JP2009085080A - Engine cylinder identification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒エンジンにおいて、クランク角センサ等の回転角センサから得られる信号に基づき、いずれの気筒が特定の行程にあるかを判別するエンジンの気筒判定装置に係り、特に、クランク角センサまたはカム角センサ(からの信号)の一方に異常が生じても気筒判定を可能ならしめるようにされたエンジンの気筒判定装置に関する。 The present invention relates to a cylinder determination device for an engine that determines which cylinder is in a specific stroke based on a signal obtained from a rotation angle sensor such as a crank angle sensor in a multi-cylinder engine, and more particularly, to a crank angle sensor. Alternatively, the present invention relates to a cylinder determination device for an engine that enables cylinder determination even if an abnormality occurs in one of cam angle sensors (a signal from the cam angle sensor).
エンジンは、その動作の1サイクルが、例えば2又は4の複数の行程で成り立っており、このため2気筒以上の多気筒エンジンでは、点火時期や燃料噴射時期等の制御のために、いずれの気筒が特定の行程、例えば圧縮行程にあるかを識別する必要があり、そこで気筒判定装置が必要となる。 The engine has one cycle of operation in a plurality of strokes, for example, 2 or 4. For this reason, in a multi-cylinder engine having two or more cylinders, any cylinder is used for controlling ignition timing, fuel injection timing, and the like. Must be identified in a specific stroke, for example, a compression stroke, and therefore a cylinder determination device is required.
このような気筒判定装置は、通常、クランク角センサやカム角センサ等の回転角センサを備える。この回転角センサは、通常、シグナルプレート(円形回転部材)とこの外周に近接配置される検知器とからなっており、例えば、クランク軸等の回転部に装着されるシグナルプレートの外周部に多数の突起等(被検知部)を所定の配列状態で設け、前記検知器は、前記被検知部を検知する度に信号としてのパルスを発生するようにされ、この検知器から得られる信号に基づいて、所定気筒の所定のクランク角度位置を検出することにより気筒判定を行う。前記回転角センサ一つだけで気筒判定を行う場合には、前記センサから得られる信号が異常であると気筒判定不能となり、点火時期や燃料噴射時期等の制御が行えず、始動不能となる。 Such a cylinder determination device usually includes a rotation angle sensor such as a crank angle sensor or a cam angle sensor. This rotation angle sensor is usually composed of a signal plate (circular rotating member) and a detector disposed in the vicinity of the outer periphery of the signal plate. For example, a large number of rotation angle sensors are provided on the outer periphery of the signal plate mounted on a rotating portion such as a crankshaft. Protrusions and the like (detected parts) are provided in a predetermined arrangement state, and the detector is configured to generate a pulse as a signal each time the detected part is detected, and based on a signal obtained from the detector Thus, the cylinder determination is performed by detecting a predetermined crank angle position of the predetermined cylinder. When the cylinder determination is performed with only one rotation angle sensor, if the signal obtained from the sensor is abnormal, the cylinder determination is impossible, the ignition timing and the fuel injection timing cannot be controlled, and the engine cannot be started.
かかる異常事態に対処すべく、例えば特許文献1に見られるように、三個の回転角センサから得られる信号を基に気筒判定を行うようにしたものが知られている。ここでは、一つのセンサは等間隔部分と不等間隔部分からなり、各気筒の所定行程において同一クランク角度位置をあらわす信号Aが得られるようにされ、残りの二つのセンサからは、不等間隔で各気筒の所定行程において異なるクランク角度位置をあらわす信号B、Cが得られるようにされ、前記信号Aが異常であるとき、異常でない二つの信号B、Cから気筒判定を行うようになすことが提案されている。
In order to cope with such an abnormal situation, for example, as disclosed in
また、特許文献2では、特定気筒に燃料噴射し、初爆を検出することで気筒判定を行うようになすことが提案されている。
Further,
しかしながら、前記従来提案の気筒判定装置では、二つのセンサから得られる信号が異常である場合、気筒判定を行うことができない。つまり、複数のセンサから得られる信号に基づいて気筒判定を行う場合、正常な一つのセンサから得られる信号だけでは気筒判定を行うことができない。また、燃料供給によって発生する初爆によって気筒判定を行う場合でも、最悪事は点火プラグがくすぶってしまい、始動不能に至る可能性がある。 However, in the conventional cylinder determination device, the cylinder determination cannot be performed when the signals obtained from the two sensors are abnormal. That is, when performing cylinder determination based on signals obtained from a plurality of sensors, it is not possible to perform cylinder determination using only a signal obtained from one normal sensor. Even when the cylinder is determined by the first explosion generated by the fuel supply, the worst case is that the spark plug may be smoldered and the engine may not be started.
本発明は、上記した従来の問題点を解決をしようとしてなされたもので、その目的とするところは、一つのセンサから得られる信号が異常である場合に、残りの一つの正常なセンサから得られる信号だけで、誤りなくかつ燃料噴射をしなくても気筒判定を行うことができ、更に点火時期や燃料噴射時期等の制御を支障なく適切に行えるようにされたエンジンの気筒判定装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems. The object of the present invention is to obtain from one remaining normal sensor when a signal obtained from one sensor is abnormal. Provides a cylinder determination device for an engine that can perform cylinder determination without error and without performing fuel injection only by a signal that is generated, and that can appropriately control ignition timing, fuel injection timing, etc. There is to do.
