(57)【要約】  高耐圧の素子を用いることなく点火コイルの二次出力を検出して、検出した二次出力の波形から４ストロークエンジンの点火動作時に行われた行程を正確に判定できるようにした行程判別装置が提供される。本発明においては、第１のコイル部分と第１のコイル部分よりも少ない巻数を持って巻回されて第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分とにより点火コイルの二次コイルを構成して、両コイル部分の境界部からタップを引き出しておき、第２のコイル部分の両端の電圧又は第２のコイル部分を通して流れる電流をタップを通して検出して、検出した電圧又は電流の波形から行程判別に用いるパラメータを検出する。
2018180814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの気筒を有するエンジン本体と、各気筒に対して設けられた点火コイルを有して前記点火コイルの一次電流を制御することにより前記点火コイルの二次コイルに高電圧を誘起させる点火装置とを備えて、前記点火装置の点火コイルの二次コイルに誘起する高電圧が各気筒に設けられた点火プラグに印加されることにより点火される４ストロークエンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別装置であって、
前記エンジンの点火時に前記点火コイルの二次コイルの両端に現れる電圧の波形又は前記点火コイルの二次コイルを通して流れる電流の波形の特徴を示すパラメータであって、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで異なる値を示すパラメータを行程判別用パラメータとして検出する行程判別用パラメータ検出手段と、
前記エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで前記行程判別用パラメータが異なる値を示すことに基づいて、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別手段と、
を具備し、
前記点火コイルの二次コイルは、第１のコイル部分と該第１のコイル部分よりも少ない巻数を有して該第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分とからなっていて、第１のコイル部分と第２のコイル部分との境界部からタップが引き出され、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記タップを通して検出した前記点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧から前記行程判別用パラメータを検出するように構成されている４ストロークエンジンの行程判別装置。
【請求項２】
前記点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を前記点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように前記第２のコイル部分が設けられている請求項１に記載の行程判別装置。
【請求項３】
前記点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を前記点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように前記点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分が設けられている請求項１に記載の行程判別装置。
【請求項４】
前記点火コイルの一次コイルと前記二次コイルの第１のコイル部分とが共通の点火コイル巻回用鉄心に巻回され、前記二次コイルの第２のコイル部分は前記点火コイル巻回用鉄心とは異なる箇所に巻回されている請求項３に記載の行程判別装置。
【請求項５】
前記点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分は、等しい巻数を持って逆方向に巻回されて互いに並列に接続された対のコイルからなっている請求項３に記載の行程判別装置。
【請求項６】
前記点火装置は、前記点火コイルの一次コイルを通して流しておいた電流を前記エンジンの点火時期に遮断することにより点火動作を行う電流遮断式の点火装置であり、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した前記第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を前記行程判別用パラメータとして検出するように構成され、
前記行程判別手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成されている請求項２に記載の行程判別装置。
【請求項７】
前記点火装置は、前記点火コイルの一次コイルを通して流しておいた電流を前記エンジンの点火時期に遮断することにより点火動作を行う電流遮断式の点火装置であり、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した前記第２のコイル部分の両端の電圧が最初のピーク値を示してから２番目のピーク値を示すまでの時間を前記行程判別用パラメータとして検出するように構成され、
前記行程判別手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であると判定されたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成されている請求項２に記載の行程判別装置。
【請求項８】
前記点火装置は、前記点火コイルの一次コイルを通して流しておいた電流を前記エンジンの点火時期に遮断することにより点火動作を行う電流遮断式の点火装置であり、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した前記第２のコイル部分の両端の電圧のピーク値を前記行程判別用パラメータとして検出するように構成され、
前記行程判別手段は、前記エンジンの各気筒で点火が行われる毎に前記行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成されている請求項３に記載の行程判別装置。
【請求項９】
前記点火装置は、前記点火コイルの一次側に設けられた点火用コンデンサと、前記エンジンの点火時期よりも前に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、前記点火用コンデンサに蓄積された電荷を前記エンジンの点火時期に前記点火コイルの一次コイルを通して放電させるコンデンサ放電回路とを備えたコンデンサ放電式の点火装置であり、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記エンジンの各気筒で点火が行われる毎に前記タップを通して検出した前記第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を前記行程判別用パラメータとして検出するように構成され、
前記行程判別手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成されている請求項２に記載の行程判別装置。
【請求項１０】
前記点火装置は、前記点火コイルの一次側に設けられた点火用コンデンサと、前記エンジンの点火時期よりも前に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、前記点火用コンデンサに蓄積された電荷を前記エンジンの点火時期に前記点火コイルの一次コイルを通して放電させるコンデンサ放電回路とを備えたコンデンサ放電式の点火装置であり、
前記行程判別用パラメータ検出手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した前記第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を前記行程判別用パラメータとして検出するように構成され、
前記行程判別手段は、前記エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成されている請求項３に記載の行程判別装置。
【請求項１１】
前記行程判別手段は、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であるとの判定が設定回数行われたことが確認されたときに行程判別の結果を確定させるように構成されている請求項１，６，７，８，９又は１０に記載の行程判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４ストロークエンジンの各気筒で点火動作が行われた際に、各気筒で行われた行程が排気行程であるのか、圧縮行程であるのかを判定する行程判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）を動作させるためには、クランク角位置（クランク軸の回転角度位置）が、圧縮行程の終期に設定された所定の点火位置（点火を行う際のクランク軸の回転角度位置）に一致した時にエンジンを点火する必要がある。点火位置は、一般には、ピストンの上死点に対応するクランク角位置よりも一定角度進角した位置に設定される。【０００３】
また燃料噴射装置を用いてエンジンに燃料を供給する場合には、噴射した燃料をシリンダ内に効率よく送り込むために、エンジンの吸気行程付近で燃料を噴射することが望ましい。したがって、エンジンの点火位置を制御したり、燃料噴射装置を制御したりする場合には、エンジンのクランク角位置がいずれの行程にあるかを判別し得るようにしておく必要がある。【０００４】
２ストロークエンジンにおいては、クランク軸が１回転する間に１燃焼サイクルが行われるため、クランク角位置を検出することにより、行程を判別することができる。しかしながら、４ストロークエンジンにおいては、クランク軸が２回転する間に１燃焼サイクルが行われるため、クランク角位置を検出するだけでは行程を判別することができない。【０００５】
そのため、４ストロークエンジンにおいては、１燃焼サイクル当たり１回転するカム軸に、１燃焼サイクル当たり１回だけパルス波形の基準信号を発生するカム軸センサを取り付けるとともに、クランク軸が一定角度回転する毎に位置検出用パルスを発生するクランク軸センサをクランク軸に取り付けて、カム軸センサが発生する基準信号を基準にしてクランク軸センサが発生する各位置検出用パルスを特定することにより、各位置検出用パルスにより検出されるクランク角位置において機関がいずれの行程にあるかを判別することが行われている。【０００６】
しかしながら、クランク軸とカム軸の双方にパルス信号を発生するセンサを取り付けると、エンジンの構造が複雑になる上に、エンジン制御装置のコストが高くなるという問題が生じる。【０００７】
４ストロークエンジンにおいて、行程の判別を行うことなく、排気行程においても、圧縮行程においても、同じクランク角位置で点火動作を行わせるように、エンジン制御装置を構成することが考えられる。圧縮行程の上死点に対応するクランク角位置付近に設定された正規の点火位置で行わせた点火により膨張行程で燃料を完全に燃焼させることができる場合には、排気行程の上死点位置付近の同じクランク角位置でエンジンを点火してもエンジンの動作に支障を来すことはない。しかしながら、膨張行程での燃焼が不十分であった場合に、排気行程の上死点に対応するクランク角位置付近で点火動作を行わせると、気筒内に残留した燃料が燃焼してアフターファイアが生じ、エンジンが損傷するおそれがある。また膨張行程及び圧縮行程の双方で点火動作を行わせた場合には、点火プラグで火花が生じる頻度が高くなるため、点火プラグの寿命が短くなるという問題も生じる。【０００８】
そこで、特許文献１に示されているように、点火プラグに直流電圧を印加する直流電源を備えて、直流電源から点火プラグを通して流れるイオン電流を検出するイオン電流検出回路を点火プラグに接続して、エンジンの行程が排気行程である場合と、圧縮行程である場合とで、点火プラグで放電を生じさせた際に流れるイオン電流が異なることを利用して、エンジンの行程を判定する提案がなされている。【０００９】
また特許文献２に示されているように、点火コイルの二次電圧波形が、エンジンの行程が排気行程であるときと圧縮行程であるときとで異なることを利用して、エンジンの各気筒で点火動作が行われたときに、各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する提案がなされている。【００１０】
更に特許文献３に示されているように、点火コイルの二次コイルに直列に電流検出用抵抗を接続して、この抵抗の両端の電圧から検出した点火コイルの二次電流の波形が、エンジン点火時の行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで異なることを利用して行程を判定する提案もなされている。【００１１】
また特許文献４や特許文献５に示されているように、エンジンの各気筒の点火プラグに高電圧を印加する点火コイルの一次電圧を検出して、点火動作時のエンジンの行程が排気行程であるときと圧縮行程であるときとで、一次電圧の波形が異なることを利用して行程を判定する提案もなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平３−１３４２４７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５７２７８号公報
【特許文献３】特表２００５−５１５３４６号公報
【特許文献４】特開平９−２８０１５０号公報
