JP3539379B2 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジン制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジン制御装置は燃料噴射制御や点火時期制御やアイドル回転数制御などの制御を行う装置であって、エンジンを最適な状態で運転させるものである。つまり、クランクセンサやエンジン水温センサ等のエンジン運転状態を検出する各種センサからの信号をECU(電子制御ユニット)に入力して最適な燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを制御する。
【0003】
点火制御や噴射制御等のエンジン回転と同期した制御、つまり、クランク角に同期した制御は、クランクエッジ(クランク信号のエッジ)からのオフセット時間が経過した時に点火パルス等の信号を発生させることにより行ってきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、角度から時間への変換のための演算を行う必要があり、処理負荷を低減するとともに、精度を向上したいという要求がある。
【0005】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、処理負荷の低減及び精度向上を図り、しかも、適正にエンジン制御を行うことができるエンジン制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。さらに、720°CA間に1箇所の初期化位置を有するエンジン制御用カウンタが、逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化される。このように、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることができる。
【0007】
ここで、720°CA間に2箇所の基準位置部を有するクランク信号を使ったシステムにおいて、エンジン制御用カウンタを初期化する位置が720°CA(1サイクル)間に1箇所しかなく、表の基準位置部を基準として初期化するので、エンジン始動時に裏の基準位置部を検出しても、表の基準位置部までの360°CA間は制御を開始できず、そのため始動性が悪くなる。
【0008】
これに対し、カウント値設定手段により、エンジン始動時の初回のクランク信号の裏の基準位置部を検出した時に、エンジン制御用カウンタの値が裏の基準位置部に対応する値に設定される。その結果、エンジン始動時に、直ちにエンジン制御を開始することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。さらに、720°CA間に1箇所の初期化位置を有するエンジン制御用カウンタが、逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化される。このように、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることができる。
【0010】
ここで、クランク信号の裏の基準位置部で例えば、判別信号にノイズが乗り、表裏判定時に本来表の基準位置部のタイミングにも関わらず裏の基準位置部と誤判定してしまう場合があり、誤判定すると次の表の基準位置部までの720°CA間はエンジン制御を行う上での不具合が発生してしまう。
【0011】
これに対し、カウント値設定手段により、クランク信号の裏の基準位置部を検出した時に、前回検出した基準位置部が表の基準位置部であったかを判定し、表の基準位置部でないと判定した場合は、エンジン制御用カウンタの値が裏の基準位置部に対応する値に設定される。その結果、表裏誤判定した時に360°CA後に正常に復帰できる。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号に対し、パルス間隔計測手段によりパルス間隔が計測され、逓倍信号生成手段により、パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号が生成される。さらに、720°CA間においてクランク信号の表の基準位置部とは異なる1箇所の初期化位置を有するエンジン制御用カウンタが、逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化される。このように、所定の角度間隔で逓倍信号を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上を図ることができる。
【0013】
ここで、初期化位置がクランク信号の基準位置部と異なる場合は、エンジン始動時や表と裏の基準位置部を誤判定した時においてクランク信号の基準位置部を検出後、初期化位置まで制御を開始できず、そのため始動性の悪化や正常動作への復帰の遅延を招いてしまう。
