JP5776633B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
請求項1記載の発明によれば、クランクシャフトの回転に伴ってクランク信号を間隔をおいて出力するクランクポジションセンサの異常時には、同センサからのクランク信号に基づきクランク角を把握する代わりに、カムポジションセンサを利用してクランク角を把握することが行われる。上記カムポジションセンサは、クランクシャフトからの回転伝達を受けるカムポジションセンサの回転に伴い、上記クランク信号よりも長い間隔をもってカム信号を出力する。そして、クランクポジションセンサの異常時には、次の[1]〜[4]の手順により、カムポジションセンサを利用してクランク角が把握される。[1]カムポジションセンサから出力されるカム信号のエッジ間隔が計時される。[2]上記[1]によって計時されたカム信号のエッジ間隔を、同エッジ間隔中におけるクランク信号の出力予定数で割ることにより、クランク信号が出力される時間間隔の推定値が算出される。[3]カム信号のエッジの発生時点を基準として上記[2]により算出された推定値に基づきクランク信号の出力タイミングが推定される。[4]上記[3]で推定された出力タイミングでクランク信号が出力されたものとしてクランク角が把握される。そして、上記[1]〜[4]の手順によって把握されたクランク角をもとに内燃機関の制御が行われる。
以下、本発明を具体化した第1実施形態について、図1〜図4を参照して説明する。
図1に示す内燃機関1は、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた直列四気筒のディーゼル機関である。この内燃機関1では、吸気通路2から燃焼室3に吸入された空気を圧縮した状態のもと、コモンレールからの高圧燃料の供給を受けるインジェクタ4から燃焼室3内に向けて燃料が噴射される。この噴射された燃料が空気の圧縮により高圧状態となった燃焼室3内に曝されて燃焼すると、その際の燃焼エネルギによってピストン5が往復移動するとともにクランクシャフト6が回転する。なお、燃焼室3内での燃料の燃焼後のガスは、排気として排気通路7に送り出される。
同制御装置は、内燃機関1の各種制御を実施するための電子制御装置20を備えている。この電子制御装置20は、機関制御に係る各種演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROM、CPUの演算結果等が一時記憶されるRAM、外部との間で信号を入・出力するための入・出力ポート等を備えて構成されている。電子制御装置20の入力ポートには、クランクポジションセンサ13及びカムポジションセンサ14が接続されている。また、電子制御装置20の出力ポートにはインジェクタ4等の駆動回路が接続されている。
[4]上記[3]で推定された出力タイミングでクランク信号が出力されたものとしてクランク角が把握される。詳しくは、上記[3]で推定されたクランク信号の出力タイミングに基づいて、例えば図3(a)に示すような擬似的なクランク信号が生成され、その生成されたクランク信号に基づきクランク角が把握される。
上記式(1)から分かるように、上記不足分αが加算された出力予定数「18+α」でエッジ間隔Eを割ることによって上記推定値Tsが算出されると、その推定値Ts(図3(b))が上記出力予定数に対し上記不足分αを加算しない場合(図3(a))よりも短くなる。このように推定値Tsが短くされると、その推定値Tsを用いて次回の上記[3]で推定されるクランク信号の出力タイミングが例えば図3(b)に示すように早められる。詳しくは、基準エッジeの発生時点が10番のクランク信号の出力タイミングとして推定され、その後に上記推定値Tsを用いて11番以降のクランク信号の出力タイミングが推定される。
この処理では、まずクランクポジションセンサ13が異常であるか否かが判断される(S101)。ここで否定判定であれば、クランクポジションセンサ13からのクランク信号に基づきクランク角を把握する通常の処理が実行される(S106)。一方、S101の処理でクランクポジションセンサ13が異常である旨判断されると、上記[1]で計時されて電子制御装置20のRAMに記憶された直近のエッジ間隔Eが取り込まれる(S102)。そして、上記エッジ間隔E等に基づき、上記[2]における式(1)を用いて次回のエッジ間隔E中におけるクランク信号の出力タイミングの時間間隔の推定値Tsが算出される(S103)。その後、上記[3]に相当するS103の処理において、直前の基準エッジeの発生時期を基準に上記推定値Tsに基づきクランク信号の出力タイミングが推定される)。更に、上記[4]に相当するS105の処理として、上記推定されたクランク信号の出力タイミングに基づきクランク角が把握される。