【特許文献５】特開２００２−５４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に示されているように、点火プラグにイオン電流検出回路を接続したり、特許文献２に示されているように、点火コイルの二次コイルの両端に電圧検出回路を接続したり、特許文献３に示されているように、点火コイルの二次コイルに直列に電流検出用抵抗を接続したりすると、点火エネルギの一部が検出回路や電流検出用抵抗で消費されて点火性能が低下するため好ましくない。また点火コイルの二次コイルの両端の電圧を検出して、検出した電圧の波形に基づいて行程の判別を行うようにした場合には、電圧を検出する回路を高耐圧の素子を用いて構成する必要があるため、検出回路のコストが高くなるのを避けられない。【００１４】
特許文献４や特許文献５に示されているように、点火コイルの一次電圧波形を用いて行程を判定するようにすれば、二次電圧波形を用いる場合に必要とされるような高耐圧の素子を用いなくても、行程の判別に用いる電圧を検出することができる。しかしながら、点火コイルの一次電圧の波形には、点火プラグの絶縁破壊電圧が反映された波形が現れる前にスパイク状の波形が現れ、このスパイク状の電圧と、その後に現れる絶縁破壊電圧が反映された波形とを区別することが困難であるため、点火コイルの一次電圧を検出する方法によった場合には、行程の判別を正確に行うことが難しい。【００１５】
また点火コイルの二次コイルに検出コイルを磁気結合しておいて、この検出コイルを通して検出した点火コイルの二次電圧又は二次電流の波形から行程の判別を行うことも考えられるが、このように構成すると、点火コイルの構造が複雑になってそのコストが高くなるため好ましくない。【００１６】
本発明の目的は、点火コイルの構造を複雑にしたり、コストの上昇を招いたり、点火性能の低下を招いたりすることなく、点火コイルの二次電圧又は二次電流の波形を検出して、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを正確に判定することができるようにした４ストロークエンジンの行程判別装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、少なくとも一つの気筒を有するエンジン本体と、各気筒に対して設けられた点火コイルを有して点火コイルの一次電流を制御することにより点火コイルの二次コイルに高電圧を誘起させる点火装置とを備えて、点火装置の点火コイルの二次コイルに誘起する高電圧が各気筒に設けられた点火プラグに印加されることにより各気筒で点火動作が行われる４ストロークエンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別装置を対象とする。【００１８】
４ストロークエンジンにおいて、各気筒内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進んだ位置に各気筒で点火動作を行わせるクランク角位置を設定して、各気筒の行程が排気行程にあるとき及び圧縮行程にあるときに、各気筒で点火動作を行わせた場合、排気行程と圧縮行程では気筒内の圧力が異なることから、各気筒が排気行程にある場合と、圧縮行程にある場合とで、点火プラグの放電ギャップ間の絶縁破壊電圧（点火コイルの二次電圧）及び点火プラグを通して流れる放電電流（点火コイルの二次電流）が異なる波形を示す。【００１９】
従って、排気行程及び圧縮行程の両行程で各気筒の点火動作が行われる状態にあるときに、各気筒で点火動作が行われる毎に点火コイルの二次電圧又は二次電流の波形に関する情報を取得して、今回取得した二次電圧の波形情報を前回取得した二次電圧の波形情報と比較するか、又は今回取得した二次電流の波形情報を前回取得した二次電流の波形情報と比較することにより、各気筒で点火動作を行わせた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判別することができる。【００２０】
点火コイルの二次電圧の波形の比較及び二次電流の波形の比較は、それぞれの波形の特徴を示すパラメータを検出して、検出したパラメータを比較することにより行うことができる。【００２１】
本発明においては、エンジンの点火時に点火コイルの二次コイルの両端に現れる電圧の波形又は点火コイルの二次コイルを通して流れる電流の波形の特徴を示すパラメータであって、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで異なる値を示すパラメータを行程判別用パラメータとして検出する行程判別用パラメータ検出手段と、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで行程判別用パラメータが異なる値を示すことに基づいて、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別手段とが設けられる。本発明においては、点火コイルの二次コイルが、第１のコイル部分と該第１のコイル部分よりも少ない巻数を有して該第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分とからなっていて、第１のコイル部分と第２のコイル部分との境界部からタップが引き出されている。行程判別用パラメータ検出手段は、このタップを通して検出した点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形から行程判別用パラメータを検出するように構成される。【００２２】
上記のように、点火コイルの二次コイルを、互いに直列に接続した第１のコイル部分と第２のコイル部分とにより構成しておくと、第２のコイル部分の巻数を調整したり、第２のコイル部分の巻き方を工夫したりすることにより、タップを通して検出される第２のコイル部分の両端の電圧の波形を、点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形と近似した波形としたり、二次コイルを流れる電流の波形に近似した波形とすることができる。【００２３】
例えば、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分に十分なインダクタンスを持たせて、点火コイルが巻回された鉄心中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分に誘起する電圧を、第２のコイル部分の抵抗分により第２のコイル部分で生じる電圧降下よりも十分大きくするように第２のコイル部分の巻数を設定しておくと、第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とすることができる。また、第２のコイル部分の巻数を十分に少なく設定して、点火コイルが巻回された鉄心中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分に誘起する電圧よりも、第２のコイル部分の抵抗分により生じる電圧降下の方が支配的になるようにしておくことにより、第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れる電流（点火プラグを通して流れる放電電流）に近似した波形とすることができる。【００２４】
上記のように、第１のコイル部分と、第１のコイル部分よりも少ない巻数を有して該第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分とにより点火コイルの二次コイルを構成して、両コイル部分の境界部から引き出したタップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧の波形から行程判別用パラメータを検出するようにすると、行程判別用パラメータを検出する検出回路を低耐圧の安価な素子を用いて構成することができる。また点火コイルの二次コイルに磁気結合された検出コイルを設けたり、イオン電流検出回路を設けたりする必要がないため、検出回路を低耐圧の安価な素子を用いて構成できることと相俟って、各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるか圧縮行程であるかの判定を行う行程判別装置をコストの上昇を抑えて構成することができる。【００２５】
また上記のように構成すると、点火コイルの二次コイルの両端に電圧検出回路を接続したり、イオン電流検出回路を接続したり，点火コイルの二次コイルに直列に電流検出用抵抗を接続したりする必要がないため、点火性能の低下を招くことなく行程判別装置を構成することができる。【００２６】
また点火コイルの二次側で検出した電圧の波形及び電流の波形には、点火動作時にスパイク状の波形が含まれることがないため、点火コイルの二次側で検出した電圧又は電流の波形から行程判別に用いるパラメータを抽出することは容易である。従って本発明によれば、点火動作時に行われた行程の判別を正確に行うことができる。【００２７】
本発明の一態様では、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の巻数を調整したり、巻き方を工夫したりすることにより、該第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分を設けておく。【００２８】
本発明の他の態様では、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分を設けておく。【００２９】
点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分を設ける場合、点火コイルの一次コイルと二次コイルの第１のコイル部分との磁気的結合を密にし、二次コイルの第２のコイル部分と一次コイル及び二次コイルの第１のコイル部分との磁気的な結合を粗とするように、点火コイルの一次コイルと二次コイルの第１のコイル部分とを共通の点火コイル巻回用鉄心に巻回し、二次コイルの第２のコイル部分は、当該鉄心とは異なる箇所に巻回するのが好ましい。【００３０】
このように構成しておくと、二次コイルの第１のコイル部分に鎖交する磁束が第２のコイル部分には殆ど鎖交しないようにすることができるため、第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流の波形により近づけることができ、第２のコイル部分の両端の電圧の波形から点火コイルの二次電流の波形に関わる情報をより正確に検出することができる。【００３１】
また点火コイルの二次コイルを流れている電流をタップを通して検出し得るように二次コイルの第２のコイル部分の巻数を設定する場合、等しい巻数を持って逆方向に巻回されて互いに並列に接続された対のコイルにより二次コイルの第２のコイル部分を構成することもできる。【００３２】
このように構成すると、点火動作時に点火コイルの一次電流が制御された際に、点火コイルの二次コイルの第１のコイル部分には一次電流の制御に起因して点火用の高電圧が誘起するが、第２のコイル部分には一次電流の制御に起因した電圧が誘起せず、第２のコイル部分の両端に生じる電圧の波形は、点火コイルの二次電流の波形に近似した波形となるので、タップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧から、点火コイルの二次電流に関する情報を正確に検出することができる。【００３３】
本発明の一態様では、点火装置として、点火コイルの一次コイルを通して流しておいた電流をエンジンの点火時期に遮断することにより点火動作を行う電流遮断式の点火装置を用いる。この場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分を設けておいて、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎にタップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段を構成することができる。この場合行程判別手段は、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、このパラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。【００３４】
またエンジンの点火装置として電流遮断式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように前記第２のコイル部分を設けておいて、エンジンの点火が行われる毎にタップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧が最初のピーク値を示してから２番目のピーク値を示すまでの時間を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段を構成することもできる。この場合行程判別手段は、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であると判定されたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。【００３５】
またエンジンの点火装置として電流遮断式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分を設けておいて、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段を構成することもできる。この場合、行程判別手段は、エンジンの各気筒で点火が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。【００３６】
