１でモニタすることで、コントロールユニット７１で異常を検知することができる。

　なお、本実施例では、サブ点火信号を出力する制御回路を点火コイル（サブ）３０ａ－２内に設けているが、点火コイル（サブ）３０ａ－２の外部に設けても良く、コントロールユニット７１に設けても良い。

　図６は、コントロールユニット７１の演算機能（タイミング信号生成部１１００、重ね運転領域判定部１１２）によるタイミング信号出力の動作処理を示したフローチャートである。このタイミング信号出力の動作処理は、例えばクランク角度に同期した所定角度又は角度に換算した時間タイマによる割込み処理として実行される。

　ステップ１１１０は、点火コイル（サブ）の異常有無の判定行程である。異常を検知している場合は、ステップ１１７０へ進み、タイミング信号をＯＦＦ固定とし、処理を終了する。異常検知が無い場合はステップ１１２０へ進む。

　ステップ１１２０は、重ね運転領域検索の行程である。現在の運転領域から予め設定されている重ね運転領域にあるかが検索され、ステップ１１３０で、重ね放電と通常放電（すなわち点火コイル（サブ）による点火をする／しない）の判定が行なわれ、重ね領域で無い場合は、ステップ１１７０へ進み、タイミング信号をＯＦＦ固定とし、処理を終了する。重ね領域の場合は、ステップ１１４０へ進む。

　ここでステップ１１２０の重ね運転領域検索について図７で詳細を説明する。　
　図７は特に燃費向上を目的にＥＧＲガスを導入する場合に、エンジン回転数と機関負荷に応じたＥＧＲ率（１００％×ＥＧＲガス流量／新気空気流量）を設定するに当り、ＥＧＲ率と重ね放電領域との関係を示したものである。

　ここで、燃焼の安定性から判断して、重ね放電を必要とする（例えばＥＧＲ率が２０％を超える）“ＥＧＲ大領域”と、重ね放電を必要としない“ＥＧＲ少領域”とに大別する。さらに重ね放電の実行領域は、“ＥＧＲ大領域”と同じとしても良いのであるが、あえて“ＥＧＲ大領域”より、回転数および負荷方向に拡大した領域を設定しておく。これは運転状態が“ＥＧＲ少領域”から“ＥＧＲ大領域”へ短時間に移行する場合に、“ＥＧＲ大領域”で設定されるＥＧＲ率が重ね放電の実行より先にシリンダ内に導入されて燃焼が悪化して性能の低下を招くことを避けるものである。上述により予め重ね放電の実行領域が予めコントロールユニット７１内のマイコンに設定しておき、現在の運転状態から、重ね放電の運転領域か否かが判定される。

　図６のステップ１１４０は、点火コイル（サブ）の通電時間設定行程である。点火コイル（サブ）の通電時間はコントロールユニット７１内のマイコン予め設定しておき、例えば図８に示すようにＥＧＲ率が大きくなるにつれて通電時間を長くするように設定しても良い。

　図６のステップ１１５０は、点火コイル（サブ）の位相差設定行程である。ステップ１１５０では、点火コイル（メイン）の点火時期からの位相差［ｍｓ］を設定する。点火コイル（サブ）の位相差はコントロールユニット７１内のマイコン予め設定しておき、例えば図９に示すようにＥＧＲ率が大きくなるにつれて位相差を大きくするように設定しても良い。　
　ステップ１１４０とステップ１１５０で設定した通電時間と位相差にしたがい、ステップ１１６０でタイミング信号を出力する。

　次に図１０を用いて、図６ステップ１１１０の異常検知の詳細を説明する。図１０は、図６ステップ１１１０の異常検知のフローチャートであり、コントロールユニット７１で周期的に実行される。

　図１０のステップ１２１０はタイミング信号出力ＯＮ指示か否かの判断行程である。図６によりタイミング信号出力がＯＮ指示となった場合は、ステップ１２２０へ進み、タイミング信号がＯＦＦの場合は本処理を終了する。

　ステップ１２２０はタイミング信号のモニタ値取得行程である。図２に示すように、タイミング信号１１０は出力すると同時にＣＰＵ７８に入力され、タイミング信号モニタ値として取得する。

