JP3791938B2 - エンジンの点火時期制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの点火時期制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば船外機用エンジンに通常採用される点火装置として、クランク軸端部に固定されたフライホイールに磁石を組み込んだフライホイールマグネト式のものがある。この点火装置では、点火用トリガ信号を発生するためのパルサコイルを、エンジン本体に対して回動可能の摺動ベースに、上記磁石に対向するよう取り付け、該摺動ベースをスロットル開度に機械的に連動させて回動させることにより、上記トリガ信号の発生するクランク角、ひいては点火時期を可変制御するようにしている。
【０００３】
ところが上記摺動ベース方式の点火時期制御装置の場合、中速回転でスロットル全開の重負荷域でノッキング防止の観点から進角値を制限しており、その結果スロットル全開での最大馬力点（約５５００ｒｐｍ）でも進角値が上記制限値に制限されることとなり、エンジン性能を十分に発揮できない問題がある。
【０００４】
そこで本願出願人は、上記摺動ベースをスロットルと連動させることにより点火時期を負荷に応じて制御するとともに、該負荷に応じた点火時期をエンジン回転数に応じて補正するようにしたエンジンの点火時期制御装置を提案している（特願平６−１６１２３３号）。
【０００５】
【発明が解決使用とする課題】
上記提案に係る点火時期制御装置では、例えば、エンジン始動時及び暖機運転時等の通常運転域以外の運転域においては、摺動ベースの回動位置で決定される点火時期（イニシャル点火時期）を所定の始動時進角又は暖機時進角だけ進角させる始動時進角制御又は暖機時進角制御を行うようにしている。そのため、例えば、スロットルを開いた状態でスタータモータを作動させたり、暖機運転を行うと、スロットル開度に応じて摺動ベースが回動されたことによる進角量に、上記始動時又は暖機時進角量が加算され、過剰進角となり、エンジン回転が必要以上に高くなったり、エンジンにダメージを与えるノッキングが発生したりする問題がある。
【０００６】
上記問題を解消するには、▲１▼エンジン回転数により進角値を制限する方法、▲２▼スロットル開度センサを用いて摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期を検出し、該イニシャル点火時期が進角しているほど始動時進角値，暖機時進角値を小さい値に制限する方法、▲３▼スロットル全閉スイッチを設けて全閉時以外の場合には始動時進角等を停止する方法、等が考えられる。
【０００７】
しかし上記▲１▼の場合、ニュートラルの場合とシフトインの場合とで条件が大きく変わってしまい進角による効果が、特に暖機運転では確保しにくい。一方、シフトイン時に効果のある回転数となるように進角値を決定すると、ニュートラル時に回転数が上がり過ぎてしまう問題があり、また▲２▼の場合はスロットル開度センサが必要な分だけコスト高となり、さらにまた▲３▼の場合は全閉時以外には制御が効かなくなる、等の問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、スロットル開度センサ等の特別のセンサを設けることなく摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期を求めることができ、該イニシャル点火時期に応じて進角量を制御することにより、始動時進角，暖機時進角制御等を行う場合にもエンジン回転が必要以上に高くなることがなく、またノッキングが発生することもないエンジンの点火時期制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、点火用トリガ信号を発生するパルサコイルが固定された摺動ベースをエンジン本体に対して回動させることによりトリガ発生時クランク角を可変とし、該トリガ発生時クランク角に基づいて点火時期を制御するようにしたエンジンの点火時期制御装置において、クランク軸の角度位置で一義的に決定され、かつクランク軸との相対角度位置が不変であるクランク角依存信号を発生するクランク角依存信号発生手段と、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置を上記クランク角依存信号に基づいて求めるトリガ発生時クランク角演算手段と、トリガ発生時クランク角及びエンジン運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、上記クランク角依存信号発生手段が、クランク軸に固定された永久磁石と、該永久磁石に対向するようにエンジン本体に固定されたコイルとを備え、ＣＤＩユニット用コンデンサを充電するチャージコイル又は外部負荷充電用ライトコイルであり、上記トリガ発生時クランク角演算手段が、トリガ発生時から上記チャージコイル出力又はライトコイル出力の立ち上がり，立ち下がりあるいはピーク時までの経過時間を求めるとともに該経過時間をエンジン回転数に応じてクランク角に換算し、該換算されたクランク角によりトリガ発生時クランク角を求めるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、上記点火時期制御手段が、始動時の点火時期を、上記トリガ発生時クランク角に基づくイニシャル点火時期から始動時進角値だけ進角させ、かつ所定の制限点火時期内に制限するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
なお、本発明におけるクランク角とは、クランク軸の基準位置、例えば上死点位置からの回転角度の意味である。またクランク角依存信号が特定状態、例えば極大点，極小点，あるいは正側又は負側立ち上がり点等にある場合のクラン角は既知である。
【００１３】
なお、暖機運転時における点火時期を暖機時進角値だけ進角させ、かつ制限点火時期内に制限するようにしても良い。
