JP7157776B2

JP7157776B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP7157776B2
Application number: JP2020080653A
Authority: JP
Inventors: 裕介大▲崎▼; 悟大越
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: DE102021110201A1; JP2021173271A

Description

特許法第３０条第２項適用販売日：令和元年１２月２８日販売した場所：ＨｏｎｄａＭｏｔｏｒＥｕｒｏｐｅＬｔｄ．（ＣａｉｎＲｏａｄ，Ｂｒａｃｋｎｅｌｌ，ＢｅｒｋｓｈｉｒｅＲＧ１２１ＨＬ，ＵｎｉｔｅｄＫｉｎｇｄｏｍ）公開者：本田技研工業株式会社販売した物の内容：本田技研工業株式会社が、ＨｏｎｄａＭｏｔｏｒＥｕｒｏｐｅＬｔｄ．に、大▲崎▼裕介及び大越悟が発明した制御装置を備えた車両（商品名：ＣＢＲ１０００ＳＴ／ＳＰ，型式：ＳＣ８２Ｅ）を引き渡した。

本発明は内燃機関の点火制御技術に関する。

内燃機関の点火制御として、点火時期を固定する固定点火モードと、内燃機関の運転状態に応じて進角又は遅角を行う演算点火モードとを切り替える技術が知られている。特許文献１には内燃機関の回転数の瞬時値が閾値を下回った場合、演算点火モードから固定点火モードに切り替える方法が開示されている。

特開２００７－９２５８１号公報

アイドル運転時のように内燃機関の回転数が低い状態においても、その後の車両の発進や触媒温度の制御のために、演算点火モードにおいて点火時期が制御されると有利である。しかし、急激に内燃機関の回転数が低下する場合、演算点火の処理が間に合わず、点火時期が過進角の時期となる場合がある。これは逆回転方向に内燃機関のトルクを発生させる要因となる。

本発明の目的は、急激に内燃機関の回転数が低下する場合に、点火時期が過進角の時期となることを抑制することにある。

本発明によれば、
車両に搭載される内燃機関の点火時期を制御する制御装置であって、
前記内燃機関のクランク軸の回転を検知するクランク角センサと、
前記クランク角センサの検知結果に基づいて、前記内燃機関の回転数の減速側の変化度合いが所定の変化度合い以上か否かを判定する変化度合い判定手段と、
点火時期が固定された固定点火モードと、点火時期が進角又は遅角される演算点火モードとを設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合であって、前記車両の車速が所定の車速未満である場合に、前記固定点火モードを設定する、
ことを特徴とする制御装置が提供される。

本発明によれば、急激に内燃機関の回転数が低下する場合に、点火時期が過進角の時期となることを抑制することができる。

本発明の制御装置の適用例としての車両の側面図。本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図。（Ａ）は固定点火時期及び設定時期の説明図、（Ｂ）は点火モードの切り替え回転数等の説明図。図２の制御装置が実行する処理例を示すフローチャート。図２の制御装置が実行する処理例を示すフローチャート。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜車両の構成＞
図１は本発明の制御装置を適用可能な車両の例を示し、特に、鞍乗型の車両１００の側面図（右側面図）を示す。本実施形態の車両１００は、前輪ＦＷと後輪ＲＷとを備えた自動二輪車を例示するが、本発明は他の形式の車両にも適用可能である。

車両１００は、その骨格をなす車体フレーム１０１を備える。車体フレーム１０１の前端には前輪操向部１０２が支持され、後端にはスイングアーム１０３が揺動自在に支持されている。前輪操向部１０２は、前輪ＦＷを支持する左右一対のフロントフォーク１０２ａと、一対のフロントフォーク１０２ａの上部に取り付けられる操向ハンドル１０２ｂとを含む。

フロントフォーク１０２ａには前輪ＦＷの回転を検知する車速センサ１３が支持されている。車速センサ１３は前輪ＦＷの回転速度を検知し、その検知結果から車両１００の車速を演算することができる。

走行ハンドル１０２ｂの右端部には、ライダの加速操作を受け付けるアクセルグリップ１０２ｃが設けられている。スイングアーム１０３は、その前端が車体フレーム１０１に揺動自在に支持され、その後端には後輪ＲＷが支持されている。

前輪ＦＲと後輪ＲＷとの間の領域において、車体フレーム１０１には内燃機関１０６と変速機１０７とが支持されている。内燃機関１０６は、並列四気筒の４ストローク・ＤＯＨＣ・水冷エンジンであり、クランクケース、シリンダブロック及びシリンダヘッドを含む。内燃機関１０６は吸気通路１１１を介して空気を吸気し、燃焼後の排気は排気通路１１２から排出される。排気通路１１２は、排気ポートに接続される気筒毎の排気管１１２ａと、これら排気管１１２ａを合流させた集合部１１２ｂと、三元触媒１１２ｃと、消音器１１２ｄとを含む。内燃機関１０６の出力は変速機１０７及び不図示のチェーン伝動機構を介して後輪ＲＷに伝達される。

