JP3963054B2 - Rotation signal abnormality detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における回転信号の異常検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に車両用内燃機関では、クランク軸の所定回転角度毎に回転パルス信号を発生する回転角センサや、クランク軸の回転に伴う所定の基準位置を検出する基準位置センサが設けられ、これら各センサの検出結果に従い燃料噴射や点火時期等の各種制御が実施される。
【0003】
このとき、前記各センサに異常が発生しクランク軸の回転位置が誤検出されると、各種制御に支障を来すため、その異常を検出してその旨を運転者等に警告する必要がある。そこで従来より、回転角センサや基準位置センサによる回転信号の異常を検出するための各種手法が提案されている。
【0004】
回転信号の異常検出方法としては、例えば特許第2575606号公報に記載されているように、基準位置信号と回転パルス信号との相対位置をそのパルス数のカウントにより検出するものがある。具体的には、連続する2つの基準位置信号間における回転パルス信号のパルス数をカウントし、計測パルス数が正規のカウント数と異なる場合や、基準位置信号から所定パルス信号がカウントされても次の基準信号が来ない場合には基準位置信号の異常と判定する方法がそれである。
【0005】
また別の従来技術として、特許第2743579号公報では、回転角センサによる回転パルス信号のパルス数を計数すると共に、基準位置信号入力からの経過時間と該基準位置信号の入力時間間隔とを計測し、これら信号パルス数と各時間とから回転信号の異常を検出する。具体的には、信号パルス数が所定値以上であり、且つ前記計測した経過時間が基準位置信号の入力時間間隔から定まる所定時間よりも長い場合に基準位置センサの異常と判断し、また、信号パルス数が所定値以上であり、且つ前記計測した経過時間が前記所定時間よりも短い場合に回転角センサの異常と判断する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術の何れの場合も、基準位置信号を起点としてその位置から回転パルス信号のパルス数で異常検出を行うため、元々の基準位置信号の位置自体がずれていた場合は正確な異常検出が実施できないという問題があった。
【0007】
つまり、通常、回転パルス信号はクランク軸に直結された歯車ロータの回転を回転角センサで検出するのに対し、基準位置信号はカム軸に直結された歯車ロータの回転を別の回転角センサで検出する。この場合、タイミングベルトをプーリに組み付ける際に同タイミングベルトが誤って組み付けられると、組み付けの誤差分だけクランク軸とカム軸との位相がずれる。この位相ズレに際し、上記各公報の装置では基本的に回転パルス信号のパルス数で異常検出を行うため、その分解能がパルス間の角度間隔で制約され、仮にパルス間の角度間隔が比較的大きい場合(例えば30°CAの場合)等において位相ズレに伴う回転信号の異常が検出できない。
【0008】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、回転信号の異常を正確に検出することができる回転信号の異常検出装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明における回転信号の異常検出装置では前提として、内燃機関の運転時においてクランク軸の回転に伴いクランクロータが回転し、回転位置検出手段により回転パルス信号が検出されると共に欠歯位置が検出される。またそれと同時にカム軸の回転に伴いカムロータが回転し、基準位置検出手段により基準位置信号が検出される。
【0010】
そして、請求項1に記載の発明ではその特徴として、前記基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔を計測する時間計測手段と、前記時間計測手段により計測された時間を、その時々の瞬時回転速度で補正し、その補正結果により回転信号の異常の有無を検出する異常検出手段とを備える。
【0011】
仮に内燃機関が同一回転数にある場合、クランクロータ(クランク軸)上の回転位置に対してカムロータ(カム軸)上の基準位置がずれると、基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔が変動し、その変動状態を確認することで回転信号の異常が検出できる。このとき、基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔(計測時間)をその時々の瞬時回転速度で補正することにより、機関回転状態が変動した場合にも回転信号の異常の誤検出が回避される。
【0012】
また、パルス間の時間間隔により一連の異常検出を行うため、前後する基準位置信号間の回転パルス数を計数してそのパルス数により異常検出を行う従来装置に比べ、きめ細かな異常検出が可能となる。つまり、パルス間の角度間隔よりも細かな分解能で異常検出が実施できる。以上のことから、回転信号の異常を正確に検出することができる。
【0013】
因みに、回転パルス信号を基準とすれば同信号に対する基準位置信号のズレが検出され、逆に基準位置信号を基準とすれば同信号に対する回転パルス信号のズレが検出されることとなる。
【0014】
また、請求項2に記載の発明ではその特徴として、前記基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔を計測する時間計測手段と、前記クランク軸に対するカム軸の回転位相を調整して吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する位相可変機構と、前記時間計測手段により計測された時間を、その時々の瞬時回転速度で補正すると共に、前記位相可変機構によるカム軸の進角位相に応じて補正し、その補正結果により回転信号の異常の有無を検出する異常検出手段とを備える。
【0015】
請求項2の発明によれば、前記請求項1と同様に、機関回転状態が変動した場合にも回転信号の異常の誤検出が回避されると共に、きめ細かな異常検出が可能となるのは勿論のこと、以下に示す特徴的な作用・効果が併せて得られる。
【0016】
つまり近年では、内燃機関の高性能化を図るべくクランク軸に対するカム軸の回転位相を調整して吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する位相可変機構(いわゆる、VVT機構)を搭載した内燃機関が多く出回っている。こうした内燃機関の場合、カム軸とクランク軸との位相が常に変動するために、既存技術(例えば前述の特許第2575606号公報、特許第2743579号公報)を適用しても位相可変機構による位相変更時には回転信号の異常検出が不可能となる。これに対し本発明では、基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔(計測時間)を位相可変機構によるカム軸の進角位相に応じて補正することで、位相可変機構の作動状態に関係なく回転信号の異常検出が可能となる。その結果、回転信号の異常を正確に検出することができる。