【００１４】
【作用】
本発明に係るエンジンの点火時期制御装置によれば、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置が上記クランク角依存信号に基づいて求められる。即ちトリガ信号発生時から例えばチャージコイル出力の立ち上がり時までの時間がエンジン回転数に応じてクランク角に換算され、該換算されたクランク角及び上記立ち上がり時における既知のクランク角からトリガ発生時クランク角が求められ、該トリガ発生時クランク角及びエンジン運転状態に応じて点火時期が制御される。
【００１５】
このように本発明では、クランク軸の角度位置に一義的に対応するクランク角依存信号に基づいてトリガ発生時クランク角を求めるようにしたので、摺動ベースの回動位置をスロットル開度センサによって求め、該回動位置からトリガ発生時クランク角を求める場合のようなスロットル開度センサは不要である。また、スロットル開度からトリガ発生時クランク角を求める場合に比較してより直接的であり、それだけ精度が高い。
【００１６】
また、トリガ発生時クランク角の絶対値を求めることができるので、例えば請求項２に示すように、始動時進角制御を行う場合にも、点火時期の絶対値が判ることから過剰進角を防止でき、エンジン回転の必要以上の上昇やノッキングの発生を回避できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図６は本発明の一実施例による船外機の点火時期制御装置を説明するための図であり、図１は上記船外機の全体構造を示す側面図、図２は上記船外機のフライホイールを一部除いた平面図、図３は上記実施例装置の一部断面側面図、図４は上記実施例装置の制御構成を示す図、図５，図６は上記実施例装置の動作を説明するための波形図，フローチャートである。
【００１８】
本実施例では、船外機用エンジンとして２サイクル２気筒エンジンを用いており、上記エンジン本体１０にはクランク軸１２が縦置き配置され、該クランク軸１２に対して横置き配置のピストン（不図示）が連結されている。また、上記エンジン本体１０に対して、各気筒に応じた上下の吸気マニホールド１４、上下の気化器１６、および吸気箱１８が順に連結され、これらと反対側にはシリンダヘッド１９が装着され、このシリンダヘッド１９に点火プラグ２０が取り付けられている。
【００１９】
上記クランク軸１２の上端部には、図３に示すように、フライホイール２２のボス部が、半月キー２４およびナット２６によって固定されている。上記フライホイール２２の内面には、図２に示すように、永久磁石２８が複数個設けられ、この永久磁石２８に対向するようにチャージコイル３０及びライトコイル３０がエンジン本体１０にボルト４２で固定して配設されている。このチャージコイル３０は、クランク軸１２との相対角度位置は不変であり、本発明のクランク角依存信号出力手段となっている。なお、３２はリングギアであり、上記フライホイール２２の外周に固定されるとともに、エンジン始動時には図示しないスタータからの回転力を受けるようになっている。また、上記リングギヤ３２に対向するようにクランク角センサ７０が配設されており、該センサ７０はクランク軸１２の回転角とともに回転数を検出するようになっている。
【００２０】
３４は点火時期制御用の円環状の摺動ベースであり、エンジン本体上端の筒状部分にメタルインサート３６を介して回動自在に装着されている。上記摺動ベース３４の下部は、摩耗防止用のワッシャ３８を介して上記エンジン本体１０に保持されている。また、上記摺動ベース３４の上部は、例えば板金に樹脂をコーティングすることにより形成される押え板４０により保持されている。該押え板４０は、上記摺動ベース３４が装着される上記エンジン本体１０上端面に取付ボルト４２を介して固定されており、上記押え板４０の取り付け部は摺動ベース３４の外周縁よりも半径方向内側となっている。なお、上記摺動ベース３４の上端は、上方への突起部３５が押え板４０の下面に接触するようになっている。また、４４はベアリング、４５はシール部材である。
【００２１】
上記円環状の摺動ベース３４の一部から半径方向外側に一体的に腕部４８が突出し、フライホイール２２より外側の位置においてこの腕部４８上にパルサーコイル５０が配置されている。上記フライホイールの外周面には、半径方向に突出し、かつ上記パルサコイル５０と対向する凸部２２ａが１８０度に渡って形成されている。従って上記パルサーコイル５０は、クランク軸１２が一回転する間に、上記凸部の始点及び終点に対向した時点で正パルス及び負パルスを発生し、該正，負パルスが点火用トリガ信号として使用される。
【００２２】
また、エンジン本体１０の側面にはスロットル弁開度と点火時期とを相関制御する制御装置５２が取り付けられている。詳細には図１に示すように、エンジン本体１０の側面に取付ボルト５３を介して第１レバー５４が回動自在に軸支され、この第１レバー５４の一端にはスロットルワイヤ５６が連結され、他端にはリンク５７を介してカム５８が連結されている。該カム５８は取付ボルト５９の回りに回動し得るように構成され、上記気化器１６内のスロットル弁６０と一体に回動するレバー６１のカムフォロア６２と接している。なお、６３は各気化器１６の上記レバー６１を連動させるリンクである。
【００２３】
上記第１レバー５４と同軸に回動し得るように第２レバー６５が軸支され、この第２レバー６５と第１レバー５４との間には両者を関連させて作動させるためのトーションばね６６が介設されている。上記第２レバー６５の端部はリンク６８を介して上記摺動ベース３４の腕部４８に連結されている。
【００２４】
また、上記スロットルワイヤ５６は、図示しないスロットルレバーに接続されており、このスロットルレバーの開度に応じて第１レバー５４が回動し、上記リンク５７，カム５８を介してスロットル弁６０が開閉する。また同時に第１レバー５４，トーションばね６６を介して第２レバー６５も回動し、これにより上記摺動ベース３４が機械的に回動し、もって点火時期を負荷（スロットル開度）に応じた進角値に制御する負荷進角制御手段７３が構成されている。