内燃機関１０６の上方には燃料タンク１０５が配置されており、燃料タンク１０５の後方にはライダが着座するシート１０４が配置されている。燃料タンク１０５の内側には、外気が導入されるエアクリーナボックス１０８が配置されている。エアクリーナボックス１０８の内部空間には、エアクリーナ（不図示）と、吸気通路１１１を構成するエアファンネル１１１ａが配置されており、エアクリーナで濾過された空気がエアファンネル１１１ａを介して内燃機関１０６へ導入可能に構成されている。シート１０４の下方には制御ユニット１０が車体フレーム１０１に支持されている。

＜制御装置＞
図２は内燃機関１０６の制御装置１のブロック図であり、特に、点火制御に関わる構成を示している。内燃機関１０６は、各気筒＃１～＃４のピストンとコンロッドを介して連結されたクランク軸１０６ａを備える。内燃機関１０６の回転はクランク角センサ１２で検知される。

クランク角センサ１２は、本実施形態の場合、非接触の磁気センサである。クランク軸１０６ａには、クランク軸１０６ａと共に回転するロータ１２ａが取り付けられており、ロータ１２ａの外周面には複数の被検知部（例えば突起）が周方向に所定の角度間隔で設けられている。クランク角センサ１２は、被検知部を検知し、その検知信号１２ｂとして所定の回転量毎のパルス列となるパルス信号を出力する。パルス数はクランク軸１０６ａの位相又は角度の指標となり、パルス間の時間Ｔは内燃機関１０６の回転数（回転速度）の指標となる。

その他のセンサ１４は、例えば、スロットル開度を検知するセンサ、吸気圧力を検知するセンサ、カム角を検知するセンサ、水温センサ等が含まれる。点火装置１１は、気筒＃１～＃４毎の点火プラグや点火プラグに高圧電力を供給する電気回路を含み、気筒＃１～＃４毎の燃焼室内に火花を飛ばして混合気を点火する。

制御装置１は、制御ユニット（ＥＣＵ）１０を含む。制御ユニット１０は、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとの入出力インタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。制御ユニット１０は、クランク角センサ１２、車速センサ１３、その他のセンサ１４の検出結果に基づき、点火装置１１を制御する。

＜点火制御モードと点火時期＞
本実施形態の場合、点火制御モードとして、固定点火モードと演算点火モードとが選択的に切り替えられる。固定点火モードでは点火時期が固定される。図３（Ａ）は固定点火モードにおける点火時期（固定点火時期）の一例を示している。

図３（Ａ）の例は、気筒＃１の圧縮上死点（ＴＤＣ）がクランク軸１０６ａの位相で０度である場合を想定し、気筒＃１の固定点火時期はその手前の時期に設定されている。なお、図３（Ａ）において、設定時期とは点火制御モードの設定（切り替え）時期の例を示しており、ＴＤＣの十分手前の時期に設定されている。

演算点火モードは、内燃機関１００の運転状態（回転数、スロットル開度、吸気圧力、水温等）に応じて点火時期を固定点火時期から進角、又は、遅角させるモードである。一例として、内燃機関１００の回転数が高い場合は低い場合よりも進角される。また、冷間時には遅角されて三元触媒１１２ｃの温度上昇を促進する。演算点火モードにおける点火時期は内燃機関１００の運転状態に応じてマップ形式で設定され、その情報や固定点火時期の情報は制御ユニット１０の記憶デバイスに記憶される。

図３（Ｂ）は、点火制御モードの基本的な設定条件を示している。横軸は内燃機関１０６の回転数（クランク軸１０６ａの回転数）であり、ＮＥｉはアイドル回転数、ＮＥｓは点火制御モードの切替回転数の例である。アイドル回転数ＮＥｉは、例えば、１２００～１５００ｒｐｍの範囲内の回転数である。切替回転数ＮＥｓは例えばアイドル回転数より低い回転数に設定される。時間Ｔｓは、切り替え回転数ＮＥｓの時のパルス間の時間Ｔを意味する。

回転数が低い場合、吸気圧力が不安定となる等、内燃機関１００が不安定であることから固定点火モードが設定される。一方、演算点火モードは、冷間時の暖機促進や車両１００の発進時の安定性等、メリットが多い。したがって、切り替え回転数ＮＥｓをより低い回転数に下げることが有利である。

