JPWO2004013479A1 - エンジン制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、前述したクランクシャフトの位相は、例えばクランクシャフト自身或いはそれと同期回転する部材の外周に等間隔に歯を形成すると共に一部に不等間隔部分を形成し、この爪の回転移動に伴って磁気センサ等のクランクパルス発生手段でクランクパルスを発生し、このクランクパルスの状態から前記歯の不等間隔部分に相当するクランクシャフトの特定回転位置を検出すると共に、例えばそのクランクシャフトの特定回転位置からのクランクパルスの数からクランクシャフトの回転角度、即ち位相を検出することができる。しかしながら、例えば前記磁気センサ等のクランクパルス発生手段と前記歯との関係が適正でないと、適正なクランクパルスが発生されない恐れがある。具体的には、磁気センサ等のクランクパルス発生手段で発生されるクランクパルスは、本来、正弦波のように連続的に変化している電流値を所定値でオンオフ信号に二値化しているので、例えばセンサと歯とが近すぎるとパルスが長く或いはオフ部がなくなり、センサと歯とが遠すぎるとパルスが短く或いはオン部がなくなる。そして、従来は、このクランクパルス発生手段の異常を検出する具体的な手法がなかった。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、クランクパルス発生手段の異常を確実に検出することが可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
また、本発明のうち請求項2に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項3に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
図2は、図1のエンジンでクランクパルスを送出する原理の説明図である。
図3は、本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
図4は、クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
図5は、吸入空気量算出部のブロック図である。
図6は、吸気圧力から吸入空気の質量流量を求める制御マップである。
図7は、燃料噴射量算出部及び燃料挙動モデルのブロック図である。
図8は、クランクパルスの等ピッチ、不等ピッチの検出原理の説明図である。
図9は、図1のエンジンコントロールユニットで行われるクランクパルス異常検出の演算処理を示すフローチャートである。
図10は、クランクパルス異常の説明図である。
図1は、例えばオートバイ用のエンジン及びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエンジン1は、4気筒4サイクルエンジンであり、シリンダボディ2、クランクシャフト3、ピストン4、燃焼室5、吸気管6、吸気バルブ7、排気管8、排気バルブ9、点火プラグ10、点火コイル11を備えている。また、吸気管6内には、アクセル開度に応じて開閉されるスロットルバルブ12が設けられ、このスロットルバルブ12の下流側の吸気管6に、燃料噴射装置としてのインジェクタ13が設けられている。このインジェクタ13は、燃料タンク19内に配設されているフィルタ18、燃料ポンプ17、圧力制御バルブ16に接続されている。なお、このエンジン1は所謂独立吸気系であり、前記インジェクタ13は、各気筒の各吸気管6に設けられている。
このエンジン1の運転状態は、エンジンコントロールユニット15によって制御される。そして、このエンジンコントロールユニット15の制御入力、つまりエンジン1の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト3の回転角度、つまり位相を検出するためのクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ20、シリンダボディ2の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ21、排気管8内の空燃比を検出する排気空燃比センサ22、吸気管6内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ24、吸気管6内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ25が設けられている。そして、前記エンジンコントロールユニット15は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ17、圧力制御バルブ16、インジェクタ13、点火コイル11に制御信号を出力する。
ここで、前記クランク角度センサ20から出力されるクランク角度信号の原理について説明する。本実施形態では、図2aに示すように、クランクシャフト3の外周に、略等間隔で複数の歯23を突設し、その接近を磁気センサ等のクランク角度センサ20で検出して、適宜電気的処理、所謂所定値による二値化処理を施してパルス信号を送出する。各歯23間の周方向へのピッチは、クランクシャフト3の位相(回転角度)にして30°であり、各歯23の周方向への幅は、クランクシャフト3の位相(回転角度)にして10°としている。但し、一箇所だけ、このピッチに従っておらず、その他の歯23のピッチに対して二倍のピッチになっている箇所がある。それは、図2aに二点鎖線で示すように、本来、歯のある部分に歯がない、特殊な設定になっており、この部分が不等間隔、即ち特定の回転位置に相当する。以下、この部分を歯抜け部とも記す。
