JP2011163272A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム角センサの異常時に、未燃燃料を排出することなく気筒を判別し、内燃機関を始動する燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】クランクロータには、単欠けの欠歯部３００と連欠けの欠歯部３０２とが９０°ＣＡ毎に交互に形成されており、カムロータには、＃１気筒の上死点前の欠歯部３００と＃３気筒の上死点前の欠歯部３０２とに対応して歯３１０が形成されている。高圧ポンプから供給される燃料の燃料圧力は、＃１気筒と＃２気筒との上死点で異なり、＃３気筒と＃４気筒との上死点で異なっている。カム角センサが異常であり、カムロータの歯３１０を検出するカム角信号を出力しない場合、欠歯部３００、３０２を検出するクランク角信号と燃圧センサが検出する高圧ポンプの燃料圧力とに基づいて、燃料を噴射することなく気筒を判別できる。そして、気筒判別結果に基づいて燃料噴射弁から燃料を噴射し、点火プラグにより噴射された燃料に点火する。
【選択図】図４

Description

本発明は、クランク角センサとカム角センサとの出力信号に基づいて気筒を判別し、燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の燃料噴射システムの燃料噴射制御装置に関する。

従来の内燃機関においては、クランク角センサが出力するクランク角信号と、カム角センサが出力するカム角信号とに基づいて、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程からなる１燃焼サイクルのうち各気筒がどの行程を実行しているかを判別する気筒判別を行っている。そして、気筒判別結果に基づいて、エンジン始動時において燃料を噴射する気筒、点火プラグで燃料に点火する気筒を決定している。

クランク角信号は、１回転中におけるクランクシャフトの角度位置を示すので、クランク角信号に基づいて、上死点に向かっている気筒、つまり圧縮行程または排気行程の気筒と、下死点に向かっている気筒、つまり吸気行程または膨張行程の気筒とを判別できる。

また、カム角信号は、カムシャフトの角度位置、つまり１燃焼サイクルのうち内燃機関がどの行程を実行しているかを示す。したがって、クランク角信号とカム角信号とに基づいて、適切に気筒を判別できる。

しかし、カム角センサに断線等の異常が発生しカム角信号が出力されないと、クランク角信号だけでは、内燃機関の始動時において、圧縮行程の気筒と排気行程の気筒とを判別できず、吸気行程の気筒と膨張行程の気筒とを判別できない。尚、圧縮行程の気筒と排気行程の気筒との行程の位相差、ならびに吸気行程の気筒と膨張行程の気筒との行程の位相差は３６０°ＣＡ（クランク角）である。

カム角センサに異常が発生している場合にも、ポート噴射の内燃機関であれば、例えば１行程で１回噴射し、クランク角信号に基づいて圧縮行程または排気行程と考えられる両方の気筒で点火プラグによる点火を実行することにより、噴射された燃料を燃焼させエンジンを始動できる。

しかし、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンに関わらず、燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関では、圧縮行程ではなく排気行程の気筒に燃料を噴射すると、燃料が燃焼せずに排出される。その結果、内燃機関を始動できない。

そこで、特許文献１では、筒内噴射式の内燃機関において、クランク角信号に基づいて、例えば圧縮行程または排気行程のいずれかの上死点に移動中の２個の気筒を判別し、２個の気筒のうち一方の気筒から予め決定された噴射順序で、所定期間として例えば３６０°ＣＡの間、各気筒に燃料を噴射する。

このとき、エンジン回転数が所定回転数を超えると、圧縮行程中の気筒に燃料が噴射されて燃料が燃焼したと判断し、そのまま所定の順序で燃料を噴射する。
一方、エンジン回転数が所定回転数以下の場合には、排気行程中の気筒に燃料が噴射されたために燃料が燃焼していないと判断する。この場合、燃料を噴射する気筒を３６０°ＣＡずらすことにより、圧縮行程中の気筒に燃料を噴射して燃焼させる。