【0014】
これに対し、カウント値設定手段により、クランク信号の表・裏の基準位置部を検出した時に、エンジン制御用カウンタの値が当該基準位置部に対応する値に設定される。その結果、エンジン始動時にクランク信号の基準位置部を検出した時に直ちにエンジン制御を開始したり、表裏誤判定した場合にクランク信号の基準位置部を検出した時に直ちに正常に復帰できる。
【0015】
請求項4に記載のように、請求項1〜3のいずれかのエンジン制御装置において、エンジン制御用カウンタは、第1のカウンタと、この第1のカウンタのカウント動作に連動してカウント動作する第2のカウンタからなり、カウント値設定手段は、第1のカウンタの作動を停止させてから第1及び第2のカウンタの値を設定した後、第1のカウンタの作動を再開させるようにすると、両カウンタの値を設定する際の時間のズレに伴う設定ズレを防止することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
本実施の形態においては自動車用多気筒ガソリンエンジンの制御装置に具体化している。図1には、本実施形態におけるエンジン制御ECU1の構成を示す。
エンジンは5気筒4サイクルエンジンである。
【0017】
エンジン制御ECU1はマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)10と電源回路20と入出力回路30とEEPROM40を備えている。電源回路20はバッテリ2から電力の供給を受けて所定の電圧をECU1内の各機器に供給する。マイコン10はCPU11とROM12とRAM13とA/D変換器14と入出力インターフェイス15とタイマモジュール16を備えており、これらの各部材間はデータバスにて相互にデータのやり取りが行われる。また、入出力インターフェイス15にはEEPROM40が接続され、入出力インターフェイス15を介してEEPROM40とデータのやり取りが行われる。入出力回路30はセンサおよびスイッチ等からの信号を入力するとともに、インジェクタ(燃料噴射弁)や点火装置に対し駆動信号を出力する。さらに、入出力回路30には通信ライン3が接続され、入出力回路30を介して他のECUとデータのやり取りが行われる。マイコン10のCPU11はセンサ・スイッチ等からの信号(データ)及び通信ライン3からのデータを入出力回路30と入出力インターフェイス15を介して取り込むとともに、これらデータを基にして各種の演算を行い、入出力インターフェイス15と入出力回路30を介してインジェクタ等を駆動制御する。
【0018】
ここで、エンジン制御ECU1が取り込む信号に、クランクセンサ(クランク信号発生手段)からのクランク信号とカムセンサ(判別信号発生手段)からのカム信号がある。図2には、エンジン1サイクル(720°CA)分のクランク信号とカム信号を示す。
【0019】
クランクセンサで発生するクランク信号は、4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列よりなり、このパルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯(基準位置部)を有する。本実施形態でのクランク信号は60パルス毎に2パルス抜ける欠け歯の構成となっている(60−2歯構造)。つまり、パルス列のパルス間隔が6°CAであり、このパルス列の途中にパルスを抜いた欠け歯を360°CA毎に有し、そのうちの一方(720°CA毎の欠け歯)が表欠け歯であり、他方(他の720°CA毎の欠け歯)が裏欠け歯である。また、カムセンサで発生するカム信号は、エンジンのカム軸の回転に同期しており、気筒位置を特定する気筒判別信号であり、立ち下がりエッジは144°CA間隔である。このカム信号はクランク信号の表欠け歯直後の立ち下がりエッジ(t1のタイミング)ではカム信号がLレベルであり、裏欠け歯直後の立ち下がりエッジ(t2のタイミング)ではカム信号がHレベルである。つまり、欠け歯位置でカム信号レベルがLならば表欠け歯であると判定でき、Hならば裏欠け歯であると判定できる。
【0020】
クランク信号が図1のタイマモジュール16のハードクランク100に入力される。また、カム信号は入出力回路30を介してマイコン10に取り込まれる。一方、図1のタイマモジュール16に備えられたハードクランク100は、クランク信号をハード的に処理する機能部である。このハードクランク100により、図2のクランク信号の処理(クランクエッジ間時間を分割した角度信号の生成)をハード的に行うことができる。
【0021】
図3には、ハードクランク100の構成を示す。