本発明の他の態様では、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、エンジンの点火時期よりも前に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、点火用コンデンサに蓄積された電荷をエンジンの点火時期に点火コイルの一次コイルを通して放電させるコンデンサ放電回路とを備えたコンデンサ放電式の点火装置が用いられる。【００３７】
この場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように該第２のコイル部分を設けておいて、エンジンの点火が行われる毎にタップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段を構成することができる。この場合行程判別手段は、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。【００３８】
また点火装置としてコンデンサ放電式の点火装置が用いられる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分を設けておいて、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段を構成することができる。この場合、行程判別手段は、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。【００３９】
上記のように、本発明においては、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の巻き方を工夫したり、巻数を調整したりすることにより、該第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電圧の波形（点火プラグの両端の電圧波形）に近似させるか、又は該第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流（点火プラグを通して流れる放電電流）の波形に近似させるように第２のコイル部分を設けて、該第２のコイル部分の両端の電圧の波形から点火コイルの二次電圧の波形又は二次電流の波形を検出し、検出した波形の特徴部分を示すパラメータを行程判別用パラメータとして用いて行程判別を行う。本発明を実施するに当たり、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の巻き方や巻数をどのように調整するかは、タップを通して検出される電圧から求めた行程判別用パラメータを用いて行程判別を行った際の判定の容易さや正確性を考慮して決定する。【００４０】
上記の各態様において、行程の判別をより正確に行わせるため、行程判別手段は、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であるとの判定が設定回数行われたことが確認されたときに行程判別の結果を確定させるように構成するのが好ましい。【００４１】
なお行程判別装置によるエンジンの行程判別結果は、エンジンの点火時期の制御だけでなく、エンジンの他の制御にも用いることができるのは勿論である。例えば、燃料噴射装置からエンジンに燃料を供給する場合には、燃料噴射タイミングを制御する際にも、本発明に係る行程判別装置による判別結果を用いることができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、第１のコイル部分と該第１のコイル部分よりも少ない巻数を有して該第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分とにより点火コイルの二次コイルを構成して、第１のコイル部分と第２のコイル部分との境界部から引き出したタップを通して検出した点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の両端の電圧の波形から行程判別用パラメータを検出するようにしたので、行程判別用パラメータを検出する回路を低耐圧の安価な素子を用いて構成することができる。また本発明によれば、点火プラグを通して流したイオン電流を検出するイオン電流検出回路や、点火コイルの二次コイルに磁気結合された検出コイルなどの余分な構成要素を設けることなく行程の判別を行うことができるため、コストの上昇を抑えて、行程判別装置を構成することができる。【００４３】
また本発明によれば、点火コイルの二次コイルの両端に電圧検出回路を並列接続したり、二次コイルにイオン電流検出回路を接続したりすることなく、行程判別用パラメータを検出することができるため、点火装置の性能の低下を招くことなく、行程判別装置を構成できる。【００４４】
また本発明によれば、スパイク状の波形が含まれない、点火コイルの二次側で検出した電圧又は電流の波形から行程判別用パラメータを検出するので、行程判別用パラメータの検出を容易にして、行程の判別を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明に係る行程判別装置が組み込まれた４ストロークエンジン用点火装置の一構成例を概略的に示したブロック図である。
【図２】図２は、本発明に係る行程判別装置が組み込まれた４ストロークエンジン用点火装置の構成例をより詳細に示した回路図である。
【図３】図３は、本発明に係る行程判別装置を組み込む点火装置の点火コイルの変形例を示した巻線構成図である。
【図４】図４は、本発明に係る行程判別装置を組み込む点火装置の点火コイルの他の変形例を示した巻線構成図である。
【図５】図５は、図４の点火装置の点火コイルの一次側及び二次側で検出される電圧及び電流の波形の一例を模式的に示した波形図である。
【図６】図６は、本発明に係る行程判別装置が組み込まれた４ストロークエンジン用点火装置の他の構成例を示した回路図である。
【図７】図７は、図６の点火装置で用いる磁石発電機の構成例を示した半部の断面図である。
【図８】図８は、図７の磁石発電機の電機子鉄心を流れる磁束の波形と、この磁束の変化に伴ってエキサイタコイル及び信号コイルに誘起する電圧の波形と、図６に示された点火装置内に設けられた放電用サイリスタに与えられるトリガ信号の波形と、点火用コンデンサの両端の電圧の波形とを示した波形図である。
【図９】図９は、図６の点火装置の点火コイルの一次側及び二次側で検出される電圧及び電流の波形を模式的に示した波形図である。
【図１０】図１０は、図６の点火装置で用いるマイクロコンピュータの構成を示したブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータの電源確立時にマイクロコンピュータに実行させる処理を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるマイコン初期化処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるメイン処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させる回転信号割込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるタイマ−１割込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明に係る行程判別装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるタイマ−０割込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明は、少なくとも一つの気筒を有するエンジン本体と、各気筒に対して設けられた点火コイルを有して該点火コイルの一次電流を制御することにより点火コイルの二次コイルに高電圧を誘起させる点火装置とを備えて、点火装置の点火コイルの二次コイルに誘起する高電圧が各気筒に設けられた点火プラグに印加されることにより点火される４ストロークエンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別装置に係るものである。本発明に係る行程判別装置は、点火装置の点火コイルの二次側から検出した電圧の波形又は電流の波形から行程判別用パラメータを抽出して、抽出したパラメータを用いて行程の判別を行う。そのため、本発明に係る行程判別装置は、エンジンを点火する点火装置に組み込まれて用いられる。
【００４７】
図１を参照すると、本発明に係る行程判別装置が組み込まれた４ストロークエンジン用点火装置の一構成例が概略的に示されている。説明の便宜上、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。図１において、１は図示しないエンジン本体の気筒に設けられた点火プラグ、２は鉄心２０１に巻回された一次コイル２ａ及び二次コイル２ｂを有して、エンジンを点火する際に点火プラグ１に印加する高電圧を二次コイル２ｂに誘起する点火コイル、３は、点火指令Ｓｉが与えられた時に点火コイルの二次コイル２ｂに高電圧を誘起させるように点火コイル２の一次電流を制御する点火回路、４はエンジンの点火時期を制御するために、点火回路３に点火指令Ｓｉを与えるクランク角位置を制御する点火時期制御部、５は点火時期制御部４にエンジンの回転角度情報と回転速度情報とを与えるために、エンジンのクランク軸が一定角度回転する毎にパルス信号を発生する信号発生器、６は本発明に係る行程判別装置である。
【００４８】
点火回路３は、点火指令Ｓi が与えられたときに点火コイルの二次コイル２ｂに点火用の高電圧を誘起させるように、点火コイルの一次電流を制御する回路であればよく、その形式は任意である。点火回路３としては、電流遮断式の回路や、コンデンサ放電式の回路が広く知られているが、本発明で用いる点火回路はこれら何れの形式の回路であってもよい。
【００４９】
点火時期制御部４は、例えば、エンジンの回転速度やエンジン温度等の各種の制御条件に対してエンジンの点火位置（点火動作を行うクランク角位置）を演算する点火位置演算手段と、信号発生器５が発生する信号から得られるクランク角情報を用いて演算された点火位置を検出する点火位置検出手段とを備えていて、点火位置検出手段が演算された点火位置を検出したときに、点火回路３に点火指令Ｓi を与えて点火動作を行わせる。
【００５０】
エンジンの各気筒の点火位置は、通常各気筒内のピストンの上死点に対応するクランク角位置よりも十分に進角した位置に設定された基準位置から点火位置までの角度θx の形で演算される。点火位置検出手段は、信号発生器５が発生する信号から得た各瞬時のエンジンの回転速度でクランク軸が基準位置から点火位置までの角度θx の区間を回転するのに要する時間を演算して、演算した時間を点火タイマにセットしてその計測を開始させ、点火タイマがセットされた時間の計測を完了した時に点火指令Ｓi を発生する。
【００５１】
図示の信号発生器５は、エンジンのクランク軸７に取り付けられた鉄製のロータ５ａと、ロータ５ａの外周に設けられた突起（リラクタ）５a1を検出してパルス信号を発生する信号発電子５ｂとにより構成されている。信号発電子５ｂは、例えば、リラクタ５a1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、信号発生用鉄心に磁束を流す永久磁石とを備えていて、リラクタ５a1がクランク軸とともに回転する過程で、リラクタ５a1が信号発生用鉄心の磁極部との対向を開始する際及び該対向を終了する際にそれぞれ発生する磁束の変化により、信号コイルに極性が異なるパルスを誘起させる。
【００５２】
なお信号発生器５は、エンジンを制御するために必要な回転角度位置情報と回転速度情報とを得ることができる信号を発生するものであれば、如何なる構成を有するものでもよく、上記の構成に限定されるものではない。
【００５３】
本実施形態で用いる信号発生器５は、クランク軸が１回転する過程で、クランク軸の回転角度位置（クランク角位置）が第１のクランク角位置及び第２のクランク角位置にそれぞれ一致した時に第１のパルスＳ１及び第２のパルスＳ２を発生する。本実施形態では、エンジンのピストンの上死点に対応するクランク角位置（以下上死点位置いう。）よりも十分に進角した位置に第１のクランク角位置が設定され、第１のクランク角位置よりも遅れ、上死点位置よりは僅かに進角した位置に第２のクランク角位置が設定されている。本実施形態では、第１のパルスＳ１ が発生する第１のクランク角位置を基準位置として、この基準位置でエンジンの点火位置の計測を開始させる。点火時期制御部４は、信号発生器５が発生する第１のパルスＳ１ の発生間隔からエンジンの回転速度情報を得る。
【００５４】
行程判別装置６は、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判別するために用いる行程判別用パラメータを検出する行程判別用パラメータ検出手段６ａと、行程判別用パラメータ検出手段６ａが検出したパラメータを用いて行程の判別を行う行程判別手段６ｂとにより構成される。
【００５５】
行程判別用パラメータとしては、エンジンの点火時に点火コイルの二次コイルの両端に現れる二次電圧（点火プラグの両端の電圧）の波形又は点火コイルの二次コイルを通して流れる二次電流（点火プラグを通して流れる放電電流）の波形の特徴を示すパラメータであって、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで異なる値を示すパラメータを用いることができる。
【００５６】
エンジンの点火時に点火コイルの二次コイルの両端に現れる電圧の波形の特徴を示すパラメータとしては、例えば、当該電圧のピーク値や、ピーク値とピーク値との間の時間間隔等を用いることができるが、エンジンの点火時に点火コイルの二次コイルの両端に現れる電圧は非常に高い電圧（通常２万〜３万ボルト）であるため、二次コイルの両端の電圧を直接検出して、検出した電圧からピーク値等を検出するのは容易ではない。また点火コイルの二次コイルの両端に電圧検出回路を接続すると点火エネルギの一部が電圧検出回路で消費されて点火性能が低下するため好ましくない。
