(57)【要約】【課題】エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での無駄な点火を防止できること。【解決手段】点火プラグ１２の点火により燃焼室内で燃料を燃焼させてピストンを往復運動させ、このピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するエンジンの制御装置であって、クランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサ２５と、クランク角センサからの信号等に基づいてピストンの上死点付近で点火プラグに点火を実行させるよう制御するＥＣＭ２３とを有し、このＥＣＭ２３は、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での点火プラグ１２の点火の適否を判断し、点火が不適当な状態ではその点火を禁止するよう制御するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグの点火により燃焼室内で燃料を燃焼させてピストンを往復運動させ、このピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するエンジンの制御装置であって、
前記クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサと、
前記クランク角センサからの信号等に基づいて、前記ピストンの上死点付近で前記点火プラグに点火を実行させるよう制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での前記点火プラグの点火の適否を判断し、点火が不適当な状態ではその点火を禁止するよう制御することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの燃焼室に連通した吸気管の負圧を検出する吸気圧センサを備え、制御手段は、前記エンジンのクランキング開始後１回目の上死点前に前記吸気圧センサにて検出された吸気管負圧の変動量が所定値に達しない場合に、点火プラグの点火が不適当であると判断し、前記エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での前記点火プラグの点火を禁止するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記吸気管に配設されたスロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサを備え、制御手段は、前記スロットル開度センサにて検出された前記スロットルバルブの開度が一定値以下のときに、吸気管負圧の変動による点火プラグの点火の適否の判断を実行するよう制御することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記エンジンの燃焼室に連通した吸気管に燃料を噴射可能な燃料噴射装置が設置され、制御手段は、前記エンジンのクランキング開始後１回目の上死点前での前記燃料噴射装置からの燃料噴射の適否を判断し、燃料噴射が不適当な状態ではその燃料噴射を禁止するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記エンジンが、単気筒の４サイクルエンジンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンの制御装置に係り、特にエンジン始動直後における点火プラグの点火を制御するエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジン始動時に、排気行程に属する判定領域と圧縮行程に属する判定領域とでクランクシャフトの回転所要時間を比較することにより、エンジンの行程判別を行う単気筒エンジンの行程判別方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、圧縮上死点後と排気上死点後のそれぞれのエンジン回転速度の差、つまりクランクシャフトの回転時間の差に基づいて、膨張行程と吸気行程とを区別してエンジンの行程判定を行う４サイクルエンジンの行程判別装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０９０３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述の特許文献１及び２に記載の発明は、行程判別中に迎える１回目の上死点が排気上死点である場合にも点火プラグが無駄な点火を実行する事態が発生することがある。
【０００６】
このため、上述の排気上死点付近での点火によって、予期せぬ燃焼が発生する場合がある。例えば、冷機状態のように燃料の霧化が不十分な場合や再始動を繰り返すことで、吸気管内で燃料の壁面付着が飽和状態となり、始動時の初爆のために吸気管内の混合気の燃料濃度が高くなり、燃焼が置き易くなる。このとき、排気上死点付近では吸気バルブは開いているオーバーラップ状態であるため、点火（無駄火）がなされると、吸気管内の上述の燃料リッチ状態の混合気が燃焼し、この燃焼は吸気管を遡ってエアクリーナボックスに至る。この燃焼により生じた既燃ガスがその後の吸気行程の数サイクルにおいてエンジンの燃焼室に吸い込まれて、エンジンの始動性が低下する恐れがある。
