JP5888290B2

JP5888290B2 - 内燃機関用電子制御装置

Info

Publication number: JP5888290B2
Application number: JP2013147710A
Authority: JP
Inventors: 崇人楠本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: JP2015021392A; DE102014213547A1

Description

本発明は、エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号に基づき、その回転角度間隔よりも詳細なクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する内燃機関用電子制御装置に関する。

例えば、特許文献１には、パルス列であるクランク信号のパルス間隔を計測し、次のパルスまで整数倍の周波数の逓倍信号を生成し、その逓倍信号に基づいて、燃料噴射や点火のためのエンジン制御用アクチュエータを制御するエンジン制御装置が開示されている。

特に、このエンジン制御装置では、エンジン回転に対し誤差の少ないエンジン制御を行うため、クランク信号における、それまでのパルス間隔の時間的変化から次のパルス間隔を予測し、逓倍信号の発生間隔、又は点火時期や噴射時期などの制御値を補正するようにしている。

特開２００１−２６３１５０号公報

上述したように、特許文献１のエンジン制御装置では、次のパルス間隔を予測して逓倍信号の発生間隔を補正している。このようにすることで、クランク信号の次のパルスまでに所定数の逓倍信号を生成することができ、この逓倍信号によって、クランク軸の回転位置をより精度良く検出することが可能となる。

しかしながら、逓倍信号の発生間隔自体は、予測されたパルス間隔において、一定となっている。これは、予測されたパルス間隔において、クランク軸の回転の角速度が一定値に近似されていることと等価である。ところが、実際には、クランク信号のパルス間隔中においても、クランク軸の回転の角速度は変化する場合がある。そのため、特許文献１のエンジン制御装置では、次のパルス間隔が正確に予測できたとしても、クランク軸の回転の角速度の変化をなんら考慮していないので、逓倍信号によって示されるクランク軸の回転位置に誤差が生じる虞がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、クランク角信号よりも詳細なクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号の誤差を、従来よりも低減することが可能な内燃機関用電子制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１の発明による内燃機関用電子制御装置は、
エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
クランク角信号が入力されるごとに、計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
予測手段によって予測された信号周期の間に、回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、予測手段によって予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が短くなるように、詳細クランク角信号を生成するものであり、
詳細クランク角信号生成手段は、予測された信号周期の間に、予め定められたＮ（Ｎは整数）個の詳細クランク角信号を生成するものであり、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、予測手段によって予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔を、過去の信号周期と予測された信号周期の平均値をＮで割った値から、クランク軸の回転の角加速度に応じた値を減算して算出することにより、過去の信号周期をＮで割った値よりも短く、予測された信号周期をＮで割った値よりも長く設定することを特徴とする。

また、第２の発明による内燃機関用電子制御装置は、
エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
クランク角信号が入力されるごとに、計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
予測手段によって予測された信号周期の間に、回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、予測手段によって予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が長くなるように、詳細クランク角信号を生成するものであり、
詳細クランク角信号生成手段は、予測された信号周期の間に、予め定められたＮ（Ｎは整数）個の詳細クランク角信号を生成するものであり、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、予測手段によって予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔を、過去の信号周期と予測された信号周期の平均値をＮで割った値から、クランク軸の回転の角加速度に応じた値を加算して算出することにより、過去の信号周期をＮで割った値よりも長く、予測された信号周期をＮで割った値よりも短く設定することを特徴とする。

このように、本発明による内燃機関用電子制御装置では、クランク軸の回転の角速度の変化に応じて、予測された信号周期中において、詳細クランク角信号の信号間隔を変化させている。すなわち、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が短くなるように、詳細クランク角信号を生成する。また、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、予測された信号周期の間に生成される詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が長くなるように、詳細クランク角信号を生成する。従って、詳細クランク角信号の信号間隔を一定とした場合に比較し、詳細クランク角信号に含まれる誤差の大きさを低減することができる。このため、詳細クランク角信号から、より精度の良いクランク軸の回転角度位置を検出することができる。

なお、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の本発明の特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

