WO2004013479A1 - エンジン制御装置 - Google Patents

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WO2004013479A1
WO2004013479A1 PCT/JP2003/004665 JP0304665W WO2004013479A1 WO 2004013479 A1 WO2004013479 A1 WO 2004013479A1 JP 0304665 W JP0304665 W JP 0304665W WO 2004013479 A1 WO2004013479 A1 WO 2004013479A1
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crank
crankshaft
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detected
phase
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PCT/JP2003/004665
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Michihisa Nakamura
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Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
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    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio

Definitions

  • the present invention relates to an engine control device for controlling an engine, and is particularly suitable for controlling an engine having a fuel injection device for injecting fuel.
  • Hei 10-227252 proposes an engine control device that detects a phase state of a crankshaft and an intake pressure and detects a stroke state of a cylinder based on the phase state and the intake pressure. Therefore, by using this conventional technique, it is possible to detect the stroke state without detecting the phase of the camshaft, and it is possible to control the fuel injection timing and the like in accordance with the stroke state.
  • the phase of the crankshaft described above is such that, for example, teeth are formed at equal intervals on the outer periphery of the crankshaft itself or a member which rotates synchronously with the crankshaft, and irregularly-spaced portions are partially formed.
  • a crank pulse is generated by crank pulse generating means such as a magnetic sensor, and a specific rotational position of the crankshaft corresponding to the unequally-spaced portion of the tooth is detected from the state of the crank pulse.
  • the rotation angle of the crankshaft that is, the phase can be detected from the number of crank pulses from a specific rotation position of the rotor.
  • a proper crank pulse may not be generated.
  • crank pulse generating means such as a magnetic sensor.
  • the crank pulse originally converts a continuously changing current value, such as a sine wave, into an ON / OFF signal at a predetermined value.For example, if the sensor is too close to the teeth / Alternatively, if the off-portion is eliminated and the sensor is too far from the teeth, the pulse is short or the on-portion is eliminated. Conventionally, there is no specific method for detecting the abnormality of the crank pulse generating means.
  • the present invention has been developed to solve the above-mentioned problems, and has as its object to provide an engine control device capable of reliably detecting an abnormality of a crank pulse generating means. Disclosure of the invention
  • the engine control device is a crank / less generating means for transmitting a / loose signal in accordance with rotation of a crankshaft, and a / lus signal transmitted from the crank / lus generating means.
  • a crankshaft phase detecting means for detecting a signal as a crank / loose, detecting a specific rotational position of the crankshaft from the crank / less, and detecting a phase of the crankshaft, and detecting an intake pressure in an intake pipe of the engine.
  • Intake pressure detecting means engine control means for controlling an operation state of the engine based on a crankshaft phase detected by the crankshaft phase detecting means and an intake pressure detected by the intake pressure detecting means, At least one or more crank pulses are detected by the crankshaft phase detecting means and the crankshaft is detected.
  • a crank pulse abnormality detecting means for detecting that the crank pulse generating means force is abnormal when the specific rotational position of the shaft is not detected for a predetermined time or more.
  • the engine control device is a crank / less generation means for transmitting a / loose signal in accordance with rotation of a crankshaft, and a / loose signal transmitted from the crank / loose generation means.
  • Crankshaft phase detection means for detecting the crankshaft phase by detecting a specific rotational position of the crankshaft from the crank / less and detecting the intake pressure in the intake pipe of the engine.
  • Pressure detecting means engine control means for controlling an engine operating state based on the phase of the crankshaft detected by the crankshaft phase detecting means and the intake pressure detected by the intake pressure detecting means, and the crankshaft
  • the phase detection means A crank pulse abnormality detecting means for detecting that the crank pulse generating means is abnormal when the number of detected crank pulses is other than a predetermined value while detecting a specific rotational position of the rank shaft twice. It is characterized by the following.
