JP5884589B2 - Engine control device - Google Patents

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本発明は、4サイクルエンジンのエンジン制御装置に関する。   The present invention relates to an engine control device for a four-cycle engine.

4サイクルエンジンでは、吸入、圧縮の2工程でクランク軸が1回転し、続く爆発、排気の2工程でクランク軸が1回転する構成となっている。このような4サイクルエンジンの点火に関しては、通常、ピストンがシリンダ内を上昇する圧縮行程の終端(上死点)付近で行われる。一方、同じ上昇工程であっても、排気工程終端での点火は不要である。   The 4-cycle engine has a configuration in which the crankshaft makes one rotation in two steps of intake and compression, and the crankshaft makes one rotation in the subsequent two steps of explosion and exhaust. Such ignition of a four-cycle engine is usually performed near the end (top dead center) of the compression stroke in which the piston moves up in the cylinder. On the other hand, even at the same ascending process, ignition at the end of the exhaust process is unnecessary.

このような排気工程での不要な点火(捨て火または裏火という)の発生をなくすための方法が、例えば特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載の方法では、点火用パルス信号を発生する4サイクルエンジンにおいて、連続する2回転の各点火パルス信号のパルス幅を比較し、相対的に長いパルス幅の回転を圧縮行程と、短いパルス幅の回転を排気工程と判別し、排気工程での裏火の発生をなくしている。   For example, Patent Document 1 discloses a method for eliminating the occurrence of unnecessary ignition (referred to as a fire or backfire) in the exhaust process. In the method described in Patent Document 1, in a four-cycle engine that generates an ignition pulse signal, the pulse widths of two successive ignition pulse signals are compared, and rotation with a relatively long pulse width is used as a compression stroke. Rotation with a short pulse width is discriminated from the exhaust process, and the occurrence of backfire in the exhaust process is eliminated.

特開2000−282945号公報JP 2000-282945 A

ところで、従来の裏火廃止方法を複数の気筒を有するエンジンに適用した場合、次のような手順で裏火の発生をなくしている。   By the way, when the conventional backfire elimination method is applied to an engine having a plurality of cylinders, the occurrence of backfire is eliminated by the following procedure.

すなわち、(1)所定スロットル開度、所定吸気圧のときにのみエンジン工程を判定する。(2)任意の回転とその前の回転の連続する2回転の各点火パルス信号のパルス幅を比較して、圧縮行程と排気工程とを判定する。(3)(2)の判定を複数回実施し、結果が全て同じ場合にエンジン工程を決定する。(4)(3)で決定されたエンジン工程に基づいて1気筒分の裏火を廃止する。(5)(4)を実施後に異常がない場合は、他の気筒の裏火を廃止する。   That is, (1) the engine process is determined only when a predetermined throttle opening and a predetermined intake pressure are obtained. (2) The compression stroke and the exhaust process are determined by comparing the pulse widths of the ignition pulse signals of two rotations in which the arbitrary rotation and the previous rotation continue. (3) The determination of (2) is performed a plurality of times, and the engine process is determined when the results are all the same. (4) The backfire for one cylinder is abolished based on the engine process determined in (3). (5) If there is no abnormality after performing (4), the backfire of the other cylinders will be abolished.

このように、従来の裏火廃止方法では、判定手順が多く、また運転条件が整った時にのみエンジン工程を判定している。そのため、全ての気筒の裏火を廃止するまでに長時間を要するという問題がある。   Thus, in the conventional backfire abolition method, there are many determination procedures, and the engine process is determined only when the operating conditions are satisfied. Therefore, there is a problem that it takes a long time to abolish the backfire of all cylinders.

特に、ガスヒートポンプに適用されるエンジンの場合、運転時間が一定時間になると点火プラグを交換するが、裏火廃止までの時間が長いと、無駄な点火を多く行うことになるので、運転時間に対して点火プラグが想定以上に劣化して、失火やエンストが発生するおそれがある。   In particular, in the case of an engine applied to a gas heat pump, the spark plug is replaced when the operation time reaches a certain time, but if the time until the end of the backfire is long, a lot of useless ignition is performed. On the other hand, there is a risk that the spark plug will deteriorate more than expected, resulting in misfire and engine stall.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、短時間で正規の点火と裏火を判別できるエンジン制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine control device that can distinguish between normal ignition and backfire in a short time.

