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技術 内燃機関の点火制御装置

出願人 日立オートモティブシステムズ株式会社日立オートモティブシステムズエンジニアリング株式会社
発明者 豊原正裕大久保実久保淳深津克明
出願日 2010年7月26日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2010-167509
公開日 2010年11月25日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2010-265906
状態 未査定
技術分野 内燃機関の点火装置
主要キーワード 通電順序 点火電力 検出応答 通電角度 駆動パワー 通電開始タイミング 通電開始後 吸入流量
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重要な関連分野

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図面 (16)

課題

点火コイルへの通電期間が何らかの不具合により長くなって点火が行われない場合に通電遮断して点火を行うと共に、通電気筒が異常な場合には、異常気筒に通電を禁止することで、点火コイルの熱ダメージを回避する等の点火制御系に影響が及ぶのを防止すると共に、併せて、内燃機関の全体の運転性への悪影響を未然に防ぐことのできる内燃機関の点火制御装置を提供することにある。

解決手段

点火コイルへの通電を所定角で行った後に遮断することにより点火を行う内燃機関の点火制御装置であって、前記点火コイルへの前記通電の状態を監視し、該通電状態の監視時間が前記所定角に点火時期変化幅を加味した時間を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断してなる。

概要

背景

一般の内燃機関点火制御装置は、内燃機関の気筒毎に異なる信号を出力するカム軸センサ信号により気筒判別を行う一方、クランク軸センサ信号により内燃機関の回転位置を検出することで、点火コイルに所定時間の通電を行い、その後該通電を遮断制御をすることで点火プラグでの点火を行うものであるが、該技術は、点火制御を行うためのクランク軸センサ信号が故障したり、内燃機関の停止等で前記信号が発生しなくなった場合には、通電を遮断するための点火位置が発生しなくなってしまうために、点火コイルは連続的に通電を継続してしまうことになる。このことは、本来の通電角度以上に点火コイルへ通電を行ってしまうことになり、点火コイルへの熱ダメージを与えてしまう可能があるという問題がある。

この種の技術分野においては、基本となる前記内燃機関の点火制御に前記の如き不具合が発生した場合の対処として、種々の提案がなされている。

例えば、特許文献1に所載の技術は、内燃機関の各気筒に対応して複数の点火コイルを備え、クランク角センサからの信号に基づいて、前記各点火コイルに通電を行う点火制御装置において、該点火制御装置が、各点火コイルの通電状態を検出する点火コイル通電状態検出手段を備え、該点火コイル通電状態検出手段が、複数の点火コイルが同時に通電されていることを検出した場合には、最後に通電が開始された点火コイルへの通電を即時に停止させる通電停止手段を備えた構成とすることで、内燃機関の点火電力系におけるヒューズ断線を防止して点火制御自体の停止を防止するものである。

また、検出した気筒判別値とクランク軸センサ信号に基づいて点火気筒に対して点火制御を行うものにおいて、前記点火気筒判別値に異常が生じた場合には、最新に点火設定される予定の現在通電中の点火コイルに対し、該予定されている点火時期での通電終了を禁止して即座に通電を停止する制御を行うことも行われている。

更に、特許文献2に所載の技術は、内燃機関の点火装置が、一つの点火コイルの一次電流回路の閉成通電状態を監視する監視装置を備え、該監視装置は、前記閉成通電状態を監視する監視期間が点火のための点火コイルの予め定められた閉成通電期間に一定の係数(例えば1.25)を乗算した期間になった場合に、点火コイルの閉成通電状態を解除するように構成されており、該構成によって、点火コイルの閉成通電状態の不具合を回避するとともに、点火コイルの閉成通電状態の前記監視期間の演算を非常に簡単にして点火コイルの閉成通電状態を監視することができると云うものである。

概要

点火コイルへの通電期間が何らかの不具合により長くなって点火が行われない場合に通電を遮断して点火を行うと共に、通電気筒が異常な場合には、異常気筒に通電を禁止することで、点火コイルの熱ダメージを回避する等の点火制御系に影響が及ぶのを防止すると共に、併せて、内燃機関の全体の運転性への悪影響を未然に防ぐことのできる内燃機関の点火制御装置を提供することにある。点火コイルへの通電を所定角で行った後に遮断することにより点火を行う内燃機関の点火制御装置であって、前記点火コイルへの前記通電の状態を監視し、該通電状態の監視時間が前記所定角に点火時期の変化幅を加味した時間を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断してなる。

目的

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

点火コイルへの通電所定角で行った後に遮断することにより点火を行う内燃機関点火制御装置であって、該点火制御装置は、前記点火コイルへの前記通電の状態を監視し、該通電状態の監視時間が前記所定角に点火時期変化幅を加味した時間を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。

