(57)【要約】  制御装置は、内燃機関のための制御を実行する内燃機関制御部と、コンバータ回路からコンデンサを充電するデューティ制御部とを有する。デューティ制御部は、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させる。デューティ制御部は、デューティ比を高精度に制御する高精度期間の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に制御する低精度期間に切換える。制御装置は、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部の処理を、後に実行するように予約する予約制御部と、一部の処理を低精度期間以降に実行する後実行制御部とを有する。内燃機関制御と電力変換制御とが両立された内燃機関用制御装置を提供する。
2018020704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のスイッチングによって電源の電圧を高電圧へ変換するコンバータ回路（１４）と、
前記コンバータ回路により充電され、内燃機関の機器に給電するコンデンサ（３４）と、
前記コンバータ回路を制御する制御装置（１７）とを備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関のための制御を実行する内燃機関制御部（１６０、１７１−１７４）と、
前記スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させるとともに、前記デューティ比を高精度に制御する高精度期間（ＤＣ１）の後に、前記デューティ比を前記高精度より低い低精度に制御する低精度期間（ＤＣ２）に切換えて、前記コンバータ回路から前記コンデンサを充電するデューティ制御部（１５０）と、
前記高精度期間に前記内燃機関制御部の処理が発生すると、前記内燃機関制御部の処理の一部である一部処理を、後に実行するように予約する予約制御部（１７５）と、
前記一部処理を前記低精度期間以降に実行する後実行制御部（１８０）とを有する内燃機関用制御装置。
【請求項２】
さらに、前記コンデンサに充電された電荷を、前記内燃機関の前記機器へ放電する放電回路（１５）を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関制御部により前記放電回路を制御し、前記コンバータ回路と前記放電回路との両方を制御する請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
前記コンバータ回路は、
一次コイルに電源電圧を入力し、二次コイルが前記コンデンサを充電するトランス（３１）を備え、
前記スイッチング素子は、前記トランスの前記一次コイルの接地側に設けられ、前記一次コイルへ流れる電流（Ｉｔｐ）を断続するスイッチング素子である請求項１または請求項２に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転の基準となる位置において前パルスと後パルスとを出力する回転角度検出器（１３）から信号を受ける入力端子（ＩＮ）を備え、
前記内燃機関制御部は、
前記前パルスに基いて前記コンデンサの電荷を消費する前パルス制御部（１６３）と、
前記後パルスに基いて前記コンデンサの電荷を消費する後パルス制御部（１７３）と、
前記後パルスに応答して、先行する前記前パルスに基づいて前記前パルス制御部による処理が実行済みであるか否かを判定する判定部（１７２）とを備え、
前記予約制御部は、前記判定部が肯定的に判定されると、前記一部処理を、後に実行するように予約する請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項５】
前記機器は、点火コイル（１７）であり、
前記前パルス制御部は、前記前パルスに基いて点火タイミングを演算する演算点火制御部（１６３）であり、
前記後パルス制御部は、前記後パルスに応答して点火する固定点火制御部であり、
前記予約制御部は、前記演算点火制御部により点火されると、前記一部処理を、後に実行するように予約する請求項４に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項６】
前記機器は、点火コイル（１７）であり、前記コンデンサおよび前記コンバータ回路は、前記コンデンサの電荷を点火タイミングにおいて前記点火コイルへ供給するＣＤＩ回路の一部である請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項７】
前記デューティ制御部は、複数の前記スイッチングを含む一連の充電シーケンスにおいて前記ＯＦＦ時間が徐々に短くなるように前記デューティ比を制御する請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項８】
前記後実行制御部（１８０）は、前記一部処理を前記低精度期間以降に実行した後に、前記予約を解除する解除部（１８３）を有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項９】
さらに、所定の周期のクロック信号を発生するクロック回路（１８）を有し、
前記制御装置は、前記クロック回路から供給されるクロック信号に依存する分解能で前記高精度の制御と前記低精度の制御とを実行するマイクロコンピュータである請求項１から請求項８のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記低精度期間に前記内燃機関制御部の処理が発生すると、前記一部処理を、後に実行することなく、即座に実行する非予約制御部（１７４）を備える請求項１から請求項９のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１６年７月２６日に出願された日本特許出願２０１６−１４６４２０号を基礎出願とするものであり、基礎出願の開示内容は参照によってこの出願に組み込まれている。
【技術分野】
【０００２】
この明細書における開示は、内燃機関用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１は、内燃機関のための点火装置およびその制御を開示する。このような点火装置のための制御をマイクロコンピュータとよばれる制御装置によって実行する場合、内燃機関の回転数によって限られた時間の中で、その演算を行う必要がある。さらに、内燃機関の機器のために、電源電圧を変換するための電力変換装置を有する場合がある。例えば、高電圧を必要とする点火装置、または高電圧を必要とする燃料噴射装置が、電力変換装置を必要とする。この場合、制御装置は、内燃機関のための本来の制御に加えて、電力変換装置のための制御を実行している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術の構成では、内燃機関のための制御（以下、内燃機関制御ともいう）と、電力変換装置のための制御（以下、電力変換制御ともいう）とのために、制御装置のリソーセスが不足することがある。【０００６】
上述の観点において、または言及されていない他の観点において、内燃機関用制御装置にはさらなる改良が求められている。【０００７】