特表２００６−５２３７９６号公報

しかしながら、特許文献１では、始動時に、ピストンが上死点に向かっている２個の気筒の一方から所定順序で各気筒に燃料を噴射し、そのときのエンジン回転数に基づいて圧縮行程中の気筒に燃料を噴射したか否かを判定するので、燃料噴射を開始した気筒が排気行程中の気筒であっても、所定期間、排気行程中の各気筒に順次燃料を噴射する。その結果、所定期間が終了するまでに、燃焼されなかった未燃燃料が排出されるという問題が発生する。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、カム角センサの異常時に、未燃燃料を排出することなく気筒を判別し、内燃機関を始動する燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

請求項１から５に記載の発明によると、筒内噴射式の燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置において、気筒判別手段は、内燃機関の始動時、カム角センサが異常であれば、燃料供給ポンプから供給される燃料の燃料圧力とクランク角信号とに基づいて気筒を判別する。

燃料供給ポンプは７２０°ＣＡで１回転するカムシャフトにより駆動されるので、燃料供給ポンプから供給される燃料は、カムシャフトが１回転する間に、１個のカムによる駆動周期を１周期としてカム数分の周期、圧力変動を繰返す。

したがって、カムシャフトの駆動により生じる燃料圧力の変動周期を適切に設定すれば、例えば３６０°ＣＡの位相差で同じクランク角度位置にある気筒がそれぞれ圧縮行程の上死点に達するときの燃料圧力について、燃料圧力の高さ、増減方向等を異ならせることができる。

これにより、クランク角信号と燃料圧力とに基づいて気筒が実行している行程を判別できるので、カム角センサが異常の場合にも、内燃機関の始動時において燃料を噴射することなく気筒を判別できる。そして、気筒判別手段による気筒判別結果に基づいて噴射指令手段が燃料噴射弁に燃料噴射を指令することにより、カム角センサの異常時にも、未燃燃料を排出することなく内燃機関を始動できる。

請求項２に記載の発明によると、気筒判別手段は、燃料圧力の高さとクランク角センサの検出信号とに基づいて気筒を判別する。
すなわち、圧縮行程と排気行程の上死点、あるいは吸気行程と膨張行程の上死点とで燃料圧力の高さが異なれば、その差を判定することにより、燃料圧力の高さとクランク角センサの検出信号とに基づいて気筒を判別できる。

請求項３に記載の発明によると、気筒判別手段は、燃料圧力の高さおよび増減方向とクランク角センサの検出信号とに基づいて気筒を判別する。
例えば、圧縮行程と排気行程の上死点、あるいは吸気行程と膨張行程の上死点とで燃料圧力の差が小さく、その差を判定することが困難な場合には、燃料圧力の高さに加え、燃料圧力の増減方向の違いを判定することにより、燃料圧力の高さおよび増減方向とクランク角センサの検出信号とに基づいて気筒を判別できる。

請求項４に記載の発明によると、カム角センサは、気筒毎にカム角信号を出力する。
これにより、前回の内燃機関の運転中にはカム角センサの異常が発生せず、内燃機関の停止後にカム角センサに異常が発生する場合にも、内燃機関の始動時において、最初にカム角信号が出力されるべき角度位置でカム角信号が出力されないときには、カム角センサの異常を検出できる。

その結果、前回のエンジン運転中にはカム角センサに異常が発生せず、今回のエンジン始動までの間にカム角センサに異常が発生している場合にも、始動時にカム角センサの異常を検出することにより、クランク角信号と燃料圧力とに基づいて、燃料を噴射せずに気筒を判別し内燃機関を始動できる。

ところで、カムシャフトのカム数が気筒数の偶数の約数である場合、３６０°ＣＡの位相差がある気筒において、圧縮行程の上死点における燃料圧力は等しくなる。この場合、燃料圧力の高さとクランク角信号とで気筒を判別することは困難である。

また、カムシャフトのカム数が気筒数の倍数である場合、各気筒の上死点における燃料圧力は等しくなる。この場合にも、燃料圧力の高さとクランク角信号とで気筒を判別することは困難である。