図3において、プリスケーラ101と分周回路102とエッジ時間計測カウンタ103と逓倍レジスタ(エッジ時間記憶レジスタ)104と逓倍カウンタ105とイベントカウンタ106とガード用カウンタ107と基準カウンタ108と追従カウンタ(角度カウンタ)109と点火・噴射用角度カウンタ110を備えている。プリスケーラ101からの信号Pφは分周回路102を介してエッジ時間計測カウンタ103に送られる。また、信号Pφは追従カウンタ(角度カウンタ)109に送られる。さらに、クランク信号がエッジ時間計測カウンタ103とイベントカウンタ106とガード用カウンタ107に送られる。
【0022】
図4には、アングルクロック(角度信号)発生のタイムチャートを示す。図4には、入力するクランク信号、エッジ時間計測カウンタ103のカウント値、逓倍レジスタ104の記憶値、逓倍カウンタ105のカウント値、逓倍カウンタ105の出力信号(逓倍クロック)、ガード用カウンタ107の値のn倍値、基準カウンタ108のカウント値、追従カウンタ109のカウント値、点火・噴射用角度カウンタ110のカウント値を示す。
【0023】
図3のエッジ時間計測カウンタ103は、クランク信号を入力してクランクエッジ間の時間(パルス間隔)を計測する。詳しくは、パルス間隔計測手段としてのエッジ時間計測カウンタ103は、図4のように時間同期でカウントアップするカウンタであって、クランクエッジ間(クランク信号の立ち下がりエッジ間)の時間を計測する。計測した値は1/n倍に逓倍され、エッジ入力時に逓倍レジスタ104に転送される。転送されたデータはダウンカウンタである逓倍カウンタ105の初期値となる。逓倍値(n値)として、例えば「32」を挙げることができる。
【0024】
図3の逓倍カウンタ105は、エッジ時間計測カウンタ103により計測されたクランクエッジ間時間を使って、クランクエッジ時間を1/nした逓倍クロックを生成する。詳しくは、逓倍カウンタ105は、図4のように時間同期でダウンカウントされ、アンダーフローすると逓倍クロックを発生するとともにカウント値が初期値に戻される動作を繰り返す。次のクランクエッジ(クランク信号の立ち下がりエッジ)が入力されると、逓倍レジスタ104の値及び逓倍カウンタ105の初期値が最新値に更新される。このように、逓倍信号生成手段としての逓倍カウンタ105は、エッジ時間計測カウンタ103による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号(逓倍クロック)を生成する。
【0025】
図3の基準カウンタ108は、図4に示すように、逓倍クロックによりカウントアップ動作する。図3の追従カウンタ109は時間同期クロックによりカウントアップする(内部クロックでカウント動作する)。ガード用カウンタ107は、クランク信号の立ち下がりエッジ入力毎にカウントアップするカウンタであって、クランクエッジ入力時に同時にカウントアップ前の値のn倍(逓倍)の値を基準カウンタ108に転送する。
【0026】
ここで、図4のように、基準カウンタ108のカウント値は、クランクエッジ入力時にガード用カウンタ107から転送された値(カウント値のn倍値)を上回ることはできない。また、追従カウンタ109は、基準カウンタ108のカウント値より小さい時のみカウントアップする。この追従カウンタ109のカウントアップに同期してアングルクロック(角度信号)が生成される。このように、3つのカウンタ107,108,109によりアングルクロックが生成される。
【0027】
本実施形態では、内部クロック(プリスケーラからの信号Pφ)を20MHzとしており、追従カウンタ109は他のカウンタと比べ高速で動作可能である。図4において、減速時には、基準カウンタ108と追従カウンタ109のカウント動作として、クランクエッジの入力より先に基準カウンタ108の値がガード用カウンタ107の値のn倍値に達してしまうため、追従カウンタ109のカウントアップが禁止される。このようにしてガード用カウンタ107により基準カウンタ108と追従カウンタ109のカウントアップ動作が逓倍数で停止する。その結果、減速時には追従カウンタ109のカウント動作が停止して、一定値以上のアングルクロックの発生を防止する。
【0028】
図3の点火・噴射用角度カウンタ110は追従カウンタ109からのアングルクロックを入力してカウントアップする(図4参照)。この点火・噴射用角度カウンタ110のカウント値に基づいてコンペアレジスタを用いて点火・噴射制御がクランク角同期にて行われる。つまり、点火・噴射用角度カウンタ110により点火・噴射等の制御をクランク角同期でハード制御することができる。このように、所定の角度間隔で逓倍信号(逓倍クロック)を生成してエンジン回転と同期をとるシステムとすることで、角度から時間への変換のための演算を不要にでき、処理負荷の低減及び精度向上(n=32ならばLSB=0.1875°CA)を図ることができることとなる。
【0029】
