JP2008286088A - 内燃機関の気筒判別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の気筒判別装置において、内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を禁止し、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射・点火時期の制御を実施させず、不正確なクランク角情報を要因としたバックファイアの発生を回避し、内燃機関がダメージを受けることを防止することにある。
【解決手段】制御手段は、第２のシグナル部材に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段と、気筒を判別するために用いられるデータと予め記憶された正規のデータとを比較して学習する学習制御手段と、イグニションオン信号出力後、内燃機関の回転数が一度も完爆判定回転数を超えない状態で、学習制御手段による気筒判別制御が異常であると判定された場合には、内燃機関が逆回転していると判定し、気筒判別を一定時間禁止する気筒判別禁止手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関の気筒判別装置に係り、特に内燃機関の回転軸の位置を検知するセンサの信号に基づいて気筒判別を行い、気筒判別の結果により各気筒に燃料噴射・点火時期の制御を行う内燃機関の気筒判別装置に関する。

車両においては、第１のシグナル部材を有したカムシャフトと、カム角センサと、第２のシグナル部材を有したクランクシャフトと、クランク角センサと、カム角センサ及びクランク角センサに連絡した制御手段とを備えた内燃機関の気筒判別装置を設けているものがある。

従来、内燃機関制御装置には、カム角センサ及びクランク角センサの出力信号の組み合わせから気筒判別を実施し、異常発生時のフェイルセーフ機能を持たせたものがある。
また、エンジン制御装置には、スタータオン直後に発生するノイズに起因する信号及び逆転現象に起因する信号をマスクすることによりキャンセルし、正確な気筒判別信号及びクランク角信号を得てエンジンの早期始動を図るものがある。
特開２００４−２７８９８号公報 特開平１１−３５１０５０号公報

ところで、従来、特許文献１に記載のような内燃機関の気筒判別装置においては、制御手段がクランク角センサの出力信号及びカム角センサの出力信号の組合わせから気筒判別を実施し、そして、スタータを短時間駆動し、内燃機関が完爆しない始動（ちょんがけ）を行った際に、内燃機関が完全に停止する直前に内燃機関が逆回転する場合がある。このように内燃機関が逆回転した場合は、正回転時とはクランク角センサの出力信号とカム角センサの出力信号の組合わせとは異なる組合わせとなる場合がある。このような場合に、気筒判別の学習系列が崩れるため、気筒判別情報のリセットを実施するが、その直後に、再度気筒判別を実施してしまうと、未だ内燃機関が逆回転中であっても気筒判別を実施してしまい、クランク角センサの出力信号及びカム角センサの出力信号の組合わせが正回転時と同パターンとなる箇所がある場合においては、誤った気筒判別をし、このため、誤ったタイミング（角度）にて燃料噴射・点火時期の制御を行ってしまい、場合によっては、バックファイヤを引き起こしたり、内燃機関にダメージを与えるという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を行わないようにし、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射・点火時期の制御を実施させない内燃機関の気筒判別装置を提供することにある。

この発明は、第１のシグナル部材を有したカムシャフトと、カム角センサと、第２のシグナル部材を有したクランクシャフトと、クランク角センサと、前記カム角センサ及び前記クランク角センサに連絡した制御手段とを備えた内燃機関の気筒判別装置において、
前記第１のシグナル部材には、前記カム角センサにて検出可能で且つ少なくとも気筒判別信号を含む複数のカム角信号を発生するカム角信号発生部を備え、前記第２のシグナル部材には、前記クランク角センサにて検出可能で且つ前記クランクシャフトの回転に同期して複数の所定角度範囲を除いて第一の所定角度毎に角度信号を発生するクランク角信号発生部と前記第一の所定角度以上に渡って角度信号が発生しない欠歯部とを備え、前記欠歯部は、第一欠歯部と第二欠歯部とから構成され、前記クランクシャフトの回転方向に沿って発生する角度信号の数は、前記第一欠歯部から前記第二欠歯部までに検出される数と前記第二欠歯部から前記第一欠歯部までに検出される数とが異なるように設定され、前記制御手段は、前記第２のシグナル部材に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段と、気筒を判別するために用いられるデータと予め記憶された正規のデータとを比較して学習する学習制御手段と、イグニションオン信号出力後、内燃機関の回転数が一度も完爆判定回転数を超えない状態で、前記学習制御手段による気筒判別制御が異常であると判定された場合には、前記内燃機関が逆回転していると判定し、気筒判別を一定時間禁止する気筒判別禁止手段とを備えていることを特徴とする。