開示されるひとつの目的は、内燃機関制御と電力変換制御とが両立された内燃機関用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示された内燃機関用制御装置は、スイッチング素子のスイッチングによって電源の電圧を高電圧へ変換するコンバータ回路（１４）と、コンバータ回路により充電され、内燃機関の機器に給電するコンデンサ（３４）と、コンバータ回路を制御する制御装置（１７）とを備える。制御装置は、内燃機関のための制御を実行する内燃機関制御部（１６０、１７１−１７４）と、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させるとともに、デューティ比を高精度に制御する高精度期間（ＤＣ１）の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に制御する低精度期間（ＤＣ２）に切換えて、コンバータ回路からコンデンサを充電するデューティ制御部（１５０）と、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部である一部処理を、後に実行するように予約する予約制御部（１７５）と、一部処理を低精度期間以降に実行する後実行制御部（１８０）とを有する。【０００９】
開示される内燃機関用制御装置によると、コンデンサは、コンバータ回路から充電され、内燃機関の機器に放電する。コンバータ回路による充電が制御装置によって制御される。制御装置は、内燃機関制御部を有しており、内燃機関を制御する。制御装置は、ディーティ制御部を有しており、充電を制御する。充電は、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させて実行される。しかも、充電は、デューティ比を高精度に調節する高精度期間の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に調節する低精度期間に切換えて実行される。このため、コンデンサに適合した充電が可能である。制御装置は、内燃機関制御部としての処理と、デューティ制御部としての処理との両方を実行する。制御装置は、予約制御部を有する。予約制御部は、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部の処理を、後に実行するように予約する。つまり、制御装置は、一部の処理を実行することなく、デューティ比を高精度に制御する。よって、制御装置のリソーセスは、デューティ比を高精度に制御するために利用される。制御装置は、後実行制御部を有する。後実行制御部は、予約された一部処理を、低精度期間以降に実行する。これにより、内燃機関のための制御と、コンデンサを充電するためのデューティ比を制御する電力変換制御とを、制御装置のリソーセスを有効に利用して実行することができる。【００１０】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関システムのブロック図である。
【図２】充電処理を示すフローチャートである。
【図３】ＯＦＦ時間とスイッチング回数との関係を示すグラフである。
【図４】ＯＮ時間とＯＦＦ時間における作動の一例を示す波形図である。
【図５】内燃機関の割込処理を示すフローチャートである。
【図６】内燃機関の割込処理を示すフローチャートである。
【図７】予約処理を示すフローチャートである。
【図８】充電処理と割込処理とにおける作動の一例を示す波形図である。
【図９】充電処理と割込処理とにおける作動の一例を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１３】
第１実施形態
図１は、一実施例としての内燃機関システム１を示す。内燃機関システム１は、動力源としての内燃機関（ＥＮＧ）２を有する。内燃機関２は、火花点火式の内燃機関である。内燃機関２は、ガソリンを燃料とする、いわゆるガソリンエンジンである。内燃機関システム１は、内燃機関２によって駆動される発電機（ＡＣＧ）３を有する。発電機３は、交流発電機である。内燃機関システム１は、発電機３によって電力を供給する発電機システムを提供する。同時に、内燃機関システム１は、地上走行車両、船舶、航空機、作業機械などの動力システムを提供してもよい。この実施形態では、内燃機関システム１は、比較的小型の乗り物に搭載されている。このような乗り物の一例は、二輪車である。
【００１４】
内燃機関システム１は、乗り物に搭載された電気負荷に電力を供給し、駆動するための電源装置として構成されている。内燃機関システム１は、電気負荷を駆動するための内燃機関用負荷駆動装置を含む。電気負荷は、内燃機関２を作動させるための主要な電気機器と、付加的な電気機器とを含む場合がある。主要な電気機器は、例えば、始動電動機、点火装置、および／または燃料供給装置を含む場合がある。内燃機関システム１は、点火装置に電力を供給するための内燃機関用点火装置を含む。付加的な電気機器は、例えば、前照灯、方向指示灯、および／またはメータを含む場合がある。これら電気機器の一部には、電源電圧によって供給可能な電力を上回る大電力を一時的に必要とする機器がある。内燃機関用負荷駆動装置は、一時的な大電力を供給するために電力変換機能を有している。
【００１５】
内燃機関システム１は、乗り物の走行用動力源としても構成されている。内燃機関２は、変速機などを介して乗り物の推進機構に連結されている。よって、内燃機関２の回転数が増減すると、速度、音などが変化し、乗り物の利用者は、その変化を感知する。乗り物の利用者が意図しない回転数の変化が急激である場合、および／または大きい場合、乗り物の利用者は、不快を感じることもある。
【００１６】
内燃機関システム１は、電源回路（ＲＥＣ−ＲＥＧ）４を有する。電源回路４は、整流回路（ＲＥＣ）と、電圧調整回路（ＲＥＧ）とを有する場合がある。整流回路は、発電機３から出力される交流電力を整流し、直流電力を出力する。電圧調整回路は、発電機３から出力される電圧を所定の調整電圧に調整する。
【００１７】
内燃機関システム１は、電源回路４から出力された電力によって充電されるバッテリ５を有する。バッテリ５は、電気機器に電力を供給する。バッテリ５は、内燃機関２を始動するための始動電動機など、主要な電気機器に電力を供給する。また、バッテリ５は、前照灯など付加的な電気機器にも電力を供給する。
【００１８】
内燃機関システム１は、点火装置１０を有する。点火装置１０は、発電機３、電源回路４およびバッテリ５から供給される電力によって、内燃機関２を作動させるための火花を生成する。点火装置１０は、点火回路６、点火コイル７、および点火プラグ８を有する。点火回路６は、点火コイル７へ通電するとともに、その通電を断続する。点火回路６は、内燃機関用制御装置を提供する。点火コイル７は、点火プラグ８が火花を発生するために必要な高電圧を発生する。点火回路６は、所定の点火タイミングにおいて点火プラグ８に火花が発生するように、点火コイル７への通電の断続タイミングを制御する。さらに、点火回路６は、点火コイル７への通電電力を調整するための電力変換機能を含む。点火回路６は、大電力を点火コイル７に供給するための昇圧機能を有する。
【００１９】
点火コイル７は、電磁的に結合した一次コイルと二次コイルとを利用して高電圧を発生する。よって、点火コイル７、およびそれを含む点火装置１０は、誘導性の電気負荷である。点火回路６は、誘導性の電気負荷に電力を供給することにより、誘導性の電気負荷を作動させる誘導性負荷駆動回路、または誘導性負荷用電源回路を提供している。点火コイル７は、間欠的に高電圧を発生させる。よって、点火コイル７、およびそれを含む点火装置１０は、間欠的に駆動される電気負荷とも呼ばれる。点火回路６は、間欠的に大電力を出力する間欠負荷駆動回路、または間欠負荷用電源回路を提供している。
【００２０】
点火回路６は、電源端子１１を有する。点火回路６は、電源端子１１を経由して電力を受け入れる。電源端子１１は、電源回路４、およびバッテリ５に接続されている。点火回路６は、電源端子１１から電力を受け入れるダイオード１２を有する。点火回路６は、電源端子１１およびダイオード１２を経由して電源電圧ＶＢを入力している。
【００２１】
点火回路６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１４（以下、コンバータ回路１４と呼ぶ）を有する。コンバータ回路１４は、電源端子１１から入力される電源電圧ＶＢを変換する。コンバータ回路１４は、昇圧回路とも呼ばれる。コンバータ回路１４は、電力変換装置を提供する。
【００２２】