実施形態による内燃機関用電子制御装置及び関連する部品や装置を含む構成を示す構成図である。角度検出部の概略構成を示すブロック図であるクランク角信号周期において、角速度一定と近似して逓倍信号（詳細クランク角信号）を発生させた場合に、誤差が生じる様子を示した説明図である。角速度一定と近似した場合に、誤差が生じる理由を説明するための説明図である。本実施形態において、クランク軸の回転が減速している場合、詳細クランク角信号の周期Ｔ_μ（ｎ）がどのように変化するかの一例を示した図である。周期演算部の詳細な内部構成の一例を示す構成図である。実施形態による効果を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態による内燃機関用電子制御装置について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による内燃機関用電子制御装置及び関連する部品や装置を含む構成を示している。

本実施形態による内燃機関用電子制御装置（以下、エンジンＥＣＵ）２０の制御対象となる内燃機関は、例えば、ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンにおいては、クランク角度に応じて燃料噴射制御を行う際、クランク角度の精度が、特に、燃費や排ガス特性に大きな影響を及ぼすためである。ただし、適用対象となる内燃機関は、ディーゼルエンジンに限られるわけではなく、ガソリンエンジンであっても良い。ガソリンエンジンの場合、燃料噴射や点火を適切な時期に実行することができ、ディーゼルエンジンの場合と同様に、燃費や排ガス特性の向上を図ることができる。

本実施形態では、エンジンＥＣＵ２０が制御するディーゼルエンジンとして、４気筒のエンジンを採用した例について説明する。この４気筒エンジンは、＃１気筒と＃４気筒、＃２気筒と＃３気筒の、各々のピストンが同じ位相で運動する。ただし、圧縮行程の順番は、例えば♯１気筒→♯３気筒→♯４気筒→♯２気筒となっており、♯１気筒と♯４気筒との燃焼サイクル、及び♯２気筒と♯３気筒との燃焼サイクルは、それぞれ３６０°ＣＡ分だけずれている。

エンジンＥＣＵ２０は、エンジン回転数、アクセル開度、水温、排気ガス成分、燃料圧力などを検出する各種のセンサからの検出信号や、スイッチなどからの入力信号に基づいて、ディーゼルエンジンへの燃料噴射量を制御する。より具体的には、ディーゼルエンジンの各気筒にそれぞれ設けられたインジェクタ５０に対して、エンジンＥＣＵ２０は、燃料噴射開始時期となるタイミングに同期して、各々のインジェクタ５０を開弁するための駆動信号を出力する。そして、噴射すべき燃料量に応じた時間が経過すると、インジェクタ５０を閉弁する。

燃料噴射開始時期が到来したか否かは、エンジンのクランク軸の回転位置（クランク角度）に基づいて判定される。このクランク角度やエンジン回転数を検出するために、本実施形態では、カム軸センサ２及びクランク軸センサ１０が設けられている。

クランク軸センサ１０は、クランク軸１２に嵌着されたシグナルロータ１４と、シグナルロータ１４の外周に対向し、その外周に例えば１０°ＣＡのピッチで等間隔に形成された歯を検出する電磁ピックアップ１６とを有する電磁ピックアップ式のセンサである。ただし、電磁ピックアップに代えて、磁気抵抗素子などの他の検出手段を用いても良い。

そのシグナルロータ１４の外周の１箇所には、歯が２個欠損した歯欠損部が形成されている。この歯欠損部は、例えば、クランク軸が＃１気筒及び＃４気筒の圧縮上死点に対応するクランク角まで回転したときに、電磁ピックアップ１６が対向するシグナルロータ１４の歯よりも、クランク軸の回転方向に所定数歯分離れたところに位置する。クランク軸センサ１０は、クランク角信号として、図３に示すように、クランク軸の回転に応じて、歯欠損部に対応するクランク角を除き、所定のクランク角度（例えば１０°ＣＡ）毎にパルス信号を出力する。そして、クランク軸１２の回転位置が、シグナルロータ１４の歯欠損部が電磁ピックアップ１６に対向する位置に到達したとき、クランク軸センサ１０は、他のパルス信号よりも幅広のパルス幅を持った基準パルス信号を出力する。

カム軸センサ２は、クランク軸の回転に対して１／２の比率で減速回転するエンジンのカム軸４に固定されたシグナルロータ６と、そのシグナルロータ６の外周に対向して設けられ、シグナルロータ６の外周に形成された歯に応じたパルス信号を出力する電磁ピックアップ８とを有している。ただし、クランク軸センサ１０と同様に、電磁ピックアップ以外の検出手段を用いることも可能である。

