JP2009057834A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に内燃機関の逆回転検出機能を有する内燃機関制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device, and more particularly to an internal combustion engine control device having a reverse rotation detection function for an internal combustion engine.
内燃機関の手動操作による始動(クランキング)時において、クランク軸の回転速度が不足している場合、圧縮上死点前で点火を行うとクランク軸が逆回転してしまい、手動による始動操作デバイス(キックアーム等)に逆回転負荷がかかるという現象、いわゆる「ケッチン」が発生する場合がある。 When the crankshaft rotation speed is insufficient at the start (cranking) of the internal combustion engine by manual operation, if ignition is performed before the compression top dead center, the crankshaft rotates in reverse, and the manual start operation device There is a case in which a reverse rotation load is applied to a (kick arm or the like), that is, so-called “ketchin” occurs.
従来、このようなケッチンを防止する技術として、(1)クランク角度位置検出タイミングセンサ(クランクセンサ)の出力電圧信号に応じて点火出力を行う点火装置において、クランクセンサの所定位相の出力電圧信号と、クランク軸と同期して回転する磁石式交流発電機の1相の所定位相の出力電圧との不一致を検出した場合に、点火出力停止を行うもの(下記特許文献1参照)、(2)磁石式交流発電機内に実装され、クランク軸の回転に同期して1回転あたり複数サイクルの交流電圧を出力する点火専用電源コイル(いわゆるエキサイタコイル)を有する点火装置において、エキサイタコイルの所定位相の出力電圧によって点火出力停止を行うもの(下記特許文献2参照)、等が知られている。
上記従来技術では、逆回転検出用の磁石式交流発電機(エキサイタコイルを含む)の出力電圧信号にノイズが発生した場合、これらの信号の所定位相を1回検出しただけでは逆回転を誤検出する可能性があり、内燃機関の始動不能、または運転中であればエンストが発生する恐れがある。また、磁石式交流発電機、またはエキサイタコイルが、他の多相発電機やバッテリ等の電源と短絡した場合などの異常時においては、逆回転を検出できなくなり、ケッチン防止不能となる。 In the above prior art, when noise occurs in the output voltage signal of the magnet type AC generator (including the exciter coil) for detecting reverse rotation, the reverse rotation is erroneously detected only by detecting the predetermined phase of these signals once. If the internal combustion engine cannot be started or is in operation, engine stall may occur. In addition, when the magnet type AC generator or exciter coil is short-circuited with a power source such as another multi-phase generator or a battery, reverse rotation cannot be detected and ketchin cannot be prevented.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することの可能な内燃機関制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an internal combustion engine control device capable of improving the reverse rotation detection accuracy of an internal combustion engine and more reliably preventing kettin. To do.
上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関制御装置に係る第1の解決手段として、内燃機関に設けられたクランク角度検出手段からクランク軸が所定角度回転する毎に出力されるクランク信号に基づいて点火タイミングを把握し、当該点火タイミングに前記内燃機関を点火させるための点火制御を行う内燃機関制御装置であって、前記内燃機関のクランク軸と同期回転する磁石式交流発電機から出力される1相の交流電圧信号を入力とし、所定周期で前記交流電圧信号の極性を判定し、前記極性が所定回数、同一の極性であった場合に、現在の極性判定結果とする極性判定処理と、前記クランク信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握し、前記点火タイミングが到来した場合に、前記極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止する逆回転検出処理と、を行う制御手段を備える、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a crank signal output every time a crankshaft rotates by a predetermined angle from a crank angle detection means provided in an internal combustion engine as a first solution means for an internal combustion engine control device. Is an internal combustion engine control device that performs ignition control for igniting the internal combustion engine at the ignition timing, and outputs from a magnet type AC generator that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine Polarity determination processing that receives the one-phase AC voltage signal to be input, determines the polarity of the AC voltage signal in a predetermined cycle, and sets the current polarity determination result when the polarity is the same polarity a predetermined number of times Each time the crank signal is detected, the current polarity determination result is obtained to grasp the polarity cycle of the AC voltage signal, and when the ignition timing has arrived, the polarity If the period of polarity period and inconsistencies during crankshaft forward rotation, a control means for performing the reverse rotation detection processing for stopping the ignition control determines that the crank reverse rotation, and wherein the.
また、内燃機関制御装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記所定周期は、クランク信号間時間の1/4以下に設定することを特徴とする。 Further, as a second solving means relating to the internal combustion engine control apparatus, in the first solving means, the predetermined period is set to ¼ or less of a time between crank signals.