コンバータ回路１４は、絶縁型トランスであるトランス３１を有する。トランス３１は、誘導性素子である。トランス３１は、電源端子１１から給電される一次コイル、および後述の負荷回路に接続される二次コイルを含む。トランス３１は、一次コイルに電源電圧を入力し、二次コイルからの出力電力が後述のコンデンサ３４を充電する。
【００２３】
コンバータ回路１４は、スイッチング素子３２を有する。スイッチング素子３２は、トランス３１の一次コイルへ流れる電流Ｉｔｐを断続するように、電源端子１１と一次コイルとを通る閉回路に直列に配置されている。スイッチング素子３２は、トランス３１の一次コイルの接地側に設けられている。スイッチング素子３２は、ＦＥＴによって提供されている。スイッチング素子３２は、電力用トランジスタ、ＩＧＢＴなど、多様な素子によって提供することができる。
【００２４】
コンバータ回路１４は、整流素子３３と、コンデンサ３４とを有する。整流素子３３は、トランス３１の二次コイルを含む閉回路に配置されている。整流素子３３は、ダイオードによって提供されている。コンデンサ３４は、トランス３１の二次コイルを含む閉回路に配置されている。コンデンサ３４は、コンバータ回路１４から供給される電力によって充電される。コンデンサ３４は、後述のＣＤＩ回路１５の一部を構成する素子でもある。コンバータ回路１４は、スイッチング素子３２のスイッチングによって電源の電圧を高電圧へ変換する。コンデンサ３４は、コンバータ回路１４により充電され、内燃機関２の機器である点火コイル７に給電する。
【００２５】
スイッチング素子３２は、後述の制御装置１７によって、オンオフを繰り返すように制御される。スイッチング素子３２は、１回の駆動サイクルにおいて、オフ状態からオン状態へ切り替えられ、オン時間Ｔｏｎの後にオン状態からオフ状態へ切り替えられ、オフ時間Ｔｏｆｆの間にわたってオフ状態を維持するように制御される。さらに、スイッチング素子３２は、複数の駆動サイクルを繰り返すように制御される。このような制御は、スイッチング駆動またはスイッチング制御と呼ばれる。
【００２６】
スイッチング素子３２は、点火タイミングと点火タイミングとの間の期間においてコンデンサ３４を所定の電圧水準まで充電するようにスイッチング駆動される。例えば、スイッチング素子３２は、予め設定されたスイッチングシーケンスに従ってオンオフを繰り返す。スイッチング素子３２のスイッチングによってトランス３１の二次側には高電圧が誘起される。高電圧は、整流素子３３によって整流され、コンデンサ３４に充電される。
【００２７】
このように、コンバータ回路１４は、スイッチング素子３２がスイッチング駆動されることによってコンデンサ３４を徐々に充電する。この結果、コンデンサ３４は徐々に充電され、コンデンサ３４の電圧は徐々に上昇する。
【００２８】
点火回路６は、ＣＤＩ回路１５を有する。ＣＤＩは、Capacitor Discharge Ignitionを意味している。ＣＤＩ回路１５は、コンバータ回路１４から給電される負荷回路である。ＣＤＩ回路１５は、点火コイル７へ供給される一次電流をコンデンサ３４からの放電によって供給する。ＣＤＩ回路１５は、点火コイル７の一次コイルに大きいエネルギーを供給する。これにより、点火コイル７の二次側出力に高い電圧が安定的に発生する。この結果、点火プラグ８に強力な火花を安定的に発生させることができる。
【００２９】
ＣＤＩ回路１５は、サイリスタ４１を有する。サイリスタ４１は、コンデンサ３４と点火コイル７とを含む放電回路、すなわち閉回路を開閉するためのスイッチング素子を提供する。ＣＤＩ回路１５は、コンデンサ３４に充電された電荷を、内燃機関の機器である点火コイル７へ放電する放電回路を提供している。サイリスタ４１が点弧されることにより、コンデンサ３４から点火コイル７へ一次電流が供給される。サイリスタ４１が消弧されることにより、一次電流が遮断される。ＣＤＩ回路１５は、コンデンサ３４の電荷を点火タイミングにおいて点火コイル７へ供給する。上述のコンデンサ３４は、ＣＤＩ回路１５の一部でもある。コンデンサ３４およびコンバータ回路１４を、ＣＤＩ回路１５の一部と見てもよい。
【００３０】
点火回路６は、制御装置（ＣＮＴＬ）１７を有する。制御装置１７は、スイッチング信号ＳＱをスイッチング素子３２に供給することにより、スイッチング素子３２を駆動する。さらに、点火回路６は、クロック回路１８を有する。クロック回路１８は、制御装置１７が演算処理を実行するためのタイミング信号を供給する。
【００３１】
制御装置１７は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムおよびデータを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置１７は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置１７は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置１７によって実行されることによって、制御装置１７をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置１７を機能させる。制御装置１７の演算速度は、演算処理装置の能力、メモリの読み書き速度、メモリ容量など種々の要素によって変化する。これら要素のひとつまたは複数がリソーセスと呼ばれる。
【００３２】
制御装置１７は、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。制御装置が提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置１７がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００３３】
制御装置１７は、スイッチング素子３２をスイッチング駆動するためのスイッチング信号ＳＱを出力する第１出力端子ＯＵＴ１を有する。第１出力端子ＯＵＴ１に出力される信号は、所定のデューティ比Ｄｔを有する。制御装置１７は、サイリスタ４１を点弧するための点火信号Ｉｇを出力する第２出力端子ＯＵＴ２を有する。
【００３４】
制御装置１７は、コンデンサ３４を充電するようにコンバータ回路１４を操作する昇圧制御装置でもある。制御装置１７は、スイッチング素子３２のためのスイッチング信号ＳＱを出力する。スイッチング信号ＳＱは、コンデンサ３４の充電特性に適合するように設定されている。
【００３５】
例えば、スイッチング信号ＳＱの周期は、コンデンサ３４の充電が進展するにつれて短くなるように設定されている。スイッチング信号ＳＱのオン時間Ｔｏｎは、電源電圧ＶＢに応じて、設定することができる。スイッチング信号ＳＱのデューティ比Ｄｔは、コンデンサ３４の充電が進展するにつれて大きくなるように設定することができる。デューティ比Ｄｔは、複数のスイッチングを含む一連の充電シーケンスにおいてＯＦＦ時間が徐々に短くなるように設定することができる。デューティ比Ｄｔは、オン時間Ｔｏｎと、オフ時間Ｔｏｆｆとに基づいて、Ｄｔ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）として表わすことができる。
【００３６】
スイッチング信号ＳＱは、１回の点火と次の点火との間、換言するとコンデンサ３４の放電と次の放電との間の期間において、コンデンサ３４を所定の電圧水準まで充電できるように設定されている。スイッチング信号ＳＱは、コンバータ回路１４によってコンデンサ３４を徐々に、別の観点ではステップ状に充電するための一連の充電シーケンスに対応している。一連の充電シーケンスは、複数の駆動サイクルを含む。一回の駆動サイクルにおいて、スイッチング素子３２は、オフ状態からオン状態に切り替えられ、オン時間Ｔｏｎにわたってオン状態を維持した後に、オン状態からオフ状態に切り替えられ、オフ時間Ｔｏｆｆにわたってオフ状態を維持する。
【００３７】