　ステップ１２３０は、ステップ１２２０で取得したタイミング信号モニタ値がＯＮか否かの判断行程である。タイミング信号モニタ値がＯＮの場合、すなわち、タイミング信号出力がＯＮ指示であり、その時のモニタ値もＯＮの場合は、正常と判断し、処理を終了する。タイミング信号モニタ値がＯＦＦの場合、すなわち、タイミング信号出力がＯＮ指示であるにも関わらず、タイミング信号モニタ値がＯＦＦとなっている場合は、ステップ１２４０へ進みサブコイル異常と判断する。

　次に図１１のタイムチャートを用いて、点火コイル（サブ）が正常の場合の動作を説明する。　
　時刻ｔ１～ｔ５までは重ね領域での動作を示している。時刻ｔ１では、メイン点火信号１をＯＮとし、点火コイル（メイン）の通電を開始する。時刻ｔ１からｔ２の間でタイミング信号をＯＮとするとサブ点火信号１がＯＮとなり、点火コイル（メイン）の通電を開始する。タイミング信号は図６の１１４０で予め設定した通電時間が経過するまでＯＮを継続する。時刻ｔ２にて予め設定した点火時期に応じてメイン点火信号１がＯＦＦとなると、点火コイル（メイン）の放電が開始し、２次電流が立ち上がる。時刻ｔ２からの時間が図６のステップ１１５０で設定した位相差時間経過すると時刻ｔ３にて、タイミング信号がＯＦＦとなり、サブ点火信号１がＯＦＦとなるタイミングで、点火コイル（サブ）の放電が開始され、点火コイル（メイン）の放電に点火コイル（サブ）の放電が重畳されるため、再び２次電流が立ち上がる。

　時刻ｔ５まで各気筒での点火が繰り返し実行される。時刻ｔ５で重ね領域外が判定されると、タイミング信号はＯＦＦに固定され、全気筒のサブ点火信号はＯＦＦとなるため、２次電流は、点火コイル（メイン）による２次電流のみとなる。なお、図１１は点火コイル（サブ）が正常のため、タイミング信号とタイミング信号モニタは同じ動作となる。

　次に図１２のタイムチャートを用いて、点火コイル（サブ）が異常の場合の動作を説明する。　
　時刻ｔ１では、メイン点火信号１をＯＮとし、点火コイル（メイン）の通電を開始する。時刻ｔ１は重ね領域であるため、時刻ｔ１からｔ２の間でタイミング信号をＯＮとするとサブ点火信号１がＯＮとなり、点火コイル（メイン）の通電を開始する。時刻ｔ２にて予め設定した点火時期に応じてメイン点火信号１がＯＦＦとなると、点火コイル（メイン）の放電が開始し、２次電流が立ち上がる。時刻ｔ２からの時間が図６のステップ１１５０で設定した位相差時間経過すると時刻ｔ３にて、タイミング信号がＯＦＦとなり、サブ点火信号１がＯＦＦとなるタイミングで、点火コイル（サブ）の放電が開始されるが、点火コイル（サブ）に異常があることで２次電流が立ち上がらず、２次電流の立ち上がりが検知できないため、図４の点火コイル（サブ）に設けた制御回路にて異常を検知し、タイミング信号がＯＦＦに固定される。時刻ｔ４にてメイン点火信号２をＯＮとし、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３と同様の動作が実行されるが、制御回路にてタイミング信号がＯＦＦに固定されているため、サブ点火信号２はＯＮとならず、タイミング信号モニタ値もＯＮとならない。時刻ｔ６にて図１０ステップ１２４０のサブコイルの異常を検知すると、重ね領域外となり、以降タイミング信号がＯＦＦに固定される。

　以上に示す構成とすることで、１気筒ごとに２系統の点火エネルギ供給手段を有する点火システムおいて、１系統の点火エネルギ供給手段のみを有する点火システムに対して、１本の信号線を追加するのみで２系統の点火エネルギ供給手段を制御でき、多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供することができる。