従って、クランクシャフト3が等速回転しているときの各歯23のパルス信号列は図2bのように表れる。そして、図2aは圧縮上死点時の状態を示している(排気上死点も形態としては同じである)が、この圧縮上死点時の直前のパルス信号を図示“0”とし、その次のパルス信号に図示“1”、次のパルス信号に図示“2”、といった順で図示“4”までナンバリング(番号付け)する。この図示“4”のパルス信号に相当する歯23の次は歯抜け部なので、それを、あたかも歯が存在すると考えて1歯余分にカウントし、次の歯23のパルス信号には図示“6”とナンバリングする。これを繰り返してゆくと、今度は図示“16”のパルス信号の次に歯抜け部が接近するので、前述と同様に1歯余分にカウントし、次の歯23のパルス信号には図示“18”とナンバリングする。クランクシャフト3が二回転すると、4つの行程のサイクルが全て完了するので、図示“23”までナンバリングが済んだら、次の歯23のパルス信号には再び図示“0”とナンバリングする。原則的に、この図示“0”とナンバリングされた歯23のパルス信号の直後が圧縮上死点になっているはずである。このように、検出されたパルス信号列、又はその単体のパルス信号をクランクパルスと定義する。そして、このクランクパルスに基づいて、後述のようにして行程検出を行うと、クランクタイミングを検出することができる。なお、前記歯23は、クランクシャフト3と同期回転する部材の外周に設けても、全く同じである。
一方、前記エンジンコントロールユニット15は、図示されないマイクロコンピュータなどによって構成されている。図3は、このエンジンコントロールユニット15内のマイクロコンピュータで行われるエンジン制御演算処理の実施形態を示すブロック図である。この演算処理では、前記クランク角度信号からエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部26と、同じくクランク角度信号及び前記吸気圧力信号からクランクタイミング情報、即ち行程状態を検出するクランクタイミング検出部27と、このクランクタイミング検出部27で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記吸気温度信号及び前記吸気圧力信号から吸入空気量を算出する吸入空気量算出部28と、前記エンジン回転数算出部26で算出されたエンジン回転数及び前記吸入空気量算出部28で算出された吸入空気量に基づいて目標空燃比を設定したり、加速状態を検出したりすることにより、燃料噴射量と燃料噴射時期を算出設定する燃料噴射量設定部29と、前記クランクタイミング検出部27で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記燃料噴射量設定部29で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じた噴射パルスを前記インジェクタ13に向けて出力する噴射パルス出力部30と、前記クランクタイミング検出部27で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記エンジン回転数算出部26で算出されたエンジン回転数及び前記燃料噴射量設定部29で設定された燃料噴射量に基づいて点火時期を設定する点火時期設定部31と、前記クランクタイミング検出部27で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記点火時期設定部31で設定された点火時期に応じた点火パルスを前記点火コイル11に向けて出力する点火パルス出力部32とを備えて構成される。
前記エンジン回転数算出部26は、前記クランク角度信号の時間変化率から、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転速度をエンジン回転数として算出する。具体的には、前記隣合う歯23間の位相を、対応するクランクパルス検出所要時間で除したエンジン回転数の瞬間値と、その移動平均値からなるエンジン回転数の平均値とを算出する。
前記クランクタイミング検出部27は、前述した特開平10−227252号公報に記載される行程判別装置と同様の構成を有し、これにより例えば図4に示すように各気筒毎の行程状態を検出し、それをクランクタイミング情報として出力する。即ち、4サイクルエンジンにおいて、クランクシャフトとカムシャフトとは所定の位相差で常時回転し続けているから、例えば図4に示すようにクランクパルスが読込まれているとき、前述した歯抜け部から四番目の図示“9”又は“21”のクランクパルスは排気行程か又は圧縮行程の何れかである。周知のように、排気行程では排気バルブが開き、吸気バルブが閉じているので吸気圧力が高く、圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが開いているために吸気圧力が低く、若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸気行程で吸気圧力が低くなっている。従って、吸気圧力が低いときの図示“21”のクランクパルスは圧縮行程にあることを示しており、図示“0”のクランクパルスが得られた直後が圧縮上死点になる。このようにして、何れかの行程状態が検出できたら、この行程の間を、クランクシャフトの回転速度で補間すれば、現在の行程状態を更に細かく検出することができる。また、このように何れか気筒の行程が検出できれば、本実施形態の四つの気筒は所定の位相差で常時回転し続けているから、その他の気筒の行程も自ずと検出できる。
