(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグと、
点火プラグを印加する点火コイルと、
点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように、点火用直流電源から出力される点火電圧の高さに応じて、点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、
三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムにおいて、
通電時間の長さに基づいて点火電圧が所定の欠相判定電圧未満である否かを判定し、点火電圧が欠相判定電圧未満である場合に電力変換回路に欠相が発生していると判定する欠相検出手段を備えている、ことを特徴とするエンジンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火プラグと、点火プラグを印加する点火コイルと、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように点火用直流電源から供給される点火電圧の高さに応じて点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの点火装置は、点火プラグに火花放電を発生させるために、点火コイルに電磁誘導を利用して高電圧を発生させている。点火用の電源はバッテリ等の低電圧直流電源であり、点火コイルを通電させた後、通電を遮断することによって、トランスである点火コイルに高電圧を発生させる。点火コイルに発生する電圧の高さは、遮断直前に点火コイルを流れている電流の大きさに比例する。また、点火コイルを流れる電流の大きさは、通電時間に比例し、直流電源の電圧に比例する。このため、点火装置は、点火用電源から供給される点火電圧の高さに応じて通電時間を設定している。
【０００３】
点火装置は、指定された点火時期に応じて、通電開始時期を調整することによって、通電時間を調整する。特許文献１には、例えば００２８段落に、通電開始時期を点火時期から必要な通電時間を差し引くことによって算出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５６７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
点火用電源に三相交流電源を利用する場合、点火電圧を得るために、電力変換回路によって三相交流の変圧（降圧）及び整流が行われる。断線などの原因により電力変換回路内で欠相が発生すると、電力変換回路から出力される点火電圧が低下する。上述したように、点火装置は、点火電圧が低下しても通電時間の増大によって放電に必要な電流値を確保する。このため、点火装置は、点火電圧が低下しても点火を継続できる。しかし、例えば、電力変換回路の出力がスターターモータにも利用されている場合、電力変換回路の出力が低下するとスターターモータがエンジン始動に必要な出力を発揮できなくなってしまう。このため、電力変換回路で欠相が発生したことを検出できる欠相検出手段が必要である。ところが、欠相検出手段を新たにエンジンシステムに設置すると、エンジンシステムのコストアップに繋がってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、欠相検出手段を新たにエンジンシステムに設置することなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路の欠相を検出できるエンジンシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、点火プラグと、点火プラグを印加する点火コイルと、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように、点火用直流電源から出力される点火電圧の高さに応じて、点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムにおいて、通電時間の長さに基づいて点火電圧が所定の欠相判定電圧未満である否かを判定し、点火電圧が欠相判定電圧未満である場合に電力変換回路に欠相が発生していると判定する欠相検出手段を備えている、ことを特徴とするエンジンシステムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るエンジンシステムは、通電制御手段によって決定される通電時間を利用することによって、欠相検出手段を新たに設けることなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路の欠相を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】エンジンシステムに含まれる点火装置及び点火用の電源の構成を示す概略図である。
【図２】点火装置の構成を示すブロック図である。
【図３】点火時期及び通電開始時期を示すタイムチャート図である。