制御装置１７は、ひとつの点火が終了すると、一連の充電シーケンスを開始する。制御装置１７は、次の点火が必要となる前に、一連の充電シーケンスを終了する。制御装置１７は、コンデンサ３４を所定の電圧水準まで充電するための一連の充電シーケンスを実行する充電制御装置である。
【００３８】
一連の充電シーケンスは、例えば、駆動サイクルの回数で特徴づけられる場合がある。一連の充電シーケンスは、例えば、オン時間Ｔｏｎで特徴づけられる場合がある。一連の充電シーケンスは、例えば、オフ時間Ｔｏｆｆで特徴づけられる場合がある。一連の充電シーケンスは、例えば、駆動サイクルにおけるデューティ比Ｄｔによって特徴づけられる場合がある。一連の充電シーケンスは、回数、オン時間Ｔｏｎ、オフ時間Ｔｏｆｆ、およびデューティ比Ｄｔのうちの少なくとも２つの組み合わせによって特徴づけられる場合がある。この実施形態では、一連の充電シーケンスは、オン時間Ｔｏｎ、およびオフ時間Ｔｏｆｆによって特徴づけられている。
【００３９】
制御装置１７は、一連の充電シーケンスの中において、スイッチング信号ＳＱのデューティ比Ｄｔを徐々に変化させる。デューティ比Ｄｔは、コンデンサ３４を適切に充電できるように設定される。例えば、一連の充電シーケンスの初期においては、小さいデューティ比Ｄｔが設定され、後期においては大きいデューティ比Ｄｔが設定される。デューティ比Ｄｔは、オン時間Ｔｏｎを一定として、オフ時間Ｔｏｆｆを変化させることによって変化させることができる。デューティ比Ｄｔは、オフ時間Ｔｏｆｆを一定として、オン時間Ｔｏｎを変化させることによって変化させてもよい。デューティ比Ｄｔは、オン時間Ｔｏｎとオフ時間Ｔｏｆｆとの両方を変化させることによって変化させてもよい。
【００４０】
制御装置１７は、点火タイミングが到来すると、サイリスタ４１を点弧することによって点火プラグ８に点火火花を発生させる。制御装置１７は、点火制御装置でもある。制御装置１７は、点火タイミングを制御するための基準信号Ｐｉｎを入力する。
【００４１】
内燃機関システム１は、回転角度検出器１３を備える。回転角度検出器１３は、内燃機関２の回転角度を検出する。回転角度検出器１３は、内燃機関２の回転角度すなわち回転位置を示す信号を出力する。回転角度検出器１３は、内燃機関２の回転の基準となる位置において基準信号Ｐｉｎを出力する。回転角度検出器１３は、前パルスと後パルスとを出力する。前パルスは、最も進角した位置を示す。後パルスは、基準位置を示す。この基準位置より更に遅れて点火が行われる場合もある。回転角度検出器１３は、例えば、内燃機関２と共に回転するシグナルロータ２１と、パルスピックアップ２２とで提供される。
【００４２】
点火装置１０は、回転角度検出器１３の出力する信号を処理するための信号処理回路（ＳＩＧＰ）１６を備える。制御装置１７は、回転角度検出器１３、および信号処理回路１６から、基準信号Ｐｉｎを入力するための入力端子ＩＮを備える。
【００４３】
クロック回路１８を利用する点火制御のための制御装置１７が発生するスイッチング信号を利用することによってコンバータ回路１４を発振させる構成は、他励発振と呼ぶことができる。これに対して、発振回路を構成してコンバータ回路１４を発振させる構成は、自励発振と呼ぶことができる。例えば、コンバータ回路１４の二次側電圧に応答して一次コイルへの通電をスイッチングする自励発振回路を利用することができる。自励発振回路が利用される場合、発振回路の素子定数、例えばＲＣ時定数に依存してスイッチング周波数、および／またはデューティ比が変動することがある。例えば、素子の温度特性に依存して、通電時間、およびデューティ比が変動する。この結果、素子の温度特性が、コンバータ回路１４によるＣＤＩ回路１５の充電効率に大きく影響することがある。
【００４４】
制御装置１７は、他励発振型の電力変換回路を構成する。制御装置１７は、マイクロコンピュータであり、クロック回路１８を利用している。クロック回路１８は、所定の周期のクロック信号を発生する。よって、正確な間隔と、正確なタイミングにおいて出力が変化する矩形パルス波を出力することができる。制御装置１７は、クロック回路１８から供給されるクロック信号に依存する分解能で高精度の制御と低精度の制御とを実行する。このため、自励発振回路において不可避の温度特性による悪影響を抑制することができる。
【００４５】
以下の説明において、一連の充電シーケンスの期間は、充電期間、スイッチング期間、またはＤＣ−ＤＣコンバータ期間などの呼び名が与えられる。一連の充電シーケンスの期間は、コンバータ時間ＤＣｔｉｍｅと呼ばれる。また、その期間におけるスイッチング素子３２のスイッチング回数ＳＷｎｕｍは、スイッチング回数、ＳＱ回数、ＯＮ−ＯＦＦ回数などと呼ばれる。
【００４６】
この実施形態では、コンバータ回路１４により電力変換装置が提供される。一方で、点火コイル７により内燃機関のための機器が提供される。内燃機関制御は、ＣＤＩ回路１５によって点火する点火制御によって提供される。電力変換制御は、コンデンサ３４を高電圧に、しかも効率的に充電するためのデューティ制御によって提供される。電力変換制御は、スイッチング信号ＳＱをパルス幅変調するから、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御とも呼ばれる。制御装置１７は、内燃機関制御部により放電回路を提供するＣＤＩ回路１５を制御し、コンバータ回路１４と放電回路であるＣＤＩ回路１５との両方を制御する。
【００４７】
図２に図示される充電処理１５０は、制御装置１７によって実行される。制御装置１７は、ひとつの点火と、次の点火との間の期間に充電処理１５０を実行する。充電処理１５０により電力変換制御が提供される。
【００４８】
ステップ１５１では、制御装置１７は、コンバータ時間ＤＣｔｉｍｅが、所定のしきい値時間Ｔｈｔ未満か否かを判定する。しきい値時間Ｔｈｔは、一連の充電シーケンスの上限期間を既定する。言い換えると、スイッチング素子３２がスイッチングされる最大時間を既定する。コンバータ時間ＤＣｔｉｍｅが、所定のしきい値時間Ｔｈｔ未満であれば、ステップ１５２へ進む。コンバータ時間ＤＣｔｉｍｅが、所定のしきい値時間Ｔｈｔに到達した後は、ステップ１５７へ進む。
【００４９】
ステップ１５２では、制御装置１７は、スイッチング素子３２のスイッチング回数ＳＷｎｕｍが、所定のしきい値回数Ｔｈｎ未満か否かを判定する。しきい値回数Ｔｈｎは、一連の充電シーケンスにおける上限回数を既定する。言い換えると、スイッチング素子３２がスイッチングされる最大回数を既定する。スイッチング回数ＳＷｎｕｍが、所定のしきい値時間Ｔｈｎ未満であれば、ステップ１５３へ進む。スイッチング回数ＳＷｎｕｍが、所定のしきい値回数Ｔｈｎに到達した後は、ステップ１５５へ進む。
【００５０】
ステップ１５３では、制御装置１７は、スイッチング素子３２のＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとを設定する。ここでは、コンデンサ３４を充電するための一連の充電シーケンスの中のうち初期におけるＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが設定される。例えば、比較的長いＯＮ時間Ｔｏｎと、比較的長いＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが設定される。
【００５１】
ステップ１５４では、制御装置１７は、高い精度をもって、ＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとを制御する。すなわち、ステップ１５３で設定された時間を正確に実現するように、出力端子ＯＵＴ１の出力が制御される。例えば、制御装置１７で与えることのできる最大の精度が与えられる。すなわち、一連の充電シーケンスの中のうち初期においては、制御装置１７のリソーセスに、それが受け止めうる高い演算負荷をかけて、高い精度の制御が提供される。言い換えると、制御装置１７が発揮しうる高い精度の制御が提供される。具体的には、所定の精度でＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが制御される。例えば、第１の時間Ｔ１（０．５μｓ（マイクロ秒））の最大誤差となるようＯＮ時間Ｔｏｎ、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆ毎に判定を実施する。