  • crank / loose generating means for transmitting a / loose signal in accordance with rotation of the crankshaft; and a pulse signal transmitted from the crank / loose generating means
  • a crankshaft phase detecting means for detecting a specific rotation position of the crankshaft from the crank pulse and detecting a phase of the crankshaft
  • an intake pressure detecting means for detecting an intake pressure in an intake pipe of the engine.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motorcycle engine and its control device.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of transmitting a crank pulse in the engine of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the engine control device of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for detecting a stroke state from the phase of the crankshaft and the intake pressure.
  • FIG. 5 is a block diagram of the intake air amount calculation unit.
  • FIG. 6 is a control map for obtaining the mass flow rate of the intake air from the intake pressure.
  • FIG. 7 is a block diagram of a fuel injection amount calculation unit and a fuel behavior model.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the principle of detecting equal pitch and unequal pitch of a crank pulse.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a calculation process of crank pulse abnormality detection performed by the engine control unit of FIG.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a crank pulse abnormality.
  • FIG. 1 is a schematic configuration showing an example of a motorcycle engine and a control device thereof.
  • This engine 1 is a four-cylinder four-stroke engine, with a cylinder body 2, a crankshaft 3, a piston 4, a combustion chamber 5, an intake pipe 6, an intake valve 7, an exhaust pipe 8, an exhaust valve 9, a spark plug 10, and an ignition plug. It has a coil 11.
  • a throttle valve 12 that opens and closes according to the accelerator opening is provided in the intake pipe 6, and an injector 13 as a fuel injection device is provided in the intake pipe 6 downstream of the throttle valve 12. Is provided.
  • the injector 13 is connected to a filter 18, a fuel pump, and a pressure control valve 16 provided in a fuel tank 19.
  • the engine 1 is a so-called independent intake system, and the injectors 13 are provided in each intake pipe 6 of each cylinder.
  • the operating state of the engine 1 is controlled by the engine control unit 15.
  • the engine control unit 15 As means for detecting the control input of the engine control unit 15, that is, the operating state of the engine 1, the rotation angle of the crankshaft 3, Crank angle sensor 20 as a crank pulse generating means for detecting phase, temperature of cylinder body 2 or cooling water temperature, that is, cooling water temperature sensor 21 for detecting engine body temperature, and air-fuel ratio in exhaust pipe 8
  • An intake air pressure sensor 24 for detecting the intake air pressure in the intake pipe 6 and an intake air temperature sensor 25 for detecting the temperature in the intake pipe 6, that is, the intake air temperature, are provided.
  • the engine control unit 15 receives the detection signals of these sensors and outputs control signals to the fuel pump 17, pressure control valve 16, injector 13, and ignition coil 11. I do.
  • crank angle signal output from the crank angle sensor 20 will be described.
  • a plurality of teeth 23 are protruded at substantially equal intervals on the outer periphery of the crankshaft 3, and the approach thereof is detected by a crank angle sensor 20 such as a magnetic sensor, and an electric A pulse signal is transmitted after performing a binary process using a so-called predetermined value.
  • the circumferential pitch between the teeth 23 is 30 ° in terms of the phase (rotation angle) of the crankshaft 3, and the circumferential width of each tooth 23 is the phase (rotation angle) of the crankshaft 3. And set it to 10 °.
  • FIG. 2B shows the state at the time of compression top dead center (the exhaust top dead center is also the same in form). The noise signal immediately before this compression top dead center is shown as "0".
  • next pulse signal is numbered (numbered) up to "4" in the order of "1” in the figure, "2" in the next pulse signal, and so on.
  • the tooth 23 corresponding to the pulse signal of "4" shown in the figure is a tooth missing portion. Therefore, the tooth is counted as an extra tooth as if the tooth is present. Numbered. When this is repeated, the missing portion approaches next to the pulse signal of "16" shown in the figure, so one extra tooth is counted in the same manner as described above, and the pulse signal of the next tooth 23 is shown in the figure. Number it as "1 8".