【００２５】
そして、本実施例エンジンはコントロールユニットユニット７２を備えており、該コントロールユニット７２は、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置を上記チャージコイル３０からの出力に基づいて求めるトリガ発生時クランク角演算手段７６として機能し、また上記負荷進角制御手段７３による負荷対応進角値を、上記トリガ発生時クランク角，及びエンジンの運転状態、例えばエンジン回転数，始動時，暖機時等によって補正する点火時期制御手段７５としても機能か、エンジンの回転数進角制御，始動進角制御，暖機進角制御を行う。
【００２６】
次に上記実施例の動作について説明する。
例えばスロットルレバーの回動によりスロットルワイヤ５６が全開方向へ移動すると、制御装置５２の第１レバー５４が回動し、上記リンク並びにカム機構を介して気化器１６のスロットル弁６０が開き、吸入空気量が増大する。
【００２７】
上記スロットル弁６０の開と同時に、第１レバー５４にトーションばね６６を介して連結された上記第２レバー６５も連動して回動され、これによって腕部４８を介して摺動ベース３４がエンジン本体１０の回りに所定角度回動される。例えば、スロットル弁６０が開かれると点火時期を進角させるべく、クランク軸１２の回転方向とは逆方向に摺動ベース３４が回動される。これにより、上記フライホイール２２に対向するパルサコイル５０からのトリガ信号の発生時期が早くなり点火時期が進角する。
【００２８】
一方、上記コントロールユニット７２はエンジン回転数に応じて上記摺動ベース３４の回動による進角値を補正する。例えばスロットル開度が２０゜以下の低，中負荷域では進角値は負荷スロットル開度に応じた値に制御されるが、スロットル開度が２０°以上の中，高負荷域においては2500〜3000rpm までは、エンジン回転数に関わらず進角値は一定に制御される。一方、3500〜5000rpm においては、進角値が減少するように補正される。これは、上述のノッキング防止を図るためである。そして5500rpm を越えるとエンジン回転数による進角の補正が解除される。
【００２９】
また、本実施例エンジンでは、図５に示すように、スタータスイッチがオンしている期間（始動時）には上記摺動ベースの回動位置で決定されるイニシャル点火時期（上死点後（ＡＴＤＣ）約９°）を例えば１６°進角して上死点前（ＢＴＤＣ）約７°とする始動時進角制御が行われる。この始動時進角制御を、摺動ベースの回動位置と関連させることなく無関係に行うようにした場合、例えばスロットルを開けながら始動操作を行うと、図５に破線で示すように点火時期が上死点前３０°以上と過剰進角となり、エンジン回転数が過大となったり、ノッキングが発生したりする。
【００３０】
そこで本実施例では、始動時進角制御において、点火時期を上死点前１０°付近に制限することとした。そして摺動ベースの回動角度によるイニシャル点火時期が上記制限値（上死点前１０°）を越えて進角した場合には該イニシャル点火時期を採用するようにした。なおスタータスイッチがオフした後、１秒経過により摺動ベースの回動位置によるイニシャル点火時期をそのまま採用する通常進角制御又は後述する暖機時進角制御に移行し、始動時進角制御は解除する。
【００３１】
上述の始動時進角制御を行うには、摺動ベースによるイニシャル点火時期の絶対値を検出する必要があるが、このイニシャル点火時期の検出方法を図６，図７に基づいて説明する。図６（ａ）は上記パルサコイル５０から出力される点火用トリガ信号であり、本実施例の場合は第１気筒用，第２気筒用トリガ信号が発生する。このトリガ信号は、クランク角１８０度毎に発生するが、上述のように摺動ベースの回動位置がクランク軸に対して変化するので、該トリガ信号発生時クランク角も変動し絶対値は不明であることから、コントロールユニット７２において後述する方法で求めることとした。
【００３２】
図６（ｂ）は、上記チャージコイル３０の出力であり、これはクランク角によって一義的に決定される出力であり、例えば正側から負側に切り替わった時点、つまり負側出力の立ち上がる点ａのクランク角は常に一定である。同図（ｃ）は上記チャージコイル出力の負側立ち上がり点ａにて出力される検出信号である。また同図（ｄ）は、実際に点火処理が行われる点火時期であり、例えば第１気筒用トリガ信号の発生時点を基準にして第２気筒の点火時期が制御される。
【００３３】
上記トリガ信号発生時のクランク角の求め方を図７に基づいて詳述する。
制御フローがスタートすると、エンジン温度検出信号，スタータスイッチ信号，エンジン回転数検出信号が読み込まれ、始動時進角制御を行うべき領域か否かが判断され（ステップＳ１，Ｓ２）、該領域でない場合には、点火時を、摺動ベースをスロットル開度に連動して回動させることによるイニシャル点火時期とする通常の摺動ベースによる点火時期制御が行われる（ステップＳ３）。
【００３４】
スタータスイッチがオンしていることから始動時進角制御領域であると判断された場合には、上記パルサコイル５０からのトリガ信号の発生時刻が読み込まれるとともに、チャージコイル３０からの出力信号の負側立ち上がり点ａの時刻が読み込まれる（ステップＳ４，Ｓ５）。なお、この立ち上がり点ａのクランク角θo は既知である。
【００３５】
上記トリガ信号の発生時刻から上記チャージコイル出力の負側立ち上がり点ａまでの経過時間Ｔ１が算出され（ステップＳ６）、該経過時間Ｔ１がエンジン回転速度に応じてクランク角θａに換算され、上記チャージコイル出力の負側立上がり点ａのクランク角θo から上記換算されたクランク角θa を差し引くことにより、上記トリガ信号の発生したクランク角θ１が求められる（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００３６】