【図４】欠相検出フローを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、エンジンシステム１に含まれる点火装置及び点火用電源の構成を示す概略図である。図１において、エンジンシステム１は、電力変換回路２、点火装置３、スターターモータ４、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５、及び警告装置６を備えている。また、図１に、三相交流電源７が示されている。
【００１１】
電力変換回路２は、漏電ブレーカ２１、メインブレーカ２２、トランス１次リレー２３、三相三巻線トランス２４、及び２つのコンバータ２５、２６を備えている。電力変換回路２において、三相交流電源７から出力される三相交流が、漏電ブレーカ２１及びメインブレーカ２２を介して、三相三巻線トランス２４に供給される。三相交流は、三相三巻線トランス２４において変圧（降圧）される。変圧後の三相交流は、コンバータ２５、２６において直流に変換される。コンバータ２５から出力される直流は点火装置３に供給され、コンバータ２６から出力される直流はスターターモータ４に供給される。このため、電力変換回路２は、点火用直流電源及びスターター用直流電源を構成している。
【００１２】
図２は、点火装置３の構成を示すブロック図である。図２において、実線は電気の流れを示し、破線は信号の流れを示している。図２に、電力変換回路２、点火装置３、及びＥＣＵ５が示されている。ＥＣＵ５は、点火時期を作成する。点火装置３は、点火プラグ３１、点火コイル３２、及び点火制御ユニット３３を備えている。電力変換回路２は、点火コイル３２に、点火制御ユニット３３を介して直流を供給する。以下、点火電圧は、点火用直流電源としての電力変換回路２から出力される直流の電圧を指す。
【００１３】
点火制御ユニット３３は、スイッチング部３３１及び点火制御部３３２を備えている。スイッチング部３３１は、電力変換回路２と点火コイル３２とを接続するスイッチを備えており、該スイッチを開閉する。つまり、スイッチング部３３１は、点火コイル３２の通電を許容又は遮断できる。点火制御部３３２は、ＥＣＵ５から送信される点火時期に点火プラグ３１が火花放電を発生させるように、スイッチング部３３１を制御する。
【００１４】
点火制御部３３２は、具体的には、次のようにして、スイッチング部３３１を制御する。点火制御部３３２は、点火電圧の高さを検出できる。点火制御部（通電制御手段）３３２は、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイル３２を流れるように、点火電圧の高さに応じて点火コイル３２の通電時間を決定する。また、点火制御部３３２は、ＥＣＵ５から指令された点火時期と、自らが決定した通電時間とに基づいて、通電開始時期を決定する。通電終了時期は点火時期の直前に設定されるので、通電時間は、概ね点火時期から通電開始時期を差し引いた時間に等しい。通電開始時期が決定されると、点火制御部３３２は、通電開始時期から通電終了時期までの通電時間の間、点火コイル３２の通電が許容されるように、スイッチング部３３１を制御する。
【００１５】
図３を参照して、点火制御部３３２による通電制御をより詳しく説明する。図３は、点火時期及び通電開始時期を示すタイムチャート図である。特に、図３（ａ）は、通電制御の実行状態を示しており、図３（ｂ）は、点火コイル３２を流れる電流値を示している。図３（ａ）において、横軸は時刻を示しており、縦軸はＯＮ又はＯＦＦである実行状態を示している。Ｐは、通電制御の実行時間を示している。実行時間Ｐは、例えば、７．５ｍｓである。図３（ｂ）において、横軸は時刻を示しており、縦軸は点火コイル３２を流れる電流値を示している。細線は正常時の電流値のみの部分を示し、破線は点火電圧低下時の電流値のみの部分を示し、太線は正常時及び点火電圧低下時の共通部分を示している。Ａ０は、点火プラグの放電に必要な電流値である必要電流値を指している。必要電流値は、例えば、６．５Ａである。Ｔ０は点火時期を示している。Ｔ１は点火制御部３３２における点火時期の受信時刻を示している。Ｔ２ｎ及びＴ２ｄは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電開始時期を示している。Ｔ３は、点火時期の直前に設定される通電終了時期を指している。Ｄｎ及びＤｄは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電開始遅延時間を示している。Ｅｎ及びＥｄは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電時間を示している。通電時間は、通電開始時期から通電終了時間までの時間を意味する。
【００１６】
正常時は、電力変換回路２から出力される点火電圧の高さが正常である場合を指している。点火電圧低下時は、電力変換回路２から出力される点火電圧の高さが正常時よりも低下している場合を指している。例えば、断線などの原因により電力変換回路２内で欠相が発生している場合、点火電圧が低下する。