  • the pulse signal of the next tooth 23 is numbered again as “0” in the figure.
  • the compression top dead center should be immediately after the pulse signal of the tooth 23 labeled "0” in the figure.
  • the detected pulse signal train or a single pulse signal thereof is defined as a crank pulse.
  • the crank timing can be detected.
  • the teeth 23 are exactly the same even if they are provided on the outer periphery of a member that rotates synchronously with the crankshaft 3.
  • the engine control unit 15 is constituted by a microcomputer (not shown) or the like.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the engine control arithmetic processing performed by the microcomputer in the engine control unit 15. In this calculation process, an engine speed calculating unit 26 for calculating the engine speed from the crank angle signal, and crank timing information, that is, a crank timing detecting unit 27 for detecting the stroke state from the crank angle signal and the intake pressure signal.
  • An intake air amount calculation unit 28 that reads crank timing information detected by the crank timing detection unit 27 and calculates an intake air amount from the intake air temperature signal and the intake air pressure signal; and an engine speed calculation unit 26
  • the target air-fuel ratio is set based on the engine speed calculated in the above and the intake air amount calculated in the intake air amount calculating section 28, and the acceleration state is detected, so that the fuel injection amount and the fuel injection Fuel injection amount for calculating and setting timing
  • the setting unit 29 and the crank timing information detected by the crank timing detection unit 27 are read, and the injection solution corresponding to the fuel injection amount and the fuel injection timing set by the fuel injection amount setting unit 29 is read by the injector 13.
  • An injection / response output unit 30 that outputs the engine speed and the crank timing information detected by the crank timing detection unit 27 are read, and the engine speed and the fuel injection amount setting calculated by the engine speed calculation unit 26 are read.
  • the ignition timing setting unit 31 that sets the ignition timing based on the fuel injection amount set by the unit 29, and the crank timing information detected by the crank timing detection unit 27 are read and set by the ignition timing setting unit 31.
  • an ignition pulse output unit 32 that outputs an ignition pulse corresponding to the ignition timing to the ignition coil 11.
  • the engine speed calculation unit 26 calculates the rotation speed of the crankshaft, which is the output shaft of the engine, as the engine speed from the time rate of change of the crank angle signal. Specifically, the instantaneous value of the engine speed obtained by dividing the phase between the adjacent teeth 23 by the corresponding crank pulse detection time and the average value of the engine speed, which is the moving average value, are calculated. .
  • the crank timing detection unit 27 has a configuration similar to that of the stroke discriminating apparatus described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-227252, and thereby, for example, as shown in FIG. And outputs it as crank timing information. That is, in a four-cycle engine, the crankshaft and the camshaft are constantly rotating with a predetermined phase difference. For example, when a crank pulse is read as shown in FIG.
  • the fourth "9" or "21" crank pulse shown in the drawing is either the exhaust stroke or the compression stroke.
  • the exhaust valve is open during the exhaust stroke and the intake valve is closed, so the intake pressure is high.At the beginning of the compression stroke, the intake pressure is low because the intake valve is still open, or the intake valve is low.
  • the intake air amount calculation unit 28 includes an intake pressure detection unit 281 that detects intake pressure from the intake pressure signal and the crank timing information, and an intake pressure detection unit 281 that detects a mass flow rate of intake air from the intake pressure.
  • a mass flow rate map storage unit 282 that stores a map, a mass flow rate calculation unit 283 that calculates a mass flow rate according to the detected intake pressure using the mass flow rate map, and an intake air temperature based on the intake air temperature signal.
  • a mass flow correction unit 285 is provided. That is, the mass flow rate map is created based on, for example, the mass flow rate when the intake air temperature is 20 ° C. Therefore, this is corrected with the actual intake air temperature (absolute temperature ratio) to calculate the intake air amount. .