また、基準カウンタ108にはクランクエッジ入力時にガード用カウンタ107のn倍(逓倍)の値が転送(ロード)されるが、1サイクル720°CA周期のカウンタにすべく、リセットしたいクランクエッジの1つ前のクランクエッジでガード用カウンタ107が「0」にリセットされる。
【0030】
図3のイベントカウンタ106はクランク信号のパルスでの立ち下がりエッジでカウントアップするとともに同エッジ毎に角度周期割り込み信号を出力する。CPU11はイベントカウンタ106のカウント値(エッジ入力数)からクランク信号の欠け歯位置を検出する。なお、イベントカウンタ106のカウント値はエンジン1サイクル(720°CA)で初期化される。
【0031】
次に、このように構成したエンジン制御ECU(エンジン制御装置)の作用について説明する。
図5に、クランク信号の表欠け歯位置でのタイムチャートを示す。
【0032】
まず、t10のタイミングにて欠け歯直後のパルスの立ち下がりエッジ(クランクエッジ)でカム信号のレベルがLレベルであることにより表欠け歯であると判定すると、CPU11はガード用カウンタ107を「0」にリセットする。すると、基準カウンタ108は、システムリセットしたい次のクランクエッジ(図中のt11のタイミング)でガード用カウンタ107の値「0」をロードし、この状態で追従カウンタ109のカウント値が1サイクルガード値に到達していたら(図2のt5のタイミング)、追従カウンタ109がハード的に「0」にリセットされる。この追従カウンタ109が「0」にリセットされると、点火・噴射用角度カウンタ110にリセット信号を送る。
【0033】
これを、図2で説明する。クランク信号の欠け歯直後の立ち下がりエッジ(t1,t2のタイミング)においてカム信号のレベルを用いてクランク信号の表欠け歯、裏欠け歯をソフトで判定し、カム信号レベルがLであり表欠け歯判定することにより、システム初期化位置である第4気筒のBTDC6°CAの位置(t5のタイミング)でハード的に追従カウンタ109がリセットされるとともに、リセット信号の送出にて点火・噴射用角度カウンタ110も同時に初期化される。
【0034】
本実施形態においては、図3の追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110からエンジン制御用カウンタが構成され、このカウンタ109,110は、720°CA間に1箇所の初期化位置を有し、逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、クランク信号とカム信号によるクランク信号の表の欠け歯(基準位置部)を基準として初期化される。
【0035】
図6には、表欠け歯から開始した時のエンジン始動時のタイムチャートを示す。
CPU11はエンジン始動時にはアングルクロックが出ないように追従カウンタ109の値を1サイクルガード値に設定する。そして、図6のt20のタイミングにて最初に表欠け歯を検出した位置でガード用カウンタ107を「0」にリセットすることにより、基準カウンタ108が次の6°CA位置(t21のタイミング)において、「0」にリセットされる。また、追従カウンタ109の値が1サイクルガード値となっているので、同カウンタ109がハード的に「0」にリセットされるとともに、点火・噴射用角度カウンタ110にリセット信号が出される。これにより、追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110の同期がとられて追従カウンタ109のカウントアップに伴うアングルクロックの送出が開始される。
【0036】
図7には、裏欠け歯から開始した時のエンジン始動時のタイムチャートを示す。
CPU11は上述したようにエンジン始動時にはアングルクロックが出ないように追従カウンタ109の値を1サイクルガード値に設定する。そして、図6のt30のタイミングにて最初に裏欠け歯を検出した位置でガード用カウンタ107を裏欠け歯値に設定することにより、基準カウンタ108が次の6°CA位置(t31のタイミング)において裏欠け歯値になるが、この時、基準カウンタ108の値=0かつ追従カウンタ109の値=1サイクルガード値が成立せず、その結果、追従カウンタ109は1サイクルガード値に張り付いたままで同カウンタ109がリセットされないことにより点火・噴射用角度カウンタ110にリセット信号が出ない。このように、追従カウンタ109がアングルクロックを出さないため点火・噴射用角度カウンタ110も停止したままとなる。即ち、裏欠け歯位置はシステムリセット位置ではないため、ガード用カウンタ107と基準カウンタ108を裏欠け歯値に設定しても追従カウンタ109はリセットされずに1サイクルガード値に張り付いたままで、点火・噴射用角度カウンタ110に対してリセット信号とアングルクロックを出さないため同期もとれず点火・噴射用角度カウンタ110は停止したままのため噴射・点火制御を開始するができない。
【0037】