【００５７】
また点火コイルの二次コイルを通して流れる電流は、点火コイルの二次コイルに直列に電流検出用抵抗を接続することにより検出し得るが、点火コイルの二次コイルに直列に抵抗体を接続すると、抵抗体で点火エネルギの一部が消費されて点火性能が低下してしまうため好ましくない。
【００５８】
また点火コイルの二次コイルに検出コイルを磁気結合して、この検出コイルにより点火コイルの二次コイルを流れる電流を検出することも考えられるが、このような検出コイルを設けると点火コイルの構造が複雑になってコストが高くなるため好ましくないのは前述の通りである。
【００５９】
上記のような問題が生じるのを防ぐため、本実施形態では、点火コイル２の二次コイル２ｂを、第１のコイル部分２ｂ１と、第１のコイル部分２ｂ１よりも少ない巻数を有して該第１のコイル部分に直列に接続された第２のコイル部分２ｂ２とにより構成して、第１のコイル部分２ｂ１と第２のコイル部分２ｂ２との境界部からタップ２ｔを引き出し、タップ２ｔを通して検出した二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧から、行程判別用パラメータを検出する。行程判別用パラメータとしては、例えば、エンジンの点火が行われる毎にタップ２ｔを通して検出される第２のコイル部分の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値や、タップ２ｔを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧が最初のピーク値を示してから２番目のピーク値を示すまでの時間などを用いることができる。
【００６０】
上記第１のコイル部分２ｂ１及び第２のコイル部分２ｂ２は、異なる導体により巻回してもよいが、コイルの巻回を容易にし、コストの上昇を防ぐためには、第１のコイル部分２ｂ１及び第２のコイル部分２ｂ２を同じ導体を用いて連続的に巻回するのが好ましい。
【００６１】
点火コイルの二次コイルを互いに直列に接続した第１のコイル部分２ｂ１と第２のコイル部分２ｂ２とにより構成して、第１のコイル部分２ｂ１と第２のコイル部分２ｂ２との境界部からタップを引き出しておくと、第２のコイル部分２ｂ２の巻数を調整したり、第２のコイル部分２ｂ２の巻き方を工夫したりすることにより、第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を、二次コイル２ｂの両端（点火プラグの両端）の電圧に近似した波形としたり、二次コイル２ｂを通して流れる電流（点火プラグ１を通して流れる放電電流）の波形に近似した波形としたりすることができる。また第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧波形から、点火プラグ１で生じる放電の継続時間を検出することもできる。
【００６２】
例えば、点火コイルの二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２ に十分なインダクタンスを持たせて、点火コイルが巻回された鉄心中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分２ｂ２ に誘起する電圧を、点火コイルの二次電流により第２のコイル部分の抵抗分で生じる電圧降下（二次電流と第２のコイル部分の抵抗分との積により決まる電圧）よりも十分大きくするように第２のコイル部分２ｂ２の巻数を設定しておくことにより、第２のコイル部分２ｂ２ の両端電圧の波形を二次コイル２ｂの両端の電圧の波形に近似した波形とすることができ、第２のコイル部分の両端の電圧のピーク値を、点火プラグの両端の電圧の波形に現れるピーク値に比例する電圧値とすることができる。
【００６３】
また、第２のコイル部分２ｂ２ の巻数を十分に少なく設定して、点火コイル２が巻回された鉄心中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分２ｂ２ に誘起する電圧よりも、点火コイルの二次電流により第２のコイル部分２ｂ２ の抵抗分で生じる電圧降下の方が支配的になるようにしておくと、第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧の波形を、点火プラグ１と点火コイルの二次コイル２ｂとを通して流れる放電電流の波形に近似した波形とすることができ、第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧から、放電電流のピーク値に比例した電流値を検出することができる。また第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧の波形から、点火プラグ１で生じる放電の継続時間を検出することができる。
【００６４】
なお点火コイルの二次コイルから引き出したタップ２ｔを通して検出される電圧の波形については、本発明の更に具体的な実施形態についての説明の中で明らかにする。
【００６５】
行程判別用パラメータ検出手段６ａは、行程判別に用いる行程判別用パラメータに応じて種々の構成をとることができる。例えば行程判別用パラメータとして、点火コイルの二次コイルのタップ２ｔを通して検出した電圧のピーク値を用いる場合には、ハードウェア回路からなるピーク検出回路により行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することができる。また点火コイルの二次コイルのタップ２ｔを通して検出した電圧の波形の特定の部分の形状を示すパラメータを行程判別用パラメータとして用いる場合には、波形の形状を識別するための処理をマイクロコンピュータに実行させることにより、行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することができる。
【００６６】
行程判別手段６ｂは、エンジンの各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程である場合と圧縮行程である場合とで行程判別用パラメータが異なる値を示すことに基づいて、各気筒で点火動作が行われた際に各気筒で行われた行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する。行程判別手段６ｂは、マイクロコンピュータに所定の処理を実行させることにより実現される。
【００６７】
なお行程判別装置６によるエンジンの行程判別は、一度行えば、その後は機械的に行うことができるため、エンジンの運転中繰り返し行う必要はなく、エンジンを始動した直後に行っておけばよい。
【００６８】
行程判別装置６による行程判別の結果は、エンジンの点火時期の制御に用いることができるだけでなく、エンジンの他の制御にも用いることができる。例えば、燃料噴射装置からエンジンに燃料を供給する場合には、燃料噴射タイミングを制御する際にも、本発明に係る行程判別装置による判別結果を用いることができる。
【００６９】
図２を参照すると、エンジンを点火する点火装置として電流遮断式の点火装置を用いる場合の更に具体的な実施形態のハードウェアの構成例が示されている。図２に示した例では、マイクロコンピュータ４０１と、バッテリＢｔからなる直流電源を電源としてマイクロコンピュータ４０１の電源端子Ｖccと接地端子ＧＮＤとの間に電源電圧を与える定電圧電源回路４０２と、エンジンのクランク軸の回転角度位置が基準位置に一致して信号発生器５がパルス信号Ｓ１を発生する毎に回転信号ｓｎをマイクロコンピュータ４０１に入力する回転信号入力回路４０３とにより点火時期制御部４が構成されている。
【００７０】
定電圧電源回路４０２は、負極端子が接地されたバッテリＢt の正極端子にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードに抵抗器Ｒ１を通してカソードが接続され、アノードが接地されたツェナーダイオードＺＤと、ツェナーダイオードＺＤの両端に接続された電源コンデンサＣ１とからなっていて、コンデンサＣ１の両端にツェナーダイオードＺＤのツェナー電圧に等しい一定の電圧（例えば５ボルトの電圧）を生じさせる。この電圧はマイクロコンピュータ４０１の非接地側電源端子Ｖccと接地端子ＧＮＤとの間に印加されている。
【００７１】
回転信号入力回路４０３は、信号発生器５の信号発電子５ｂに設けられて一端が接地された信号コイルＬｓの他端にアノードが接続されたダイオードＤ２と、ダイオードＤ２のカソードに一端が接続されたコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の両端に並列接続された抵抗器Ｒ２と、コンデンサＣ２の他端に抵抗器Ｒ３を通してベースが接続され、エミッタが接地されたＮＰＮトランジスタＴＲ１と、トランジスタＴＲ１のベースと定電圧電源回路４０２の正極側出力端子（コンデンサＣ１の非接地側端子）との間に接続された抵抗器Ｒ４と、トランジスタＴＲ１のコレクタと定電圧電源回路４０２の正極側出力端子との間に接続された抵抗器Ｒ５とからなっていて、トランジスタＴＲ１のコレクタがマイクロコンピュータ４０１のポートＡ１に接続されている。
【００７２】
図示の回転信号入力回路４０３においては、コンデンサＣ２と抵抗器Ｒ２との並列回路が、ノイズ信号によりマイクロコンピュータに回転信号が入力されるのを防ぐためにダイオードＤ２に逆バイアスをかけるバイアス回路を構成しており、信号コイルＬｓに誘起した第１のパルスＳ１ がコンデンサＣ２の両端の電圧（しきい値）を超えたときに、トランジスタＴＲ１がオン状態になってそのコレクタの電位を低下させる。マイクロコンピュータ４０１は、第１のパルスＳ１がしきい値を超えたときに生じるトランジスタＴＲ１のコレクタの電位の低下を回転信号ｓｎとして認識する。このようにして、信号発生器５が基準位置で第１のパルスＳ１を発生する毎にマイクロコンピュータ４０１に回転信号ｓｎが入力される。
【００７３】
図２に示した例では、点火コイル２の一次コイル２ａの一端がバッテリＢt の正極端子に接続され、一次コイル２ａの他端は、エミッタが接地された絶縁ゲート型トランジスタＴＲ２のコレクタに接続されている。トランジスタＴＲ２のゲートはマイクロコンピュータ４０１のポートＡ２に接続されていて、ポートＡ２からトランジスタＴＲ２のゲートに駆動信号が与えられたときにトランジスタＴＲ２がオン状態になり、ポートＡ２からトランジスタＴＲ２のゲートに与えられていた駆動信号が消滅した時にトランジスタＴＲ２がオフ状態にされるようになっている。この例では、トランジスタＴＲ２により電流遮断型の点火回路３が構成されている。
【００７４】
マイクロコンピュータ４０１は、ポートＡ１に回転信号ｓｎが入力される毎に（第１のパルスＳ１が発生する毎に）行程判別手段により判別されたエンジンの行程が圧縮行程であるのか排気行程であるのかを確認して、判別された行程が圧縮行程であることを確認したときに、ポートＡ２からトランジスタＴＲ２のゲートに駆動信号を与える。これによりトランジスタＴＲ２をオン状態にして、バッテリＢｔから点火コイルの一次コイル２ａとトランジスタＴＲ２のコレクタ・エミッタ間とを通して電流を流す。
【００７５】
またマイクロコンピュータ４０１は、そのポートＡ１に回転信号ｓｎが入力されたときに、行程判別手段により判定されたエンジンの行程が圧縮行程であるのか排気行程であるのかを確認して、判別された行程が排気行程であることを確認したときには、トランジスタＴＲ２のゲートへの駆動信号の供給を中止してトランジスタＴＲ２をオフ状態のままとする。
【００７６】
マイクロコンピュータ４０１は、信号入力回路４０３を通して回転信号ｓｎが入力される毎に、回転信号ｓｎの発生間隔（第１のパルスＳ１の発生間隔）からエンジンの回転速度を演算して、演算した回転速度をＲＡＭに記憶させる。マイクロコンピュータはまた、ＲＡＭに記憶されている回転速度に対してエンジンの点火位置を演算する。この点火位置は、基準位置から点火位置までの角度θxの形で演算される。マイクロコンピュータはまた、回転信号が入力されたときにＲＡＭに記憶された回転速度で基準位置（第１のパルスＳ１の発生位置）から演算された角度θx の区間を回転するのに要する時間を点火時期計測用時間として演算し、演算した点火時期計測用時間を点火タイマにセットしてその計測を開始させる。マイクロコンピュータは、点火タイマがセットされた点火時期計測用時間の計測を完了した時にポートＡ２からトランジスタＴＲ２に与えていた駆動信号を消滅させる。
【００７７】
マイクロコンピュータに回転信号が入力された際にエンジンの行程が圧縮行程であると判定されたときには、回転信号が入力された際にマイクロコンピュータがトランジスタＴＲ２に駆動信号を与えるため、該トランジスタがオン状態になり、バッテリＢｔから点火コイルの一次コイル２ａとトランジスタＴＲ２とを通して電流が流れる。点火タイマがセットされた点火時期計測用時間の計測を完了するとマイクロコンピュータがトランジスタＴＲ２への駆動信号の供給を停止するため、トランジスタＴＲ２がオン状態からオフ状態になってそれまで流れていた点火コイル２の一次電流を遮断する。これにより点火コイル２の鉄心中で大きな磁束変化が生じるため、点火コイルの二次コイル２ｂに点火用の高電圧が誘起する。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１に印加されるため、点火プラグ１で火花放電が生じてエンジンが点火される。
【００７８】
マイクロコンピュータに回転信号が入力された際に、エンジンの行程が排気行程であると判定されている場合には、トランジスタＴＲ２がオン状態にされないため、点火タイマが点火時期計測用時間の計測を完了した際に点火動作が行われることはない。
【００７９】