そして上記トリガ発生クランク角θ１に基づいて第２気筒の実際の点火処理がなされる。まずエンジン回転数−進角値マップによりその時のエンジン回転数に対応した実際の点火時期θ２が読み取られ（ステップＳ９）、上記トリガ発生クランク角θ１から実際に点火するクランク角θ２までのクランク角θが求められ（ステップＳ１０）、上記トリガ発生からクランク軸がθ回転した時点で点火が行われる（ステップＳ１１）。
【００３７】
ここで図６（ｅ）に示すように、上記クランク角センサ７０からのパルス数をカウントすることにより、上記トリガ発生からθａ及びθをカウントするようにしても良い。このようにした場合には、エンジン回転速度が変化した場合にも精度よく点火時期を制御できる。
【００３８】
上述の始動時進角制御では、トリガ発生時クランク角に基づくイニシャル点火時期から１６°進角されるが、スロットルを開けて摺動ベースが回動したことによりイニシャル点火時期が進角し、上記１６°の始動時進角により点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合にはこの上死点前１０°に制限される。なお、上述のように、イニシャル点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合には始動時進角量零とし、イニシャル点火時期で点火する制御が行われる。
【００３９】
次に暖機時進角制御について説明する。
暖機時進角制御では、表１に示すように、イニシャル点火時期に対してエンジン温度（サーモセンサ温度）が低いほど大きく進角させるが、この場合にも摺動ベースの回動位置による進角量に上記暖機時進角量を加算した結果、点火時期が上死点前１０°より進角側になった場合には、上死点前１０°に制限する。そして摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合にはこのイニシャル点火時期で点火を行う。また暖機進角制御は、エンジン温度が進角値が零となる温度（３５℃）以上となった場合、あるいはエンジン回転数が所定回転数（例えば３０００ｒｐｍ）以上となった場合に解除する。
【００４０】
【表１】
【００４１】
このように本実施例では、トリガ信号発生時からチャージコイル出力の立ち上がり時までの経過時間をエンジン回転数に基づいてクランク角に換算し、該換算されたクランク角と上記立ち上がり時の既知のクランク角からトリガ信号発生時のクランク角を求めるようにしたので、摺動ベースの回動角度をスロットル開度センサ等で検出することなく、トリガ信号発生クランク角を得ることができ、スロットル回動センサを使用する場合に比較して装置を安価に構成することができるとともに検出精度を向上できる。
【００４２】
また上記トリガ発生時のクランク角を求めることが可能なので、スロットル開度に応じた負荷対応点火時期制御を行いながら、該負荷対応点火時期をエンジン回転数に応じて補正することが可能であり、また始動時進角制御，暖機時進角制御において、点火時期の絶対値に制限を設けることが可能であり、過剰進角によるエンジン過回転，ノッキングの発生を防止できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るエンジンの点火時期制御装置によれば、上記トリガ信号発生時のクランク角をクランク角依存信号に基づいて求めるようにしたので、スロットル開度センサによって摺動ベースの回動位置を特別に検出することなくトリガ発生時のクランク角を求めることが可能であり、装置を安価に構成できるとともに、より直接的に求めることからより精度を向上できる効果がる。
【００４４】
また、トリガ発生時から例えばチャージコイル出力の立ち上がり時までの経過時間をエンジン回転数に応じてクランク角に換算され、該換算されたクランク角によりトリガ発生時クランク角を求めるようにしたので、特別のセンサを設けることなくトリガ発生時のクランク角を求めることができる効果がある。
【００４５】
さらにまた請求項２の発明によれば、トリガ発生時クランク角の絶対値が判るので、始動時進角制御を行う場合に点火時期の絶対値に制限を設けることができ、過剰進角を防止してエンジン回転の必要以上の上昇やノッキングの発生を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による船外機の全体構成を示す側面図である。
【図２】上記実施例船外機のフライホイールを一部除いた平面図である。
【図３】上記実施例船外機の摺動ベース部分の一部断面側面図である。
【図４】上記実施例装置のブロック構成図である。
【図５】上記実施例装置の始動時進角制御を説明するための制御特性図である。
【図６】上記実施例装置の動作を説明するための波形図である。
【図７】上記実施例装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１０ エンジン本体
１２ クランク軸
３０ チャージコイル（クランク角依存信号出力手段）
３４ 摺動ベース
５０ パルサコイル
７４ 点火時期制御装置
７２ コントロールユニット（トリガ発生クランク角演算手段，点火時期制御手段）
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンの点火時期制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば船外機用エンジンに通常採用される点火装置として、クランク軸端部に固定されたフライホイールに磁石を組み込んだフライホイールマグネト式のものがある。この点火装置では、点火用トリガ信号を発生するためのパルサコイルを、エンジン本体に対して回動可能の摺動ベースに、上記磁石に対向するよう取り付け、該摺動ベースをスロットル開度に機械的に連動させて回動させることにより、上記トリガ信号の発生するクランク角、ひいては点火時期を可変制御するようにしている。
【０００３】