つまり、720°CA間に2箇所の欠け歯を持つクランク信号を使ったシステムにおいて、図2のチャートのようにクランクエッジ間を逓倍してカウント動作する追従カウンタ109とこの追従カウンタ109のカウントアップにより発生する角度クロック(アングルクロック)でカウントアップする点火・噴射用角度カウンタ110を初期化する位置が720°CAの1サイクル間に1箇所しかない。初期化する位置を確定するためにはカム信号等の気筒判別信号のレベルを用いて、ソフト制御で表欠け歯と裏欠け歯を識別して表の時に初期化する。よって、裏欠け歯を検出しても、表欠け歯検出までの360°CA間は制御を開始できないためエンジン始動性が悪くなる。その上、初期化位置が欠け歯位置と異なる場合は欠け歯検出後、初期化位置まで制御開始ができない。即ち、初期化位置がクランク信号の欠け歯位置と異なる場合は、エンジン始動時や表と裏の欠け歯を誤判定した時においてクランク信号の欠け歯を検出後、初期化位置まで制御を開始できず、そのため始動性の悪化や正常動作への復帰の遅延を招いてしまう。
【0038】
また、カム信号にノイズが乗り、表判定位置でのカム信号がハイレベルになると、裏欠け歯位置と誤判定してしまい、カウンタを初期化できない。
図8に、欠け歯の表裏判定を誤判定した時のタイムチャートを示す。
【0039】
図8において、カム信号にノイズが乗り、本来、表欠け歯の気筒判別位置でカム信号がHレベルになった時(図中のt40のタイミング)、裏欠け歯判定をするため、ガード用カウンタ107を「0」にリセットしない(ガード用カウンタ107は表欠け歯位置でしかリセットしない)。ガード用カウンタ107が「0」にリセットされないため、t41のタイミングで基準カウンタ108も「0」にリセットされずにカウントアップし続ける。基準カウンタ108のカウントアップに基づき追従カウンタ109はカウントアップしていき、追従カウンタ109は1サイクルガード値に到達するが基準カウンタ108が「0」でないため到達後は1サイクルガード値に張り付き、アングルクロックの生成が停止し、点火・噴射用角度カウンタ110に対するリセット信号が出ない。アングルクロックの生成が停止し、リセット信号が来ないため、点火・噴射用角度カウンタ110も1サイクルガード値と同じ値で停止する。このように、点火・噴射用角度カウンタ110が1サイクルガード値に張り付くため、角度値一致が起きなくなり、点火・噴射出力が停止する。ガード用カウンタ107を「0」にリセットするのは、次の表欠け歯を検出した時なので、720°CA間点火・噴射が抜けてしまう。
【0040】
つまり、裏欠け歯で例えば、カム信号にノイズが乗り、表裏判定時に本来表欠け歯のタイミングにも関わらず、裏欠け歯位置と誤判定してしまう場合があり、誤判定するとアングルクロックがリセットされず、図8のチャートに示すように、次の表欠け歯までの720°CA間は1サイクル720°CAの上限値に追従カウンタ109が張付いてしまい、点火・噴射がその間出力されずに抜けてしまう。
【0041】
また、図9のように、裏欠け歯検出で裏欠け歯位置の値を設定するようにした場合でも、表欠け歯位置で裏欠け歯と誤判定した場合には、図中のt50のタイミングにてガード用カウンタ107を「0」ではなく中間値(360°CA相当の値)に設定するので、t51のタイミングで基準カウンタ108が「0」にはならず、追従カウンタ109のリセットがされないため、同様に720°CA間点火・噴射が抜けてしまう。
【0042】
そこで、本実施形態では、カウント値設定手段としてのCPU11がエンジン始動時の初回のクランク信号の裏の欠け歯を検出した時に、追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110の値を裏の欠け歯に対応する値に設定する。また、クランク信号の裏の欠け歯を検出した時に、前回検出した欠け歯が表の欠け歯であったかを判定し、表の欠け歯でないと判定した場合は、追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110の値を裏の欠け歯に対応する値に設定するようにしている。これにより、エンジン始動時に、直ちにエンジン制御を開始することができるとともに、表裏誤判定した時に360°CA後に正常に復帰できる。即ち、欠け歯検出して気筒判別したら、システムリセット位置まで待たずに、欠け歯位置で即アングルクロックを起動させることができるとともに、表裏誤判別した時にも次の欠け歯検出時に復帰できるようになる。
【0043】
さらに、初期化位置がクランク信号の欠け歯位置と異なる場合において、CPU11がクランク信号の表・裏の欠け歯を検出した時に、追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110の値を当該欠け歯(位置)に対応する値に設定する。これにより、エンジン始動の時にクランク信号の欠け歯を検出した時に直ちにエンジン制御を開始したり、表裏誤判定した場合にクランク信号の欠け歯を検出した時に直ちに正常に復帰できる。
