JP2014173434A - クランク角信号誤差補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するための外部可変抵抗器を不要にする。
【解決手段】クランクパルサ11の回転に伴ってクランク角センサ13がクランク角信号を出力し、クランクシャフト10が所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力されるクランク角信号に同期して誤差検出用制御装置3が駆動信号を出力し、駆動信号を出力した時のクランクシャフト10の実クランク角位置と所定のクランク角位置との誤差を検出し、検出した誤差の情報を、内燃機関を制御する電子制御装置4に記憶させる。
【選択図】図1
【解決手段】クランクパルサ11の回転に伴ってクランク角センサ13がクランク角信号を出力し、クランクシャフト10が所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力されるクランク角信号に同期して誤差検出用制御装置3が駆動信号を出力し、駆動信号を出力した時のクランクシャフト10の実クランク角位置と所定のクランク角位置との誤差を検出し、検出した誤差の情報を、内燃機関を制御する電子制御装置4に記憶させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、クランクパルサおよびクランク角センサにてクランク角を検出する内燃機関におけるクランク角信号誤差補正方法に関するものである。
従来、クランク角を検出する装置として、内燃機関のクランクシャフトまたはクランクシャフトと同期して回転する回転部材に、多数の歯が形成されたクランクパルサを組み付け、クランクパルサの歯に対向してクランク角センサを配置して、クランク角信号を出力するものが知られている。
しかし、クランクパルサおよびクランク角センサの組み付け位置誤差等により、例えば燃料噴射時期の指令値と、実際に燃料が噴射された時のクランクシャフトの実クランク角とに誤差(以下、クランク角誤差という)が発生する。
そこで、特許文献1に開示された装置では、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するための外部可変抵抗器を、内燃機関を制御する電子制御装置に設け、外部可変抵抗器の抵抗値から、クランク角誤差を検出し、その誤差に基づいて点火時期または燃料噴射時期の制御目標値を補正するようにしている。
しかしながら、特許文献1に開示された装置では、内燃機関を制御する電子制御装置に外部可変抵抗器を設ける必要があった。
また、内燃機関と電子制御装置が異なる工場で製造される場合、内燃機関の製造工場で(すなわち、電子制御装置がない状態で)クランク角誤差を検出することができなかった。
本発明は上記点に鑑みて、可変抵抗器を不要にすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、周方向に沿って多数の歯が形成され、内燃機関(1)のクランクシャフト(10)またはクランクシャフトと同期して回転する回転部材に組み付けられたクランクパルサ(11)と、クランクパルサの回転に伴って所定回転角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ(13)と、クランクシャフトが所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力されるクランク角信号に同期して駆動信号を出力する駆動信号出力手段(3)とを準備し、駆動信号を出力した時のクランクシャフトの実クランク角位置と所定のクランク角位置との誤差を検出する誤差検出工程と、誤差検出工程で誤差が検出された内燃機関と対にして用いられて内燃機関を制御する電子制御装置(4)に、誤差検出工程で検出した前記誤差の情報を記憶させる誤差情報記憶工程とを備えることを特徴とする。
これによると、前述した従来装置のような、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するものではないため、外部可変抵抗器を廃止することができる。
また、誤差検出工程で検出した誤差の情報を例えばメディアを利用して電子制御装置に反映させることにより、内燃機関の製造工場でクランク角誤差を検出することができる。
また、請求項3に記載の発明では、周方向に沿って多数の歯が形成され、内燃機関(1)のクランクシャフト(10)またはクランクシャフトと同期して回転する回転部材に組み付けられたクランクパルサ(11)と、クランクパルサの回転に伴って所定回転角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ(13)と、特定の内燃機関と対にして用いられて内燃機関を制御するとともに、クランクシャフトが所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力されるクランク角信号に同期して駆動信号を出力する電子制御装置(4)とを準備し、駆動信号を出力した時のクランクシャフトの実クランク角位置と所定のクランク角位置との誤差を検出する誤差検出工程と、誤差検出工程で検出した誤差の情報を電子制御装置に記憶させる誤差情報記憶工程とを備えることを特徴とする。
これによると、前述した従来装置のような、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するものではないため、外部可変抵抗器を廃止することができる。
