JP5530311B2 - Engine system - Google Patents
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Description
本発明は、点火プラグと、点火プラグを印加する点火コイルと、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように点火用直流電源から供給される点火電圧の高さに応じて点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムに関する。 According to the present invention, the ignition plug, the ignition coil that applies the ignition plug, and the ignition voltage supplied from the ignition DC power source so that a current of a magnitude required for the discharge of the ignition plug flows through the ignition coil can be used. The present invention relates to an engine system including an energization control unit that controls energization time of an ignition coil, and a power conversion circuit that constitutes a DC power source for ignition by converting three-phase AC from a three-phase AC power source into DC.
エンジンの点火装置は、点火プラグに火花放電を発生させるために、点火コイルに電磁誘導を利用して高電圧を発生させている。点火用の電源はバッテリ等の低電圧直流電源であり、点火コイルを通電させた後、通電を遮断することによって、トランスである点火コイルに高電圧を発生させる。点火コイルに発生する電圧の高さは、遮断直前に点火コイルを流れている電流の大きさに比例する。また、点火コイルを流れる電流の大きさは、通電時間に比例し、直流電源の電圧に比例する。このため、点火装置は、点火用電源から供給される点火電圧の高さに応じて通電時間を設定している。 BACKGROUND ART An ignition device for an engine generates high voltage using electromagnetic induction in an ignition coil in order to generate spark discharge in an ignition plug. The ignition power source is a low-voltage DC power source such as a battery, and after energizing the ignition coil, the energization is interrupted to generate a high voltage in the ignition coil that is a transformer. The height of the voltage generated in the ignition coil is proportional to the magnitude of the current flowing through the ignition coil immediately before the interruption. Further, the magnitude of the current flowing through the ignition coil is proportional to the energization time and proportional to the voltage of the DC power supply. For this reason, the ignition device sets the energization time according to the level of the ignition voltage supplied from the ignition power source.
点火装置は、指定された点火時期に応じて、通電開始時期を調整することによって、通電時間を調整する。特許文献1には、例えば0028段落に、通電開始時期を点火時期から必要な通電時間を差し引くことによって算出することが記載されている。 The ignition device adjusts the energization time by adjusting the energization start timing according to the designated ignition timing. In Patent Document 1, for example, paragraph 0028 describes that the energization start timing is calculated by subtracting the necessary energization time from the ignition timing.
点火用電源に三相交流電源を利用する場合、点火電圧を得るために、電力変換回路によって三相交流の変圧(降圧)及び整流が行われる。断線などの原因により電力変換回路内で欠相が発生すると、電力変換回路から出力される点火電圧が低下する。上述したように、点火装置は、点火電圧が低下しても通電時間の増大によって放電に必要な電流値を確保する。このため、点火装置は、点火電圧が低下しても点火を継続できる。しかし、例えば、電力変換回路の出力がスターターモータにも利用されている場合、電力変換回路の出力が低下するとスターターモータがエンジン始動に必要な出力を発揮できなくなってしまう。このため、電力変換回路で欠相が発生したことを検出できる欠相検出手段が必要である。ところが、欠相検出手段を新たにエンジンシステムに設置すると、エンジンシステムのコストアップに繋がってしまう。 When a three-phase AC power source is used as an ignition power source, three-phase AC voltage transformation (step-down) and rectification are performed by a power conversion circuit in order to obtain an ignition voltage. When an open phase occurs in the power conversion circuit due to disconnection or the like, the ignition voltage output from the power conversion circuit decreases. As described above, the ignition device secures a current value necessary for discharge by increasing the energization time even if the ignition voltage decreases. For this reason, the ignition device can continue ignition even when the ignition voltage decreases. However, for example, when the output of the power conversion circuit is also used for the starter motor, if the output of the power conversion circuit decreases, the starter motor cannot exhibit the output necessary for starting the engine. Therefore, there is a need for an open phase detection means that can detect that an open phase has occurred in the power conversion circuit. However, newly installing the phase loss detection means in the engine system leads to an increase in the cost of the engine system.