【0044】
また、追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110に値を書き込む際の書き込み時間差(ズレ)により追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110がハード的にカウントアップすることを避けるために、書き込む前に一旦、追従カウンタ109の作動を停止させ両方のカウンタ109,110を停止させてから追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110に値を書き込み、最後に追従カウンタ109を再起動させる。つまり、エンジン制御用カウンタが、追従カウンタ109(第1のカウンタ)と、このカウンタ109のカウント動作に連動してカウント動作する点火・噴射用角度カウンタ110(第2のカウンタ)からなる場合、CPU11は、追従カウンタ109の作動を停止させてから両カウンタ109,110の値を設定した後、追従カウンタ109の作動を再開させる。これにより、両カウンタ109,110の値を設定する際の時間のズレに伴う設定ズレを防止することができる。
【0045】
以上のようにすることで、ハード的なリセット位置以外でも基準位置が確定さえすれば、自由に追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110の初期化、起動が可能となる。
【0046】
図10に、気筒判別処理のフローチャートを示す。図10の処理は欠け歯の検出により開始される(欠け歯検出割込みが行われる)。
図11,12には、図10の処理を説明するためのタイムチャートを示す。図11は、エンジン始動時に裏欠け歯位置からアングルクロックの送出を開始する場合のタイムチャートであり、図12は、欠け歯の表裏判定を誤判定した時のタイムチャートである。以下の説明では、逓倍数nを「32」とする。
【0047】
まず、図11を主に用いて図10を説明する。図11において始動時はクロックが出ないように追従カウンタ109を1サイクルガード値に設定している。
図11のt60のタイミングでの欠け歯検出割込みにおいて、CPU11は図10のステップ1001で欠け歯が表位置か裏位置かを判別する。表欠け歯であった場合には、CPU11はステップ1002でガード用カウンタ107、基準カウンタ108にそれぞれ表欠け歯値である「0」、「119×32(逓倍数)」を設定する。
【0048】
ステップ1001で裏判定した場合(図11の場合)には、CPU11は、ステップ1003でガード用カウンタ107、基準カウンタ108にそれぞれ裏欠け歯値である「60」、「59×32(逓倍数)」を設定する。さらに、CPU11はステップ1004でエンジン始動時の初回の欠け歯検出であるか否か判定する。あるいは、同じステップ1004で追従カウンタ109の値が所定値となっておらず異常が発生していないか判定する。つまり、追従カウンタ109の値が裏欠け歯値以外の値となっている場合は異常と判定する。ステップ1004においてエンジン始動時の初回の欠け歯検出、あるいは、追従カウンタ109のカウント値異常であると、CPU11は、ステップ1005で一旦、追従カウンタ109の作動を停止して追従カウンタ109のカウントアップを停止させる。次に、CPU11は、ステップ1006で点火・噴射用角度カウンタ110を裏欠け歯値(59×32−1)に設定するとともに追従カウンタ109を裏欠け歯値(59×32)に設定して同期をとってから、最後に、ステップ1007で追従カウンタ109を再起動してカウントアップを再開させる。
【0049】
このように、図7を用いて説明したようにエンジン始動時に裏欠け歯では追従カウンタ109がリセットされないとリセット信号は出ないが、初回の裏の欠け歯検出と判定したら一旦、追従カウンタ109を停止して追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110を裏欠け歯値に設定して同期をとり、最後に追従カウンタ109を再起動することにより、図11に示すように追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110が同期した状態でアングルクロックの生成を開始させることができる。
【0050】
一方、図12のt70のタイミングにてカム信号にノイズが乗りクランク信号の表の欠け歯を裏の欠け歯と誤判定した場合において、図10のステップ1004で追従カウンタ異常と判定されてステップ1005〜1007の処理を行った後、次の裏の欠け歯を検出した時に図10の処理として、図12のt75のタイミングにて図10のステップ1004において追従カウンタ109のカウント値が異常であるので、ステップ1005で追従カウンタ109の作動を停止させステップ1006で追従カウンタ109と点火・噴射用角度カウンタ110を裏欠け歯値(59×32、59×32−1)に設定しステップ1007で追従カウンタ109を再起動させる。