請求項2

前記監視時間は、前記通電角点火時期変化幅に、更に所定の余裕代を加味した値を時間に換算したものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項3

前記監視時間は、その時間に上限値を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項4

前記監視時間の上限値は、一定値又は電源電圧に基づいて算出されるものであることを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項5

点火コイルへの通電を行った後にクランク角基準位置に基づく点火時期に前記通電を遮断することにより点火を行う内燃機関の点火制御装置であって、該点火制御装置は、前記点火コイルへの前記点火時期を監視し、該点火時期を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断することを特徴とする内燃機関の点火制御装置。

請求項6

前記別途遮断時期は、前記点火時期と点火時期変化幅とを加味した値を時間に換算したものであることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項7

前記別途遮断時期の時間は、 その時間に上限値を有することを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項8

前記別途遮断時期の時間の上限値は、一定値又は電源電圧に基づいて算出されるものであることを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の点火制御装置。

請求項9

内燃機関の運転状態を検出する手段と、内燃機関の気筒判別する手段と、クランク角度を検出する手段と、前記気筒の判別に基づいて該判別気筒の点火コイルへの通電と遮断を行う手段とを備えた内燃機関の点火制御装置において、前記判別気筒の通電順序が本来の気筒の点火順序でない場合には、その気筒に通電を行わないことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置

技術分野

0001

本発明は、内燃機関点火制御装置係り、特に、点火コイル通電しても点火が行われない場合に適切な安全制御を行う内燃機関の点火制御装置に関する。

背景技術

0002

一般の内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の気筒毎に異なる信号を出力するカム軸センサ信号により気筒判別を行う一方、クランク軸センサ信号により内燃機関の回転位置を検出することで、点火コイルに所定時間の通電を行い、その後該通電を遮断制御をすることで点火プラグでの点火を行うものであるが、該技術は、点火制御を行うためのクランク軸センサ信号が故障したり、内燃機関の停止等で前記信号が発生しなくなった場合には、通電を遮断するための点火位置が発生しなくなってしまうために、点火コイルは連続的に通電を継続してしまうことになる。このことは、本来の通電角度以上に点火コイルへ通電を行ってしまうことになり、点火コイルへの熱ダメージを与えてしまう可能があるという問題がある。

0003

この種の技術分野においては、基本となる前記内燃機関の点火制御に前記の如き不具合が発生した場合の対処として、種々の提案がなされている。

0004

例えば、特許文献1に所載の技術は、内燃機関の各気筒に対応して複数の点火コイルを備え、クランク角センサからの信号に基づいて、前記各点火コイルに通電を行う点火制御装置において、該点火制御装置が、各点火コイルの通電状態を検出する点火コイル通電状態検出手段を備え、該点火コイル通電状態検出手段が、複数の点火コイルが同時に通電されていることを検出した場合には、最後に通電が開始された点火コイルへの通電を即時に停止させる通電停止手段を備えた構成とすることで、内燃機関の点火電力系におけるヒューズ断線を防止して点火制御自体の停止を防止するものである。

0005

また、検出した気筒判別値とクランク軸センサ信号に基づいて点火気筒に対して点火制御を行うものにおいて、前記点火気筒判別値に異常が生じた場合には、最新に点火設定される予定の現在通電中の点火コイルに対し、該予定されている点火時期での通電終了を禁止して即座に通電を停止する制御を行うことも行われている。

0006

更に、特許文献2に所載の技術は、内燃機関の点火装置が、一つの点火コイルの一次電流回路の閉成通電状態を監視する監視装置を備え、該監視装置は、前記閉成通電状態を監視する監視期間が点火のための点火コイルの予め定められた閉成通電期間に一定の係数(例えば1.25)を乗算した期間になった場合に、点火コイルの閉成通電状態を解除するように構成されており、該構成によって、点火コイルの閉成通電状態の不具合を回避するとともに、点火コイルの閉成通電状態の前記監視期間の演算を非常に簡単にして点火コイルの閉成通電状態を監視することができると云うものである。

先行技術

0007

特開2000−329043号公報
特開平5−248331号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、前記した特許文献2に所載の技術は、閉成通電状態を監視する監視期間が点火のための点火コイルの予め定められた閉成通電期間に一定の係数(例えば1.25)を乗算した期間になった場合に、点火コイルの閉成通電状態を解除するように構成されているために、点火コイル自体やその駆動回路への熱ダメージを回避することは可能であるが、閉成通電状態を監視する監視期間が点火のための点火コイルの予め定められた閉成通電期間に一定の係数(例えば1.25)を乗算した期間であるために、内燃機関自体の制御への影響が懸念される。