そこで、本発明は、欠相検出手段を新たにエンジンシステムに設置することなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路の欠相を検出できるエンジンシステムを提供する。 Therefore, the present invention provides an engine system that can detect a phase loss of a power conversion circuit used as a DC power source for ignition without newly installing a phase loss detection unit in the engine system.
本発明は、点火プラグと、点火プラグを印加する点火コイルと、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように、点火用直流電源から出力される点火電圧の高さに応じて、点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムにおいて、通電時間の長さに基づいて点火電圧が所定の欠相判定電圧未満である否かを判定し、点火電圧が欠相判定電圧未満である場合に電力変換回路に欠相が発生していると判定する欠相検出手段を備えている、ことを特徴とするエンジンシステムを提供する。 The present invention provides a spark plug, an ignition coil that applies the spark plug, and a high ignition voltage that is output from the DC power source for ignition so that a current having a magnitude required for discharging the spark plug flows through the ignition coil. In response, in an engine system comprising an energization control means for controlling the energization time of the ignition coil, and a power conversion circuit that constitutes an ignition DC power source by converting three-phase AC from the three-phase AC power source into DC, Based on the length of the energization time, it is determined whether or not the ignition voltage is less than a predetermined phase loss determination voltage, and when the ignition voltage is less than the phase loss determination voltage, a phase loss has occurred in the power conversion circuit. There is provided an engine system characterized by comprising an open phase detection means for determining.
本発明に係るエンジンシステムは、通電制御手段によって決定される通電時間を利用することによって、欠相検出手段を新たに設けることなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路の欠相を検出できる。 The engine system according to the present invention can detect an open phase of a power conversion circuit used as an ignition DC power source without newly providing an open phase detection unit by using the energization time determined by the energization control unit. .
図1は、エンジンシステム1に含まれる点火装置及び点火用電源の構成を示す概略図である。図1において、エンジンシステム1は、電力変換回路2、点火装置3、スターターモータ4、エンジンコントロールユニット(ECU)5、及び警告装置6を備えている。また、図1に、三相交流電源7が示されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ignition device and an ignition power source included in the engine system 1. In FIG. 1, the engine system 1 includes a
電力変換回路2は、漏電ブレーカ21、メインブレーカ22、トランス1次リレー23、三相三巻線トランス24、及び2つのコンバータ25、26を備えている。電力変換回路2において、三相交流電源7から出力される三相交流が、漏電ブレーカ21及びメインブレーカ22を介して、三相三巻線トランス24に供給される。三相交流は、三相三巻線トランス24において変圧(降圧)される。変圧後の三相交流は、コンバータ25、26において直流に変換される。コンバータ25から出力される直流は点火装置3に供給され、コンバータ26から出力される直流はスターターモータ4に供給される。このため、電力変換回路2は、点火用直流電源及びスターター用直流電源を構成している。
The