　次に本発明の第２の実施例について図１３から図１５を用いて説明する。
　第２の実施例が第１の実施例と異なるのは図１３に示すように、点火コイル（サブ）３０ａ－２に入力するメイン点火信号が同一気筒に属するメイン点火信号１０１ａではなく、点火コイル（サブ）３０ａ－２と異なる気筒に属するメイン点火信号１０１ｄという点である。

　次に図１４、図１５を用いて詳細を説明する。　
　図１４は、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２の詳細な接続図である。点火コイル（メイン）３０ａ－１は、イグナイタと一次コイルと二次コイルで構成される。イグナイタには、コントロールユニット７１から出力されるメイン点火信号１０１ａが入力され、メイン点火信号１０１ａによって一次コイルの電流を制御することで、点火プラグ３３による点火を実施する。

　点火コイル（サブ）３０ａ－２は、イグナイタと一次コイルと二次コイルと制御回路で構成される。制御回路には、点火コイル（サブ）３０ａ－２と異なる気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号であるメイン点火信号１０１ｄとタイミング信号１１０が入力される。このとき制御回路は、他方の点火エネルギ供給手段の点火信号を用いて、点火気筒であることを判定し、タイミング信号で指示される通電時間にしたがった点火コイル（サブ）３０ａ－２に対するサブ点火信号を生成する。

　ここで、点火コイル（サブ）３０ａ－２と異なる気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号であるメイン点火信号１０１ｄは、メイン点火信号１０１ａの一つ前に点火した気筒に属するメイン点火信号を用いることが望ましい。例えば、４気筒エンジンで点火の順序が１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の場合、１番気筒の一つ前は２番気筒であるため、１番気筒に属する点火コイル（サブ）の制御回路に入力するメイン点火信号は２番気筒のメイン点火信号を入力することが望ましい。

　図１５は、図１４で構成されるコイル３０の入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。ここでは、内燃機関の１気筒（シリンダ）内で圧縮された混合気に着火する場合のコイル３０におけるメイン点火制御信号１０１とタイミング信号１１０に対する一次電流、並びに放電出力（二次電圧、二次電流）４０１の関係を示している。

　本実施例が図５のタイミングチャートと異なる点は、タイミング信号１１０がＯＮになるタイミングが、メイン点火信号１０１ａの前にある点である。　
　具体的に云えば、図１４に記載の制御回路による点火気筒の判定を一つ前に点火した気筒に属するメイン点火信号１０１ｄで行なうことで、点火気筒の判定をメイン点火信号１０１ａの前に行なうことができるため、タイミング信号１０１のＯＮするタイミングをメイン点火信号１０１ａの前にする。　
　このような構成とすることで、図４、図５に記載の方法よりタイミング信号のＯＮ時間、すなわち点火コイル（サブ）の通電時間を長くすることができる。

　以上に示す構成とすることで、１気筒ごとに２系統の点火エネルギ供給手段を有する点火システムおいて、１系統の点火エネルギ供給手段のみを有する点火システムに対して、１本の共通の信号線を追加するのみで２系統の点火エネルギ供給手段を制御でき、多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供することができる。

　次に本発明の第３の実施例について図１６から図１８を用いて説明する。
　第３の実施例が第１の実施例と異なるのは図１６に示すように、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２を並列に接続する点である。

　次に図１７、図１８を用いて詳細を説明する。　
　図１７は、点火コイル（メイン）３０ａ－１と点火コイル（サブ）３０ａ－２の詳細な接続図である。点火コイル（メイン）３０ａ－１は、イグナイタと一次コイルと二次コイルで構成される。イグナイタには、コントロールユニット７１から出力されるメイン点火信号１０１ａが入力され、メイン点火信号１０１ａによって一次コイルの電流を制御することで、点火プラグ３３による点火を実施する。

　点火コイル（サブ）３０ａ－２は、イグナイタと一次コイルと二次コイルと制御回路で構成される。制御回路には、点火コイル（サブ）３０ａ－２と同じ気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号であるメイン点火信号１０１ａとタイミング信号１１０が入力される。このとき制御回路は、他方の点火エネルギ供給手段の点火信号を用いて、点火気筒であることを判定し、タイミング信号で指示される通電時間にしたがった点火コイル（サブ）３０ａ－２に対するサブ点火信号を生成する。制御回路から出力されるサブ点火信号によって一次コイルの電流を制御することで、二次コイルに生じる電流を制御する。