上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、4サイクルエンジンのエンジン制御装置において、前記エンジンのクランク軸の回転に同期した矩形波信号を発生する矩形波信号発生手段と、前記エンジンのクランキング1回転内における、前記矩形波信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間であるパルス幅と、前記矩形波信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間であるパルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行う制御手段と、を備え、前記矩形波信号発生手段は、前記クランク軸に固定されたロータと、前記ロータからパルス信号を生成するパルス発生器と、前記パルス発生器で生成された前記パルス信号から前記矩形波信号を生成する波形整形回路と、を有し、前記ロータは、外周部分に、複数の短歯と、前記短歯よりも円周方向の長さが大きい長歯と、を有し、前記制御手段は、積分演算を用いず、直前の前記矩形波信号の前記パルス幅を含む連続した複数の前記パルス幅に基づき算出される基準位置判定用演算値Fnと、直前の前記矩形波信号の前記パルス周期を含む連続した複数の前記パルス周期に基づき算出される裏火判定用演算値Bnとに基づいて、前記圧縮工程と前記排気工程の識別を行うThe invention according to claim 1, which has been made to achieve the above object, is a rectangular wave signal generating means for generating a rectangular wave signal synchronized with rotation of a crankshaft of the engine in an engine control device of a four-cycle engine, Based on the pulse width that is the time from the rising edge of the rectangular wave signal to the next falling edge and the pulse period that is the time period from the rising edge of the rectangular wave signal to the next rising edge in one cranking rotation of the engine. Control means for discriminating between the compression process and the exhaust process, and the rectangular wave signal generation means comprises: a rotor fixed to the crankshaft; a pulse generator for generating a pulse signal from the rotor; A waveform shaping circuit that generates the rectangular wave signal from the pulse signal generated by a pulse generator, and the rotor is on the outer peripheral portion, The control means includes the pulse width of the immediately preceding rectangular wave signal without using an integration operation. Backfire determination calculation calculated based on a plurality of consecutive pulse periods including a reference position determination calculation value Fn calculated based on a plurality of continuous pulse widths and the pulse period of the immediately preceding rectangular wave signal. Based on the value Bn, the compression process and the exhaust process are identified .

また、前記制御手段は、前記エンジンのクランキング時のファイアリング(点火)前に、圧縮工程と排気工程の識別を行っても良い The front Symbol control means, before cranking during firing of the engine (ignition), or I-line identification of the compression process and the exhausting process.

また、前記制御手段は、前記エンジンのクランキング1回転内における、前記矩形波信号の前記パルス幅と、少なくとも4つの連続する前記矩形波信号における前記パルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行っても良い The front Symbol control means, in cranking 1 in rotation of the engine, and the pulse width of the rectangular wave signal, based on said pulse period at least four successive said rectangular wave signal, and the compression process exhaust the identification of the process may be I line.

請求項1に記載の発明によれば、エンジンのクランキング1回転内で圧縮工程と排気工程の識別を行うことができるので、短時間で正規の点火と裏火を判別することが可能となる。また、矩形波信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間であるパルス幅と、矩形波信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間であるパルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行うことで、エンジンの工程判定と裏火判定とを同じタイミングで行うことができるので、裏火を廃止するまでの時間を短縮することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the compression process and the exhaust process can be distinguished within one rotation of the cranking of the engine, it is possible to distinguish between normal ignition and backfire in a short time. . Also, the compression process and the exhaust process are identified based on the pulse width, which is the time from the rise of the rectangular wave signal to the next fall, and the pulse period, which is the time from the rise of the rectangular wave signal to the next rise. By doing so, the engine process determination and the backfire determination can be performed at the same timing, so the time until the backfire is abolished can be shortened.

また、請求項に記載の発明によれば、エンジンを起動させる前であるクランキング時に正規の点火と裏火を判別することができるので、裏火の発生をなくすことが可能となる。このため、失火やエンストを抑制することができる。 Further, according to the invention described in claim 3 , since it is possible to discriminate between normal ignition and backfire at the time of cranking before starting the engine, it is possible to eliminate the occurrence of backfire. For this reason, misfire and engine stall can be suppressed.

また、制御手段が、エンジンのクランキング1回転内における、矩形波信号のパルス幅と、少なくとも4つの連続する矩形波信号におけるパルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行う構成によれば、矩形波信号のパルス幅と、少なくとも4つの連続する矩形波信号におけるパルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行うので、より確実に正規の点火と裏火を判別することが可能となる。 In addition, the control means is configured to identify the compression process and the exhaust process based on the pulse width of the rectangular wave signal and the pulse period of at least four continuous rectangular wave signals within one cranking rotation of the engine. According, the pulse width of the rectangular wave signal, based on the pulse period in at least four successive square wave signal, since the identification of the compression process and exhaust process, to determine the ignition and the back fire regular more reliably It becomes possible.

本発明の実施形態に係る3気筒4サイクルエンジンの説明図である。It is explanatory drawing of the 3 cylinder 4 cycle engine which concerns on embodiment of this invention. ロータの詳細を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detail of a rotor. パルス発生器で発生するパルス信号波形と、波形整形回路で整形された矩形波形を示す図である。It is a figure which shows the pulse signal waveform which generate | occur | produces with a pulse generator, and the rectangular waveform shape | molded by the waveform shaping circuit. エンジン制御装置のCPUがROM等に格納された制御プログラムにしたがって行う裏火廃止制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the backfire abolition control which CPU of an engine control apparatus performs according to the control program stored in ROM etc. FIG. 基準位置判定用演算値Fnの算出方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the calculation method of the calculation value Fn for reference position determination. 裏火判定用演算値Bnの算出方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the calculation method of the calculation value Bn for backfire determination. クランキング時間とクランク角立ち上がり時間(パルス周期)との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between cranking time and crank angle rise time (pulse period).