そこで、請求項５に記載の発明によると、燃料供給ポンプを駆動するカムシャフトのカム数は、内燃機関の気筒数の偶数の約数ではなく、かつ内燃機関の気筒数の倍数ではない。

これにより、３６０°ＣＡの位相差がある気筒において、圧縮行程の上死点における燃料圧力は異なる。これにより、燃料圧力の高さとクランク角信号とで気筒を判別することができる。

尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。

第１実施形態による燃料噴射システムを示す構成図。 高圧ポンプおよびカムシャフトを示す模式図。 カム角センサ正常時の燃料圧力とカム角信号とクランク角信号と各気筒の行程との関係を示す説明図。 カム角センサの異常時の燃料圧力とカム角信号とクランク角信号と各気筒の行程との関係を示す説明図。 気筒判別ルーチンを示すフローチャート。 第２実施形態によるカム角センサの正常時の燃料圧力とカム角信号とクランク角信号と各気筒の行程との関係を示す説明図。 第３実施形態によるカム角センサの正常時の燃料圧力とカム角信号とクランク角信号と各気筒の行程との関係を示す説明図。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１に、本実施形態の燃料噴射システム１０を示す。燃料噴射システム１０は、例えば、自動車用の４気筒のガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」とも言う。）２の各気筒に燃料を噴射するためのものである。エンジン２は、気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式の内燃機関である。

（燃料噴射システム１０）
燃料噴射システム１０は、燃料ポンプ１４、高圧ポンプ２０、燃料噴射弁３０、スロットル装置４０、点火プラグ４２、燃圧センサ５０、クランク角センサ５２、カム角センサ５４、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）６０等から構成されている。

燃料ポンプ１４はインタンク式のポンプであり、燃料タンク１２内の燃料を吸入し、燃料タンク１２の外部に吐出する。
高圧ポンプ２０は、燃料ポンプ１４から吐出された燃料を加圧し、燃料配管２００を通して燃料噴射弁３０に供給する。図２に示すように、本実施形態では、カムシャフト６の外周に、等角度間隔に３個のカム８が設置されている。カムシャフト６はクランクシャフト４の回転に対して１／２の比率で回転するので、クランクシャフト４が２回転（７２０°ＣＡ）する間にカムシャフト６は１回転する。

そして、カムシャフト６が回転することにより、高圧ポンプ２０のプランジャ２２がカム８により駆動され往復移動する。プランジャ２２の下降に伴い、調量弁２４により調量された燃料が高圧ポンプ２０に吸入される。吸入された燃料は、プランジャ２２の上昇に伴い加圧され、逆止弁２６を開弁して燃料噴射弁３０に供給される。

燃料噴射弁３０は、ソレノイド式またはピエゾ式の公知の電磁弁であり、エンジン２の各気筒に設置されている。燃料噴射弁３０は、ＥＣＵ６０からの指令によりエンジン２の気筒内に直接燃料を噴射する。

吸気管２１０からエンジン２に吸入される吸気はスロットル装置４０により吸気量を制御され、燃料噴射弁３０から噴射された燃料と気筒内で混合する。そして、この混合気は、図１に示す点火プラグ４２によって圧縮行程の後半で点火され燃焼する。気筒内で燃焼した排気は、排気行程で排気管２１２に排出される。

燃圧センサ５０は、高圧ポンプ２０と燃料噴射弁３０とを接続する燃料配管２００に設置され、高圧ポンプ２０から燃料噴射弁３０に供給される燃料の燃料圧力（燃圧）に応じた信号を出力する。

クランク角センサ５２は、クランクシャフト４に固定されたクランクロータ５の外周に対向して設けられている。クランクロータ５の外周には、所定角度（例えば１０°）毎の間隔で歯が形成されている。

尚、クランクロータ５の外周に形成される歯の間隔は１０°に限るものではなく、１０°より小さくてもよいし、大きくてもよい。クランク角センサ５２は、クランクシャフト４が１０°回転する毎（１０°ＣＡ毎）にパルス状のクランク角信号を出力する。

