(57)【要約】【目的】簡単な構成によってエンジン回転の変動の影響を受けることなく、エンジンの点火タイミングを精度良く容易に決定できるようにする。【構成】エンジンのクランクシャフトの１回転ごとに、１つの第１のパルス信号と複数の第２のパルス信号とを互いに同期をもって発生する手段と、第１のパルス信号に応じて第２のパルス信号を所定数カウントする手段と、そのカウントの所定番目にある第２のパルス信号の立上り時点から所定のタイムカウントを行ってエンジンの点火タイミングを決定する手段とによって構成されたエンジンの点火制御装置。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランクシャフトの１回転当り１つの第１のパルス信号を発生する手段と、それと同期をもってエンジンのクランクシャフトの１回転当り複数の第２のパルス信号を発生する手段と、第１のパルス信号に応じて第２のパルス信号を所定数カウントする手段と、そのカウントの所定数番目にある第２のパルス信号の立上り時点から所定のタイムカウントを行ってエンジンの点火タイミングを決定する手段とによって構成されたエンジンの点火制御装置。
【請求項２】
所定数番目にある第２のパルス信号の立上り時点がエンジンの最大進角度に一番近いことを特徴とする請求項１の記載によるエンジンの点火制御装置。
【請求項３】
第１のパルス信号発生手段が、エンジンに同期して回転し、円周上の一部分が一方極性に着磁された第１のマグネットリングおよびその外周囲に空隙を介して対向するように配設された第１のマグネットリングの一方極性の着磁部分に感応する磁気センサからなり、第２のパルス信号発生手段が、エンジンに同期して回転し、円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に複数着磁された第２のマグネットリングおよびその外周囲に空隙を介して対向するように配設された一方極性に感応する磁気センサからなり、第１および第２のマグネットリングと各対向する磁気センサとの間に空隙磁束のピックアップ用プレートを設けたことを特徴とする請求項１の記載によるエンジンの点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの回転に応じて点火タイミングを決定する点火制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、エンジンの回転軸に三相交流による発電動機を連結して、電動機として駆動してエンジンの始動を行わせるとともに、始動後は発電機として駆動してエンジン点火用の電源として用いるようにして、ロータリエンコーダによって発電動機の回転角度を検出しながらブラシレスによる電動機の通電制御を行うとともに、エンジンにおけるピストンが上死点にくるときの回転位置を検出してエンジンの点火制御を行わせるようにしている（特開２００１−３４９２２８号公報参照）。
【０００３】
このような発電動機に取り付けられるロータリエンコーダとしては、図９および図１０に示すように、円周上の一部分が磁気センサ（ホールＩＣ）に感応する一方極性Ｎに着磁されたエンジンの回転検出用のマグネットリング１と、それと同径の円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に複数着磁された発電動機の回転角度検出用のマグネットリング２′とを並設して発電動機の回転軸（図示せず）に取り付けるとともに（回転方向を図中矢印で示す）、その各マグネットリング１，２′の外周囲にそれぞれ空隙を介して対向するように磁気センサ３，４を固定側に設けるようにしている。
【０００４】
回転電機の回転角度検出用のマグネットリング２′に対向して設置される磁気センサ４としては、三相交流による回転電機のＵ，Ｖ，Ｗの各相の回転角度をそれぞれ検出できるようにマグネットリング１の回転方向に等間隔に３つの磁気センサ４１、４２、４３が設けられている。
【０００５】
図１１は、磁気センサ４１，４２，４３による発電動機のＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転角度検出信号Ｕ−ＤＳ，Ｖ−ＤＳ，Ｗ−ＤＳおよび磁気センサ３によるエンジンの回転検出信号ＥＮＧ−ＤＳを示している。
【０００６】