　点火コイル（サブ）３０ａ－２の二次コイルの上流は、点火コイル（メイン）３０ａ－１の二次コイルの上流に接続され、点火コイル（メイン）３０ａ－１の二次コイルと点火コイル（サブ）３０ａ－２の二次コイルが点火プラグ３３に対して並列に接続される。

　なお、制御回路にて点火気筒であることを判定するために入力するメイン点火信号は、図１４に記載するように異なる気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号であるメイン点火信号１０１ｄでも良く、メイン点火信号１０１ａの一つ前に点火した気筒に属するメイン点火信号を用いることが望ましい。

　図１８は、図１７で構成されるコイル３０の入出力に係る波形を示したタイミングチャートである。ここでは、内燃機関の１気筒（シリンダ）内で圧縮された混合気に着火する場合のコイル３０におけるメイン点火制御信号１０１とタイミング信号１１０に対する一次電流、並びに放電出力（二次電圧、二次電流）４０１の関係を示しているが、タイミング信号１１０の動作およびタイミング信号１１０に対する一次電流の動作は、図５と同様の動作となるが、２次電流の放電時間は図５の放電時間に比べ短いものとなる。これは、点火コイル（メイン）と点火コイル（サブ）を並列に接続することで、直列接続に比べて放電経路のインダクタンスが減少するためである。

　なお、大量のＥＧＲガスを導入して燃費を向上させる手法を採用する場合、点火プラグ周りに適正な混合気が存在する割合が減ることになるため、コイル直列接続により放電時間を延ばす方式採用し、点火プラグ周りの流動が速く、短時間に点火エネルギを供給する必要がある場合は、コイル並列接続方式を採用しても良い。また、エンジン状態に応じて直列と並列を切替える方式を採用しても良い。

　次に本発明の第４の実施例について図１９から図２２を用いて説明する。
　第４の実施例が第１の実施例と異なるのは図１９に示すように、コントロールユニット７１と点火コイル３０の間に放電ユニット７２がある点である。放電ユニット７２は、コントロールユニット７１から出力されるタイミング信号を検出し、点火信号から点火時期を検出すると、昇圧回路から所定（例えば５００Ｖ）以上の電圧を点火コイル３０の放電電流に付加する。

　次に図２０を用いて詳細を説明する。　
　図２０は、本実施例によるエンジン制御装置の構成を４気筒のエンジン（内燃機関）を例に示したものである。まず、コントロールユニット７１に搭載されているメイン点火信号生成部１０００からは、点火信号１０１に、気筒分の点火信号１０１ａ～１０１ｄが出力される。また、タイミング信号生成部１１００からはタイミング信号１１０が出力される。

　放電ユニット７２はコントロールユニット７１とは別に設けられており、昇圧回路２０３と気筒分の点火コイル３０ａ～３０ｄとが約５００Ｖの高電圧で結線２０３ａ～２０３ｄされる。各点火コイル（３０ａ～３０ｄ）に内蔵されているイグナイタ（３０１ａ～３０１ｄ）のスイッチングで対象気筒に対して通常の点火タイミングで放電が開始されると、高電圧結線（２０３ａ～２０３ｄ）が放電状態を維持するのに必要な電流値を二次コイル側に供給する。エンジンシリンダ内では、点火プラグ（３３ａ～３３ｄ）によって混合気に放電させて着火させるとともに、通常の放電に続く、いわゆる重ね放電が実行されるよう構成されている。また、それぞれの部位はワイヤハーネスによって結線される。

　ここで、放電ユニット７２は、タイミング信号１１０からの情報により、放電時間を制御する制御回路２０２と、各気筒の点火タイミングを判断する気筒判定回路２０１と、昇圧回路２０３によって構成され、気筒毎の点火信号１０１ａ～１０１ｄと、タイミング信号１１０のタイミングに合わせて重ね放電に必要な高電圧ライン２０３ａ～２０３ｄが気筒毎に対応する点火コイルの二次コイル側に供給されることで、重ね放電を発生させることができる。