カム軸センサ２のシグナルロータ６には、図１に示すように、複数の歯が形成されている。この複数の歯は、クランク軸が２回転して、クランク軸センサ１０が、基準パルス信号を２度出力する場合に、一方の基準パルス信号の出力に同期してカム軸センサ２のパルス信号がハイレベルとなり、他方の基準パルス信号の出力時にはカム軸センサ２のパルス信号がローレベルとなるように形成されている。これにより、クランク軸センサ１０が基準パルス信号を出力したとき、その基準パルス信号が、♯１気筒が圧縮行程となっているときに出されたものか、♯４気筒が圧縮行程となっているときに出されたものかを判別することができる。

エンジンＥＣＵ２０は、入力回路２２、電気的に書き込み可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ２４、マイコン２６、出力回路４２、及び電源回路４４を有している。そして、エンジンＥＣＵ２０は、クランク軸センサ１０が出力するクランク角信号、及びカム軸センサ２が出力するカム角信号を、入力回路２２を介してマイコン２６に取り込む。他のセンサからの検出信号や、スイッチからの入力信号も、入力回路２２を介して、マイコン２６に取り込まれる。また、マイコン２６において生成されたインジェクタ５０を駆動するための駆動信号や、他のＥＣＵへの出力信号は、出力回路４２を介して出力される。ＥＥＰＲＯＭ２４には、各種の補正値や学習値が記憶され、マイコン２６は、適宜、ＥＥＰＲＯＭ２４から補正値や学習値を読みだして制御に利用したり、更新した学習値をＥＥＰＲＯＭ２４に書き込んだりする。電源回路４４は、車両のバッテリ１８から電源供給を受けて、入力回路２２、ＥＥＰＲＯＭ２４、マイコン２６、及び出力回路４２の動作電圧を生成して提供する。

マイコン２６は、入出力回路（Ｉ／Ｏ回路）２８、Ａ／Ｄ変換器３０、タイマ３２、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３８、及びＲＡＭ４０を備え、それぞれが内部バスを介して相互に接続されている。そして、マイコン２６において、ＲＯＭ３８に記憶されたプログラムに従い、ＣＰＵ３６が、各種の演算処理を実行することにより、上述した各種の検出信号や入力信号に基づいて、インジェクタ５０の駆動信号や、他ＥＣＵへの出力信号が生成される。

ここで、本実施形態においては、燃料噴射開始時期の精度を高めるべく、マイコン２６において、クランク角信号が発生する角度間隔（例えば、１０°ＣＡ）よりも詳細な角度間隔（例えば、１°ＣＡ）で発生する詳細クランク角信号が生成される。燃料噴射開始時期が到来したか否かは、その詳細クランク角信号に基づいて判断される。

詳細クランク角信号は、タイマ３２の内部に設けられた、角度検出部３４において生成される。以下に、角度検出部３４の構成や動作に関して、図面を参照しつつ、詳細に説明する。図２は、角度検出部３４の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、角度検出部３４は、周期計測部５２、周期予測部５４、信号間隔演算部５６、及び詳細クランク角信号生成部５８を有する。

周期計測部５２は、入力されたクランク角信号に基づき、クランク角信号の周期を計測する。つまり、クランク角信号のパルスが入力されたタイミングごとに、最新のパルスと前回入力されたパルスとの、クランク角信号の連続する２つのパルスの立ち上がりエッジ間の時間間隔を、クランク角信号の周期として計測する。計測したクランク角信号周期Ｔ（ｉ）は、周期予測部５４及び信号間隔演算部５６に出力される。

周期予測部５４は、周期計測部５２によって計測された過去のクランク角信号周期に基づき、次回のクランク角信号のパルスが入力されるまでの信号周期Ｔ（ｉ+１）として、予測された次回のクランク各信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を求める。例えば、過去、２回分のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）、Ｔ（ｉ−１）から、クランク軸の回転の角加速度（角減速度）を求め、その角加速度（角減速度）の分だけ、直前のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を増減することにより、予測された次回のクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を求めることができる。この際、３回分以上のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）、Ｔ（ｉ−１）、Ｔ（ｉ−２）、…から角加速度（角減速度）を求めるようにしても良い。また、直前のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）ではなく、複数回のクランク角信号周期の平均値（加重平均値）に対して、角加速度（角減速度）の分だけ増減して、予測された次回のクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を求めるようにしても良い。

