JPH06213052A - ４サイクルエンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランク軸にのみ取り付けられたセンサで、
燃料カットによる失火を利用し、エミッションに悪影響
を与えない簡素で低コストな気筒判別を行うこと。 【構成】 回転角センサ３より送られてくる回転角信号
と基準角信号に基づいてマイクロコンピュータ４の回転
角カウンタはカウントを始め、前記回転角カウンタに基
づいて各気筒とも３６０°ＣＡ毎に燃料噴射弁５により
グループ噴射を、点火装置６によりグループ点火をする
ように制御信号を出力する。次に、マイクロコンピュー
タ４は任意の一つの気筒に噴射燃料を供給しないことに
より故意に失火を発生させ気筒判別を行い、更に、この
失火が検出された時期を前に任意に選んだ気筒の点火時
期とする。気筒判別が行われたあとは、これより得られ
る情報をもとに７２０°ＣＡ毎の独立噴射制御に切り換
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、独立噴射を行う噴射装
置を有する４サイクルエンジンの制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、エンジンの気筒判別はカム軸に取
り付けられたカム軸の一回転（エンジンの二回転）に一
回パルス（基準信号）を出力する基準位置センサとクラ
ンク軸に取り付けられエンジンの所定角（例えば３０°
ＣＡ（クランク角））毎にパルス（クランク角信号）を
出力するクランク角センサからの各信号に応じて行われ
ている（例えば特開昭６２−１３９９７６号公報等）。

【０００３】また、エンジンの二回転に一回パルスを出
力する基準位置センサの異常時にエンジン二回転に二回
出力される信号のいずれか一方を仮の基準位置と仮設定
し、この仮設定された基準位置に基づいて決められる点
火気筒に点火信号を出力してもエンジンの出力が低下し
ない場合は前記仮設定された基準位置を真の基準位置と
判断する基準位置センサ異常時のエンジンの気筒判別方
法が知られている（例えば特開平３−２７５９８１号公
報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、エンジンの出力
向上やエミッションの悪化を防止する目的から各気筒独
立に噴射制御が行われているが、このためには気筒判別
が必須となる。しかし、前述した特開昭６２−１３９９
７６号公報に示されている気筒判別方法ではクランク軸
以外にカム軸にもセンサが必要となり、構成が複雑化し
コストが高くなるなどの問題がある。また、特開平３−
２７５９８１号公報のような方法の場合には、仮設定さ
れていた基準位置が誤っていた時に、未燃焼燃料が排出
されエミッションの悪化が懸念される。そこで、本発明
は、エミッションを悪化させず、クランク軸にのみセン
サを設けることで、低コストで気筒判別を良好に行う４
サイクルエンジンの制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
図１に示すように、エンジンが始動してから気筒判別が
行われるまでエンジンの一回転に最低一回全インジェク
タについて燃料供給を行う燃料噴射制御手段と、前記エ
ンジンのクランク軸にのみ設置され、前記エンジンの一
回転につき一回転する前記クランク軸の回転角を検出し
て、前記クランク軸の所定回転角毎の回転角信号と前記
クランク軸の所定回転角位置での基準角信号とを出力す
る回転角検出手段と、前記エンジンの失火を検出する失
火検出手段と、前記回転角信号毎にカウント値をカウン
トする回転角カウンタ手段と、前記回転角カウンタ手段
のカウント値に基づいて各気筒の燃料噴射時期を制御す
る燃料噴射時期制御手段と、特定の一つの気筒への噴射
燃料の供給を停止する特定気筒燃料停止手段と、前記特
定気筒燃料停止手段により特定気筒の噴射燃料の供給を
停止し、前記失火検出手段により失火が検出されたか否
かで気筒判別を行う気筒判別手段と、前記気筒判別手段
により気筒判別が行われた後、前記燃料噴射時期制御手
段に基づいてクランク角７２０°に一度前記各インジェ
クタに噴射燃料を独立して供給する独立燃料噴射制御手
段とを備えることを特徴とする４サイクルエンジンの制
御装置を提供するものである。

【０００６】

【作用】以上のような構成をとることにより、回転角セ
ンサより送られてくる回転角信号と基準角信号とから回
転角カウンタはカウントを始め、前記回転角カウンタに
基づいて燃料噴射時期制御手段は燃料噴射制御手段にエ
ンジンが始動してから気筒判別が行われるまでエンジン
の一回転に最低一回全インジェクタについて燃料供給を
するように制御信号を出力する。次に、特定気筒燃料噴
射停止手段が特定の一つの気筒に噴射燃料の供給を停止
する。そして、特定気筒に故意に失火を発生させ、失火
検出手段によりこれを検出する。失火が検出されると気
筒判別手段により気筒判別を行う。更に、この失火が検
出された時期を前に任意に選んだ気筒の点火時期とす
る。気筒判別が行われたあとは、前記回転角カウンタの
真のカウント値に基づいて、７２０°ＣＡ毎に独立燃料
噴射制御手段により各気筒独立燃料噴射を行うようにす
る。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例として、本発明をＶ型６気筒
エンジンに用いた例について説明する。