クランクロータ５の歯列の途中には、２個の歯が１箇所欠損した単欠けの欠歯部３００（図３参照）と、１個の歯を挟んで２個の歯が２箇所連続して欠損した連欠けの欠歯部３０２（図３参照）とが１８０°反対側に形成されている。

欠歯部３００は、＃１気筒および＃２気筒の上死点（ＴＤＣ）に対し、６０°ＣＡ前〜３０°ＣＡ前の範囲に形成され、欠歯部３０２は、＃３気筒および＃４気筒の上死点（ＴＤＣ）に対し６０°ＣＡ前〜０°ＣＡの範囲に形成されている。尚、＃ｎは気筒番号を表している。

カム角センサ５４は、カムシャフト６に固定された図示しないカムロータの外周に対向して設けられている。カムロータの外周には、クランク角度で１８０°ＣＡに相当する位置、つまりカムシャフト６の回転方向に９０°離れた２箇所の位置にそれぞれ１個の歯３１０（図３参照）が形成されている。

２個の歯３１０は、それぞれ＃１気筒および＃３気筒の上死点に対し３０°ＣＡ前に形成され、クランクロータ５の欠歯部３００、３０２の位置に対応している。カム角センサ５４は、カムロータの歯３１０と対向する位置、つまりクランクロータ５の欠歯部３００、３０２に対応する位置に達したときにパルス状のカム角信号を出力する。

ＥＣＵ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、入出力インタフェース等を中心とするマイクロコンピュータにて構成されている。
そして、ＥＣＵ６０は、ＲＯＭまたはフラッシュメモリに記憶されている制御プログラムを実行することにより、燃圧センサ５０、クランク角センサ５２、カム角センサ５４を含む各種センサの出力信号を取り込んでエンジン運転状態を検出し、検出したエンジン運転状態に基づいて、気筒判別を含むエンジン運転状態を制御する。

ＥＣＵ６０は、クランク角信号に基づいて１回転中におけるクランクシャフト４の角度位置を検出するとともに、単位時間当たりのクランク角信号のパルス数を算出することにより、エンジン回転数を検出する。

また、ＥＣＵ６０は、カム角信号に基づいて１回転中におけるカムシャフト６の角度位置を検出する。カムシャフト６の角度位置は、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程からなる１燃焼サイクルのうち、エンジン２がどの行程を実行しているかを示している。

（燃料圧力とセンサ信号と行程との関係）
次に、高圧ポンプ２０から燃料噴射弁３０に供給される燃料の燃料圧力と、カム角信号と、クランク角信号と、各気筒の行程とについて説明する。

前述したように、本実施形態では、カムシャフト６のカムロータにおいて、単欠けの欠歯部３００に対応する＃１気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前、ならびに連欠けの欠歯部３０２に対応する＃３気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前に、１個の歯３１０がそれぞれ形成されている。

一方、単欠けの欠歯部３００に対応する＃２気筒の圧縮上死点の前、ならびに連欠けの欠歯部３０２に対応する＃４気筒の圧縮上死点の前には、カムロータに歯は形成されていない。

したがって、クランク角センサ５２およびカム角センサ５４が正常であれば、クランク角信号とカム角信号との組み合わせに基づいて、１燃焼サイクルのうち、各気筒がどの行程を実行しているかを判別できる。

つまり、単欠けの欠歯部３００で歯３１０が検出されると＃１気筒の圧縮行程であり、連欠けの欠歯部３０２で歯３１０が検出されると＃３気筒の圧縮行程であり、単欠けの欠歯部３００で歯３１０が検出されないと＃２気筒の圧縮行程であり、連欠けの欠歯部３０２で歯３１０が検出されないと＃４気筒の圧縮行程であると判別できる。

