(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のクランク角でクランク角信号を出力するクランク角センサと、
前記クランク角センサから出力されるクランク角信号に基づいて点火コイルを制御する制御手段とを備えた内燃機関用点火装置であって、
前記クランク角センサから出力されるクランク角信号の２つ以上の波高値を入力し、連続する２回転の各クランク角信号の波高値を比較して相対的に大きい波高値の回転を排気行程として特定し、小さい波高値の回転を圧縮行程として特定することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項２】
前記クランク角センサから入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方をホールドするホールド手段と、前記ホールド手段から入力される波高値のピークおよびボトムの一方または両方を取り込み後に前記ホールド手段をリセットするリセット手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用点火装置。
【請求項３】
内燃機関のクランク軸の回転に同期して所定のクランク角でクランク角信号を出力するクランク角センサと、
前記クランク角センサから出力されるクランク角信号に基づいて点火コイルを制御する制御手段とを備えた内燃機関用点火装置であって、
前記クランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を入力し、この波高値を所定の判定値と比較して入力した波高値が前記所定の判定値よりも大きい場合に排気行程として特定し、小さい場合に圧縮行程として特定することを特徴とする内燃機関用点火装置。
【請求項４】
前記クランク角センサから入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方を繰り返しサンプリングするサンプリング手段を備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用点火装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の点火動作等を制御する点火装置として、カム軸に取り付けられカム軸の１回転（エンジンの２回転）に１回パルス信号（カム軸信号）を出力するカム軸センサと、クランク軸に取り付けられエンジンの所定角（例えば３６０°ＣＡ（クランク角））毎にパルス信号（クランク角信号）を出力するクランク角センサとを備えたエンジン用点火装置が知られている。
【０００３】
このような従来技術によるエンジン用点火装置では、例えば図７の（ｂ）に示すように、カム軸センサから出力されるカム軸信号と、例えば図７の（ｄ）に示すように、クランク角センサから出力されるクランク角信号とを制御回路のマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）に取り入れてエンジンの行程の特定等を行っている。すなわち、カム軸センサから出力されるカム軸信号を検出することにより、圧縮行程と排気行程とを判別し、排気行程終端におけるいわゆる捨て火の発生をなくすことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにカム軸センサを備えてカム軸信号によりエンジンの基準位置を検出するようにした場合、カム軸およびその周辺に各種部品を配設する必要があり、カム軸の取り付け場所に制約を受けるため、エンジンの設計に支障をきたす恐れがある。また、カム軸およびその周辺の加工等に工数がかかり、装置が複雑になって製造コストが上昇するという問題があった。
【０００５】
そこで、▲１▼例えば図７の（ｃ）に示すように、エンジンの吸気管に吸気圧センサを取り付け、この吸気圧センサによりエンジンの吸気圧信号を出力して吸気負圧部を検出し、吸気圧信号の位置からエンジンの基準位置を決定して圧縮行程を特定することが考えられる。
また、▲２▼例えば図７の（ｄ）に示すように、クランク角センサから出力されるクランク角信号のパルス幅が特に圧縮行程と排気行程とで異なることを利用し、両者の角度時間を比較して圧縮行程を特定することが考えられる。
【０００６】
しかしながら、▲１▼エンジンの吸気管に吸気圧センサを取り付ける場合、吸気管およびその周辺の加工等に工数がかかり、部品点数が増大して製造コストが上昇するという問題がある。また、▲２▼クランク角信号のパルス幅を基に圧縮行程を特定する場合、サンプリング部分の平均回転速度における角度時間を比較することとなり、検出精度がよくないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためなされたものであり、簡単な構成でエンジンの圧縮行程を特定し、捨て火の発生を防止するエンジン用点火装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、例えば燃焼行程以降での波高値を比較してエンジンの失火検出を容易にするエンジン用点火装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、同一行程毎の波高値を比較してエンジンの加減速を判定し、点火時期制御を良好にするエンジン用点火装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のエンジン用点火装置によると、クランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を入力し、連続する２回転の各クランク角信号の波高値を比較して相対的に大きい波高値の回転を排気行程として特定し、小さい波高値の回転を圧縮行程として特定するので、エンジンの１燃焼サイクルにおける瞬時の回転速度に変動があること、ならびにエンジンの回転速度に応じてクランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値が変化することを利用して簡便にエンジンの圧縮行程を特定することが可能となる。