また、内燃機関制御装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、基準電圧信号を発生する基準電圧源と、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号とを入力とし、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号を出力する比較手段と、前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、を備え、前記制御手段は、前記極性判定処理において、前記比較結果信号に基づいて前記交流電圧信号の極性を判定し、前記逆回転検出処理において、前記パルス信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握する、ことを特徴とする。 Further, as a third solving means relating to the internal combustion engine control device, in the second solving means, a reference voltage source for generating a reference voltage signal, the AC voltage signal and the reference voltage signal are input, and the AC Comparing means for comparing the voltage values of the voltage signal and the reference voltage signal and outputting a comparison result signal indicating a comparison result; the crank signal as an input, and the crank signal required for the rotation of the predetermined angle Waveform shaping means for shaping and outputting a square wave pulse signal having a period as a period, and the control means determines the polarity of the AC voltage signal based on the comparison result signal in the polarity determination processing. In the reverse rotation detection process, the current polarity determination result is obtained every time the pulse signal is detected, and the polarity period of the AC voltage signal is grasped.
本発明によれば、所定周期で磁石式交流発電機から出力される交流電圧信号の極性を判定すると共に、当該極性が所定回数同一の極性である場合に、現在の極性判定結果とすることにより、交流電圧信号にノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。そして、そのような正確な極性判定結果から求めた交流電圧信号の極性周期を基に逆回転を検出するので、逆回転の誤検出を防止して内燃機関の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することが可能となる。また、磁石式交流発電機に短絡などの異常が発生した場合、交流電圧信号の極性周期は、正回転時の周期と異なるため、逆回転検出時と同様に、極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止することにより、異常発生時においてもケッチンを防止することが可能である。 According to the present invention, the polarity of the AC voltage signal output from the magnet type AC generator at a predetermined cycle is determined, and when the polarity is the same polarity a predetermined number of times, the current polarity determination result is obtained. Even when noise occurs in the AC voltage signal, the polarity of the AC voltage signal can be accurately determined. And, since reverse rotation is detected based on the polarity period of the AC voltage signal obtained from such an accurate polarity determination result, erroneous detection of reverse rotation is prevented, and the reverse rotation detection accuracy of the internal combustion engine is improved, It becomes possible to prevent kettin more reliably. Also, when an abnormality such as a short circuit occurs in the magnet type AC generator, the polarity cycle of the AC voltage signal is different from the cycle at the time of forward rotation. If the polarity cycle does not match, it is determined that the crank is reversely rotated and the ignition control is stopped, so that it is possible to prevent kettin even when an abnormality occurs.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における内燃機関制御装置(以下、ECUと称する)を備えるエンジン制御システムの概略構成図である。この図1に示すように、本実施形態におけるエンジン制御システムは、エンジン1、電源供給部2、燃料供給部3、ECU(Engine Control Unit)4から概略構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control system including an internal combustion engine control device (hereinafter referred to as ECU) in the present embodiment. As shown in FIG. 1, the engine control system in the present embodiment is roughly configured by an engine 1, a
