JP4873372B2 - 内燃機関の逆回転判定装置 - Google Patents
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Description
また、前記内燃機関を制御する際には、気筒毎にクランク角検出信号と、特定気筒を判別するための気筒判別信号とを取得する必要がある。
このとき、前記内燃機関の気筒判別装置においては、カムシャフトに第1のシグナル部材を有するカム角センサを備えるとともに、クランクシャフトには第2のシグナル部材を有するクランク角センサを備えている。
例えば登り坂でエンジンストールが発生し、そのままの状態で後退した場合や、バックギヤへ係合したままで押し掛けした場合に、内燃機関が逆回転する。
このような内燃機関の逆回転時に、上述の特許文献1に開示される気筒判別方策においては、気筒判別が成立してしまう場合がある。
そして、気筒判別が成立した場合には、内燃機関の逆回転時にも拘わらず、誤ったクランク位置による燃料噴射制御や点火時期制御が実施されることとなり、最悪な状態としては、内燃機関の逆回転によって内燃機関に深刻なダメージを与える可能性があるという不都合がある。
図2において、1は図示しない内燃機関の逆回転判定装置である。
この逆回転判定装置1は、図2に示す如く、第1のシグナル部材2を有したカムシャフト3と、カム角センサ4と、第2のシグナル部材5を有したクランクシャフト6と、クランク角センサ7とを備えている。
また、前記第2のシグナル部材5には、前記クランク角センサ7にて検出可能で、かつ前記クランクシャフト6の回転に同期して、複数の所定角度範囲を除いて第1の所定角度毎に角度信号を発生するクランク角信号発生部9と第1の所定角度以上に渡って角度信号が発生しない欠歯部10とを備えている。
このとき、この欠歯部10は、第1欠歯部10−1と第2欠歯部10−2とから構成され、クランク角の回転方向に沿って発生する角度信号の数は、第1欠歯部10−1から第2欠歯部10−2までに検出される数と第2欠歯部10−2から第1欠歯部10−1までに検出される数とが異なるような位置に設けられる。
更に、前記逆回転判定装置1は、前記第2のシグナル部材5に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段11を備え、この気筒判別手段11により基準位置での気筒判別完了した状態で、今回気筒を判別するのに利用したカム角信号の数が設定された値であるときには、前記カム角信号間のクランク角信号の数をカウントするカウント手段12を備え、このカウント手段12によりカウントされたクランク角信号の数が、設定された値より大きいときには、前記内燃機関が逆回転状態であると判定する逆回転判定手段13を備えている。
そして、このカム角信号発生部8からの少なくとも気筒判別信号を含む複数のカム角信号を前記カム角センサ4にて検出するものである。
また、前記クランクシャフト6の有している前記第2のシグナル部材5は、図2に示す如く、クランク角信号発生部9と第1、第2欠歯部10−1、10−2からなる前記欠歯部10とを備える。
そして、前記クランク角信号発生部9からの複数の所定角度範囲を除いて第1の所定角度毎に角度信号を前記クランク角センサ7にて検出するものである。
この制御手段14は、前記気筒判別手段11と、燃料噴射制御手段15と、点火時期制御手段16と、前記カウント手段12と、前記逆回転判定手段13と、気筒判別停止手段17とを有している。
そして、前記制御手段14の前記気筒判別手段11に前記カム角センサ4と前記クランク角センサ7にて検出された各信号を入力し、前記第2のシグナル部材5に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別するものである。
また、この気筒判別手段11により基準位置での気筒判別の完了した状態で、今回気筒を判別するのに利用したカム角信号の数が設定された値であるときには、前記カウント手段12にて前記カム角信号間のクランク角信号の数をカウントする。
このとき、前記気筒判別手段11による気筒判別の処理が完了した場合には、前記燃料噴射制御手段15に燃料噴射制御信号を出力するとともに、前記点火時期制御手段16に点火時期制御信号を出力する。
そして、前記気筒判別手段11からの燃料噴射制御信号を入力した前記燃料噴射制御手段15はインジェクタ18に駆動信号を出力する。