信号間隔演算部５６は、周期予測部５４によって予測された次回のクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）内における、詳細クランク角信号の発生間隔を定める信号間隔を演算する。

ここで、背景技術の欄、及び発明が解決しようとする課題の欄において説明したように、従来技術として、次回のクランク角信号周期を予測し、その次回のクランク角信号周期内において、詳細クランク角信号（逓倍信号）を生成するものがあった。しかしながら、従来技術では、図３に示すように、詳細クランク角信号（逓倍信号）の発生間隔は、予測された次回のクランク角信号周期において、一定となっていた。

ところが、実際には、クランク軸の回転角速度は、クランク角信号周期内においても変化する。このため、例えば最初に出力される詳細クランク角信号（逓倍信号）は、クランク軸の回転が加速しているときには、図３の誤差Ｂだけ、実際のクランク角の変化よりも早く生成されてしまう。逆に、クランク軸の回転が減速しているときには、図３の誤差Ａだけ、遅く生成されてしまう。

このような誤差は、図４に示すように、従来技術が、予測されたクランク角信号周期内において、角速度が一定であると近似していることに起因して発生する。そして、このような誤差は、図４から明らかなように、角速度の変化が大きいほど、すなわち、角加速度（角減速度）が大きいほど、大きくなる。ただし、誤差は、図４に示すように、クランク角信号のパルスの立ち上がりエッジが入力されるごとに、正しいクランク角度が得られるため、零にリセットされる。

そこで、本実施形態では、信号間隔演算部５６が演算する信号間隔を、クランク軸の回転の加速や減速に応じて変化させるようにした。具体的には、信号間隔演算部５６は、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）よりも予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）が短く、クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、最初の詳細クランク角信号の信号間隔が最も長くなり、その後、徐々に詳細クランク角信号の信号間隔が短くなるように、信号間隔を演算する。逆に、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）よりも予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）が長く、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合には、最初の詳細クランク角信号の信号間隔が最も短くなり、その後、徐々に詳細クランク角信号の信号間隔が長くなるように、信号間隔を演算する。

そして、詳細クランク角信号生成部５８は、信号間隔演算部５６によって演算された信号間隔が経過するごとに、詳細クランク角信号を出力する。これにより、図３に示すように、従来技術に比較して、誤差の低減された詳細クランク角信号を出力することが可能になる。

なお、信号間隔演算部５６では、各クランク角信号周期Ｔにおいて、出力すべき詳細クランク角信号の数Ｎに関する情報を詳細クランク角信号生成部５８から得て、各信号間隔を演算する。ただし、信号間隔演算部５６が、その信号数Ｎについての情報を保有している場合には、詳細クランク角信号生成部５８から信号数Ｎに関する情報を得る必要はない。また、信号間隔演算部５６は、詳細クランク角信号生成部５８から詳細クランク角信号が出力されるごとに、次に出力される詳細クランク角信号までの信号間隔を演算する。そのため、信号間隔演算部５６は、詳細クランク角信号生成部５８から出力済みの詳細クランク角信号の数ｎを取得するとともに、詳細クランク角信号自体を入力する。

次に、信号間隔演算部５６における信号間隔の具体的な演算手法について説明する。

信号間隔演算部５６では、以下の数式１を用いて、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）を算出する。

数式１の第１項は、詳細クランク角信号の周期の基本成分を示し、第２項は、クランク軸の回転の角加速度（角減速度）に応じた補正成分を示している。第１項に含まれるＴ_μ０は、以下の数式２により算出される。

数式２に示すように、Ｔ_μ０は、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）と予測したクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）との平均値として算出される。

ここで、予測されたクランク角信号周期内における、詳細クランク角信号の最初の信号間隔は、クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を詳細クランク角信号の全数Ｎで割った値では長くなりすぎ、予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を全数Ｎで割った値では短くなりすぎる。逆に、詳細クランク角信号の最初の信号間隔は、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を詳細クランク角信号の全数Ｎで割った値では短くなりすぎ、予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を全数Ｎで割った値では長くなりすぎる。