従来、エンジンの１回転ごとに１つのパルス信号を発生する磁気センサ３によるエンジンの回転検出信号ＥＮＧ−ＤＳに応じてエンジンの点火タイミングを決定するには、図１２に示すように、そのパルス信号の立上りのａの時点から始めた一定周波数によるカウント値をもとにｂの点火タイミングを決定するようにしている。
【０００７】
しかし、エンジンの回転数が変動する場合、そのカウントがなされるまでに回転変動の影響を受けてｂにて反映されるはずのカウント値とは違う値が得られてしまい、その結果点火の出力角度の計算値もずれて目的とする角度での点火を行わせることができなくなってしまう。
【０００８】
そのため、エンジンの回転数の変動の影響を受けることなく点火タイミングの決定を行わせることができるようにするべく、エンジンの回転に同期するフライホイールのリングギヤから誘導信号を得ることにより、エンジンの１回転当り多数のパルス信号を発生する計数用のパルス発生手段を別途設けて、エンジンの１回転ごとにパルス数を計数することによって回転速度を求めながら、その１回転ごとに求められた回転速度に応じて点火タイミングを逐次決定していくようにしたものが開発されている（特許第２６５３２１２号公報参照）。
【０００９】
それは、図１３に示すように、（Ａ）のエンジンの１回転ごとに生ずる基準信号Ｖｐ１に応じて（Ｂ）のパルス信号を（Ｃ）に示すようにＮ１だけ計数し、続いてそのパルス信号をＮ２だけ計数する。また、（Ｄ）に示すように、パルス信号をＮ１だけ計数する動作が終了した時刻以降にパルス信号をＮ３だけ計数する動作を開始させる。そのＮ３の計数動作が終了するまでの間に、Ｎ２の計数動作が終了した時刻Ｔ２とＮ１の計数動作が終了した時刻Ｔ１との差から得た回転速度の情報に基いて、Ｎ３の計数動作の終了時刻Ｔ３から目標点火時期Ｔｉまでの時間に等しい点火時期計測時間ｔｉを求め、Ｎ３の計数動作が終了した時刻から点火時期計測時間の計測を開始してその計測が終了したときにエンジンの点火を行わせるようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、エンジンの１回転ごとに発生する１つのパルス信号をトリガとして、フライホイールのリングギヤから誘導信号を得て計数用としたパルス信号の数を計数しながら、そのときのエンジンの回転速度に即した点火タイミングを逐次決定していくようにする従来のエンジンの点火制御装置では、計数用のパルス信号の発生手段を別途必要とするとともに、エンジンの点火タイミングを決定するために複雑な計数動作を必要とするものになっていることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるエンジンの点火制御装置は、簡単な構成によってエンジン回転の変動の影響を受けることなくエンジンの点火タイミングの決定を精度良く容易に行わせることができるようにするべく、エンジンのクランクシャフトの１回転当り１つの第１のパルス信号を発生する手段と、それと同期をもってエンジンのクランクシャフトの１回転当り複数の第２のパルス信号を発生する手段と、第１のパルス信号に応じて第２のパルス信号を所定数カウントする手段と、そのカウントの所定数番目にある第２のパルス信号の立上り時点から所定のタイムカウントを行ってエンジンの点火タイミングを決定する手段とを設けるようにしている。
【００１２】
【実施例】
本発明によるエンジンの点火制御装置は、図１に示すように、エンジンのクランクシャフトの１回転当り１パルスのセンサ信号を発生するマグネットリング１および磁気センサとしてのホール１Ｃ（ホール素子による磁気検知信号をパルス状にして出力する回路が組み込まれたもの）３と、エンジンのクランクシャフトの１回転当り６パルスのセンサ信号を発生するマグネットリング２およびホールＩＣ４と、ホールＩＣ３から送られてくるセンサ信号Ｓ１およびホールＩＣ４から送られてくるセンサ信号Ｓ２をそれぞれ読み込んでエンジンの点火タイミングを決定して、点火信号ＩＧＳをエンジンの点火装置（図示せず）に出力するＥＣＵ５とによって構成されている。
【００１３】
各マグネットリング１，２は、図２に示すように、エンジンの回転軸６（またはエンジンに直結した三相交流の発電動機の回転軸）に並設して固定的に取り付けられている。
【００１４】
各マグネットリング１，２の外周囲には、それぞれ空隙を介して対向するように、ホールＩＣ３，４が固定側に設けられている。
【００１５】
そして、マグネットリング１とホールＩＣ３との間およびマグネットリング２とホールＩＣ４との間には、それぞれ磁気鋼板からなる空隙磁束を捕捉するピックアッププレート７が設けられている。