エンジン(内燃機関)1は、4サイクル単気筒エンジンであり、シリンダ10、ピストン11、コンロッド12、クランクシャフト13、吸気バルブ14、排気バルブ15、点火プラグ16、点火コイル17、吸気管18、排気管19、エアクリーナ20、スロットルバルブ21、インジェクタ22、吸気圧センサ23、吸気温センサ24、スロットル開度センサ25、冷却水温センサ26、クランク角度センサ27から概略構成されている。
The engine (internal combustion engine) 1 is a four-cycle single-cylinder engine, and includes a
シリンダ10は、内部に設けられたピストン11を、吸気、圧縮、燃焼(膨張)、排気の4行程を繰り返すことによって往復運動させるための中空の円筒形状部材であり、空気と燃料との混合気を燃焼室10bに供給するための流路である吸気ポート10a、上記混合気を留め、圧縮行程において圧縮された混合気を燃焼行程において燃焼させるための空間である燃焼室10b、排気行程において燃焼室10bから排気ガスを外部に排出するための流路である排気ポート10cが設けられている。また、このシリンダ10の外壁には、冷却水を循環させるための冷却水路10dが設けられている。
The
ピストン11には、ピストン11の往復運動を回転運動に変換するためのクランクシャフト13がコンロッド12を介して連結されている。クランクシャフト13は、ピストン11の往復方向と直交する方向に延在しており、不図示のフライホイール、ミッションギア、後述する電源供給部2におけるロータ30aと連結されている。
A
吸気バルブ14は、吸気ポート10aにおける燃焼室10b側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。排気バルブ15は、排気ポート10cにおける燃焼室10b側の開口部を開閉するための弁部材であり、不図示のカムシャフトと連結されており、当該カムシャフトによって各行程に応じて開閉駆動される。
The
点火プラグ16は、電極を燃焼室10b側に向けて燃焼室10bの最上部に設けられており、点火コイル17から供給される高電圧の点火用電圧信号によって電極間に火花を発生する。点火コイル17は、1次巻線と2次巻線からなるトランスであり、ECU4から1次巻線に供給される点火用電圧信号を昇圧して2次巻線から点火プラグ16に供給する。
The spark plug 16 is provided at the uppermost part of the
吸気管18は、空気供給用の配管であり、内部の吸気流路18aが吸気ポート10aと連通するようにシリンダ10に連結されている。排気管19は、排気ガス排出用の配管であり、内部の排気流路19aが排気ポート10cと連通するようにシリンダ10に連結されている。エアクリーナ20は、吸気管18の上流側に設けられており、外部から取り込まれる空気を清浄化して吸気流路18aに送り込む。スロットルバルブ21は、吸気流路18aの内部に設けられており、不図示のスロットル(もしくはアクセル)によって回動する。つまり、スロットルバルブ21の回動によって吸気流路18aの断面積が変化し、吸気量が変化する。インジェクタ22は、噴射口を吸気ポート10a側に向けて吸気管18に設けられており、燃料供給部3から供給される燃料を、ECU4から供給されるインジェクタ駆動信号に応じて噴射口から噴射する。
The
吸気圧センサ23は、例えばピエゾ抵抗効果を利用した半導体圧力センサであり、スロットルバルブ21の下流側において感度面を吸気流路18aに向けて吸気管18に設けられており、吸気管18内の吸気圧に応じた吸気圧信号をECU4に出力する。吸気温センサ24は、スロットルバルブ21の上流側において感部を吸気流路18aに向けて吸気管18に設けられており、吸気管18内の吸気温度に応じた吸気温信号をECU4に出力する。スロットル開度センサ25は、スロットルバルブ21の開度に応じたスロットル開度信号をECU4に出力する。冷却水温センサ26は、シリンダ10の冷却水路10dに感部を向けて設けられており、冷却水路10dを流れる冷却水の温度に応じた冷却水温信号をECU4に出力する。クランク角度センサ(クランク角度検出手段)27は、クランクシャフト13の回転に同期して、クランクシャフト13が所定角度回転する毎にクランク信号を出力する。なお、このクランク角度センサ27の詳細については後述する。
The
電源供給部2は、発電機30、レギュレートレクチファイヤ32、バッテリ33から構成されている。発電機30は、磁石式交流発電機であり、エンジン1のクランクシャフト13と連結されて同期回転するロータ30aと、当該ロータ30aの内周側に取り付けられた永久磁石30bと、発電出力を得るための3相のステータコイル30c、30d、30eと、逆回転検出用コイル30fを備えている。つまり、発電機30において、固定されたステータコイル30c、30d、30e及び逆回転検出用コイル30fに対して、ロータ30a(つまり永久磁石30b)が回転することにより、ステータコイル30c、30d、30eから電磁誘導によって3相交流電圧信号が発生し、逆回転検出用コイル30fから1相の交流電圧信号が発生する。ステータコイル30c、30d、30eから発生する3相交流電圧信号は、レギュレートレクチファイヤ32に出力され、逆回転検出用コイル30fから発生する交流電圧信号は、ECU4に出力される。
The
図2に示すように、ロータ30aの外周には、複数の突起が回転方向に対して、各突起の後端が等角度間隔(例えば20°間隔)になるように設けられている。また、上死点TDCに対応する位置から回転方向に前の位置、例えばBTDC10°すなわち上死点前10°の位置を、クランク角基準位置とし、このクランク角基準位置に突起の後端が位置する突起は、他の突起より回転方向に長い(例えば2倍)突起(クランク角基準突起30a1)が設けられている。以下では、クランク角基準突起30a1以外の突起を補助突起30a2と称する。
As shown in FIG. 2, a plurality of protrusions are provided on the outer periphery of the
また、ロータ30aの内周側には、60°毎にN極及びS極が1セットずつ配置されるように、永久磁石30bが取り付けられている。逆回転検出用コイル30fは、クランク角基準位置に設けられており、その一端はグランドラインと接続され、他端はECU4(詳細にはコンパレータ回路53の反転入力端子)と接続されている。つまり、逆回転検出用コイル30fからは、ロータ30a(クランクシャフト13)が60°回転するのに要する時間を1周期とする交流電圧信号が発生する。
Moreover, the
上述したクランク角度センサ27は、例えば電磁式ピックアップセンサであり、図2に示すように、ロータ30aの外周近傍に設けられ、クランク角基準突起30a1及び補助突起30a2がクランク角度センサ27近傍を通過する毎に極性の異なる1対のパルス状の信号をECU4に出力する。より詳細には、クランク角度センサ27は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合、負極性の振幅を有するパルス状の信号を出力し、回転方向に対して各突起の後端が通過した場合、正極性の振幅を有するパルス状の信号を出力する。