【0017】
請求項3に記載の発明によれば、前記異常検出手段は、前記補正の結果から回転信号のズレ量を求め、それが所定の許容範囲内にあるか否かに応じて異常の有無を判定する。この場合、回転信号のズレ量から異常判定を行うことで、同異常判定が簡易に実施できる。
【0018】
さらに、請求項4に記載の発明によれば、前記回転信号のズレ量が許容範囲内にあるか否かを判定する際、その許容範囲はプーリのn歯分(n=0,1,2,3…)の組み付け誤差を許容するものとして設定される。すなわち、例えばn=0とすればプーリの1歯分の組み付け誤差も許容されず、n=1とすればプーリの1歯分の組み付け誤差が許容されることを意味する(以下、n=2,3…も同様)。この場合、内燃機関毎の設計思想に応じて異常判定のしきい値が任意に設定でき、所望の異常検出データが得られる。
【0019】
但し本明細書において、「タイミングベルト」と称するものはベルト式のものに加えてチェーン式のものも含み、「プーリ」と称されるものにはスプロケット(鎖歯車)を含むこととする。
【0020】
請求項5に記載の発明では、隣り合う回転パルス信号の時間間隔を計測すると共に、該パルス時間間隔により欠歯位置を判定する装置であって、前記異常検出手段は、前記時間計測手段により計測された時間をその時々の瞬時回転速度で補正する際、欠歯判定時に用いた回転パルス信号の時間間隔に基づいて当該補正を行う。この場合、欠歯判定に用いた回転パルス信号の時間間隔により補正を行うことで、極めて簡素で且つ即効性のある異常検出装置が提供できる。
【0021】
請求項6に記載の発明では、前記回転位置検出手段は、前記欠歯部を有するクランクロータに代えて、等間隔の多数の突起を外周全域に有するロータと、前記欠歯部に相当する位置に設けられた基準突起を有するロータとを備え、前記時間計測手段は、前記基準位置信号の検出時と基準突起の検出時との間の時間間隔を計測する。これはクランク軸側の基準位置を検出するための構成として、欠歯部という形態以外にも具体化が可能であることを示すものであり、欠歯部の代わりに基準突起を検出することで、上記の通り回転信号の異常を正確に検出することが可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図1は、本実施の形態にかかるエンジン制御装置を示す全体構成図である。図1において、エンジン1は火花点火式の4サイクル多気筒内燃機関からなり、その吸気ポートと排気ポートとにはそれぞれ吸気管2と排気管3とが接続されている。吸気管2には、図示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁4が設けられ、同吸気管2のサージタンク5には吸気管圧力センサ6が配設されている。
【0023】
エンジン1の気筒を構成するシリンダ7内には図の上下方向に往復動するピストン8が配設されている。ピストン8の上方にはシリンダ7及びシリンダヘッド9にて区画された燃焼室10が形成され、燃焼室10は吸気弁11及び排気弁12を介して前記吸気管2及び排気管3にそれぞれ連通している。シリンダ7(ウォータジャケット)には、冷却水温を検出するための水温センサ13が配設されている。
【0024】
排気管3には、排ガス中の有害成分(HC,CO,NOx)を浄化するための、例えば三元触媒からなる触媒コンバータ14が配設されている。触媒コンバータ14の上流側には、理論空燃比を境にしてリッチ側とリーン側とで異なる電圧信号を出力するO2 センサ15が設けられている。
【0025】
電磁駆動式のインジェクタ16には図示しない燃料供給系から高圧燃料が供給され、同インジェクタ16は通電に伴いエンジン吸気ポートに燃料を噴射供給する。本実施の形態では、吸気マニホールドの各分岐管毎に1つずつインジェクタ16を有するマルチポイントインジェクション(MPI)システムが構成されている。シリンダヘッド9に配設された点火プラグ17は、図示しないイグナイタから供給される点火用高電圧により発火する。この場合、吸気管上流から供給される新気とインジェクタ16による噴射燃料とがエンジン吸気ポートにて混合され、その混合気が吸気弁11の開弁動作に伴い燃焼室10内に流入する。燃焼室10内に流入した燃料は、点火プラグ17による点火火花にて着火され、燃焼に供される。
【0026】
吸気弁11を所定のタイミングで開閉させるための吸気側カム軸21と、排気弁12を所定のタイミングで開閉させるための排気側カム軸22とにはそれぞれカムプーリ21a,22aが固定され、クランク軸23にはクランクプーリ23aが固定される。各プーリ21a〜23aにはタイミングベルト24が組み付けられ、クランク軸23の2回転に1回の割合でカム軸21,22が回転する。
【0027】
吸気側カム軸21にはカムロータ25が一体回転可能に設けられ、その外周縁には突起25aが1箇所に形成されている。基準位置センサ26は電磁ピックアップ式のセンサとして構成され、カムロータ25に対向するよう配設されて突起25aの近接を電磁的に検出する。
【0028】
また、クランク軸23にはクランクロータ27が一体回転可能に設けられ、その外周縁には複数の突起27aが等間隔に形成されている。突起27aは10°CA間隔で設けられ、その一部には2個分の突起27aを欠落させた欠歯部27bが設けられている。回転角センサ28は電磁ピックアップ式のセンサとして構成され、クランクロータ27に対向するよう配設されて突起27aの近接を電磁的に検出する。基準位置センサ26及び回転角センサ28の各検出信号は、図示しない波形整形回路にて矩形状のパルス信号に波形整形され、その波形整形後のパルス信号が各センサから出力される。
【0029】
ここで図2にも示されるように、基準位置センサ26は、前記カムロータ25の突起25aの通過に伴い、エンジン1の720°CA毎に点火気筒判別の基準となる基準位置信号(G信号)を出力する。また、回転角センサ28は、前記クランクロータ27の突起27aの通過に伴い、10°CA毎に回転パルス信号(NE信号)を出力する。このとき、360°CA毎に、すなわち例えば図の時刻t1,t2で欠歯部27bに相当する欠歯位置が検出される。
【0030】
さらに、吸気側カム軸21には油圧駆動式のVVT機構29が設けられる。VVT機構29は、吸気側カム軸21とクランク軸23との間の相対的な回転位相を調整するための機構を備え、その動作は図示しないソレノイドバルブによる油圧制御に従い調整される。すなわち、VVT機構29の制御量に応じて、吸気側カム軸21がクランク軸23に対して遅角側或いは進角側に回動し、その動作に合わせて吸気弁11の開閉時期が遅角側或いは進角側に移行する。
【0031】
なお、本実施の形態では、カムロータ25及び基準位置センサ26により基準位置検出手段が構成され、クランクロータ27及び回転角センサ28により回転位置検出手段が構成される。また、VVT機構29により位相可変機構が構成される。