【０００７】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での無駄な点火を防止できるエンジンの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】
【０００８】
本発明に係るエンジンの制御装置は、点火プラグの点火により燃焼室内で燃料を燃焼させてピストンを往復運動させ、このピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換するエンジンの制御装置であって、前記クランクシャフトのクランク角を検出するクランク角センサと、前記クランク角センサからの信号等に基づいて、前記ピストンの上死点付近で前記点火プラグに点火を実行させるよう制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での前記点火プラグの点火の適否を判断し、点火が不適当な状態ではその点火を禁止するよう制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、点火プラグに点火を実行させるよう制御する制御手段が、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での点火プラグの点火の適否を判断し、点火が不適当な状態（つまり排気上死点の場合）には、点火プラグの点火を禁止するので、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点付近での無駄な点火を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るエンジンの制御装置における一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】図１のエンジンの制御装置が制御する制御対象のエンジンを示す概略側面図。
【図３】エンジンのクランキング開始後１回目の上死点が排気上死点である場合の、吸気管負圧、上死点タイミング等を示すグラフ。
【図４】エンジンのクランキング開始後１回目の上死点が圧縮上死点である場合の、吸気管負圧、上死点タイミング等を示すグラフ。
【図５】図１のＥＣＭが実行するエンジンのクランキング時における点火制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るエンジンの制御装置における一実施形態の構成を示すブロック図であり、図２は、図１のエンジンの制御装置が制御する制御対象のエンジンを示す概略側面図である。図１に示すエンジン制御装置１０が制御の対象とするエンジン１１（図２）は単気筒４サイクルエンジンであり、点火プラグ１２の点火により燃焼室１３内で、燃料と空気の混合気を燃焼させてピストン１４を往復運動させ、このピストン１４の往復運動をクランクシャフト１５の回転運動に変換する。
【００１２】
エンジン１１には、燃焼室１３に吸気管１６及び排気管１７が連通され、吸気管１６にスロットルボディ１８とエアクリーナボックス１９が接続される。スロットルボディ１８はスロットルバルブ２０を備え、このスロットルバルブ２０の開度により、エアクリーナボックス１９からスロットルボディ１８及び吸気管１６を経てエンジン１１の燃焼室１３へ供給される空気の流量を調整する。
【００１３】
また、スロットルボディ１８には燃料噴射装置２１が設置されている。この燃料噴射装置２１は、スロットルボディ１８及び吸気管１６を流れる空気に燃料を噴射して混合気を生成するものである。この混合気がエンジン１１の燃焼室１３内で点火プラグ１２の点火により燃焼され、ピストン１４が往復運動してクランクシャフト１５が回転すると共に、排気が排気管１７等を経て排出される。
【００１４】
前記スロットルボディ１８には、スロットルバルブ２０の開度を検出するスロットル開度センサ２２が設置される。このスロットル開度センサ２２にて検出されたスロットルバルブ２０の開度信号は、制御手段としての図１に示すＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）２３へ送信される。更に、スロットルボディ１８または吸気管１６には、エンジン１１の吸気行程において吸気管１６に生ずる負圧（つまり吸気管負圧）を検出する吸気圧センサ２４が設置されている。この吸気圧センサ２４により検出された吸気管負圧も、ＥＣＭ２３へ送信される。
【００１５】
クランクシャフト１５の回転角度であるクランク角は、クランク角センサ２５にて検出される。このクランク角センサ２５はクランクパルサとも称される。クランクシャフト１５にはクランクロータ２６が回転一体に連結され、このクランクロータ２６は、外周に所定のクランク角（例えば３０°）間隔で複数の歯（不図示）を備えるが、このうちの一箇所で歯が欠けている。クランク角センサ２５は、クランクシャフト１５と共に回転するクランクロータ２６の歯を検出することでクランクパルスを出力し（クランクパルサ出力）、このクランクパルス（クランクパルサ出力）に基づいてＥＣＭ２３がクランクシャフト１５のクランク角及びエンジン回転数を検出する。
