JP4202370B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
このアイドルストップの再始動に好適な始動装置として、停止状態のエンジンの特定気筒に燃料を供給して着火、燃焼を行わせ、一旦エンジンを逆転させることにより、その他の気筒を実質的に圧縮状態とした後に該エンジンに燃料を供給して、着火、燃焼を行わせることにより再始動性を向上する技術が知られている。(例えば特許文献1参照。)
また、エンジン回転方向の検出が禁止されていることを運転手に報知する手段を備えることにより、メンテナンス性を向上することができる。
以下この発明の実施の形態1を、図1〜図10を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一もしくは相当部分を示すものとする。
図1はこの発明の実施の形態1における内燃機関の制御装置の概略構成図である。
図1において、19は内燃機関すなわちエンジンであり、この実施の形態1では4気筒4サイクルエンジンである。4つの気筒18(18a〜18d)には、ピストン20が嵌挿され、ピストン20の上方に燃焼室21が形成されている。なお、ピストン20はコンロッド22を介してクランクシャフト23に連結されている。
各気筒18の燃焼室21の上方部には、点火プラグ10と燃焼室21内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁7が設けられている。この燃料噴射弁7は、図略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、パルス信号が入力されることにより、そのパルス入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。そして、点火プラグ10付近に向けて燃料を噴射するように、燃料噴射弁7の噴射方向が設定されている。なお、この燃料噴射弁7には図外の燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給され、かつ、圧縮行程での燃焼室内の圧力よりも高い燃料圧力を与え得るように燃料供給系統が構成されている。
そして、各気筒18が所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、各気筒の吸・排気弁の開閉タイミングが設定されている。
スロットル弁2の上流には、スロットル弁2が開閉することにより吸気ポート5を介してエンジン19に吸入される空気量を検出するエアフローメータ3が配設されている。
また、排気通路25には、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ12が配設されており、排気中の有害ガス浄化装置として三元触媒13が配設されている。
さらに、カムシャフト28に対し、その特定回転位置を検出することで気筒識別信号を与えることのできるカム角センサ27が設けられている。
図2において、クランク角センサ16a及びクランク角センサ16bからの出力信号がECU17に取り込まれる。ECU17には、クランク角度演算手段17a、エンジン回転方向検出禁止手段17b、エンジン回転方向検出手段17c、およびエンジン回転方向に基づく各種制御手段17dが具備されている。
後述するように、エンジン回転方向検出手段17cでは、クランク角センサ16a、16bの出力信号波形に基づいて出力パターンを監視し、出力パターンが変化した際にはエンジンの回転方向が変化したことを検出する。
クランク角度演算手段17aでは、クランク角センサ16a、16bの出力信号波形のエッジ間の周期に基づいてエッジ間のクランク角度を演算する。
エンジン回転方向検出禁止手段17bでは、クランク角度演算手段17aで算出されたクランク角度が所定の禁止条件となっている場合において、制御手段17dによるエンジン回転方向に基づく各種制御の実行を禁止し、表示手段29により運転手に報知する。
表示手段29には、例えばダッシュパネルに警告灯を点灯するものや、テスター等に表示するものがある。
以下にこれら各手段について、具体的に説明する。
クランクシャフト23が回転することによりクランク角センサ16aから出力される第1クランク角信号CA1と、クランク角センサ16bから出力される第2クランク角信号CA2を示している。