【0032】
電子制御装置(ECU)30は、I/Oポート31、CPU32、ROM33、RAM34、フリーランタイマ35、バックアップRAM36等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。ECU30は、前記した吸気管圧力センサ6、水温センサ13、O2 センサ15、基準位置センサ26び回転角センサ28の各々の検出信号を入力し、各検出信号に基づいて吸気圧、冷却水温、空燃比、エンジン回転数などのエンジン運転状態を検知する。ECU30は、上記の如く検出した各種のエンジン運転状態に基づき、インジェクタ16による燃料噴射の制御や、点火プラグ17による点火時期の制御や、VVT機構29による吸気弁11の開閉時期の制御を実施する。
【0033】
次に、本実施の形態の作用について説明する。先ずはVVT機構29による吸気弁11の開閉時期制御を説明するが、同制御の内容は本発明の要旨でないため、図示並びに詳細な説明を省略する。
【0034】
VVT制御を略述すれば、エンジン1の始動完了前においては、吸気弁11の開閉時期を最遅角位置で制御する。また、エンジン1の暖機完了後においては、エンジン運転状態(エンジン回転数、吸気圧等)に応じて吸気側バルブタイミングの目標進角量(VVT進角値ADV)を設定し、その目標進角量となるようにVVT機構29の駆動を制御する。或いは、周知のVVTフィードバック制御を実施することとし、エンジン運転状態に応じて設定した吸気側バルブタイミングの目標進角量と、例えばセンサ等により検出されるカム軸の実際の位相とが一致するようにVVT機構29の駆動をフィードバック制御してもよい。
【0035】
一方、ECU30内のCPU32は、請求項記載の時間計測手段と異常検出手段とを実現するものである。具体的には、図3及び図4の処理を実行し、基準位置センサ26又は回転角センサ28により得られる回転信号の異常の有無を診断する。
【0036】
図3に示す処理は、基準位置信号(G信号)の入力に伴い起動される割込み処理である。すなわち、図3の処理は720°CA間隔で実行される。図3において、ステップ101では、基準位置カウンタCCAMのカウントアップ処理を開始し、その後本処理を一旦終了する。実際には、基準位置信号の入力時における時刻をフリーランタイマ35により読み込み、その時点からの時間を基準位置カウンタCCAMのカウント値として計測する。
【0037】
また、図4に示す処理は、回転パルス信号(NE信号)の入力に伴い起動される割込み処理である。すなわち、図4の処理は10°CA間隔で実行される。図4において、先ずステップ201では、回転パルス信号(NE信号)の時間間隔から今回のNE割込みが欠歯位置のものか否かを判別する。より具体的には、隣り合う回転パルス信号の時間間隔(パルス時間間隔)を計測し、今回の計測時間Tnと前回の計測時間Tn-1 との比が所定の欠歯判定値Kよりも大きいか否かを判別する。つまり、
Tn/Tn-1 >K
であるか否かを判別する。ここで、欠歯判定値Kは2.5程度の値でよい。
【0038】
Tn/Tn-1 ≦Kの場合、ステップ202に進んで欠歯フラグXCAKEを「0」にクリアした後、本処理を終了する。また、Tn/Tn-1 >Kの場合、ステップ203に進んで欠歯フラグXCAKEに「1」をセットする。図2のタイムチャートでは、例えば時刻t1,t2においてステップ201がYESとなる(Tn/Tn-1 >Kとなる)。
【0039】
その後、ステップ204では、次の(1)式を用い、本割込み時における基準位置カウンタCCAMのカウント値、パルス時間間隔Tn(欠歯判定時のTn)、VVT進角値ADVに基づいて基準位置ズレ量CAMJDGを算出する。
CAMJDG=(CCAM/Tn)−(ADV/360) …(1)
上記(1)式によれば、基準位置カウンタCCAMのカウント値、すなわち基準位置信号と欠歯位置と間の時間間隔がパルス時間間隔Tnで補正される。これは、CCAM値がその時々の瞬時回転速度で補正されることを意味する。また更に、VVT進角値ADVによる補正が施され、これら各補正の結果として基準位置ズレ量CAMJDGが算出される。
【0040】
このとき、図2(a)に示されるように、VVT進角値ADVが「0」であれば(最遅角の場合)、基準位置カウンタCCAMのカウント値は「CCAM1」となり、CCAM=CCAM1、ADV=0を上記(1)式に代入して基準位置ズレ量CAMJDGが算出される。
【0041】
また、図2(b)に示されるように、VVT進角値ADVが「ADV1」であれば、基準位置カウンタCCAMのカウント値は「CCAM2」となり、CCAM=CCAM2、ADV=ADV1を上記(1)式に代入して基準位置ズレ量CAMJDGが算出される。
【0042】
その後、ステップ205では、前記算出した基準位置ズレ量CAMJDGが所定の正常範囲TOKL〜TOKHにあるか否かを判別する。一例として基準位置信号のズレの許容値を「−10°CA〜+10°CA」とし、その許容値に対応させつつ正常範囲を規定するためのTOKL値,TOKH値を設定する。
【0043】
但し、TOKL値,TOKH値の設定は任意でよく、基準位置信号のズレの許容値を「−20°CA〜+20°CA」などに変更してもよい。例えばタイミングベルト24をプーリ21a〜23aに組み付ける際に、同プーリのn歯分だけ組み付け誤差が許容されるとした場合、それに合わせてTOKL値,TOKH値を設定する(n=0,1,2,3等)。
【0044】
ステップ205がYESの場合、基準位置信号が正常であるとみなし、ステップ206で異常フラグXCAMFを「0」にクリアする。これに対して例えばタイミングベルト24の組み付け誤差が許容範囲を超えるものであれば、ステップ205がNOとなる。この場合、基準位置信号が異常であるとみなし、ステップ207で異常フラグXCAMFに「1」をセットする。
【0045】
上記異常診断に際し、前述の如く基準位置ズレ量CAMJDGは、回転数補正とVVT進角量補正とが併せて施されているため、基準位置信号のズレの誤検出が回避されるようになっている。
【0046】
異常フラグXCAMFの操作後、ステップ208では、基準位置カウンタCCAMを「0」にクリアし、その後本処理を終了する。なお、異常フラグXCAMFに「1」がセットされた時、図示しない警告灯を点灯させて異常発生の旨を運転者等に警告する。また、基準位置信号のズレ異常を表すダイアグ情報をバックアップRAM36に格納する。
【0047】
なお因みに、図2の時刻t2でも回転パルス信号の時間間隔から欠歯位置であることが判定されるが(図4のステップ201がYESとなる)、この場合には基準位置信号の入力直後でないため、ステップ204以降の処理は実施されないようになっている。すなわち、回転信号の異常検出は基準位置信号の入力直後の欠歯検出時に(720°CA毎に)実施される。
【0048】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