この発明の内燃機関の気筒判別装置は、内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を禁止し、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射・点火時期の制御を実施させず、不正確なクランク角情報を要因としたバックファイアの発生を回避し、内燃機関がダメージを受けることを防止することができる。

この発明は、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射・点火時期の制御を実施させない目的を、内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を禁止して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図９は、この発明の実施例を示すものである。
図７において、１は車両に搭載される内燃機関、２はこの内燃機関１の気筒判別装置である。内燃機関１には、カムシャフト３と、クランクシャフト４と、燃料噴射するインジェクタ５と、点火するイグナイタ６と、カム角センサ７と、クランク角センサ８とを備えている。
カムシャフト３は、図７、図８に示すように、円板状の第１のシグナル部材９を有している。
クランクシャフト４は、図７、図９に示すように、円板状の第２のシグナル部材１０を有している。

第１のシグナル部材９には、図８に示すように、カム角センサ７にて検出可能で且つ少なくとも気筒判別信号を含む複数のカム角信号を発生する凸状のカム角信号発生部１１を備えている。

第２のシグナル部材１０には、図９に示すように、クランク角センサ８にて検出可能で且つクランクシャフト４の回転に同期して複数の所定角度範囲を除いて第一の所定角度毎に角度信号を発生する凸状のクランク角信号発生部１２と、前記第一の所定角度以上に渡って角度信号が発生しない欠歯部１３とを備えている。
前記欠歯部１３は、第一欠歯部１３Ａと第二欠歯部１３Ｂとから構成されている。この第一欠歯部１３Ａ及び第二欠歯部１３Ｂは、夫々予め設定されたクランク角の基準位置となるものである。
また、クランクシャフト４の回転方向に沿って発生する角度信号の数は、第一欠歯部１３Ａから第二欠歯部１３Ｂまでに検出される数と第二欠歯部１３Ｂから第一欠歯部１３Ａまでに検出される数とが異なるように設定されている。

インジェクタ５とイグナイタ６とカム角センサ７とクランク角センサ８とは、制御手段（ＥＣＵ）１４に連絡している。また、この制御手段１４には、イグニションスイッチ１５と、スタータ１６と、バッテリ１７とが連絡している。

制御手段１４は、カム角センサ７及びクランク角センサ８に直接連絡したデジタル入力手段（デジタル信号検出手段）１８と、第２のシグナル部材１０に予め設定された基準位置間（第一欠歯部１３Ａと第二欠歯部１３Ｂとの間）に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段１９と、気筒を判別するために用いられるデータと予め記憶された正規のデータとを比較して学習する学習制御手段２０と、イグニションオン信号出力後、内燃機関１の回転数が一度も完爆判定回転数を超えない状態で、学習制御手段２０による気筒判別制御が異常であると判定された場合には、内燃機関１が逆回転していると判定し、気筒判別を一定時間禁止する気筒判別禁止手段２１と、気筒判別禁止タイマ２２と、インジェクタ５に連絡した燃料噴射制御手段２３と、イグナイタ６に連絡した点火時期制御手段２４とを備えている。学習制御手段２０は、周知技術の学習系列生成処理ルーチンによって所定条件で学習系列を生成する。

また、制御手段１４は、気筒判別禁止手段２１により気筒判別が禁止された状態で、スタータ信号が入力されたときには、気筒判別の禁止を解除し、気筒判別を許可する。

この実施例において、制御手段１４は、カム角センサ７の出力信号及びクランク角センサ８の出力信号を検出するデジタル入力手段１８の情報から、気筒判別手段２１によってカム角センサ７のパルス数、クランク角センサ８のパルス数やパルス間の周期計測値等の各種情報から気筒判別を行い、そして、気筒判別手段２１によって算出した気筒判別の情報を基に、各気筒への燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段２３によりインジェクタ５にて燃料噴射を行い、点火時期や点火コイルヘの通電時間を制御する点火時期制御手段２４によりイグナイタ６により点火を行う。

次に、この実施例の作用を、図１〜図４のフローチャートに沿って説明する。
図１の気筒判別禁止タイマ２２をセットするフローチャートにおいて、プログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、イグニションスイッチ１５のオン後、一度も完爆していないか否かを判断し（ステップＡ０２）、このステップＡ０２がＹＥＳで、イグニションスイッチ１５のオン後、一度も完爆していないと判定した場合に、学習崩れで気筒判別をリセットしたか否かを判断し（ステップＡ０３）、このステップＡ０３がＹＥＳで、内燃機関１が逆回転と判定した場合に、気筒判別禁止タイマ２２に一定時間をセットする（ステップＡ０４）。この気筒判別禁止タイマ２２は、一定周期毎に、「０」になるまでカウントダウンする。
このステップＡ０４の処理後又は前記ステップＡ０２、前記ステップ０３がＮＯの場合には、プログラムをエンドとする（ステップＡ０５）。