【００１７】
図３において、点火制御部３３２は、受信時刻Ｔ１に、点火コイル３２の通電制御を開始する。通電制御の開始に伴い、上述したように、点火制御部３３２は、点火時期Ｔ０及び点火電圧に基づいて、通電時間及び通電開始時期を決定する。点火コイル３２に必要電流値Ａ０が流れるまで点火コイル３２の通電を継続する必要があるため、点火電圧の大きさによって通電時間が変化する。点火電圧が小さくなると電流値の上昇スピードが低下するため、通電時間を長くする必要がある。正常時の通電時間Ｅｎは、点火電圧低下時の通電時間Ｅｄよりも短い。正常時において、点火制御部３３２は、受信時刻Ｔ１から通電開始時期Ｔ２ｎまで点火コイル３２の通電を遮断し、通電開始時期Ｔ２ｎから通電終了時期Ｔ３まで通電を許容する。同様に、点火電圧低下時において、点火制御部３３２は、受信時刻Ｔ１から通電開始時期Ｔ２ｄまで点火コイル３２の通電を遮断し、通電開始時期Ｔ２ｄから通電終了時期Ｔ３まで通電を許容する。通電時間Ｅｎ及びＥｄの間、点火コイル３２を流れる電流は、時間に比例して増大する。その後、点火制御部３３２は、通電終了時期Ｔ３から点火時期Ｔ０まで通電を遮断する。この間の電流値の変化が大きいため、点火コイル３２に大きな電圧が発生し、点火プラグ３１に放電が発生する。
【００１８】
次に、欠相検出手段を説明する。上述したように、点火電圧の高さは、電力変換回路２内における欠相の有無によって変化し、点火電圧の高さに応じて、点火コイル３２の通電時間の長さが変化する。このため、通電時間の長さを利用することによって、電力変換回路２に欠相が発生していることを検出できる。欠相検出手段は、本実施形態では、ＥＣＵ５である。
【００１９】
図４を参照して、ＥＣＵ５による欠相検出制御を説明する。図４は、欠相検出フローを示すフロー図である。ＥＣＵ５は、点火時期を作成する毎に、欠相検出制御を開始する。ステップＳ１において、ＥＣＵ５は、通電開始遅延時間を測定する。ＥＣＵ５は、点火制御部３３２の作動を監視しており、点火制御部３３２が決定した通電開始時期及び点火制御部３３２における点火時期の受信時刻を把握できる。このため、ＥＣＵ５は、通電開始遅延時間を特定できる。ステップＳ２において、ＥＣＵ５は、通電開始遅延時間に基づいて、点火電圧の推定値を算出する。点火電圧の高さと通電時間の長さとの間には対応関係があり、通電開始遅延時間の長さは通電制御の実行時間Ｐから通電時間の長さを差し引いて得られる。このため、ＥＣＵ５は、点火電圧の推定値を算出できる。ステップＳ３において、ＥＣＵ５は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ４は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値よりも小さい場合の処理を示している。ステップＳ４において、ＥＣＵ５は、電力変換回路２に欠相が発生していると判定する。つまり、ＥＣＵ５は、欠相の発生を検出できる。一方、ステップＳ５は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値以上である場合の処理を示している。ステップＳ５において、ＥＣＵ５は、電力変換回路２に欠相が発生していない、すなわち電力変換回路２が正常であると判定する。ＥＣＵ５は、欠相の検出後、点火時期の作成毎に実行される欠相検出制御を中止しても良い。
【００２０】
図１において、エンジンシステム１は、警告装置６を備えている。欠相の検出後に、ＥＣＵ５は警告装置６を作動させる。警告装置６は、エンジンシステム１の使用者に欠相の発生を警告するための手段であり、例えば、警報用のランプである。また、ＥＣＵ５は、欠相の検出後に、エンジンシステム１の作動を停止させても良い。
【００２１】
本実施形態は、次の効果を有している。本実施形態に係るエンジンシステム１は、点火制御部３３２によって決定される通電時間を利用することによって、欠相検出手段を新たに設けることなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路２の欠相を検出できる。
【００２２】
本実施形態は、次の変形構成を採用できる。電力変換回路２は、三相交流電源から出力される交流を、変圧（降圧）することなく、そのまま直流に変換してもよい。点火制御部３３２を有する点火制御ユニット３３は、電子制御式の点火装置であれば、イグナイター、キャパシターディスチャージドイグニッション（ＣＤＩ）、及びダイレクトイグニッションのいずれにも適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１  エンジンシステム
２  電力変換回路
５  エンジンコントロールユニット（欠相検出手段）
７  三相交流電源
３１  点火プラグ
３２  点火コイル
３３２  点火制御部（通電制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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