【００１６】
マグネットリング１としては、図３に示すように、円周上の一部分が磁気センサとして用いるホールＩＣに感応する一方極性Ｎ（またはＳ）に着磁され、他の部分が他方極性Ｓ（またはＮ）に着磁された２極構成になっている。
【００１７】
マグネットリング２としては、図４に示すように、円周上にＮ極とＳ極とが等間隔に交互に１２極分着磁されている。
【００１８】
このような構成にあって、マグネットリング１に対向するホールＩＣ３からは、図５に示すように、エンジンの回転軸６が１回転する周期Ｔごとに、その前半のＴ／２期間がハイレベルＨとなり、その後半のＴ／２期間がローレベルＬとなる１つのパルスによるセンサ信号Ｓ１が得られる。同時に、それと同期して、マグネットリング２に対向するホールＩＣ４からは、図５に示すように、エンジンの回転軸６が１回転する周期Ｔごとに６つのパルスによるセンサ信号Ｓ２が得られる。
【００１９】
ＥＣＵ５は、ホールＩＣ３から送られてくるセンサ信号Ｓ１およびホールＩＣ４から送られてくるセンサ信号Ｓ２をそれぞれ読み込んで、図５に示すように、センサ信号Ｓ１の立下り時点ｔ１からセンサ信号Ｓ２のパルスに番号付けをすることにより、最大進角角度の位置ｐに応じて予め設定されたパルス数だけセンサ信号Ｓ２のパルスカウントを行って、最大進角角度の位置ｐに最も近いパルスを特定する。そして、その最大進角角度の位置ｐに最も近い▲３▼のパルスの立上り時点ｔ２から所定のタイムカウントを開始してエンジンの点火時期ｔ３を決定し、点火信号ＩＧＳを出力する。
【００２０】
ここで、最大進角角度の位置ｐに最も近いパルスの決定方法としては、ある状態でのエンジンの回転速度を一定とすると、相対的な機械角は決まっているために、ｔ２の時点は番号付けされたセンサ信号Ｓ２のパルスカウントから一意的に求まることになる。そして、同様に、ｔ２時点の回転角度が相対的な機械角度から定まってくるため、この角度から実際に点火する角度までの機械的な角度を求め、現在の回転速度からエンジンの点火時期ｔ３を計算しているのである。
【００２１】
このように、本発明によれば、エンジンの回転変動による点火角度のずれが有効に軽減され、安定したエンジンの点火信号ＩＧＳを出力することができるようになる。
【００２２】
図６は、スロットル開度が０から１００％になるように１秒間だけアクセルをふかしたときのエンジンの回転数と点火角度との変化の状態を測定したときの特性を示している。ここで、Ａの特性はスロットル開度の特性を示している。Ｂの特性は本発明を適用したときのエンジン回転数の特性を、Ｂ′の特性は図１２に示す従来の方法で点火タイミングを決定したときのエンジン回転数の特性をそれぞれ示している。Ｃの特性は本発明を適用したときのエンジンの点火角度の特性を、Ｃ′の特性は図１２に示す従来の方法で点火タイミングを決定したときのエンジンの点火角度の特性をそれぞれ示している。
【００２３】
この測定結果によれば、本発明によれば、エンジン回転数が変化しても、その影響をほとんど受けることなく、エンジンの点火角度はほぼ一定であることがわかる。
【００２４】
本発明では、マグネットリング１とホールＩＣ３との間およびマグネットリング２とホールＩＣ４との間に、それぞれ磁気鋼板からなる空隙磁束を捕捉するピックアッププレート７を設けている。
【００２５】
したがって、組付け時に各マグネットリング１，２と各々に対向するホールＩＣ３，４との相対的な位置がずれてしまっても、ピックアッププレート７によってその間の空隙磁束が有効に捕捉されて、各ホールＩＣ３，４からセンサ精度の良い充分なセンサ出力が得られるようになる。
【００２６】
その際、ピックアッププレート７の幅ｗが大きすぎると逆に空隙磁束が遮蔽されてしまい、またピックアッププレート７とホールＩＣ３，４との間隔ｄが広すぎるとピックアップ効率が低下してしまうため、その幅ｗおよび間隔ｄを最適に設定する必要がある。
【００２７】
いま、図７に示すように、ピックアッププレート７の幅ｗを２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの４種類に設定して、それぞれについてピックアッププレート７とホールＩＣ３との間隔ｄを０〜１．５ｍｍまでの範囲で変化させたときの磁気センサ３の出力電圧およびピックアップ効率をそれぞれ測定した結果、出力電圧とピックアップ効率とのかねあいからして、幅ｗが２ｍｍ、間隔ｄが０．５ｍｍの仕様が、磁気センサ３の出力電圧が１２ｍＶ程度の充分なものとなり、ピックアップ効率が５倍ほど得られる最適なものとなった。