【００５２】
ステップ１５５では、制御装置１７は、ＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとを設定する。ここでは、コンデンサ３４を充電するための一連の充電シーケンスの中のうち後期におけるＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが設定される。例えば、比較的短いＯＮ時間Ｔｏｎと、比較的短いＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが設定される。
【００５３】
ステップ１５６では、制御装置１７は、低い精度をもって、ＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとを制御する。すなわち、ステップ１５５で設定された時間を実現するように、出力端子ＯＵＴ１の出力が制御される。例えば、制御装置１７の演算処理を圧迫しない程度の低い精度が与えられる。すなわち、一連の充電シーケンスの中のうち後期においては、制御装置１７のリソーセスに、他の演算処理を実行できる程度の低い演算負荷をかけて、低い精度の制御が提供される。言い換えると、制御装置１７が他の制御のための演算処理に時間的な制約をおよぼさずに実現可能な低い精度の制御が提供される。具体的には、ステップ１５４より低い精度でＯＮ時間Ｔｏｎと、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆとが制御される。例えば、第２の時間Ｔ２の最大誤差となるようにＯＮ時間Ｔｏｎ、ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆ毎に判定を実施する。第２の時間Ｔ２は、第１の時間Ｔ１より長い。第２の時間Ｔ２は、第１の時間Ｔ１の１０倍より長い。
【００５４】
ステップ１５７では、スイッチング素子３２のスイッチングが停止される。このため、一連の充電処理が終了する。
【００５５】
充電処理１５０は、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させる。しかも、充電処理１５０は、デューティ比を高精度に制御する高精度期間の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に制御する低精度期間に切換える。充電処理１５０は、コンバータ回路１４からコンデンサ３４を充電するデューティ制御部を提供している。制御装置１７は、ディーティ制御部を有しており、充電を制御する。充電は、スイッチング素子３２のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させて実行される。しかも、充電は、デューティ比を高精度に調節する高精度期間の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に調節する低精度期間に切換えて実行される。このため、コンデンサ３４に適合した充電が可能である。
【００５６】
図３において、コンデンサ３４を充電するためのＯＦＦ時間Ｔｏｆｆの一例が示されている。ＯＦＦ時間Ｔｏｆｆは、指数関数的に小さくなってゆく。ＯＮ時間Ｔｏｎ、およびＯＦＦ時間Ｔｏｆｆのいずれかひとつ、または両方は、マップによってメモリに記憶され、設定することができる。すなわち、ＯＮ時間Ｔｏｎ、およびＯＦＦ時間Ｔｏｆｆの少なくともひとつは、制御装置１７のメモリに記憶されている。
【００５７】
図４は、コンバータ回路１４の作動の一例を示す。図中には、スイッチング信号ＳＱと、入力電流Ｉｔｐと、出力電流Ｉｔｓとが示されている。時刻ｔ１１において、一連の充電シーケンスが開始されると、ＯＮ時間Ｔｏｎ、およびＯＦＦ時間Ｔｏｆｆが設定される。スイッチング信号ＳＱは、コンデンサ３４の充電が進行するにつれて、ＳＱ１、ＳＱ２、ＳＱ３・・・と変化する。スイッチング信号ＳＱは、時間が経過すると、少なくともＯＦＦ時間Ｔｏｆｆが短くなるように設定されている。
【００５８】
スイッチング信号ＳＱは、充電電流Ｉｔｓがゼロになってから、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化するように設定されている。例えば、時刻ｔ１２の前に充電電流Ｉｔｓはゼロである。同様に、時刻ｔ１３、ｔ１４の前に、充電電流Ｉｔｓはゼロである。このように充電電流Ｉｔｓがゼロになってから、スイッチング信号ＳＱがＯＦＦ状態からＯＮ状態へと変化するように、上述のステップ１５４の高精度制御と、ステップ１５６の低精度制御とが設定されている。
【００５９】
ＯＮ時間Ｔｏｎは、長すぎるとトランス３１の一次コイルまたは二次コイルに望ましくない発熱を生じる可能性がある。ＯＮ時間Ｔｏｎは、例えば、８μｓ（マイクロ秒）を上限値とすることが望ましい。ＯＮ時間Ｔｏｎは、短すぎるとコンデンサ３４の充電効率を低下させる可能性がある。ＯＮ時間Ｔｏｎは、例えば、４μｓ（マイクロ秒）を下限値とすることが望ましい。ＯＮ時間Ｔｏｎは、下限値と上限値との間から選択されることが望ましい。ＯＮ時間Ｔｏｎは、例えば、６．５μｓ（マイクロ秒）である。さらに、回路を構成する素子の特性のばらつき、および、使用中の温度上昇によって顕在化する素子の特性の温度特性を考慮すると、ＯＮ時間Ｔｏｎの最大誤差は、０．５μｓ（マイクロ秒）以下であることが望ましい。
【００６０】
図５に図示される前パルス処理１６０は、制御装置１７によって実行される。制御装置１７は、回転角度検出器１３から前のパルス信号が入力されると前パルス処理１６０を実行する。前パルス処理１６０は、前パルスに基づいてコンデンサ３４の電荷を消費する前パルス制御部を提供する。
【００６１】
ステップ１６１では、制御装置１７は、前パルス割込で実行するべき処理を実行する。例えば、ステップ１６１では、前パルスの発生時間を基準とするべき処理を実行する。具体的には、点火角度、すなわち基準位置からの進角量または遅角量の計算のための前パルスの位置確定などに関連する処理が実行される。なお、点火角度の設定については、特許文献を参照により援用することができる。
【００６２】
ステップ１６２では、制御装置１７は、演算点火が必要か否かを判定する。ステップ１６２の判定は、点火角度制御が必要か否かの判定でもある。ステップ１６２において演算点火が必要であると判定されると、ステップ１６３へ進む。ステップ１６２において演算点火が不要であると判定されると、処理を終了する。
【００６３】
ステップ１６３では、制御装置１７は、演算点火処理を実行する。演算点火処理は、前パルス割込で実行するべき処理のひとつである。ステップ１６３では、前パルスからの時間を計測し、点火信号Ｉｇを発生するための処理が実行される。具体的には、前パルスの発生タイミングからのタイマ処理によって、点火信号Ｉｇを発生させる。多くの場合、後パルスまでに点火信号が発生する。これにより、後パルスよりも進角した点火が実現される。この点火信号Ｉｇまでの時期は演算によって求めることができる。このため、前パルスを基準として点火信号Ｉｇを発生させる制御は演算点火と呼ばれる。ステップ１６３は、前パルス制御部でもある。ステップ１６３は、前パルスに基いて点火タイミングを演算する演算点火制御部を提供する。
【００６４】
図６に図示される後パルス処理１７０は、制御装置１７によって実行される。制御装置１７は、回転角度検出器１３から後のパルス信号が入力されると後パルス処理１７０を実行する。後パルス処理１７０は、後パルスに基いてコンデンサ３４の電荷を消費する後パルス制御部を提供する。