ところが上記摺動ベース方式の点火時期制御装置の場合、中速回転でスロットル全開の重負荷域でノッキング防止の観点から進角値を制限しており、その結果スロットル全開での最大馬力点（約５５００ｒｐｍ）でも進角値が上記制限値に制限されることとなり、エンジン性能を十分に発揮できない問題がある。
【０００４】
そこで本願出願人は、上記摺動ベースをスロットルと連動させることにより点火時期を負荷に応じて制御するとともに、該負荷に応じた点火時期をエンジン回転数に応じて補正するようにしたエンジンの点火時期制御装置を提案している（特願平６−１６１２３３号）。
【０００５】
【発明が解決使用とする課題】
上記提案に係る点火時期制御装置では、例えば、エンジン始動時及び暖機運転時等の通常運転域以外の運転域においては、摺動ベースの回動位置で決定される点火時期（イニシャル点火時期）を所定の始動時進角又は暖機時進角だけ進角させる始動時進角制御又は暖機時進角制御を行うようにしている。そのため、例えば、スロットルを開いた状態でスタータモータを作動させたり、暖機運転を行うと、スロットル開度に応じて摺動ベースが回動されたことによる進角量に、上記始動時又は暖機時進角量が加算され、過剰進角となり、エンジン回転が必要以上に高くなったり、エンジンにダメージを与えるノッキングが発生したりする問題がある。
【０００６】
上記問題を解消するには、▲１▼エンジン回転数により進角値を制限する方法、▲２▼スロットル開度センサを用いて摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期を検出し、該イニシャル点火時期が進角しているほど始動時進角値，暖機時進角値を小さい値に制限する方法、▲３▼スロットル全閉スイッチを設けて全閉時以外の場合には始動時進角等を停止する方法、等が考えられる。
【０００７】
しかし上記▲１▼の場合、ニュートラルの場合とシフトインの場合とで条件が大きく変わってしまい進角による効果が、特に暖機運転では確保しにくい。一方、シフトイン時に効果のある回転数となるように進角値を決定すると、ニュートラル時に回転数が上がり過ぎてしまう問題があり、また▲２▼の場合はスロットル開度センサが必要な分だけコスト高となり、さらにまた▲３▼の場合は全閉時以外には制御が効かなくなる、等の問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、スロットル開度センサ等の特別のセンサを設けることなく摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期を求めることができ、該イニシャル点火時期に応じて進角量を制御することにより、始動時進角，暖機時進角制御等を行う場合にもエンジン回転が必要以上に高くなることがなく、またノッキングが発生することもないエンジンの点火時期制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、点火用トリガ信号を発生するパルサコイルが固定された摺動ベースをエンジン本体に対して回動させることによりトリガ発生時クランク角を可変とし、該トリガ発生時クランク角に基づいて点火時期を制御するようにしたエンジンの点火時期制御装置において、クランク軸の角度位置で一義的に決定され、かつクランク軸との相対角度位置が不変であるクランク角依存信号を発生するクランク角依存信号発生手段と、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置を上記クランク角依存信号に基づいて求めるトリガ発生時クランク角演算手段と、トリガ発生時クランク角及びエンジン運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、上記クランク角依存信号発生手段が、クランク軸に固定された永久磁石と、該永久磁石に対向するようにエンジン本体に固定されたコイルとを備え、ＣＤＩユニット用コンデンサを充電するチャージコイル又は外部負荷充電用ライトコイルであり、上記トリガ発生時クランク角演算手段が、トリガ発生時から上記チャージコイル出力又はライトコイル出力の立ち上がり，立ち下がりあるいはピーク時までの経過時間を求めるとともに該経過時間をエンジン回転数に応じてクランク角に換算し、該換算されたクランク角によりトリガ発生時クランク角を求めるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、上記点火時期制御手段が、始動時の点火時期を、上記トリガ発生時クランク角に基づくイニシャル点火時期から始動時進角値だけ進角させ、かつ所定の制限点火時期内に制限するように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
なお、本発明におけるクランク角とは、クランク軸の基準位置、例えば上死点位置からの回転角度の意味である。またクランク角依存信号が特定状態、例えば極大点，極小点，あるいは正側又は負側立ち上がり点等にある場合のクラン角は既知である。
【００１３】
なお、暖機運転時における点火時期を暖機時進角値だけ進角させ、かつ制限点火時期内に制限するようにしても良い。
【００１４】
【作用】
本発明に係るエンジンの点火時期制御装置によれば、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置が上記クランク角依存信号に基づいて求められる。即ちトリガ信号発生時から例えばチャージコイル出力の立ち上がり時までの時間がエンジン回転数に応じてクランク角に換算され、該換算されたクランク角及び上記立ち上がり時における既知のクランク角からトリガ発生時クランク角が求められ、該トリガ発生時クランク角及びエンジン運転状態に応じて点火時期が制御される。
【００１５】
このように本発明では、クランク軸の角度位置に一義的に対応するクランク角依存信号に基づいてトリガ発生時クランク角を求めるようにしたので、摺動ベースの回動位置をスロットル開度センサによって求め、該回動位置からトリガ発生時クランク角を求める場合のようなスロットル開度センサは不要である。また、スロットル開度からトリガ発生時クランク角を求める場合に比較してより直接的であり、それだけ精度が高い。