前記吸入空気量算出部28は、図5に示すように、前記吸気圧力信号及びクランクタイミング情報から吸気圧力を検出する吸気圧力検出部281と、吸気圧力から吸入空気の質量流量を検出するためのマップを記憶している質量流量マップ記憶部282と、この質量流量マップを用いて、検出された吸気圧力に応じた質量流量を算出する質量流量算出部283と、前記吸気温度信号から吸気温度を検出する吸気温度検出部284と、前記質量流量算出部283で算出された吸入空気の質量流量と前記吸気温度検出部284で検出された吸気温度とから吸入空気の質量流量を補正する質量流量補正部285とを備えて構成されている。つまり、前記質量流量マップは、例えば吸気温度20℃のときの質量流量で作成されているため、実際の吸気温度(絶対温度比)でこれを補正して吸入空気量を算出する。
本実施形態では、圧縮行程における下死点から吸気バルブ閉じタイミング間の吸気圧力値を用いて吸入空気量を算出する。即ち、吸気バルブ解放時は吸気圧力と気筒内圧力とがほぼ同等となるため、吸気圧力と気筒内容積及び吸気温度が分かれば気筒内空気質量を求めることができる。しかしながら、吸気バルブは圧縮行程開始後もしばらく開いているため、この間に気筒内と吸気管との間で空気が出入りして、下死点以前の吸気圧力から求めた吸入空気量は、実際に気筒内に吸入された空気量と異なる可能性がある。そのため、同じ吸気バルブ解放時でも、気筒内と吸気管との間で空気の出入りがない圧縮行程の吸気圧力を用いて吸入空気量を算出する。なお、更に厳密を期すために、既燃ガス分圧の影響を考慮して、それと相関の高いエンジン回転数を用いて、実験で求めたエンジン回転数に応じた補正を施してもよい。
また、独立吸気系である本実施形態では、吸入空気量算出のための質量流量マップは、図6に示すように、吸気圧力と比較的リニアな関係のものを用いている。これは、求める空気質量がボイルシャルルの法則(PV=nRT)に基づいているためである。これに対して、吸気管が全ての気筒で連結されている場合には、他の気筒の圧力の影響により、吸気圧力≒気筒内圧力という前提が成り立たないため、図に破線で示すようなマップを用いなければならない。
前記燃料噴射量設定部29は、前記エンジン回転数算出部26で算出されたエンジン回転数26及び前記吸気圧力信号に基づいて定常時目標空燃比を算出する定常時目標空燃比算出部33と、この定常時目標空燃比算出部33で算出された定常時目標空燃比及び前記吸入空気量算出部28で算出された吸入空気量に基づいて定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する定常時燃料噴射量算出部34と、この定常時燃料噴射量算出部34で定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するのに用いられる燃料挙動モデル35と、前記クランク角度信号及び吸気圧力信号及びクランクタイミング検出部27で検出されたクランクタイミング情報に基づいて加速状態を検出する加速状態検出手段41と、この加速状態検出手段41で検出された加速状態に応じて、前記エンジン回転数算出部26で算出されたエンジン回転数に応じた加速時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する加速時燃料噴射量算出部42とを備えている。前記燃料挙動モデル35は、実質的に、前記定常時燃料噴射量算出部34と一体のものである。即ち、燃料挙動モデル35がなければ、吸気管内噴射を行う本実施形態では、正確な燃料噴射量や燃料噴射時期の算出設定ができないのである。なお、燃料挙動モデル35は、前記吸気温度信号及びエンジン回転数及び冷却水温度信号を必要とする。
前記定常時燃料噴射量算出部34と燃料挙動モデル35とは、例えば図7のブロック図のように構成されている。ここでは、前記インジェクタ13から吸気管6内に噴射される燃料噴射量をMF−INJ、そのうち吸気管6壁に付着する燃料付着率をXとすると、前記燃料噴射量MF−INJのうち、気筒内に直接噴射される直接流入量は((1−X)×MF−INJ)となり、吸気管壁に付着する付着量は(X×MF−INJ)となる。この付着した燃料のうちの幾らかは吸気管壁に沿って気筒内に流れ込む。その残量を燃料残留量MF−BUFとすると、この燃料残留量MF−BUFのうち、吸気流れによって持ち去られる持ち去り率をτとすると、持ち去られて気筒内に流入する流入量は(τ×MF−BUF)となる。