  • the intake air amount is calculated using the intake pressure value between the bottom dead center in the compression stroke and the intake valve closing timing. That is, when the intake valve is opened, the intake pressure and the cylinder pressure are substantially equal, so that the intake pressure, the cylinder volume, and the intake temperature are known, and thus the in-cylinder air mass can be obtained.
  • the intake valve since the intake valve is open for a while after the start of the compression stroke, air flows in and out of the cylinder and the intake pipe during this time, and the intake air amount calculated from the intake pressure before bottom dead center is actually It may be different from the amount of air drawn into the cylinder. Therefore, even when the intake valve is opened, the intake air amount is calculated using the intake pressure during the compression stroke in which no air flows between the cylinder and the intake pipe.
  • a correction corresponding to the engine speed obtained by an experiment may be performed using an engine speed having a high correlation with the burned gas partial pressure.
  • PV Boyle-Charles law
  • the fuel injection amount setting unit 29 stores the engine calculated by the engine speed calculation unit 26.
  • a steady-state target air-fuel ratio calculating section 33 that calculates a steady-state target air-fuel ratio based on the engine speed 26 and the intake pressure signal, and a steady-state target air-fuel ratio calculated by the steady-state target air-fuel ratio calculating section 33.
  • the steady-state fuel injection amount calculation unit 34 which calculates the steady-state fuel injection amount and fuel injection timing based on the intake air amount calculated by the intake air amount calculation unit 28, and the steady-state fuel injection amount calculation unit 34,
  • the acceleration state is detected based on the fuel behavior model 35 used for calculating the constant fuel injection amount and the fuel injection timing, and the crank angle signal, the intake pressure signal, and the crank timing information detected by the crank timing detection unit 27.
  • the fuel behavior model 35 is substantially integrated with the steady-state fuel injection amount calculation unit 34. That is, without the fuel behavior model 35, it is impossible to accurately calculate and set the fuel injection amount and the fuel injection timing in the present embodiment in which the injection in the intake pipe is performed.
  • the fuel behavior model 35 requires the intake air temperature signal, the engine speed, and the coolant temperature signal.
  • the steady-state fuel injection amount calculation unit 34 and the fuel behavior model 35 are configured, for example, as shown in a block diagram of FIG.
  • the fuel injection amount injected from the injector 13 into the intake pipe 6 is M F -INJ
  • the fuel adhesion rate adhering to the wall of the intake pipe 6 is X
  • the amount of direct inflow directly injected into the cylinder is ((1 ⁇ X) XM F. INJ )
  • the amount of adhesion to the intake pipe wall is (XM F. 1NJ ).
  • the steady-state fuel injection amount calculation unit 34 first calculates a cooling water temperature correction coefficient K W from the cooling water temperature T W using a cooling water temperature correction coefficient table.
  • a fuel cut routine for cutting fuel when the throttle opening is zero is performed, and then the air temperature corrected using the intake air temperature A is used.
  • the target air-fuel ratio AF is calculated, and the target air-fuel ratio AF is calculated. Of multiplying the inverse ratio, further calculates the cooling water temperature correction coefficient required fuel inflow by multiplying the K W! ⁇ .
  • the engine speed N E And intake air pressure P A - using a fuel adhesion rate map co When determining the fuel adhesion rate X from MAN, the same with the carry-off ratio map from the engine speed N E and the intake air pressure P A _ MAN carried away Calculate the rate ⁇ .
  • the fuel direct inflow quantity M F _ DIR is because it is the fuel injection amount M F _ INJ of (1-X) times, where is divided by (1 -X) steady-state fuel Calculate the injection amount I ⁇ .
  • the current fuel residual amount is M F — BUF .
  • the intake air amount calculated by the intake air amount calculation unit 28 is detected at the end of the intake stroke of the cycle immediately before the intake stroke that enters the explosion (expansion) stroke or at the beginning of the subsequent compression stroke.
  • the steady-state fuel injection amount and the fuel injection timing calculated and set by the steady-state fuel injection amount calculation unit 34 are also the results of the immediately preceding cycle according to the intake air amount. .
