JP4541875B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランク角センサおよびカムセンサの２種類の回転センサを用いて気筒判別を行い、気筒ごとに点火や燃料噴射等の制御タイミングを決定するものとしたエンジンの制御装置に関し、殊にカムセンサが故障等により作動不良時においてもリンプホーム制御を実施することによりエンジンを運転することのできるエンジンの制御装置に関する。

従来より、クランク角センサおよびカムセンサの２種類の回転センサによる出力信号を基に、電子制御ユニットが規準クランク角位置ごとに気筒判別値を更新させ、これに基いて気筒ごとの燃料噴射のタイミングや点火時期等を制御する技術が、例えば特開平１１−２５７１４８号公報に記載されているように広く実施されている。

図１は、斯かる従来のエンジンの制御装置および後述する本発明のエンジンの制御装置が共通して配置されるエンジンシステムの構成図を示すものであり、エンジン１においてクランク軸３の端部側に配設されたクランクプーリ２外周付近にクランク角センサ１１が配設されるとともに、カム軸に配設されたカム４付近にカムセンサ１２が配設されており、それぞれ電子制御ユニット１０に信号を出力するようになっており、これらの信号を基に電子制御ユニット１０内で所定の処理を実行して気筒判別を行い、気筒ごとに適正なタイミングで点火プラグ５の点火等を行う制御を実施するようになっている。

図３（Ａ）は、この電子制御ユニット１０の制御において、クランク角センサ１１とカムセンサ１２が電子制御ユニット１０に出力する信号のタイムチャートを示しているが、等間隔のクランク角信号の連続間に存在する信号欠落部（歯抜け部分）はクランク角規準位置として用いられ、このタイミングにおいてカム信号がＨｉｇｈまたはＬｏｗとなることで、電子制御ユニット１０が気筒判別を的確に行えるようになっている。

ところで、気筒判別のための判別値は、点火プラグの点火順に従い規準クランク角ごとに順次切換えられるものであるため、カムセンサが故障した場合でも故障前の正常時から引き続いて判別値を推定することができ、電子制御ユニット１０が計算カム信号を算出して制御するものとした所謂リンプホーム制御を実施することができる。

図３（Ｂ）は、斯かるリンプホーム制御における各信号の相関を説明するためのタイムチャートを示しており、気筒判別のための規準位置であるクランク角信号中の信号欠落部において、電子制御ユニット１０が信号の向きを反転させる（歯抜け部）サが故障した場合でも故障前の正常時から引き続き計算カム信号を生成している。

しかしながら、図４に示すように、エンジン始動時初期においてクランク角信号にノイズが乗ることがあり、これが電子制御ユニット１０によりクランク角信号と認識されることで、最初のクランク角信号が出力されるまでの間を信号欠落部として認識して計算カム信号が生成されることになる。従って、本当のクランク角信号が最初に出力されたタイミングＡで計算カム信号が反転してしまい、本来の計算カム信号の向きに対して反対向きの信号となってしまい、気筒判別を誤ってしまう、という問題があった。

この問題に対し、特開２００３−３２８８３４号公報に、カムセンサの故障時且つエンジンスタートスイッチＯＮ時において、クランキング時間が所定の規準時間以上になると始動に失敗したと判断し、この判別値に気筒不明状態を示す「０」をセットするものとして、気筒ごとの燃料噴射および点火を停止させるものとした制御装置が提示されている。

このような制御とすることにより、制御タイミングを誤ったままクランキングを続けることを回避できるようになる。しかしながら、この技術では燃料噴射および点火を停止させることのみであってリンプホーム制御を実施することができないため、エンジンを再始動およびリンプホーム運転を実行することが困難となる。
特開平１１−２５７１４８号公報 特開２００３−３２８８３４号公報

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、カムセンサが故障した場合のエンジン始動時に、クランク角信号にノイズが混入しても適正な気筒判別を行えるものとして、良好なリンプホーム制御の実施を可能にすることを課題とする。

前記課題を解決するために為された、本発明は、電子制御ユニットとクランク角センサおよびカムセンサの２種類の回転センサとを備え、前記２種類の回転センサからの出力データに基いて前記電子制御ユニットが気筒判別を行い気筒ごとの制御タイミングを決定する制御装置であって、前記電子制御ユニットが、前記カムセンサが作動不良の場合に前記クランク角センサによるクランク角信号上の信号欠落部毎に反転させてなる計算カム信号を算出することにより気筒判別を行って制御を実施するエンジンの制御装置において、
エンジン始動時に、前記計算カム信号を前記カムセンサによるカム信号の反転が少なくとも２回以上あった場合の前記カム信号の反転に合致させて一度反転させ、その後は前記クランク角信号上の信号欠落部毎に反転させて算出するものとした。

これにより、カムセンサ作動不良の場合のエンジン始動時において、カム信号の反転が２回以上あった場合に、一旦これに従うことによりノイズで計算カム信号が反対向きになった場合でもこれを正しい向きに戻すことができ、気筒判別を誤らずに適正なリンプホーム制御を実施することができる。

また、この計算カム信号のカムセンサによるカム信号の反転への合致を、エンジン始動時におけるカム信号の２回目の反転時とすれば、計算カム信号の正常化が最短時間で行われるため、エンジン始動の失敗を回避して良好なエンジン運転状態を実現しやすいものとなる。