【０００８】図２に本実施例の構成図を示す。以下、こ
の構成図に従って説明する。エンジンの一回転につき一
回転するクランク軸１にロータ２が取り付けられてお
り、このロータ２の外周には所定角度（３０°ＣＡ）毎
に歯部２ａが形成されていて、回転角センサ３との連携
によって回転角信号を出力する。また、ロータ２の基準
位置２ｂに相当する部分の欠歯部により回転角信号を欠
落させて基準角信号を発生する。この基準角信号を含む
回転角信号はマイクロコンピュータ（以下、マイコンと
する）４に入力される。

【０００９】マイコン４は回転角カウンタ手段、燃料噴
射時期制御手段、点火時期制御手段、失火検出手段、特
定気筒燃料停止手段、気筒判別手段に相当する機能を有
する。

【００１０】回転角カウンタ手段は、気筒判別されてい
ない場合、最初に出力された基準角信号を特定気筒であ
る第１番目の気筒（以下、第ｎ番目の気筒を＃ｎであら
わす）の点火時期前１８０°ＣＡと仮判定する。また、
この時の回転角カウンタのカウント値（以下、ＣＣＲＡ
ＮＫであらわす）を６とする。その後、３０°ＣＡ毎に
回転角信号をカウントする。さらに、ＣＣＲＡＮＫ＝２
４になるとクリアするようになっている。気筒判別後
は、判別後最初に出力される基準角信号を♯１の真の点
火時期前１８０°ＣＡとして、真のＣＣＲＡＮＫでカウ
ント、クリアを繰り返す。

【００１１】燃料噴射時期制御手段は各気筒の燃料噴射
弁５に燃料噴射信号を出力するものであり、気筒判別さ
れていないときは仮のＣＣＲＡＮＫに基づいて各気筒と
も１行程につき２回以上噴射する３６０°ＣＡタイミン
グ制御を行い、気筒判別後は真のＣＣＲＡＮＫに基づい
て１行程１回独立噴射の７２０°ＣＡタイミング制御を
行う。

【００１２】点火時期制御手段は点火装置６を介して各
気筒の点火プラグ７に点火信号を出力するものであり、
気筒判別されていない時は仮のＣＣＲＡＮＫに基づいて
各気筒とも１行程につき２回点火をする３６０°ＣＡタ
イミング制御を行う。気筒判別後は真のＣＣＲＡＮＫに
基づいて１行程１回独立点火の７２０°ＣＡタイミング
制御を行う。

【００１３】失火検出手段は特開平４−１２８５３６号
公報に記載されているような圧縮上死点近傍の所定クラ
ンク角のエンジン回転速度を順次検出するとともに、前
回のエンジン回転速度と最新のエンジン回転速度とを順
次比較し、その差が一定値を上回っているか否かに基づ
いて失火が発生したかを判別するものである。

【００１４】特定気筒燃料噴射停止手段はエンジン状態
から一気筒のみ失火してもエンジンストール、運転性の
悪化等に影響しないと判断した場合、燃料噴射時期制御
手段に特定気筒である♯１のみ燃料カットする信号を出
力する。

【００１５】気筒判別手段は、失火検出手段で検出され
た前記燃料カットによる失火時期と回転角信号および基
準角信号から♯１の真の点火時期を認識し、エンジンの
気筒判別を行う。また、気筒判別後は基準角信号に基づ
いてＣＣＲＡＮＫを真の値にリカバリーする。

【００１６】図３は、本実施例の制御フローチャートを
示したものである。以下このフローチャートに従って説
明する。このフローチャートは３０°ＣＡ周期の角度割
り込みで行われる。

【００１７】まず、ステップ１において始動開始後１回
目の基準角信号が回転角センサにより検出されたかどう
かを判別する。検出されていないと判別されるとステッ
プ２４でＣＣＲＡＮＫ＝６とした後、ステップ２５でフ
ューエルカット（以下、Ｆ／Ｃであらわす）カウンタを
クリアし、ステップ２６でディレイカウンタをクリア
し、ステップ２７でＦ／Ｃフラグをクリアする。以上の
処理を基準角信号（欠歯部）が検出されるまで繰り返
す。この間、燃料噴射と点火に関する制御は行わない。