そこで、本実施形態では、まず、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）と予測したクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）との平均値Ｔ_μ０を全数Ｎで割った値を詳細クランク角信号の信号間隔の基本成分とした。そして、この基本成分に対して、第２項の補正成分を加算（又は減算）して詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）を算出するようにした。

補正成分である第２項に含まれるＴ_μｄは、以下の数式３により算出される。

上記のように、Ｔ_μｄは、予測された信号周期Ｔ’（ｉ＋１）から、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）と予測したクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）との平均値Ｔ_μ０を減じることによって算出される。このため、Ｔ_μｄは、クランク軸の回転の角加速度（角減速度）の大きさに応じて、変化することになる。すなわち、クランク軸の回転が加速しているときには、Ｔ_μｄは負の値をとり、角加速度が大きくなるほど、絶対値が大きくなる。従って、クランク軸の回転が加速しているときには、第１項の基本成分から、第２項の角加速度に応じた補正成分を減算することによって、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）が算出される。逆に、クランク軸の回転が減速しているときには、Ｔ_μｄは正の値をとり、角加速度（角減速度）が大きくなるほど、絶対値が大きくなる。従って、クランク軸の回転が減速しているときには、第１項の基本成分に、第２項の角加速度に応じた補正成分を加算することによって、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）が算出される。

さらに、Ｔ_μｄは、予測された信号周期Ｔ’（ｉ＋１）から平均値Ｔ_μ０を減じることによって算出されるので、このＴ_μｄを含む第２項により、実際の角加速度（角減速度）に応じた補正成分を精度良く算出することができる。つまり、平均値Ｔ_μ０は、いわば、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）と予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）との切り替わり時点における信号周期を表していると言える。このため、平均値Ｔ_μ０により表せられる信号周期は、過去の信号周期Ｔ（ｉ）よりも、予測された信号周期Ｔ’（ｉ＋１）に近い時点の信号周期を表すものとなる。そのため、その平均値Ｔ_μ０により表される信号周期との差を用いることで、より実際の角加速度（角減速度）に精度良く対応する補正成分を算出することができる。

ただし、Ｔ_μｄは、予測された信号周期Ｔ’（ｉ＋１）から過去の信号周期Ｔ（ｉ）を減じることによって算出されても良い。また、Ｔ_μ０、Ｔ_μｄを算出するための１つの要素となる過去の信号周期Ｔ（ｉ）は、予測された信号周期Ｔ’（ｉ＋１）の１つ前の信号周期そのものであっても良いし、過去数回の信号周期の平均（加重平均）により算出したものであっても良い。

本実施形態では、上述した数式１を用いて詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）を求めるため、クランク軸の回転が加速している場合、その加速の度合いに応じて、最初の詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（１）が最も長くなり、その後、徐々に短くなるように、各々の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）を算出することができる。逆に、クランク軸の回転が減速している場合には、その減速の度合いに応じて、最初の詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（１）が最も短くなり、その後、徐々に長くなるように、各々の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）を算出することができる。もちろん、全ての詳細クランク信号の信号間隔の合計値は、予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）に一致することになる。

さらに、数式１により算出される最初の詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（１）は、クランク軸の回転が加速している場合、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を詳細クランク角信号の全数Ｎで割った値よりも短く、予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を全数Ｎで割った値よりも長くすることができる。また、クランク軸の回転が減速している場合、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を詳細クランク角信号の全数Ｎで割った値よりも長く、予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）を全数Ｎで割った値よりも短くすることができる。

図５に、数式１により算出される、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）がどのように変化するかの一例を示す。なお、図５には、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）よりも予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ＋１）が長くなり、クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合の例を示している。また、図５に示す例では、クランク角信号周期Ｔの間に出力される詳細クランク角信号の数を６個にしている。

図５に示す例では、数式１の補正成分は正の値を取るので、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）は、基本成分に補正成分を加算することによって算出される。そして、補正成分の大きさは、信号間隔の順番が遅くなるほど、大きくなるように算出される。このため、最初の詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（１）が最も短くなる。そして、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）は、信号間隔の順番が遅くなるほど徐々に長くなるように算出される。