このように、３６０°ＣＡ位相がずれている＃１気筒と＃２気筒に対応する単欠けの欠歯部３００、ならびに３６０°ＣＡ位相がずれている＃３気筒と＃４気筒に対応する連欠けの欠歯部３０２に対して、カム角センサ５４が歯３１０を検出するか否かで気筒を判別している。

ここで、カム角センサ５４に断線等の異常が発生している状態でエンジン２を始動する場合、図４の点線に示すように、クランク角信号から単欠けの欠歯部３００を検出したときにカム角信号から歯３１０を検出しないと、実際には＃１気筒の圧縮行程であるにも関わらず、＃２気筒の圧縮行程であると誤判別する恐れがある。

＃１気筒と＃２気筒の圧縮行程を誤判別すると、図４の正常判別の欄に示すように、本来、＃３気筒の圧縮工程前半で燃料を噴射し、＃３気筒の圧縮工程後半で点火すべきところを、図４の誤判別の欄に示すように、＃４気筒の排気行程前半で燃料を噴射し、＃４気筒の排気行程後半で点火することになる。その結果、＃４気筒に噴射された燃料は燃焼せず、排気行程で排出される。

このように、カム角センサ５４の異常には、クランク角信号とカム角信号とに基づいて気筒判別を正常に実行できないので、エンジン２を始動できなくなる。
尚、エンジン２の運転中には既に気筒判別が完了しているので、カム角センサ５４に異常が発生しても、圧縮行程中の気筒に燃料を噴射し、点火プラグ４２で点火することにより燃料を燃焼させることができる。

また、カム角センサ５４の異常は、所定時間内にカム角センサ５４からカム角信号が出力されない場合に検出できる。ＥＣＵ６０は、カム角センサ５４の異常を検出すると、バックアップＲＡＭまたはフラッシュメモリにカム角センサ５４の異常を記憶しておく。

そこで本実施形態では、カム角センサ５４の異常時には、クランク角信号と高圧ポンプ２０の燃料圧力とに基づいて気筒判別を実行する。
前述したように、本実施形態では、カムシャフト６の外周にカム８が等角度間隔に３個設置されているので、カムシャフト６が１回転（７２０°ＣＡ）する間に、高圧ポンプ２０から供給される燃料の燃料圧力は、図４に示すように、１個のカム８による燃圧変動を１周期として３周期分変動する。つまり、２４０°ＣＡ毎に燃料圧力は変動する。

そして、カムシャフト６が１回転する間に４気筒の各気筒が圧縮行程を実行するエンジン２においては、１８０°ＣＡ毎に圧縮行程が実行される。
この構成によれば、同じ単欠けの欠歯部３００に対応する＃１気筒と＃２気筒とで燃圧変動の位相が異なり燃料料圧力が異なっている。また、同じ連欠けの欠歯部３０２に対応する＃３気筒と＃４気筒とで燃圧変動の位相が異なり燃料料圧力が異なっている。

したがって、クランク角信号の欠歯部３００、３０２と燃圧センサ５０が検出する高圧ポンプ２０の燃料圧力とに基づいて、圧縮行程の気筒を判別できる。そして、エンジン始動時において、気筒判別結果に基づいて燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、点火プラグ４２により噴射燃料に点火する気筒を決定できる。

尚、圧縮上死点における＃３気筒と＃４気筒との燃料圧力の差は、＃１気筒と＃２気筒との燃料圧力の差よりも小さい。この場合、＃３気筒の圧縮上死点における燃料圧力は上昇し、＃４気筒の圧縮上死点における燃料圧力は低下していることに着目し、燃料圧力の高さと、燃料圧力の増減方向との両方に基づいて気筒を判別してもよい。

（気筒判別ルーチン）
図５に、エンジン始動時にＥＣＵ６０が実行する気筒判別ルーチンを示す。図５において、「Ｓ」はステップを表している。

ＥＣＵ６０は、スタータがオンになり（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、クランク角信号から単欠けの欠歯部３００または連欠けの欠歯部３０２を検出すると（Ｓ４０２：Ｙｅｓ）、カム角センサ５４が異常と判定されているか否かを判定する（Ｓ４０４）。