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
本発明の第1実施形態について説明する。
図1〜図3に示すように、圧縮式着火式多気筒内燃機関(以下、内燃機関という)1の作動は、電子制御装置4によって制御される。電子制御装置4は、図示しないCPU、RAM、ROM、EEPROM等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。
なお、本実施形態は、内燃機関1と電子制御装置4が異なる工場で製造される場合、換言すると、内燃機関1と電子制御装置4が対になって出荷されない場合に、適用される。
内燃機関1のクランクシャフト10には、周方向に沿って多数の歯が形成されたクランクパルサ11が組み付けられている。このクランクパルサ11は、シリンダブロック12の内部(すなわち、外部から視認できない位置)に配置されている。
クランクパルサ11の回転に伴って所定回転角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ13が、クランクパルサ11の歯に対向して配置されている。クランク角センサ13としては、電磁ピックアップタイプまたは磁気抵抗素子タイプのセンサを用いることができる。
クランクシャフト10におけるシリンダブロック12の外に突出した部位には、回転部材としてのクランクプーリ14が組み付けられている。このクランクプーリ14には、周方向の特定の位置に回転部材マーク140が付与されている。
シリンダブロック12には、クランクプーリ14の回転方向に沿って目盛り120が付与されている。また、シリンダブロック12には、クランクシャフト10が所定のクランク角位置にきたときの回転部材マーク140に対応する位置に、基準位置マーク121が付与されている。
なお、この所定のクランク角位置は、例えば内燃機関1の第1気筒が圧縮上死点のときのクランク角位置、あるいは、近年の燃焼制御や排気ガス規制に影響を示す早期噴射を考慮した最進角(BTDC側)噴射時期に対応するクランク角位置が考えられる。
内燃機関1は、カムシャフト(図示せず)が所定回転角位置にきたときに気筒判別用の信号(以下、G信号という)を出力するカム角センサ15を備えている。本実施形態では、内燃機関1の第1気筒が圧縮上死点直前のときにG信号を出力する。なお、カム角センサ15としては、電磁ピックアップタイプまたは磁気抵抗素子タイプのセンサ等を用いることができる。
クランクプーリ14およびシリンダブロック12は、タイミングライト2によって照らされるようになっている。
このタイミングライト2および内燃機関1の作動は、駆動信号出力手段としての誤差検出用制御装置3にて制御される。誤差検出用制御装置3は、図示しないCPU、RAM、ROM、EEPROM等からなる周知のマイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータに記憶したプログラムに従って演算処理を行うものである。なお、誤差検出用制御装置3は、クランク角誤差を検出するときにのみ用いられる。
次に、クランク角信号誤差補正方法について、図1〜図5に基づいて説明する。
まず、誤差検出工程では、誤差検出用制御装置3により内燃機関1を制御して内燃機関1の暖機運転を行う。
暖気完了後、内燃機関1の回転数が所定回転数(例えば、アイドリング回転数)になるように、誤差検出用制御装置3により燃料噴射量を制御する。
また、暖気完了後に内燃機関1が所定回転数で作動している状態のときに、誤差検出用制御装置3は、燃料噴射弁16に駆動信号を出力する。
具体的には、図4に示すように、第1気筒が圧縮行程のときにG信号が発生する。そして、G信号の発生後におけるクランク角信号のN番目の時にクランクシャフト10が所定のクランク角位置にきたと推定して、G信号の発生後におけるクランク角信号のN番目に同期して第1気筒の燃料噴射弁16に駆動信号を出力する。なお、燃料噴射弁16の駆動信号は、誤差検出用のモードとして単発噴射を設定しておくことが望ましい。
一方、この駆動信号によりタイミングライト2が点灯する。具体的には、燃料噴射弁16に電流が流れたときに電磁誘導により電流を発生させ、その誘導電流によりタイミングライト2を点灯させる。そして、作業者は、タイミングライト2が点灯した瞬間における基準位置マーク121と回転部材マーク140のずれ量を目視にて確認する。
クランクパルサ11およびクランク角センサ13の組み付け位置誤差等がない場合は、図3に示すように、基準位置マーク121と回転部材マーク140の位置のずれ量が0である。
一方、クランクパルサ11およびクランク角センサ13の組み付け位置誤差等がある場合は、例えば図5に示すように、基準位置マーク121と回転部材マーク140の位置がずれる。
この時のずれ量は、駆動信号を出力した時のクランクシャフト10の実クランク角位置と所定のクランク角位置との誤差(以下、所定のクランク角位置誤差という)に相当する。
そこで、作業者は、その時の基準位置マーク121と回転部材マーク140の位置のずれ量を目盛り120にて読み取り、所定のクランク角位置誤差を検出する。
続いて、誤差情報記憶工程では、上記誤差検出工程で所定のクランク角位置誤差を検出した内燃機関1に組み合わされて車両に搭載される電子制御装置4に、所定のクランク角位置誤差の情報を通信により送信し、記憶させる。以上により、クランク角信号誤差補正が終了する。
なお、誤差情報記憶工程では、所定のクランク角位置誤差の情報を記録媒体であるメディアに記憶させ、そのメディアにより所定のクランク角位置誤差の情報を電子制御装置4に反映させるようにしてもよい。