0009

即ち、閉成通電期間のみに依存して監視期間が決められているために、監視期間が長くなった場合には、通電解除時点(点火位置)も比例して遅くなるために、爆発行程又は排気行程で点火される場合があり、バックファイヤ等の発生が懸念される一方、通電開始後要求点火時期が遅角(遅い方向)になった場合には、本来の点火位置に対して、監視制御による点火(通電停止)が先に機能するが考えられ、ノッキングの発生が懸念される。

0010

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、点火コイルへの通電期間が何らかの不具合により長くなって点火が行われない場合に通電を別途遮断して点火を行うと共に、通電気筒が異常な場合には、異常気筒への通電を禁止することで、点火コイルの熱ダメージを回避する等の点火制御系に影響が及ぶのを防止すると共に、併せて、内燃機関の全体の運転性への悪影響を未然に防ぐことのできる内燃機関の点火制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

前記目的を達成するために、本発明の内燃機関の点火制御装置は、点火コイルへの通電を所定角で行った後に遮断することにより点火を行うものであって、前記点火コイルへの前記通電の状態を監視し、該通電状態の監視時間が前記所定角に点火時期の変化幅を加味した時間を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断することを特徴としている。

0012

そして、本発明の内燃機関の点火制御装置の具体的な態様としては、前記監視時間は、前記通電角点火時期変化幅に、更に所定の余裕代を加味した値を時間に換算したものであり、その監視時間に上限値を有し、該上限値は、一定値又は電源電圧に基づいて算出されるものであることを特徴としている。

0013

前記の如く構成された本発明の内燃機関の点火制御装置は、点火コイルへの前記通電の状態を監視する監視時間が通電のための所定角に点火時期の変化幅を加味した時間としたので、点火コイルや点火駆動回路への熱によるダメージを回避できることは勿論、監視時間が必要以上に長くなならないので、内燃エンジンの爆発行程や排気行程で点火(通電の遮断)が行われることに基づくバックファイヤ等を発生させないし、本来の点火位置を加味して監視時間が設定されているので、本来の点火位置よりも先に監視時間に基づく点火(通電の遮断)が行われることがなく、ノッキング等の発生もない。即ち、本発明の内燃機関の点火制御装置は、前記構成に基づき、熱によるダメージ等の点火制御装置自体を保護すると共に、内燃機関システム全体の保護も行うことができる。

0014

また、本発明の他の態様の内燃機関の点火制御装置は、点火コイルへの通電を行った後にクランク角基準位置に基づく点火時期に前記通電を遮断することにより点火を行うものであって、前記点火コイルへの前記点火時期を監視し、該点火時期を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を別途遮断することを特徴としている。

0015

そして、本発明の内燃機関の点火制御装置の具体的な態様としては、前記別途遮断時期は、前記点火時期と点火時期変化幅とを加味した値を時間に換算したものであり、前記別途遮断時期の時間は、その時間に上限値を有し、該上限値は、一定値又は電源電圧に基づいて算出されるものであることを特徴としている。

0016

前記の如く構成された本発明の内燃機関の点火制御装置は、前記点火コイルへの点火時期を監視し、該点火時期を超えても前記通電を遮断しない場合に、前記点火コイルへの通電を前記点火時期と該点火時期変化幅とを加味した値の時間で別途遮断するので、点火コイルや点火駆動回路への熱によるダメージを回避できることは勿論、別途点火(通電の遮断)時期が必要以上に長くならないので、内燃エンジンの爆発行程や排気行程で点火(通電の遮断)が行われることに基づくバックファイヤ等が発生しないし、本来の別途遮断時期が点火位置を加味して設定されているので、本来の点火位置よりも先に点火(通電の別途遮断)が行われることがなく、ノッキング等の発生がない。

0017

更に、本発明の更に他の態様の内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の運転状態を検出する手段と、内燃機関の気筒を判別する手段と、クランク角度を検出する手段と、前記気筒の判別に基づいて該判別気筒の点火コイルへの通電と遮断を行う手段とを備え、前記判別気筒の通電順序が本来の気筒の点火順序でない場合には、その気筒に通電を行わないようにすることを特徴としている。

0018

前記の如く構成された本発明の内燃機関の点火制御装置は、気筒判別の異常もしくはクランク軸センサの欠陥等が発生した場合でも、内燃機関の運転性悪化の防止と点火コイルの熱ダメージ回避との両方を可能にする。