クランク角センサ16aもしくはクランク角センサ16bによる被検出歯15の出現(立上りエッジ:EG11、EG21)及び消滅(立下りエッジ:EG12、EG22)検出時における、もう一方のクランク角センサの出力レベル(HIGH、又は、LOW)との組合せが出力パターンであり、第1クランク角信号CA1が、立上りエッジEG11及び立下りエッジEG12を検出した時の出力パターンをそれぞれ第1パターンPTN1及び第2パターンPTN2とする。同じように、第2クランク角信号CA2が、立上りエッジEG21及び立下りエッジEG22を検出した時の出力パターンをそれぞれ第3パターンPTN3及び第4パターンPTN4とする。
同じように第2クランク角信号CA2が立上りエッジEG21を検出した時には、第1クランク角信号CA1の出力レベルがHIGH(第3パターンPTN3)となり、第2クランク角信号CA2が立下りエッジEG22を検出した時に第1クランク角信号CA1の出力レベルがLOW(第4パターンPTN4)となる。
また、第2クランク角信号CA2が立上りエッジEG21を検出した時に、第1クランク角信号CA1の出力レベルがLOW(≠第3パターンPTN3)となり、第2クランク角信号CA2が立下りエッジEG22を検出した時に、第1クランク角信号CA1の出力レベルがHIGH(≠第4パターンPTN4)となる。
ECU17は、エンジン正転時とエンジン逆転時における出力パターンの変化を検出してエンジンの回転方向を検出する。
クランクシャフト23が回転することにより得られる第1クランク角信号CA1と第2クランク角信号CA2を示している。第1クランク角信号CA1と第2クランク角信号CA2により検出されるエッジ間のクランク角度θZ(n)は、
θZ(n)=360/被検出歯数/M × tZ(n)/T(n)[CA](∵z: 1、2、3、4) ・・・(1)
で表される。T(n) [msec]は第1クランク角信号CA1における所定エッジ間(M周期分)の周期、tZ(n)[msec]は第1クランク角信号CA1及び第2クランク角信号CA2により連続して計測されるエッジ間の周期である。
図5においては、T(n)は第1クランク角信号CA1の1周期分を計測しているので、M=1である。
θbase=360/被検出歯数/4[CA] ・・・(2)
しかし、現実にはクランク角センサの取り付け誤差や被検出歯の加工誤差、クランク角センサ出力取り込み回路の部品誤差やエンジンの運転状態による計測誤差、更には、センサ特性等により、クランク角度θZ(n)=基準クランク角度θbaseとはなり難い。
クランク角センサの取り付け誤差や被検出歯の加工誤差などは、オフセット誤差θoffset[CA]としてエンジンに対して一義的に決定される。
クランク角センサ出力取り込み回路の部品誤差、計測誤差、センサ特性による誤差などは、所定の誤差範囲θerror[CA]で計測中に逐次変化する。
クランク角度θ1(n)=基準クランク角度θbaseとなった状態(クランク角信号CA2)と、オフセット誤差θoffsetによりクランク角度θ1(n)<基準クランク角度θbase(クランク各信号CA2’)となった状態を示している。
θ1(n)≦θerror11+θerror21 ・・・(3)
上記禁止判定条件の式(3)は、クランク角度θZ(n)が、クランク角度θZ(n)の両端のエッジを検出する際に取り得る誤差範囲の和以下となる場合に、エンジン回転方向の検出を禁止することを意味している。
誤差範囲θerror[CA]は、エンジン回転やバッテリ電圧等にも依存するため、それらの値を軸としたマップとして求めておいてもよい。
図8は、図7における出力パターンを整理した図表である。
図7(a)のエンジン正転状態においては、エンジン回転方向検出の禁止判定条件に合致しているのはクランク角度θ1(n)のみであり、図8(a)に示すとおり、出力パターンPTN2及びPTN4は正常に検出される。
また、図7(b)のエンジン逆転状態においては、エンジン回転方向検出の禁止判定条件に合致しているのはクランク角度θ2(n)のみであり、図8(b)に示すとおり出力パターンPTN1及びPTN3は正常に検出される。
図7のような場合には、正転時の出力パターンと逆転時の出力パターンは異なるため、この差異を検出することによりエンジン回転方向を検出することが可能である。
この場合に、立下りエッジEG12をトリガとして周期T(n)を計測すると計測誤差が大きくなり、周期T(n)を用いて算出されるクランク角度θZ(n)の演算誤差が増大してしまい、正確なクランク角度θZ(n)が得られない。
したがって、周期T(n)の計測には誤差範囲の小さいエッジを用いることにより、クランク角度θZ(n)を正確に算出することが可能となり、エンジン回転方向の検出精度を向上することができる。
このような状況を避けるために、一連の前記クランク角度演算は、エンジンが一方向に安定して回転している状態、例えばアイドリング時やエンジン一定回転での定常走行時等の場合に実行することにより、エッジ間のクランク角度θZ(n)を正確に演算することができる。