(a)基準位置信号の検出から欠歯位置の検出までの時間間隔(基準位置カウンタCCAMのカウント値)を、その時々の瞬時回転速度(欠歯位置でのパルス時間間隔Tn)で補正すると共に、VVT機構29によるカム軸21の進角位相に応じて補正し、その補正結果により回転信号の異常の有無を検出するようにした。要するに、基本的にはエンジン回転数が同一であるとした時に、基準位置カウンタCCAMのカウント値の変動状態により回転信号の異常が検出できる。また加えて、その時々の瞬時回転速度並びにVVT機構29の進角量で基準位置カウンタCCAMのカウント値を補正することにより、エンジン回転状態が変動した場合において、或いはVVT機構29が作動した場合において回転信号の異常の誤検出が回避される。その結果、回転信号の異常を正確に検出することができる。
【0049】
また、既述の通りパルス間の時間間隔により一連の異常検出を行うため、前後する基準位置信号間の回転パルス数を計数してそのパルス数により異常検出を行う従来装置に比べ、きめ細かな異常検出が可能となる。つまり、回転パルス数で異常検出を行う場合、その分解能はパルス間の角度間隔で制約されるのに対し、本実施の形態の装置ではパルス間の角度間隔よりも細かな分解能で異常検出が実施できる。そのため、カム軸21の回転位相をリニアに制御するVVT機構29を採用する装置において、特に好適なものとなる。
【0050】
また本構成の場合、回転パルス信号の角度間隔を比較的大きくしたとしても(例えば30°CA)、その角度間隔に関係なく常にきめ細かな異常検出が実施できる。
【0051】
(b)回転数補正とVVT進角量補正との結果から基準位置ズレ量CAMJDGを求め、それが所定の許容範囲内にあるか否かに応じて異常の有無を判定するようにした。従って、当該異常判定が簡易に実施できる。
【0052】
(c)基準位置ズレ量CAMJDGが許容範囲内にあるか否かを判定する際、その許容範囲はプーリのn歯分(n=0,1,2,3…)の組み付け誤差を許容するものとして設定される。この場合、エンジン毎の設計思想に応じて異常判定のしきい値が任意に設定でき、所望の異常検出データが得られる。例えばタイミングベルト24が誤って組み付けられる時の回転信号の異常が確実に検出できるため、その異常を運転者に適正に警告することで、エンジン1の不調を来すといった不都合が回避できる。
【0053】
(d)基準位置カウンタCCAMのカウント値をその時々の瞬時回転速度で補正する際、欠歯判定時に用いたパルス時間間隔(図2、時刻t1でのTn)に基づいて当該補正を行うので、極めて簡素で且つ即効性のある異常検出装置が提供できる。
【0054】
なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、その時々の瞬時回転速度に応じて補正する際、欠歯位置でのパルス時間間隔Tnを用いたが、この構成を変更する。例えば図5の関係に従い、その時々のエンジン回転数に応じた回転数補正値Fを求め、該補正値Fを用いて基準位置ズレ量CAMJDGを算出する。実際には、前記(1)式を、
CAMJDG=CCAM・F−(ADV/360) …(2)
とし、(2)式から算出される基準位置ズレ量CAMJDGに基づいて異常検出を行えばよい。本構成においても、既述の実施の形態と同様に、回転信号の異常を正確に検出することができる。
【0055】
上記実施の形態では、吸気側カム軸21にVVT機構29を設け、同カム軸21の位相を調整するよう構成したが、この構成を変更する。例えば排気側カム軸22にもVVT機構を設けると共に、当該排気側カム軸22に基準位置センサを設け、排気側の基準位置センサによる検出信号に基づいて回転信号の異常を検出するようにしてもよい。
【0056】
また、VVT機構を持たないエンジンへの適用も可能である。この場合、回転信号の異常診断に際して、VVT進角値に応じた補正が不要となる。そのため、前記(1)式を、
CAMJDG=CCAM/Tn …(3)
とし、(3)式から算出される基準位置ズレ量CAMJDGに基づいて異常検出を行えばよい。或いは、エンジン回転数に応じた回転数補正値Fを用いる、前記(2)式の場合には、
CAMJDG=CCAM・F …(4)
とし、(4)式から算出される基準位置ズレ量CAMJDGに基づいて異常検出を行えばよい。これら何れの場合にもやはり、回転信号の異常を正確に検出することができる。
【0057】
なお仮に、吸気側又は排気側カム軸の一方にVVT機構を設け、他方(VVT機能の無い方)に基準位置センサを設けた場合にも、VVT進角値に応じた補正が不要となり、上記(3)式又は(4)式から算出される基準位置ズレ量CAMJDGに基づいて異常検出を行えばよい。
【0058】
上記実施の形態では、基準位置信号の検出から欠歯位置の検出までの時間間隔(基準位置カウンタCCAMのカウント値)、すなわちカム軸側の基準位置からクランク軸側の基準位置までの時間を計測し、該計測した時間を、その時々の瞬時回転速度で補正したが、これとは逆に、欠歯位置の検出から基準位置信号の検出までの時間間隔(クランク軸側の基準位置からカム軸側の基準位置までの時間)を計測し、該計測した時間を、その時々の瞬時回転速度で補正してもよい。
【0059】
上記実施の形態では、回転位置検出手段の構成としてクランクロータ27に欠歯部27bを設け、この欠歯部27bの位置を回転角センサ28で検出したが、この構成を変更する。図6に示されるように、クランク軸23に2つのロータ41,42を設け、一方のロータ41の外周全域には等間隔に多数の突起41aを形成すると共に、他方のロータ42には基準突起42aを1箇所に形成する。そして、一方のロータ41の回転を第1センサ43にて検出し、他方のロータの回転を第2センサ44にて検出する。
【0060】
この場合にも前記図2に示す通り、等角度間隔(例えば10°CA毎)の回転パルス信号が得られると共に、例えば360°CA毎にクランク軸側の基準信号が得られる。これはクランク軸23側の基準位置を検出するための構成として、欠歯部という形態以外にも具体化が可能であることを示すものであり、欠歯部の代わりに基準突起42aを検出することで、上記の如く回転信号の異常を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態におけるエンジン制御装置の概要を示す構成図。
【図2】各種信号波形を示すタイムチャート。
【図3】基準位置信号(G信号)の割込み処理を示すフローチャート。
【図4】回転パルス信号(NE信号)の割込み処理を示すフローチャート。
【図5】他の形態において回転数補正値Fを設定するための図。
【図6】他の形態において回転位置検出手段の構成を示す図。
【符号の説明】