上記の課題を解決するために、本発明のエンジンの気筒判定装置は、エンジンのクランクシャフトと一体的に回転せしめられるクランクシグナルプレートと該クランクシグナルプレートの外周に近接配置された検知器からなる一つ又は複数のクランク角センサと、前記エンジンのカムシャフトと一体的に回転せしめられるカムシグナルプレートと該カムシグナルプレートの外周に近接配置された検知器からなる一つまたは複数のカム角センサとを備えて、該クランク角センサと該カム角センサから得られる信号に基づいて気筒判定を行う制御手段を備えたエンジンの気筒判定装置であって、前記クランクシグナルプレートの外周には、歯、突起、凹部、凸部、孔等からなる多数の被検知部が、等角度間隔で所定角度範囲にわたって配列された等間隔部と、該等間隔部よりも大きな角度間隔であって、その大きさが異なる少なくとも2種類の不等間隔部であって、該不等間隔部が720°を気筒数で除した数だけ設置され、該不等間隔に対応する発生信号Aは、同一行程における同一クランク角度位置で発生するように配置された不等間隔部を有し、同時に、前記カムシグナルプレートの外周には、歯、突起、凹部、凸部、孔等からなる複数の被検知部が設置され、前記カムシグナルプレートは気筒数と同数のエリアに分割され、該各エリアは、少なくとも3つの領域α、β、γに分割され、該領域α、β、γの各領域には、それぞれ所定の角度位置に被検出部が設置されて、該領域αと該領域βに設置された前記被検出部は、該被検出部が発生する2値化ビット情報の組合せが気筒毎に全て異なるように設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an engine cylinder determination device according to the present invention includes a crank signal plate that is rotated integrally with an engine crankshaft and a detector that is disposed close to the outer periphery of the crank signal plate. One or a plurality of crank angle sensors, a cam signal plate that is rotated integrally with the camshaft of the engine, and one or a plurality of cam angle sensors that are arranged in proximity to the outer periphery of the cam signal plate. An engine cylinder determination device including a control unit that performs cylinder determination based on a signal obtained from the crank angle sensor and the cam angle sensor, wherein an outer periphery of the crank signal plate has teeth, protrusions, A large number of detected parts including concave parts, convex parts, holes, etc. are arranged over a predetermined angular range at equal angular intervals. An interval portion and at least two types of unequal interval portions having a larger angular interval than the equal interval portion and having different sizes, wherein the unequal interval portion is a number obtained by dividing 720 ° by the number of cylinders. The generated signal A corresponding to the unequal interval has an unequal interval portion arranged so as to be generated at the same crank angle position in the same stroke, and at the same time, on the outer periphery of the cam signal plate, The cam signal plate is divided into the same number of areas as the number of cylinders, and each area has at least three regions α, β, γ. In each of the regions α, β, and γ, a detected portion is installed at a predetermined angular position, and the detected portion installed in the region α and the region β All combinations of binarized bit information generated by the detection unit Characterized in that it is set to be different.
また、本発明のエンジンの気筒判定装置は、カムシグナルプレートに設けた前記領域γに設置される被検知部は、少なくとも2つ設置されることを特徴とする。 In the engine cylinder determination device according to the present invention, at least two detected parts are provided in the region γ provided in the cam signal plate.
また、本発明のエンジンの気筒判定装置は、前記クランク角センサと前記カム角センサが正常の場合には、前記クランク角センサで検出した発生信号Aを検出後に、前記カムシグナルプレートの前記領域αと前記領域βの被検出部の組合せ結果に応じて気筒判定を行うことを特徴とする。 Further, in the engine cylinder determining apparatus according to the present invention, when the crank angle sensor and the cam angle sensor are normal, the region α of the cam signal plate is detected after detecting the generated signal A detected by the crank angle sensor. And determining the cylinder according to the combination result of the detected part in the region β.
また、本発明のエンジンの気筒判定装置は、前記クランク角センサが異常で前記カム角センサが正常の場合には、前記カムシグナルプレートに設置された被検出部の配列に応じて気筒判定を行うことを特徴とする。 In the engine cylinder determination device according to the present invention, when the crank angle sensor is abnormal and the cam angle sensor is normal, the cylinder determination is performed according to the arrangement of the detected parts installed on the cam signal plate. It is characterized by that.
また、本発明のエンジンの気筒判定装置は、前記クランク角センサが正常で前記カム角センサが異常の場合には、前記クランクシグナルプレートに設置された等間隔部の検出数に応じて2種類の不等間隔部を判別し、気筒グループを判定することを特徴とする。 In addition, when the crank angle sensor is normal and the cam angle sensor is abnormal, the engine cylinder determination device according to the present invention has two types according to the number of detected equally spaced portions installed on the crank signal plate. It is characterized by discriminating unequal intervals and determining cylinder groups.
また、本発明のエンジンの気筒判定装置は、前記クランク角センサが異常で前記カム角センサが正常の場合には、前記カムシグナルプレートに設けられた前記領域γのカム角信号に基づいて、燃料噴射タイミングと点火通電開始タイミングを設定することを特徴とする。 In addition, when the crank angle sensor is abnormal and the cam angle sensor is normal, the cylinder determining apparatus for an engine according to the present invention is based on a cam angle signal in the region γ provided in the cam signal plate. The injection timing and the ignition energization start timing are set.
本発明に係る気筒判定装置は、一つの回転角センサから得られる信号が異常である場合に、残りの正常な回転角センサから得られる信号だけで誤りなく気筒判定を行うことができる。そのため、点火時期制御や燃料噴射時期の制御を、適切に行うことが可能である。 The cylinder determination apparatus according to the present invention can perform cylinder determination without error only by signals obtained from the remaining normal rotation angle sensors when a signal obtained from one rotation angle sensor is abnormal. Therefore, ignition timing control and fuel injection timing control can be performed appropriately.
本発明のエンジンの気筒判定装置の実施形態を、以下、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る気筒判定装置の一実施形態を、車載用直列4気筒エンジンに適用した概略構成図である。 An embodiment of an engine cylinder determination device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram in which an embodiment of a cylinder determination device according to the present invention is applied to an in-vehicle in-line four-cylinder engine.
