WO2015186760A1 - エンジンの制御装置 - Google Patents

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WO2015186760A1
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engine
reluctator
crank angle
actual
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Inventor
由祐 菊池
悠一 馬場
高橋　晃
Original Assignee
株式会社ミクニ
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00

Definitions

  • the present invention relates to an engine control device, and in particular, generates a rectangular tooth-shaped crank angle signal by a latch circuit based on an electromagnetic pickup detection signal that fluctuates in synchronization with the rotation of the engine, and based on the crank angle signal,
  • the present invention relates to an engine control device that executes various controls.
  • an electromagnetic pickup has a characteristic of changing the output by generating a magnetic flux change due to contact with and separating from a magnetic body, and a reluctator projection made of a magnetic body on the outer periphery of an engine flywheel over a predetermined angle region.
  • An electromagnetic pickup is formed so as to face the flywheel.
  • the electromagnetic pickup outputs a detection signal that fluctuates in a spike-like manner at the timing corresponding to the start and end of the reluctator protrusion.
  • this detection signal is input to the latch circuit, for example, the crank angle signal is raised and held in the ON state at the detection signal fluctuation timing corresponding to the start end of the reluctance protrusion, and the detection signal fluctuation corresponding to the end of the subsequent reluctor protrusion is maintained.
  • the crank angle signal falls at the timing and is held in the OFF state, and this process is repeated to generate a rectangular wave crank angle signal. Since the ON period and OFF period of the crank angle signal correspond to the angle region of the reluctance protrusion, the crank angle of the engine can be determined based on the crank angle signal.
  • a latch circuit may fail due to various factors such as solder peeling or disconnection.
  • the crank angle signal is raised corresponding to the starting end of the reluctance protrusion, it cannot be maintained in the ON state and is immediately lowered.
  • a normal crank angle signal synchronized with the crank angle of the engine cannot be generated, and ignition timing control and fuel injection control cannot be executed properly, resulting in a problem of engine stoppage.
  • the technique disclosed in Patent Document 1 does not assume such a failure of the latch circuit, so it is clear that the problem cannot be solved.
  • the present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to generate a normal crank angle signal synchronized with the crank angle of the engine even in the event of a failure of the latch circuit. It is an object of the present invention to provide an engine control device that can continue the operation of the engine.
  • an engine control apparatus rotates together with a crankshaft of an engine, and has a rotating body formed with a reluctator in a predetermined angle region, and is disposed to face the rotating body.
  • an electromagnetic pickup that outputs a detection signal that fluctuates in accordance with the start and end of the reluctor
  • a latch circuit that generates a rectangular wave-shaped crank angle signal based on the detection signal from the electromagnetic pickup, and a crank generated by the latch circuit
  • the edge corresponding to the start or end of the angle signal reluctator is used as the reference position
  • the required time from the edge corresponding to the start end to the edge corresponding to the end is used as the reluctator time
  • the reference position and reluctator time are applied to engine control.
  • the engine control means for driving the motor Based on the engine control means for driving the motor, the angle range of the reluctator and the current rotational speed of the engine, Comparing the actual reluctator time estimated from the crank angle signal actually applied to the engine control with the estimated reluctor time estimated by the estimating means, Fail determination means for making a fail determination when the time is shorter than the estimated relaxer time, and when the fail determination is made by the fail determination means, the estimated relaxer time is applied to the engine control by the engine control means instead of the actual relaxor time. And a failure handling means.
  • the reluctator time when the latch circuit is normal is estimated from the angle region of the reluctator and the engine rotation speed, and if the actual reluctator time is shorter than the estimated reluctator time, a failure occurs. A determination is made and the estimated reluctance time is applied to engine control instead of the actual reluctance time. Therefore. Even when the latch circuit fails, a normal crank angle signal synchronized with the crank angle of the engine can be generated.
  • the fail determination means is configured to make a fail determination when the ratio of the actual relaxor time to the estimated relaxor time is less than a predetermined determination value. In the case of such a configuration, it is possible to make a failure determination of the latch circuit simply and appropriately because the ratio of the actual relaxor time to the estimated relaxor time is merely compared with the determination value.
  • failure notification means for notifying the driver of the failure when the failure determination is made by the fail determination means.
  • failure notification means for notifying the driver of the failure when the failure determination is made by the fail determination means.
  • the engine control means calculates the target ignition timing by the spark plug as an angle from the reference position of the crank angle signal based on the operating state of the engine, and converts the calculation result to a time based on the actual reluctator time, thereby converting the reference position It is desirable that the target ignition timing is specified as the time from the start time, and the target ignition timing is specified by performing time conversion based on the estimated reluctator time instead of the actual reluctor time at the time of fail determination. In such a configuration, the ignition timing control can be continued even when the latch circuit fails.
  • the engine control means calculates the target injection timing by the injector as an angle from the reference position of the crank angle signal based on the operating state of the engine, and converts the calculation result into a time based on the actual reductor time and calculates from the reference position. It is desirable that the target injection timing is specified as the time, and the target injection timing is specified by performing time conversion based on the estimated reluctator time instead of the actual reluctor time at the time of fail determination. In such a configuration, fuel injection control can be continued even when the latch circuit fails.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an engine control apparatus of the present embodiment.