以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明のエンジン制御装置をガスヒートポンプの3気筒4サイクルエンジンに適用している。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the engine control device of the present invention is applied to a three-cylinder four-cycle engine of a gas heat pump.

3気筒4サイクルエンジンは、第1気筒、第2気筒、第3気筒の3つの気筒を有しているが、図1においては第1気筒のみを図示し、第2気筒および第3気筒の図示を省略している。   The three-cylinder four-cycle engine has three cylinders of a first cylinder, a second cylinder, and a third cylinder. In FIG. 1, only the first cylinder is illustrated, and the second cylinder and the third cylinder are illustrated. Is omitted.

図1に示すように、3気筒4サイクルエンジン1は、点火プラグ2と、バルブ3と、シリンダ4内を往復運動するピストン5と、ピストン5からの往復運動を回転運動に変換するクランク軸10と、矩形波信号発生手段としてのクランクポジションセンサ6とを備えている。クランクポジションセンサ6は、クランク軸10に固定されたロータ20と、ロータ20からパルス信号を生成する1つのパルス発生器30と、パルス発生器30で生成されたパルス信号から矩形波を生成する波形整形回路40とを有している。なお、パルス発生器30のセンサは、電磁誘導方式を用い、ロータ20の凹凸形状による磁束変化に応じて、電磁誘導作用で電圧を出力するものである。   As shown in FIG. 1, a three-cylinder four-cycle engine 1 includes a spark plug 2, a valve 3, a piston 5 that reciprocates in the cylinder 4, and a crankshaft 10 that converts the reciprocating motion from the piston 5 into rotational motion. And a crank position sensor 6 as a rectangular wave signal generating means. The crank position sensor 6 includes a rotor 20 fixed to the crankshaft 10, one pulse generator 30 that generates a pulse signal from the rotor 20, and a waveform that generates a rectangular wave from the pulse signal generated by the pulse generator 30. And a shaping circuit 40. The sensor of the pulse generator 30 uses an electromagnetic induction method, and outputs a voltage by an electromagnetic induction action according to a change in magnetic flux due to the uneven shape of the rotor 20.

図2に示すように、ロータ20は、クランク軸10に固定され外周部分に5つの短歯21と、円周方向の長さが短歯21より長い1つの長歯22を備えている。   As shown in FIG. 2, the rotor 20 includes five short teeth 21 fixed to the crankshaft 10 and one long tooth 22 having a circumferential length longer than the short teeth 21 at the outer peripheral portion.

図3に示すように、クランク軸10が回転するとパルス発生器30は、ロータ20の短歯21、長歯22が近づいた時に正電圧32を発生し、ロータの短歯21、長歯22が離れた時に負電圧33を発生する。パルス信号波形31を波形整形回路40にて矩形波形41に変換する。この矩形波形41の周期およびDUTY比から長歯と短歯を判別する。   As shown in FIG. 3, when the crankshaft 10 rotates, the pulse generator 30 generates a positive voltage 32 when the short teeth 21 and long teeth 22 of the rotor 20 approach, and the rotor short teeth 21 and long teeth 22 A negative voltage 33 is generated when separated. The pulse signal waveform 31 is converted into a rectangular waveform 41 by the waveform shaping circuit 40. Long teeth and short teeth are discriminated from the period of the rectangular waveform 41 and the DUTY ratio.

制御手段としてのエンジン制御部(ECU)50は、クランクポジションセンサ6からの入力信号等に基づいて、点火プラグ2の作動を制御するもので、CPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータとその周辺回路にて構成されている。   An engine control unit (ECU) 50 as a control means controls the operation of the spark plug 2 based on an input signal from the crank position sensor 6 and the like, and is a known microcomputer comprising a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The peripheral circuit is used.

次に、本実施形態のエンジン制御装置の裏火廃止制御について図4に基づいて説明する。   Next, backfire abolition control of the engine control apparatus of this embodiment will be described based on FIG.

図4の制御フローは、4サイクル3気筒エンジン1を起動させる前、すなわちクランキング時のファイアリング前にスタートする。本実施形態では、クランク軸10の回転が安定した状態で裏火判定制御を行えるよう、図示しないスタータが動作してから0.8秒後にスタートする。   The control flow of FIG. 4 starts before starting the four-cycle three-cylinder engine 1, that is, before firing during cranking. In the present embodiment, the operation is started 0.8 seconds after the starter (not shown) operates so that the backfire determination control can be performed with the crankshaft 10 rotating stably.