【００６５】
ステップ１７１では、制御装置１７は、後パルス割込で実行するべき処理を実行する。具体的には、後パルスから計算される回転速度、回転位置などに関連する処理が実行される。
【００６６】
ステップ１７２では、制御装置１７は、ステップ１６３の後であるか否かを判定する。すなわち、ステップ１６３によって演算点火処理が実行を開始された後に、後パルスが検出されたか否かを判定する。ステップ１７２の判定は、今回の点火時期における判定として実行される。ステップ１７２において、今回の点火ではステップ１６３が実行されていないと判定された場合、ステップ１７３へ進む。ステップ１７２において、今回の点火においてステップ１６２が実行された後である場合、ステップ１７５へ進む。この場合、前パルスの後に、演算点火が実行される。演算点火は後パルスの後に実行されることもある。
【００６７】
ステップ１７２の処理は、充電処理１５０の状態を評価する処理でもある。演算点火処理が実行された後である場合、多くの場合、充電処理１５０が開始されている。しかも、充電処理１５０の初期であるから、高精度の処理が実行されている。演算点火の時期が、後パルスの後であっても、後パルスの後には充電処理１５０が開始されるから演算負荷が集中する。すなわち、ステップ１７２の判定は、充電処理１５０が実行されているか否かの判定でもある。言い換えると、ステップ１７２の判定は、コンバータ回路１４を発振させるためのデューティ駆動制御をしているか否かの判定でもある。充電処理１５０は、初期に高精度制御を行い、後期に低精度制御を行う。このため、ステップ１７２の判定は、充電処理１５０が高精度であるか否かの判定でもある。ステップ１７２は、後パルスに応答して、先行する前パルスに基づいて前パルス制御部による処理が実行開始済みであるか否か、または実行済であるか否かを判定する判定部を提供する。
【００６８】
ステップ１７３では、制御装置１７は、固定点火処理を実行する。ステップ１７２において演算点火が実行されていないと判定された場合、固定点火が必要である。よって、制御装置１７は、固定点火処理を実行する。固定点火処理は、後パルス割込で実行するべき処理のひとつである。ステップ１７３では、後パルスに基いて点火信号Ｉｇを発生させる。これにより、後パルスでの点火が実現される。ステップ１７３は、後パルス制御部でもある。ステップ１６３は、後パルスに応答して点火する固定点火制御部を提供する。
【００６９】
ステップ１７４では、制御装置１７は、後パルスに同期して実行するべきであった複数の一部処理を実行する。これらの一部処理は、内燃機関２のクランク軸が所定の基準位置にあるときに実行するべき処理であるから、クランク同期処理と呼ばれる。例えば、後パルスに応答して実行するべき回転速度信号の処理などが実行される。ステップ１７４は、低精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、一部処理を、後に実行することなく、即座に実行する非予約制御部を提供する。
【００７０】
前パルス処理１６０の全体と、後パルス処理１７０の全体とは、内燃機関２のための制御を実行する内燃機関制御部を提供する。特に、前パルス処理１６０の全体と、後パルス処理１７０のステップ１７１−１７４は、内燃機関２のための点火制御を実行している。
【００７１】
ステップ１７５では、制御装置１７は、後パルスに同期して実行するべき複数の処理の少なくともひとつを実行することなく、後で実行するためのフラグをセットする。いわば、処理の予約を行う。ステップ１７５は、少なくとも一部のクランク同期処理を、後の時刻に予約する処理である。この実施形態では、クランク同期処理と呼ばれるすべての処理が、後の時刻での実行とされる。後実行をセットする処理は、予約処理、先延ばし処理、先送り処理などと呼ばれる。
【００７２】
ステップ１７５を経由する場合、ステップ１６３が実行された後である。このため、点火は、実行済である。このため、充電処理１５０も開始されている。充電処理１５０は初期において高精度に実行されている。よって、制御装置１７は、充電処理１５０のために高い演算負荷の下にある。この場合、充電処理１５０を優先し、他の処理は先送りすることが望ましい。充電初期にコンデンサ３４の電圧変動が大きいから、高い精度でＯＮ時間およびＯＦＦ時間を制御することが効率的だからである。
【００７３】
ステップ１７５は、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部である一部処理を、後に実行するように予約する予約制御部を提供する。ステップ１７５が提供する予約制御部は、ステップ１７２が提供する判定部が肯定的に判定されると、一部処理を、後に実行するように予約する。ステップ１７５が提供する予約制御部は、ステップ１６３が提供する演算点火制御部により点火されると、一部処理を、後に実行するように予約する。
【００７４】
図７に図示される後実行処理１８０は、制御装置１７によって実行される。制御装置１７は、制御装置１７の演算負荷が低くなると後実行処理１８０を実行する。制御装置１７は、充電処理１５０が低い精度になると後実行処理１８０を実行する。後実行処理１８０は、一部処理を低精度期間以降に実行する後実行制御部を提供する。
【００７５】
ステップ１８１では、制御装置１７は、後実行がセットされているか否かを判定する。ステップ１８１において後実行がセットされていると判定されるとステップ１８２へ進む。ステップ１８１において後実行がセットされていないと判定されると処理を終了する。
【００７６】
ステップ１８２では、制御装置１７は、後パルスに同期して実行するべき複数の処理の少なくともひとつであって、後実行のために実行されなかった一部処理を、後に実行する。すなわち、一部処理は、遅れて実行される。ここでは、クランク同期処理と呼ばれるすべての処理が、実行される。
【００７７】
ステップ１８３では、後実行のためのセット状態がクリアされる。ステップ１８３は、一部処理を低精度期間以降に実行した後に、予約を解除する解除部を提供する。
【００７８】
図８は固定点火が実行される場合の作動を示す。横軸は、内燃機関の回転角度ＡＮＧによって示されている。図中には、スイッチング信号ＳＱがＯＮ時間Ｔｏｎを一定に図示して模式的に示されている。前パルスおよび後パルスは立ち下がりのタイミングにおいて検出されている。
【００７９】
時刻ｔ２１において、前パルスが検出される。時刻ｔ２１では、ステップ１６１、１６２に示す前パルス割込の処理ＰＲ１が実行される。やがて、時刻ｔ２２において、後パルスが検出される。時刻ｔ２２の後に、ステップ１７１−１７３に示す後パルス割込および固定点火の処理ＰＲ２が実行され、固定点火ＩｇＦが実行される。また、処理ＰＲ２の後には、ステップ１７４に示すクランク同期処理ＰＲ３が実行される。固定点火ＩｇＦの後に、充電処理１５０が開始される。
【００８０】
一連の充電シーケンスの中には、高精度期間ＤＣ１と、低精度期間ＤＣ２とが含まれている。充電処理１５０は、時刻ｔ２３から低精度の処理に移行する。処理ＰＲ３と充電処理１５０とは競合することなく実行可能である。特に、充電処理１５０の最初は、ＯＮ時間Ｔｏｎ、およびＯＦＦ時間Ｔｏｆｆが長い。このため、処理ＰＲ３と充電処理１５０のためのスイッチングとが競合しない。なお、ＯＮ時間Ｔｏｎ、およびＯＦＦ時間Ｔｏｆｆは、スイッチングされていることを図示するために模試化されており、幅は例示である。
【００８１】
図９は演算点火が実行される場合の作動を示す。図９は図８に対応する。
【００８２】
時刻ｔ３１では、ステップ１６１−１６３に示す処理ＰＲ４が実行される。これにより、演算点火ＩｇＡが実行される。
【００８３】
やがて、時刻ｔ３２において、後パルスが検出される。時刻ｔ３２の後に、ステップ１７１−１７５に示す処理ＰＲ５が実行される。ステップ１７５が提供する予約制御部は、高精度期間ＤＣ１に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部処理を、後に実行するように予約する。つまり、制御装置１７は、一部の処理を実行することなく、デューティ比を高精度に制御する。よって、制御装置１７のリソーセスは、デューティ比を高精度に制御するために利用される。