【００１６】
図３及び図４には、クランクパルサ出力を線Ｑで、エンジン回転数を線Ｎで、吸気管負圧を線Ｐでそれぞれ示す。また、これらの図３及び図４には、ピストン１４が上死点に至ったことをパルスで表現した上死点タイミング信号を線Ｍで示す。図３は、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点が排気上死点である場合の、吸気管負圧、上死点タイミング等の時間変化を示すグラフであって、膨張行程からクランキングが開始する場合を示している。この場合には、膨張行程から排気行程を経て１回目の上死点（排気上死点）となるため、吸気管負圧を示す線Ｐは１回目の上死点前では変動しない。そして、その後の吸気行程と圧縮行程を経た２回目の上死点（圧縮上死点）前で、吸気管負圧を示す線Ｐは大きく変動している。
図４は、エンジンのクランキング開始後１回目の上死点が圧縮上死点である場合の、吸気管負圧、上死点タイミング等の時間変化を示すグラフであって、吸気行程からクランキングが開始する場合を示している。この場合には、吸気行程と圧縮行程を経て１回目の上死点（圧縮上死点）となるため、吸気管負圧を示す線Ｐは１回目の上死点前で大きく変動している。そして、この１回目の上死点付近で点火がなされ、この初爆によってエンジンが始動している。
尚、吸気圧センサ２４による吸気管負圧は、後述の吸気管負圧の変動量ΔＰと共に、上述のクランクパルサ出力の周期（詳細には、パルサ出力の立ち上がり側）と同期して更新される。
【００１７】
図１に示すように、エンジン制御装置１０は、ＥＣＭ２３、クランク角センサ２５、吸気圧センサ２４、スロットル開度センサ２２、点火プラグ１２及び燃料噴射装置２１等を有して構成される。そして、ＥＣＭ２３は、クランク角センサ２５にて検出されたクランク角（クランクパルサ出力）、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットルバルブ２０の開度、吸気圧センサ２４にて検出された吸気管負圧などに基づいて、エンジン１１の行程（吸気、圧縮、膨張、排気の各行程）を判別し、エンジン１１の吸気行程で燃料噴射装置２１へ燃料噴射信号を出力して燃料を噴射させ、ピストン１４の圧縮上死点付近で点火プラグ１２へ点火信号を出力してこの点火プラグ１２に点火を実行させて、エンジン１１を制御する。
【００１８】
特に、スタータモータやキック操作、押しがけ等によるエンジン１１のクランキング開始直後においては、クランクシャフト１５が２回転以上回転しなければ行程の判別ができないので、ＥＣＭ２３は、このエンジン１１のクランキング開始後１回目の上死点付近での点火プラグ１２の点火の適否を判断し、点火が不適当な状態ではその点火を禁止するよう制御する。
【００１９】
つまり、ＥＣＭ２３は、図３に示すように、エンジン１１のクランキング開始後１回目の上死点Ａの前に吸気圧センサ２４にて検出された吸気管負圧の変動量ΔＰ（クランクパルサ出力の１パルス前の吸気管負圧との差）が所定値に達していない場合には、吸気が行われておらず、この１回目の上死点Ａが排気上死点であると判定して点火プラグ１２の点火が不適当であると判断し、この１回目の上死点Ａ付近での点火プラグ１２の点火を禁止するよう制御する。
【００２０】
また、ＥＣＭ２３は、図４に示すように、エンジン１１のクランキング開始後１回目の上死点Ａの前に吸気圧センサ２４にて検出された吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値以上の場合には、吸気が行われており、この１回目の上死点Ａが圧縮上死点であると判定して点火プラグ１２の点火が適当であると判断し、この１回目の上死点Ａ付近での点火プラグ１２の点火を許可するよう制御する。
【００２１】
但し、上述のような、エンジン１１のクランキング開始後における吸気管負圧の変動量ΔＰによる点火プラグ１２の点火の適否の判断は、スロットル開度センサ２２にて検出されたスロットルバルブ２０の開度が一定値以下であること（望ましくはスロットルバルブ２０が全閉であること）を条件とする。この一定値は、本制御の実施上限スロットル開度ＴＨＭＡＸと称するが、スロットルバルブ２０がこの実施上限スロットル開度ＴＨＭＡＸを超えてしまうと、エンジン１１の吸気行程においても吸気管１６内の吸気管負圧が顕著に変動しないからである。
【００２２】
次に、ＥＣＭ２３が実行するエンジン１１のクランキング時における点火制御を、図５を用いて説明する。
【００２３】
まず、ＥＣＭ２３は、エンジン１１の起動後１回目の演算、つまりエンジン１１のクランキング直後の演算であるか否かを判断し（Ｓ１）、クランキング直後の演算である場合には、ステップＳ２において、点火実行フラグＩＧＳＴを禁止に設定（ＩＧＳＴ＝１）し、今までに迎えた上死点回数ＴＤＣ−ＮＯを０回に設定（ＴＤＣ−ＮＯ＝０）する。
【００２４】