図2は、点火装置3の構成を示すブロック図である。図2において、実線は電気の流れを示し、破線は信号の流れを示している。図2に、電力変換回路2、点火装置3、及びECU5が示されている。ECU5は、点火時期を作成する。点火装置3は、点火プラグ31、点火コイル32、及び点火制御ユニット33を備えている。電力変換回路2は、点火コイル32に、点火制御ユニット33を介して直流を供給する。以下、点火電圧は、点火用直流電源としての電力変換回路2から出力される直流の電圧を指す。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
点火制御ユニット33は、スイッチング部331及び点火制御部332を備えている。スイッチング部331は、電力変換回路2と点火コイル32とを接続するスイッチを備えており、該スイッチを開閉する。つまり、スイッチング部331は、点火コイル32の通電を許容又は遮断できる。点火制御部332は、ECU5から送信される点火時期に点火プラグ31が火花放電を発生させるように、スイッチング部331を制御する。
The
点火制御部332は、具体的には、次のようにして、スイッチング部331を制御する。点火制御部332は、点火電圧の高さを検出できる。点火制御部(通電制御手段)332は、点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイル32を流れるように、点火電圧の高さに応じて点火コイル32の通電時間を決定する。また、点火制御部332は、ECU5から指令された点火時期と、自らが決定した通電時間とに基づいて、通電開始時期を決定する。通電終了時期は点火時期の直前に設定されるので、通電時間は、概ね点火時期から通電開始時期を差し引いた時間に等しい。通電開始時期が決定されると、点火制御部332は、通電開始時期から通電終了時期までの通電時間の間、点火コイル32の通電が許容されるように、スイッチング部331を制御する。
Specifically, the
図3を参照して、点火制御部332による通電制御をより詳しく説明する。図3は、点火時期及び通電開始時期を示すタイムチャート図である。特に、図3(a)は、通電制御の実行状態を示しており、図3(b)は、点火コイル32を流れる電流値を示している。図3(a)において、横軸は時刻を示しており、縦軸はON又はOFFである実行状態を示している。Pは、通電制御の実行時間を示している。実行時間Pは、例えば、7.5msである。図3(b)において、横軸は時刻を示しており、縦軸は点火コイル32を流れる電流値を示している。細線は正常時の電流値のみの部分を示し、破線は点火電圧低下時の電流値のみの部分を示し、太線は正常時及び点火電圧低下時の共通部分を示している。A0は、点火プラグの放電に必要な電流値である必要電流値を指している。必要電流値は、例えば、6.5Aである。T0は点火時期を示している。T1は点火制御部332における点火時期の受信時刻を示している。T2n及びT2dは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電開始時期を示している。T3は、点火時期の直前に設定される通電終了時期を指している。Dn及びDdは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電開始遅延時間を示している。En及びEdは、それぞれ正常時及び点火電圧低下時における通電時間を示している。通電時間は、通電開始時期から通電終了時間までの時間を意味する。
With reference to FIG. 3, the energization control by the
正常時は、電力変換回路2から出力される点火電圧の高さが正常である場合を指している。点火電圧低下時は、電力変換回路2から出力される点火電圧の高さが正常時よりも低下している場合を指している。例えば、断線などの原因により電力変換回路2内で欠相が発生している場合、点火電圧が低下する。
The normal time indicates a case where the ignition voltage output from the
図3において、点火制御部332は、受信時刻T1に、点火コイル32の通電制御を開始する。通電制御の開始に伴い、上述したように、点火制御部332は、点火時期T0及び点火電圧に基づいて、通電時間及び通電開始時期を決定する。点火コイル32に必要電流値A0が流れるまで点火コイル32の通電を継続する必要があるため、点火電圧の大きさによって通電時間が変化する。点火電圧が小さくなると電流値の上昇スピードが低下するため、通電時間を長くする必要がある。正常時の通電時間Enは、点火電圧低下時の通電時間Edよりも短い。正常時において、点火制御部332は、受信時刻T1から通電開始時期T2nまで点火コイル32の通電を遮断し、通電開始時期T2nから通電終了時期T3まで通電を許容する。同様に、点火電圧低下時において、点火制御部332は、受信時刻T1から通電開始時期T2dまで点火コイル32の通電を遮断し、通電開始時期T2dから通電終了時期T3まで通電を許容する。通電時間En及びEdの間、点火コイル32を流れる電流は、時間に比例して増大する。その後、点火制御部332は、通電終了時期T3から点火時期T0まで通電を遮断する。この間の電流値の変化が大きいため、点火コイル32に大きな電圧が発生し、点火プラグ31に放電が発生する。
In FIG. 3, the
次に、欠相検出手段を説明する。上述したように、点火電圧の高さは、電力変換回路2内における欠相の有無によって変化し、点火電圧の高さに応じて、点火コイル32の通電時間の長さが変化する。このため、通電時間の長さを利用することによって、電力変換回路2に欠相が発生していることを検出できる。欠相検出手段は、本実施形態では、ECU5である。
Next, the phase loss detection means will be described. As described above, the height of the ignition voltage varies depending on the presence or absence of a phase loss in the