まず、ステップS1では、基準位置判定用演算値Fnを算出する。基準位置判定用演算値Fnは、図5に示すように、波形整形回路40で生成された矩形波の立ち上がりから立ち下がりまでの時間、すなわちパルス幅Twに基づいて算出される値である。詳細は後述するが、基準位置判定用演算値Fnを所定の判定値と比較することで、エンジン工程を判定することができる。本実施形態の波形整形回路40は、パルス発生器30(センサ)によって出力された電圧が予め実験等により設定された数値より大きくなった際に矩形波の立ち上がりを形成し、当該立ち上がり後にパルス発生器30の出力電圧が予め実験等により設定された数値より小さくなった際に立ち下がりを形成する。パルス幅Twは、上記で得られた矩形波形の幅から求められる。   First, in step S1, a reference position determination calculation value Fn is calculated. As shown in FIG. 5, the reference position determination calculation value Fn is a value calculated based on the time from the rising edge to the falling edge of the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit 40, that is, the pulse width Tw. Although details will be described later, the engine process can be determined by comparing the reference position determination calculation value Fn with a predetermined determination value. The waveform shaping circuit 40 of the present embodiment forms a rising edge of a rectangular wave when the voltage output by the pulse generator 30 (sensor) becomes larger than a numerical value set in advance through experiments or the like, and generates a pulse after the rising edge. A fall is formed when the output voltage of the device 30 becomes smaller than a numerical value set in advance by experiments or the like. The pulse width Tw is obtained from the width of the rectangular waveform obtained above.

本実施形態では、基準位置判定用演算値Fnは、次の数式1により算出される。
(数1)
Fn=Twn−1 /(Twn−2×Tw
但し、Twは直前の矩形波のパルス幅Twとし、Twn−1はTwnの1つ前の矩形波のパルス幅Twとし、Twn−2はTwnの2つ前の矩形波のパルス幅Twとする。
In the present embodiment, the reference position determination calculation value Fn is calculated by the following mathematical formula 1.
(Equation 1)
Fn = Tw n-1 2 / (Tw n-2 × Tw n )
However, Tw n is the pulse width Tw of the rectangular wave just before, Tw n-1 is set to the pulse width Tw of the rectangular wave of the previous Twn, Tw n-2 is the second preceding square wave pulse width Twn Let Tw.

パルス幅Twn−1がパルス幅Tw及びパルス幅Twn−2よりも長い場合、Fnは6以上となる。ただし、この数値(6)は、本実施形態に合わせて設定した閾値であって、例えば1以上に設定でき、ロータ20の歯形状等によって変更しても良い。したがって、Fnが6以上の場合、Twn−1が長歯22のパルス幅であることがわかる。本実施形態では、長歯22の立ち上がりパルスからその次の短歯21の立ち上がりパルスまでの時間に、第1気筒において圧縮工程または排気工程のいずれかが行われるようになっている。 If the pulse width Tw n-1 is longer than the pulse width Tw n and the pulse width Tw n-2, Fn is 6 or more. However, the numerical value (6) is a threshold value set in accordance with the present embodiment, and can be set to 1 or more, for example, and may be changed depending on the tooth shape of the rotor 20 or the like. Therefore, when Fn is 6 or more, it can be seen that Twn -1 is the pulse width of the long teeth 22. In the present embodiment, either the compression process or the exhaust process is performed in the first cylinder during the time from the rising pulse of the long tooth 22 to the rising pulse of the next short tooth 21.

続くステップS2では、裏火判定用演算値Bnを算出する。裏火判定用演算値Bnは、図6に示すように、波形整形回路40で生成された矩形波の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間、すなわちパルス周期Rcに基づいて算出される値である。詳細は後述するが、ステップS2で算出された裏火判定用演算値Bnを所定の判定値と比較することで、圧縮工程か排気工程か、すなわち正規の点火タイミングか裏火かを判定することができる。   In subsequent step S2, a backfire determination calculation value Bn is calculated. As shown in FIG. 6, the backfire determination calculation value Bn is a value calculated based on the time from the rising edge of the rectangular wave generated by the waveform shaping circuit 40 to the next rising edge, that is, the pulse period Rc. As will be described in detail later, by comparing the backfire determination calculation value Bn calculated in step S2 with a predetermined determination value, it is determined whether the compression process or the exhaust process, that is, the regular ignition timing or the backfire. Can do.