1…エンジン、11…吸気弁、12…排気弁、21…吸気側カム軸、22…排気側カム軸、23…クランク軸、21a〜23a…プーリ、24…タイミングベルト、25…基準位置検出手段を構成するカムロータ、26…基準位置検出手段を構成する基準位置センサ、27…回転位置検出手段を構成するクランクロータ、27b…欠歯部、28…回転位置検出手段を構成する回転角センサ、29…位相可変機構としてのVVT機構、30…ECU、32…時間計測手段及び異常検出手段を構成するCPU、41,42…回転位置検出手段を構成するロータ、43,44…回転位置検出手段を構成する第1,第2センサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotation signal abnormality detection apparatus for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In general, an internal combustion engine for a vehicle is provided with a rotation angle sensor that generates a rotation pulse signal at every predetermined rotation angle of the crankshaft and a reference position sensor that detects a predetermined reference position associated with the rotation of the crankshaft. Various controls such as fuel injection and ignition timing are performed according to the detection result.
[0003]
At this time, if an abnormality occurs in each of the sensors and the rotational position of the crankshaft is erroneously detected, the various controls are hindered. Therefore, it is necessary to detect the abnormality and warn the driver to that effect. . In view of this, various methods for detecting an abnormality in a rotation signal by a rotation angle sensor or a reference position sensor have been proposed.
[0004]
As a rotation signal abnormality detection method, for example, as described in Japanese Patent No. 2575606, there is a method of detecting a relative position between a reference position signal and a rotation pulse signal by counting the number of pulses. Specifically, the number of rotation pulse signals between two consecutive reference position signals is counted. If the number of measurement pulses is different from the normal count number, or even if a predetermined pulse signal is counted from the reference position signal, This is a method of determining that the reference position signal is abnormal when the reference signal does not come.
[0005]
As another conventional technique, in Japanese Patent No. 2743579, the number of pulses of the rotation pulse signal by the rotation angle sensor is counted, and the elapsed time from the input of the reference position signal and the input time interval of the reference position signal are measured. The abnormality of the rotation signal is detected from the number of signal pulses and each time. Specifically, when the number of signal pulses is equal to or greater than a predetermined value and the measured elapsed time is longer than a predetermined time determined from the input time interval of the reference position signal, it is determined that the reference position sensor is abnormal, and the signal When the number of pulses is equal to or greater than a predetermined value and the measured elapsed time is shorter than the predetermined time, it is determined that the rotation angle sensor is abnormal.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in any of the above prior arts, since abnormality detection is performed with the number of pulses of the rotation pulse signal from the reference position signal as a starting point, if the original position of the reference position signal is misaligned, an accurate abnormality is detected. There was a problem that detection could not be performed.