  • the acceleration state detection section 41 has an acceleration state threshold value table. This is performed by calculating a difference value between the intake pressure at the same stroke as the present, specifically, the exhaust stroke or the intake stroke at the same crank angle and the current intake pressure, and determining the value as a predetermined value. Is a threshold value for detecting that the vehicle is in the accelerated state as compared with the value of, and specifically differs for each crank angle. Therefore, the acceleration state is detected by comparing a difference value of the intake pressure with the previous value with a predetermined value that is different at each crank angle. The acceleration state is detected after a predetermined cycle has elapsed since the previous acceleration state was detected.
  • the acceleration fuel injection amount calculation section 42 calculates a difference value between the current value and the previous value of the intake pressure, and the engine speed NE.
  • the acceleration fuel injection quantity M F _ ACC calculates the three-dimensional map corresponding to the.
  • the fuel injection timing during acceleration is defined as when the acceleration state is detected by the acceleration state detection unit 41, that is, when the acceleration state is detected, the acceleration fuel injection amount ACC is immediately injected.
  • the ignition timing setting unit 31 performs a basic operation based on the engine speed calculated by the engine speed calculation unit 26 and the target air-fuel ratio calculated by the target air-fuel ratio calculation unit 33.
  • the basic ignition timing calculated by the basic ignition timing calculator 36 based on the acceleration fuel injection amount calculated by the acceleration fuel injection amount calculated by the basic ignition timing calculator 36 that calculates the ignition timing And an ignition timing correction unit 8 for correcting the ignition timing.
  • the basic ignition timing calculation unit 36 obtains the ignition timing at which the generated torque becomes the largest based on the current engine speed and the target air-fuel ratio at that time by searching a map or the like, and calculates the basic ignition timing. That is, the basic ignition time calculated by the basic ignition timing calculation unit 36 is based on the result of the intake stroke of the immediately preceding cycle, similarly to the steady-state fuel injection amount calculation unit 34. Further, the ignition timing correction unit 38 calculates the acceleration fuel injection amount when the acceleration fuel injection amount is added to the constant fuel injection amount in accordance with the acceleration fuel injection amount calculated by the acceleration fuel injection amount calculation unit 42.
  • the in-cylinder air-fuel ratio is determined and the in-cylinder air-fuel ratio is significantly different from the target air-fuel ratio set by the steady-state target air-fuel ratio calculation unit 33, the in-cylinder air-fuel ratio, the engine speed, and the intake pressure are used.
  • the ignition timing is corrected by setting a new ignition timing.
  • the engine control device of the present embodiment can appropriately control the operation state of the engine using the intake pressure and the crank pulse without using the cam sensor and the throttle sensor.
  • the crank angle sensor 20 as a crank pulse generating means constituted by a magnetic sensor or the like captures the approaching state of the tooth 23 by changing the current value.
  • the current value increases as the distance is closer, and decreases as the distance increases. If this is binarized with a certain predetermined value, the current value may increase, sometimes the crank pulse lengthens, or the off portion disappears, and when the current value is low, the crank pulse shortens, or the on portion may disappear. There is.
  • Such a crank pulse abnormality is caused not only by the relative position between the crank angle sensor and the tooth, but also by the mounting direction of the crank angle sensor and the accuracy of the teeth.
  • irregularly-spaced portions (hereinafter, also referred to as unequal pitch) corresponding to the tooth missing portions and normal regular-spaced portions (hereinafter, also referred to as equal-pitch) are detected as follows. And then. That is, as shown in FIG. 8, the front of the crank pulse width eta, 2 the width of the off portion of the crank pulse T, when the three following crank pulse width T (both time equivalent) of the off portion The value obtained by dividing the width ⁇ 2 by the sum of the previous crank / loose width ⁇ and the next crank / loose width ⁇ 3 is calculated as a crank pulse ratio I. If the crank pulse ratio I is smaller than a predetermined value, the pitch is equal.