カム角センサ５４が異常と判定されておらず正常であれば（Ｓ４０４：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は、クランク角信号とカム角信号との組み合わせに基づいて通常の気筒を判別し、圧縮行程中の気筒に燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、噴射された燃料に点火プラグ４２で点火する（Ｓ４０６）。そして、ＥＣＵ６０は、Ｓ４０６の処理を終了後、本ルーチンを終了する。

カム角センサ５４が異常と判定されている場合（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は、クランク角信号から単欠けを検出したか否かを判定する（Ｓ４０８）。
クランク角信号から単欠けを検出した場合（Ｓ４０８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は、燃料圧力が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ４１０）。燃料圧力が所定値以上の場合（Ｓ４１０：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は、＃１気筒が圧縮上死点付近であると判定する。この場合、ＥＣＵ６０は、次の＃３気筒の圧縮行程の前半で燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、＃３気筒の圧縮行程の後半で点火プラグ４２により噴射された燃料に点火する（Ｓ４１２）。そして、ＥＣＵ６０は、Ｓ４１２の処理を終了後、本ルーチンを終了する。

燃料圧力が所定値より低い場合（Ｓ４１０：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は、＃２気筒が圧縮上死点付近であると判定する。この場合、ＥＣＵ６０は、次の＃４気筒の圧縮行程の前半で燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、＃４気筒の圧縮行程の後半で点火プラグ４２により噴射された燃料に点火する（Ｓ４１４）。そして、ＥＣＵ６０は、Ｓ４１４の処理を終了後、本ルーチンを終了する。

クランク角信号から連欠けを検出した場合（Ｓ４０８：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は、燃料圧力が所定値以上であるか否かを判定する（Ｓ４１６）。燃料圧力が所定値以上の場合（Ｓ４１６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６０は、＃３気筒が圧縮上死点付近であると判定する。この場合、ＥＣＵ６０は、次の＃２気筒の圧縮行程の前半で燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、＃２気筒の圧縮行程の後半で点火プラグ４２により噴射された燃料に点火する（Ｓ４１８）。そして、ＥＣＵ６０は、Ｓ４１８の処理を終了後、本ルーチンを終了する。

燃料圧力が所定値より低い場合（Ｓ４１６：Ｎｏ）、ＥＣＵ６０は、＃４気筒が圧縮上死点付近であると判定する。この場合、ＥＣＵ６０は、次の＃１気筒の圧縮行程の前半で燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、＃１気筒の圧縮行程の後半で点火プラグ４２により噴射された燃料に点火する（Ｓ４２０）。そして、ＥＣＵ６０は、Ｓ４２０２の処理を終了後、本ルーチンを終了する。

このように、第１実施形態では、カム角センサ５４に異常が発生している場合、クランク角信号と高圧ポンプ２０の燃料圧力とに基づいて気筒を判別する。これにより、カム角センサ５４に異常が発生している場合にも、エンジン始動時において、圧縮行程の気筒に燃料噴射弁３０から燃料を噴射し、点火プラグ４２により噴射された燃料に点火できる。したがって、気筒判別を誤って排気行程中の気筒に燃料を噴射し、未燃燃料が排出されることを防止できる。

第１施形態では、ＥＣＵ６０が本発明の燃料噴射制御装置に相当し、高圧ポンプ２０が本発明の燃料供給ポンプに相当する。また、図５のＳ４０４、Ｓ４０８〜Ｓ４２０の処理が本発明の気筒判別手段が実行する機能に相当し、Ｓ４１２、Ｓ４１４、Ｓ４１８、Ｓ４２０の処理が本発明の噴射指令手段が実行する機能に相当する。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態では、カムシャフト６のカムロータに形成される歯の構成が第１実施形態と異なっている。

第２実施形態のカムシャフト６のカムロータの外周には、クランク角度で１８０°ＣＡ毎に、つまり回転方向に９０°毎に２個の歯３２０と、１個の歯３２２とがそれぞれ連続して４箇所形成されている。