　図２１は本実施例における、重ね放電を実行する場合に、一つの気筒を代表的に上述した気筒毎の点火信号制御１０１ａと、重ね要求信号１１０と、放電ユニット７２と、点火コイル３０ａとの構成を示したもので、図２２は、これにより内燃機関のシリンダ内で圧縮された混合気に着火する場合の点火コイルの一次電流、二次電流と電圧の状況をそれぞれ示したものある。

　点火信号１０１ａからの出力がＯＮするタイミングで、イグナイタ３０１のスイッチングにより、一次電流を遮断すると二次コイル側に高電圧（二次電圧）が発生することで、点火プラグで放電が開始される。タイミング信号１１０の入力信号の情報を受けて、放電時間制御回路２０２が重ね放電を実行する時間を判断し、対象気筒の点火タイミングを判断する気筒判定回路２０１が、点火信号１０１ａによって昇圧回路２０３を実行する対象気筒を判断し、一次電流の遮断するタイミングに合わせて重ね放電に必要な高電圧ライン２０３ａを対象気筒に対応する点火コイル３０ａの二次コイル側と連通することで、点火コイル内の制御回路３０２と連動して高電圧が供給されることで、重ね放電を発生させることができる。放電時間制御回路２０２が重ね放電を終了する時間のタイミングで、昇圧回路を遮断して重ね放電を終了する。

　図２２で示す二次電流、および二次電圧は、放電時間（ｔｗ）の間延長されることで、放電電圧がこの間供給され続けることにより、シリンダ内の混合気への着火性能を向上することができる。

　また図２２に示す重ね要求信号１１０は、実線で示すように各点火信号の立下りに対して、（ｔｄ）時間早いタイミングでＯＮ信号を出力するように制御される。これは重ね要
求信号の演算タイミングが必ずしも点火タイミングで演算されている訳ではなく、例えば１０ｍｓ毎といった所定のマイコン演算タイミングで演算されるケースがある事と、放電時間制御回路２０２の判断タイミングにも依存するが、確実に重ね要求有りの情報を出力した時に、最も早いタイミングで放電時間制御回路が重ね要求有りの情報と、重ね時間の情報を判断できるようにするためである。少なくとも（ｔｄ）は点火信号制御がＯＦＦするタイミングと同時（ｔｄ＝０）あるいはそれより前のタイミングであることが望ましい。

　実施例では、点火タイミング毎に放電時間（ｔｗ）の情報をタイミング信号に同期させてＯＮ／ＯＦＦ出力するようにしている。別の方法としては、放電時間の制御を、重ね制御回路２０２側で独自に（例えば固定時間）制御するような場合では、タイミング信号１１０は破線で示すような単純にＯＮ信号、すなわち重ね放電実行／非実行の情報のみで出力することもできる。尚、重ね放電非実行の場合は点線で示す常時ＯＦＦを表す情報を出力する。

　次に本発明の第５の実施例について図２３を用いて説明する。

　第５の実施例は、６気筒の内燃機関に適用した際の実施例である。実施例１から実施例４と異なる点は、タイミング信号生成部が、タイミング信号生成部１とタイミング信号生成部２の２箇所あり、タイミング信号が２つとなっている点である。それぞれのタイミング信号は一方がコントロールユニットに接続され、他方は途中で分岐し、分岐したタイミング信号それぞれが複数の点火コイルとそれぞれが接続される構成となる。

　以上に示す構成とすることで、多気筒の内燃機関でもコントロールユニットの出力端子の不足やコストの増加を抑制できるエンジン制御装置を提供することができる。

　以上、５つの実施例について説明したが、本内容は、本実施例に依らず１気筒ごとに２系統の点火エネルギ供給手段を有する点火システムに適用可能であり、例えば１気筒ごとに点火プラグと点火コイルをそれぞれ２つ有する点火システムにも適用可能である。

１・・・スロットルセンサ、２・・・エアフローセンサ、３・・・水温センサ、７・・・クランク角センサ、１４・・・アクセルセンサ、１７・・・ニュートラルスイッチ、１８・・・エアコンスイッチ、１９・・・補機負荷スイッチ、２３・・・インジェクタ、３０・・・点火コイル、４２・・・スロットル駆動モータ