これにより、カム軸センサや吸気圧センサを取り付けることなく、簡単な構成で捨て火の発生を防止することができる。また、クランク角信号のパルス幅を基に圧縮行程を特定する場合に比べて、瞬時の回転速度の変動を反映しているため、検出精度を向上することができる。
【０００９】
さらに、エンジンのクランキング始動時に圧縮行程を特定するのみならず、クランキング始動後の正規点火後において、クランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、波高値が異常に低下した場合にそれを特定することで失火検出を容易に行うことができる。
【００１０】
さらにまた、同一行程毎にクランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、エンジンの加減速を判定し、点火時期制御を良好にするとともに、燃料噴射信号に利用することで最適な噴射位置で最適な燃料量を燃料噴射弁から噴射することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載のエンジン用点火装置によると、ホールド手段により、クランク角センサから入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方をホールドし、リセット手段により、上記のホールド手段から入力される波高値のピークおよびボトムの一方または両方を取り込み後にホールド手段をリセットするので、エンジンの圧縮行程を確実にかつ精度よく特定することができる。
【００１２】
本発明の請求項３記載のエンジン用点火装置によると、クランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を入力し、この波高値を所定の判定値と比較して入力した波高値が上記の所定の判定値よりも大きい場合に排気行程として特定し、小さい場合に圧縮行程として特定するので、エンジンの１燃焼サイクルにおける瞬時の回転速度に変動があること、ならびにエンジンの回転速度に応じてクランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値が変化することを利用して簡便にエンジンの圧縮行程を特定することが可能となる。これにより、カム軸センサや吸気圧センサを取り付けることなく、簡単な構成で捨て火の発生を防止することができる。また、クランク角信号のパルス幅を基に圧縮行程を特定する場合に比べて、瞬時の回転速度の変動を考慮しているため、検出精度を向上することができる。
【００１３】
さらに、エンジンのクランキング始動時に圧縮行程を特定するのみならず、クランキング始動後の正規点火後において、クランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、波高値が異常に低下した場合にそれを特定することで失火検出を容易に行うことができる。
【００１４】
さらにまた、同一行程毎にクランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、エンジンの加減速を判定し、点火時期制御を良好にするとともに、燃料噴射信号に利用することで最適な噴射位置で最適な燃料量を燃料噴射弁から噴射することができる。
【００１５】
本発明の請求項４記載のエンジン用点火装置によると、サンプリング手段により、クランク角センサから入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方を繰り返しサンプリングするので、ホールド回路を用いなくてもエンジンの圧縮行程を確実にかつ精度よく特定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるエンジン用点火装置の概略構成を図１に示す。第１実施例の点火装置は車両に搭載されるものであって、単気筒４ストロークエンジンの点火装置に本発明を適用した例である。
【００１７】
図１に示すように、第１実施例の点火装置は、図示しないエンジンに設けられクランク角を検出するクランク角センサ２０と、このクランク角センサ２０からの信号を入力して点火制御等を行う制御回路１０と、この制御回路１０から出力される制御信号により制御される点火コイル４０とから構成されている。
【００１８】
クランク角センサ２０は、シグナルロータ２１の回転を介してエンジンの図示しないクランク軸の回転を検出するセンサであり、点火時期等の情報を得るため、回転角を示すクランク角３６０°ＣＡ毎にクランク角信号としてのパルス信号を出力する。シグナルロータ２１には、その外周に一体的に取り付けられるようにして突起２１ａが設けられ、この突起２１ａ通過位置に近接してピックアップセンサ２２が固定的に設置される。このピックアップセンサ２２からは、シグナルロータ２１の回転に伴って突起２１ａが通過したときに、突起２１ａの先端に対応して負のパルス信号が発生され、また突起２１ａの後端に対応して正のパルス信号が発生される。これらのパルス信号は、制御回路１０の後述する波形整形回路１１に入力される。