発明の効果

0019

以上の説明から理解できるように、本発明の内燃機関の点火制御装置は、点火制御を行う上で基準となるカム軸センサ及びクランク軸センサの各信号が欠陥またはノイズ混入した場合でも、所定範囲内に確実に点火処理を行うことで、内燃機関の安定した運転性と点火コイルの熱ダメージ回避との両立をさせることができる。

0020

また、気筒判別値を誤った場合に、点火コイルへの通電開始を停止することで異なった気筒に対して点火が行わないようになり、運転性悪化やバックファイヤ等を回避することができる。

図面の簡単な説明

0021

本発明の第一実施形態の内燃機関の点火制御装置を含む内燃機関の制御システム構成図。
図1の内燃機関の点火制御装置の具体的構成を示す図。
図2の内燃機関の点火制御装置のカム軸センサ及びクランク軸センサの信号とその信号に基づく点火制御動作を示した図。
図3における点火制御動作においてクランク軸センサが故障した場合の点火制御動作を示した図。
図2の点火コイルの1次側コイルへの通電時間と点火コイルの電流との関係を示した図。
図2の点火制御装置における内燃機関の各行程に対する点火位置を示した図。
図6で示したパターン3に対応する点火位置を示す図。
図2の内燃機関の点火制御装置における通電を監視する時間TDWLLmaxの設定のフローチャート
図2の内燃機関の点火制御装置におけるカム軸センサにノイズ等が混入して気筒判別を誤ってしまった場合の点火制御動作の一例を示す図。
図9の気筒判別を誤検出した場合の内燃機関の点火制御装置の通電を行わない制御の制御フローチャート
本発明の第二の実施形態の内燃機関の点火制御装置のカム軸センサ及びクランク軸センサの信号とその信号に基づく点火制御動作を示した図。
図11の内燃機関の点火制御装置の点火制御動作においてクランク軸センサが故障した場合の点火制御動作を示した図。
図11の内燃機関の点火制御装置の通電が遮断されないパターンに対応する別途の点火位置(通電遮断)を示す図。
図11の内燃機関の点火制御装置における通電(点火時期)を監視する時間TADVmaxの設定のフローチャート。
図2の内燃機関の点火制御装置におけるカム軸センサにノイズ等が混入して気筒判別を誤ってしまった場合の点火制御動作の一例を示す図。

実施例

0022

以下、図面に基づき本発明の内燃機関の点火制御装置の二つの実施形態を詳細に説明する。

0023

図1は、本発明の第一の実施形態の内燃機関の点火制御装置を備えた内燃機関の制御システムの全体構成を示したものである。該制御システムは、筒内噴射内燃機関1を備え、該内燃機関1に吸入される空気は、エアクリーナ3の入力部4から取り入れられ、吸入空気計5と、吸入流量を制御する絞弁6を設置した絞弁ボディ7とを介してコレクタ8に入る。ここで、絞弁6は、これを駆動するモータ10と連結しており、該モータ10を駆動することにより絞弁6を操作して、吸入空気量を制御できるようになっている。

0024

コレクタ8に至った吸入空気は、内燃機関1の各シリンダ2に接続された吸気管19に分配され、前記シリンダ2内の燃焼室2aに導かれる。

0025

一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク11から燃料系燃料ポンプ12により吸引加圧されて、燃圧を所定の範囲内に制御する可変燃圧レギュレータ14で調圧されると共に燃料噴射弁13に供給される。前記燃料の燃圧は、燃圧センサ34により測定される。前記燃料は、前記燃料噴射弁13の燃料噴射口から各シリンダ2の燃焼室2a内に噴射される。該燃焼室2a内に流入した空気と噴射燃料とは、混合され、点火コイル17からの圧電により、点火プラグ35によって点火されて燃焼される。

0026

前記筒内噴射内燃機関1の燃焼室2aで燃焼した排気ガスは、排気管28に導かれ、触媒(図示省略)を介して内燃機関1の外に放出される。

0027

前記制御システムは、コントロールユニット制御装置)15を備え、前記空気量計5からは、吸気流量を示す信号が出力されてコントロールユニット15に入力され、前記絞弁ボディ7には、絞弁6の開度を検出するスロットルセンサ18が取り付けられ、その出力もコントロールユニット15に入力されるようになっている。また、9はアクセルペタル踏込み量センサである。該アクセルペタル踏込み量センサ9の出力もコントロールユニット15に入力されるようになっている。

0028

前記制御システムには、クランク軸センサ16が配置され、該クランク軸センサ16は、内燃機関1のクランク軸連動する軸27によって回転駆動され、クランク軸2bの回転位置を少なくても1〜10°程度の精度で検出する。該クランク軸センサ16の信号もコントロールユニット15に入力されるようになっている。