【００８４】
時刻ｔ３３において、充電処理１５０が低精度期間ＤＣ２に入る。時刻ｔ３３において、後実行の条件が満たされている。すなわち、制御装置１７の演算負荷が低下している。時刻ｔ３３の後に、ステップ１８１−１８３に示す処理ＰＲ６が実行される。ステップ１８２が提供する後実行制御部は、予約された一部の処理を、低精度期間以降に実行する。すなわち、処理ＰＲ６では、前に実行されなかったクランク同期処理が実行される。これにより、充電処理１５０における高精度期間ＤＣ１において制御装置１７の演算負荷を増加させることなく、点火間に必要な処理を完了することができる。
【００８５】
図８および図９において、高精度期間ＤＣ１は、長すぎると、低精度期間ＤＣ２で実施するべき制御を、次の基準信号Ｐｉｎが入力されるまでの期間に実施することができない場合がある。高精度期間ＤＣ１は、短すぎると、高精度期間ＤＣ１で実施するべき制御、つまりＯＮ時間ＴｏｎからＯＦＦ時間Ｔｏｆｆへの正確な制御ができなくなる場合がある。このような欠点を考慮して、高精度期間ＤＣ１は、誤差を含めた余裕を与えるように設定される。言い換えると、高精度期間ＤＣ１は、コンデンサ３４の充電効率の低下を招くおそれがある要素である。高精度期間ＤＣ１は、内燃機関２の最高回転速度と、コンデンサ３４を充電するために厳密な制御を要する時間とから求められる。低精度期間ＤＣ２の始期から、その後の基準信号Ｐｉｎまでの時間は、１ｍｓ（ミリ秒）あれば十分である。例えば、高精度期間ＤＣ１は、４ｍｓ（ミリ秒）程度に設定される。内燃機関２の最高回転速度を１２０００ｒｐｍ（毎分回転数）とする場合、１周期は５ｍｓ（ミリ秒）であるから、低精度期間ＤＣ２を１ｍｓ（ミリ秒）とすると、高精度期間ＤＣ１は４ｍｓ（ミリ秒）となる。
【００８６】
制御装置１７が高い処理能力を有している場合、制御装置１７は、デューティ比を低精度に制御することで、余剰の処理能力を得る。この余剰の能力によって、予約されている一部処理を実行することができる。別の観点では、低い処理能力を有する制御装置１７を利用して、充電処理１５０と点火処理とを両立することができる。内燃機関制御のための点火制御と電力変換制御である充電処理１５０とが両立された内燃機関制御装置が提供される。
【００８７】
以上に述べた実施形態によると、内燃機関２のためにＣＤＩ回路１５の点火タイミングを変化させる内燃機関制御と、コンデンサ３４のためにコンバータ回路１４のデューティを変化させる電力変換制御とが両立された内燃機関制御装置が提供される。しかも、制御装置１７のリソーセスを有効に利用して、所定間隔で実行しなければならない内燃機関制御のための点火制御と、コンバータ回路１４の高精度な電力変換制御とが両立された内燃機関制御装置が提供される。よって、ひとつの観点では、低い演算処理能力しか持たない安価な制御装置を利用可能である。別の観点では、余剰に生じる演算処理能力を他の制御に利用可能となる。
【００８８】
他の実施形態
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００８９】
上記実施形態では、間欠的に駆動される電気負荷として、点火コイルが用いられている。これに代えて、燃料噴射弁が用いられてもよい。間欠的に駆動される電気負荷として、誘導性の負荷が用いられてもよいし、容量性の負荷が用いられてもよい。誘導性の負荷として、例えば、噴射弁を駆動するための高電圧電磁コイルが利用される。また、容量性の負荷として、ピエゾ素子が利用される。ピエゾ素子は、蓄積される電荷に応じて機械的な変位を生成する。ピエゾ素子は、例えば、燃料噴射を断続する燃料噴射弁に用いられる。
【００９０】
上記実施形態では、コンバータ回路１４は、トランス３１を含むチョッパ回路によって提供されている。これに代えて、多様な昇圧回路を利用することができる。コンバータ回路１４は、例えば、リアクトルコイルを含むチョッパ回路が用いられてもよい。
【００９１】
上記実施形態では、充電処理１５０が低精度期間ＤＣ２になると、後実行処理１８０が実行される。これに代えて、充電処理１５０が完全に停止してから、後実行処理１８０が実行されてもよい。
【００９２】
上記実施形態では、電力変換制御、すなわちコンバータ回路１４のスイッチング素子３２の制御を、高精度期間ＤＣ１と低精度期間ＤＣ２との２段階に切り換えている。しかし、精度は、３段等の複数段階でもよく、無段階でもよい。また、低精度期間ＤＣ２は、デューティ比を一定にする飽和期間に一致してもよい。
【００９３】
上記実施形態では、後パルスに応答して固定点火ＩｇＦが実行されている。これに代えて、後パルスより後に最遅角の点火が実行される場合もある。また、前パルスの前に最進角の点火が実行されてもよい。
【００９４】
上記実施形態では、内燃機関２はシグナルロータ２１を備える。これに代えて、シグナルロータは発電機（ＡＣＧ）のロータに含まれていても良い。また、上記実施形態では、信号処理回路１６を備える。これに代えて信号処理回路を備えない構成でもよい。例えば、パルスピックアップに代えて、センサ素子と付随回路とを備えるホールセンサを用いることができる。
【図１】
2018020704.tif 000003
【図２】
2018020704.tif 000004
【図３】
2018020704.tif 000005
【図４】
2018020704.tif 000006
【図５】
2018020704.tif 000007
【図６】
2018020704.tif 000008
【図７】
2018020704.tif 000009
【図８】
2018020704.tif 000010
【図９】
2018020704.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月4日(2017.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子のスイッチングによって電源の電圧を高電圧へ変換するコンバータ回路（１４）と、
前記コンバータ回路により充電され、内燃機関の機器に給電するコンデンサ（３４）と、
前記コンバータ回路を制御する制御装置（１７）とを備え、
前記制御装置は、
前記内燃機関のための制御を実行する内燃機関制御部（１６０、１７１−１７４）と、
前記スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させるとともに、前記デューティ比を高精度に制御する高精度期間（ＤＣ１）の後に、前記デューティ比を前記高精度より低い低精度に制御する低精度期間（ＤＣ２）に切換えて、前記コンバータ回路から前記コンデンサを充電するデューティ制御部（１５０）と、
前記高精度期間に前記内燃機関制御部の処理が発生すると、前記内燃機関制御部の処理の一部である一部処理を、前記高精度期間の後に実行するように予約する予約制御部（１７５）と、
前記一部処理を前記低精度期間以降に実行する後実行制御部（１８０）とを有する内燃機関用制御装置。
【請求項２】
さらに、前記コンデンサに充電された電荷を、前記内燃機関の前記機器へ放電する放電回路（１５）を備え、
前記制御装置は、前記内燃機関制御部により前記放電回路を制御し、前記コンバータ回路と前記放電回路との両方を制御する請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
前記コンバータ回路は、
一次コイルに電源電圧を入力し、二次コイルが前記コンデンサを充電するトランス（３１）を備え、
前記スイッチング素子は、前記トランスの前記一次コイルの接地側に設けられ、前記一次コイルへ流れる電流（Ｉｔｐ）を断続するスイッチング素子である請求項１または請求項２に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記内燃機関の回転の基準となる位置において前パルスと後パルスとを出力する回転角度検出器（１３）から信号を受ける入力端子（ＩＮ）を備え、