(1)クランクポジションセンサ13の異常時であって、カムポジションセンサ14を利用してクランク角を把握する際には、その把握されたクランク角が機関回転速度の上昇に伴い実際のクランク角から遅れ側にずれるおそれがある。しかし、そのずれに起因して、カム信号のエッジ間隔E中におけるクランク信号の出力予定数「18」に対し、同エッジ間隔E中でのクランク信号の上記推定される出力タイミングを迎える実回数が不足すると、その不足分αに基づき式(1)を用いてクランク信号の出力タイミングの時間間隔の推定値Tsが算出される。こうして算出される推定値Tsは上記不足分αを考慮せずに算出したときの値よりも短くなり、それに伴い同推定値Tsを用いて推定されるクランク角の出力タイミングが早められる。そして、上記推定されたクランク角の出力タイミングに基づきクランク角の把握が行われることにより、その把握されたクランク角が進み側に変化する。このため、クランクポジションセンサ13の異常時であって、カムポジションセンサ14を利用してクランク角を把握しているとき、機関回転速度の上昇に伴い上記把握されるクランク角が実際のクランク角から遅れ側にずれることを抑制できる。従って、上記把握されるクランク角に基づいて内燃機関1の制御(燃料噴射制御等)を実行する際、同制御を適切なタイミングで実行することができなくなって良好な機関運転の実現が困難になることを抑制できる。
次に、本発明の第2実施形態について、図5を参照して説明する。
図5(a)は、第1実施形態における図3(a)と同一であって、カム信号から把握される擬似的なクランク信号の出力タイミングを表している。また、図5(d)は、第1実施形態における図3(d)と同一であって、クランクポジションセンサ13の異常時に同センサ13からクランク信号が出力されたと仮定した場合の真のクランク信号の出力タイミングを表している。
(3)不足分αが「1」以上である場合、その不足分αが数Aに加算されることで第1期間t1中における推定値T1sが短くなり、その分だけ第1期間t1中に推定されるクランク信号の出力タイミングが早められる。このため、図5(c)に示す上記推定されるクランク信号の出力タイミングと同出力タイミングの真の値とのずれ量は、エッジ間隔E中(図5の「e〜e」)において、第2期間t2では緩やかに小さくなる一方、第1期間t1では急速に小さくなる。なお、この第1期間t1中は、内燃機関1の制御(燃料噴射制御等)のためのアクチュエータの駆動が実行されない第2クランク角領域CA2に対応した期間である。このため、上述したように推定値T1sが短くなって同推定値T1sに基づき推定されるクランク角の出力タイミングが進み側に変化したとしても、そのことが内燃機関1の制御に影響を及ぼすことはない。
次に、本発明の第3実施形態について、図6及び図7を参照して説明する。
この実施形態は、第2実施形態における第2期間t2中の推定値T2sに対し、第2クランク角領域CA2での内燃機関1の運転に伴うクランクシャフト6の回転速度変化に応じた補正を加えるようにしたものである。
(4)補正後の推定値T2sに基づいて推定されるクランク信号の出力タイミングをクランクシャフト6の回転速度変化に対応した適正値に合わせることができるため、上記出力タイミングに基づいて把握されるクランク角を実際のクランク角に正確に合わせることができる。従って、上記把握したクランク角に基づき第2クランク角領域CA2での内燃機関1の制御(燃料噴射制御等)を実行することにより、同制御をより適切なタイミングで実施することができる。
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第1〜第3実施形態において、クランクポジションセンサ13の異常時、カム信号に基づいてクランク信号の出力タイミングを推定した後、その推定した出力タイミングに基づいて擬似的なクランク信号を生成し、その生成したクランク信号に基づいてクランク角を把握したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カム信号の基準エッジeの発生時期を基準として推定値Ts、T1s、T2sを用いてクランク信号の出力タイミングを推定し、その推定された出力タイミングと上記基準エッジeからの時間経過とに基づいてクランク角を把握するようにしてもよい。
Claims (3)
- クランクシャフトの回転に伴ってクランク信号を間隔をおいて出力するクランクポジションセンサと、前記クランクシャフトからの回転伝達を受けるカムポジションセンサの回転に伴ってカム信号を前記クランク信号よりも長い間隔をもって出力するカムポジションセンサと、前記クランクポジションセンサから出力される前記クランク信号に基づいて把握されるクランク角をもとに内燃機関の制御を行う制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記カムポジションセンサから出力される前記カム信号のエッジ間隔を計時する計時手段と、
前記クランクポジションセンサの異常時、前記計時手段によって計時された前記カム信号のエッジ間隔を、同エッジ間隔中におけるクランク信号の出力予定数で割ることにより、クランク信号が出力される時間間隔の推定値を算出する算出手段と、