そして、電子制御装置4は、内燃機関1の運転状況に基づいて燃料噴射時期の制御目標値を算出し、所定のクランク角位置誤差の情報に基づいて燃料噴射時期の制御目標値を補正して、燃料噴射時期の指令値を算出する。
本実施形態によると、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するものではないため、外部可変抵抗器を廃止することができる。
また、タイミングライト2が点灯した瞬間における基準位置マーク121と回転部材マーク140のずれ量を目視にて確認するため、そのずれ量を内燃機関1の製造工場やサービス工場でも容易に確認することができる。
さらに、誤差検出工程で検出した誤差の情報を通信またはメディアにより電子制御装置4に反映させるため、最終的に内燃機関1と組み合わせて車両で使用される電子制御装置4の所在を拘束せずに製造ができる。
さらにまた、誤差検出工程における燃料噴射弁16の駆動信号として単発噴射を設定した場合、1回の噴射開始信号がタイミングライト2の点灯のトリガとなり、基準位置マーク121と回転部材マーク140の位置のずれ量の読み取りが容易である。
なお、本実施形態では、誤差検出用制御装置3により燃料噴射量を制御して内燃機関1を自立運転させつつ、所定のクランク角位置誤差を検出したが、内燃機関1が自立運転が出来ない状態であれば、外部動力により内燃機関1を擬似的に運転させつつ、所定のクランク角位置誤差を検出しても良い。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、誤差検出用制御装置3を用いずに、電子制御装置4によりクランク角信号誤差補正を実行するようにしたものである。具体的には、本実施形態は、内燃機関1と電子制御装置4が対になって出荷される場合の組立工場における初期調整時、或いは、整備工場における整備点検時・調整時に、適用される。その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、誤差検出用制御装置3を用いずに、電子制御装置4によりクランク角信号誤差補正を実行するようにしたものである。具体的には、本実施形態は、内燃機関1と電子制御装置4が対になって出荷される場合の組立工場における初期調整時、或いは、整備工場における整備点検時・調整時に、適用される。その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図6に示すように、クランク角信号誤差補正を行う際、タイミングライト2および内燃機関1の作動は、電子制御装置4にて制御される。
より詳細には、電子制御装置4は、暖機運転完了後における内燃機関1の回転数が所定回転数(例えば、アイドリング回転数)になるように燃料噴射量を制御するとともに、クランクシャフト10が所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力されるクランク各信号に同期して燃料噴射弁16に駆動信号を出力する。
次に、クランク角信号誤差補正方法について説明する。まず、誤差検出工程では、電子制御装置4により内燃機関1を制御して内燃機関1の暖機運転を行う。
暖気完了後、内燃機関1の回転数が所定回転数(例えば、アイドリング回転数)になるように、電子制御装置4により燃料噴射量を制御する。
また、暖気完了後に内燃機関1が所定回転数で作動している状態のときに、電子制御装置4は、燃料噴射弁16に駆動信号を出力する。
この駆動信号によりタイミングライト2が点灯する。そして、第1位実施形態と同様にして、所定のクランク角位置誤差を検出する。ここで、誤差検出工程における燃料噴射弁16の駆動信号として単発噴射を設定した場合、1回の噴射開始信号がタイミングライト2の点灯のトリガとなり、基準位置マーク121と回転部材マーク140の位置のずれ量の読み取りが容易である。
続いて、誤差情報記憶工程では、所定のクランク角位置誤差の情報を電子制御装置4に記憶させる。以上により、クランク角信号誤差補正が終了する。
そして、上記クランク角信号誤差補正に用いた内燃機関1と電子制御装置4を対にして、それらを車両に搭載する。
本実施形態によると、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するものではないため、外部可変抵抗器を廃止することができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、画像処理装置5を追加したもので、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、画像処理装置5を追加したもので、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図7に示すように、本実施形態は、画像処理装置5を備えている。この画像処理装置5は、クランクプーリ14およびシリンダブロック12の画像を取り込み、駆動信号によりタイミングライト2が点灯した時の基準位置マーク121と回転部材マーク140のずれ量を画像データに基づいて算出し、算出したずれ量に関する情報を誤差検出用制御装置3に出力する。
そして、誤差検出用制御装置3は、画像処理装置5から出力されたずれ量に関する情報に基づいて、所定のクランク角位置誤差を検出する。