次に、ＥＣＭ２３は、今までに迎えた上死点回数ＴＤＣ−ＮＯが１回以上であるか否かを判断し（Ｓ３）、１回以上である場合に本制御を終了し、１回未満である場合に、スロットルバルブ開度が実施上限スロットル開度ＴＨＭＡＸ以下であるか否かを判断する（Ｓ４）。
【００２５】
ＥＣＭ２３は、ステップＳ４において、スロットルバルブ開度が実施上限スロットル開度ＴＨＭＡＸを超えているときには本制御を終了し、実施上限スロットル開度ＴＨＭＡＸ以下であるときに、吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。ＥＣＭ２３は、吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値以上の場合に、点火実行フラグＩＧＳＴを０に設定（ＩＧＳＴ＝０）して、点火プラグを点火許可とする（Ｓ６）。
【００２６】
次に、ＥＣＭ２３は、クランク角が点火位置を迎えたか、つまりピストンが上死点付近の点火位置に至ったか否かを判断し（Ｓ７）、上死点付近の点火位置に至ったときには、このとき点火実行フラグＩＧＳＴが０（ＩＧＳＴ＝０）であって、点火プラグの点火が許可されているか否かを判断する（Ｓ８）。
【００２７】
ＥＣＭ２３は、ステップＳ８において、点火プラグの点火が許可されているとき（ＩＧＳＴ＝０）には、クランク角が圧縮上死点付近に至ったと判断して点火プラグに点火を実行させ（Ｓ９）、点火が禁止されているとき（ＩＧＳＴ＝１）には、クランク角が排気上死点付近に至っていると判断して、点火プラグの点火を禁止する（Ｓ１０）。
【００２８】
ＥＣＭ２３は、ステップＳ９において点火プラグの点火を実行した際には、点火実行フラグＩＧＳＴを１に設定（ＩＧＳＴ＝１）して、点火プラグの点火を禁止とする（Ｓ１１）。ＥＣＭ２３は、ステップＳ１０またはＳ１１の終了後に、今までに迎えた上死点回数ＴＤＣ−ＮＯに１を加算して（Ｓ１２）、本制御を終了する。
【００２９】
以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。
【００３０】
（１）点火プラグ１５に点火を実行させるよう制御するＥＣＭ２３は、エンジン１１のクランキング開始後１回目の上死点Ａ付近での点火プラグ１２の点火の適否を、吸気管負圧の変動量ΔＰに基づいて判断し、点火が不適当な状態、つまり吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値に達しておらず、１回目の上死点Ａが排気上死点であると判断した場合には、点火プラグ１２の点火を禁止するよう制御する。このため、エンジン１１の始動直後における１回目の排気上死点付近での無駄な点火を防止できる。
【００３１】
この結果、吸気管１６内での燃料の意図しない燃焼を防止でき、エンジン１１の燃焼室１３内に上述の意図しない燃焼による既燃ガスの吸い込みが発生しないので、エンジン１１の始動性を向上させることができる。
【００３２】
（２）点火プラグ１２の点火の適否を吸気管負圧の変動量ΔＰに基づいて判断するので、クランクシャフト１５の回転速度が安定しないエンジン１１のクランキング時においても、このエンジン１１の行程を有効に判別できる。
【００３３】
（３）点火プラグ１２の点火の適否を吸気管負圧の変動量ΔＰに基づいて判断し、上記吸気管負圧は既存の吸気圧センサ２４にて検出される。従って、新たなセンサを追加する必要がないので、コストの上昇を回避できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００３５】
例えば、ＥＣＭ２３は、エンジン１１のクランキング開始後１回目の上死点Ａの前での燃料噴射装置２１からの燃料噴射の適否を、点火プラグ１２の点火の適否の場合と同様に、吸気管負圧の変動量ΔＰに基づいて判断し、燃料噴射が不適当な状態、つまり吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値に達しておらず、１回目の上死点Ａが排気上死点であると判断したときに、燃料噴射装置２１からの燃料噴射を禁止するよう制御してもよい。そして、このＥＣＭ２３は、吸気管負圧の変動量ΔＰが所定値以上であって、１回目の上死点Ａが圧縮上死点であると判断したときには、この圧縮上死点の前の圧縮行程で、燃料噴射装置２１から燃料を噴射させるように制御してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  エンジン制御装置（エンジンの制御装置）
１１  エンジン
１２  点火プラグ
１３  燃焼室
１４  ピストン
１５  クランクシャフト
１６  吸気管
２０  スロットルバルブ
２１  燃料噴射装置
２２  スロットル開度センサ
２３  ＥＣＭ（制御手段）
２４  吸気圧センサ
２５  クランク角センサ
Ａ  １回目の上死点
ΔＰ  吸気管負圧の変動量
ＴＨＭＡＸ  実施上限スロットル開度（一定値）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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