図4を参照して、ECU5による欠相検出制御を説明する。図4は、欠相検出フローを示すフロー図である。ECU5は、点火時期を作成する毎に、欠相検出制御を開始する。ステップS1において、ECU5は、通電開始遅延時間を測定する。ECU5は、点火制御部332の作動を監視しており、点火制御部332が決定した通電開始時期及び点火制御部332における点火時期の受信時刻を把握できる。このため、ECU5は、通電開始遅延時間を特定できる。ステップS2において、ECU5は、通電開始遅延時間に基づいて、点火電圧の推定値を算出する。点火電圧の高さと通電時間の長さとの間には対応関係があり、通電開始遅延時間の長さは通電制御の実行時間Pから通電時間の長さを差し引いて得られる。このため、ECU5は、点火電圧の推定値を算出できる。ステップS3において、ECU5は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値よりも小さいか否かを判定する。ステップS4は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値よりも小さい場合の処理を示している。ステップS4において、ECU5は、電力変換回路2に欠相が発生していると判定する。つまり、ECU5は、欠相の発生を検出できる。一方、ステップS5は、点火電圧の推定値が所定の欠相判定電圧値以上である場合の処理を示している。ステップS5において、ECU5は、電力変換回路2に欠相が発生していない、すなわち電力変換回路2が正常であると判定する。ECU5は、欠相の検出後、点火時期の作成毎に実行される欠相検出制御を中止しても良い。
With reference to FIG. 4, the phase loss detection control by ECU5 is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing the phase loss detection flow. The
図1において、エンジンシステム1は、警告装置6を備えている。欠相の検出後に、ECU5は警告装置6を作動させる。警告装置6は、エンジンシステム1の使用者に欠相の発生を警告するための手段であり、例えば、警報用のランプである。また、ECU5は、欠相の検出後に、エンジンシステム1の作動を停止させても良い。
In FIG. 1, the engine system 1 includes a
本実施形態は、次の効果を有している。本実施形態に係るエンジンシステム1は、点火制御部332によって決定される通電時間を利用することによって、欠相検出手段を新たに設けることなく、点火用直流電源として用いられる電力変換回路2の欠相を検出できる。
The present embodiment has the following effects. The engine system 1 according to the present embodiment uses the energization time determined by the
本実施形態は、次の変形構成を採用できる。電力変換回路2は、三相交流電源から出力される交流を、変圧(降圧)することなく、そのまま直流に変換してもよい。点火制御部332を有する点火制御ユニット33は、電子制御式の点火装置であれば、イグナイター、キャパシターディスチャージドイグニッション(CDI)、及びダイレクトイグニッションのいずれにも適用できる。
The present embodiment can employ the following modified configuration. The
1 エンジンシステム
2 電力変換回路
5 エンジンコントロールユニット(欠相検出手段)
7 三相交流電源
31 点火プラグ
32 点火コイル
332 点火制御部(通電制御手段)
1
7 Three-phase
Claims (1)
点火プラグを印加する点火コイルと、
点火プラグの放電に必要な大きさの電流が点火コイルを流れるように、点火用直流電源から出力される点火電圧の高さに応じて、点火コイルの通電時間を制御する通電制御手段と、
三相交流電源からの三相交流を直流に変換することによって点火用直流電源を構成する電力変換回路と、を備えるエンジンシステムにおいて、
通電時間の長さに基づいて点火電圧が所定の欠相判定電圧未満である否かを判定し、点火電圧が欠相判定電圧未満である場合に電力変換回路に欠相が発生していると判定する欠相検出手段を備えている、ことを特徴とするエンジンシステム。 Spark plugs,
An ignition coil for applying a spark plug;
An energization control means for controlling the energization time of the ignition coil according to the level of the ignition voltage output from the ignition DC power supply so that a current of a magnitude necessary for the discharge of the ignition plug flows through the ignition coil;
In an engine system comprising: a power conversion circuit that constitutes a DC power source for ignition by converting three-phase AC from a three-phase AC power source into DC.
Based on the length of the energization time, it is determined whether or not the ignition voltage is less than a predetermined phase loss determination voltage, and when the ignition voltage is less than the phase loss determination voltage, the power conversion circuit has a phase loss An engine system characterized by comprising an open phase detection means for determining.
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