図1に戻って説明すると、レギュレートレクチファイヤ32は、整流回路32a及び出力電圧調整回路32bから構成されている。整流回路32aは、各ステータコイル30c、30d、30eから入力される3相交流電圧を整流するための、3相ブリッジ接続された6個の整流素子から構成されており、上記3相交流電圧を直流電圧に整流して出力電圧調整回路32bに出力する。出力電圧調整回路32bは、上記整流回路32aから入力される直流電圧を調整して電源電圧を生成し、当該電源電圧をバッテリ33及びECU4に供給する。バッテリ33は、出力電圧調整回路32bから供給される電源電圧によって充電されると共に、始動時など発電機30から電力供給がされない場合は、電源電圧をECU4に供給する。
Referring back to FIG. 1, the regulated
燃料供給部3は、燃料タンク40及び燃料ポンプ41から構成されている。燃料タンク40は、例えばガソリン等の燃料を溜めておくための容器である。燃料ポンプ41は、燃料タンク40内に設けられており、ECU4から入力されるポンプ駆動信号に応じて、燃料タンク40内の燃料を汲み出してインジェクタ22に供給する。
The
ECU4は、図3に示すように、波形整形回路50、回転数カウンタ51、基準電圧源52、コンパレータ回路53、A/D変換器54、CPU(Central Processing Unit)55、点火回路56、インジェクタ駆動回路57、ポンプ駆動回路58、ROM(Read Only Memory)59、RAM(Random Access Memory)60、タイマ61から構成されている。このような構成のECU4は、電源供給部2から供給される電源電圧によって駆動するものであり、ECU4のVIG端子はバッテリ33の正極端子と接続され、GND端子はバッテリ33の負極端子及びグランドラインと接続されている。
As shown in FIG. 3, the ECU 4 includes a waveform shaping circuit 50, a
波形整形回路(波形整形手段)50は、クランク角度センサ27から入力されるパルス状のクランク信号を、方形波のパルス信号(例えば負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとする)に波形整形し、回転数カウンタ51及びCPU55に出力する。つまり、この方形波のパルス信号は、クランクシャフト13が20°回転する際に要した時間を周期とする方形波のパルス信号である。回転数カウンタ51は、上記波形整形回路50から出力される方形波のパルス信号に基づいてエンジン回転数を算出し、当該エンジン回転数を示す回転数信号をCPU55に出力する。
The waveform shaping circuit (waveform shaping means) 50 converts the pulse-shaped crank signal input from the
基準電圧源52は、負極性の直流電圧である基準電圧信号を発生し、当該基準電圧信号をコンパレータ回路53の非反転入力端子に出力する。コンパレータ回路(比較手段)53は、逆回転検出用コイル30fから出力される交流電圧信号を反転入力端子の入力とし、基準電圧源52から出力される基準電圧信号を非反転入力端子の入力とするオペアンプから構成されており、上記交流電圧信号と基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号をCPU55に出力する。具体的には、コンパレータ回路53は、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より大きい場合、ハイレベルの比較結果信号を出力し、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より小さい場合、ローレベルの比較結果信号を出力する。
The reference voltage source 52 generates a reference voltage signal that is a negative DC voltage, and outputs the reference voltage signal to the non-inverting input terminal of the
A/D変換器54は、吸気圧センサ23から出力される吸気圧センサ出力、吸気温センサ24から出力される吸気温センサ出力、スロットル開度センサ25から出力されるスロットル開度センサ出力及び冷却水温センサ26から出力される冷却水温センサ出力を、デジタル信号に変換してCPU55に出力する。
The A /
CPU(制御手段)55は、ROM59に記憶されているエンジン制御プログラムを実行し、クランク信号、回転数カウンタ51から入力される回転数信号、コンパレータ回路53から入力される比較結果信号、A/D変換器52で変換された吸気圧値、スロットル開度値及び冷却水温値に基づいて、エンジン1の燃料噴射、点火、燃料供給に関する制御を行う。具体的には、CPU55は、点火タイミングに点火プラグ16をスパークさせるための点火制御信号を点火回路56に出力し、燃料噴射タイミングにインジェクタ22から所定量の燃料を噴射させるための燃料噴射制御信号をインジェクタ駆動回路57に出力し、また、インジェクタ22に燃料を供給するための燃料供給制御信号をポンプ駆動回路58に出力する。
The CPU (control means) 55 executes an engine control program stored in the
点火回路56は、VIG電圧、つまり電源供給部2から供給される電源電圧を蓄積するコンデンサ(図示せず)を備え、上記CPU55から入力される点火制御信号に応じて、コンデンサに蓄積された電荷を点火用電圧信号として点火コイル17の1次巻線に放電する。インジェクタ駆動回路57は、上記CPU55から入力される燃料噴射制御信号に応じて、インジェクタ22から所定量の燃料を噴射させるためのインジェクタ駆動信号を生成し、当該インジェクタ駆動信号をインジェクタ22に出力する。ポンプ駆動回路58は、上記CPU55から入力される燃料供給制御信号に応じて、燃料ポンプ41からインジェクタ22に燃料を供給するためのポンプ駆動信号を生成し、当該ポンプ駆動信号を燃料ポンプ41に出力する。
The
ROM59は、上記CPU55によって実行されるエンジン制御プログラムや各種データを予め記憶している不揮発性メモリである。RAM60は、上記CPU55がエンジン制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられるワーキングメモリである。タイマ61は、CPU55による制御の下、所定のタイマ(計時)動作を行う。
The
次に、上記のように構成された本実施形態のECU4(内燃機関制御装置)を備えるエンジン制御システムにおいて、エンジン1の運転中におけるECU4(特にCPU55)の逆回転防止処理について説明する。なお、CPU55は、逆回転防止処理として、逆回転検出用コイル30fから出力される交流電圧信号の極性を判定するためのコイル電圧極性判定処理と、このコイル電圧極性判定処理による極性判定結果に基づいてエンジン1の逆回転を検出するための逆回転検出処理とを並列的に実行するものであり、以下では、まず、コイル電圧極性判定処理について説明する。