図1において、エンジン1は、4つの気筒(#1〜#4)が設けられたシリンダと各気筒に摺動自在に嵌挿されたピストンとを備え、ピストン上方の燃焼室には、点火プラグ(イグニッションコイルに接続)16が臨設されるとともに、吸気弁及び排気弁が設けられている。また、吸気系(吸気管7を含む吸気通路)にはエアクリーナ31、吸気管圧力を計測するエアフローセンサ2、吸入空気量を調整するスロットル弁を備えたスロットルボディ4、スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサ6、アイドルスピードコントロールバルブ(ISCバルブ)3等が適宜に配置され、吸気管7には、電子制御式の燃料噴射弁8が設けられている。また、排気系には、空燃比センサ15や排気浄化用触媒コンバータ等が設けられている。
In FIG. 1, an
燃料供給経路は、図示していないが燃料ポンプにより吸い出され、燃料配管を経てプレッシャーレギュレータで調圧されて前記燃料噴射弁8に導かれ、該燃料噴射弁8から吸気ポートに向けて噴射される。また、エンジン1には、後で詳述するように、気筒判定に使用されるクランク角センサ18、カム角センサ29、及びコントロールユニット(ECU)100が備えられている。
Although not shown, the fuel supply path is sucked out by a fuel pump, regulated by a pressure regulator through a fuel pipe, led to the
コントロールユニット100には、エアフローセンサ2、スロットルセンサ6、空燃比センサ15、水温センサ17、クランク角センサ18及びカム角センサ29等からの信号が入力され、コントロールユニット100は、それらの信号に基づいて、燃料噴射弁8による燃料噴射制御、点火プラグ16による点火時期の制御等を行うようになっている。
Signals from the
クランク角センサ18は、クランク軸と一体的に回転せしめられるクランク軸用シグナルプレート及び該シグナルプレートの外周に近接配置されたクランク軸用検知器から成るホール式のものとされ、前記クランク軸用シグナルプレートの外周部には、歯、突起、凹部、凸部又は孔等からなる多数の被検知部が等角度間隔(ここでは、10°CA)で所定角度範囲にわたって配列された等間隔部と、少なくとも2個の前記被検知部が前記等間隔部より大きな角度間隔(ここでは、30°CAと40°CA)で配列された不等間隔部(歯欠け部)とが、エンジン1の気筒数の1/2(ここでは、2)だけ交互に設けられている。それゆえ、クランク軸が2回転する間に前記歯欠け部をあらわす信号が4回到来する。
The
前記クランク軸用検知器は、前記被検知部がその真向かいを通過する毎に発生する磁界の変化をとらえ(被検知部を検知)、内部処理回路で信号としてのパルスを生成し、これをコントロールユニット100に供給する。そのため、前記クランク軸用検知器(クランク角センサ18)からは、図3に示されるように、各気筒の所定工程における同一クランク角度位置をあらわす信号(基準信号)が得られる。
The crankshaft detector captures changes in the magnetic field that occurs each time the detected part passes directly across it (detects the detected part), generates a pulse as a signal in an internal processing circuit, and controls this Supply to
カム角センサ29は、カム軸と一体的に回転せしめられるカム軸用シグナルプレート及び該シグナルプレートの外周に近接配置されたカム軸用検知器から成る磁気式のものであり、前記カム軸用シグナルプレートの外周部には歯、突起、凹部、凸部又は孔等からなる複数の被検知部が不等間隔で設けられている。前記カム軸用検知器(カム角センサ29)は、前記被検知部がその真向かいを通過する毎に発生する磁界の変化をとらえ(被検知部を検知)、内部処理回路で信号としてのパルスを生成し、これをコントロールユニット100に供給する。そのため、カム角センサ29からは、図3に示されるように、各気筒の所定工程における異なるクランク角度位置をあらわす信号が得られる。
The
図2はコントロールユニット100の内部構成を示したものである。コントロールユニット100は、入力回路191、A/D変化部192、中央演算部193、ROM194、RAM195、及び出力回路196を含んだマイクロコンピュータにより構成されている。
FIG. 2 shows the internal configuration of the
入力回路191は、入力信号190がアナログ信号の場合(例えば、水温センサ17、スロットルセンサ6等からの信号)、入力信号からノイズ成分の除去等を行ってA/D変換部192に出力するものである。中央演算部193は、A/D変換結果を取り込み、ROM194等の媒体に記憶された燃料噴射制御プログラムやその他の制御プログラムを実行することによって、前記各制御及び診断等を実行する機能を備えている。なお、演算結果、及び、前記A/D変換結果は、RAM195に一時保管され、また、この演算結果は、出力回路196を通じて制御信号197として出力され、燃料噴射弁、点火コイル等の制御に用いられる。
When the
一方、クランク角センサ18とカム角センサ29の信号は、入力回路191で信号の有無を識別し、High/Low信号として、信号線198により、中央演算部193へ送られる。中央演算部193では、信号線198の電圧レベルが、LowからHighに変化したとき、つまり、図3及び図4のクランク角センサ信号、及びカム角センサ信号の立下りのタイミングで割り込み処理が行われる構成となっている。
On the other hand, the signals of the
図3及び図4は、本実施形態の気筒判定装置により気筒判定を行う際の各部の動作状態、すなわち、各気筒(#1〜#4)の行程、クランク角センサ信号及びカム角センサ信号の発生(到来)状態並びにクランク角センサ信号とカム角センサ信号の発生(到来)位置関係からの気筒判定データのビットパターン生成状態を示した図である。 3 and 4 show the operation states of the respective parts when performing cylinder determination by the cylinder determination device of the present embodiment, that is, the strokes of the cylinders (# 1 to # 4), the crank angle sensor signal, and the cam angle sensor signal. It is the figure which showed the bit pattern generation state of the cylinder determination data from the generation | occurrence | production (arrival) state and the generation | occurrence | production (arrival) positional relationship of a crank angle sensor signal and a cam angle sensor signal.
以下、図3から図6を参照しながら、クランク角センサ18の信号とカム角センサ29の信号が正常である場合の気筒判定について説明する。
Hereinafter, the cylinder determination when the signal from the
図3は、エンジン2回転におけるクランク角センサ信号、カム角信号、直列4気筒エンジンの各行程の関係を示した図である。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship among the crank angle sensor signal, the cam angle signal, and the strokes of the in-line four-cylinder engine when the engine rotates twice.