更に、前記気筒判別手段11からの点火時期制御信号を入力した前記点火時期制御手段16はイグナイタ19に駆動信号を出力する。
この図3において、カム角パルスは#1BTDC150°CA、BTDC115°CA、#2BTDC115°CA、#3BTDC115°CA相当にある。
また、クランク角パルス間角度は、前記クランクシャフト6の2回転で4箇所の欠歯部以外は10°CAである。
そして、前記気筒判別手段11による気筒判別においては、図3に示す如く、基準位置(クランク角パルス(図3の点PL参照。)間の周期比より欠歯部を判定する位置)にて基準位置間のクランク角信号PLのパルス数と基準位置間のカム角信号PCのパルス数との組み合わせから気筒判別位置を判定する。
つまり、図3に示す如く、基準位置1にて#1BTDC75°CA、基準位置2にて#3BTDC195°CA、基準位置3にて#2BTDC195°CA、基準位置4にて#2BTDC75°CAを判定する。
ここで、図4に内燃機関が正回転時の測定波形を示す。
この測定波形において、図4に示す如く、「PL」がクランク角信号、「PC」がカム角信号である。
クランク角信号PL及びカム角信号PCとも立ち下がりエッジ(信号がハイ(HI)からロー(Lo)に切り替わる箇所)が基準で、前記制御手段14の前記気筒判別手段11にデジタル信号として入力される基準位置4と基準位置1との間(図4のS1参照。)に入力されるカム角信号PCは2個であり、先に入力するカム角信号PCを「a」とし、次に入力されるカム角信号PCを「b」とする。
カム角信号PCの先に入力する「a」において、立ち下がりエッジは「Dn1」、立ち上がりエッジは「Up1」である。
基準位置1と基準位置2との間(図4のS2参照。)に入力されるカム角信号PCは0個である。
基準位置2と基準位置3との間(図4のS3参照。)に入力されるカム角信号PCは1個であり、この入力されるカム角信号PCを「c」とする。
基準位置3と基準位置4との間(図4のS4参照。)に入力されるカム角信号PCは1個であり、この入力されるカム角信号PCを「d」とする。
前記内燃機関が正回転時に、カム角信号PCの先に入力する「a」と次に入力される「b」との間に入力されるクランク角信号PLは、図4の枠部g内に示す如く、3パルス程度である。
この測定波形において、図5に示す如く、「PL」がクランク角信号、「PC」がカム角信号である。
クランク角信号PL及びカム角信号PCとも、内燃機関の正回転時と同様に、立ち下がりエッジが基準で、前記制御手段14の前記気筒判別手段11にデジタル信号として入力される。
基準位置4と基準位置1との間(図5のT1参照。)に入力されるカム角信号PCは2個であり、先に入力するカム角信号PCを「a」とし、次に入力されるカム角信号PCを「b」とする。
カム角信号PCの先に入力する「a」において、立ち下がりエッジは「Dn2」、立ち上がりエッジは「Up2」である。
基準位置1と基準位置2との間(図5のT2参照。)に入力されるカム角信号PCは0個である。
基準位置2と基準位置3との間(図5のT3参照。)に入力されるカム角信号PCは1個であり、この入力されるカム角信号PCを「c」とする。
基準位置3と基準位置4との間(図5のT4参照。)に入力されるカム角信号PCは1個であり、この入力されるカム角信号PCを「d」とする。
以上のように前記内燃機関が逆回転時であっても、内燃機関の正回転時と同一の組み合わせが成立する場合がある。
これは、前記カム角センサ4及び前記クランク角センサ7とも、立ち下がりエッジ基準の片側エッジのみを検知するセンサを使用しているためであり、この場合立ち上がりエッジは不定の箇所で立ち上がる。
つまり、図4に示す前記内燃機関の正回転時の立ち下がりエッジ「Dn1」が、図5に示す内燃機関の逆回転時の立ち上がりエッジ「Up2」となる。
また、図4に示す前記内燃機関の正回転時の立ち上がりエッジ「Up1」が、図5に示す内燃機関の逆回転時の立ち下がりエッジ「Dn2」となる。
これにより、前記内燃機関の逆回転時は、内燃機関の正回転時に不定の立ち上がりエッジであった箇所が立ち下がりエッジとなるため、内燃機関が逆回転時であっても、内燃機関の正回転時と同一の組み合わせが成立してしまう場合があるものである。
なお、追加説明すると、前記カム角センサ4及び前記クランク角センサ7が、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの両エッジを検知するものであれば、図5に開示したようなパターンは発生しないが、各センサの検出機能を向上させる必要がある。