[0007]
In other words, the rotation pulse signal usually detects the rotation of the gear rotor directly connected to the crankshaft by the rotation angle sensor, while the reference position signal detects the rotation of the gear rotor directly connected to the camshaft by another rotation angle sensor. To detect. In this case, if the timing belt is mistakenly assembled when the timing belt is assembled to the pulley, the phases of the crankshaft and the camshaft are shifted by the amount of the assembling error. When this phase shift occurs, the devices described in the above publications basically detect anomalies by the number of pulses of the rotation pulse signal, so the resolution is limited by the angular interval between pulses, and the angular interval between pulses is relatively large. (For example, in the case of 30 ° CA), an abnormality of the rotation signal due to the phase shift cannot be detected.
[0008]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a rotation signal abnormality detection device capable of accurately detecting a rotation signal abnormality.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The rotation signal abnormality detection device according to the present invention is premised on that the crank rotor rotates as the crankshaft rotates during operation of the internal combustion engine, and the rotation position detection means detects the rotation pulse signal and the missing tooth position. The At the same time, the cam rotor rotates as the cam shaft rotates, and the reference position signal is detected by the reference position detecting means.
[0010]
The invention according to
[0011]
If the internal combustion engine is at the same rotation speed and the reference position on the cam rotor (cam shaft) is shifted from the rotational position on the crank rotor (crank shaft), the reference position signal is detected and the missing tooth position is detected. The time interval between and fluctuates, and the abnormality of the rotation signal can be detected by checking the fluctuation state. At this time, by correcting the time interval (measurement time) between the detection of the reference position signal and the detection of the missing tooth position with the instantaneous rotational speed at that time, the rotation signal can be detected even when the engine rotation state fluctuates. A false detection of abnormalities is avoided.
[0012]
In addition, since a series of abnormality detection is performed at the time interval between pulses, finer abnormality detection is possible compared to conventional devices that detect the abnormality by counting the number of rotation pulses between the reference position signals that precede and follow. Become. That is, abnormality detection can be performed with a resolution finer than the angular interval between pulses. From the above, it is possible to accurately detect abnormality of the rotation signal.
[0013]
Incidentally, if the rotation pulse signal is used as a reference, a deviation of the reference position signal with respect to the same signal is detected. Conversely, if the reference position signal is used as a reference, a deviation of the rotation pulse signal with respect to the same signal is detected.
[0014]
Further, the invention according to
[0015]
According to the second aspect of the invention, similarly to the first aspect, it is possible to avoid erroneous detection of an abnormality in the rotation signal even when the engine rotational state fluctuates, and of course, to detect fine abnormality. In addition, the following characteristic actions and effects can be obtained.
[0016]
That is, in recent years, an internal combustion engine equipped with a phase variable mechanism (so-called VVT mechanism) that controls the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve by adjusting the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft in order to improve the performance of the internal combustion engine. There are many on the market. In such an internal combustion engine, the phase of the camshaft and the crankshaft always fluctuates. Therefore, even if the existing technology (for example, the above-mentioned Patent Nos. 2575606 and 2743579) is applied, the phase is changed by the phase variable mechanism. Sometimes it becomes impossible to detect an abnormality in the rotation signal. On the other hand, in the present invention, the time interval (measurement time) between the detection of the reference position signal and the detection of the missing tooth position is corrected according to the advance phase of the cam shaft by the phase variable mechanism. The rotation signal abnormality can be detected regardless of the operating state of the variable mechanism. As a result, it is possible to accurately detect an abnormality in the rotation signal.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, the abnormality detection means obtains the amount of deviation of the rotation signal from the result of the correction, and determines the presence or absence of abnormality depending on whether or not it is within a predetermined allowable range. To do. In this case, the abnormality determination can be easily performed by determining the abnormality from the amount of deviation of the rotation signal.
[0018]
According to the fourth aspect of the present invention, when it is determined whether or not the amount of deviation of the rotation signal is within the allowable range, the allowable range is the n teeth of the pulley (n = 0, 1, 2, , 3...) Is set to allow the assembly error. That is, for example, if n = 0, an assembly error for one tooth of the pulley is not allowed, and if n = 1, an assembly error for one tooth of the pulley is allowed (hereinafter, n = 2). , 3 ... are the same). In this case, the threshold value for abnormality determination can be arbitrarily set according to the design concept of each internal combustion engine, and desired abnormality detection data can be obtained.
[0019]
However, in this specification, the term “timing belt” includes a belt type in addition to the belt type, and the term “pulley” includes a sprocket (chain gear).
[0020]
The invention according to
[0021]
In the invention according to claim 6, the rotational position detecting means replaces the crank rotor having the missing tooth portion, a rotor having a large number of equally spaced protrusions in the entire outer periphery, and a position corresponding to the missing tooth portion. And the time measuring means measures a time interval between the detection of the reference position signal and the detection of the reference protrusion. This indicates that the configuration for detecting the reference position on the crankshaft side can be embodied in addition to the form of the missing tooth portion, and by detecting the reference protrusion instead of the missing tooth portion. As described above, it is possible to accurately detect the abnormality of the rotation signal.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an engine control apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, an
[0023]
A piston 8 that reciprocates in the vertical direction in the figure is disposed in a cylinder 7 that constitutes a cylinder of the
[0024]
The
[0025]
The electromagnetically driven
[0026]
Cam pulleys 21a and 22a are fixed to an
[0027]
A
[0028]
Further, a
[0029]
Here, as also shown in FIG. 2, the
[0030]
Further, the
[0031]
In the present embodiment, the
[0032]
The electronic control unit (ECU) 30 is configured around a known microcomputer including an I /
[0033]
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, the opening / closing timing control of the
[0034]
Briefly describing the VVT control, the opening / closing timing of the
[0035]
On the other hand, the
[0036]
The process shown in FIG. 3 is an interrupt process that is started in response to the input of a reference position signal (G signal). That is, the process of FIG. 3 is performed at intervals of 720 ° CA. In FIG. 3, in
[0037]
The process shown in FIG. 4 is an interrupt process that is started in response to the input of a rotation pulse signal (NE signal). That is, the process of FIG. 4 is performed at 10 ° CA intervals. In FIG. 4, first, in
Tn / Tn-1> K
It is determined whether or not. Here, the missing tooth determination value K may be about 2.5.