Next, in the engine control system including the ECU 4 (internal combustion engine control device) of the present embodiment configured as described above, the reverse rotation prevention process of the ECU 4 (particularly the CPU 55) during the operation of the engine 1 will be described. The
<コイル電圧極性判定処理>
図4は、クランク角度センサ27の出力であるクランク信号と、波形整形回路50から出力される波形整形後のクランク信号と、逆回転検出用コイル30fから出力される交流電圧信号及び基準電圧源52から出力される基準電圧信号と、コンパレータ回路53から出力される比較結果信号と、交流電圧信号の極性判定結果(現在電圧極性判定結果)との対応関係を示すタイミングチャートである。
<Coil voltage polarity determination processing>
FIG. 4 shows a crank signal output from the
図4に示すように、エンジン1の運転中において、クランクシャフト13の回転に同期してロータ30aも回転し、クランク角度センサ27は、回転方向に対して各突起の前端が通過した場合に、負極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力し、各突起の後端が通過した場合に、正極性の振幅を有するパルス状のクランク信号を出力する。また、波形整形回路50は、負極性のクランク信号をハイレベルとし、正極性及びグランドレベルのクランク信号をローレベルとなるように波形整形したクランク信号(方形波のパルス信号)を出力する。
As shown in FIG. 4, during operation of the engine 1, the
つまり、波形整形後のクランク信号の立下がりエッジ間の時間は、クランクシャフト13が20°回転するのに要した時間に相当する。また、逆回転検出用コイル30fからは、ロータ30a(クランクシャフト13)が60°回転するのに要する時間を1周期とする交流電圧信号が出力され、コンパレータ回路53からは、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より大きい場合(つまり交流電圧信号が正極性の場合)にハイレベルの比較結果信号が出力され、交流電圧信号の電圧値が基準電圧信号の電圧値より小さい場合(つまり交流電圧信号が負極性の場合)にローレベルの比較結果信号が出力される。
That is, the time between the falling edges of the crank signal after waveform shaping corresponds to the time required for the
エンジン1の運転中において、CPU55は、上記のような比較結果信号に基づいて、コイル電圧極性判定処理を行う。図5は、コイル電圧極性判定処理に関するCPU55の動作フローチャートである。図5に示すように、まず、CPU55は、タイマ61を制御して、コンパレータ出力検出周期(所定周期)が到来したか否かを判定する(ステップS1)。このコンパレータ出力検出周期は、クランク信号間時間(波形整形後のクランク信号の立下がりエッジ間の時間)の1/4以下とすることが望ましく、本実施形態では、図4に示すように、512(μsec)とする。このように、コンパレータ出力検出周期を短周期にすることにより、以下に述べるように、逆回転検出用コイル30fから出力される交流電圧信号に、パルス状のノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。
During the operation of the engine 1, the
上記ステップS1において、CPU55は、コンパレータ出力検出周期が到来していない場合(「No」)、ステップS1の処理を繰り返し、コンパレータ出力検出周期が到来した場合(「Yes」)、比較結果信号を取り込み、今回の交流電圧信号の極性(以下、今回コイル電圧極性と称する)を判定する(ステップS2)。つまり、CPU55は、比較結果信号がハイレベルの場合、今回コイル電圧極性が正極性と判定し、ローレベルの場合、負極性と判定する。
In step S1, the
そして、CPU55は、今回コイル電圧極性とRAM60に記憶されている現在の交流電圧信号の極性判定結果(現在電圧極性判定結果)とが一致するか否かを判定する(ステップS3)。このステップS3において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致する場合(「Yes」)、CPU55は、ステップS1の処理に戻る。一方、ステップS3において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しない場合(「No」)、CPU55は、今回コイル電圧極性が所定回数(例えば3回)、同一の極性に安定しているか否かを判定する(ステップS4)。
Then, the
このステップS4において、今回コイル電圧極性が所定回数、同一の極性に安定していない場合(「No」)、CPU55は、ステップS1の処理に戻る。一方、ステップS4において、今回コイル電圧極性が所定回数、同一の極性に安定している場合(「Yes」)、CPU55は、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し(RAM60に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する)、ステップS1の処理に戻る(ステップS5)。
In this step S4, when the current coil voltage polarity is not stable to the same polarity a predetermined number of times (“No”), the
ステップS3〜S5の処理について図4を用いて具体的に説明する。図4に示すように、時刻t0以前には現在電圧極性判定結果がローレベル(つまり負極性)であり、時刻t0に比較結果信号がハイレベル、つまり今回コイル電圧極性が正極性になった場合を想定すると、CPU55は、ステップS3の処理において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップS4の処理に移行し、今回コイル電圧極性が所定回数(3回)、同一の極性(図4では正極性)に安定しているか否かを判定する。ここで、CPU55は、図4に示すように、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が正極性であった回数をカウントし、今回コイル電圧極性が3回、正極性であった場合(時刻t1)に、ステップS5の処理に移行して、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し、RAM60に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する。つまり、時刻t1前では現在電圧極性判定結果はローレベル(つまり負極性)であったが、時刻t1以降、現在電圧極性判定結果はハイレベル(つまり正極性)となる。
そして、時刻t1〜t2の期間では、比較結果信号がハイレベルのままであるため、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とは一致し、現在電圧極性判定結果はハイレベル(つまり正極性)に維持されることになる。