  • unequal pitches and equal pitches can be detected more reliably with respect to changes in the rotation of the crankshaft, that is, changes in the engine speed, but as described above, the crank pulse becomes longer. If the pitch becomes shorter or shorter, there is a problem that the detection of the unequal pitch and the equal pitch becomes uncertain.
  • abnormality of the crank pulse is detected by the arithmetic processing shown in FIG.
  • This calculation process is performed by an interrupt process at the fall of the crank pulse, for example, after each crank pulse is input. Further, in this arithmetic processing, although no step for communication is particularly provided, information necessary for the arithmetic is read at any time, and the result of the arithmetic is stored at any time.
  • crank pulse ratio I is calculated in step S1.
  • step S2 it is determined whether or not the crank pulse ratio I calculated in step S1 is larger than a predetermined value a, that is, whether or not the pitch is irregular, and if it is a tooth missing portion, To step S3, otherwise to step S4.
  • the crank pulse counter T is determined whether or not a predetermined value T Q, the crank / Les counter Ding predetermined value Ding. If not, go to step S5; otherwise, go to step S6.
  • step S5 the inter / error counter CNT is incremented, and then the process proceeds to step S7.
  • step S7 the crank pulse counter T is cleared to "0", and then the process proceeds to step S8.
  • step S8 the interval abnormality counter CNT has a predetermined value CNT. It is determined whether or not the above is true, and the interleave abnormality counter CNT has a predetermined value CNT. If so, the process proceeds to step S9; otherwise, the process returns to the main program. In step S6, the interval abnormality counter CNT is cleared to "0", and then the process proceeds to step S10.
  • step S10 the crank pulse counter T is cleared to "0", and then the process returns to the main program.
  • step S4 the crank pulse counter T is incremented, and then the flow shifts to step S11.
  • step S1 1 wherein whether power crank pulse counter signature is counter Bok-up values T MAX or more, it is determined, when the crank pulse counter ⁇ is incremented value T MAX or more in the step S9 The process proceeds to step S12 if not.
  • step S12 it is determined whether or not a crank pulse having a predetermined value or more cannot be detected within a predetermined time, and if a crank pulse having a predetermined value or more cannot be detected within the predetermined time, it is determined.
  • the process proceeds to step S13, and if not, the process proceeds to step S14.
  • step S13 the crank pulse undetectable counter K is incremented, and the process proceeds to step S15.
  • step S15 it is determined whether or not the crank pulse undetectable counter K is equal to or greater than a count-up value K. If the crank pulse undetectable counter K is equal to or greater than a count-up value K MAX , the step S15 is performed. Move to S9, otherwise return to main program.
  • step S14 the crank pulse undetectable counter K is cleared to "0", and then the process returns to the main program.
  • step S9 a crank pulse abnormality is determined, and a predetermined fuel-safe process is performed, followed by terminating the calculation process.
  • the engine torque is gradually reduced, for example, by gradually reducing the ignition of each cylinder, gradually shifting the ignition of each cylinder to the retard side, or increasing the speed of the throttle first and then closing it slowly. Or performing an abnormal display.
  • the crank / loose counter T that is incremented for other pitches, that is, equal pitch crank pulses, is a predetermined value T. Not in the predetermined value CNT.
  • crank pulse of the original pitch between unequal pitches is “11”.
  • irregular pitch cannot be detected (crank angle sensor is too close to the teeth) as shown in Fig. 10b due to crank pulse abnormality as described above, or the irregular pitch cannot be detected as shown in Fig. 10c.
  • the number of pitch crank pulses is not "1 1" (the crank angle sensor is too far from the teeth). According to the arithmetic processing of FIG. 9, any of these cases can be detected as a crank pulse abnormality.
  • a re-crank pulse can be detected by a kick start or the like, but a crank pulse power equal to or more than a predetermined value cannot be detected within a predetermined time, or when the state continues for more than a count-up value K MAX , Even when the engine does not start rotating (even if the cause is not a crank pulse), it is possible to perform fail-safe.