【００１６】
また、トリガ発生時クランク角の絶対値を求めることができるので、例えば請求項２に示すように、始動時進角制御を行う場合にも、点火時期の絶対値が判ることから過剰進角を防止でき、エンジン回転の必要以上の上昇やノッキングの発生を回避できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図６は本発明の一実施例による船外機の点火時期制御装置を説明するための図であり、図１は上記船外機の全体構造を示す側面図、図２は上記船外機のフライホイールを一部除いた平面図、図３は上記実施例装置の一部断面側面図、図４は上記実施例装置の制御構成を示す図、図５，図６は上記実施例装置の動作を説明するための波形図，フローチャートである。
【００１８】
本実施例では、船外機用エンジンとして２サイクル２気筒エンジンを用いており、上記エンジン本体１０にはクランク軸１２が縦置き配置され、該クランク軸１２に対して横置き配置のピストン（不図示）が連結されている。また、上記エンジン本体１０に対して、各気筒に応じた上下の吸気マニホールド１４、上下の気化器１６、および吸気箱１８が順に連結され、これらと反対側にはシリンダヘッド１９が装着され、このシリンダヘッド１９に点火プラグ２０が取り付けられている。
【００１９】
上記クランク軸１２の上端部には、図３に示すように、フライホイール２２のボス部が、半月キー２４およびナット２６によって固定されている。上記フライホイール２２の内面には、図２に示すように、永久磁石２８が複数個設けられ、この永久磁石２８に対向するようにチャージコイル３０及びライトコイル３０がエンジン本体１０にボルト４２で固定して配設されている。このチャージコイル３０は、クランク軸１２との相対角度位置は不変であり、本発明のクランク角依存信号出力手段となっている。なお、３２はリングギアであり、上記フライホイール２２の外周に固定されるとともに、エンジン始動時には図示しないスタータからの回転力を受けるようになっている。また、上記リングギヤ３２に対向するようにクランク角センサ７０が配設されており、該センサ７０はクランク軸１２の回転角とともに回転数を検出するようになっている。
【００２０】
３４は点火時期制御用の円環状の摺動ベースであり、エンジン本体上端の筒状部分にメタルインサート３６を介して回動自在に装着されている。上記摺動ベース３４の下部は、摩耗防止用のワッシャ３８を介して上記エンジン本体１０に保持されている。また、上記摺動ベース３４の上部は、例えば板金に樹脂をコーティングすることにより形成される押え板４０により保持されている。該押え板４０は、上記摺動ベース３４が装着される上記エンジン本体１０上端面に取付ボルト４２を介して固定されており、上記押え板４０の取り付け部は摺動ベース３４の外周縁よりも半径方向内側となっている。なお、上記摺動ベース３４の上端は、上方への突起部３５が押え板４０の下面に接触するようになっている。また、４４はベアリング、４５はシール部材である。
【００２１】
上記円環状の摺動ベース３４の一部から半径方向外側に一体的に腕部４８が突出し、フライホイール２２より外側の位置においてこの腕部４８上にパルサーコイル５０が配置されている。上記フライホイールの外周面には、半径方向に突出し、かつ上記パルサコイル５０と対向する凸部２２ａが１８０度に渡って形成されている。従って上記パルサーコイル５０は、クランク軸１２が一回転する間に、上記凸部の始点及び終点に対向した時点で正パルス及び負パルスを発生し、該正，負パルスが点火用トリガ信号として使用される。
【００２２】
また、エンジン本体１０の側面にはスロットル弁開度と点火時期とを相関制御する制御装置５２が取り付けられている。詳細には図１に示すように、エンジン本体１０の側面に取付ボルト５３を介して第１レバー５４が回動自在に軸支され、この第１レバー５４の一端にはスロットルワイヤ５６が連結され、他端にはリンク５７を介してカム５８が連結されている。該カム５８は取付ボルト５９の回りに回動し得るように構成され、上記気化器１６内のスロットル弁６０と一体に回動するレバー６１のカムフォロア６２と接している。なお、６３は各気化器１６の上記レバー６１を連動させるリンクである。
【００２３】
上記第１レバー５４と同軸に回動し得るように第２レバー６５が軸支され、この第２レバー６５と第１レバー５４との間には両者を関連させて作動させるためのトーションばね６６が介設されている。上記第２レバー６５の端部はリンク６８を介して上記摺動ベース３４の腕部４８に連結されている。
【００２４】
また、上記スロットルワイヤ５６は、図示しないスロットルレバーに接続されており、このスロットルレバーの開度に応じて第１レバー５４が回動し、上記リンク５７，カム５８を介してスロットル弁６０が開閉する。また同時に第１レバー５４，トーションばね６６を介して第２レバー６５も回動し、これにより上記摺動ベース３４が機械的に回動し、もって点火時期を負荷（スロットル開度）に応じた進角値に制御する負荷進角制御手段７３が構成されている。
【００２５】
そして、本実施例エンジンはコントロールユニットユニット７２を備えており、該コントロールユニット７２は、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置を上記チャージコイル３０からの出力に基づいて求めるトリガ発生時クランク角演算手段７６として機能し、また上記負荷進角制御手段７３による負荷対応進角値を、上記トリガ発生時クランク角，及びエンジンの運転状態、例えばエンジン回転数，始動時，暖機時等によって補正する点火時期制御手段７５としても機能か、エンジンの回転数進角制御，始動進角制御，暖機進角制御を行う。
【００２６】
次に上記実施例の動作について説明する。