前記内燃機関制御部は、
前記前パルスに基づいて前記コンデンサの電荷を消費する前パルス制御部（１６３）と、
前記後パルスに基づいて前記コンデンサの電荷を消費する後パルス制御部（１７３）と、
前記後パルスに応答して、先行する前記前パルスに基づいて前記前パルス制御部による前記コンデンサの電荷の消費が実行開始済みであるか否か、または実行済みであるか否かを判定する判定部（１７２）とを備え、
前記予約制御部は、前記判定部が肯定的に判定されると、前記一部処理を、前記高精度期間の後に実行するように予約する請求項１から請求項３のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項５】
前記機器は、点火コイル（１７）であり、
前記前パルス制御部は、前記前パルスに基づいて点火タイミングを演算する演算点火制御部（１６３）であり、
前記後パルス制御部は、前記後パルスに応答して点火する固定点火制御部であり、
前記予約制御部は、前記演算点火制御部により点火されると、前記一部処理を、前記高精度期間の後に実行するように予約する請求項４に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項６】
前記機器は、点火コイル（１７）であり、前記コンデンサおよび前記コンバータ回路は、前記コンデンサの電荷を点火タイミングにおいて前記点火コイルへ供給するＣＤＩ回路の一部である請求項１から請求項４のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項７】
前記デューティ制御部は、複数の前記スイッチングを含む一連の充電シーケンスにおいて前記ＯＦＦ時間が徐々に短くなるように前記デューティ比を制御する請求項１から請求項６のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項８】
前記後実行制御部（１８０）は、前記一部処理を前記低精度期間以降に実行した後に、前記予約を解除する解除部（１８３）を有する請求項１から請求項７のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項９】
さらに、所定の周期のクロック信号を発生するクロック回路（１８）を有し、
前記制御装置は、前記クロック回路から供給されるクロック信号に依存する分解能で前記高精度の制御と前記低精度の制御とを実行するマイクロコンピュータである請求項１から請求項８のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記低精度期間に前記内燃機関制御部の処理が発生すると、前記一部処理を、前記低精度期間の後に実行することなく、即座に実行する非予約制御部（１７４）を備える請求項１から請求項９のいずれかに記載の内燃機関用制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ここに開示された内燃機関用制御装置は、スイッチング素子のスイッチングによって電源の電圧を高電圧へ変換するコンバータ回路（１４）と、コンバータ回路により充電され、内燃機関の機器に給電するコンデンサ（３４）と、コンバータ回路を制御する制御装置（１７）とを備える。制御装置は、内燃機関のための制御を実行する内燃機関制御部（１６０、１７１−１７４）と、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させるとともに、デューティ比を高精度に制御する高精度期間（ＤＣ１）の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に制御する低精度期間（ＤＣ２）に切換えて、コンバータ回路からコンデンサを充電するデューティ制御部（１５０）と、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部である一部処理を、高精度期間の後に実行するように予約する予約制御部（１７５）と、一部処理を低精度期間以降に実行する後実行制御部（１８０）とを有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
開示される内燃機関用制御装置によると、コンデンサは、コンバータ回路から充電され、内燃機関の機器に放電する。コンバータ回路による充電が制御装置によって制御される。制御装置は、内燃機関制御部を有しており、内燃機関を制御する。制御装置は、ディーティ制御部を有しており、充電を制御する。充電は、スイッチング素子のＯＮ時間とＯＦＦ時間とのデューティ比を変化させて実行される。しかも、充電は、デューティ比を高精度に調節する高精度期間の後に、デューティ比を高精度より低い低精度に調節する低精度期間に切換えて実行される。このため、コンデンサに適合した充電が可能である。制御装置は、内燃機関制御部としての処理と、デューティ制御部としての処理との両方を実行する。制御装置は、予約制御部を有する。予約制御部は、高精度期間に内燃機関制御部の処理が発生すると、内燃機関制御部の処理の一部の処理を、高精度期間の後に実行するように予約する。つまり、制御装置は、一部の処理を実行することなく、デューティ比を高精度に制御する。よって、制御装置のリソーセスは、デューティ比を高精度に制御するために利用される。制御装置は、後実行制御部を有する。後実行制御部は、予約された一部処理を、低精度期間以降に実行する。これにより、内燃機関のための制御と、コンデンサを充電するためのデューティ比を制御する電力変換制御とを、制御装置のリソーセスを有効に利用して実行することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
ステップ１６３では、制御装置１７は、演算点火処理を実行する。演算点火処理は、前パルス割込で実行するべき処理のひとつである。ステップ１６３では、前パルスからの時間を計測し、点火信号Ｉｇを発生するための処理が実行される。具体的には、前パルスの発生タイミングからのタイマ処理によって、点火信号Ｉｇを発生させる。多くの場合、後パルスまでに点火信号が発生する。これにより、後パルスよりも進角した点火が実現される。この点火信号Ｉｇまでの時期は演算によって求めることができる。このため、前パルスを基準として点火信号Ｉｇを発生させる制御は演算点火と呼ばれる。ステップ１６３は、前パルス制御部でもある。ステップ１６３は、前パルスに基づいて点火タイミングを演算する演算点火制御部を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図６に図示される後パルス処理１７０は、制御装置１７によって実行される。制御装置１７は、回転角度検出器１３から後のパルス信号が入力されると後パルス処理１７０を実行する。後パルス処理１７０は、後パルスに基づいてコンデンサ３４の電荷を消費する後パルス制御部を提供する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
ステップ１７３では、制御装置１７は、固定点火処理を実行する。ステップ１７２において演算点火が実行されていないと判定された場合、固定点火が必要である。よって、制御装置１７は、固定点火処理を実行する。固定点火処理は、後パルス割込で実行するべき処理のひとつである。ステップ１７３では、後パルスに基づいて点火信号Ｉｇを発生させる。これにより、後パルスでの点火が実現される。ステップ１７３は、後パルス制御部でもある。ステップ１６３は、後パルスに応答して点火する固定点火制御部を提供する。
【国際調査報告】
2018020704.tif 000012
2018020704.tif 000013
2018020704.tif 000014
2018020704.tif 000015