  • the intake pipe injection type engine has been described in detail, but the engine control device of the present invention is also applicable to a cylinder injection type engine, a so-called direct injection type engine.
  • direct injection engine since fuel does not adhere to the intake pipe, it is not necessary to consider this, and the calculation of the air-fuel ratio may be performed by substituting the total amount of injected fuel.
  • the power described in detail with respect to a so-called multi-cylinder engine having four cylinders is also applicable to a single-cylinder engine.
  • the engine control unit can be replaced with various arithmetic circuits instead of the microcomputer.
  • crank pulse generator when at least one or more crank pulses are detected and a specific rotational position of the crankshaft is not detected for a predetermined time or more. Detected that the crank pulse generator is abnormal With this configuration, it is possible to reliably detect an abnormality such as, for example, a crank pulse generating means including a magnetic sensor or the like being too close.
  • the crank pulse is detected when the number of detected crank pulses is not a predetermined value. Since the configuration is such that the generation means is detected to be abnormal, it is possible to reliably detect an abnormality such as a crank pulse generation means formed of a magnetic sensor or the like being too far away.
  • the crank pulse generating means is provided. Since it is configured to detect a force abnormality, it is possible to reliably detect an abnormality such as a crank pulse not being generated normally in a kick start or the like.

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Abstract

クランク角度センサの取付け精度等によるクランクパルスの異常も確実に検出できるようにする。不等ピッチを検出する間の通常ピッチのクランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ0でない状態（インターバル異常）が所定値ＣＮＴ0以上繰り返すとか、不等ピッチを検出できない時間がクランクパルスカウンタＴのカウントアップ値ＴMAX以上継続するとか、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以上繰り返したときにはクランクパルス異常であると判定する。

Description

明細書
エンジン制御装置 技術分野
本発明は、エンジンを制御するエンジン制御装置に関するものであり、特に燃料を 噴射する燃料噴射装置を備えたエンジンの制御に好適なものである。 背景技術
近年、インジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が普及するにつれて、燃料を噴射する タイミングや噴射燃料量、つまり空燃比などの制御が容易になり、高出力化、低燃費 化、排ガスのクリーン化などを促進することができるようになった。このうち、特に燃 料を噴射するタイミングについては、厳密には吸気バルブの状態、つまり一般的に はカムシャフトの位相状態を検出し、それに合わせて燃料を噴射するのが一般的で ある。しかしながら、カムシャフトの位相状態を検出するための所謂カムセンサは高 価であり、特に二輪車などではシリンダヘッドが大型化するなどの問題があって採用 できないことが多い。そのため、例えぱ特開平 10—227252号公報では、クランク シャフトの位相状態及び吸気圧力を検出し、それらから気筒の行程状態を検出する エンジン制御装置が提案されている。従って、この従来技術を用いることにより、カム シャフトの位相を検出することなぐ行程状態を検出することができるので、その行程 状態に合わせて燃料の噴射タイミングなどを制御することが可能となる。
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 卜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 位相を検出するごとができる。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し、るので、例えばセンサと歯とが近すぎると/ ルスが長く 或いはオフ部カ《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/ ルス信号を送出するクランク/ レス発生手段と、前記クランク/ ルス発生 手段から送出される/ ルス信号をクランク/ ルスとして検出し、当該クランク/ レス 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力《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 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/ ルス信号を送出するクランク/ レス発生手段と、前記クランク/ ルス発生 手段から送出される/ ルス信号をクランク/ ルスとして検出し、当該クランク/ レス 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/ ルス信号を送出するクランク/ ルス発生手段と、前記クランク/ 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 気圧力検出丰段と、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力検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランク / ルスが検出されないときに前記クランク/ 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 1 0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 以下、本発明の実施の形態について説明する。
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 1 0、点火コイル 1 1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 1 2が設けられ、このスロットルバルブ 1 2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 1 3が設けられている。このィ ンジェクタ 1 3は、燃料タンク 1 9内に配設されているフィルタ 1 8、燃料ポンプ 1つ、圧 力制御バルブ 1 6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 1 3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 1 5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 1 5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 1 5は、こ れらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ 1 7、圧力制御バルブ 1 6、イン ジ工クタ 1 3、点火コイル 1 1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）【こ して 1 0° 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し、、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のノ 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ノ^レス信号を図示" 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" 1 6"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のノ ルス信号には図示" 1 8"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 1 5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 1 5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ェンジ 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 に応じた噴射ゾ ルスを前記インジェクタ 1 3に向けて出力する噴射/ レス出力部 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 1 1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、ェン 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 1 0—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 ィ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ぐ圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが 開いているために吸気圧力が低ぐ若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸 気行程で吸気圧力力 M氐くなっている。