図２の気筒判別のフローチャートにおいて、プログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、スタータ１６が駆動（バッテリ電圧が一定値以上低下、又は、スタータ信号がオン）したか否かを判断し（ステップＢ０２）、このステップＢ０２がＹＥＳの場合に、スタータ１６が駆動したと判定し、気筒判別禁止タイマ２２をクリアする（ステップＢ０３）。
そして、気筒判別禁止タイマ２２が「０」か否かを判断し（ステップＢ０４）、このステップＢ０４がＹＥＳの場合に、気筒判別を実施し（ステップＢ０５）、一方、このステップＢ０４がＮＯの場合には、気筒判別を禁止する（ステップＢ０６）。
前記ステップＢ０５又は前記ステップＢ０６の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＢ０７）。

図３の燃料噴射制御のフローチャートにおいて、プログラムがスタートすると（ステップＣ０１）、気筒判別禁止タイマ２２が「０」か否かを判断し（ステップＣ０２）、このステップＣ０２がＹＥＳの場合に、燃料噴射の制御を実施し（ステップＣ０３）、一方、このステップＣ０２がＮＯの場合には、燃料噴射の制御を禁止する（ステップＣ０４）。
前記ステップＣ０３又は前記ステップＣ０４の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＣ０５）。

図４の点火時期制御のフローチャートにおいて、プログラムがスタートすると（ステップＤ０１）、気筒判別禁止タイマ２２が「０」か否かを判断し（ステップＤ０２）、このステップＤ０２がＹＥＳの場合に、点火時期の制御を実施し（ステップＤ０３）、一方、このステップＤ０２がＮＯの場合には、点火時期の制御を禁止する（ステップＤ０４）。
前記ステップＤ０３又は前記ステップＤ０４の処理後は、プログラムをエンドとする（ステップＤ０５）。

次いで、この実施例の作用を、図５、図６のタイムチャートに沿って説明する。
図５に示す気筒判別禁止タイマ２２のセット後で一定時間だけ気筒判別を禁止するタイムチャートにおいて、内燃機関１が完爆しない短い始動（ちょんがけ）を行うと（時間ｔ１）、その後、内燃機関１が停止する直前に逆回転する（時間ｔ２）。この内燃機関１の逆回転により気筒判別の学習系列が崩れ、気筒判別リセットとなり、気筒判別禁止タイマ２２がセットされ、時間ｔ２から時間ｔ３までの一定時間は、気筒判別と燃料噴射・点火時期の制御とを禁止する。そして、時間ｔ３以降は、気筒判別と燃料噴射・点火時期の制御とを許可する。

また、図６に示す気筒判別禁止タイマ２２のセット後で一定時間の気筒判別禁止中にクランキングを開始するタイムチャートにおいて、内燃機関１が完爆しない短い始動（ちょんがけ）を行うと（時間ｔ１１）、その後、内燃機関１が停止する直前に逆回転する（時間ｔ１２）。この内燃機関１の逆回転により気筒判別の学習系列が崩れ気筒判別リセットとなり、気筒判別禁止タイマ２２がセットされ、時間ｔ１２から気筒判別と燃料噴射・点火制御とを禁止となるが、運転手がクランキングを開始すると（時間ｔ１３）、気筒判別禁止タイマ２２をクリアし、気筒判別と燃料噴射・点火時期の制御とを許可する。

この結果、この実施例においては、内燃機関１が完爆しない短い始動（ちょんがけ）の時に、内燃機関１が逆回転した場合に、気筒判別リセットとなっても、つまり、内燃機関１の完爆前に内燃機関１の気筒判別の学習系列が崩れ、気筒判別をリセットした場合（内燃機関１の逆回転中）は、一定時間気筒判別を禁止し、よって、直後に気筒判別を実施することがないため、内燃機関１が逆回転中の誤った気筒判別と燃料噴射・点火時期の制御とを禁止し、つまり、内燃機関１が逆回転で誤った気筒判別を実施し、誤ったクランク角位置にて燃料噴射・点火時期の制御を実施することがなく、よって、内燃機関１のバックファイヤの発生を回避させ、内燃機関１のダメージを防止することができる。
そして、気筒判別中に、再度スタータ１６が駆動（内燃機関１の正回転）された場合に、気筒判別禁止タイマ２２をクリアし、気筒判別と燃料噴射・点火時期の制御とを許可するため、気筒判別禁止タイマ２２の終了を待つことなく、円滑に内燃機関１の始動を開始させることができる。