以下に前記内燃機関の逆回転時を判定する方策を説明する。
先ず、図6にはカム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTのカウント方法を示す。
この図6のカウント方法においては、前記制御手段14の前記気筒判別手段11にデジタル信号として前記クランク角センサ7からのクランク角信号が入力されると、カム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTを「1」だけカウントアップするものである。
また、図7にはカム角信号ナンバCMRCNTのカウント方法を示す。
この図7のカウント方法においては、クランク角信号の基準位置で実施する気筒判別で#2BTDC75°CAと判定した場合(図3の基準位置4及び図4、図5のSP4参照。)に、カム角信号ナンバCMRCNTを「0」にクリアするものである。
更に、図1には前記内燃機関の逆回転判定方法を示す。
この図1の逆回転判定方法においては、前記制御手段14の前記気筒判別手段11により基準位置での気筒判別が完了した状態で、今回気筒を判別するのに利用したカム角信号の数が設定された値であるとき、つまり、気筒判別手段11にカム角センサ4からのカム角信号が入力されたときに、前記カウント手段12にてカム角信号入力間のクランク角信号の数であるカム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTを「1」だけカウントアップする。
そして、前記カウント手段12にてカウントされたクランク角信号の数、つまりカム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTが設定された値である逆回転判定クランク角パルスしきい値RVSXより大きいときに、前記逆回転判定手段13により前記内燃機関が逆回転状態であると判定するものである。
追記すれば、図1の逆回転判定方法においては、カム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTを、前回のカム角信号から現在のカム角信号までに入力したクランク角信号パルス数CMBTRCNTに格納し、このクランク角信号パルス数CMBTRCNTと設定された値である逆回転判定クランク角パルスしきい値RVSXとの大小関係を判定している。
この気筒判別停止手段17は、前記逆回転判定手段13により逆回転であると判定された回転が連続し、設定回数である気筒判別リセット判定逆回転カウンタしきい値RVSYを超えた場合には、完了した気筒判別をキャンセルするものである。
追記すれば、前記逆回転判定手段13により前記内燃機関が逆回転状態であると判定した際に、逆回転カウンタRVSCNTを「1」だけカウントアップし、この逆回転カウンタRVSCNTが設定回数である気筒判別リセット判定逆回転カウンタしきい値RVSYを超えた場合に、前記気筒判別停止手段17が完了した気筒判別をキャンセルする。
そして、この判断(102)がYESの場合には、前記気筒判別手段11にカム角センサ4からのカム角信号が入力されたか否か判断(103)に移行する。
また、判断(102)がNOの場合には、そのまま後述する前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
また、上述の判断(103)がNOの場合には、そのまま前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
この図6のカウント方法の制御用プログラムがスタート(201)すると、前記制御手段14の前記気筒判別手段11にデジタル信号として前記クランク角センサ7からのクランク角信号が入力されたか否かの判断(202)に移行する。
そして、この判断(202)がYESの場合には、カム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTを「1」だけカウントアップする処理(203)に移行し、その後に図6のカウント方法の制御用プログラムのエンド(204)に移行する。
また、判断(202)がNOの場合には、そのまま図6のカウント方法の制御用プログラムのエンド(204)に移行する。
この図7のカウント方法の制御用プログラムがスタート(301)すると、図3の基準位置4及び図4、図5のSP4によって、クランク角信号の基準位置で実施する気筒判別で#2BTDC75°CAと判定したか否かの判断(302)に移行する。