The processing of steps S3 to S5 will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, when the current voltage polarity determination result is low level (that is, negative polarity) before time t0 and the comparison result signal is high level at time t0, that is, when the current coil voltage polarity is positive. As a result, in step S3, since the current coil voltage polarity does not match the current voltage polarity determination result, the
Since the comparison result signal remains at the high level during the period from time t1 to time t2, the current coil polarity polarity coincides with the current voltage polarity determination result, and the current voltage polarity determination result is at the high level (that is, positive polarity). Will be maintained.
ここで、図4に示すように、パルス状のノイズが交流電圧信号に発生し、時刻t2〜t3の期間だけ比較結果信号がローレベル(つまり今回コイル電圧極性が負極性)に遷移した場合を想定する。この時刻t2において、CPU55は、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップS4の処理に移行し、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が負極性であった回数をカウントするが、時刻t3には比較結果信号はハイレベルに遷移するため、今回コイル電圧極性が負極性であった回数は3回に到達せず、現在電圧極性判定結果はハイレベル(つまり正極性)に維持されることになる。
Here, as shown in FIG. 4, a case where pulsed noise is generated in the AC voltage signal and the comparison result signal transitions to the low level (that is, the current coil voltage polarity is negative) only during the period of time t2 to t3. Suppose. At this time t2, since the current coil voltage polarity does not match the current voltage polarity determination result, the
続いて、時刻t4に、比較結果信号がローレベル(つまり今回コイル電圧極性が負極性)に遷移した場合を想定すると、CPU55は、ステップS3の処理において、今回コイル電圧極性と現在電圧極性判定結果とが一致しないため、ステップS4の処理に移行し、今回コイル電圧極性が所定回数(3回)、同一の極性(図4では負極性)に安定しているか否かを判定する。ここで、CPU55は、図4に示すように、コンパレータ出力検出周期毎に今回コイル電圧極性が負極性であった回数をカウントし、今回コイル電圧極性が3回、負極性であった場合(時刻t5)に、ステップS5の処理に移行して、今回コイル電圧極性を現在電圧極性判定結果に反映し、RAM60に新たな現在電圧極性判定結果として記憶する。つまり、時刻t5前では現在電圧極性判定結果はハイレベル(つまり正極性)であったが、時刻t5以降、現在電圧極性判定結果はローレベル(つまり負極性)となる。
Subsequently, assuming that the comparison result signal transitions to a low level (that is, the current coil voltage polarity is negative) at time t4, the
上記のように、短周期(クランク信号間時間の1/4以下)で逆回転検出用コイル30fから出力される交流電圧信号の極性を検出すると共に、所定回数、同一の極性に安定している場合に、現在の極性として決定することにより、交流電圧信号に、パルス状のノイズが発生する場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができる。
As described above, the polarity of the AC voltage signal output from the reverse
<逆回転検出処理>
次に、上述したコイル電圧極性判定処理と並列的に行われる逆回転検出処理について説明する。図6は、逆回転検出処理に関するCPU55の動作フローチャートである。図6に示すように、まず、CPU55は、波形整形後のクランク信号が入力されたか(立下りエッジが検出されたか)否かを判定し(ステップS10)、波形整形後のクランク信号が入力された場合(「Yes」)、逆回転検出済みか否かを判定する(ステップS11)。このステップS11において、逆回転検出済みの場合(「Yes」)、CPU55は、ステップS19の処理に移行する。
<Reverse rotation detection process>
Next, the reverse rotation detection process performed in parallel with the coil voltage polarity determination process described above will be described. FIG. 6 is an operation flowchart of the
一方、ステップS11において、逆回転検出済みではない場合(「No」)、CPU55は、RAM60から現在電圧極性判定結果を読み込み(ステップS12)、現在電圧極性判定結果に基づいて交流電圧信号の極性周期(以下、コイル電圧極性周期と称する)を更新する(ステップS13)。そして、CPU55は、波形整形後のクランク信号を基に点火タイミングが到来したか(クランク角基準位置を検出したか)否かを判定する(ステップS14)。図7に示すように、クランク角基準位置では、幅の大きいクランク角基準突起30a1がクランク角度センサ27を通過するため、ハイレベル期間の長いパルス信号が発生するため、このようなハイレベル期間の長いパルス信号の立下りエッジを検出した場合に、クランク角基準位置を検出した(点火タイミングが到来した)と判定することができる。CPU55は、コイル電圧極性判定処理及び逆回転検出処理の他、上記のように、波形整形後のクランク信号を基にクランク角基準位置BTDCの検出処理を並列的に行っている。
On the other hand, if the reverse rotation has not been detected in step S11 (“No”), the