【００１８】次に、失火が検出されるまでの処理を説明
する。ステップ１において、基準角信号が検出されると
ステップ２においてＣＣＲＡＮＫのカウントを開始す
る。次にステップ３に進みＣＣＲＡＮＫ＝２４か調べ、
ＣＣＲＡＮＫ＝２４であればステップ４でカウンタをリ
セットし、ＣＣＲＡＮＫ＝０としてからステップ５に進
む。ＣＣＲＡＮＫ＝２４でなければ直接ステップ５に進
む。次に、ステップ５で気筒判別フラグがオンになって
いるかどうか、つまり、気筒判別が終了したか調べる。
気筒判別フラグがオフのとき、ステップ６に進む。ステ
ップ６ではＦ／Ｃフラグがオンになっているか判別す
る。Ｆ／Ｃフラグがオフのときステップ７でＦ／Ｃの開
始条件が成立しているかどうかを判別する。ここで、Ｆ
／Ｃの成立条件とは本実施例では、 １．始動後所定時間（５００ｍｓ）経過したかどうか、 ２．エンジン回転変動率が所定値（０）以下かどうか、 ３．回転数が所定値（７００ｒｐｍ）以上かどうか、 の３つとした。これは、エンジン始動時に回転数が上昇
する期間は失火検出が難しいため、また、回転数が低い
ときにＦ／Ｃを行うと運転性が悪化し、エンジンストー
ルをおこす可能性があるため、これらの条件下でのＦ／
Ｃを避けるためである。これらの成立条件をすべて満た
していると次のステップ８へと進む。ここで、Ｆ／Ｃフ
ラグをオンにする。次に、ステップ９でディレイカウン
タが０であるか判別する。０であれば、ステップ１０に
進む。ステップ１０では前述した特開平４−１２８５３
６号公報に示されているような失火検出手段によって特
定気筒である♯１の失火が検出されたかを判別する。失
火が検出されなかったときステップ２０に進む。ステッ
プ２０ではＦ／Ｃカウンタが８より大きいか判別する。
８以下のとき、ステップ２３に進む。ステップ２３では
仮に設定されたＣＣＲＡＮＫに同期したグループ噴射の
処理を行っている。また、これに加え、Ｆ／Ｃフラグが
オンとなっているときに、特定気筒の♯１へのＦ／Ｃを
行う処理も行っている。詳細は後述する。次に、ステッ
プ１３において、グループ点火を行う。以上の処理をス
テップ１０にて♯１の失火が検出されるまで行われる。
ただし、ステップ６において、Ｆ／Ｃフラグがオンにな
っているときは、ステップ８に進む。

【００１９】次に、ステップ１０において、♯１の失火
が検出されてからの処理について説明する。ステップ１
０において失火が検出されると、ステップ１１に進む。
ステップ１１において、失火が検出されるとカウントの
始まるディレイカウンタのカウントを行う。次に、ステ
ップ１２において、失火が検出されてから基準角信号が
検出されるまで行われるディレイ処理を行う。詳細は後
述する。ステップ１３ではグループ点火を行う。そし
て、ステップ１に戻る。ステップ１からステップ９まで
は先に述べた通りの処理を行う。ただ、ステップ９では
ディレイカウンタがカウントされているので、ステップ
１１に進む。

【００２０】次にステップ１２に示したディレイ処理サ
ブルーチンについて図４に従って説明する。ステップ１
２においてディレイ処理サブルーチンにはいると、ま
ず、ステップ２８においてディレイカウンタが２である
かどうかを判別し、２であれば♯１に燃料噴射を行う。
このとき、♯１に噴く燃料量はグループ噴射時の噴射燃
料量の２回分とする。ステップ２８でディレイカウンタ
が２でなければステップ３０に進み、今度は、ディレイ
カウンタが６であるかどうかを判別する。ここで、カウ
ンタが６でなかったときはステップ３２に進み、６のと
きはステップ３１に進む。ステップ３１では、♯２、♯
３にグループ噴射一回分の燃料噴射を行いステップ３２
に進む。ステップ３２では基準角信号の有無を判別し、
基準角信号がなければこのままこのルーチンを抜け、基
準角信号があれば次のステップ３３に進む。ステップ３
３ではＣＣＲＡＮＫ＝１８とする。ここでは、ＣＣＲＡ
ＮＫを仮の値から真の値に補正する処理を行っている。
そして、ステップ３４で気筒判別が終了したことを示す
気筒判別フラグをオンにしてこのルーチンを抜ける。以
上がディレイ処理期間に行われる処理である。このディ
レイ期間は失火が検出されてから基準角位置が検出され
るまでに次の点火に必要な燃料を供給するために設けて
いる。