例えばスロットルレバーの回動によりスロットルワイヤ５６が全開方向へ移動すると、制御装置５２の第１レバー５４が回動し、上記リンク並びにカム機構を介して気化器１６のスロットル弁６０が開き、吸入空気量が増大する。
【００２７】
上記スロットル弁６０の開と同時に、第１レバー５４にトーションばね６６を介して連結された上記第２レバー６５も連動して回動され、これによって腕部４８を介して摺動ベース３４がエンジン本体１０の回りに所定角度回動される。例えば、スロットル弁６０が開かれると点火時期を進角させるべく、クランク軸１２の回転方向とは逆方向に摺動ベース３４が回動される。これにより、上記フライホイール２２に対向するパルサコイル５０からのトリガ信号の発生時期が早くなり点火時期が進角する。
【００２８】
一方、上記コントロールユニット７２はエンジン回転数に応じて上記摺動ベース３４の回動による進角値を補正する。例えばスロットル開度が２０゜以下の低，中負荷域では進角値は負荷スロットル開度に応じた値に制御されるが、スロットル開度が２０°以上の中，高負荷域においては2500〜3000rpm までは、エンジン回転数に関わらず進角値は一定に制御される。一方、3500〜5000rpm においては、進角値が減少するように補正される。これは、上述のノッキング防止を図るためである。そして5500rpm を越えるとエンジン回転数による進角の補正が解除される。
【００２９】
また、本実施例エンジンでは、図５に示すように、スタータスイッチがオンしている期間（始動時）には上記摺動ベースの回動位置で決定されるイニシャル点火時期（上死点後（ＡＴＤＣ）約９°）を例えば１６°進角して上死点前（ＢＴＤＣ）約７°とする始動時進角制御が行われる。この始動時進角制御を、摺動ベースの回動位置と関連させることなく無関係に行うようにした場合、例えばスロットルを開けながら始動操作を行うと、図５に破線で示すように点火時期が上死点前３０°以上と過剰進角となり、エンジン回転数が過大となったり、ノッキングが発生したりする。
【００３０】
そこで本実施例では、始動時進角制御において、点火時期を上死点前１０°付近に制限することとした。そして摺動ベースの回動角度によるイニシャル点火時期が上記制限値（上死点前１０°）を越えて進角した場合には該イニシャル点火時期を採用するようにした。なおスタータスイッチがオフした後、１秒経過により摺動ベースの回動位置によるイニシャル点火時期をそのまま採用する通常進角制御又は後述する暖機時進角制御に移行し、始動時進角制御は解除する。
【００３１】
上述の始動時進角制御を行うには、摺動ベースによるイニシャル点火時期の絶対値を検出する必要があるが、このイニシャル点火時期の検出方法を図６，図７に基づいて説明する。図６（ａ）は上記パルサコイル５０から出力される点火用トリガ信号であり、本実施例の場合は第１気筒用，第２気筒用トリガ信号が発生する。このトリガ信号は、クランク角１８０度毎に発生するが、上述のように摺動ベースの回動位置がクランク軸に対して変化するので、該トリガ信号発生時クランク角も変動し絶対値は不明であることから、コントロールユニット７２において後述する方法で求めることとした。
【００３２】
図６（ｂ）は、上記チャージコイル３０の出力であり、これはクランク角によって一義的に決定される出力であり、例えば正側から負側に切り替わった時点、つまり負側出力の立ち上がる点ａのクランク角は常に一定である。同図（ｃ）は上記チャージコイル出力の負側立ち上がり点ａにて出力される検出信号である。また同図（ｄ）は、実際に点火処理が行われる点火時期であり、例えば第１気筒用トリガ信号の発生時点を基準にして第２気筒の点火時期が制御される。
【００３３】
上記トリガ信号発生時のクランク角の求め方を図７に基づいて詳述する。
制御フローがスタートすると、エンジン温度検出信号，スタータスイッチ信号，エンジン回転数検出信号が読み込まれ、始動時進角制御を行うべき領域か否かが判断され（ステップＳ１，Ｓ２）、該領域でない場合には、点火時を、摺動ベースをスロットル開度に連動して回動させることによるイニシャル点火時期とする通常の摺動ベースによる点火時期制御が行われる（ステップＳ３）。
【００３４】
スタータスイッチがオンしていることから始動時進角制御領域であると判断された場合には、上記パルサコイル５０からのトリガ信号の発生時刻が読み込まれるとともに、チャージコイル３０からの出力信号の負側立ち上がり点ａの時刻が読み込まれる（ステップＳ４，Ｓ５）。なお、この立ち上がり点ａのクランク角θo は既知である。
【００３５】
上記トリガ信号の発生時刻から上記チャージコイル出力の負側立ち上がり点ａまでの経過時間Ｔ１が算出され（ステップＳ６）、該経過時間Ｔ１がエンジン回転速度に応じてクランク角θａに換算され、上記チャージコイル出力の負側立上がり点ａのクランク角θo から上記換算されたクランク角θa を差し引くことにより、上記トリガ信号の発生したクランク角θ１が求められる（ステップＳ７，Ｓ８）。
【００３６】
そして上記トリガ発生クランク角θ１に基づいて第２気筒の実際の点火処理がなされる。まずエンジン回転数−進角値マップによりその時のエンジン回転数に対応した実際の点火時期θ２が読み取られ（ステップＳ９）、上記トリガ発生クランク角θ１から実際に点火するクランク角θ２までのクランク角θが求められ（ステップＳ１０）、上記トリガ発生からクランク軸がθ回転した時点で点火が行われる（ステップＳ１１）。
【００３７】
ここで図６（ｅ）に示すように、上記クランク角センサ７０からのパルス数をカウントすることにより、上記トリガ発生からθａ及びθをカウントするようにしても良い。このようにした場合には、エンジン回転速度が変化した場合にも精度よく点火時期を制御できる。
【００３８】