本実施形態では、信号発生器５が発生する第１のパルスＳ１の発生間隔（回転信号ｓｎの発生間隔）からエンジンの回転速度を演算してＲＡＭに記憶させる過程により回転速度検出手段が構成され、ＲＡＭに記憶された回転速度に対して基準位置から点火位置までの角度θxを演算する過程により点火位置演算手段が構成される。またクランク軸が角度θxの区間を回転するのに要する時間を点火時期計測用時間として演算して、演算した点火時期計測用時間を点火タイマにセットしてその計測を開始させる過程により点火時期検出手段が構成される。
【００８０】
本実施形態では、行程判別装置６の構成要素のうち、行程判別用パラメータ検出手段６ａがハードウェア回路からなる電圧検出回路７により構成され、行程判別手段６ｂは、マイクロコンピュータ４０１にＲＯＭに記憶されたプログラムを実行させることにより構成される。
【００８１】
本実施形態では、点火コイルの二次コイルから引き出したタップ２ｔを通して検出した電圧の波形のピーク値又はピーク値とピーク値との間の時間間隔をパラメータとして用いることを想定して、タップ２ｔを通して検出した電圧のピーク値を検出する電圧検出回路７により行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成している。行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成する電圧検出回路７は、点火コイル２の二次コイル２ｂの第１のコイル部分２ｂ１と第２のコイル部分２ｂ２との境界部から引き出されたタップ２ｔに一端が接続された抵抗器Ｒ６と、抵抗器Ｒ６の他端にアノードが接続され、カソードが抵抗器Ｒ７を通してマイクロコンピュータ４０１のポートＡ３に接続されたダイオードＤ３と、ダイオードＤ３のカソードと接地間に接続されたコンデンサＣ３と、アノードが接地され、カソードがダイオードＤ３のアノードに接続されたダイオードＤ４と、マイクロコンピュータ４０１のポートＡ３と接地間に接続された抵抗器Ｒ８とにより構成されている。
【００８２】
図２に示された電圧検出回路７は、点火コイル２の二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２ の両端の電圧のピーク値にほぼ等しい電圧値を有する直流電圧信号Ｖp を抵抗器Ｒ８の両端に発生する。マイクロコンピュータ４０１のポートＡ３はＡ／Ｄ入力端子となっていて，抵抗器Ｒ８の両端に得られる直流電圧信号がデジタル信号に変換されてマイクロコンピュータのＣＰＵに入力されるようになっている。タップ２ｔを通して検出される第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧は、当該第２のコイル部分２ｂ２の巻数や巻き方等に応じて、点火コイル２の二次コイル２ｂの両端の電圧の波形に近似した波形を呈するか、又は点火コイルの二次コイルを通して流れる電流の波形に近似した波形を呈するため、図示の電圧検出回路７が出力する直流電圧信号Ｖｐは、点火コイルの二次コイル２ｂの両端の電圧のピーク値に比例した電圧値、又は二次コイル２ｂを通して流れる電流のピーク値に比例した電圧値を有する信号となる。
【００８３】
例えば、点火コイルの二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２に十分なインダクタンスを持たせて、点火コイルが巻回された鉄心２０１中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分２ｂ２に誘起する電圧を、点火コイルの二次コイルを通して流れる電流（二次電流）によって第２のコイル部分２ｂ２が有する直流抵抗で生じる電圧降下よりも十分大きくするように、第２のコイル部分２ｂ２の巻数を設定しておくと、第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を二次コイルの両端の電圧の波形に近似した（相似の）波形として、直流電圧信号Ｖｐの電圧値を点火コイルの二次コイルの両端の電圧（点火プラグ１の両端の電圧）のピーク値に比例した電圧値とすることができる。
【００８４】
また、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の巻数を十分に少なく設定して、点火コイルが巻回された鉄心中で生じる磁束の変化により第２のコイル部分に誘起する電圧よりも、点火コイルの二次電流により第２のコイル部分で生じる電圧降下の方が支配的になるようにしておくことにより、第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流に近似した（相似の）波形として、電圧検出回路７から得られる直流電圧信号Ｖｐの電圧値を、点火コイルの二次電流のピーク値に比例した電圧値とすることができる。
【００８５】
また、図３に示すように、点火コイル２の一次コイル２ａと二次コイルの第１のコイル部分２ｂ１とを共通の点火コイル巻回用鉄心２０１に巻回し、二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２を点火コイル巻回用鉄心２０１とは異なる箇所に巻回して、第１のコイル部分２ｂ１と第２のコイル部分２ｂ２との磁気的結合を弱くすることによっても、第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流に近似した（相似の）波形として、電圧検出回路７から得られる直流電圧信号Ｖｐの電圧値を、点火コイルの二次電流のピーク値に比例した電圧値とすることができる。
【００８６】
更に、図４に示すように、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２を、等しい巻数を持って逆方向に巻回されて互いに並列に接続された対のコイルｗa及びｗbにより構成すると、点火動作時に点火コイルの一次電流が制御された際に、点火コイルの二次コイル２ｂの第１のコイル部分２ｂ１には一次電流の制御に起因して点火用の高電圧が誘起するが、第２のコイル部分２ｂ２では、コイルｗaに誘起する電圧とコイルｗbに誘起する電圧とが打ち消し合って一次電流の制御に起因した電圧が誘起しないため、第２のコイル部分２ｂ２の両端に生じる電圧の波形は、点火コイルの二次電流の波形に近似した波形となる。このように第２のコイル部分２ｂ２を構成した場合も、タップ２ｔを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流の波形に近似した波形とすることができ、電圧検出回路７から得られる直流電圧信号Ｖp の電圧値を、点火コイルの二次電流のピーク値に比例した電圧値とすることができる。
【００８７】
図２に示した例では、点火回路３を構成する電子部品と、点火時期制御部４を構成する電子部品と、行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成する電子部品とが共通のケーシング内に収納されてＥＣＵ（電子制御ユニット）が構成されている。
【００８８】
次に、エンジンを点火する点火装置として図２に示したような電流遮断式の点火装置を用いる場合に、点火コイル２のタップ２ｔを通して検出される電圧の波形から検出し得る各種の行程判別用パラメータ及び検出された行程判別用パラメータを用いて行程判別を行う方法について説明する。
【００８９】
図５は、図２に示したように点火回路３として電流遮断型の回路を用いる場合に点火コイルの一次側で検出される電流及び電圧の波形と、二次側でタップ２ｔを通して検出される電圧の波形とを模式的に示したものである。図５（Ａ）は、点火コイル２の一次電流ｉ1の波形を示し、図５（Ｂ）は点火コイルの一次電圧ｖ１ の波形を示している。これらの波形は、図２には図示されていない測定器により観測されたものである。
【００９０】
図５（Ｃ）は、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を二次コイル２ｂの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分２ｂ２の巻数を設定した場合にタップ２ｔを通して検出される電圧ｖ２の波形を示している。この電圧ｖ２を、点火コイルの二次電圧（二次コイル２ｂの両端の電圧）と区別するために二次検出電圧と呼ぶことにする。
【００９１】
また図５（Ｄ）は、点火コイルの二次コイル２ｂの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次電流（二次コイルを流れている電流）ｉ２の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分の巻数を設定した場合にタップ２ｔを通して検出される電圧の波形を示している。図５（Ｄ）に示された波形は実際にはタップ２ｔを通して検出される第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形であるが、この波形は点火コイルの二次電流ｉ２の波形に近似させた波形であるので、以下の説明では、この波形を二次電流ｉ２の波形として扱う。
【００９２】
図５に示した例では、時刻ｔ１と時刻ｔ４で点火コイルの一次電流ｉ1 が遮断されて点火動作が行われている。これらの点火動作のうち、時刻ｔ１で行われた点火動作は、排気行程の上死点付近で行われた点火動作であり、時刻ｔ４ で行われた点火動作は、圧縮行程の上死点付近の正規の点火位置で行われた点火動作である。時刻ｔ１で行われた点火動作により点火プラグ１で発生した火花はエンジンの動作には寄与しない捨て火とされる。
【００９３】
エンジンの排気行程においてピストンが上死点付近に達した時刻ｔ１で一次電流ｉ1が遮断されると、図５（Ｂ）に示すように、点火コイルの一次コイルに一次電圧ｖ１が誘起する。この電圧が昇圧されて点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧が誘起し、この高電圧に比例した（点火用高電圧よりも低い）電圧が点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２に誘起する。この第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧がタップ２ｔを通して二次検出電圧ｖ２として検出される。
【００９４】
点火コイルの一次電圧ｖ１ 及びタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２のうち、一次電圧ｖ１は、立ち上がり時にスパイク状の波形Ｓを示した後、ほぼ正弦波状に変化する波形を呈するが、タップを通して検出される二次検出電圧ｖ２は、スパイク状の波形を含まずにほぼ正弦波状の変化を示しながら立ち上がっていく。時刻ｔ２で点火コイルの二次コイルに誘起した点火用高電圧が点火プラグ１の絶縁破壊電圧に達すると、点火プラグ１の放電ギャップ間の絶縁が破壊されるため、図５（Ｄ）に示すように点火コイルの二次コイルを通して二次電流ｉ２が流れる。これにより、点火コイルの二次電圧が低下するため、タップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２が低下する。
【００９５】
時刻ｔ３で点火コイルに蓄積されていたエネルギが、点火プラグで放電を持続させるために必要なレベル以下になると放電が停止し、二次電流ｉ２が零になる。点火コイルの二次電圧及びタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２ は、放電が停止した後僅かに上昇してピーク値を示した後零に向かって低下していく。時刻ｔ２以降に現れる点火コイルの一次電圧ｖ１の波形は、時刻ｔ２以降に現れる二次電圧の波形と相似な波形となる。
【００９６】
エンジンの圧縮行程においてピストンが上死点付近に達した時刻ｔ４で一次電流ｉ1が遮断されると、図５（Ｂ）に示すように、点火コイルの一次コイルに一次電圧ｖ１が誘起する。この電圧が昇圧されて二次コイル２ｂに点火用高電圧が誘起し、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２ に、この点火用高電圧に比例する二次検出電圧ｖ２ （図５Ｃ参照）が誘起する。時刻ｔ５ で二次コイル２ｂの両端の点火用高電圧が点火プラグ１の絶縁破壊電圧に達すると、点火プラグ１の放電ギャップ間の絶縁が破壊されるため、図５（Ｄ）に示すように二次電流ｉ２が流れ、二次コイル２ｂの両端の電圧が低下してタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２ が低下する。
【００９７】
時刻ｔ６で点火コイルに蓄積されていたエネルギが点火プラグで放電を持続させるために必要なレベルを下回ると放電が停止し、二次電流ｉ２が零になる。点火コイルの二次電圧及びタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２ は、放電が停止した後僅かに上昇してピーク値を示した後零に向かって低下していく。時刻ｔ４からｔ６の期間における一次電圧ｖ１、二次検出電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形は、時刻ｔ１ からｔ３ の期間における一次電圧ｖ１，二次電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形と近似した波形となる。
【００９８】
ここで、排気行程で点火動作が行われた際に検出される一次電圧ｖ１、二次検出電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形と、圧縮行程で点火動作が行われた際に検出される一次電圧ｖ１、二次検出電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形とを比較すると、時刻ｔ２で生じる一次電圧ｖ１ のピーク値ｖ１p′は、時刻ｔ５ で生じる一次電圧のピーク値ｖ１pよりも小い値を示す。また時刻ｔ２で生じる二次検出電圧ｖ２のピーク値ｖ２p′は、時刻ｔ５ で生じる二次検出電圧ｖ２ のピーク値ｖ２pよりも小さな値を示す。更に時刻ｔ２の直後に生じる二次電流ｉ２のピーク値ｉ２ｐ′は、時刻ｔ５の直後に生じる二次電流ｉ２のピーク値ｉ２ｐよりも大きい値を示す。