本実施形態では、裏火判定用演算値Bnは、次の数式2により算出される。
(数2)
Bn=(Rcn−3×Rcn−2)/(Rcn−1×Rc
但し、Rcは直前の矩形波のパルス周期Rcとし、Rcn−1はRcの1つ前の矩形波のパルス周期Rcとし、Rcn−2はRcの2つ前の矩形波のパルス周期Rcとし、Rcn−3はRcの3つ前の矩形波のパルス周期Rcとする。
In the present embodiment, the backfire determination calculation value Bn is calculated by the following mathematical formula 2.
(Equation 2)
Bn = (Rc n-3 × Rc n-2) / (Rc n-1 × Rc n)
However, Rc n is the pulse period Rc of the rectangular wave just before, Rc n-1 is the pulse period Rc of the rectangular wave of the previous one of Rc n, Rc n-2 is the square wave of the previous two Rc n a pulse period Rc, Rc n-3 is the pulse period Rc of the rectangular wave of the previous three Rc n.

エンジン回転速度が一定の場合、Bnは1となる。しかし実際は、圧縮工程ではシリンダ4内のガスをピストン5で圧縮するため、クランク軸10の回転は遅くなる。排気工程では、バルブ3が開いているためガスの圧縮がなく、クランク軸10の回転は圧縮工程と比べて速くなる。つまり、圧縮工程ではパルス周期Rcが長くなり、排気工程ではパルス周期Rcが短くなる。   When the engine speed is constant, Bn is 1. However, in actuality, in the compression process, the gas in the cylinder 4 is compressed by the piston 5, so that the rotation of the crankshaft 10 becomes slow. In the exhaust process, since the valve 3 is open, there is no gas compression, and the rotation of the crankshaft 10 is faster than the compression process. That is, the pulse period Rc is increased in the compression process, and the pulse period Rc is decreased in the exhaust process.

具体的には、本発明者の実験検討により、連続する4つの矩形波におけるパルス周期Rcは図7の特性図に示すような関係を有することがわかった。すなわち、パルス周期Rcn−3とパルス周期Rcn−2とが連続して短い(本例では30ms前後)ときは、パルス周期Rcn−1とパルス周期Rcとが連続して長くなる(本例では40ms以上)。一方、パルス周期Rcn−3とパルス周期Rcn−2とが連続して長い(本例では40ms以上)ときは、パルス周期Rcn−1とパルス周期Rcとが連続して短くなる(本例では30ms前後)。 Specifically, it has been found from the experimental study by the present inventor that the pulse period Rc in four continuous rectangular waves has a relationship as shown in the characteristic diagram of FIG. That is, when (30 ms before and after in this example) pulse period Rc n-3 and the pulse period Rc n-2 and is shorter in succession, a pulse period Rc n-1 and the pulse period Rc n becomes longer continuously ( 40ms or more in this example). On the other hand, when the pulse period Rc n-3 and the pulse period Rc n-2 and a long continuous (or 40ms in this embodiment) is shorter and the pulse period Rc n-1 and the pulse period Rc n is continuously ( (In this example, around 30 ms).

この特性を用いると、Bnが1より小さい場合、すなわちパルス周期Rcn−1とパルス周期Rcとを掛けた値が、パルス周期Rcn−3とパルス周期Rcn−2とを掛けた値よりも大きい場合は、現在に近い工程が圧縮工程と排気工程のうち、クランク軸10の回転が遅くなる圧縮工程であると判別できる。 Using this characteristic, when Bn is less than 1, that is, the value obtained by multiplying a pulse period Rc n-1 and the pulse period Rc n is multiplied by the pulse period Rc n-2 pulse period Rc n-3 value If it is larger than that, it can be determined that the process close to the present time is the compression process in which the rotation of the crankshaft 10 is slowed out of the compression process and exhaust process.

一方、Bnが1以上である場合、すなわちパルス周期Rcn−1とパルス周期Rcとを掛けた値が、パルス周期Rcn−3とパルス周期Rcn−2とを掛けた値以下である場合は、現在に近い工程が圧縮工程と排気工程のうち、クランク軸10の回転が圧縮工程と比べて速くなる排気工程であると判別でき、このときの裏火を廃止する。 On the other hand, when Bn is 1 or more, i.e., a value obtained by multiplying a pulse period Rc n-1 and the pulse period Rc n is equal to or less than a value obtained by multiplying a pulse period Rc n-3 and the pulse period Rc n-2 In this case, it can be determined that the process close to the present time is an exhaust process in which the rotation of the crankshaft 10 is faster than the compression process among the compression process and the exhaust process, and the backfire at this time is abolished.