以上この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明において、制御手段１４は、第２のシグナル部材１０に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段１９と、気筒を判別するために用いられるデータと予め記憶された正規のデータとを比較して学習する学習制御手段２０と、イグニションオン信号出力後、内燃機関１の回転数が一度も完爆判定回転数を超えない状態で、学習制御手段２０による気筒判別制御が異常であると判定された場合には、内燃機関１が逆回転していると判定し、気筒判別を一定時間禁止する気筒判別禁止手段２１とを備えている。
これにより、内燃機関１が逆回転している状態での気筒判別を行わないので、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射・点火時期の制御が実施されることはなく、不正確なクランク角情報を要因としたバックファイアの発生を回避させ、内燃機関１がダメージを受けることを防止する。

請求項２に係る発明において、制御手段１４は、気筒判別禁止手段２１により気筒判別が禁止された状態で、スタータ信号が入力されたときには、気筒判別の禁止を解除し、気筒判別を許可する。
これにより、内燃機関１が正回転する、スタータ１６が駆動した場合には、直ちに気筒判別を開始できるので、円滑な内燃機関１の始動が可能である。

内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を禁止することを、他の制御と併用することができる。

気筒判別禁止タイマをセットするフローチャートである。 気筒判別のフローチャートである。 燃料噴射制御のフローチャートである。 点火時期制御のフローチャートである。 気筒判別禁止タイマのセット後で一定時間だけ気筒判別を禁止するタイムチャートである。 気筒判別禁止タイマのセット後で一定時間の気筒判別禁止中にクランキングを開始するタイムチャートである。 内燃機関の気筒判別装置のシステム構成図である。 カム角センサの配置図である。 クランク角センサの配置図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒判別装置
３ カムシャフト
４ クランクシャフト
５ インジェクタ
６ イグナイタ
７ カム角センサ
８ クランク角センサ
９ 第１のシグナル部材
１０ 第２のシグナル部材
１１ カム角信号発生部
１２ クランク角信号発生部
１３ 欠歯部
１３Ａ 第一欠歯部
１３Ｂ 第二欠歯部
１４ 制御手段
１５ イグニションスイッチ
１６ スタータ
１７ バッテリ
１８ デジタル入力手段
１９ 気筒判別手段
２０ 学習制御手段
２１ 気筒判別禁止手段
２２ 気筒判別禁止タイマ
２３ 燃料噴射制御手段
２４ 点火時期制御手段

Claims (2)

1. 第１のシグナル部材を有したカムシャフトと、カム角センサと、第２のシグナル部材を有したクランクシャフトと、クランク角センサと、前記カム角センサ及び前記クランク角センサに連絡した制御手段とを備えた内燃機関の気筒判別装置において、前記第１のシグナル部材には、前記カム角センサにて検出可能で且つ少なくとも気筒判別信号を含む複数のカム角信号を発生するカム角信号発生部を備え、前記第２のシグナル部材には、前記クランク角センサにて検出可能で且つ前記クランクシャフトの回転に同期して複数の所定角度範囲を除いて第一の所定角度毎に角度信号を発生するクランク角信号発生部と前記第一の所定角度以上に渡って角度信号が発生しない欠歯部とを備え、前記欠歯部は、第一欠歯部と第二欠歯部とから構成され、前記クランクシャフトの回転方向に沿って発生する角度信号の数は、前記第一欠歯部から前記第二欠歯部までに検出される数と前記第二欠歯部から前記第一欠歯部までに検出される数とが異なるように設定され、前記制御手段は、前記第２のシグナル部材に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段と、気筒を判別するために用いられるデータと予め記憶された正規のデータとを比較して学習する学習制御手段と、イグニションオン信号出力後、内燃機関の回転数が一度も完爆判定回転数を超えない状態で、前記学習制御手段による気筒判別制御が異常であると判定された場合には、前記内燃機関が逆回転していると判定し、気筒判別を一定時間禁止する気筒判別禁止手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。
2. 前記制御手段は、前記気筒判別禁止手段により気筒判別が禁止された状態で、スタータ信号が入力されたときには、気筒判別の禁止を解除し、気筒判別を許可することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の気筒判別装置。

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