カムロータに２箇所形成された２個の歯３２０はそれぞれ、単欠けの欠歯部３００に対応する＃１気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前、ならびに連欠けの欠歯部３０２に対応する＃３気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前に形成されている。

また、カムロータに２箇所形成された１個の歯３２２はそれぞれ、単欠けの欠歯部３００に対応する＃２気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前、ならびに連欠けの欠歯部３０２に対応する＃４気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前に形成されている。

したがって、クランク角センサ５２およびカム角センサ５４が正常であれば、クランク角信号とカム角信号とに基づいて、吸気、圧縮、膨張、排気のうち、各気筒がどの行程を実行しているかを判別できる。

つまり、単欠けの欠歯部３００で２個の歯３２０に相当するカム角信号が検出されると＃１気筒の圧縮行程であり、連欠けの欠歯部３０２で２個の歯３２０に相当するカム角信号が検出されると＃３気筒の圧縮行程であり、単欠けの欠歯部３００で１個の歯３２２に相当するカム角信号が検出されると＃２気筒の圧縮行程であり、連欠けの欠歯部３０２で１個の歯３２２に相当するカム角信号が検出されると＃４気筒の圧縮行程であると判別できる。

ここで、カム角センサ５４が異常であると判定されており、カム角信号が出力されない場合には、クランク角信号と高圧ポンプ２０の燃料圧力とに基づいて、第１実施形態と同様に気筒を判別できる。

これに対し、前回のエンジン運転中にカム角センサ５４の異常が検出されておらず、前回エンジン２を停止してから、今回エンジン２を始動するまでの間にカム角センサ５４に異常が発生した場合、第２実施形態では、カム角センサ５４が異常であることを、最初に欠歯部３００または欠歯部３０２を検出したときに検出できる。

前述したように、第２実施形態では、カムロータの外周に、カムシャフト６が１回転する間に、欠歯部３００、３０２と対応する４箇所に２個の歯３２０または１個の歯３２２のいずれかが形成されている。

したがって、エンジン始動時にクランク角信号から最初に欠歯部３００または欠歯部３０２を検出したときに、カム角信号から２個の歯３２０および１個の歯３２２のいずれも検出されない場合には、カム角センサ５４が異常であると判定できる。

これにより、前回エンジン２を停止してから、今回エンジン２を始動するまでの間にカム角センサ５４に異常が発生している場合にも、エンジン始動時にカム角センサ５４の異常を検出できる。その結果、誤って排気行程中の気筒に燃料を噴射することを防止できる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態を図７に示す。第３実施形態では、カムシャフト６のカムロータに形成される歯の構成が第１実施形態と異なっている。

第３実施形態では、カムロータの外周に１箇所だけ１個の歯３１０が形成されている。この歯３１０は、単欠けの欠歯部３００に対応する＃１気筒の圧縮上死点の３０°ＣＡ前に形成されている。また、＃２気筒が圧縮行程の上死点になる前の位置にも単欠けの欠歯部３００は形成されているが、カムロータの対応する位置に歯は形成されていない。

したがって、クランク角センサ５２およびカム角センサ５４が正常であれば、クランク角信号とカム角信号とに基づいて、１燃焼サイクルのうち、各気筒がどの行程を実行しているかを判別できる。

つまり、単欠けの欠歯部３００で１個の歯３１０に相当するカム角信号が検出されると＃１気筒の圧縮行程であり、単欠けの欠歯部３００で１個の歯３１０に相当するカム角信号が検出されない場合には＃２気筒の圧縮行程であると判別できる。

尚、第３実施形態では、＃３気筒と＃４気筒との判別は、＃１気筒または＃２気筒からのクランク角度で判別する。
第３実施形態においても、カム角センサ５４が異常であると判定されており、カム角信号が出力されない場合には、クランク角信号と高圧ポンプ２０の燃料圧力とに基づいて、第１実施形態と同様に気筒を判別できる。