続くステップS3では、Bnが1より小さく、かつFnが6以上か否かを判定する。
ここで、上述したように、Fnが1より大きい場合は、図5に示すように、1つ前の矩形波Pn−1のパルス幅Twn−1が、直前の矩形波Pnのパルス幅Twおよび2つ前の矩形波Pn−2のパルス幅Twn−2よりも長い状態になっている。すなわち、Fnが1より大きい場合、直前の矩形波Pは、パルス幅Twが他の矩形波より長い矩形波の次の矩形波であり、1つ前の矩形波Pn−1の立ち上がりパルスから直前の矩形波Pの立ち上がりパルスまでの時間に、第1気筒において圧縮工程または排気工程が行われることが判別できる。
In subsequent step S3, it is determined whether Bn is smaller than 1 and Fn is 6 or more.
Here, as described above, when Fn is larger than 1, as shown in FIG. 5, the pulse width Tw n-1 of the immediately preceding rectangular wave P n-1 is the pulse width of the immediately preceding rectangular wave Pn. has become longer state than Tw n and second preceding square wave P n-2 of the pulse width Tw n-2. That is, when Fn is larger than 1, the immediately preceding rectangular wave P n is a rectangular wave next to the rectangular wave whose pulse width Tw is longer than the other rectangular waves, and the rising pulse of the previous rectangular wave P n−1 . It can be determined that the compression process or the exhaust process is performed in the first cylinder during the period from the rising pulse of the rectangular wave P n to the immediately preceding pulse.

なお、本実施形態では、誤差を無視できるように、Fnが6以上になっている場合に、第1気筒において圧縮工程または排気工程のいずれかが行われることを判別する。
また、Bnが1より小さい場合、上述したように、判別対象が圧縮工程と排気工程のうち圧縮工程であること、すなわち正規の点火タイミングであることを判別する。
In the present embodiment, it is determined that either the compression process or the exhaust process is performed in the first cylinder when Fn is 6 or more so that the error can be ignored.
When Bn is smaller than 1, as described above, it is determined that the determination target is the compression process of the compression process and the exhaust process, that is, the normal ignition timing.

したがって、ステップS3にて、Bnが1より小さく且つFnが6以上であると判定された場合(Bn<1、Fn≧6)は、第1気筒で圧縮工程が行われることを判別する。そして、ステップS4へ進み、圧縮工程と判定したパルス幅Rcの期間における矩形波Pnの立ち上がり位置に対して、パルスカウンタの値を「11」とする。ここで、パルスカウンタとは、「0〜11」の間でサイクリックにカウントアップされるカウンタで、パルスカウンタの値が「5、11」のいずれかに切り替わったばかりの状態は、第1気筒のピストン5が上死点となったタイミングを示している。つまり、本実施形態では、11を第1気筒の点火位置、5を第1気筒の裏火位置として制御することとなる。エンジン制御部50は、パルスカウンタが5(裏火位置)において、第1気筒では点火を行わない。 Therefore, if it is determined in step S3 that Bn is smaller than 1 and Fn is 6 or more (Bn <1, Fn ≧ 6), it is determined that the compression process is performed in the first cylinder. Then, the process proceeds to step S4, the rising position of the rectangular wave Pn in the period of the pulse width Rc n it is determined that the compression process, the value of the pulse counter is "11". Here, the pulse counter is a counter that is cyclically counted up between “0 to 11”. The state in which the value of the pulse counter has just been switched to any one of “5, 11” The timing when the piston 5 becomes top dead center is shown. That is, in the present embodiment, 11 is controlled as the ignition position of the first cylinder, and 5 as the backfire position of the first cylinder. The engine control unit 50 does not perform ignition in the first cylinder when the pulse counter is 5 (backfire position).

一方、ステップS3にて、Bnが1より小さく且つFnが6以上でないと判定された場合は、ステップS5へ進む。ステップS5では、Bnが1以上であり且つFnが6以上か否かを判定する。上述したように、Fnが6以上になっている場合に、第1気筒において圧縮工程または排気工程のいずれかが行われることが判別できる。また、Bnが1以上である場合、判別対象が圧縮工程及び排気工程のうち排気工程であること、すなわち裏火のタイミングであることを判別する。   On the other hand, if it is determined in step S3 that Bn is smaller than 1 and Fn is not 6 or more, the process proceeds to step S5. In step S5, it is determined whether Bn is 1 or more and Fn is 6 or more. As described above, when Fn is 6 or more, it can be determined that either the compression process or the exhaust process is performed in the first cylinder. When Bn is 1 or more, it is determined that the determination target is the exhaust process of the compression process and the exhaust process, that is, the timing of the backfire.

したがって、ステップS5にて、Bnが1以上であり且つFnが6以上であると判定された場合(Bn≧1、Fn≧6)は、第1気筒で当該期間Rcに排気工程が行われることが判別され、ステップS6へ進み、パルスカウンタの値を「5」とし、パルスカウンタに基づいて裏火を廃止する。 Thus, at step S5, if Bn is determined to be in it and Fn is 6 or more 1 or more (Bn ≧ 1, Fn ≧ 6), the exhaust process is performed in the period Rc n in the first cylinder In step S6, the value of the pulse counter is set to “5”, and the backfire is abolished based on the pulse counter.

一方、ステップS5にて、Bnが1以上かつFnが6以上でないと判定された場合は、ステップS1へ戻る。   On the other hand, if it is determined in step S5 that Bn is not less than 1 and Fn is not not less than 6, the process returns to step S1.