但し、演算点火モードの設定回転数が低回転数域に及ぶと、例えば、点線Ｄで示すように、急激に内燃機関１００の回転数が低下する場合に、点火時期が過進角となる場合がある。例えば、アクセルを煽って発進する場合に、高回転時に設定された、進角した点火時期が、クラッチを接続して回転数が下がった場合に、十分に遅角方向に補正されず、その内燃機関１００の状態で見た場合に過進角となり得る。この点火時期で点火すると、逆回転方向に内燃機関１００のトルクを発生させる要因となり、エンスト等の原因になる。

そこで、本実施形態では、回転数の減速側の変化度合いに応じて固定点火モードを設定する。これにより、直ちに固定点火時期が設定されるので、点火時期が過進角となる場合を回避できる。以下、具体的な制御例を説明する。

＜制御例＞
図４は制御ユニット１０が周期的に繰り返し実行する点火制御の処理の例を示すフローチャートである。Ｓ１ではクランク角センサ１２の検知結果に基づき、クランク軸１０６ａの位相が設定時期（図３（Ａ）参照）か否かを判定する。設定時期であると判定した場合はＳ２へ進み、設定時期でないと判定した場合はＳ４へ進む。

Ｓ２では点火制御モードとして、上述した固定点火モード又は演算点火モードを設定する。詳細は後述する。Ｓ３では気筒毎の点火時期を設定する。固定点火モードにおいては、気筒毎に固定点火時期が設定される。演算点火モードにおいては内燃機関１００の運転状態に応じて気筒毎に点火時期が設定される。

Ｓ４ではＳ３で設定した点火時期が到来したか否かを気筒毎に判定する。点火時期が到来した場合はＳ５へ進み点火処理を行う。点火処理では点火時期が到来した気筒を点火する。以上により処理が終了する。

図５はＳ２のモード設定処理の例を示すフローチャートである。Ｓ１１ではクランク角センサ１２の検知結果に基づいて内燃機関１０６の回転数が、切替回転数ＮＥｓ以下か否かを判定する。本実施形態の場合、パルス間の時間Ｔを計時して時間Ｔｓ（図３（Ｂ））と比較する。時間Ｔ≧時間Ｔｓの関係にある場合、内燃機関１０６の回転数が、切替回転数ＮＥｓ以下と判定する。なお、時間Ｔの情報は、今回の時間Ｔnと前回の処理時の時間Ｔn-1とが記憶デバイスに保存される。

Ｓ１２ではＳ１１の判定の結果、内燃機関１０６の回転数が切替回転数ＮＥｓ以下と判定した場合はＳ１８へ進み、切替回転数ＮＥｓを超えると判定した場合はＳ１３へ進む。Ｓ１８では固定点火モードを設定して処理を終了する。

Ｓ１３では車速が所定車速未満か否かを判定する。車速は車速センサ１３の検知結果に基づき演算される。所定車速は、例えば、アイドル回転数ＮＥｉよりも高い回転数（例えば１２００～２０００ｒｐｍの範囲内の回転数）に設定される。車速が所定車速未満の場合はＳ１５へ進み、車速が所定車速以上の場合は過進角が発生しても、その影響が小さいことからＳ１７へ進む。Ｓ１７では演算点火モードを設定して処理を終了する。

Ｓ１５では、クランク角センサ１２の検知結果に基づいて、内燃機関１０６の回転数の減速側の変化度合いが所定の変化度合い以上か否かを判定する。この判定は、内燃機関１０６の回転数で表すと、
前回の処理時の回転数－今回の処理時の回転数≧閾値回転数差
となり、閾値回転数差としては例えば１００ｒｐｍ～２００ｒｐｍの範囲内の回転数であるが、本実施形態の場合、パルス間の時間Ｔにより判定し、
Ｔn－Ｔn-1≧閾値時間差
となる。閾値時間差は閾値回転数差に相当する時間である。

Ｓ１６ではＳ１５の判定の結果、変化度合いが所定の変化度合い以上と判定した場合は、Ｓ１８へ進み、固定点火モードを設定する。これにより点火時期として過進角となる時期が設定されることを回避することができる。変化度合いが所定の変化度合い未満と判定した場合は、Ｓ１７へ進み、演算点火モードを設定する。

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、図５のモード設定処理において、車速を条件とする処理を含むが（Ｓ１３、Ｓ１４）、この処理を省略した処理も採用可能である。

上記実施形態では、回転数及び変化度合いを、パルス間の時間Ｔを用いて評価したが、パルス間の時間Ｔは、３パルス以上のパルス間の時間の平均値であってもよい。また、クランク軸１０６ａの一回転の時間を計時して回転数を算出してもよい。