図4は、クランク軸用シグナルプレート18aとカム軸用シグナルプレート29aの信号配置例である。これらのシグナルプレートの外周には、図3に示した通りの信号を発生させる多数の凸部からなる被検知部が配置されている。 FIG. 4 is a signal arrangement example of the crankshaft signal plate 18a and the camshaft signal plate 29a. On the outer periphery of these signal plates, a detection target portion including a plurality of convex portions that generate signals as shown in FIG. 3 is arranged.
図5は、気筒判別するためのクランク角信号とカム角信号の位置関係の一例である。 FIG. 5 is an example of the positional relationship between the crank angle signal and the cam angle signal for determining the cylinder.
図6は、図5に示された関係により、領域αと領域βにおけるカム角信号を用いた気筒判別の識別例(直列4気筒の例)である。 FIG. 6 is an identification example of cylinder discrimination (example of in-line four cylinders) using cam angle signals in the regions α and β based on the relationship shown in FIG.
そして、気筒判別の手順は、クランク角センサ18の信号情報で基準クランク角度(発生信号A)を検出し、発生信号Aから所定クランク角度内に検出されたカム角信号情報に基づき気筒判別を行う。
In the cylinder discrimination procedure, the reference crank angle (generated signal A) is detected from the signal information of the
次に、まず基準クランク角度である発生信号Aの判別について説明する。クランク角信号は、クランク角度10°毎の等間隔部と、信号間隔が30°または40°の不等間隔部(歯欠け部)がある。この不等間隔部は、図5に示されているように、BTDC30°を起点として、クランク角信号CRのBTDC60〜30°とBTDC70〜30°の2通りがある。そして、このBTDC30°が基準クランク角度(発生信号A)に該当する。
Next, the determination of the generated signal A that is the reference crank angle will be described. The crank angle signal has an equally spaced portion with a crank angle of 10 ° and an unequally spaced portion (tooth-missing portion) with a signal interval of 30 ° or 40 °. As shown in FIG. 5, there are two types of unequal intervals,
基準クランク角度であるBTDC30°を判定する、換言すると、不等間隔部を判定するために、クランク角センサ信号検出毎に、クランク角センサの信号間隔の時間(時間間隔)を計測する。一回前のクランク角センサ信号の時間CRT2と今回のクランク角センサ信号間の時間間隔CRT1を比較する。そして、CRT2×係数(例えば2)<CTR1が成立した場合に、不等間隔と判定し、BTDC30°信号(発生信号A)を特定することができる。
In order to determine
発生信号Aを特定できたら、すぐに気筒判定を開始する。気筒判定は、図5と図6に示したように、基準クランク角度に対し、カム角信号がどのタイミングで入力したかのパターン識別で判定する。図5に示したように、基準クランク角度はBTDC30°起点なので、そこから所定角度(本例では、30°)までのクランク角度領域をα(BTDC30°〜TDCまで)、α終点から所定角度(本例では、30°)までのクランク角度領域をβ(TDC〜ATDC30°)と定義する。またα、β以外をγとする。
As soon as the generation signal A can be specified, the cylinder determination is started. As shown in FIGS. 5 and 6, the cylinder determination is performed by pattern identification indicating at which timing the cam angle signal is input with respect to the reference crank angle. As shown in FIG. 5, since the reference crank angle is the starting point of
そして、気筒判別用信号は、図4に示したようにカム軸用シグナルプレート29aのαとβの領域に設置されることを特徴とするもので、本例では、α領域のBTDC10°の位置に、β領域のBTDC160°(ATDC20°)の位置に設置される。
The cylinder discrimination signal is set in the α and β regions of the camshaft signal plate 29a as shown in FIG. 4, and in this example, the position of
そして、図6に示したとおり、基準クランク角度を検出後、α領域のBTDC10°のカム角信号の2値、すなわちBTDC10°信号の有無と、β領域のBTDC160°(ATDC20°)のカム角信号の2値、すなわち信号の有無を判定し、これらの組合せパターンで気筒判別を行う。図5を使って説明すると、BTDC10°信号とBTDC160°信号を両方検出した場合は、3番気筒が圧縮行程にあると判定される。このようにα領域とβ領域におけるカム角センサ信号の2値情報の関係から気筒を特定する。
Then, as shown in FIG. 6, after detecting the reference crank angle, the binary value of the cam angle signal of
次に、図7を参照しながら、クランク角センサ18は正常だが、カム角センサ29が異常の場合における対応について説明する。この場合、クランク角センサ信号情報だけで気筒を特定することは不可能であるため、気筒群やグループ判別を行なって対応する。
Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of a response when the
図3、図4から判るように、クランク軸用シグナルプレート18a上に設置されたクランク角信号は、180°毎に異なる不等間隔部、前記のとおり、BTDC60〜BTDC30までの30°間隔と、BTDC70〜BTDC30°までの40°間隔部の2箇所の不等間隔部を有する。ここでは、4サイクルエンジンの2回転の角度である720°を気筒数4で除した数である180°毎に不等間隔部が設けられるのである。 As can be seen from FIG. 3 and FIG. 4, the crank angle signal installed on the crankshaft signal plate 18 a has different unequal intervals at every 180 °, as described above, the 30 ° interval from BTDC60 to BTDC30, There are two unequally spaced portions at 40 ° intervals from BTDC70 to BTDC30 °. Here, an unequal interval portion is provided every 180 ° which is a number obtained by dividing 720 ° which is an angle of two rotations of the 4-cycle engine by four cylinders.