本実施形態によると、クランキング1回転内に裏火判定を行うことができるので、短時間で正規の点火と裏火を判別することが可能となる。さらに、上述の制御フローに示すように、エンジンの工程判定(ステップS1、S3〜S6)と裏火判定(ステップS2、S3〜S6)とを同じタイミングで行うことができるので、裏火を廃止するまでの時間を短縮することができる。また、裏火判定にかかる時間を短縮することで、スタータの起動時間を短縮することができるので、スタータ部品の劣化を抑制できる。   According to this embodiment, since the backfire determination can be performed within one cranking rotation, it is possible to distinguish between normal ignition and backfire in a short time. Furthermore, as shown in the above control flow, the engine process determination (steps S1, S3 to S6) and the backfire determination (steps S2, S3 to S6) can be performed at the same timing, so the backfire is abolished. The time until it can be shortened. Moreover, since the start time of a starter can be shortened by shortening the time required for backfire determination, it is possible to suppress deterioration of starter components.

また、4サイクル3気筒エンジン1を起動させる前、すなわちクランキング時のファイアリング前に裏火判定制御を行うことで、裏火が全く発生しないようにできる。これにより、失火やエンストの発生を抑制することができる。特に、運転時間が一定時間になると点火プラグを交換するガスヒートポンプ用のエンジンの場合、運転時間に対して点火プラグが想定以上に劣化しているという状態を回避できるので、実用上の利益が大である。   Further, by performing the backfire determination control before starting the four-cycle three-cylinder engine 1, that is, before firing at the time of cranking, it is possible to prevent backfire from occurring at all. Thereby, generation | occurrence | production of misfire and engine stall can be suppressed. In particular, in the case of an engine for a gas heat pump in which the spark plug is replaced when the operation time reaches a certain time, it is possible to avoid a state in which the spark plug is deteriorated more than expected with respect to the operation time, so that there is a great practical advantage. It is.

また、4サイクル3気筒エンジン1を起動させる前に裏火判定制御を行うことで、判定を失敗した場合であってもエンストの発生を抑制できる。   Further, by performing the backfire determination control before starting the four-cycle three-cylinder engine 1, the occurrence of engine stall can be suppressed even when the determination fails.

(他の実施形態)
上記実施形態では、本発明のエンジン制御装置を、ガスヒートポンプ用エンジンに適用した例について説明したが、これに限らず、例えば車両の走行用駆動力源として用いられるエンジンに適用してもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the example in which the engine control device of the present invention is applied to a gas heat pump engine has been described.

また、上記実施形態では、エンジンとして3気筒エンジンを採用した例について説明したが、これに限らず、単気筒エンジンを採用してもよいし、2気筒もしくは4気筒以上のエンジンを採用してもよい。   Moreover, although the example which employ | adopted the 3 cylinder engine as an engine was demonstrated in the said embodiment, not only this but a single cylinder engine may be employ | adopted and an engine of 2 cylinders or 4 cylinders or more may be employ | adopted. Good.

Fnの閾値(本実施形態では6)は、上記以外であっても良い。当該閾値は、実験によりエンジンに合わせて設定することもできる。また、Fn及びBnの演算式は、上記に限られない。Fnの演算式は判別対象(期間)が4サイクルのうち圧縮工程又は排気工程であることを判別するものであれば良く、Bnの演算式は判別対象(期間)が圧縮工程か否か(又は排気工程か否か)を判別するものであれば良い。ただし、図7の特性を利用することでより確実に工程判定が可能となる。   The threshold value of Fn (6 in the present embodiment) may be other than the above. The threshold value can be set according to the engine by experiment. Moreover, the arithmetic expressions of Fn and Bn are not limited to the above. The arithmetic expression of Fn only needs to determine that the discrimination target (period) is the compression process or the exhaust process among the four cycles, and the arithmetic expression of Bn is whether or not the discrimination target (period) is the compression process (or What is necessary is just to determine whether it is an exhaust process or not. However, the process determination can be performed more reliably by using the characteristics shown in FIG.

また、ステップS1とステップS2の実行順は同時でも反対でも良い。同様に、ステップS3とステップS5の実行順は同時でも反対でも良い。1つのクランク軸10を各気筒で共通に用いているため、第1気筒における点火・裏火の判別ができれば、他の気筒の点火・裏火も判別できる。   Moreover, the execution order of step S1 and step S2 may be simultaneous or reverse. Similarly, the execution order of step S3 and step S5 may be simultaneous or opposite. Since one crankshaft 10 is commonly used for each cylinder, if ignition / backfire in the first cylinder can be determined, ignition / backfire in other cylinders can also be determined.