【0051】
このように、図8を用いて説明したように表欠け歯を裏欠け歯と誤検出した時には点火・噴射用角度カウンタ110が1サイクルガード値に張り付き点火・噴射出力が停止してしまい、ガード用カウンタ107を「0」にリセットする次の表欠け歯検出の720°CA間点火・噴射が抜けてしまうのに対し、図12の場合には、t70での誤検出に対しt75のタイミング、即ち、追従カウンタ109が360°CA後に復帰することができる。
【0052】
さらに、カウンタの初期化位置がクランク信号の欠け歯位置とは異なるシステムの場合のフローチャートを図13に示す。
この場合のシステムは、図14に示すように、システム初期化位置がクランク信号の表欠け歯から60°CAの位置とする。
【0053】
図14のt80のタイミングでの欠け歯検出割込みにおいて、CPU11は、ステップ1101で欠け歯が表位置か裏位置かを判別する。表欠け歯であった場合は、CPU11は、ステップ1102でガード用カウンタ107と基準カウンタ108にそれぞれ表欠け歯値として「111」、「110×32(逓倍数)」を設定する。さらに、CPU11は、ステップ1103でエンジン始動時の初回の欠け歯判定であるか、もしくは、追従カウンタ109の値が表欠け歯値でないか(異常か否か)を判定する。ステップ1103で初回の欠け歯判定あるいは追従カウンタ109の値が異常の時には、CPU11は、ステップ1104で一旦、追従カウンタ109の作動を停止して追従カウンタ109のカウントアップを停止させる。
【0054】
さらに、CPU11は、ステップ1105で点火・噴射用角度カウンタ110を表欠け歯値(110×32−1)に設定するとともに追従カウンタ109を表欠け歯値(110×32)に設定して同期をとってから、最後にステップ1110で追従カウンタ109を再起動してカウントアップを再開する。
【0055】
一方、ステップ1101で裏判定した場合は、CPU11は、ステップ1106で裏欠け歯値(ガード用カウンタ=51、基準カウンタ=50×32)を設定し、ステップ1107で表の場合と同様に初回欠け歯検出あるいは追従カウンタ109が裏欠け歯値でなく異常か否か判定する。
【0056】
さらに、CPU11は、初回欠け歯検出あるいは追従カウンタ109の値が異常であると、ステップ1108で一旦、追従カウンタ109の作動を停止して追従カウンタ109のカウントアップを停止させる。次に、CPU11は、ステップ1109で点火・噴射用角度カウンタ110を裏欠け歯値(50×32−1)に設定するとともに追従カウンタ109を裏欠け歯値(50×32)に設定して同期をとってから、最後にステップ1110で追従カウンタ109を再起動してカウントアップを再開する。
【0057】
こうすることで、システム初期化位置が欠け歯位置と異なる場合でも表あるいは裏の欠け歯検出位置から制御を開始することができる。
以上のごとく、角度カウンタ110と点火・噴射時期等との角度一致でハード出力しているシステムを720°CA間に2箇所発生する欠け歯を持つクランク信号を使い、カム信号等の気筒判別信号で表裏を判定するシステムにおいて、エンジン始動時の初回欠け歯検出時もしくは表欠け歯を裏欠け歯と誤判定した時だけ、カウンタ109,110の値を設定することにより、欠け歯を検出し、気筒判別した位置から任意の値にアングルクロックが正しく生成され、即制御を開始でき、また表裏誤判定した時も、360°CA後に正常に復帰できる。さらに、カウンタ109,110の初期化位置がクランク信号の欠け歯とは異なる位置となっている場合の早期復帰ができる。
【0058】
なお、これまでの説明では、クランク信号の基準位置部は、パルス列の途中においてパルスを抜いた欠け歯であったが、これに限ることなく、他の構造(パルス列の途中にパルスを挿入する等の構造)にて所定角度間隔毎のパルス列の途中においてパルス間隔が不等な基準位置部を構成してもよい。
【0059】
また、判別信号としてカム信号(気筒判別信号)を用いたが、表と裏の基準位置部で異なる波形の信号であればこれに限ることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態におけるエンジン制御ECUの構成図。
【図2】エンジン1サイクル分(720°CA)のタイムチャート。
【図3】ハードクランクの構成図。
【図4】ハードクランクによるアングルクロックの生成を説明するためのタイムチャート。
【図5】表欠け歯時の角度カウンタのリセット処理を説明するためのタイムチャート。
【図6】エンジン始動時のハードクランクの処理を説明するためのタイムチャート。
【図7】エンジン始動時のハードクランクの処理を説明するためのタイムチャート。