0029

前記コントロールユニット15に入力された各信号に基づき、燃料の噴射タイミング噴射流量(燃料噴射弁のパルス幅制御)、および、点火のタイミング等が制御される。
排気管28に設けられたA/Fセンサ20は、排気ガスの成分から実運転空燃比を検出して検出信号を出力し、該検出信号も前記コントロールユニット15に入力されるようになっている。

0030

図2は、本実施形態の内燃機関の制御装置15に配備されている点火制御装置26を含む点火装置50の構成を示したものである。点火装置50は、点火コイル17、点火回路27、点火制御装置26を備え、該点火コイル17は、点火1次コイル17aと点火2次コイル17bの2つのコイルで構成され、バッテリ30からフューズ43a及び43bとリレー44を介して電源が前記点火コイル17に導かれる。

0031

点火制御装置26は、通電角度演算手段20a、点火時期演算手段20b、および、通電時間監視手段20cを備えている。

0032

前記一方の点火1次コイル17aは、駆動パワースイッチ17cによりその通電がON-OFF制御される。他方の前記点火2次コイル17bには、点火1次コイル17aへの通電が遮断する際に高電圧誘起され、該高電圧の電流が点火プラグ35から飛火される。

0033

前記点火1次コイル17aへの通電をON制御するためのタイミングは、通電角度演算手段20aにより行われ、内燃機関の運転状態及びバッテリ電圧に応じて、点火プラグ35が飛火できるエネルギを確保するべく、最適なタイミングで制御される。

0034

一方、点火1次コイル17aへの通電をOFF(遮断)制御するタイミング(点火位置)も、同様に点火時期演算手段20bの運転状態に応じて制御される。前記通電角度演算手段20aと点火時期演算手段20bとの演算に従って、前記駆動パワースイッチ17cをON−OFF制御することで、最適な点火制御を行うものである。

0035

点火コイル17に対する通電及び通電遮断をするタイミングは、クランク軸センサ16により、内燃機関1の回転位置状態を計測し、該計測結果に基づいて所望のタイミングで行う。クランク軸センサ16と点火制御の詳細な関係は、図3を用いて後述する。

0036

次に、通電時間監視手段20cでは、点火制御を行うにあたって、点火コイル17への通電が行われた時点からの通電時間を監視し、該監視時間になっても点火制御が行われない場合には、前記点火時期演算手段20bによる点火時期タイミングを待たずに、強制点火を施す処理を行う。これにより、点火時期のタイミングを計測するクランク軸センサ16の欠陥及び故障が発生した場合でも、確実、且つ適正範囲内で点火を実行する構成となる。

0037

図3は、カム軸センサ(図示省略)及びクランク軸センサ16で発生されるカム軸センサ信号とクランク軸センサ信号に基づく、点火制御の動作の一例を示したものである。

0038

内燃機関1の気筒毎に異なる信号を出力するカム軸センサ信号により、気筒判別を行い、クランク軸センサ信号により、内燃機関の回転位置を検出して行う。

0039

また、内燃機関1の各気筒に対する角度制御を行う為の基点となる、各気筒毎のクランク角基準位置(REF)信号は、前記カム軸センサとクランク軸センサの組み合せ、もしくは、前記カム軸センサのみによる信号位置、クランク角基準位置(REF)専用の別のセンサを設けて生成しても良い。

0040

前記したカム軸センサとクランク軸センサ等の気筒判別と内燃機関の回転位置を検出する手段を用いて、各気筒に点火を行う為に、各気筒に備えられた点火コイル17への通電制御を行うには、各気筒毎のクランク角基準位置(REF)を基点として、クランク軸センサの入力数カウントして、通電及び点火のタイミングを計測・判定する。加えて、通電及び点火する気筒は、前記気筒判別値に基づいて配電すれば良い。図3では、内燃機関1の気筒と同等数準備する点火信号に対し、便宜上、1つの気筒信号を代表して記載してある。

0041

ここで、カム軸センサ及びクランク軸センサの搭載位置は、気筒判別及びクランク角の検出が可能であれば、その搭載位置は本実施形態では限定されない。本実施形態は、説明の便宜上、カム軸にカム軸センサ、クランク軸にクランク軸センサが搭載された例を用いて、以下記述する。