【００１９】
制御手段としての制御回路１０は、クランク角センサ２０から入力されるパルス信号を波形整形する波形整形回路１１と、この波形整形回路１１により波形整形された信号情報より点火コイル４０を最適値に動作させるための演算および駆動信号を出力するマイコン１３と、マイコン１３から入力される駆動信号に基づいて点火コイル４０に制御信号を出力する点火回路１４と、クランク角センサ２０から入力される正および負のパルス信号の電圧を正および負の波高値電圧に変換する電圧変換回路１５および１７と、電圧変換回路１５および１７から入力される正および負の波高値電圧のピークおよびボトムをホールドするホールド回路１６および１８とを備えている。
【００２０】
マイコン１３には、波形整形回路１１により波形整形された波形整形信号と同期してホールド回路１６および１８から入力される正および負の波高値電圧をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３０が設けられている。また、リセット手段としてのＡ／Ｄ変換器１３０は、ホールド手段としてのホールド回路１６および１８からＡ／Ｄ変換器１３０に波高値電圧のピークおよびボトムを取り込み後、次回ホールドに備えてホールド回路１６および１８をリセットするリセット信号が送出可能な構成となっている。
【００２１】
ここで、図３に示すように、ホールド回路１６および１８に入力される波高値電圧はエンジンの回転速度に応じて変化し、例えば１ボルトから８０ボルト程度まで変化する。したがって、上記波高値電圧をマイコン１３に入力可能な最大５ボルトに変換するため、電圧変換回路１５および１７を備えている。また、電圧変換回路１５，１７内に、全回転域での変換精度を高めるため、電圧変換のゲインをエンジンの回転速度で切り換る回路を備えることもできる。
また点火コイル４０は、点火回路１４から入力される点火信号により、最適な点火時期で高電圧を点火プラグ４１に供給し、図示しないエンジンの燃焼室内の混合気を点火させるものである。
【００２２】
次に、上記構成をもつ第１実施例のエンジン用点火装置の作動について、図２を用いて説明する。ここで、図２に示す特性図は、１燃焼サイクルにおけるエンジン回転速度と、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号と、このクランク角信号を波形整形回路１１により波形整形した波形整形信号とを示している。
【００２３】
図２に示すように、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号には、クランク軸が２回転するエンジンの１燃焼サイクル７２０°ＣＡ毎に負および正の１対の信号からなるパルス信号が２対出力される。ここで、図２に示す排気行程に出力される負および正の１対のパルス信号をそれぞれＰ１およびＰ２とし、図２に示す圧縮行程に出力される負および正の１対のパルス信号をそれぞれＰ３およびＰ４とする。そして、パルス信号Ｐ１およびＰ２のボトムおよびピークの波高値電圧の絶対値をｈ１およびｈ２とし、パルス信号Ｐ３およびＰ４のボトムおよびピークの波高値電圧の絶対値をｈ３およびｈ４とすると、エンジン回転速度に応じてクランク角センサ２０から出力されるクランク角信号の波高値は変化するので、
【００２４】
ｈ１＞ｈ３
かつ、
ｈ２＞ｈ４
となる。したがって、パルス信号Ｐ１とパルス信号Ｐ３、およびパルス信号Ｐ２とパルス信号Ｐ４の一方または両方について、ホールド回路１６および１８に入力され、Ａ／Ｄ変換器１３０によりＡ／Ｄ変換された波高値電圧をマイコン１３により比較することにより、相対的に大きい波高値であるパルス信号Ｐ１およびＰ２の一方または両方の回転を排気行程として特定し、小さい波高値であるパルス信号Ｐ３およびＰ４の一方または両方の回転を吸気行程として特定することができる。
【００２５】
すなわち、マイコン１３により、連続する２回転のクランク角センサ２０から出力されるパルス信号Ｐ１およびＰ２の一方または両方と、パルス信号Ｐ３およびＰ４の一方または両方との波高値を比較してエンジンの圧縮行程を特定することができる。そして、圧縮行程を特定した後、マイコン１３によりタイマを設定し、点火回路１４から点火コイル４０に点火信号を出力する。
【００２６】
以上説明した本発明の第１実施例においては、連続する２回転のクランク角センサ２０から出力される各パルス信号の波高値を比較して相対的に大きい波高値の回転を排気行程として特定し、小さい波高値の回転を吸気行程として特定することで、エンジンの１燃焼サイクル７２０°ＣＡにおける瞬時の回転速度に変動があること、ならびにエンジンの回転速度に応じてクランク角センサから出力されるクランク角信号の波高値が変化することを利用して簡便にエンジンの圧縮行程を特定することが可能となる。これにより、カム軸センサや吸気圧センサを取り付けることなく、簡単な構成で捨て火の発生を防止することができる。また、クランク角信号のパルス幅を基に圧縮行程を特定する場合に比べて、瞬時の回転速度の変動を反映しているため、検出精度を向上することができる。
【００２７】
さらに、エンジンのクランキング始動時に圧縮行程を特定するのみならず、クランキング始動後の正規点火後において、クランク角センサ２０から出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、波高値が異常に低下した場合にそれを特定することで失火検出を容易に行うことができる。