このようにして設けた不等間隔部を識別することにより、気筒群やグループ判別を行うが、本例では、クランク角センサ信号検出毎に、クランク角センサの信号間隔の時間(時間間隔)を計測し、一回前のクランク角センサ信号の時間間隔CRT2と今回のクランク角センサ信号間の時間間隔CRT1を比較する。そして、CRT2×係数(例えば2)<CTR1が成立した場合に、不等間隔と判定し、それ以外の場合は等間隔と判定する。そして、基準クランク角度であるBTDC30°信号(発生信号A)までの等間隔の信号数をカウントCNTRする。
The cylinder group and the group are discriminated by identifying the unequal intervals provided in this way. In this example, the signal interval time (time interval) of the crank angle sensor is set every time the crank angle sensor signal is detected. Measure and compare the time interval CRT2 of the previous crank angle sensor signal and the time interval CRT1 between the current crank angle sensor signal. Then, when CRT2 × coefficient (for example, 2) <CTR1 is satisfied, it is determined that the intervals are unequal, and in other cases, it is determined that the intervals are equal. The number of equally spaced signals up to the
なお、不等間隔は30°と40°の2種類であるので、それぞれの検出数の違いで判別できる。図7に示した動作状態を示す例では、基準クランク角信号を検出時に、等間隔の信号数をリセットして、不等間隔を検出するまで順次カウントアップしている。そして、不等間隔40°を検出するまで計測する場合、カウンタは14となる。一方、不等間隔30°を検出するまで計測する場合には、カウンタは15となる。こうして、カウント数が14→0になった時点で、3番気筒又は2番気筒の圧縮BTDC30°と判り、グループ判別できる。
In addition, since there are two types of unequal intervals, 30 ° and 40 °, it can be determined by the difference in the number of detections. In the example showing the operation state shown in FIG. 7, when the reference crank angle signal is detected, the number of equally spaced signals is reset and sequentially counted up until unequal intervals are detected. The counter is 14 when measurement is performed until an unequal interval of 40 ° is detected. On the other hand, when the measurement is performed until the
次に、クランク角センサ18が異常時、カム角センサ29による気筒判別方法について説明する。クランク角センサが正常時は、上記のとおり、カム角センサの信号位置の発生位置をクランク角信号(領域αやβ)で識別して気筒判別を行うが、クランク角センサが故障した場合には、この判定方法を用いることができない。そこで、図8に示したカム角信号の配置と図9に示したビットパターンを用いて気筒判別を行う。
Next, a cylinder discrimination method by the
図8は、カム角信号の配置の一例である。カム角信号は、クランク角センサが正常時に用いる気筒判別用信号を前記の領域αとβに設置している。しかし、クランク角センサが異常時は、領域αとβに設置した気筒判別用のカム角信号は、意味を持たない。それは、これらαやβ領域の信号だけで気筒判別しても、気筒判別後の燃料噴射時期や点火時期の制御を実行するのが非常に困難なためである。これは、図6に示したように1番気筒が圧縮行程と判定できるのは、α領域とβ領域に信号が無い場合であるが、クランク角の情報が無いためαやβ領域を特定できない。したがって、いつ1番気筒の行程になったか判定できない。もし判定できたとしても、点火時期を設定するのに適切なカム信号情報が無いため、点火時期の不適により発生する過進角によるノッキングや過遅角による触媒過熱を誘発し、エンジン破損に至る可能性が高い。 FIG. 8 is an example of the arrangement of cam angle signals. For the cam angle signal, cylinder discrimination signals that are used when the crank angle sensor is normal are provided in the regions α and β. However, when the crank angle sensor is abnormal, the cam angle signals for cylinder discrimination installed in the regions α and β have no meaning. This is because it is very difficult to execute control of the fuel injection timing and the ignition timing after the cylinder discrimination even if the cylinder discrimination is performed only by the signals in the α and β regions. As shown in FIG. 6, it can be determined that the first cylinder is in the compression stroke when there is no signal in the α region and the β region, but the α and β regions cannot be specified because there is no information on the crank angle. . Therefore, it cannot be determined when the stroke of the first cylinder is reached. Even if it can be determined, there is no appropriate cam signal information for setting the ignition timing, so knocking due to over-advanced angle due to improper ignition timing or catalyst overheating due to over-retarding angle is induced, leading to engine damage Probability is high.
そこで、本例では、前記した各気筒の領域γに、燃料噴射制御や点火制御用の基準信号を併設することで、この問題を解消している。具体的には、図8に示したように、燃料噴射制御の基準信号は各気筒のBTDC100°CAに設置、点火時期用の基準信号は各気筒のBTDC70°CAにカム角信号を設置した。この結果、本例ではカム軸用シグナルプレート29aに12個の信号が配置されている。そして、このカム角信号による気筒判別は、カム角信号の間隔(時間間隔)を計測し、その比率情報を用いて以下のように判別する。
Therefore, in this example, this problem is solved by providing a reference signal for fuel injection control and ignition control in the region γ of each cylinder described above. Specifically, as shown in FIG. 8, the reference signal for fuel injection control is set at
一回前のカム角センサ信号の時間間隔CAMT2(図8のA点とB点)と、今回のカム角センサ信号間の時間間隔CAMT1(図8のB点とC点)を比較し、長短を決定する。例えば、CAMT2×K(K:係数=0.5)>CAMT1が成立した場合には“短”、不成立時は“長”とし、“短=1”、“長=0”とする。これらの“1”と“0”の情報を8個連続して取り込み図9に示したような関係に基づいて気筒判定を行う。具体的には、No12となる#2気筒のBTDC70°信号から3番気筒のBTDC10°信号までの連続8個のBit情報を用いると“10101010”(10進数で170)になる。この8つのBit並びは、他の11パターンと比較すると全て異なっている。それゆえ、“10101010”の並びは、3番気筒の圧縮行程BTDC10°と特定できる。このようにカム角信号を設置することによって、カム角センサの信号だけで気筒判定ができ、更に燃料や点火を高精度に制御することが可能となる。
The time interval CAMT2 (points A and B in FIG. 8) of the previous cam angle sensor signal is compared with the time interval CAMT1 (points B and C in FIG. 8) between the current cam angle sensor signals. To decide. For example, “CAMT2 × K (K: coefficient = 0.5)> CAMT1 is satisfied,“ short ”is set,“ non-established ”is“ long ”,“ short = 1 ”, and“ length = 0 ”. Eight pieces of information “1” and “0” are taken in succession, and cylinder determination is performed based on the relationship as shown in FIG. Specifically, when information of 8 consecutive bits from the
上記したのは直列4気筒エンジンの例ではあるが、本発明は、水平対向エンジンやV型エンジン等の種々様々なエンジンに適用可能である。その例を図10から図13に示す。 Although the above is an example of an in-line four-cylinder engine, the present invention can be applied to various engines such as a horizontally opposed engine and a V-type engine. Examples thereof are shown in FIGS.