0042

図4は、クランク軸センサが故障した場合の点火制御の一例を示した図である。
図3で示した様に、点火制御は、気筒判別用のカム軸センサと角度検出用のクランク軸センサにより、最適な位置に制御が行われる。しかし、図4で示す様に、点火通電制御が行われ、点火制御が行われる前に、クランク軸センサ信号が故障して、クランク軸角度を検出できなくなる場合には、点火位置のタイミングが発生しない為、該当気筒の点火コイルには通電状態が継続されてしまうことになる。本実施形態における点火制御状態を図4中では、実線点線使い分けして記載している。即ち、クランク軸センサが正常状態の場合を点線で示し、クランク軸センサが故障している場合を実線(図4のa部分)で示してある。

0043

図5は、点火1次側コイル17aへの通電時間と点火コイル17へ流れる電流の関係を示した図である。点火コイル17に流れる電流は、電源電圧とライン抵抗インダクタンスと通電時間により決定される。通電開始から、前記関係により点火1次コイル17aへ流れる電流は、通電時間の長さに伴って成長していき、所定の値で一定値となる。しかしながら、点火コイル17へ流れる電流値が大きい程、点火コイル17の発熱を助長することになり、通電時間を長い間継続させると、点火コイル17の発熱により点火コイル17への熱ダメージを与えてしまう。

0044

図6は、内燃機関1の各行程に対する点火位置を示した図である。図6中に示したパターン1(正常)の場合には、所望の圧縮行程で点火を行う場合であり、最適なトルクを発生することができる。パターン2(点火遅れ)は、例えばクランク軸センサの信号数不足や故障等により、点火位置が遅れて行われた場合である。この場合には、前記パターン1とは異なり、点火位置が所望の位置よりも遅角制御されることで、所定のトルクを発生させることができず、運転性悪化を招いてしまう。

0045

次に、パターン3(点火せず)は、例えばクランク角センサの信号が発生しない故障(前記図4)等により、点火が行われない場合である。この場合には、該当機能に着火が行われないことから、トルクが発生しないばかりか、上述した様に、点火コイル17への熱ダメージを招いてしまう。

0046

図7は、図6で示した各パターンに対応する一つの実施例を示したものである。点火コイル17への通電を基点として、通電時間を監視し、所定の時間TDWLLmaxを経過しても通電が継続していた場合には、点火を行う様にしたものである。これにより、図6のパターン2及びパターン3で示した点火位置ずれによるトルク変動及び点火コイル17への熱ダメージに対して、所定の範囲内で点火を行うことで、点火位置が所定範囲内で確実に行うことが可能となり、トルク変動及び点火コイルへの熱ダメージを回避することができる。

0047

図8は、前記図7で示した通電時間TDWLLmaxの設定の一実施例を示した制御フローチャートである。ステップ81では、内燃機関1の運転状態を判定する。ステップ82では、前記ステップ81で算出した内燃機関1の運転状態に基づいて点火コイル17への通電角DWLLを算出する。

0048

ステップ83では、前記ステップ81で算出した内燃機関1の運転状態に基づいて、燃費と内燃機関1の発生トルクから最適となる点火時期ADVを算出する。ステップ84では、前記ステップ82及びステップ83で算出した通電角DWLLと点火時期ADVが設定クランク角度と点火する気筒を判定するために、カム信号入力処理及びクランク信号入力処理を行い、通電及び点火のそれぞれのタイミングを該センサ信号から計測する。ステップ88では、ステップ85で計測したクランク角度タイミングと点火を行う内燃機関1の気筒に対して、通電及び点火を実際に行う。

0049

一方、ステップ86では、図7で示した所定の時間TDWLLmaxを算出する。DWLLmaxは、ステップ82で算出した本来の通電角DWLLと点火時期の変化幅DELADVと余裕代KADV#を加算(DWLLmax=DWLL+DELADV+KDV#・・・式(1))して算出する。ここで余裕代KADV#は、クランク軸信号の検出応答や内燃機関のクランク軸センサとりつけばらつきを考慮して設定すれば良い。クランク軸信号の検出応答が、内燃機関の回転数や電源電圧によって変化する場合には、回転数もしくは電源電圧により算出しても良い。

0050

このような演算を行うことで、ステップ83で算出される本来の点火時期ADVにより点火される位置よりも、該DWLLmaxが進角演算されることは無く、通常の点火制御に対し悪影響を与えない様にすることができる。ステップ87では、ステップ86のDWLLmaxで算出した角度を時間に換算すると共に、上限値を施す処理を行う。DWLLmax(角度)をTDWLLmax(時間)にして、時間で点火通電を求めることにより、クランク角センサ信号の欠陥等が発生しても確実に時間処理することが可能となる。