次に、信号間隔演算部５６の詳細な内部構成の一例を、図６に基づいて説明する。図６に示すように、過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）及び予測されたクランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）は、減算器６０及び加算器６４に入力される。

減算器６０では、予測クランク角信号周期Ｔ’（ｉ+１）から過去のクランク角信号周期Ｔ（ｉ）を減じた減算結果（Ｔ’（ｉ+１）−Ｔ（ｉ）＝２Ｔ_μｄ）が出力される。乗算器６２は、その減算結果（２Ｔ_μｄ）に、１／（Ｎ+１）を乗じる。その乗算結果（２Ｔ_μｄ／（Ｎ+１））は、加算器７４に入力される。

加算器６４による加算結果（（Ｔ’（ｉ+１）＋Ｔ（ｉ））は、乗算器６６において、１／２が乗じられる。そのため、乗算器６６による乗算結果は、平均値Ｔ_μ０に等しくなる。この平均値Ｔ_μ０は、選択器６８の一方の入力端子に入力される。選択器６８の他方の入力端子には、信号間隔演算部５６から出力された信号間隔Ｔμ（ｎ）×Ｎを保持する信号間隔レジスタ７０からの信号が入力される。なお、信号間隔レジスタ７０が保持する信号間隔Ｔμ（ｎ）×Ｎの値は、詳細クランク角信号生成部５８が詳細クランク角信号を出力するごとに更新される。

そして、指示器７２は、選択器６８に対して、いずれの入力値を出力すべきか指示するものである。この指示器７２は、詳細クランク角信号生成部５８から与えられる、詳細クランク角信号の出力数ｎに応じて、いずれの入力値を出力すべきかを指示する。具体的には、詳細クランク角信号の出力数ｎは、クランク角信号のパルスの立ち上がりエッジが入力されたときに“１”にリセットされる。すると、指示器７２は、選択器６８に対して、平均値Ｔ_μ０を出力するように指示する。一方、指示器７２は、詳細クランク角信号の出力数ｎが２以上になると、信号間隔レジスタ７０に保持されている信号間隔Ｔμ（ｎ）×Ｎを出力するように指示する。

ここで、上述した数式１は、以下の数式４に示すように変形することができる。

つまり、詳細クランク角信号の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）に信号数Ｎを乗じた場合、最初の信号間隔Ｔ_μ（１）×Ｎは、平均値Ｔ_μ０と２Ｔ_μｄ／（Ｎ＋１）との加算演算により算出することができる。また、２番目以降の信号間隔と信号数Ｎとの乗算値は、該当の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）の直前の信号間隔Ｔ_μ（ｎ−１）と信号数Ｎとの乗算値に、２Ｔ_μｄ／（Ｎ＋１）を加算することにより算出することができる。

上述したように、選択器６８により、平均値Ｔ_μ０が選択されると、加算器７４において、平均値Ｔ_μ０と２Ｔ_μｄ／（Ｎ＋１）との加算演算が行われる。従って、加算器７４から、最初の信号間隔Ｔμ（１）に信号数Ｎを乗じた値が出力される。一方、選択器６８により、信号間隔レジスタ７０からの入力値が選択された場合、選択器６８から、直前の信号間隔Ｔ_μ（ｎ−１）に信号数Ｎを乗じた値が出力される。このため、加算器７４において、２Ｔ_μｄ／（Ｎ＋１）を加算することにより、今回の信号間隔Ｔ_μ（ｎ）に信号数Ｎを乗じた値が出力される。

なお、詳細クランク角信号生成部５８に、信号間隔Ｔ_μ（ｎ）に信号数Ｎを乗じた値をそのまま出力し、詳細クランク角信号生成部５８において、１／Ｎを乗じても良いし、信号間隔演算部５６内に１／Ｎを乗ずる乗算器を設けても良い。

このようにして算出した詳細クランク角信号の誤差をシミュレーションにより求めたところ、図７に示すように、従来技術に比較して、大幅に誤差を低減できることが確認できた。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、角度検出部３４は、ハードウェアにより構成され、詳細クランク角信号をハード的に生成する例について説明した。しかしながら、マイコン２６において、ソフトウェアを用いて、詳細クランク角信号を生成することも可能である。