そこで、この定常時燃料噴射量算出部34では、まず前記冷却水温度TWから冷却水温補正係数テーブルを用いて冷却水温補正係数KWを算出する。一方、前記吸入空気量MA−MANに対し、例えばスロットル開度が零であるときに燃料をカットする燃料カットルーチンを行い、次に吸入空気温度TAを用いて温度補正された空気流入量MAを算出し、これに前記目標空燃比AF0の逆比を乗じ、更に前記冷却水温補正係数KWを乗じて要求燃料流入量MFを算出する。これに対して、前記エンジン回転数NE及び吸気圧力PA−MANから燃料付着率マップを用いて前記燃料付着率Xを求めると共に、同じくエンジン回転数NE及び吸気圧力PA−MANから持ち去り率マップを用いて前記持ち去り率τを算出する。そして、前回の演算時に求めた燃料残留量MF−BUFに前記持ち去り率τを乗じて燃料持ち去り量MF−TAを算出し、これを前記要求燃料流入量MFから減じて前記燃料直接流入量MF−DIRを算出する。前述のように、この燃料直接流入量MF−DIRは、前記燃料噴射量MF−INJの(1−X)倍であるから、ここでは(1−X)で除して定常時燃料噴射量MF−INJを算出する。また、前回までに吸気管に残留した燃料残留量MF−BUFのうち、((1−τ)×MF−BUF)が今回も残留するため、これに前記燃料付着量(X×MF−INJ)を和して、今回の燃料残留量MF−BUFとする。
なお、前記吸入空気量算出部28で算出される吸入空気量が、これから爆発(膨張)行程に入る吸気行程の一つ前のサイクルの吸気行程の終盤又はそれに続く圧縮行程の初期で検出されたものであるため、この定常時燃料噴射量算出部34で算出設定される定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期も、その吸入空気量に応じた、一つ前のサイクルの結果である。
また、前記加速状態検出部41は、加速状態閾値テーブルを有している。これは、前記吸気圧力信号のうち、現在と同じ行程、具体的には排気行程か又は吸気行程で且つ同じクランク角度での吸気圧力と現在の吸気圧力との差分値を求め、その値を所定の値と比較して加速状態であることを検出するための閾値であり、具体的には各クランク角度毎に異なる。従って、加速状態の検出には、前記吸気圧力の前回値との差分値を、各クランク角度で異なる所定値と比較して行う。なお、加速状態の検出は、前回加速状態が検出されてから所定サイクル経過後に行う。
また、前記加速時燃料噴射量算出部42は、前記加速状態検出部41で加速状態が検出されたときに、前記吸気圧力の現在値と前回値との差分値、及びエンジン回転数NEに応じた加速時燃料噴射量MF−ACCを三次元マップから算出する。なお、この実施形態では加速時燃料噴射時期を、前記加速状態検出部41で加速状態が検出されたときとし、つまり加速状態が検出されたら、即座に前記加速時燃料噴射量MF− ACCを噴射するものとする。
また、前記点火時期設定部31は、前記エンジン回転数算出部26で算出されたエンジン回転数及び目標空燃比算出部33で算出された目標空燃比に基づいて基本点火時期を算出する基本点火時期算出部36と、前記加速時燃料噴射量算出部42で算出された加速時燃料噴射量に基づいて前記基本点火時期算出部36で算出された基本点火時期を補正する点火時期補正部8とを備えて構成される。
前記基本点火時期算出部36は、現在のエンジン回転数と、そのときの目標空燃比で、最も発生トルクが大きくなる点火時期をマップ検索などにより求め、基本点火時期として算出する。つまり、この基本点火時期算出部36で算出される基本点火時期は、前記定常時燃料噴射量算出部34と同様に、一つ前のサイクルの吸気行程の結果に基づいている。また、前記点火時期補正部38では、前記加速時燃料噴射量算出部42で算出された加速時燃料噴射量に応じ、この加速時燃料噴射量が前記定常時燃料噴射量に加算されたときの気筒内空燃比を求め、その気筒内空燃比が前記定常時目標空燃比算出部33で設定された目標空燃比と大きく異なるときに、当該気筒内空燃比、エンジン回転数、吸気圧力を用いて新たな点火時期を設定することで点火時期を補正するものである。
このように本実施形態のエンジン制御装置は、カムセンサ及びスロットルセンサを用いることなく、吸気圧力及びクランクパルスを用いてエンジンの運転状態を適切に制御することができる。ところで、前述したように磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ20は、歯23の接近の状態を電流値変化で捉えているので、当該クランク角度センサ20と歯23とが近ければ電流値は大きくなり、遠ければ小さくなる。これを或る一定の所定値で二値化すると、電流値が大きいときにはクランクパルスが長くなる、或いはオフ部がなくなり、電流値が小さいときにはクランクパルスが短くなる、或いはオン部がなくなる可能性がある。このようなクランクパルス異常は、クランク角度センサと歯との相対位置のみならず、クランク角度センサの取付けの向きや、歯の精度などによっても発生する。
一方、本実施形態では、前記歯抜け部に相当する不等間隔部(以下、不等ピッチとも記す)と通常の等間隔部(以下、等ピッチとも記す)とを以下のようにして検出している。即ち、図8に示すように、前のクランクパルス幅をT1、クランクパルスのオフ部の幅をT2、次のクランクパルス幅をT3(何れも時間相当)としたとき、前記オフ部の幅T2を前のクランクパルス幅T1と次のクランクパルス幅T3との和で除した値をクランクパルス比Iとして算出し、このクランクパルス比Iが所定値αより小さければ等ピッチ、大きければ不等ピッチとみなす。この判定方法によれば、クランクシャフトの回転変動、つまりエンジン回転数の変化に対してより確実に不等ピッチ、等ピッチを検出することができる反面、前述のようにクランクパルスが長くなったり短くなったりすると、不等ピッチ、等ピッチの検出が不確実になるという問題がある。