＜実施形態のまとめ＞
上記実施形態は少なくとも以下の制御装置を開示している。

１．上記実施形態の制御装置は、
車両(100)に搭載される内燃機関(106)の点火時期を制御する制御装置(1)であって、
前記内燃機関(106)のクランク軸(106a)の回転を検知するクランク角センサ(12)と、
前記クランク角センサ(12)の検知結果に基づいて、前記内燃機関(106)の回転数の減速側の変化度合いが所定の変化度合い以上か否かを判定する変化度合い判定手段(10,S15)と、
点火時期が固定された固定点火モードと、点火時期が進角又は遅角される演算点火モードとを設定する設定手段(10,S12)と、を備え、
前記設定手段は、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合に、前記固定点火モードを設定する(10,S16,S18)。
この実施形態によれば、急激に内燃機関の回転数が低下する場合に、点火時期が過進角の時期となることを抑制することができる。この結果、逆回転方向にトルクが発生する機会を低減できる。

２．上記実施形態では、
前記クランク角センサ(12)の検知結果に基づいて、前記内燃機関(106)の回転数が所定の回転数(NEs)以下か否かを判定する回転数判定手段(10,S11)を備え、
前記設定手段は、
前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下であると前記回転数判定手段が判定した場合に、前記固定点火モードを設定し(10,S12,S18)、
前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下でないと前記回転数判定手段が判定した場合であって、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上でないと前記変化度合い判定手段が判定した場合に、前記演算点火モードを設定し(10,S12,S17)、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合に、前記固定点火モードを設定する(10,S16,S18)。
この実施形態によれば、急激に内燃機関の回転数が低下する場合に、点火時期が過進角の時期となることを抑制することができる。この結果、逆回転方向にトルクが発生する機会を低減できる。演算点火モードが設定される回転数域を広げても、過進角となる事態を抑制することができる。

３．上記実施形態では、
前記設定手段は、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合であって、前記車両(100)の車速が所定の車速未満である場合に、前記固定点火モードを設定する(10,S14,S16,S18)。
この実施形態によれば、車速を参照することで、逆回転方向のトルクの影響が高い状況と、低い状況の場合分けができ、可能性が高いところで固定点火モードを設定することができる。

４．上記実施形態では、
前記所定の回転数とは、アイドル回転数(NEi)の範囲内の回転数である。
この実施形態によれば、アイドル回転数領域において、演算点火モードにおいて点火時期が設定されやすくなる一方、急速に回転数が落ちた場合は、固定点火モードが設定されるので、過進角となる事態を抑制することができる。

５．上記実施形態では、
前記クランク角センサ(12)は、前記クランク軸の所定の回転量毎に検知信号(12b)を出力し、
前記回転数判定手段は、前記検知信号間の時間(T)に基づいて前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下か否かを判定し、
前記変化度合い判定手段は、前記検知信号間の時間(T)に基づいて前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上か否かを判定する。
この実施形態によれば、比較的簡易な処理で回転数と変化度合いの評価ができる。

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

１制御装置、１０制御ユニット、１２クランク角センサ、１００車両、１０６内燃機関

Claims

車両に搭載される内燃機関の点火時期を制御する制御装置であって、
前記内燃機関のクランク軸の回転を検知するクランク角センサと、
前記クランク角センサの検知結果に基づいて、前記内燃機関の回転数の減速側の変化度合いが所定の変化度合い以上か否かを判定する変化度合い判定手段と、
点火時期が固定された固定点火モードと、点火時期が進角又は遅角される演算点火モードとを設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合であって、前記車両の車速が所定の車速未満である場合に、前記固定点火モードを設定する、
ことを特徴とする制御装置。
請求項１に記載の制御装置であって、
前記クランク角センサの検知結果に基づいて、前記内燃機関の回転数が所定の回転数以下か否かを判定する回転数判定手段を備え、
前記設定手段は、
前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下であると前記回転数判定手段が判定した場合に、前記固定点火モードを設定し、
前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下でないと前記回転数判定手段が判定した場合であって、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上でないと前記変化度合い判定手段が判定した場合に、前記演算点火モードを設定し、
前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上であると前記変化度合い判定手段が判定した場合に、前記固定点火モードを設定する、
ことを特徴とする制御装置。
請求項２に記載の制御装置であって、
前記所定の回転数とは、アイドル回転数の範囲内の回転数である、
ことを特徴とする制御装置。
請求項２に記載の制御装置であって、
前記クランク角センサは、前記クランク軸の所定の回転量毎に検知信号を出力し、
前記回転数判定手段は、前記検知信号間の時間に基づいて前記内燃機関の回転数が前記所定の回転数以下か否かを判定し、
前記変化度合い判定手段は、前記検知信号間の時間に基づいて前記変化度合いが前記所定の変化度合い以上か否かを判定する、
ことを特徴とする制御装置。