図10と図11は、水平対向4気筒エンジンへの適用例を示し、図12と図13はV型6気筒エンジンへの適用例を示す。 FIGS. 10 and 11 show application examples to a horizontally opposed four-cylinder engine, and FIGS. 12 and 13 show application examples to a V-type six-cylinder engine.
水平対向4気筒エンジンの2回転におけるクランク角センサ信号、カム角信号、各気筒の各行程は、図10に示された関係となる。右バンクと左バンクの吸気側にカム角信号が設置されている。 The crank angle sensor signal, cam angle signal, and stroke of each cylinder in two rotations of the horizontally opposed four-cylinder engine have the relationship shown in FIG. Cam angle signals are installed on the intake side of the right and left banks.
クランク角には、前記した直列4気筒エンジンと同じクランク角信号が設置されている。クランク角度10°毎の等間隔部と、信号間隔が30°又は40°の不等間隔部(歯欠け部)がある。この不等間隔部は、図5について前記したとおりBTDC30°を起点として、クランク角信号CRのBTDC60〜30°とBTDC70〜30°の2通りが設置され、このBTDC30°が基準クランク角度(発生信号A)に該当する。そして、図11に示したように、左右バンクのCAM(カム角)信号とクランク角信号の不等間隔部(歯欠け部)の関係により、気筒を特定できる。仮に、右バンクのカムセンサ異常のときは、クランク角信号の不等間隔30°間隔(BTDC60〜BTDC30)を検出後にBTDC165°信号を検出することで圧縮行程3番気筒を認識できる。左バンクのカムセンサ異常のときも同様に、クランク角信号の不等間隔30°間隔(BTDC60〜BTDC30)を検出後にBTDC165°信号を検出した場合、圧縮行程4番気筒を認識できる。両方のカム角センサが故障した場合は、図7についての前記したのと同様のクランク角信号による方法で対応できる。
In the crank angle, the same crank angle signal as that of the in-line four-cylinder engine is installed. There are an equally spaced portion with a crank angle of 10 ° and an unequally spaced portion (tooth missing portion) with a signal interval of 30 ° or 40 °. As described above with reference to FIG. 5, the unequal interval portion is provided with two types of crank angle signals CR, BTDC 60-30 ° and BTDC 70-30 °, starting from
また、クランク角センサ異常でも、左右のカム信号の組合せで気筒を特定することができる。具体的には、図8と同様に、一回前のカム角センサ信号の時間間隔CAMT2と、今回のカム角センサ信号間の時間間隔CAMT1を比較し、CAMT2×K(K:係数=1.5)>CAMT1が成立した場合に“短=1”とする。この場合、右バンクなら圧縮#4のBTDC165〜圧縮#1BTDC15°(クランク角度間隔330°)と圧縮#1のBTDC15〜圧縮#3のBTDC15°(クランク角度間隔180°)の時だけ“1”となり、3番気筒圧縮行程BTDC15°信号を認識できる。これによって気筒判別が完了し、各バンクの各気筒に設置したBTDC15°信号を着火タイミング(点火時期固定)とすることで、極端なエンジントルクの低下を防止できる。
Further, even if the crank angle sensor is abnormal, the cylinder can be specified by the combination of the left and right cam signals. Specifically, as in FIG. 8, the time interval CAMT2 of the previous cam angle sensor signal is compared with the time interval CAMT1 between the cam angle sensor signals of this time, and CAMT2 × K (K: coefficient = 1. 5) When “CAMT1” is satisfied, “short = 1” is set. In this case, in the case of the right bank, it is “1” only when
V型6気筒エンジンでの2回転におけるクランク角センサ信号とカム角信号と各行程は図12に示された関係となる。右バンクと左バンクの吸気側にカム角信号が設置されている。クランク角には、前記の4気筒エンジンと同様に、クランク角度10°毎の等間隔部と、信号間隔が30°又は40°の不等間隔部(歯欠け部)がある。この不等間隔部は、4気筒と異なるBTDC50°を起点とし、クランク角信号CRのBTDC100〜50°、BTDC90〜50°、BTDC80〜50°の3通りが設置され、このBTDC50°が基準クランク角度(発生信号A)に該当する。そして前記した図8と同様に、基準クランク角度信号に対する気筒判定領域α,βに対し、左右バンクのCAM(カム角)に設置されたBTDC35°信号、BTDC5°信号、クランク角信号の3つの不等間隔部(歯欠け部)の関係から、図13に示すように、気筒を特定できる。
The crank angle sensor signal, the cam angle signal, and the strokes in two rotations in the V-type 6-cylinder engine have the relationship shown in FIG. Cam angle signals are installed on the intake side of the right and left banks. As in the above-described four-cylinder engine, the crank angle includes an equally spaced portion with a crank angle of 10 ° and an unevenly spaced portion (tooth missing portion) with a signal interval of 30 ° or 40 °. This non-uniformly spaced portion starts from
仮に右バンクのカムセンサ異常の場合、クランク角信号の不等間隔40°間隔(BTDC90〜BTDC50)を検出後に、気筒判定領域αのBTDC35°信号と、領域βのBTDC5°信号を検出すれば、圧縮行程3番気筒と認識でき、その後にクランク角の不等間隔30°間隔(BTDC80〜BTDC50)を検出すれば、圧縮行程3番気筒のBTDC50°と特定できる。また、仮に左バンクのカムセンサ異常の場合のときも同様に、クランク角信号の不等間隔40°間隔(BTDC90〜BTDC50)を検出後にBTDC35°信号とBTDC5°信号を検出した場合、圧縮行程6番気筒と認識でき、その後クランク角の不等間隔30°間隔(BTDC80〜BTDC50)を検出すれば、圧縮行程6番気筒のBTDC50°と特定できる。
If the cam sensor abnormality in the right bank is detected, compression is performed by detecting a BTDC 35 ° signal in the cylinder determination region α and a
両方のカム角センサが故障した場合は、前記の図7と同様に、クランク角信号の不等間隔の信号数情報で、#3と#6,#1と#4,#2と#5のグループ分けができる。 If both cam angle sensors fail, as in FIG. 7, the information on the number of signals at unequal intervals of the crank angle signal is used to indicate # 3 and # 6, # 1 and # 4, # 2 and # 5. Grouping is possible.