【図8】カム信号にノイズが乗って誤判定した時の角度カウンタ処理を説明するためのタイムチャート。
【図9】カム信号にノイズが乗って誤判定した時の角度カウンタ処理を説明するためのタイムチャート。
【図10】欠け歯検出割り込みのフローチャート。
【図11】エンジン始動時の処理を説明するためのタイムチャート。
【図12】カム信号にノイズが乗って誤判定した時の処理を説明するためのタイムチャート。
【図13】欠け歯検出割り込みのフローチャート。
【図14】エンジン始動時の処理を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
1…エンジン制御ECU、10…マイコン、11…CPU、16…タイマモジュール、100…ハードクランク、103…エッジ時間計測カウンタ、104…逓倍レジスタ、105…逓倍カウンタ、107…ガード用カウンタ、108…基準レジスタ、109…追従カウンタ、110…点火・噴射用角度カウンタ。
Claims (4)
- 4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号を発生するクランク信号発生手段と、
前記クランク信号の720°CA毎の表の基準位置部と720°CA毎の裏の基準位置部とで異なる波形の判別信号を発生する判別信号発生手段と、
前記クランク信号を入力してパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、
720°CA間に1箇所の初期化位置を有し、前記逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、前記クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化されるエンジン制御用カウンタと、
エンジン始動時の初回のクランク信号の裏の基準位置部を検出した時に、前記エンジン制御用カウンタの値を裏の基準位置部に対応する値に設定するカウント値設定手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号を発生するクランク信号発生手段と、
前記クランク信号の720°CA毎の表の基準位置部と720°CA毎の裏の基準位置部とで異なる波形の判別信号を発生する判別信号発生手段と、
前記クランク信号を入力してパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、
720°CA間に1箇所の初期化位置を有し、前記逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、前記クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化されるエンジン制御用カウンタと、
クランク信号の裏の基準位置部を検出した時に、前回検出した基準位置部が表の基準位置部であったかを判定し、表の基準位置部でないと判定した場合は、前記エンジン制御用カウンタの値を裏の基準位置部に対応する値に設定するカウント値設定手段と、
を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 4サイクルエンジンのクランク軸の回転に対応した所定角度間隔毎のパルス列の途中に基準位置部を360°CA毎に有するクランク信号を発生するクランク信号発生手段と、
前記クランク信号の720°CA毎の表の基準位置部と720°CA毎の裏の基準位置部とで異なる波形の判別信号を発生する判別信号発生手段と、
前記クランク信号を入力してパルス間隔を計測するパルス間隔計測手段と、
前記パルス間隔計測手段による今回のパルス間隔を基にして次のパルスまでに整数倍の周波数の逓倍信号を生成する逓倍信号生成手段と、
720°CA間において前記クランク信号の表の基準位置部とは異なる1箇所の初期化位置を有し、前記逓倍信号に基づいてカウント動作するとともに、前記クランク信号と判別信号によるクランク信号の表の基準位置部を基準として初期化されるエンジン制御用カウンタと、
前記クランク信号の表・裏の基準位置部を検出した時に、前記エンジン制御用カウンタの値を当該基準位置部に対応する値に設定するカウント値設定手段と、を備えたことを特徴とするエンジン制御装置。 - 前記エンジン制御用カウンタは、第1のカウンタと、この第1のカウンタのカウント動作に連動してカウント動作する第2のカウンタからなり、
前記カウント値設定手段は、前記第1のカウンタの作動を停止させてから第1及び第2のカウンタの値を設定した後、第1のカウンタの作動を再開させるようにしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のエンジン制御装置。
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