0051

通電角度を時間に換算する場合には、内燃機関1の回転数により異なってくることから内燃機関1の回転数に基づいて算出(TDWLLmax=DWLLmax/(6Ne)・・・式(2):ここでNeは内燃機関の回転数)するようにすれば良い。また内燃機関1の回転数の代りに、内燃機関の所定間隔角度(例えば基準位置REF信号周期)で算出しても同等の効果が得られることから、該所定角度信号周期を用いて算出しても良い。

0052

次に、前記式(2)で算出したTDWLLmaxをKMAX#で上限規制を与える。この処理は、式(2)で算出した値が異常に大きい場合、通電時間が長くなり点火コイル17への熱ダメージを回避できなくなってしまう。該点火コイル17への熱ダメージを回避するために、点火コイル17の熱ダメージから要求される通電時間を設定すれば良い。ここで、ステップ87では、KAMX#値を1点定数で設定するように示しているが、点火コイル17へのダメージは、電源電圧で異なる為、制御精度を高める目的で、KMAX#値は、電源電圧を用いて算出しても良い。

0053

図9は、カム軸センサにノイズ等が混入して、気筒判別を誤ってしまった場合の点火制御動作の一例を示したものである。図9中の最上端に示したカム軸センサ信号に対し、“ノイズ混入”と示した部分にノイズが混入した場合、気筒判別を誤ってしまうことになり、誤った気筒に対し通電を開始することになる。

0054

図9中の例では、#n気筒が正しい通電気筒であるのに対して、前記ノイズによる気筒判別誤検出により、#n+1に対し通電を開始する。この場合、#n+1の気筒に点火を行ってしまうと、運転性悪化を招くばかりか、前記気筒判別の誤検出値次第では、内燃機関1の吸気側に燃焼が回り込んでしまう所謂バックファイヤ等を招いてしまうことになる。一般に、前記気筒判別を誤った場合には、誤った気筒に点火しない手段が取られる。

0055

そして、このような気筒判別誤検出をした場合に対して、図8で示したTDWLLmaxの時間で点火制御を行ってしまうと、上述した運転性悪化もしくはバックファイヤを起こしてしまうという弊害がある。該弊害を回避するためには、予め気筒判別を誤ったことを検出し、該気筒判別を誤った場合には、通電開始させなければ良いことが理解できる。

0056

図10は、気筒判別を誤検出した場合の通電を行わない手段の実施例を示したものである。ステップ101では、点火コイル17への通電開始タイミング時を判定する。ステップ102では、ステップ101で通電開始タイミングが発生した場合に、気筒判別値に基づいて通電気筒値CYLDWLを更新する。

0057

ここで、気筒判別は、カム軸センサの信号形態に基づいて、所定のクランク角度(例えばBTDC110°)で判定するもので、気筒判別は、本発明に直接関係しないことであり、内燃機関の気筒判別方法は一般に知られている為、ここでは特に詳細な説明はしない。

0058

ステップ103では、ステップ102で更新された通電気筒値CYLDWLの更新値を監視する。例えば、4気筒をもつ内燃機関の点火通電気筒の順番が、#1→#3→#4→#2の場合、CYLDWL更新値が同様に#1→#3→#4→#2で更新されていれば正しいことになる。ステップ103の通電気筒値CYLDWLの更新値が正しい場合には、ステップ104にて通電開始処理を施す。ステップ103の通電気筒値CYLDWLの更新値が誤っている場合(例えば、CYLDWLの更新値が、#1→#4:本来は#1の次は#3が正しい)には、ステップ105で、通電開始のタイミングが来た場合でも、通電を行わないようにする。このように、通電気筒の正誤を予め判定し、誤った通電気筒を判定した場合には、通電を行わないことで、異常な位置で点火することを回避することが可能となる。

0059

次に、本発明の第二の実施形態の内燃機関の点火制御装置について説明する。該第二の実施形態の内燃機関の点火制御装置の説明においては、前記第一の実施形態の内燃機関の点火制御装置と同じ部分については説明を省略すると共に、同じ構成は同じ符号を用いて説明する。

0060

図11は、第二の実施形態のカム軸センサ及びクランク軸センサで発生されるカム軸センサ信号とクランク軸センサ信号に基づく、点火制御の動作の他の一例を示したものである。カム軸センサとクランク軸センサとによる気筒判別と内燃機関の回転位置を検出する手段を用いて、各気筒に点火を行う為に各気筒に備えられた点火コイル17への通電制御を行うには、各気筒毎のクランク角基準位置(REF)を基点として、クランク軸センサの入力数をカウントして、通電のタイミング及び点火のタイミング(FADV)を計測・判定する。