従って、吸気圧力力 M氐いときの図示" 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し、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°Cのときの質量流量で作成されてし、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 れぱ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し、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ツ 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し、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で算出されたェンジ 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 ぴ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 4 2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 1 3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_> ^のうち、気筒内に直接噴射される直接流入量は（（1 -X) X M F.INJ )となり、吸気管壁に付着する付着量は (X MF.1NJ )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。
Figure imgf000010_0001
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（て X 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し、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ツ卜する燃料 カツ卜ルーチンを行い、次に吸入空気温度丁 Aを用いて温度補正された空気流入量 M
Aを算出し、これに前記目標空燃比 AF。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 流入量!^^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1\^から減じて前記燃料直接流入量! 1F_D1R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 I ^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誉のうち、（（1—て） X MF— BUF )力今回も残留するため、これに前記 燃料付着量 (X X MMNJ )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 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で算出されたェ ンジン回転数及び目標空燃比算出部 33で算出された目檁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、最も発生卜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 用いることなぐ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 きくなリ、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 大きし、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 し、る。即ち、図 8に示すように、前のクランクパルス幅を η、クランクパルスのオフ部 の幅を Τ2、次のクランクパルス幅を Τ3 (何れも時間相当）としたとき、前記オフ部の幅 τ2を前のクランク/ ルス幅 ηと次のクランク/ ルス幅 τ3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 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つたり短くなつたりすると、 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 1 5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 aより大きいか否力、、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 TQでないか否かを判定し， 当該クランク/ レスカウンタ丁が所定値丁。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/くル異常カウンタ 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 CNT。以上で あるか否かを判定し、当該インターノくル異常カウンタ CNTが所定値 CNT。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 S 1 0に移行する。
前記ステップ S1 0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 S 1 1に移行する。 前記ステップ S1 1では、前記クランクパルスカウンタ丁がカウン卜アップ値 TMAX以上 であるか否力、を判定し、当該クランクパルスカウンタ τ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 S1 2に移行す る。
前記ステップ S1 2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 S1 3に移行し、そうでない場合にはステ ップ S 1 4に移行する。
前記ステップ S1 3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 S1 5に移行する。
前記ステップ S1 5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 K匿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 S1 4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、所定のフエ一 ルセ一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、最初は速ぐその後、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、つまリ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/ ルスカウンタ Tが所定値 T。でない状態が所定値 CNT。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エ一ルセ一フ処 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/ 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力カウントアップ 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 1 0a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" 1 1 "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 1 0b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 1 0c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 "1 1 "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卜などによリ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カ《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力《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ぐ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 し、て詳述した力 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 ぎる。
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。 産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明のうち請求項 1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 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。
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力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卜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。

Claims

請求の範囲
1.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/ レス発生手段から送出される/ ルス信号をクランク/ レスとして検出 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 卜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し、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。
2.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。
3.クランクシャフトの回転に伴ってノ 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/ ルス発生手段から送出されるパルス信号をクランク/ レスとして 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力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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