【００９９】
また二次検出電圧ｖ２ が時刻ｔ２で最初のピークＰ２１を示してから時刻ｔ３で２番目のピークＰ２２ を示すまでの時間、または二次電流ｉ２が流れ始める時刻ｔ２から零になる時刻ｔ３までの時間から、排気行程で点火動作が行われた場合に流れる二次電流の持続時間（放電継続時間）Ｔd′を検出することができ、二次検出電圧ｖ２ が時刻ｔ５ で最初のピークＰ２１を示してから時刻ｔ６ で二番目のピークＰ２２ を示すまでの時間、または二次電流ｉ２が流れ始める時刻ｔ５ から零になる時刻ｔ６ までの時間から、圧縮行程で点火動作が行われた場合に流れる二次電流の持続時間（放電継続時間）Ｔdを検出することができる。これらの二次電流の持続時間Ｔd′とＴd を比較すると、排気行程で点火動作が行われた場合に流れる二次電流の持続時間Ｔd′の方が圧縮行程で点火動作が行われた場合に流れる二次電流の持続時間Ｔdよりも長くなることが分かる。
【０１００】
上記のように、排気行程で点火動作が行われた場合に検出される一次電圧ｖ１、二次検出電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形と、圧縮行程で点火動作が行われた場合に検出される一次電圧ｖ１、二次電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形との間には差が見られるため、これらの波形の特徴を示すパラメータを行程判別用パラメータとして検出して、検出したパラメータを比較することにより、点火動作が行われた際にエンジンの行程が排気行程であったのか圧縮行程であったのかを判定することができる。
【０１０１】
図５（Ｂ）に示すように、点火コイルの一次電圧ｖ１ は、立ち上がり時にスパイク波形Ｓを有し、このスパイク波形と続いて発生するピークＰ１１とを区別することは容易でない。これに対し、点火コイルの二次側でタップを通して検出した二次検出電圧ｖ２ 及び二次電流ｉ２の波形はスパイク波形を含まないため、行程判別用パラメータとしては、点火コイルの二次側でタップを通して検出した二次検出電圧ｖ２ 及び二次電流ｉ２の波形の特徴部分を示すものを用いることが好ましい。各波形の特徴部分を示すパラメータとしては、各波形のピーク値や、複数のピーク値間の時間間隔等を用いることができる。
【０１０２】
上記のように、エンジンを点火する点火装置として電流遮断式の点火装置を用いる場合には、点火コイル２の二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイル２ｂの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分２ｂ２を設けておいて、エンジンの点火が行われる毎にタップ２ｔを通して検出した第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値ｖ２ｐ′，ｖ２ｐを行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することができる。
【０１０３】
この場合、行程判別手段６ｂは、エンジンの点火が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段６ａにより今回新たに検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、このパラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回のエンジンの点火時に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１０４】
またエンジンを点火する点火装置として図２に示したような電流遮断式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイル２ｂの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分２ｂ２を設けておいて、点火コイルの２次コイルに設けたタップ２ｔを通して検出した二次検出電圧ｖ２ が最初のピークＰ２１を示してから２番目のピークＰ２２を示すまでの時間Ｔd，Ｔd′を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することもできる。この場合、行程判別手段６ｂは、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であると判定されたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１０５】
またエンジンを点火する点火装置として電流遮断式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流ｉ２の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２を設けておいて、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に前記タップを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することもできる。この場合、行程判別手段６ｂは、エンジンの各気筒で点火が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段６ａにより今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１０６】
またエンジンを点火する点火装置として図２に示したような電流遮断式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流ｉ２の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２を設けておいて、エンジンの点火が行われる毎にタップ２ｔを通して検出した第２のコイル部分の両端の電圧のピーク値を行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することもできる。この場合、行程判別手段６ｂは、今回新たに検出した行程判別用パラメータの値が前回検出した行程判別用パラメータの値未満であるときに、今回のエンジンの点火時に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１０７】
何れの方法により行程判別を行う場合も、行程判別を正確に行うため、行程判別手段６ｂは、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であるとの判定が設定回数行われたことが確認されたときに行程判別の結果を確定させるように構成しておくことが好ましい。
【０１０８】
図２に示した実施形態では、エンジンを点火する点火装置として電流遮断式の点火装置を用いたが、点火装置としてコンデンサ放電式の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。図６を参照すると、エンジンを点火する点火装置として、コンデンサ放電式の点火装置を用いる場合の実施形態のハードウェアの構成例が示されている。図６に示した例では、点火コイル２が、エンジンにより駆動される磁石発電機内に設けられ、この発電機内に設けられたエキサイタコイルＬexが点火用コンデンサを充電する電源として用いられている。またこの実施形態では、点火コイル２及びエキサイタコイルＬexが設けられた磁石発電機内に、エンジンの回転を検出する回転信号ｓｎを発生する信号コイルＬｓが設けられている。
【０１０９】
点火コイル２の一次電流を制御する点火回路３は、点火コイルの一次コイル２ａの非接地側の端子に一端が接続された点火用コンデンサＣｉと、点火用コンデンサＣｉの他端にカソードが接続され、アノードがエキサイタコイルＬexの一端に接続されたダイオードＤ５と、点火用コンデンサＣｉとダイオードＤ５との接続点にアノードが接続され、カソードが接地された放電用サイリスタＴｈと、サイリスタＴｈのアノードカソード間に、アノードをサイリスタＴｈのカソード側に向けて並列に接続されたダイオードＤ６とからなっている。
【０１１０】
点火時期制御部４は、ダイオードＤ１のアノードがエキサイタコイルＬexの他端に接続されている点、及びエキサイタコイルＬexの一端にカソードが接続されたダイオードＤ７と、アノードがダイオードＤ７のアノードに接続され、カソードがエキサイタコイルＬexの他端に接続されたダイオードＤ８とが更に設けられている点を除き、図２に示した点火時期制御部４と同様に構成されており、マイクロコンピュータ４０１のポートＡ2 に点火回路のサイリスタＴｈのゲートが接続されている。マイクロコンピュータ４０１は、信号コイルＬｓから信号入力回路４０３を通して入力される回転信号ｓｎの発生間隔からエンジンの回転速度を演算し、演算した回転速度に対してエンジンの点火時期を演算する。マイクロコンピュータ４０１はまた、演算した点火時期を検出した時にポートＡ２からサイリスタＴｈのゲートにトリガ信号（点火信号）を与える。
【０１１１】
行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成する電圧検出回路７は、図２に示した実施形態と同様に構成されており、点火コイルの二次コイルから引き出されたタップ２ｔを通して検出した点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧のピーク値を検出する。マイクロコンピュータ４０１は、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、電圧検出回路７を通して検出した行程判別用パラメータに基づいて、エンジンの点火動作が行われた際のエンジンの行程が排気行程であるのか圧縮行程であるのかを判定する行程判別手段を構成する。
【０１１２】
図６に示した点火装置においては、エキサイタコイルＬex が一方の極性の半波の電圧を誘起したときに、エキサイタコイル→ダイオードＤ５→点火用コンデンサＣｉ→点火コイルの一次コイル２ａ→ダイオードＤ８→エキサイタコイルＬexの閉回路からなるコンデンサ充電回路により、点火用コンデンサＣｉが図示の極性に充電される。次いでエンジンの点火時期にマイクロコンピュータ４０１がサイリスタＴｈのゲートにトリガ信号を与えるため、サイリスタＴｈがオン状態になり、点火用コンデンサＣｉに蓄積されていた電荷が、点火用コンデンサＣｉ→サイリスタＴｈ→点火コイルの一次コイル２ａ→点火用コンデンサＣｉの閉回路からなるコンデンサ放電回路を通して放電する。これにより点火コイルの一次コイルに振動電圧が誘起し、この電圧が点火コイルの一次二次間の昇圧比により昇圧されて点火コイルの二次コイルに点火用の高電圧が誘起する。この高電圧が点火プラグ１に印加されるため、点火プラグ１で放電が生じてエンジンが点火される。
【０１１３】
図７を参照すると、点火コイル２、エキサイタコイルＬex及び信号コイルＬｓを設ける外磁石形の磁石発電機の構成例が示されている。図７に示された磁石発電機は、磁石回転子８と固定子９とにより構成されている。磁石回転子８は、図示しない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８０１と、フライホイール８０１の外周部に取り付けられた永久磁石８０２とにより構成されている。フライホイール８０１は、少なくとも外周部が鉄等の強磁性材料により構成されていて、その外周部に凹部８０３が形成され、凹部８０３内に弧状の永久磁石８０２が接着等により固定されている。永久磁石８０２は、フライホイール８０１の径方向に着磁され、永久磁石８０２の外周側の磁極（図示の例ではＮ極）８ｂと、永久磁石８０２の内周側から凹部２０３の両側のフライホイールの外周部にそれぞれ導出された磁極（図示の例ではＳ極）８ａ及び８ｃとからなる３つの磁極により、フライホイールの外周部に３極の磁石界磁が構成されている。
【０１１４】
固定子９は、鋼板の積層体からなっていて磁石界磁の磁極８ａ〜８ｃに対向する磁極部９ａ及び９ｂを両端に有する電機子鉄心９Ａと、電機子鉄心９Ａに巻回されたコイルユニット９Ｂとにより構成されている。本実施形態では、エンジン用点火装置を構成する電子ユニット１０がコイルユニット９Ｂに一体化されている。
【０１１５】
電機子鉄心９Ａは、Ｉ字形のコイル巻回部９０１と、コイル巻回部９０１の両端に結合された一対の突極部９０２ａ，９０２ｂとによりほぼＵ字形を呈するように構成されている。突極部９０２ａ及び９０２ｂの先端にそれぞれ磁極部９ａ及び９ｂが形成され、これらの磁極部が、磁石回転子２の磁石界磁の磁極２ａ〜２ｃが設けられた外周面にギャップを介して対向させられる。
【０１１６】
コイルユニット９Ｂは、電機子鉄心９Ａのコイル巻回部９０１を囲むように設けられた一次ボビン９０３と、一次ボビン９０３に巻回された点火コイルの一次コイル２ａ及び信号コイルＬｓと、一次ボビン９０３の主要部を内側に収容した状態で電機子鉄心９Ａに取り付けられた二次ボビン９０４と、二次ボビン９０４に巻回された複数のコイルと、二次ボビン９０４に巻回されたコイルの外側に配置された電子ユニット１０とをケース９０６内に収納して、ケース９０６内に充填した絶縁樹脂９０９によりケース９０６内に収容した部品をモールドした構造を有している。二次ボビン９０４には、点火コイルの二次コイル２ｂの第１のコイル部分２ｂ１及び第２のコイル部分２ｂ２と、エキサイタコイルＬexとが巻回されている。
【０１１７】