また、クランク角センサ異常でも、左右のカム信号の組合せで気筒を特定することができる。具体的には、図8と同様に、一回前のカム角センサ信号の時間間隔CAMT2と、今回のカム角センサ信号間の時間間隔CAMT1を比較し、CAMT2×K(K:係数=0.5)>CAMT1が成立した場合に“短=1”とする。この場合、右バンクなら圧縮#3のBTDC35〜圧縮#1BTDC35°(クランク角度間隔240°)と圧縮#1のBTDC35〜圧縮#1のBTDC5°(クランク角度間隔30°)の時のだけ“1”となり、1番気筒圧縮行程BTDC5°信号を認識できる。これによって気筒判別が完了する。
Further, even if the crank angle sensor is abnormal, the cylinder can be specified by the combination of the left and right cam signals. Specifically, as in FIG. 8, the time interval CAMT2 of the previous cam angle sensor signal is compared with the time interval CAMT1 between the current cam angle sensor signals, and CAMT2 × K (K: coefficient = 0. 5) When “CAMT1” is satisfied, “short = 1” is set. In this case, in the case of the right bank, “1” only when
次に、コントロールユニット100が前記の如くの気筒判定を行う際に実行する処理を図14、図15、図16のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, processing executed when the
図14はクランク角センサとカム角センサが正常時に行うルーチンである。ステップ101では、クランク角センサの信号を読み取り、現在と前回(一回前)のクランク角センサ信号間CRT1とCRT2を計測する。そしてステップ103で不等間隔部を判定し、基準クランク角度であるBTDC30°信号の判定を行う。BTDC30°信号と判定されたら、ステップ104で気筒判定前半領域αと判定し、カム角信号の読み取りを行う。
FIG. 14 is a routine executed when the crank angle sensor and the cam angle sensor are normal. In
気筒判定前半領域α終了までにカム角信号が入力された場合は、ステップ105に移りBTDC10°信号が入力されたので、α領域でのカム信号入力状態を示すフラグ10が1にセットされる。一方、信号未入力の場合にはフラグ10が0となる。気筒判定前半領域αが終了したら、ステップ108にて気筒判定後半エリアβに移行する。気筒判定前半領域β終了までにカム角信号が入力された場合は、ステップ109に移りBTDC160°信号が入力されたので、β領域でのカム信号入力状態を示すフラグ160を1にセットする。一方、信号未入力の場合には、ステップ111にてフラグ160を0とする。そして、ステップ112において、フラグ10とフラグ160の結果を図6に示したマトリックスに基づいて気筒判定を実行し、本フローを終了する。
If the cam angle signal is input before the end of the cylinder determination first half region α, the process proceeds to step 105, where the
図15と図16は、クランク角センサ信号が異常時に、カム角信号だけで気筒判定する場合の具体例のフローチャートを示す。図15は、図16のステップ301のBitパターン認識方法の一例である。ステップ201ではカム角信号を入力する。ステップ202で、最新の時間間隔判定結果をBit0の位置に入力できるように、前回のBit情報をBitシフトしてBit1に入れ替えておく。そして、ステップ203で、最新のカム角信号の入力に伴い、前記のCAMT2×K(K:係数=0.5)>CAMT1が成立するか否かを判定し、成立時にはステップ204で“短=1”、不成立時はステップ205で“長=0”として処理し、ステップ301の処理を終了する。
FIGS. 15 and 16 are flowcharts of specific examples in the case where the cylinder is determined only by the cam angle signal when the crank angle sensor signal is abnormal. FIG. 15 shows an example of the bit pattern recognition method in
ステップ302では、図9に示された全12パターンのいずれが成立しておるのかを判定する処理である。本例では、図8に示した3番気筒の圧縮行程BTDC10°CA信号を示すBitパターン“10101010”が成立するか否かを判定する。不成立の場合は、ステップ305にて気筒判定未完了とする。一方、成立した場合には、ステップ303で3番気筒の圧縮行程BTDC10°CAと判定され、ステップ304にて気筒判定とクランク角判定の完了処理を行う。
Step 302 is a process of determining which of all 12 patterns shown in FIG. 9 is established. In this example, it is determined whether or not the bit pattern “10101010” indicating the
なお、本例では、1つのBitパターンを使って説明したが、ステップ302の処理において全12パターンについて、どこかに該当するか否かという方法もある。
In this example, the description has been made using one bit pattern, but there is a method of whether or not all 12 patterns correspond to somewhere in the processing of
図17は、カム角センサが異常時に、クランク角信号だけで気筒グループ判定する場合のフローチャートの一例を示す。ステップ401にてクランク角センサの信号を読み取り、現在と前回(1回前)のクランク角センサ信号間CRT1とCRT2を計測する。ステップ402では、不等間隔部を判定し、基準クランク角度であるBTDC30°信号の判定を行う。
FIG. 17 shows an example of a flowchart in the case where the cylinder group is determined only by the crank angle signal when the cam angle sensor is abnormal. In step 401, the signal of the crank angle sensor is read, and CRT1 and CRT2 between the current and previous (one time before) crank angle sensor signals are measured. In
BTDC30°信号と判定されない場合には、ステップ404にてクランク角信号の入力数カウンタCNTRをインクリメントしていく。一方、BTDC30°信号と判定される場合は、ステップ403にてクランク角信号の入力数カウンタCNTRを0にクリアする。ステップ405において、クランク角信号の入力数カウンタCNTR=15かどうかを判定する。CNTR=15の時は、ステップ406にて気筒GrA(1番気筒か4番気筒の圧縮行程)を判定できる。
If it is not determined that the signal is a
以上により、カム角センサやカム角センサのいずれかが異常であっても、気筒判定や気筒グループの判定が可能となり、かつ、燃料や点火について、正常時と同等の制御を行うことが可能となる。 As described above, even if either the cam angle sensor or the cam angle sensor is abnormal, it is possible to determine the cylinder and the cylinder group, and it is possible to perform the same control for fuel and ignition as normal. Become.