【００２１】ディレイ処理が終わり、ステップ３４で気
筒判別フラグがたてられたのちに、ステップ５に来る
と、次にステップ１５に進む。ステップ１５でＦ／Ｃカ
ウンタをクリアし、次のステップ１６ではディレイカウ
ンタをクリアする。さらに、ステップ１７でＦ／Ｃフラ
グをクリアしたのちに、ステップ１８で７２０°ＣＡに
一度各インジェクタに独立して燃料を供給する独立噴射
を、ステップ１９で７２０°ＣＡに一度各気筒独立して
点火をする独立点火を行う。

【００２２】次に図３のステップ２３で行われるグルー
プ噴射サブルーチンについて、図５に示したフローチャ
ートに従って説明する。グループ噴射サブルーチンに入
ると、ステップ３５においてＣＣＲＡＮＫが９、または
２１であるかを判別する。ＣＣＲＡＮＫが９または２１
であればステップ３８に進み、Ｆ／Ｃフラグがオンにな
っているか判別する。Ｆ／Ｃフラグがオンになっている
とき、ステップ４１に進む。ステップ４１ではＦ／Ｃカ
ウンタをひとつカウントする。そして、次のステップ４
２ではＦ／Ｃカウンタが４より大きいか判別する。ここ
では、Ｆ／Ｃが４回以上行われると運転性が悪化すると
してＦ／Ｃを行わない。つまり、ステップ３９に進み、
♯１について燃料噴射を行う。そして、ステップ４０で
♯４にも燃料噴射を行い、このルーチンを抜ける。ステ
ップ４２でＦ／Ｃカウンタが４以下のときは♯１にＦ／
Ｃを行う。つまり、ステップ４０に進み、♯４にのみ燃
料噴射を行いこのルーチンを抜ける。

【００２３】ステップ３５でＣＣＲＡＮＫが９と２１以
外のときステップ３６に進む。ステップ３６ではＣＣＲ
ＡＮＫが１か１３であるかを判別する。ＣＣＲＡＮＫが
１か１３であれば、ステップ４５に進み♯２に燃料噴射
を、ステップ４６で♯５に燃料噴射を行いこのルーチン
を抜ける。ステップ３７でも同様に、ＣＣＲＡＮＫが５
か１７のときにステップ４３で♯３に燃料噴射を、ステ
ップ４４で♯６に燃料噴射を行いこのルーチンを抜け
る。ＣＣＲＡＮＫがそれ以外の値のときには何も行わな
いでこのルーチンを抜ける。

【００２４】以上の処理を行うことにより、Ｆ／Ｃフラ
グが立っており、Ｆ／Ｃが４回行われていないときに、
♯１にたいしてのみＦ／Ｃを行い、その他の気筒につい
ては通常のグループ噴射を行うことができる。

【００２５】図６は、本実施例の回転角信号および基準
角信号に基づいた各気筒の行程タイミングと燃料噴射タ
イミングおよび点火タイミングを示したタイミングチャ
ートである。以下、図６に従って説明する。

【００２６】エンジン始動時、仮のＣＣＲＡＮＫに基づ
き♯１と♯４、♯２と♯５、♯３と♯６の各グループと
も３６０°ＣＡ毎に同じタイミングでグループ噴射およ
びグループ点火を行う。その後、任意に定められた燃料
カット開始条件が全て成立すると特定気筒である♯１の
燃料カットを行う。本実施例では、任意気筒を♯１とし
ているがその他の気筒でもよい。燃料カット回数は少な
くとも一回の失火を確実に発生させるために最大４回行
うものとする。例えばこのタイミングチャートのよう
に、基準角が検出されてから二回目の点火信号で失火を
検出しようとしても前回の点火信号前の噴射燃料が残っ
ている場合には失火しない。この様な場合に次の点火信
号で確実に失火させるためには４回の燃料カットが必要
となる。もし、４回の燃料カットで失火が検出されなか
ったときは、運転性が悪化するとして燃料カットを一時
中断する。この燃料カットにより♯１の爆発行程後のエ
ンジンの回転低下により失火が検出された場合、この失
火時期を♯１の真の点火時期と認識する。失火検出後、
始めての基準角信号が検出されるまでディレイ期間を設
け次の点火に必要な燃料噴射を行う。そして、基準角信
号が検出されると、これを♯１の真の点火時期前１８０
°ＣＡとすべくＣＣＲＡＮＫ＝１８に再設定し、さら
に、気筒判別が確定したとして気筒判別フラグをＯＮと
する。