本実施形態では、点火コイルの二次コイル２ｂを構成する第１のコイル部分２ｂ１ 及び第２のコイル部分２ｂ２ が、１本の導体を連続的に巻回することにより形成されている。第２のコイル部分２ｂ２ は第１の二次コイル２ｂ１ よりも少ない巻数を有し、両コイル部分の境界部からタップ２ｔ（図７には図示せず。）が引き出されている。
【０１１８】
なお図示の例では、エキサイタコイルＬexを二次ボビンに巻回しているが、エキサイタコイルを一次ボビンに巻回するように構成することもできる。
【０１１９】
電子ユニット１０は、回路基板１０ａにエンジン用点火装置の電子回路部を構成する電子部品１０ｂを実装することにより構成されていて、二次ボビン９０４の鍔部に接着等の適宜の手段により固定されている。
【０１２０】
電機子鉄心９Ａは、そのコイル巻回部９０１の長手方向を、ケース９０６の軸線方向に向けた状態で配置され、電機子鉄心９Ａとコイルユニット９Ｂとにより固定子９が構成されている。
【０１２１】
本実施形態では、エンジンが単気筒であるとしているが、エンジンが多気筒エンジンである場合には、固定子９がエンジンの各気筒に対して設けられ、磁石回転子８の磁極部８ａ〜８ｃが各気筒に対して設けられた固定子９の磁極部９ａ及び９ｂの位置を通過する際に各気筒で点火動作が行われる。各固定子９は、対応する気筒で点火動作を行わせるのに適した位置に配置されて、エンジンのケースなどに設けられた固定子取付部に固定される。
【０１２２】
図７に示した例では、電機子鉄心の突極部９０２ａ，９０２ｂをそれぞれ貫通させて取付孔９０２a1及び９０２ｂ１が設けられ、これらの取付孔を貫通させたネジにより、固定子９が固定子取付部に締結される。固定子９を固定子取付部に固定した状態で、突極部９０２ａ及び９０２ｂの先端に形成された磁極部９ａ及び９ｂが、回転子８の外周部の磁極８ａ〜８ｃが設けられた領域にギャップを介して対向させられる。
【０１２３】
図８を参照すると、上記の磁石発電機の電機子鉄心内を流れる磁束φの波形と、図６に示された点火装置の各部の電圧波形とが時間ｔに対して示されている。図８（Ａ）は磁束φの波形を示し、図８（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれエキサイトコイルＬex及び信号コイルＬｓにそれぞれ誘起する電圧Ｖｅ及びＶｓの波形を示している。また図８（Ｄ）は信号入力回路４０３からマイクロコンピュータ４０１に入力される信号ｓｎを示し、図８（Ｅ）及び（Ｆ）はそれぞれサイリスタＴｈに与えられるトリガ信号ｓｉ及び点火用コンデンサＣｉの両端の電圧Ｖｃを示している。
【０１２４】
図８の上部に示された符号ＥＸＨ，ＩＮＴ，ＣＯＭ及びＥＸＰはそれぞれエンジンの排気行程、吸気行程、圧縮行程及び膨張行程を示し、ＴＤＣ及びＢＴＤＣはそれぞれエンジンのピストンが上死点に達する時刻及び下死点に達する時刻を示している。
【０１２５】
図示の磁石発電機においては、磁石回転子８が１回転する過程で、電機子鉄心９Ａ中を流れる磁束φに図８（Ａ）に示すような変化が生じる。この磁束の変化により、エキサイタコイルＬexに、図８（Ｂ）に示すように、第１の半波の電圧Ｖe1 と、該第１の半波の電圧と逆極性の第２の半波の電圧Ｖe2 と、第１の半波の電圧Ｖe1 と同極性の第３の半波の電圧Ｖe3 とが順次誘起する。
【０１２６】
図８に示した例では、エキサイタコイルＬexに誘起する第１の半波の電圧Ｖe1 及び第３の半波の電圧Ｖe3 が負極性の電圧からなり、第２の半波の電圧Ｖe2 が正極性の電圧からなるように図示されているが、エキサイタコイルの巻方向を逆にすることにより、第１の半波の電圧Ｖe1 及び第３の半波の電圧Ｖe3 を正極性の電圧とし、第２の半波の電圧Ｖe2 を負極性の電圧とすることもできる。
【０１２７】
本実施形態では、信号コイルＬｓが図７に示された磁石発電機内に配置されているため、信号コイルＬｓにも、図８（Ｃ）に示すように、第１の半波の電圧ＶＳ１ と、第１の半波の電圧ＶＳ１ と逆極性の第２の半波の電圧ＶＳ２ と、第１の半波の電圧ＶＳ１ と同極性の第３の半波の電圧Ｖｓ３とを有する交流電圧が誘起する。
【０１２８】
図６に示された回転信号入力回路４０３のトランジスタＴＲ１のコレクタエミッタ間には、図８（Ｄ）に示すように、信号コイルＬｓに誘起する第１の半波の電圧ＶＳ１ が立ち上がる際及び第３の半波の電圧Ｖｓ３が立ち上がる際に電源電圧からステップ状に立ち下がり、第１の半波の電圧ＶＳ１ が立ち下がる際及び第３の半波の電圧Ｖs3 が立ち下がる際に電源電圧までステップ状に立ち上がるパルス波形の信号が得られ、この信号の各立ち下がりが回転信号ｓnとしてマイクロコンピュータのＣＰＵにより認識される。図８に示した例では、時刻ｔａ，ｔｃ，ｔｄ，ｔｈ，…で回転信号ｓｎが認識されている。
【０１２９】
本実施形態で用いている回転信号入力回路４０３は、クランク軸が１回転する間に信号コイルＬｓが発生する第１の半波の電圧ＶＳ１ が立ち上がるクランク角位置と、第３の半波の電圧Ｖs3 が立ち上がるクランク角位置との２箇所のクランク角位置でトランジスタＴＲ１をオン状態にして、回転信号ｓｎをマイクロコンピュータ４０１のポートＡ１に入力する。本実施形態では、これらの回転信号ｓｎのうち、信号コイルＬｓが第１の半波の電圧ＶＳ１ を発生するクランク角位置でマイクロコンピュータに入力される回転信号ｓｎを基準信号として用い、この基準信号が発生するクランク角位置を基準位置として、この基準位置で点火タイマにエンジンの点火時期を検出するための計測動作を開始させる。
【０１３０】
マイクロコンピュータ４０１のＣＰＵは、各回転信号ｓｎを認識する毎に、今回発生した回転信号ｓｎが基準信号であるか否かを識別する処理を行い、今回発生した回転信号ｓｎが基準信号であると識別した時に、その時のクランク軸の回転速度でクランク軸が基準位置から点火位置まで回転するのに要する時間を点火時期検出用計測時間Ｔig として演算する。ＣＰＵは、この点火時期検出用計測時間Ｔig をタイマに計測させて、タイマがその計測を完了したときにサイリスタＴｈのゲートにトリガ信号（点火信号）を与える。
【０１３１】
図８に示した例では、時刻ｔｂでエキサイタコイルＬexの第２の半波の電圧Ｖe2が発生したときに、エキサイタコイルＬex→ダイオードＤ５→点火用コンデンサＣｉ→点火コイルの一次コイル２ａ→ダイオードＤ８→エキサイタコイルＬexの閉回路からなるコンデンサ充電回路により点火用コンデンサＣｉが充電され、点火用コンデンサＣｉの両端の電圧Ｖｃが図８（Ｆ）に示したように上昇する。また時刻ｔf でサイリスタＴｈのゲートにトリガ信号Ｓｉが与えられると、サイリスタＴｈがオン状態になって、点火用コンデンサＣｉ→サイリスタＴｈ→点火コイルの一次コイル２ａ→点火用コンデンサＣｉの閉回路からなるコンデンサ放電回路を通して、点火用コンデンサＣｉに蓄積されている電荷を放電させる。これにより点火プラグ２の二次コイル２ｂに点火用の高電圧を誘起させ、この高電圧を点火プラグ１に印加して点火プラグ２で火花を生じさせることにより、エンジンを点火する。
【０１３２】
次に、エンジンを点火する点火装置として図６に示したようなコンデンサ放電式の点火装置を用いる場合に、点火コイル２のタップ２ｔを通して検出される電圧の波形から検出し得る各種の行程判別用パラメータ及び検出された行程判別用パラメータを用いて行程判別を行う方法について説明する。
【０１３３】
図６に示したようにコンデンサ放電式の点火装置を用いる場合に点火コイルの一次側で検出される電流及び電圧の波形と、二次側でタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧及び二次電流の波形とを図９に示した。図９（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ点火用コンデンサＣｉの両端の電圧Ｖｃ及び点火コイル２の一次コイルの両端の電圧（一次電圧）ｖ１ の波形を示し、図９（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ二次検出電圧ｖ２及び二次電流ｉ２の波形を示している。図示の二次検出電圧ｖ２の波形は、第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧波形を二次コイル２ｂの両端の電圧波形に近似させるように第２のコイル部分２ｂ２の巻数や巻き方を設定した場合にタップ２ｔを通して検出される電圧の波形である。また二次電流ｉ２の波形は、第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を二次コイル２ｂを通して流れる電流の波形に近似させるように第２のコイル部分２ｂ２の巻数を設定した場合にタップ２ｔを通して得られる電圧の波形である。
【０１３４】
図９に示した例では、時刻ｔ１と時刻ｔ４でサイリスタＴｈに点火信号が与えられて点火動作が行われている。これらの点火動作のうち、時刻ｔ１で行われた点火動作は、排気行程の上死点付近で行われた点火動作であり、時刻ｔ４ で行われた点火動作は、圧縮行程の上死点付近の正規の点火位置で行われた点火動作である。
【０１３５】
エンジンの排気行程においてピストンが上死点付近に達した時刻ｔ１でサイリスタＴｈがオン状態にされて点火用コンデンサに蓄積されていた電荷が点火コイルの一次コイルを通して放電させられると、図９（Ｂ）に示すように、点火コイルの一次コイルに一次電圧ｖ１が誘起し、この電圧が昇圧されて点火コイルの二次コイル２ｂに点火用の高電圧が誘起する。図９（Ｃ）に示された電圧ｖ２′は、このとき点火コイルの二次コイル２ｂのタップ２ｔを通して検出される二次検出電圧を示している。点火コイルの二次コイルに誘起した点火用高電圧が点火プラグの絶縁破壊電圧以上になると、点火プラグの放電ギャップ間の絶縁が破壊されるため、図９（Ｄ）に示すように点火コイルの二次コイルに二次電流ｉ２が流れる。これにより点火コイルの二次コイルの両端の電圧（点火プラグの両端の電圧）が低下するため、タップを通して得られる二次検出電圧ｖ２ が低下する。
【０１３６】
図９から明らかなように、コンデンサ放電式の点火装置が用いられる場合には、タップ２ｔを通して検出される二次検出電圧ｖ２の波形に現れる最初のピーク値を行程判別用パラメータとして、排気行程で検出される二次検出電圧ｖ２の最初のピーク値ｖ２p′が、圧縮行程で検出される二次検出電圧ｖ２の最初のピーク値ｖ２pよりもΔｖ２だけ低いことを利用して行程の判別を行うことができる。また二次電流ｉ２の最初のピーク値を行程判別用パラメータとして、排気行程で検出される二次電流ｉ２の最初のピーク値ｉ２p′が圧縮行程で検出される二次電流ｉ２の最初のピーク値ｉ２pよりもΔｉ２だけ大きいことを利用して行程の判別を行うこともできる。
【０１３７】
また二次電流ｉ２の持続時間Ｔd′及びＴd を行程判別用パラメータとして、排気行程で検出される二次電流ｉ２の持続時間Ｔd′が圧縮行程で検出される二次電流ｉ２の持続時間Ｔdよりも長いことを利用して行程の判別を行うことも可能であるが、判定の容易性及び正確性を考慮すると、コンデンサ放電式の点火装置が用いられる場合には、二次検出電圧ｖ２の波形に現れる最初のピーク値ｖ２p′、ｖ２pを行程判別用パラメータとするか、又は二次電流ｉ２の最初のピーク値ｉ２p′及びｉ２pを行程判別用パラメータとして行程の判別を行うことが好ましい。
【０１３８】
即ち、エンジンを点火する点火装置としてコンデンサ放電式の点火装置を用いる場合には、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルの両端の電圧の波形に近似した波形とするように第２のコイル部分２ｂ２を設けておいて、エンジンの点火が行われる毎にタップ２ｔを通して検出される第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値ｖ２ｐ′及びｖ２ｐを行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することができる。この場合行程判別手段６ｂは、エンジンの点火が行われる毎に行判別用パラメータ検出手段により今回新たに検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、このパラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値を超えているとの判定が行われたときに、今回のエンジンの点火時に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１３９】
またエンジンを点火する点火装置としてコンデンサ放電式の点火装置を用いる場合、点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形を点火コイルの二次コイルを通して流れている電流の波形に近似した波形とするように点火コイルの二次コイルの第２のコイル部分２ｂ２を設けて、エンジンの点火が行われる毎にタップ２ｔを通して検出した第２のコイル部分２ｂ２の両端の電圧の波形に現れる最初のピーク値ｉ２ｐ′，ｉ２ｐを行程判別用パラメータとして検出するように行程判別用パラメータ検出手段６ａを構成することができる。
【０１４０】
この場合、行程判別手段６ｂは、エンジンの各気筒で点火動作が行われる毎に行程判別用パラメータ検出手段６ａにより今回新たに検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるか否かを判定するパラメータ判定過程を行って、該パラメータ判定過程により、今回検出された行程判別用パラメータの値が前回検出された行程判別用パラメータの値未満であるとの判定が行われたときに、今回のエンジンの点火動作時に行われた行程が圧縮行程であると判定するように構成することができる。
【０１４１】