[0038]
When Tn / Tn-1 ≦ K, the routine proceeds to step 202 where the missing tooth flag XCAKE is cleared to “0”, and then this processing is terminated. If Tn / Tn-1> K, the routine proceeds to step 203, where the missing tooth flag XCAKE is set to "1". In the time chart of FIG. 2, for example,
[0039]
Thereafter, in
CAMJDG = (CCAM / Tn)-(ADV / 360) (1)
According to the above equation (1), the count value of the reference position counter CCAM, that is, the time interval between the reference position signal and the missing tooth position is corrected by the pulse time interval Tn. This means that the CCAM value is corrected at the instantaneous rotational speed at that time. Furthermore, correction is performed using the VVT advance value ADV, and the reference position deviation amount CAMJDG is calculated as a result of each correction.
[0040]
At this time, as shown in FIG. 2A, if the VVT advance value ADV is “0” (in the case of the most retarded angle), the count value of the reference position counter CCAM becomes “CCAM1”, and CCAM = CCAM1 , ADV = 0 is substituted into the above equation (1) to calculate the reference position deviation amount CAMJDG.
[0041]
As shown in FIG. 2B, when the VVT advance value ADV is “ADV1”, the count value of the reference position counter CCAM is “CCAM2”, and CCAM = CCAM2 and ADV = ADV1 are set to (1 The reference position deviation amount CAMJDG is calculated by substituting it into the equation (1).
[0042]
Thereafter, in
[0043]
However, the setting of the TOKL value and the TOKH value may be arbitrary, and the allowable deviation of the reference position signal may be changed to “−20 ° CA to + 20 ° CA” or the like. For example, when the
[0044]
If
[0045]
In the above-described abnormality diagnosis, the reference position deviation amount CAMJDG is subjected to the rotation speed correction and the VVT advance angle correction as described above, so that erroneous detection of the reference position signal deviation is avoided. Yes.
[0046]
After the operation of the abnormality flag XCAMF, in step 208, the reference position counter CCAM is cleared to “0”, and then this process ends. When “1” is set in the abnormality flag XCAMF, a warning lamp (not shown) is lit to warn the driver or the like that an abnormality has occurred. In addition, diagnostic information indicating a deviation in the reference position signal is stored in the
[0047]
Incidentally, even at time t2 in FIG. 2, it is determined from the time interval of the rotation pulse signal that the tooth is missing (
[0048]
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(A) The time interval from the detection of the reference position signal to the detection of the missing tooth position (count value of the reference position counter CCAM) is corrected by the instantaneous rotational speed (pulse time interval Tn at the missing tooth position) at that time. The correction is made in accordance with the advance phase of the
[0049]
In addition, as described above, since a series of abnormality detection is performed by the time interval between pulses, the number of rotation pulses between the reference position signals before and after is counted and the abnormality is finer compared with the conventional device that detects abnormality by the number of pulses. Detection is possible. In other words, when anomaly detection is performed with the number of rotation pulses, the resolution is limited by the angular interval between pulses, whereas the apparatus of this embodiment performs anomaly detection with a resolution finer than the angular interval between pulses. it can. Therefore, it is particularly suitable for an apparatus that employs the
[0050]
In the case of this configuration, even when the angular interval of the rotation pulse signal is relatively large (for example, 30 ° CA), fine abnormality detection can always be performed regardless of the angular interval.
[0051]
(B) The reference position deviation amount CAMJDG is obtained from the results of the rotation speed correction and the VVT advance amount correction, and the presence / absence of an abnormality is determined depending on whether or not it is within a predetermined allowable range. Therefore, the abnormality determination can be easily performed.
[0052]
(C) When determining whether or not the reference position deviation amount CAMJDG is within the allowable range, the allowable range allows an assembly error of n teeth (n = 0, 1, 2, 3...) Of the pulley. Set as In this case, the threshold value for abnormality determination can be arbitrarily set according to the design concept of each engine, and desired abnormality detection data can be obtained. For example, an abnormality in the rotation signal when the
[0053]
(D) When correcting the count value of the reference position counter CCAM with the instantaneous rotational speed at that time, the correction is performed based on the pulse time interval (Tn at time t1 in FIG. 2) used at the time of missing tooth determination. It is possible to provide an abnormality detection device that is extremely simple and effective.
[0054]
The embodiment of the present invention can be embodied in the following form in addition to the above.
In the above embodiment, the pulse time interval Tn at the missing tooth position is used when correcting according to the instantaneous rotational speed at that time, but this configuration is changed. For example, according to the relationship shown in FIG. 5, a rotational speed correction value F corresponding to the engine rotational speed at that time is obtained, and the reference position deviation amount CAMJDG is calculated using the correction value F. Actually, the equation (1) is
CAMJDG = CCAM · F− (ADV / 360) (2)
Then, abnormality detection may be performed based on the reference position deviation amount CAMJDG calculated from the equation (2). Also in this configuration, the abnormality of the rotation signal can be accurately detected as in the above-described embodiment.
[0055]
In the above embodiment, the
[0056]
Further, it can be applied to an engine having no VVT mechanism. In this case, correction according to the VVT advance value is not necessary for abnormality diagnosis of the rotation signal. Therefore, the equation (1) is
CAMJDG = CCAM / Tn (3)
Then, abnormality detection may be performed based on the reference position deviation amount CAMJDG calculated from the equation (3). Alternatively, in the case of the equation (2) using the rotation speed correction value F corresponding to the engine rotation speed,
CAMJDG = CCAM · F (4)
Then, the abnormality detection may be performed based on the reference position deviation amount CAMJDG calculated from the equation (4). In any of these cases, the abnormality of the rotation signal can be accurately detected.