【００２７】その後は、再設定された真のＣＣＲＡＮＫ
に基づいて各気筒とも７２０°ＣＡ毎に独立噴射および
７２０°ＣＡ毎に独立点火を行う。また、ディレイカウ
ンタは、失火検出後に基準角信号が検出されるまでのデ
ィレイ期間のためのカウンタであり、気筒判別のための
失火を検出してから次の基準角信号が出力されるまでの
間３０°ＣＡ毎にカウントされるカウンタである。

【００２８】本実施例において、ロータ２、欠歯部２ｂ
および回転角センサ３が回転角検出手段に、また、ステ
ップ１０が失火検出手段に、ステップ２、４、２４、３
３が回転角カウンタ手段に、ステップ１８、３５、３
６、３７が燃料噴射時期制御手段に、ステップ２９、３
１、３９、４０、４３、４４、４５、４６が燃料噴射制
御手段に、ステップ４２が特定気筒燃料停止手段に、ス
テップ３４が気筒判別手段に、ステップ１８が独立燃料
噴射制御手段にそれぞれ相当し、機能する。

【００２９】なお、本実施例では、特定気筒として♯１
を選んでいるが、その他の気筒を特定気筒としてもよ
い。また、基準位置や回転角カウンタの設定も実施例以
外の設定でもよい。さらに、回転角信号と基準角信号を
ロータに欠歯部を設けることにより一枚のロータと一つ
の回転角センサとで検出しているが、これを、クランク
軸に設けられた回転角信号のみ出力するロータと、クラ
ンク軸に設けられた基準角のみ出力するロータと、これ
らのロータに対応して設けられた二つの回転角センサと
の組み合わせでもよい。グループ噴射とグループ点火の
グループも実施例の限りでなく、グループ噴射のグルー
プとグループ点火のグループとが異なる組み合わせでも
よい。点火の方法としては点火時期制御をマイクロコン
ピュータで行い、点火プラグへの分配はディストリビュ
ータで行うというものでもよい。

【００３０】また、特定気筒のＦ／Ｃのみ行っているが
同時に特定気筒の点火制御を禁止してもよい。さらに、
特定気筒へのＦ／Ｃによる失火のタイミングを基準角信
号から予測し、予測タイミングで失火した失火のみを気
筒判別に用いることで誤判別を防ぐようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明はクラン
ク軸に取り付けられたクランク軸の回転角信号と基準角
信号を出力するセンサのみの構成で独立噴射制御のため
の気筒判別を行うことができる。また、カム軸センサが
不要となり低コスト化ができるという優れた効果があ
る。さらに、失火検出時は燃料カットを行っているた
め、未燃ＨＣの排出も少なくエミッションの悪化もな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の一実施例の概略構成図である。

【図３】本発明の一実施例のマイクロコンピュータが行
う噴射・点火制御を示したフローチャートである。

【図４】本発明の一実施例のマイクロコンピュータが行
うディレイ処理を示したフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例のマイクロコンピュータが行
うグループ噴射制御を示したフローチャートである。

【図６】本発明の一実施例である内燃機関の噴射・点火
等のタイミングを示したタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ クランク軸 ２ ロータ ２ａ 歯部 ２ｂ 欠歯部 ３ 回転角センサ ４ マイクロコンピュータ ５ 燃料噴射弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンが始動してから気筒判別が行わ
   れるまでエンジンの一回転に最低一回全インジェクタに
   ついて燃料供給を行う燃料噴射制御手段と、 前記エンジンのクランク軸にのみ設置され、前記エンジ
   ンの一回転につき一回転する前記クランク軸の回転角を
   検出して、前記クランク軸の所定回転角毎の回転角信号
   と前記クランク軸の所定回転角位置での基準角信号とを
   出力する回転角検出手段と、 前記エンジンの失火を検出する失火検出手段と、 前記回転角信号毎にカウント値をカウントする回転角カ
   ウンタ手段と、 前記回転角カウンタ手段のカウント値に基づいて各気筒
   の燃料噴射時期を制御する燃料噴射時期制御手段と、 特定の一つの気筒への噴射燃料の供給を停止する特定気
   筒燃料停止手段と、 前記特定気筒燃料停止手段により特定気筒の噴射燃料の
   供給を停止し、前記失火検出手段により失火が検出され
   たか否かで気筒判別を行う気筒判別手段と、 前記気筒判別手段により気筒判別が行われた後、前記燃
   料噴射時期制御手段に基づいてクランク角７２０°に一
   度前記各インジェクタに噴射燃料を独立して供給する独
   立燃料噴射制御手段とを備えることを特徴とする４サイ
   クルエンジンの制御装置。