エンジンを点火する点火装置としてコンデンサ放電式の点火装置を用いる場合も、行程判別を正確に行わせるため、行程判別手段６ｂは、各気筒で点火動作が行われた際に行われた行程が圧縮行程であるとの判定が設定回数行われたことが確認されたときに行程判別の結果を確定させるように構成しておくことが好ましい。
【０１４２】
図２及び図６に示した点火装置の制御は、マイクロコンピュータ４０１のＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより行われる。以下図６に示した点火装置を例にとって、マイクロコンピュータ４０１が行う点火装置の制御について説明する。
【０１４３】
図１０に示すように、マイクロコンピュータ４０１には、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭの他、タイマ０、タイマ１及びタイマ２が設けられていて、ＣＰＵのポートＡ１に回転信号ｓｎが入力され、ＣＰＵのポートＡ3 に電圧検出回路７の出力が入力されている。またＣＰＵのポートＡ２からサイリスタＴｈに点火信号が与えられる。
【０１４４】
タイマ０〜２のうち、タイマ０は、点火時期にサイリスタＴｈに点火信号を与えた後、点火プラグ１の放電ギャップ間の絶縁が破壊された状態になるまでの時間Ｔｙを計測するために用いられ、タイマ１は点火時期を検出するための時間Ｔigを計測するために用いられる。
【０１４５】
またタイマ２は、マイクロコンピュータに回転信号ｓｎが入力される間隔を計測するタイマで、回転信号ｓｎが発生する毎にリセットされて計時動作を再開する動作を繰り返すようにマイクロコンピュータのＣＰＵにより制御される。図８（Ｄ）に示されているように、ＣＰＵは、タイマ２をリセットする直前にその計測値を読み取ることにより、信号コイルＬｓが出力する第１の半波の電圧ＶＳ１の立ち上がりで回転信号ｓｎが発生してから第３の半波の電圧Ｖs3 の立ち上がりで回転信号ｓｎが発生するまでの時間Ｔxa と、第３の半波の電圧Ｖs3 の立ち上がりで回転信号ｓｎが発生してから次の第１の半波の電圧ＶＳ１ の立ち上がりで回転信号ｓｎが発生するまでの時間Ｔxbとを検出する。
【０１４６】
＜マイクロコンピュータが実行する処理＞
マイクロコンピュータ４０１は、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムをＣＰＵに実行させることにより、点火時期制御部４及び行程判別手段６ｂを構成するために必要な機能実現手段を構成する。点火時期制御部４及び行程判別手段６ｂを構成するためにＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートの一例を図１１ないし図１６に示した。
【０１４７】
図１１はマイクロコンピュータの電源が確立した後に実行される処理の流れを概略的に示したフローチャート、図１２はマイクロコンピュータの電源が確立した後に最初に実行される初期化処理の流れを示したフローチャートである。また図１３は図１２の初期化処理が完了した後に実行されるメイン処理のアルゴリズムを示したフローチャート、図１４は、信号入力回路４０３を通してマイクロコンピュータのポートＡ１に回転信号ｓｎが入力される毎に実行される回転信号割込み処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。更に、図１５は、タイマ１が図１４の処理でセットされた時間Ｔigの計測を完了した時に実行されるタイマ１割込み処理の流れを示したフローチャートであり、図１６はタイマ０が図１５の処理でセットされた時間Ｔｙの計測を完了した時に実行されるタイマ０割込み処理の流れを示したフローチャートである。
【０１４８】
図１１ないし図１６に示したアルゴリズムに従う場合には、エンジンの始動操作が行われ、マイクロコンピュータの電源が確立したときに先ず図１１のステップＳ００１においてマイクロコンピュータの各部の初期化処理（図１２）を行い、初期化処理が完了したときに図１１のステップＳ００２に示されているメイン処理（図１３）を行う。
【０１４９】
図１２に示された初期化処理においては、先ずステップＳ１０１においてＣＰＵの各ポートや各種の内部機能の初期化を行い、次いでステップＳ１０２、Ｓ１０３及びＳ１０４でそれぞれ［演算許可フラグ］、［行程判別完了フラグ］及び［行程フラグ］を０とする。次いでステップＳ１０５で［行程判定バイト］を［００００ ００００］にセットする。更にステップＳ１０６でその他のユーザメモリを初期化し、ステップＳ１０７でタイマ２をスタートさせた後初期化処理を終了する。
【０１５０】
図１２の初期化処理を終了した後、図１３のメイン処理を行う。このメイン処理では、先ずステップＳ２０１でウォッチドッグタイマをクリアし、ステップＳ２０２で［演算許可フラグ］が１にセットされているか否かを判定する。その結果［演算許可フラグ］が１にセットされていないと判定されたときにはステップＳ２０１に戻り、［演算許可フラグ］が１にセットされていると判定されたときにはステップＳ２０３で［演算許可フラグ］を０にクリアした後、ステップＳ２０４で、回転信号ｓｎが発生する毎に読み込んでいるタイマ２の前回の計測値Ｔx-1 に含まれるエンジンの回転速度情報を用いて、基準信号が発生したクランク角位置（基準位置）からエンジンを点火するクランク角位置である点火位置までの角度θｘを求める演算を行う。角度θｘは例えば、Ｔx-1とθxとの関係を与えるマップを検索して補完演算を行うことにより求める。
【０１５１】
回転信号ｓｎが発生する毎に図１４に示す回転信号割込み処理を行う。この割込み処理では、先ずステップＳ３０１でタイマ２の計測値を読み込んでメモリ［Ｔｘ］に格納し、タイマ２をリセットした後再スタートさせる。次いで、ステップＳ３０２で今回の回転信号ｓｎが基準信号であるか否かの識別を行う。この識別は、今回読み込んだタイマの計測値が、回転信号が前回発生した際に読み込んだタイマ２の計測値よりも大きいか否かを判定することにより行う。即ち今回読み込んだタイマの計測値が、前回読み込んだタイマ２の計測値よりも大きいときに、今回発生した回転信号を基準位置で発生した基準信号であると識別する。
【０１５２】
ステップＳ３０２で今回の回転信号ｓｎが基準信号であるか否かの識別を行った結果、基準信号でないと判定されたときには、以後何もしないでこの処理を抜ける。ステップＳ３０２で今回の回転信号ｓｎが基準信号であると識別されたときには、ステップＳ３０３に進んで［演算許可フラグ］を１にセットし、次いでステップＳ３０４で、メイン処理で演算したθｘと、ステップＳ３０１でメモリに格納したＴｘとを用いて、基準信号が発生したクランク角位置（現在のクランク角位置）から角度θｘだけ（点火位置まで）回転するのに要する時間を点火時期検出用計測時間Ｔigとして演算する。次いでステップＳ３０５でタイマ１に点火時期検出用計測時間Ｔigをセットして直ちにその計測を開始させた後メイン処理に復帰する。
【０１５３】
タイマ１がセットされた計測値Ｔigの計測を完了したときに図１５に示したタイマ１割込み処理を行う。この割込み処理では、ステップＳ４０１で［行程判別フラグ］が１にセットされているか否か（行程判別処理が完了しているか否か）を判定する。その結果［行程判別フラグ］が１にセットされている（行程判別処理が完了している）と判定された場合には、ステップＳ４０２に進んで［行程フラグ］が１にセットされているか否か（現在の行程が圧縮行程であるか否か）を判定する。その結果［行程フラグ］が１にセットされている（現在の行程は圧縮行程である）と判定された場合には、ステップＳ４０３に進んで［行程フラグ］を０にクリアする。次いでステップＳ４０４で点火信号を発生させて点火用スイッチをオン状態にし、これにより点火用コンデンサの放電を行わせて、点火プラグで火花放電を生じさせる。次いでステップＳ４０５でタイマ０に時間Ｔｙをセットした後この処理を抜ける。時間Ｔｙは、点火信号を発生させて点火用コンデンサＣｉの放電を開始した後、点火プラグの放電ギャップの絶縁が破壊された状態になるまでに要する時間である。ステップＳ４０２で［行程判別フラグ］が１にセットされていない（行程判別処理が未だ完了していない）と判定された場合には、ステップＳ４０６に進んで［行程判別フラグ］を１にセットした後メイン処理に復帰する。
【０１５４】
点火用コンデンサＣ１の放電を行った後、タイマ０がセットされた計測値Ｔｙの計測を完了したときに、図１６に示したタイマ０割込み処理が行われる。この割込み処理では、先ずステップＳ５０１で［行程判別完了フラグ］が１にセットされているか否か（行程判別が完了しているか否か）を判定する。その結果［行程判別完了フラグ］が１にセットされている（行程判別が完了している）と判定されたときには以後何もしないでこの処理を抜ける。ステップＳ５０１で［行程判別完了フラグ］が１にセットされていない（行程判別が完了していない）と判定されたときには、ステップＳ５０２に進んで今回の処理が最初の処理であるか否かを判定する。この判定で今回の処理が最初の処理であると判定されたときにはステップＳ５０３に進んで、電圧検出回路７の出力信号をＣＰＵのポートＡ3 （Ａ／Ｄ入力端子）から読み込み、読み込んだ値を［Output NEW］に格納した後、この処理から抜ける。
【０１５５】
ステップＳ５０２で今回の処理は最初の処理ではないと判定されたときには、ステップＳ５０４に進んで［Output NEW］の内容を［Output OLD］に格納し、次いでステップＳ５０５でＣＰＵのポートＡ3 に入力されたデータを［Output NEW］に格納する。次いでステップＳ５０６に進んで［行程判別バイト］を２倍した後（左シフトした後）、ステップＳ５０７に進んで［Output NEW］と［Output OLD］とを比較する。その結果、［Output NEW］≧［Output OLD］であると判定されたときには、ステップＳ５０８に進んで［行程判別バイト］をインクリメントし、ステップＳ５０９で［行程判別バイト］が［1010 1010］に一致しているか否かを判定する。この判定の結果、［行程判別バイト］が［1010 1010］に一致していないと判定されたときには、以後何もしないでこの処理を抜ける。ステップＳ５０９で［行程判別バイト］が［1010 1010］に一致していると判定されたときには、ステップＳ５１０に進んで、次にタイマ０割込み処理が行われる際にエンジンの行程が圧縮行程であるとの判定が行われるようにするために、［行程フラグ］を１にセットし、更に行程判別処理が完了したことを示すために［行程判別完了フラグ］を１にセットしてこの処理を抜ける。なおステップＳ５０７では、今回の値が前回の値以上であるか否かを判定しており、今回の値が前回の値と同値の場合にもステップＳ５０８に進んで［行程判別バイト］をインクリメントするようにしているが、これはステップの数を減らすための便宜上の仕様である。
【０１５６】
図１１ないし図１６に示したアルゴリズムによる場合には、図１４の処理のステップＳ３０２を行う過程により基準信号識別手段が構成され、図１３の処理のステップＳ２０４を行う過程と、図１４の処理のステップＳ３０４を行う過程とにより点火時期演算手段が構成される。また図１５のタイマ１割込み処理のステップＳ４０１ないしＳ４０３及びＳ４０６を実行する過程と、図１６のタイマ０割込み処理のステップＳ５０１ないしＳ５１０を実行する過程とにより行程判別手段６ｂが構成され、図１４の回転信号割込み処理のステップＳ３０５を実行する過程によりタイマ１セット手段が構成される。更に図１５のタイマ１割込み処理のステップＳ４０４により点火信号発生手段が構成され、図１５の処理のステップＳ４０５によりタイマ０をセットするタイマ０セット手段が構成される。
【０１５７】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は上記の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された発明の技術思想から逸脱しない範囲で種々の変形を加えることができるのはもちろんである。
【０１５８】
例えば、図６に示した実施形態では、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の外周に３極の磁石界磁が設けられた磁石回転子を備えた外磁石形の磁石発電機を用いたが、磁石発電機は、エンジンにより回転駆動される磁石回転子と、該磁石回転子から磁束が入力される電機子鉄心を有して該電機子鉄心に点火コイルとエキサイタコイルとが巻回された固定子とを備えた磁石発電機であればよく、外磁石形のものに限定されない。
【符号の説明】
【０１５９】
１  点火プラグ
２  点火コイル
２ａ  点火コイルの一次コイル
２ｂ  点火コイルの二次コイル
２ｂ１ 第１のコイル部分
２ｂ２ 第２のコイル部分
３  点火回路
４  点火時期制御部
４０１  マイクロコンピュータ
４０２  定電圧電源回路
４０３  回転信号入力回路
５  信号発生器
６  行程判別装置
６ａ  行程判別用パラメータ検出手段
６ｂ  行程判別手段
７  電圧検出回路
８  磁石回転子
９  固定子
Ｌex エキサイタコイル
Ｌｓ  信号コイル
Ｂｔ  バッテリ
【図１】
2018180814.tif 000003
【図２】
2018180814.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018180814.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018180814.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2018180814.tif 000013
【図１２】
2018180814.tif 000014
【図１３】
2018180814.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2018180814.tif 000019
2018180814.tif 000020