そこで、前記エンジンコントロールユニット15内では、図9に示す演算処理によってクランクパルスの異常検出を行う。この演算処理は、例えば各クランクパルス入力後、当該クランクパルスの立下り時に割込処理によって行われる。また、この演算処理では、特に通信のためのステップを設けていないが、演算に必要な情報は随時読込まれるし、演算の結果は随時記憶される。
この演算処理では、まずステップS1で前記クランクパルス比Iを算出する。
次にステップS2に移行して、前記ステップS1で算出されたクランクパルス比Iが所定値αより大きいか否か、即ち不等ピッチであるか否かを判定し、歯抜け部である場合にはステップS3に移行し、そうでない場合にはステップS4に移行する。
前記ステップS3では、クランクパルスカウンタTが所定値T0でないか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタTが所定値T0でない場合にはステップS5に移行し、そうでない場合にはステップS6に移行する。
前記ステップS5では、インターバル異常カウンタCNTをインクリメントしてからステップS7に移行する。
前記ステップS7では、前記クランクパルスカウンタTを“0”にクリアしてからステップS8に移行する。
前記ステップS8では、前記インターバル異常カウンタCNTが所定値CNT0以上であるか否かを判定し、当該インターバル異常カウンタCNTが所定値CNT0以上である場合にはステップS9に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップS6では、前記インターバル異常カウンタCNTを“0”にクリアしてからステップS10に移行する。
前記ステップS10では、前記クランクパルスカウンタTを“0”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップS4では、前記クランクパルスカウンタTをインクリメントしてからステップS11に移行する。
前記ステップS11では、前記クランクパルスカウンタTがカウントアッツプ値TMAX以上であるか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタTがカウントアップ値TMAX以上である場合には前記ステップS9に移行し、そうでない場合にはステップS12に移行する。
前記ステップS12では、予め設定された所定時間内に予め設定された所定値以上のクランクパルスを検出できないか否かを判定し、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない場合にはステップS13に移行し、そうでない場合にはステップS14に移行する。
前記ステップS13では、クランクパルス検出不能カウンタKをインクリメントしてからステップS15に移行する。
前記ステップS15では、前記クランクパルス検出不能カウンタKがカウントアップ値KMAX以上であるか否かを判定し、当該クランクパルス検出不能カウンタKがカウントアップ値KMAX以上である場合には前記ステップS9に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップS14では、前記クランクパルス検出不能カウンタKを“0”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップS9では、クランクパルス異常判定を行うと共に、所定のフェールセーフ処理を行ってから演算処理を終了する。このフェールセーフ処理では、例えば気筒毎に点火を次第に間引くとか、各気筒の点火を次第に遅角側に移行するとか、スロットルを、最初は速く、その後、ゆっくりと閉じるなどにより、エンジントルクを漸減することや、或いは異常表示を行うことなどが挙げられる。
この演算処理によれば、前の不等ピッチ、つまりクランクシャフトの特定の回転位置が検出されてから次の不等ピッチ(クランクシャフト特定回転位置)が検出されるまでの間に、そうでないピッチ、つまり等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタTが所定値T0でない状態が所定値CNT0以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、前記等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタTがカウントアップ値TMAX以上になると、換言すると不等ピッチの検出されない時間が、カウンタのカウントアップする所定時間経過すると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない状態がカウントアップ値KMAX以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。
図10aに示すように、本実施形態の場合、不等ピッチと不等ピッチの間の本来の当ピッチのクランクパルスは“11”である。しかしながら、前述したようなクランクパルスの異常により、図10bのように不等ピッチを検出できない(クランク角度センサと歯とが近すぎる)とか、図10cのように不等ピッチ間の当ピッチのクランクパルス数が“11”でない(クランク角度センサと歯とが遠すぎる)という状態が考えられる。前記図9の演算処理によれば、これらのいずれの場合もクランクパルス異常として検出できる。更に、例えばキックスタートなどによりクランクパルスは検出できるものの、所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出できないとき、或いはその状態がカウントアップ値KMAX以上継続するような場合、つまりエンジンが回転始動しないときにも(原因はクランクパルス以外であっても)フェールセーフを行うことが可能となる。