本発明によると、カムセンサが作動不良した場合のエンジン再始動時に、クランク角信号にノイズが混入して電子制御ユニットによる計算カム信号が反対向きとなっても、すぐにこれを正常化して適正な気筒判別を行うことができるため、良好なリンプホーム制御を実施できるものである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、本実施の形態のエンジンの制御装置を配設したエンジンシステムの基本的構成は、図１に示す従来のエンジンシステムと同様であり、エンジン１のクランク軸３に設けたクランクプーリ２外周には、等間隔で連続して付設された複数の磁性体からなる検出部２ａが設けられている。そして、これに近接してクランク角センサ１１が設けられており、クランクプーリ２が回転することで検出部２ａの連続配置された磁性体がクランク角センサ１１の前を順次通過して信号が発生し、クランク角を検出するようになっている。そして、この磁性体が等間隔で連続したクランクプーリ２外周において、磁性体が配設されていない欠落部２ｂ（歯抜け部）が設けられており、この部分でクランク角信号において気筒判別の規準となる欠落部が形成されるようになっている。

そして、シリンダヘッド上部側にはカム軸上に配設された複数のカム４が設けられており、これに各々近接してカムセンサ１２が配設されている。そして、各カムセンサ１２および前述したクランク角センサ１１は、配線で電子制御ユニット１０に接続され、通常時においては上述した従来の制御装置と同様の制御を実施するようになっている。例えば４気筒エンジンの場合、電子制御ユニット１０が適切な点火時期で４つの点火プラグ５，５，５，５を点火させるものである。尚、燃料噴射式エンジンの場合、これと同様に各シリンダに向かう燃料噴射弁の燃料噴射を適切なタイミングで実施することができる。

一方、カムセンサ１２が故障した場合においては、従来の制御装置のリンプホーム制御とは異なる制御を電子制御ユニット１０が行うようになっており、この制御方法に本発明の特徴がある。即ち、通常の場合カムセンサ１２が故障などにより作動不良となった時に電子制御ユニット１０はリンプホーム制御に切換え、カムセンサ１２によるカム信号に代わってクランク角信号の欠落部毎に信号が反転するものとした計算カム信号を生成して気筒判別を行う。

ところが、図４に示すように、エンジン１始動時初期においては、クランク角信号先端側にノイズが乗ることがあり、その後エンジンが回転して通常のクランク角信号が発生するまでの間を信号欠落部として電子制御ユニット１０が認識してしまう。従って、最初のクランク角信号が出力されたタイミングＡで計算カム信号が反転するようになり、本来の計算カム信号に対し逆向きの信号になってしまう。

そこで、図２に示すように、カムセンサ１２の故障によるリンプホーム制御中で且つエンジン始動時に、カムセンサ１２からのカム信号の反転が２回以上あった場合のカム信号に、電子制御ユニット１０が２回目の反転に時期と向きを合致して反転させた計算カム信号を生成するものとした。

このような制御とすることで、タイミングＡで反転することで逆向きとなった計算カム信号が、カムセンサ１２によるカム信号の２回目の反転時であるタイミングＢに合わせて反転させることにより本来の向きとすることができ、その後はクランク角信号の信号欠落部のタイミングで順次反転させることにより、的確な気筒判別を行って良好な制御を実施できるものとなる。

以上述べたように、本実施の形態により、カムセンサ故障によるリンプホーム制御中のエンジン始動時において、クランク角信号にノイズが乗って計算カム信号が逆向きとなっても、カム信号の反転が２回以上あった場合には比較的短時間で正しい向きの信号に修正できるようになる。従って、気筒の判別を誤ることなく良好な点火時期制御や燃料噴射制御を実現することができるものである。

従来例および本発明の実施の形態に共通したエンジンシステムの構成図。 本発明の実施の形態おける各波形を示すタイムチャート。 （Ａ）は従来例における通常時の各波形を示すタイムチャート、（Ｂ）は従来例におけるカムセンサ故障時の各波形を示すタイムチャート。 従来例におけるカムセンサ故障時且つエンジン始動時の各波形を示すタイムチャート。

符号の説明

１ エンジン、 ２ クランクプーリ、 ２ａ 信号検出部、 ２ｂ 欠落部、 ４ カム、 ５ 点火プラグ、 １０ 電子制御ユニット、 １１ クランク角センサ、 １２ カムセンサ

Claims (2)

1. 電子制御ユニットとクランク角センサおよびカムセンサの２種類の回転センサとを備え、前記２種類の回転センサからの出力データに基いて前記電子制御ユニットが気筒判別を行い気筒ごとの制御タイミングを決定する制御装置であって、前記電子制御ユニットが、前記カムセンサが作動不良の場合に前記クランク角センサによるクランク角信号上の信号欠落部毎に反転させてなる計算カム信号を算出することにより気筒判別を行って制御を実施するエンジンの制御装置において、
   エンジン始動時に、前記計算カム信号を前記カムセンサによるカム信号の反転が少なくとも２回以上あった場合の前記カム信号の反転に合致させて一度反転させ、その後は前記クランク角信号上の信号欠落部毎に反転させて算出する、
   ことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載したエンジンの制御装置において、前記計算カム信号のカム信号の反転への合致は、エンジン始動時における前記カム信号の２回目の反転時である、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

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