上述の始動時進角制御では、トリガ発生時クランク角に基づくイニシャル点火時期から１６°進角されるが、スロットルを開けて摺動ベースが回動したことによりイニシャル点火時期が進角し、上記１６°の始動時進角により点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合にはこの上死点前１０°に制限される。なお、上述のように、イニシャル点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合には始動時進角量零とし、イニシャル点火時期で点火する制御が行われる。
【００３９】
次に暖機時進角制御について説明する。
暖機時進角制御では、表１に示すように、イニシャル点火時期に対してエンジン温度（サーモセンサ温度）が低いほど大きく進角させるが、この場合にも摺動ベースの回動位置による進角量に上記暖機時進角量を加算した結果、点火時期が上死点前１０°より進角側になった場合には、上死点前１０°に制限する。そして摺動ベースの回動によるイニシャル点火時期が上死点前１０°より進角側となった場合にはこのイニシャル点火時期で点火を行う。また暖機進角制御は、エンジン温度が進角値が零となる温度（３５℃）以上となった場合、あるいはエンジン回転数が所定回転数（例えば３０００ｒｐｍ）以上となった場合に解除する。
【００４０】
【表１】
このように本実施例では、トリガ信号発生時からチャージコイル出力の立ち上がり時までの経過時間をエンジン回転数に基づいてクランク角に換算し、該換算されたクランク角と上記立ち上がり時の既知のクランク角からトリガ信号発生時のクランク角を求めるようにしたので、摺動ベースの回動角度をスロットル開度センサ等で検出することなく、トリガ信号発生クランク角を得ることができ、スロットル回動センサを使用する場合に比較して装置を安価に構成することができるとともに検出精度を向上できる。
【００４２】
また上記トリガ発生時のクランク角を求めることが可能なので、スロットル開度に応じた負荷対応点火時期制御を行いながら、該負荷対応点火時期をエンジン回転数に応じて補正することが可能であり、また始動時進角制御，暖機時進角制御において、点火時期の絶対値に制限を設けることが可能であり、過剰進角によるエンジン過回転，ノッキングの発生を防止できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るエンジンの点火時期制御装置によれば、上記トリガ信号発生時のクランク角をクランク角依存信号に基づいて求めるようにしたので、スロットル開度センサによって摺動ベースの回動位置を特別に検出することなくトリガ発生時のクランク角を求めることが可能であり、装置を安価に構成できるとともに、より直接的に求めることからより精度を向上できる効果がる。
【００４４】
また、トリガ発生時から例えばチャージコイル出力の立ち上がり時までの経過時間をエンジン回転数に応じてクランク角に換算され、該換算されたクランク角によりトリガ発生時クランク角を求めるようにしたので、特別のセンサを設けることなくトリガ発生時のクランク角を求めることができる効果がある。
【００４５】
さらにまた請求項２の発明によれば、トリガ発生時クランク角の絶対値が判るので、始動時進角制御を行う場合に点火時期の絶対値に制限を設けることができ、過剰進角を防止してエンジン回転の必要以上の上昇やノッキングの発生を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による船外機の全体構成を示す側面図である。
【図２】上記実施例船外機のフライホイールを一部除いた平面図である。
【図３】上記実施例船外機の摺動ベース部分の一部断面側面図である。
【図４】上記実施例装置のブロック構成図である。
【図５】上記実施例装置の始動時進角制御を説明するための制御特性図である。
【図６】上記実施例装置の動作を説明するための波形図である。
【図７】上記実施例装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１０ エンジン本体
１２ クランク軸
３０ チャージコイル（クランク角依存信号出力手段）
３４ 摺動ベース
５０ パルサコイル
７４ 点火時期制御装置
７２ コントロールユニット（トリガ発生クランク角演算手段，点火時期制御手段）
Claims (2)
- 点火用トリガ信号を発生するパルサコイルが固定された摺動ベースをエンジン本体に対して回動させることによりトリガ発生時クランク角を可変とし、該トリガ発生時クランク角に基づいて点火時期を制御するようにしたエンジンの点火時期制御装置において、クランク軸の角度位置で一義的に決定され、かつクランク軸との相対角度位置が不変であるクランク角依存信号を発生するクランク角依存信号発生手段と、上記トリガ信号発生時のクランク軸の角度位置を上記クランク角依存信号に基づいて求めるトリガ発生時クランク角演算手段と、トリガ発生時クランク角及びエンジン運転状態に応じて点火時期を制御する点火時期制御手段とを備え、上記クランク角依存信号発生手段が、クランク軸に固定された永久磁石と、該永久磁石に対向するようにエンジン本体に固定されたコイルとを備え、ＣＤＩユニット用コンデンサを充電するチャージコイル又は外部負荷充電用ライトコイルであり、上記トリガ発生時クランク角演算手段が、トリガ発生時から上記チャージコイル出力又はライトコイル出力の立ち上がり，立ち下がりあるいはピーク時までの経過時間を求めるとともに該経過時間をエンジン回転数に応じてクランク角に換算し、該換算されたクランク角によりトリガ発生時クランク角を求めるように構成されていることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
- 請求項１において、上記点火時期制御手段が、始動時の点火時期を、上記トリガ発生クランク角に基づくイニシャル点火時期から始動時進角値だけ進角させ、かつ所定の制限点火時期内に制限するように構成されていることを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
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