なお、本実施形態では、吸気管内噴射型エンジンについてのみ詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、気筒内噴射型エンジン、所謂直噴型エンジンにも適用可能である。但し、直噴型エンジンでは、吸気管に燃料が付着することはないから、それを考慮する必要はなく、空燃比の算出には噴射される燃料量総量を代入すればよい。
また、前記実施形態では、気筒数が4気筒の、所謂マルチシリンダ型エンジンについて詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、単気筒エンジンにも同様に展開できる。
また、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
また、本発明のうち請求項2に係るエンジン制御装置によれば、クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が遠すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
また、本発明のうち請求項3に係るエンジン制御装置によれば、少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えばキックスタートなどでクランクパルスが正常に発生していないなどの異常を確実に検出することができる。
るクランクパルスは、本来、正弦波のように連続的に変化している電流値を所定値でオンオフ信号に二直化しているので、例えばセンサと歯とが近すぎるとパルスが長く或いはオフ部がなくなり、センサと歯とが遠すぎるとパルスが短く或いはオン部がなくなる。そして、従来は、このクランクパルス発生手段の異常を検出する具体的な手法がなかった。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、クランクパルス発生手段の異常を確実に検出することが可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
発明の開示
而して、本発明のうち請求項1に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト移動検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が以上であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項2に係るエンジン制御装置は、前記請求項1の発明において、前記クランクパルス異常検出手段は、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出する
ことを特徴とするものである。
図面の簡単な説明
図1は、オートバイ用のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
図2は、図1のエンジンでクランクパルスを送出する原理の説明図である。
図3は、本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
図4は、クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
図5は、吸入空気量算出部のブロック図である。
図6は、吸気圧力から吸入空気の質量流量を求める制御マップである。
図7は、燃料噴射量算出部及び燃料挙動モデルのブロック図である。
図8は、クランクパルスの等ピッチ、不等ピッチの検出原理の説明図である。
図9は、図1のエンジンコントロールユニットで行われるクランクパルス異常検出の演算処理を示すフローチャートである。
図10は、クランクパルス異常の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が近すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
また、本発明のうち請求項2に係るエンジン制御装置によれば、クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が遠すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
図1は、例えばオートバイ用のエンジン及びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエンジン1は、4気筒4サイクルエンジンであり、シリンダボディ2、クランクシャフト3、ピストン4、燃焼室5、吸気管6、吸気バルブ7、排気管8、排気バルブ9、点火プラグ10、点火コイル11を備えている。また、吸気管6内には、アクセル開度に応じて開閉されるスロットルバルブ12が設けられ、このスロットルバルブ12の下流側の吸気管6に、燃料噴射装置としてのインジェクタ13が設けられている。このインジェクタ13は、燃料タンク19内に配設されているフィルタ18、燃料ポンプ17、圧力制御バルブ16に接続されている。なお、このエンジン1は所謂独立吸気系であり、前記インジェクタ13は、各気筒の各吸気管6に設けられている。