Claims

　１気筒毎に２系統の点火エネルギ供給手段が設けられた多気筒エンジンを制御するエンジン制御装置において、　
　前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段に対して共通の信号線を介して信号を送信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、一方の系統の点火エネルギ供給手段による放電と他方の系統の点火エネルギ供給手段による放電とが重畳して出力されるように構成されることを特徴とするエンジン制御装置。　
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記共通の信号線による信号を受信した複数の点火エネルギ供給手段は、他方の点火エネルギ供給手段の点火信号を用いて点火気筒を判定することを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項３に記載のエンジン制御装置において、　
　前記点火気筒を判定するために用いる他方の点火エネルギ供給手段の点火信号は、一方の点火エネルギ供給手段と同じ気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号とすることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項３に記載のエンジン制御装置において、　
　前記点火気筒を判定するために用いる他方の点火エネルギ供給手段の点火信号は、点火気筒の１つ前に点火した気筒に属する他方の点火エネルギ供給手段の点火信号とすることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項４または請求項５に記載のエンジン制御装置において、　
　前記他方の点火エネルギ供給手段の点火信号がＯＮになると同時または後に、前記共通の信号線により送信される信号をＯＮすることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記共通の信号線は、一方が前記エンジン制御装置に接続され、他方は途中で分岐し、分岐した信号線のそれぞれが前記一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段とそれぞれ接続されることを特徴とするエンジン制御装置。　
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、それぞれコイルにより構成され、一方の系統のコイルと他方の系統のコイルとがそれぞれ直列に配置され、　
　前記共通の信号線は、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、前記エンジン制御装置の側に配置される系統のコイルに接続されることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、それぞれコイルにより構成され、一方の系統のコイルと他方の系統のコイルとがそれぞれ直列に配置され、
　前記共通の信号線は、一方が前記エンジン制御装置に接続され、他方は途中で分岐し、分岐した信号線のそれぞれが、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統のそれぞれのコイルに対応して設けられる制御回路に接続されることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、それぞれコイルにより構成され、一方の系統のコイルと他方の系統のコイルとがそれぞれ並列に配置され、　
　前記共通の信号線は、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統のそれぞれのコイルに対応して設けられる制御回路に接続されることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記共通の信号線で、点火エネルギ供給手段の通電時間を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、コイルと火花放電の時間を延長させるための昇圧回路を設けた重ね放電式の放電ユニットにより構成され、
前記共通の信号線は、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、前記放電ユニットに接続されることを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記共通の信号線で、点火エネルギ供給手段の放電時間を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１に記載のエンジン制御装置において、　
　前記共通の信号線で、点火エネルギ供給手段の放電許可を制御することを特徴とするエンジン制御装置。
　１気筒毎に２系統の点火エネルギ供給手段が設けられた多気筒エンジンを制御するエンジン制御装置において、
　前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段から共通の信号線を介して信号を受信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段の異常を検知することを特徴とするエンジン制御装置。
　請求項１５に記載のエンジン制御装置において、　
　異常検知を検知した場合は，前記共通の信号線が接続された点火エネルギ供給手段を停止することを特徴とするエンジン制御装置。
　多気筒エンジンの１気筒毎に設けられる２系統の点火エネルギ供給手段と、
　前記２系統の点火エネルギ供給手段を制御するエンジン制御装置と、を備えたエンジン制御システムにおいて、　
　前記エンジン制御装置は、前記２系統の点火エネルギ供給手段のうち、一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段に対して共通の信号線を介して信号を送信することで、該一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段を制御することを特徴とするエンジン制御システム。
　請求項１７に記載のエンジン制御システムにおいて、
　前記２系統の点火エネルギ供給手段は、一方の系統の点火エネルギ供給手段による放電と他方の系統の点火エネルギ供給手段による放電とが重畳して出力されるように構成されることを特徴とするエンジン制御システム。
　請求項１７に記載のエンジン制御システムにおいて、　
　前記共通の信号線は、一方が前記エンジン制御装置に接続され、他方は途中で分岐し、分岐した信号線のそれぞれが前記一方の系統の複数の点火エネルギ供給手段とそれぞれ接続されることを特徴とするエンジン制御システム。