以上、本発明の一実施形態について、詳述したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく、設計上、種々の変更ができるものである。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to above-described embodiment, It designs, without deviating from the mind of this invention described in the claim. In addition, various changes can be made.
1・・・エンジン
#1〜#6・・・気筒番号
10・・・気筒判定装置
16・・・点火プラグ
18・・・クランク角センサ
18a・・・シグナルプレート
29・・・カム角センサ
29a・・・シグナルプレート
100・・・コントロールユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記クランクシグナルプレートの外周には、
歯、突起、凹部、凸部、孔等からなる多数の被検知部が、等角度間隔で所定角度範囲にわたって配列された等間隔部と、
該等間隔部よりも大きな角度間隔であって、その大きさが異なる少なくとも2種類の不等間隔部であって、該不等間隔部が720°を気筒数で除した数だけ設置され、かつ該不等間隔に対応する発生信号Aは、同一行程における同一クランク角度位置で発生するように配置された不等間隔部を有し、
前記カムシグナルプレートの外周には、歯、突起、凹部、凸部、孔等からなる複数の被検知部が設置され、
前記カムシグナルプレートは気筒数と同数のエリアに分割され、
該各エリアは、少なくとも3つの領域α、β、γに分割され、
該領域α、β、γの各領域には、それぞれ所定の角度位置に被検出部が設置されて、
該領域αと該領域βに設置された前記被検出部は、該被検出部が発生する2値化ビット情報の組合せが気筒毎に全て異なるように設定されていることを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 One or a plurality of crank angle sensors comprising a crank signal plate that is rotated integrally with the crankshaft of the engine and a detector disposed in the vicinity of the outer periphery of the crank signal plate, and the camshaft of the engine is rotated integrally. A cam signal plate to be clamped and one or a plurality of cam angle sensors comprising detectors arranged close to the outer periphery of the cam signal plate, and based on the signals obtained from the crank angle sensor and the cam angle sensor An engine cylinder determination device comprising a control means for performing cylinder determination,
On the outer periphery of the crank signal plate,
A plurality of detected parts composed of teeth, protrusions, concave parts, convex parts, holes, etc., are arranged at equal angular intervals over a predetermined angular range; and
At least two types of unequal intervals that are larger in angular interval than the equally spaced portions and differ in size, the unequal spaced portions being installed by the number obtained by dividing 720 ° by the number of cylinders, and The generation signal A corresponding to the unequal intervals has unequal intervals arranged to be generated at the same crank angle position in the same stroke,
On the outer periphery of the cam signal plate, a plurality of detected parts consisting of teeth, protrusions, concave parts, convex parts, holes, etc. are installed,
The cam signal plate is divided into the same number of areas as the number of cylinders,
Each area is divided into at least three regions α, β, γ,
In each of the regions α, β, and γ, a detected portion is installed at a predetermined angular position,
The detected portions installed in the region α and the region β are set so that all combinations of binarized bit information generated by the detected portions are different for each cylinder. Cylinder determination device.
カムシグナルプレートに設けた前記領域γに設置される被検知部は、少なくとも2つ設置されることを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 In the engine cylinder determination device according to claim 1,
An engine cylinder determination device characterized in that at least two detected parts are provided in the region γ provided on a cam signal plate.
前記クランク角センサと前記カム角センサが正常の場合には、前記クランク角センサで検出した発生信号Aを検出後に、前記カムシグナルプレートの前記領域αと前記領域βの被検出部の組合せ結果に応じて気筒判定を行うことを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 The engine cylinder determination device according to claim 1 or 2,
When the crank angle sensor and the cam angle sensor are normal, after detecting the generated signal A detected by the crank angle sensor, the combined result of the detected portion of the region α and the region β of the cam signal plate A cylinder determining apparatus for an engine, which performs cylinder determination in response.
前記クランク角センサが異常で前記カム角センサが正常の場合には、前記カムシグナルプレートに設置された被検出部の配列に応じて気筒判定を行うことを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 The engine cylinder determination device according to claim 1 or 2,
An engine cylinder determination device characterized in that, when the crank angle sensor is abnormal and the cam angle sensor is normal, cylinder determination is performed in accordance with an arrangement of detected portions installed on the cam signal plate.
前記クランク角センサが正常で前記カム角センサが異常の場合には、前記クランクシグナルプレートに設置された等間隔部の検出数に応じて2種類の不等間隔部を判別し、気筒グループを判定することを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 In the engine cylinder determination device according to claim 1 or 2,
When the crank angle sensor is normal and the cam angle sensor is abnormal, the cylinder group is determined by discriminating two types of unequal intervals according to the number of detected equal intervals installed on the crank signal plate. An engine cylinder determination device characterized by:
前記クランク角センサが異常で前記カム角センサが正常の場合には、前記カムシグナルプレートに設けられた前記領域γのカム角信号に基づいて、燃料噴射タイミングと点火通電開始タイミングを設定することを特徴とするエンジンの気筒判定装置。 The engine cylinder determination device according to claim 2,
When the crank angle sensor is abnormal and the cam angle sensor is normal, the fuel injection timing and the ignition energization start timing are set based on the cam angle signal of the region γ provided on the cam signal plate. A cylinder determining device for an engine characterized by the above.
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