0061

図12は、クランク軸センサが故障した場合の点火制御の一例を示した図である。点火の通電制御が行われ、点火制御が行われる前に、クランク軸センサ信号が故障して、クランク軸角度を検出できなくなる場合には、点火位置のタイミング(FADVの位置)が発生しない為、該当気筒の点火コイルには通電状態が継続(実線)されてしまうことになる。

0062

図13は、点火時期を設定する基準位置(REF)を基点に点火時期を監視して、所定の時間TADVmax経過しても通電が継続していた場合には、点火を行うようにする。これにより、図6のパターン2及びパターン3で示した点火位置ずれによるトルク変動及び点火コイルへの熱ダメージに対して、本来の点火位置(FADV)に対しおおきなずれが発生することなく、所定の範囲内で点火を行うことにより、トルク変動及び点火コイルへの熱ダメージを共に回避することができる。

0063

図14は、図13で示した他の一つの点火時期TADVmax設定の制御フローを示したものである。ステップ81では、内燃機関の運転状態を判定する。ステップ82では、前記ステップ81で求めた内燃機関の運転状態に基づいて点火コイルへの通電角DWLLを算出する。ステップ83では、前記ステップ81で求めた内燃機関の運転状態に基づいて、燃費と内燃機関の発生トルクから最適となる点火時期ADVを算出する。ステップ84では、前記ステップ83で求めた点火時期ADVに対し、実際に点火タイミングを設定する為に、制御基点となる基準位置(REF)からの点火時期FADVを算出する。ここで、FADV=REF位置−ADVとなる。

0064

ステップ85では、前記ステップ82及びステップ84で算出した通電角DWLLと点火時期FADVが設定クランク角度と点火する気筒を判定するために、カム信号入力処理及びクランク信号入力処理を行い、通電及び点火のそれぞれタイミングを該センサ信号から計測する。ステップ89では、ステップ86で計測したクランク角度タイミングと点火を行う内燃機関の気筒に対して、通電及び点火を実際に行う。ステップ87では、図13で示したTADVmaxを算出する。TADVmaxは、ステップ84で算出した基準位置(REF)からの本来の点火時期FADVと点火時期の変化幅DELADVと余裕代KADV#を加算(ADVmax=FADV+DELADV+KDV#・・・式(3))して算出する。ここで余裕代KADV#は、クランク軸信号の検出応答や内燃機関のクランク軸センサとりつけばらつきや内燃機関の回転数変動を考慮して設定すれば良い。クランク信号の検出応答が、内燃機関の回転数や電源電圧によって変化する場合には、回転数もしくは電源電圧により算出しても良い。

0065

このような演算を行うことで、ステップ84で算出される本来の点火時期FADVにより点火される位置よりも、該ADVmaxが進角演算されること無く、通常の点火制御に対し悪影響を与えない様にすることができる。ステップ88では、ステップ87で算出した角度ADVmaxを時間に換算すると共に上限値を施す処理を行う。ADVmax(角度)をTADVmax(時間)にして、時間で点火通電を求めることにより、クランク角センサ信号の欠陥等が発生しても確実に時間処理することが可能となる。通電角度を時間に換算する場合には、内燃期間の回転数により異なってくる事から内燃機関の回転数に基づいて算出(TADVmax=ADVmax/(6Ne)・・・式(4):ここでNeは内燃機関の回転数)するようにすれば良い。次に前記式(4)で算出したTADVmaxをKMAX#で上限規制を与える。この処理は、式(4)で算出した値が異常に大きい場合、通電時間が長くなり点火コイルへの熱ダメージを回避できなくなってしまう。該点火コイルへの熱ダメージを回避するために、点火コイルの熱ダメージから要求される通電時間を設定すれば良い。ここで、ステップ87では、KAMX#値を1点定数で設定する様に示しているが、点火コイルへのダメージは電源電圧で異なる為、制御精度を高める目的で、KMAX#値は電源電圧を用いて算出しても良い。

0066

図15は、カム軸センサにノイズ等が混入して気筒判別を誤ってしまった場合の点火制御動作の一例である。このような気筒判別誤検出をした場合に対して、図14で示したTADVmaxの時間で点火制御を行ってしまうと、上述した運転性悪化もしくはバックファイヤを起こしてしまうという弊害がある。該弊害を回避するためには、予め気筒判別を誤ったことを検出し、該気筒判別を誤った場合には、通電開始させなければ良い。

0067

以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。

0068

1…内燃機関、13…燃料噴射弁、15…制御装置、17…点火コイル、17a…点火1次コイル、17b…点火2次コイル、20a…通電角度演算手段、20b…点火時期演算手段、20c…通電時間監視手段。26…点火制御手段(CPU)、27…点火回路、30…バッテリ電源、44…リレー

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