本実施形態によると、クランク角信号により所定クランク角位置が検知されてからタイミングライトを点灯させるまでの時間を調整するものではないため、外部可変抵抗器を廃止することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、クランクパルサ11をクランクシャフト10に組み付けたが、クランクシャフト11と同期して回転する速度比1:1の回転部材にクランクパルサ11を組み付けてもよい。
上記各実施形態では、クランクパルサ11をクランクシャフト10に組み付けたが、クランクシャフト11と同期して回転する速度比1:1の回転部材にクランクパルサ11を組み付けてもよい。
また、上記各実施形態では、本発明を圧縮式着火式多気筒内燃機関に適用したが、本発明は火花点火式多気筒内燃機関にも適用することができる。この場合、電子制御装置4は、記憶した所定のクランク角位置誤差の情報に基づいて例えば点火時期の制御目標値を補正する。
なお、本発明は上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した範囲内において適宜変更が可能である。
また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。
また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。
また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
1 内燃機関
3 誤差検出用制御装置(駆動信号出力手段)
10 クランクシャフト
11 クランクパルサ
13 クランク角センサ
3 誤差検出用制御装置(駆動信号出力手段)
10 クランクシャフト
11 クランクパルサ
13 クランク角センサ
Claims (7)
- 周方向に沿って多数の歯が形成され、内燃機関(1)のクランクシャフト(10)または前記クランクシャフトと同期して回転する回転部材に組み付けられたクランクパルサ(11)と、
前記クランクパルサの回転に伴って所定回転角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ(13)と、
前記クランクシャフトが所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力される前記クランク角信号に同期して駆動信号を出力する駆動信号出力手段(3)とを準備し、
前記駆動信号を出力した時の前記クランクシャフトの実クランク角位置と前記所定のクランク角位置との誤差を検出する誤差検出工程と、
前記誤差検出工程で前記誤差が検出された前記内燃機関と対にして用いられて前記内燃機関を制御する電子制御装置(4)に、前記誤差検出工程で検出した前記誤差の情報を記憶させる誤差情報記憶工程とを備えることを特徴とするクランク角信号誤差補正方法。 - 前記誤差情報記憶工程では、前記誤差の情報を通信により前記電子制御装置に記憶させることを特徴とする請求項1に記載のクランク角信号誤差補正方法。
- 周方向に沿って多数の歯が形成され、内燃機関(1)のクランクシャフト(10)または前記クランクシャフトと同期して回転する回転部材に組み付けられたクランクパルサ(11)と、
前記クランクパルサの回転に伴って所定回転角毎にクランク角信号を出力するクランク角センサ(13)と、
特定の前記内燃機関と対にして用いられて前記内燃機関を制御するとともに、前記クランクシャフトが所定のクランク角位置にきたと推定されるときに出力される前記クランク角信号に同期して駆動信号を出力する電子制御装置(4)とを準備し、
前記駆動信号を出力した時の前記クランクシャフトの実クランク角位置と前記所定のクランク角位置との誤差を検出する誤差検出工程と、
前記誤差検出工程で検出した誤差の情報を前記電子制御装置に記憶させる誤差情報記憶工程とを備えることを特徴とするクランク角信号誤差補正方法。 - 前記回転部材は、特定の位置に配置された回転部材マーク(140)を備え、
前記内燃機関のシリンダブロック(12)は、前記回転部材の回転方向に沿って配置された目盛り(120)、および前記クランクシャフトが前記所定のクランク角位置にきたときの前記回転部材マークに対応する位置に配置された基準位置マーク(121)を備え、
前記回転部材および前記シリンダブロックを照らすタイミングライト(2)を準備し、
前記誤差検出工程では、前記駆動信号に同期して前記タイミングライトを点灯させた際の前記回転部材マークと前記基準位置マークとのずれ量に基づいて前記誤差を検出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のクランク角信号誤差補正方法。 - 前記誤差検出工程では、前記駆動信号の立ち上がりで前記タイミングライトを点灯させることを特徴とする請求項4に記載のクランク角信号誤差補正方法。
- 前記駆動信号に同期して前記タイミングライトを点灯させた時の前記回転部材マークと前記基準位置マークとのずれ量を画像データに基づいて算出する画像処理装置(5)を準備し、
前記誤差検出工程では、前記画像処理装置で算出した前記回転部材マークと前記基準位置マークとのずれ量に基づいて前記誤差を検出することを特徴とする請求項4または5に記載のクランク角信号誤差補正方法。 - 前記内燃機関は、前記駆動信号に基づいて作動する燃料噴射弁(16)を備え、
前記誤差検出工程のとき前記燃料噴射弁に単発噴射を行わせることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のクランク角信号誤差補正方法。
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