前記クランクタイミング検出部27は、前述した特開平10−227252号公報に記載される行程判別装置と同様の構成を有し、これにより例えば図4に示すように各気筒毎の行程状態を検出し、それをクランクタイミング情報として出力する。即ち、4サイクルエンジンにおいて、クランクシャフトとカムシャフトとは所定の位相差で常時回転し続けているから、例えば図4に示すようにクランクパルスが読込まれているとき、前述した歯抜け部から四番目の図示“9”又は“21”のクランクパルスは排気行程か又は圧縮行程の何れかである。周知のように、排気行程では排気バルブが開き、吸気バルブが閉じているので吸気圧力が高く、圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが開いているために吸気圧力が低く、若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸気行程で吸気圧力が低くなっている。従って、吸気圧力が低いときの図示“21”のクランクパルスは圧縮行程にあることを示しており、図示“0”のクランクパルスが得られた直後が圧縮上死点になる。このようにして、何れかの行程状態が検出できたら、この行程の間を、クランクシャフトの回転速度で補間すれば、現在の行程状態を更に細かく検出することができる。また、このように何れか気筒の行程が検出できれば、本実施形態の四つの気筒は所定の位相差で常時回転し続けているから、その他の気筒の行程も自ずと検出できる。
次にステップS2に移行して、前記ステップS1で算出されたクランクパルス比Iが所定値αより大きいか否か、即ち不等ピッチであるか否かを判定し、歯抜け部である場合にはステップS3に移行し、そうでない場合にはステップS4に移行する。
前記ステップS3では、クランクパルスカウンタTが所定値T0 でないか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタTが所定値T0 でない場合にはステップS5に移行し、そうでない場合にはステップS6に移行する。
前記ステップS7では、前記クランクパルスカウンタTを“0”にクリアしてからステップS8に移行する。
前記ステップS8では、前記インターバル異常カウンタCNTが所定値CNT0 以上であるか否かを判定し、当該インターバル異常カウンタCNTが所定値CNT0 以上である場合にはステップS9に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップS10では、前記クランクパルスカウンタTを“0”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップS4では、前記クランクパルスカウンタTをインクリメントしてからステップS11に移行する。
前記ステップS12では、予め設定された所定時間内に予め設定された所定値以上のクランクパルスを検出できないか否かを判定し、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない場合にはステップS13に移行し、そうでない場合にはステップS14に移行する。
前記ステップS15では、前記クランクパルス検出不能カウンタKがカウントアップ値KMAX 以上であるか否かを判定し、当該クランクパルス検出不能カウンタKがカウントアップ値KMAX 以上である場合には前記ステップS9に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップS9では、クランクパルス異常判定を行うと共に、所定のフェールセーフ処理を行ってから演算処理を終了する。このフェールセーフ処理では、例えば気筒毎に点火を次第に間引くとか、各気筒の点火を次第に遅角側に移行するとか、スロットルを、最初は速く、その後、ゆっくりと閉じるなどにより、エンジントルクを漸減することや、或いは異常表示を行うことなどが挙げられる。
また、前記実施形態では、気筒数が4気筒の、所謂マルチシリンダ型エンジンについて詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、単気筒エンジンにも同様に展開できる。
3はクランクシャフト
4はピストン
5は燃焼室
6は吸気管
7は吸気バルブ
8は排気管
9は排気バルブ
10は点火プラグ
11は点火コイル
12はスロットルバルブ
13はインジェクタ
15はエンジンコントロールユニット
20はクランク角度センサ
21は冷却水温度センサ
23は歯
24は吸気圧力センサ
25は吸気温度センサ
27はクランクタイミング検出部
28は吸入空気量算出部
29は燃料噴射量設定部
31は点火時期設定部
33は定常時目標空燃比算出部
34は定常時燃料噴射量算出部
41は加速状態検出部
42は加速時燃料噴射量算出部
Claims (3)
- クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
- クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
- クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
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