［他の実施形態］
上記実施形態では、燃料噴射弁から気筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式エンジンとして直噴ガソリンエンジンについて説明した。これ以外の筒内噴射式エンジンとして、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、エンジンの気筒数が４でカムシャフトのカム数が３の燃料噴射システムを例にして説明したが、エンジンの気筒およびカム数はこれに限るものではない。

ただし、カム数が気筒数の偶数の約数、または倍数の場合には、位相が３６０°ＣＡ異なりクランク角度が同じになる圧縮行程と排気行程、あるいは吸気行程と膨張行程とで、高圧ポンプ２０から供給される燃料の燃料圧力の高さが上死点で等しくなる。その結果、カム角センサの異常時に燃料圧力をカム角信号の代わりに使用しても、クランク角信号と燃料圧力とに基づいて気筒を判別することはできない。

したがって、クランク角信号と燃料圧力とに基づいて気筒を判別するためには、カム数が気筒数の偶数の約数ではなく、かつ倍数ではないことが必要である。尚、カム数が気筒数の約数であるとは、カム数が１または気筒数と同数の場合を含み、カム数が気筒数の倍数であるとは、カム数が気筒数と同数の場合を含んでいる。

また、第１実施形態では、エンジン始動時にカム角センサが異常と判定されていない場合には、クランク角信号とカム角信号とに基づいて通常の気筒判別を実行した。これに対し、第１実施形態において、エンジン始動時に、所定時間として例えば７２０°ＣＡの間にカム角信号が出力されない場合には、カム角センサの異常と判定し、クランク角信号と燃料圧力とに基づく気筒判別を実行してもよい。この場合、エンジン始動時にカム角センサが正常であるか異常であるかを判定するまでの間、燃料噴射弁３０からの燃料噴射を停止してもよい。

上記実施形態では、気筒判別手段および噴射指令手段の機能を制御プログラムにより機能が特定されるＥＣＵ６０により実現している。これに対し、上記手段の機能の少なくとも一部を、回路構成自体で機能が特定されるハードウェアで実現してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

２：エンジン（内燃機関）、４：クランクシャフト、５：クランクロータ、６：カムシャフト、８：カム、１０：燃料噴射システム、２０：高圧ポンプ（燃料供給ポンプ）、３０：燃料噴射弁、５０：燃圧センサ、５２：クランク角センサ、５４：カム角センサ、６０：ＥＣＵ（燃料噴射制御装置、気筒判別手段、噴射指令手段）、３００、３０２：欠歯部、３１０、３２０、３２２：歯

Claims (5)

1. クランクシャフトの角度位置を示すクランク角信号を出力するクランク角センサ、ならびに、１燃焼サイクルで１回転するカムシャフトの角度位置を示すカム角信号を出力するカム角センサの両出力信号に基づいて内燃機関の気筒を判別し、前記カムシャフトにより駆動される燃料供給ポンプから供給される燃料を前記内燃機関の気筒内に燃料噴射弁から直接噴射する筒内噴射式の燃料噴射システムに適用される燃料噴射制御装置において、
   前記内燃機関の始動時、前記カム角センサが異常であれば、前記燃料供給ポンプから供給される燃料の燃料圧力と前記クランク角信号とに基づいて気筒を判別する気筒判別手段と、
   前記気筒判別手段の判別結果に基づいて前記燃料噴射弁に燃料噴射を指令する噴射指令手段と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。
2. 前記気筒判別手段は、前記燃料圧力の大きさと前記クランク角信号とに基づいて気筒を判別することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
3. 前記気筒判別手段は、前記燃料圧力の大きさおよび増減方向と前記クランク角信号とに基づいて気筒を判別することを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射制御装置。
4. 前記カム角センサは、気筒毎に前記カム角信号を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。
5. 前記燃料供給ポンプを駆動する前記カムシャフトのカム数は、前記内燃機関の気筒数の偶数の約数でなく、かつ前記内燃機関の気筒数の倍数ではないことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料噴射制御装置。

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