[0057]
Even if a VVT mechanism is provided on one of the intake side or the exhaust side camshaft and a reference position sensor is provided on the other (one with no VVT function), the correction according to the VVT advance value is not required. Anomaly detection may be performed based on the reference position deviation amount CAMJDG calculated from the equation (3) or the equation (4).
[0058]
In the above embodiment, the time interval from the detection of the reference position signal to the detection of the missing tooth position (the count value of the reference position counter CCAM), that is, the time from the reference position on the camshaft side to the reference position on the crankshaft side is measured. The measured time was corrected by the instantaneous rotational speed at that time, but on the contrary, the time interval from the detection of the missing tooth position to the detection of the reference position signal (from the reference position on the crankshaft side to the camshaft). (Time to the reference position on the side) may be measured, and the measured time may be corrected with the instantaneous rotational speed at that time.
[0059]
In the above embodiment, the
[0060]
Also in this case, as shown in FIG. 2, rotation pulse signals at equiangular intervals (for example, every 10 ° CA) are obtained, and a crankshaft side reference signal is obtained every 360 ° CA, for example. This indicates that the configuration for detecting the reference position on the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an engine control apparatus according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a time chart showing various signal waveforms.
FIG. 3 is a flowchart showing interrupt processing of a reference position signal (G signal).
FIG. 4 is a flowchart showing interrupt processing of a rotation pulse signal (NE signal).
FIG. 5 is a diagram for setting a rotation speed correction value F in another embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of rotational position detection means in another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記クランク軸の2回転に1回の割合で回転するカム軸に設けられたカムロータを有し、該カム軸の所定回転位置で基準位置信号を発生する基準位置検出手段と、
前記基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔を計測する時間計測手段と、
前記時間計測手段により計測された時間を、その時々の瞬時回転速度で補正し、その補正結果により回転信号の異常の有無を検出する異常検出手段と
を備えることを特徴とする回転信号の異常検出装置。A crank rotor provided on a crankshaft of an internal combustion engine, for generating a rotation pulse signal for each predetermined rotation angle of the crankshaft, and a rotation pulse signal indicating a position of a predetermined toothless portion provided on the crank rotor; Rotational position detecting means for detecting from the time interval of,
A reference position detecting means having a cam rotor provided on a camshaft that rotates at a rate of once per two rotations of the crankshaft, and generating a reference position signal at a predetermined rotational position of the camshaft;
Time measuring means for measuring a time interval between the detection of the reference position signal and the detection of the missing tooth position;
Rotation signal abnormality detection, comprising: an abnormality detection means that corrects the time measured by the time measurement means at the instantaneous rotational speed at each time and detects the presence or absence of abnormality of the rotation signal based on the correction result. apparatus.
前記クランク軸の2回転に1回の割合で回転するカム軸に設けられたカムロータを有し、該カム軸の所定回転位置で基準位置信号を発生する基準位置検出手段と、
前記基準位置信号の検出時と欠歯位置の検出時との間の時間間隔を計測する時間計測手段と、
前記クランク軸に対するカム軸の回転位相を調整して吸気弁又は排気弁の開閉時期を制御する位相可変機構と、
前記時間計測手段により計測された時間を、その時々の瞬時回転速度で補正すると共に、前記位相可変機構によるカム軸の進角位相に応じて補正し、その補正結果により回転信号の異常の有無を検出する異常検出手段と
を備えることを特徴とする回転信号の異常検出装置。A crank rotor provided on a crankshaft of an internal combustion engine, for generating a rotation pulse signal for each predetermined rotation angle of the crankshaft, and a rotation pulse signal indicating a position of a predetermined toothless portion provided on the crank rotor; Rotational position detecting means for detecting from the time interval of,
A reference position detecting means having a cam rotor provided on a camshaft that rotates at a rate of once per two rotations of the crankshaft, and generating a reference position signal at a predetermined rotational position of the camshaft;
Time measuring means for measuring a time interval between the detection of the reference position signal and the detection of the missing tooth position;
A phase variable mechanism that controls the opening / closing timing of the intake valve or the exhaust valve by adjusting the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft;
The time measured by the time measuring means is corrected at the instantaneous rotational speed at that time, and is corrected according to the advance phase of the camshaft by the phase variable mechanism, and the presence or absence of an abnormality in the rotation signal is determined based on the correction result. An abnormality detecting device for a rotation signal, comprising: an abnormality detecting means for detecting.
前記回転信号のズレ量が許容範囲内にあるか否かを判定する際、その許容範囲はプーリのn歯分(n=0,1,2,3…)の組み付け誤差を許容するものとして設定される請求項3に記載の回転信号の異常検出装置。Applied to an internal combustion engine in which a pulley is fixed to the crankshaft and the camshaft, and a timing belt is assembled to the pulley.
When determining whether or not the amount of deviation of the rotation signal is within an allowable range, the allowable range is set to allow an assembly error of n teeth (n = 0, 1, 2, 3...) Of the pulley. The rotation signal abnormality detection device according to claim 3.
前記時間計測手段は、前記基準位置信号の検出時と基準突起の検出時との間の時間間隔を計測する請求項1又は請求項2に記載の回転信号の異常検出装置。The rotation position detecting means replaces the crank rotor having the missing tooth portion, and has a rotor having a large number of equally spaced projections in the entire outer periphery and a reference projection provided at a position corresponding to the missing tooth portion. And
The rotation signal abnormality detection device according to claim 1, wherein the time measuring unit measures a time interval between the detection of the reference position signal and the detection of a reference protrusion.
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