【００２８】
図８は、ピックアッププレート７の幅ｗを２ｍｍに設定して、ピックアッププレート７とホールＩＣ３との間隔ｄを０〜１．５ｍｍまでの範囲で変化させたときのホールＩＣ３の出力電圧Ｖｏおよびピックアップ効率ηの各特性をそれぞれ示している。
【００２９】
実際には、その特性からして、適正値として、ピックアッププレート１４の幅ｗが３±１ｍｍに設定され、ピックアッププレート１４と磁気センサ３との間隔ｄが０．７±０．３ｍｍに設定される。
【００３０】
なお、本発明を実施するに際して、マグネットリング１，２およびホールＩＣ３，４を専用に設けることなく、前述したエンジン始動用の発電動機に取り付けられる図９および図１０に示すロータリエンコーダをそのまま利用することが可能となる。その場合、例えば、Ｗ相の回転角度検出信号Ｗ−ＤＳとエンジンの回転検出信号ＥＮＧ−ＤＳとをとり出して、エンジンの点火タイミングを決定するようにする（図１１参照）。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明によるエンジンの点火制御装置にあっては、エンジンのクランクシャフトの１回転ごとに、基準パルス信号とパルス列信号とを互いに同期をもって発生させ、基準パルス信号に応じてパルス列信号のパルスを所定数カウントして、そのカウントの所定番目にあるパルス列信号中におけるパルスの立上り時点から所定のタイムカウントを行ってエンジンの点火タイミングを決定するようにしたもので、簡単な構成によってエンジン回転の変動の影響を受けることなく、エンジンの点火タイミングを精度良く容易に決定して、エンジンの運転を安定に行わせることができるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエンジンの点火制御装置の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に用いられる２つのマグネットリングおよび各対向するホールＩＣの部分的な構成を示す側面図である。
【図３】本発明に用いられる第１のマグネットリングを示す正面図である。
【図４】本発明に用いられる第２のマグネットリングを示す正面図である。
【図５】本発明における第１のパルス信号、第２のパルス信号およびその各パルス信号にもとづいて点火タイミングが決定されるエンジンの点火信号のタイムチャートである。
【図６】本発明および従来の方法によってそれぞれ点火タイミングを決定したときの１秒間だけアクセルをふかしたときのエンジンの回転数と点火角度との変化の状態を測定した特性図である。
【図７】本発明におけるピックアッププレートの幅とピックアッププレートの磁気センサに対する位置関係を示す図である。
【図８】ピックアッププレートの幅を２ｍｍに設定して、ピックアッププレートとホールＩＣとの間隔を０〜１．５ｍｍまでの範囲で変化させたときのホールＩＣの出力電圧およびピックアップ効率の各特性をそれぞれ示す図である。
【図９】従来のエンジンの始動用発電動機に取り付けられるロータリエンコーダの簡略構成を示す側面図である。
【図１０】そのロータリエンコーダの正面図である。
【図１１】そのロータリエンコーダによる発電動機のＵ，Ｖ，Ｗ相の各回転角度検出信号およびエンジンの回転検出信号のタイムチャートである。
【図１２】従来方法によってエンジンの回転検出信号にもとづいてエンジンの点火タイミングが決定されるときのタイムチャートである。
【図１３】従来の他の方法によってエンジンの回転検出信号にもとづいてエンジンの点火タイミングが決定されるときのタイムチャートである。
【符号の説明】
１  第１のパルス信号発生用のマグネットリング
２  第２のパルス信号発生用のマグネットリング
３  第１のパルス信号発生用の磁気センサ（ホールＩＣ）
４  第２のパルス信号発生用の磁気センサ（ホールＩＣ）
５  ＥＣＵ
６  回転軸
７  ピックアッププレート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004270671.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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