図9において、図示しないエンジンの始動スイッチがオンされると、ステップS901にて、クランク角信号CA1及びクランク角信号CA2が計測される。
続いて、ステップ902で、クランク角信号CA1及びクランク角信号CA2により連続して検出されるエッジ間の周期tZ(n)と、クランク角信号CA1により計測される所定エッジ間の周期T(n)が計測される。
ステップS903で、計測された周期tZ(n)とT(n)に基づいて、クランク角信号CA1及びクランク角信号CA2により連続して検出されるエッジ間のクランク角度θZ(n)が算出される。
ステップS904では、算出されたクランク角度θZ(n)が誤差範囲θerrorよりも小さいか否かを判断し、小さい場合にはステップS905にて、クランク角度θZ(n)の両端の出力パターンを無効化して、そうでなければステップS906へと進む。
ステップS906では、エンジン回転方向の検出に有効な出力パターンが存在しているか否かを判断し、存在しない場合にはステップS907にて、エンジンの回転方向検出を禁止して、エンジンの回転方向に基づいて実行される制御を禁止し、運転手に異常を報知して処理を繰り返す。有効な出力パターンが存在する場合には、ステップS908にてエンジンの回転方向の検出を実行して処理を繰り返す。
16a 第1のクランク角センサ 16b 第2のクランク角センサ 17 ECU
17a クランク角度演算手段 17b エンジン回転方向検出禁止手段
17c エンジュン回転方向検出手段 19 エンジン 23 クランクシャフト
Claims (4)
- クランクシャフトの回転を検出する第1のクランク角センサと、この第1のクランク角センサに対して所定の出力位相差となるように配置された第2のクランク角センサが設けられ、前記第1のクランク角センサ及び第2のクランク角センサは、クランクプレート周囲に複数配置された被検出歯の出現と消滅に伴ってそれぞれ形成される、立上りエッジと立下りエッジを有するパルス信号を出力するものであり、前記第1のクランク角センサにより立上りエッジ及び立下りエッジが検出された際の、前記第2のクランク角センサの出力値との組合せを第1出力パターン及び第2出力パターン、前記第2のクランク角センサにより立上りエッジ及び立下りエッジが検出された際の、前記第1のクランクセンサの出力値との組合せを第3出力パターン及び第4出力パターンとして、前記第1ないし第4の各出力パターンが変化した際にエンジンの回転方向が変化したと判定するエンジン回転方向検出手段を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記第1のクランク角センサ及び第2のクランク角センサにより検出されるエッジ間のクランク周期に基づいて、該エッジ間のクランク角度を算出するクランク角度演算手段と、
前記クランク角度演算手段により算出されたクランク角度に基づいて、前記エンジン回転方向検出手段によるエンジン回転方向の検出を禁止するエンジン回転方向検出禁止手段とを備え、前記エンジン回転方向検出禁止手段は、前記クランク角度演算手段により算出されるクランク角度が所定の禁止判定条件となった場合に、該クランク角度を形成するエッジに基づく出力パターンのみをエンジンの回転方向の検出に用いないこととし、前記禁止判定条件は、前記第1のクランク角センサ及び第2のクランク角センサによりクランク角度の両端のエッジを検出する際に取り得る誤差範囲に基づいて設定されたものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記クランク角度演算手段は、前記第1および第2のクランク角センサにより出力されるパルス信号の立上がりエッジおよび立下りエッジのうち、検出誤差の小さいエッジ間の周期を前記クランク角度を算出する際の基準周期とすることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記クランク角度演算手段は、エンジンが一方向に安定して回転していると判定されたときに前記クランク角度の演算を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
- エンジン回転方向検出禁止手段によってエンジンの回転方向の検出が禁止されているときには、エンジン回転方向に基づいて実行される制御を禁止し、エンジンの回転方向の検出が禁止されていることを運転手に知らせる手段を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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