そして、この判断(302)がYESの場合には、カム角信号ナンバCMRCNTを「0」にクリアする処理(303)に移行し、その後に図7のカウント方法の制御用プログラムのエンド(304)に移行する。
また、上述の判断(302)がNOの場合には、そのまま図7のカウント方法の制御用プログラムのエンド(304)に移行する。
この判断(106)は、クランク角信号の基準位置間にカム角信号入力が2個入力した場合の2個目のカム角信号の入力時を判断するものである。
そして、上述の判断(106)がYESの場合には、カム角信号入力間クランク角信号カウンタCMBTCNTが設定された値である逆回転判定クランク角パルスしきい値RVSXより大きいか否かの判断(107)に移行する。
また、上述の判断(106)がNOの場合には、そのまま前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
また、上述の判断(107)がNOの場合には、逆回転カウンタRVSCNTを「0」にクリアする処理(109)に移行し、その後に前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
そして、この判断(110)がYESの場合には、前記気筒判別停止手段17が完了した気筒判別をキャンセルする処理、つまり気筒判別停止手段17による気筒判別リセットの処理(111)に移行し、その後に前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
また、上述の判断(110)がNOの場合には、そのまま前記逆回転判定装置1の制御用プログラムのエンド(112)に移行する。
従って、内燃機関が逆回転しているかどうかを、特別な検出手段を追加することなく検出可能である。
従って、前記内燃機関が逆回転している状態での気筒判別を行わないので、不正確なクランク角情報に基づく燃料噴射制御や点火時期制御が実施されることはない。
更に、不正確なクランク角情報を要因としたバックファイアにより、内燃機関がダメージを受けることを防止することができる。
2 第1のシグナル部材
3 カムシャフト
4 カム角センサ
5 第2のシグナル部材
6 クランクシャフト
7 クランク角センサ
8 カム角信号発生部
9 クランク角信号発生部
10 欠歯部
10−1 第1欠歯部
10−2 第2欠歯部
11 気筒判別手段
12 カウント手段
13 逆回転判定手段
14 制御手段(「ECU」とも記載する。)
15 燃料噴射制御手段
16 点火時期制御手段
17 気筒判別停止手段
18 インジェクタ
19 イグナイタ
Claims (1)
- 第1のシグナル部材を有したカムシャフトと、カム角センサと、第2のシグナル部材を有したクランクシャフトと、クランク角センサとを備えた内燃機関の逆回転判定装置において、前記第1のシグナル部材には、前記カム角センサにて検出可能で、気筒判別信号に加え、少なくとも気筒数分以上のカム角信号を発生するカム角信号発生部を備え、前記第2のシグナル部材には、前記クランク角センサにて検出可能で、かつ前記クランクシャフトの回転に同期して、複数の所定角度範囲を除いて第1の所定角度毎に角度信号を発生するクランク角信号発生部と第1の所定角度以上に渡って角度信号が発生しない欠歯部とを備え、この欠歯部は、第1欠歯部と第2欠歯部とから構成され、クランク角の回転方向に沿って発生する角度信号の数は、前記第1欠歯部から前記第2欠歯部までに検出される数と第2欠歯部から第1欠歯部までに検出される数とが異なるような位置に設けられ、前記第2のシグナル部材に予め設定された基準位置間に発生する角度信号の数とカム角信号の数とから気筒を判別する気筒判別手段を備え、この気筒判別手段により基準位置での気筒判別完了した状態で、前記クランク角信号の基準位置間にカム角信号の数が2個以上であるときには、前記カム角信号間のクランク角信号の数をカウントするカウント手段を備え、このカウント手段によりカウントされたクランク角信号の数が、設定された値より大きいときには、前記内燃機関が逆回転状態であると判定する逆回転判定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の逆回転判定装置。
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