また、上述した実施形態では、クランク軸の回転が加速する場合と、減速する場合の両方において、詳細クランク角信号の信号間隔を変化させる例について説明した。しかしながら、例えば、エンジンに燃料を噴射するクランク角度がほぼ一定であり、そのクランク角度においては、クランク軸の回転の加速と減速のいずれか一方に応じて、詳細クランク角信号の信号間隔を変化させれば、十分に詳細クランク角信号の精度が確保できることも考えられる。そのような場合には、クランク軸の回転の加速と減速とのいずれか一方に応じて、詳細クランク角信号の信号間隔を変化させるようにしても良い。

２カム軸センサ
１０クランク軸センサ
２０エンジンＥＣＵ
２６マイコン
３４角度検出部
５２周期計測部
５４周期予測部
５６信号間隔演算部
５８詳細クランク角信号生成部

Claims

エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
前記クランク角信号が入力されるごとに、前記計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された信号周期の間に、前記回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
前記詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、前記クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が短くなるように、詳細クランク角信号を生成するものであり、
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記予測された信号周期の間に、予め定められたＮ（Ｎは整数）個の詳細クランク角信号を生成するものであり、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、前記クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔を、前記過去の信号周期と前記予測された信号周期の平均値をＮで割った値から、前記クランク軸の回転の角加速度に応じた値を減算して算出することにより、前記過去の信号周期をＮで割った値よりも短く、前記予測された信号周期をＮで割った値よりも長く設定することを特徴とする内燃機関用電子制御装置。
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の２番目以降の信号間隔を算出する際、算出しようとする信号間隔の１つ前の信号間隔を基準として、前記クランク軸の回転の角加速度に応じた値を減算して、該当する信号間隔を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用電子制御装置。
エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
前記クランク角信号が入力されるごとに、前記計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された信号周期の間に、前記回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
前記詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、前記クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が長くなるように、前記詳細クランク角信号を生成するものであり、
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記予測された信号周期の間に、予め定められたＮ（Ｎは整数）個の詳細クランク角信号を生成するものであり、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、前記クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔を、前記過去の信号周期と前記予測された信号周期の平均値をＮで割った値から、前記クランク軸の回転の角加速度に応じた値を加算して算出することにより、前記過去の信号周期をＮで割った値よりも長く、前記予測された信号周期をＮで割った値よりも短く設定することを特徴とする内燃機関用電子制御装置。
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の２番目以降の信号間隔を算出する際、算出しようとする信号間隔の１つ前の信号間隔を基準として、前記クランク軸の回転の角加速度に応じた値を加算して、該当する信号間隔を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関用電子制御装置。
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記詳細クランク角信号の信号間隔Ｔμ（ｎ）を、以下の数式１に従って算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関用電子制御装置。
エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
前記クランク角信号が入力されるごとに、前記計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された信号周期の間に、前記回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
前記詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が短く、前記クランク軸の回転が加速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が短くなるように、詳細クランク角信号を生成するものであり、
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記詳細クランク角信号の信号間隔Ｔμ（ｎ）を、以下の数式２に従って算出することを特徴とする内燃機関用電子制御装置。
エンジンのクランク軸の回転に伴って、所定の回転角度間隔で発生するクランク角信号を入力し、そのクランク角信号の信号周期を計測する計測手段と、
前記クランク角信号が入力されるごとに、前記計測手段により計測された過去の信号周期に基づき、次回のクランク角信号が入力されるまでの信号周期を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された信号周期の間に、前記回転角度間隔よりも詳細な間隔でクランク軸の回転角度位置を示す詳細クランク角信号を生成する詳細クランク角信号生成手段と、を備え、
前記詳細クランク角信号生成手段は、過去の信号周期よりも予測された信号周期が長く、前記クランク軸の回転が減速しているとみなせる場合、前記予測手段によって予測された信号周期の間に生成される前記詳細クランク角信号の最初の信号間隔から徐々に信号間隔が長くなるように、前記詳細クランク角信号を生成するものであり、
前記詳細クランク角信号生成手段は、前記詳細クランク角信号の信号間隔Ｔμ（ｎ）を、以下の数式３に従って算出することを特徴とする内燃機関用電子制御装置。