前記クランクポジションセンサの異常時、前記カム信号のエッジの発生時点を基準として前記算出手段により算出された前記推定値に基づき、前記クランク信号の出力タイミングを推定する推定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記クランクポジションセンサの異常時、前記推定手段によって推定された出力タイミングでクランク信号が出力されたとしてクランク角を把握し、そのクランク角をもとに内燃機関の制御を行うものであり、
前記算出手段は、前記カム信号のエッジの発生時点において、前回のエッジの発生時点から今回のエッジの発生時点までのエッジ間隔中にクランク信号の推定された出力タイミングを迎える実回数が前記出力予定数に対し不足しているときには、その不足分を前記算出手段による前記推定値の次回の算出の際に用いられるクランク信号の出力予定数に加算するものであるが、前記計時手段によって計時された前記カム信号のエッジ間隔を、内燃機関の制御のためのアクチュエータの駆動が実行されない第1クランク角領域に対応する第1期間と、内燃機関の制御のためのアクチュエータの駆動が実行される第2クランク角領域に対応した第2期間とに分ける一方、前記エッジ間隔中におけるクランク信号の出力予定数を、前記第1クランク角領域に対応する数Aと、前記第2クランク角領域に対応する数Bとに分け、前記クランクポジションセンサの異常時に、前記カム信号のエッジの発生時点において、前回のエッジの発生時点から今回のエッジの発生時点までのエッジ間隔中にクランク信号の推定された出力タイミングを迎える実回数が前記出力予定数に対し不足しているときには、その不足分を前記数Aに加算して前記第1期間を前記加算後の数Aで割ることにより同第1期間中にクランク信号が出力される時間間隔の推定値T1sを算出し、且つ、前記第2期間を前記数Bで割ることにより同第2期間中にクランク信号が出力される時間間隔の推定値T2sを算出するものであり、
前記推定手段は、前記カム信号のエッジの発生時点を基準として、第1期間中には前記推定値T1sに基づきクランク信号の出力タイミングを推定し、第2期間中には前記推定値T2sに基づきクランク信号の出力タイミングを推定するものである
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記推定手段は、前記第2期間中でのクランク信号の出力タイミングを推定するために用いられる前記推定値T2sを、前記第2クランク角領域での内燃機関の運転に伴う前記クランクシャフトの回転速度変化に応じて補正する
請求項1記載の内燃機関の制御装置。 - クランクシャフトの回転に伴ってクランク信号を間隔をおいて出力するクランクポジションセンサと、前記クランクシャフトからの回転伝達を受けるカムポジションセンサの回転に伴ってカム信号を前記クランク信号よりも長い間隔をもって出力するカムポジションセンサと、前記クランクポジションセンサから出力される前記クランク信号に基づいて把握されるクランク角をもとに内燃機関の制御を行う制御手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記カムポジションセンサから出力される前記カム信号のエッジ間隔を計時する計時手段と、
前記クランクポジションセンサの異常時、前記計時手段によって計時された前記カム信号のエッジ間隔を、同エッジ間隔中におけるクランク信号の出力予定数で割ることにより、クランク信号が出力される時間間隔の推定値を算出する算出手段と、
前記クランクポジションセンサの異常時、前記カム信号のエッジの発生時点を基準として前記算出手段により算出された前記推定値に基づき、前記クランク信号の出力タイミングを推定する推定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記クランクポジションセンサの異常時、前記推定手段によって推定された出力タイミングでクランク信号が出力されたとしてクランク角を把握し、そのクランク角をもとに内燃機関の制御を行うものであり、
前記算出手段は、前記カム信号のエッジの発生時点において、前回のエッジの発生時点から今回のエッジの発生時点までのエッジ間隔中にクランク信号の推定された出力タイミングを迎える実回数が前記出力予定数に対し不足しているときには、その不足分を前記算出手段による前記推定値の次回の算出の際に用いられるクランク信号の出力予定数に加算するものであり、
前記計時手段によって計時された前記カム信号のエッジ間隔は、内燃機関の制御のためのアクチュエータの駆動が実行されない第1クランク角領域に対応する第1期間と、内燃機関の制御のためのアクチュエータの駆動が実行される第2クランク角領域に対応した第2期間とに分けられ、
前記第2期間が前記エッジ間隔の後期に位置するよう前記カム信号のエッジの出力タイミングが設定される
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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