上記ステップS14において、点火タイミングが到来していない(クランク角基準位置を検出していない)場合(「No」)、CPU55は、ステップS10の処理に戻る。一方、ステップS14において、点火タイミングが到来した(クランク角基準位置を検出した)と判定された場合(「Yes」)、CPU55は、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致するか否かを判定する(ステップS15)。
If the ignition timing has not arrived (the crank angle reference position has not been detected) in step S14 (“No”), the
図7は、正回転時における各信号のタイミングチャートであり、図8は、逆回転発生時における各信号のタイミングチャートである。図7に示すように、正回転時では、波形整形後のクランク信号が3回入力される毎、つまりクランクシャフト13(ロータ30a)が60°回転する毎に、「正極性」→「正極性」→「負極性」を1周期としたコイル電圧極性周期となる。一方、図8に示すように、逆回転発生時では、コイル電圧極性周期が変化してしまうことになる。図8の例では、逆回転発生前は、「正極性」→「正極性」→「負極性」を1周期としているが、逆回転発生以降、本来であれば「負極性」になるところが「正極性」となっている。また、図9は、正回転時において、逆回転検出用コイル30fが、ステータコイル30c、30d、30eやバッテリ33などと短絡した場合などの異常発生時における各信号のタイミングチャートであるが、この図に示すように、異常発生時におけるコイル電圧極性周期も正回転時における周期と異なることになることがわかる。
FIG. 7 is a timing chart of each signal during forward rotation, and FIG. 8 is a timing chart of each signal when reverse rotation occurs. As shown in FIG. 7, during positive rotation, every time the crank signal after waveform shaping is input three times, that is, every time the crankshaft 13 (
すなわち、ステップS15において、図7に示すように、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致する場合(「Yes」)、CPU55は、エンジン1が正回転状態にあると判定し(ステップS16)、点火出力許可、つまり点火プラグ16をスパークさせるための点火制御信号を点火回路56に出力してステップS10の処理に戻る(ステップS17)。一方、ステップS15において、図8または図9に示すように、コイル電圧極性周期が正回転時の周期と一致しない場合(「No」)、CPU55は、エンジン1が逆回転状態にあると判定し(ステップS18)、点火出力禁止、つまり点火回路56への点火制御信号の出力を停止してステップS10の処理に戻る(ステップS19)。
That is, in step S15, as shown in FIG. 7, when the coil voltage polarity cycle matches the cycle at the time of forward rotation (“Yes”), the
また、ステップS10において、波形整形後のクランク信号が入力されない場合(「No」)、CPU55は、タイマ61を制御して、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が無いか(エンストか)否かを判定する(ステップS20)。このステップS20において、CPU55は、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が有った場合、つまりエンストではない場合(「No」)、ステップS10の処理に戻る一方、所定時間内に波形整形後のクランク信号の入力が無い場合、つまりエンストと判定される場合(「Yes」)、逆回転検出状態をリセットしてステップS10の処理に戻る(ステップS21)。
In step S10, when the crank signal after waveform shaping is not input (“No”), the
以上のように、本実施形態によれば、逆回転検出用コイル30fの出力信号である交流電圧信号にノイズが発生した場合であっても、正確に交流電圧信号の極性を判定することができ、その結果、逆回転の誤検出を防止してエンジン1の逆回転検出精度の向上を図り、より確実にケッチンを防止することが可能となる。また、逆回転検出用コイル30fが、ステータコイル30c、30d、30eやバッテリ33などと短絡した場合などの異常発生時においても、逆回転検出時と同様に点火回路56への点火制御信号の出力を停止することにより、ケッチンを防止することが可能である。
As described above, according to the present embodiment, even when noise occurs in the AC voltage signal that is the output signal of the reverse
なお、上記実施形態では、発電機30内に、逆回転検出専用の逆回転検出用コイル30fを設けたが、これに限らず、発電機30以外にクランクシャフト13と同期回転し、1相の交流電圧信号を出力する磁石式交流発電機を設けても良く、また、エキサイタコイルを逆回転検出用コイル30fとして使用しても良い。
In the above-described embodiment, the reverse
1…エンジン、2…電源供給部、3…燃料供給部、4…ECU(Engine Control Unit)、10…シリンダ、11…ピストン、12…コンロッド、13…クランクシャフト、14…吸気バルブ、15…排気バルブ、16…点火プラグ、17…点火コイル、18…吸気管、19…排気管、20…エアクリーナ、21…スロットルバルブ、22…インジェクタ、23…吸気圧センサ、24…吸気温センサ、25…スロットル開度センサ、26…冷却水温センサ、27…クランク角度センサ、30…発電機、32…レギュレートレクチファイヤ、33…バッテリ、40…燃料タンク、41…燃料ポンプ、50…波形整形回路、51…回転数カウンタ、52…基準電圧源、53…コンパレータ回路、54…A/D変換器、55…CPU(Central Processing Unit)、56…点火回路、57…インジェクタ駆動回路、58…ポンプ駆動回路、59…ROM(Read Only Memory)、60…RAM(Random Access Memory)、61…タイマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Power supply part, 3 ... Fuel supply part, 4 ... ECU (Engine Control Unit), 10 ... Cylinder, 11 ... Piston, 12 ... Connecting rod, 13 ... Crankshaft, 14 ... Intake valve, 15 ... Exhaust Valve, 16 ... Spark plug, 17 ... Ignition coil, 18 ... Intake pipe, 19 ... Exhaust pipe, 20 ... Air cleaner, 21 ... Throttle valve, 22 ... Injector, 23 ... Intake pressure sensor, 24 ... Intake temperature sensor, 25 ... Throttle Opening sensor, 26 ... cooling water temperature sensor, 27 ... crank angle sensor, 30 ... generator, 32 ... regulator rectifier, 33 ... battery, 40 ... fuel tank, 41 ... fuel pump, 50 ... waveform shaping circuit, 51 ... Rotational speed counter 52 52