【００２８】
さらにまた、同一行程毎にクランク角センサ２０から出力されるクランク角信号の波高値を比較することにより、エンジンの加減速を判定し、点火時期制御を良好にするとともに、燃料噴射信号に利用することで最適な噴射位置で最適な燃料量を燃料噴射弁から噴射することができる。
【００２９】
さらにまた、ホールド回路１６および１８により、クランク角センサ２０から入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方をホールドし、Ａ／Ｄ変換器１３０により、波高値のピークおよびボトムの一方または両方を取り込み後にホールド回路１６および１８をリセットするので、エンジンの圧縮行程を確実にかつ精度よく特定することができる。
【００３０】
（第２実施例）
第２実施例を図４、図５および図６に示す。図１に示す第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。
第２実施例においては、図５に示すように、図１に示す第１実施例のホールド回路１６および１８を廃止し、電圧変換回路１５および１７から入力される正および負の波高値電圧をサンプリング手段としてのＡ／Ｄ変換器１３０により繰り返しサンプリングするようにしたものである。マイコン１３は、図６に示すように、波形整形回路１１から入力される波形整形信号を割り込んでＡ／Ｄ変換を繰り返し行い、パルス信号のピークおよびボトムの一方または両方がＡ／Ｄ変換値の最大値よりも所定の設定値低下したところでＡ／Ｄ変換を停止する。そして、ピークおよびボトムの一方または両方の波高値電圧をマイコン１３により図４に示す所定の判定値と比較して入力した波高値が上記の判定値よりも大きい場合に排気行程として特定し、小さい場合に圧縮行程として特定する。上記の方法により圧縮行程を特定した後、マイコン１３によりタイマを設定し、点火回路１４から点火コイル４０に点火信号を出力する。
【００３１】
以上説明した本発明の第２実施例においては、クランク角センサ２０から出力されるクランク信号の波高値を入力してＡ／Ｄ変換を繰り返し行い、ピークおよびボトムの一方または両方の値を探り出してピーク（ボトム）値として所定の判定値と比較し、入力した波高値が上記判定値よりも大きい場合に排気行程として特定し、小さい場合に吸気行程として特定することで、第１実施例と同様に簡便にエンジンの圧縮行程を特定することが可能となる。これにより、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、Ａ／Ｄ変換器１３０により、クランク角センサ２０から入力されるクランク角信号の波高値のピークおよびボトムの一方または両方を繰り返しサンプリングするので、エンジンの圧縮行程を確実にかつ精度よく特定することができるとともに、図１に示す第１実施例のホールド回路１６および１８を廃止することで、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。
【００３３】
以上説明した本発明の上記複数の実施例では、単気筒４ストロークエンジンの点火装置に本発明を適用したが、本発明では、エンジンの気筒数に限定されることはない。また、クランク角信号数は、公知の多パルスロータを使用してエンジン行程毎の波高値を取り込んでもよく、さらには多パルスとカム信号とを組み合わせたシステムで波高値検出を組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるエンジン用制御装置を示す模式的構成図である。
【図２】本発明の第１実施例によるエンジン用制御装置の作動を説明するためのエンジン回転速度、波形整形信号およびクランク角信号を示す特性図である。
【図３】本発明の第１実施例によるエンジン用制御装置のエンジン回転速度と波高値電圧との関係を示す特性図である。
【図４】本発明の第２実施例によるエンジン用制御装置の排気行程、圧縮行程および判定値のエンジン回転速度と波高値電圧との関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施例によるエンジン用制御装置を示す模式的構成図である。
【図６】本発明の第２実施例によるエンジン用制御装置の作動を説明するためのクランク角信号、波形整形信号および繰り返しＡ／Ｄサンプリングを示す特性図である。
【図７】従来技術によるエンジン用制御装置の作動を説明するためのエンジン回転速度、カム軸信号、吸気圧信号およびクランク角信号を示す特性図である。
【符号の説明】
１０    制御回路（制御手段）
１１    波形整形回路
１３    マイコン
１４    点火回路
１５、１７    電圧変換回路
１６、１８    ホールド回路（ホールド手段）
２０    クランク角センサ
２１    シグナルロータ
２２    ピックアップセンサ
４０    点火コイル
１３０    Ａ／Ｄ変換器（リセット手段、サンプリング手段）
【図１】
0004281037.tif 000002
【図２】
0004281037.tif 000003
【図３】
0004281037.tif 000004
【図４】
0004281037.tif 000005
【図５】
0004281037.tif 000006
【図６】
0004281037.tif 000007
【図７】
0004281037.tif 000008