1:エンジン、 6:クランクポジションセンサ(矩形波信号発生手段)、
10:クランク軸、 50:エンジン制御部(制御手段)
1: Engine, 6: Crank position sensor (rectangular wave signal generating means),
10: Crankshaft 50: Engine control unit (control means)

Claims (3)

4サイクルエンジンのエンジン制御装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転に同期した矩形波信号を発生する矩形波信号発生手段と、
前記エンジンのクランキング1回転内における、前記矩形波信号の立ち上がりから次の立ち下がりまでの時間であるパルス幅と、前記矩形波信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでの時間であるパルス周期とに基づいて、圧縮工程と排気工程の識別を行う制御手段と
を備え、
前記矩形波信号発生手段は、前記クランク軸に固定されたロータと、前記ロータからパルス信号を生成するパルス発生器と、前記パルス発生器で生成された前記パルス信号から前記矩形波信号を生成する波形整形回路と、を有し、
前記ロータは、外周部分に、複数の短歯と、前記短歯よりも円周方向の長さが大きい長歯と、を有し、
前記制御手段は、積分演算を用いず、直前の前記矩形波信号の前記パルス幅を含む連続した複数の前記パルス幅に基づき算出される基準位置判定用演算値Fnと、直前の前記矩形波信号の前記パルス周期を含む連続した複数の前記パルス周期に基づき算出される裏火判定用演算値Bnとに基づいて、前記圧縮工程と前記排気工程の識別を行うエンジン制御装置。
An engine control device for a four-cycle engine,
Rectangular wave signal generating means for generating a rectangular wave signal synchronized with the rotation of the crankshaft of the engine;
Based on the pulse width that is the time from the rising edge of the rectangular wave signal to the next falling edge and the pulse period that is the time period from the rising edge of the rectangular wave signal to the next rising edge in one cranking rotation of the engine. Control means for distinguishing between the compression process and the exhaust process ;
With
The rectangular wave signal generating means generates a rectangular wave signal from the rotor fixed to the crankshaft, a pulse generator that generates a pulse signal from the rotor, and the pulse signal generated by the pulse generator. A waveform shaping circuit,
The rotor has a plurality of short teeth and a long tooth having a larger circumferential length than the short teeth on an outer peripheral portion;
The control means does not use an integration calculation, and calculates a reference position determination calculation value Fn calculated based on a plurality of continuous pulse widths including the pulse width of the immediately preceding rectangular wave signal, and the immediately preceding rectangular wave signal. An engine control device that identifies the compression process and the exhaust process based on a backfire determination calculation value Bn calculated based on a plurality of successive pulse periods including the pulse period .
前記基準位置判定用演算値Fnは、The reference position determination calculation value Fn is:
Fn=TwFn = Tw n−1n-1 2 /(Tw/ (Tw n−2n-2 ×Tw× Tw n )
により算出され、Calculated by
Tw  Tw n は直前の前記矩形波信号の前記パルス幅であり、TwIs the pulse width of the previous rectangular wave signal and Tw n−1n-1 はTwIs Tw n の1つ前の前記矩形波信号の前記パルス幅であり、TwThe pulse width of the rectangular wave signal immediately before n−2n-2 はTwIs Tw n の2つ前の前記矩形波信号の前記パルス幅であり、The pulse width of the rectangular wave signal two times before
前記裏火判定用演算値Bnは、  The backfire determination calculation value Bn is:
Bn=(RcBn = (Rc n−3n-3 ×Rc× Rc n−2n-2 )/(Rc) / (Rc n−1n-1 ×Rc× Rc n )
により算出され、Calculated by
Rc  Rc n は直前の前記矩形波信号の前記パルス周期であり、RcIs the pulse period of the immediately preceding rectangular wave signal, and Rc n−1n-1 はRcIs Rc n の1つ前の前記矩形波信号の前記パルス周期であり、RcRc is the pulse period of the rectangular wave signal one before, Rc n−2n-2 はRcIs Rc n の2つ前の前記矩形波信号の前記パルス周期であり、RcThe pulse period of the rectangular wave signal two times before n−3n-3 はRcIs Rc n の3つ前の前記矩形波信号の前記パルス周期であり、The pulse period of the rectangular wave signal three times before
前記制御手段は、前記裏火判定用演算値Bnが1以上であり且つ前記基準位置判定用演算値Fnが所定値以上であると判定した場合、前記排気工程が行われると判別し、裏火を廃止する請求項1に記載のエンジン制御装置。  The control means determines that the exhaust process is performed when it is determined that the backfire determination calculation value Bn is 1 or more and the reference position determination calculation value Fn is a predetermined value or more. The engine control device according to claim 1, wherein the engine control device is abolished.
前記制御手段は、前記エンジンのクランキング時のファイアリング前に、前記圧縮工程と前記排気工程の識別を行う請求項1又は2に記載のエンジン制御装置。 Wherein, prior to firing of the cranking of the engine, the engine control apparatus according to claim 1 or 2 and identifies the compression step and the evacuation step.
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