Claims (3)
前記内燃機関のクランク軸と同期回転する磁石式交流発電機から出力される1相の交流電圧信号を入力とし、
所定周期で前記交流電圧信号の極性を判定し、前記極性が所定回数、同一の極性であった場合に、現在の極性判定結果とする極性判定処理と、
前記クランク信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握し、前記点火タイミングが到来した場合に、前記極性周期がクランク正回転時の極性周期と不一致の場合に、クランク逆回転と判定して前記点火制御を停止する逆回転検出処理と、を行う制御手段を備える、
ことを特徴とする内燃機関制御装置。 Based on a crank signal output every time the crankshaft rotates by a predetermined angle from a crank angle detection means provided in the internal combustion engine, the ignition timing is grasped, and ignition control for igniting the internal combustion engine at the ignition timing is performed. An internal combustion engine control device,
The input is a one-phase AC voltage signal output from a magnet type AC generator that rotates synchronously with the crankshaft of the internal combustion engine,
A polarity determination process that determines the polarity of the AC voltage signal at a predetermined cycle and sets the current polarity determination result when the polarity is the same polarity a predetermined number of times,
Each time the crank signal is detected, the current polarity determination result is obtained to determine the polarity cycle of the AC voltage signal. When the ignition timing has arrived, the polarity cycle does not match the polarity cycle at the time of forward crank rotation. In this case, a reverse rotation detection process for determining the reverse rotation of the crank and stopping the ignition control is provided.
An internal combustion engine control device.
前記交流電圧信号と前記基準電圧信号とを入力とし、前記交流電圧信号と前記基準電圧信号との電圧値の大小を比較して比較結果を示す比較結果信号を出力する比較手段と、
前記クランク信号を入力とし、当該クランク信号を前記所定角度の回転に要した時間を周期とする方形波のパルス信号に波形整形して出力する波形整形手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記極性判定処理において、前記比較結果信号に基づいて前記交流電圧信号の極性を判定し、前記逆回転検出処理において、前記パルス信号の検出毎に前記現在の極性判定結果を取得して前記交流電圧信号の極性周期を把握する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関制御装置。
A reference voltage source for generating a reference voltage signal;
Comparison means for inputting the AC voltage signal and the reference voltage signal, comparing the voltage values of the AC voltage signal and the reference voltage signal, and outputting a comparison result signal indicating a comparison result;
Waveform shaping means that takes the crank signal as input, shapes the crank signal into a square-wave pulse signal having a period of time required for rotation of the predetermined angle, and outputs the waveform signal;
With
The control means determines the polarity of the AC voltage signal based on the comparison result signal in the polarity determination process, and acquires the current polarity determination result every time the pulse signal is detected in the reverse rotation detection process. And grasping the polarity period of the AC voltage signal,
The internal combustion engine control apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that
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