  • the engine 1 of this embodiment is configured as a four-cycle single-cylinder gasoline engine with a displacement of 50 cc, and is mounted on a two-wheeled vehicle as a driving power source.
  • the specification of the engine 1 is not limited to this and can be arbitrarily changed.
  • a piston 4 is slidably disposed in a cylinder 3 formed in a cylinder block 2 of the engine 1.
  • the piston 4 is connected to a crankshaft 6 via a connecting rod 5 and interlocked with the reciprocating motion of the piston 4.
  • the crankshaft 6 rotates.
  • a flywheel 7 (rotating body) is attached to the rear end (on the transmission side not shown) of the crankshaft 6, and a predetermined angle region on the outer periphery of the flywheel 7 is made of a magnetic material for detecting the crank angle.
  • a reluctance projection 7a is formed.
  • an intake port 9a and an exhaust port 9b are formed, and a spark plug 10 is disposed in a posture in which the tip faces the inside of the cylinder.
  • An intake passage 11 connected to the intake port 9a has an air cleaner 12 from the upstream side, a throttle valve 13 that opens and closes in response to the driver's throttle operation, a bypass passage 15 having an ISCV (idle speed control valve) 14, and An injector 16 that injects fuel toward the intake port 9a is provided.
  • the exhaust passage 17 connected to the exhaust port 9b is provided with a three-way catalyst 18 for purifying exhaust gas and a silencer (not shown).
  • An intake valve 20 is disposed in the intake port 9a, and an exhaust valve 21 is disposed in the exhaust port 9b.
  • These intake and exhaust valves 20 and 21 are urged toward the valve closing side by a valve spring 22 and are opened by an intake camshaft 23 and an exhaust camshaft 24 that are driven to rotate in synchronization with the crankshaft 6 on the cylinder head 9.
  • the intake valve 20 and the exhaust valve 21 are opened and closed at a predetermined timing synchronized with the reciprocation of the piston 4, and the combustion cycle of the engine 1 consisting of four strokes of intake, compression, expansion and exhaust is 720 ° CA in crank angle. Repeated every time.
  • the fuel (gasoline) stored in the fuel tank 25 is supplied to the injector 16 by a fuel pump 26.
  • the fuel pump 26 is integrated with the injector 16 and connected to the fuel tank 25 via a supply hose 27 and a return hose 28, respectively.
  • the fuel in the fuel tank 25 is introduced into the fuel pump 26 through the supply hose 27 and pressurized to a predetermined pressure, and the pressurized fuel is supplied to the injector 16 and surplus fuel is supplied. Is recovered in the fuel tank 25 via the return hose 28.
  • fuel of a predetermined pressure is always supplied to the injector 16, and the fuel is injected toward the intake port 9a at a predetermined injection timing and injection amount according to the opening of the injector 16.
  • the combustion cycle of the engine 1 described above is executed based on the control of the ECU 31 (engine control unit).
  • ECU 31 engine control unit
  • an electromagnetic pickup 32 that is arranged opposite to the flywheel 7 and outputs a detection signal synchronized with the reluctator protrusion 7 a
  • a throttle sensor 33 that detects the opening of the throttle valve 13
  • an exhaust passage 17 Various sensors such as an O 2 sensor 34 that is arranged and changes the output stepwise in response to fluctuations in the exhaust air / fuel ratio centered on stoichiometric (theoretical air / fuel ratio), and a water temperature sensor 35 that detects the cooling water temperature Tw of the engine 1. Is connected.
  • the ECU 31 On the output side of the ECU 31, there are various devices such as the ISCV 14, the injector 16, the fuel pump 26, an igniter 36 for driving the spark plug 10, and a failure display lamp 37 for displaying a failure of a latch circuit 31a described later to the driver. Is connected.
  • the ECU 31 operates the engine 1 by executing various controls such as fuel injection control for driving the injector 16 and ignition timing control for driving the spark plug 10.
  • fuel injection control the ECU 31 determines a target fuel injection amount based on the engine rotational speed Ne calculated from the detection signal of the electromagnetic pickup 32, the throttle opening ⁇ th detected by the throttle sensor 33, and the like at a predetermined timing of the intake stroke.
  • the injector 16 is driven to execute fuel injection.
  • the ECU 31 determines the target ignition timing based on the engine rotational speed Ne, the throttle opening ⁇ th, and the like as the ignition timing control, and responds to the target ignition timing based on the rectangular wave crank angle signal generated from the detection signal of the electromagnetic pickup 32.
  • the ignition timing is determined and the igniter 36 is driven to ignite the spark plug 10 (engine control means).
  • the processing from the generation of the crank angle signal to the ignition timing control of the spark plug 10 executed by the ECU 31 will be described in detail.
  • FIG. 2 is a time chart showing a crank angle signal generation process corresponding to the reluctance protrusion 7a and a target ignition timing specifying process based on the crank angle signal.
  • the reluctator protrusion 7a of the present embodiment is formed on the flywheel 7 over an angle region of 60 ° CA. If the end of the rotation projection 7a in the rotational direction of the flywheel 7 is the start and the end of the reverse projection 7a in the counter-rotation direction is the end, the start is a crank that is 80 ° CA advanced from the top dead center of the engine 1.
  • the corner corresponds to the electromagnetic pickup 32, and the terminal end corresponds to the electromagnetic pickup 32 at a crank angle of 20 ° CA advance side from the top dead center.
  • the electromagnetic pickup 32 has a characteristic in which a change in magnetic flux is generated due to contact with and separation from a magnetic body to change the output. For this reason, the detection signal output from the electromagnetic pickup 32 fluctuates in a spike shape every time it corresponds to the start end and the end of the reluctator protrusion 7a. More specifically, the detection signals fluctuate at BTDC (Before Dead Center) 80 ° CA corresponding to the start end of the reluctance protrusion 7a and BTDC 20 ° CA corresponding to the subsequent end, and fluctuations in these detection signals. Is repeated every 360 ° CA.
  • BTDC Before Dead Center
  • the detection signal output from the electromagnetic pickup 32 in this way is input to the ECU 31, and the ECU 31 generates a crank angle signal using the built-in latch circuit 31a. That is, the latch circuit 31a raises the crank angle signal at the fluctuation timing of the detection signal corresponding to the start end of the reluctance protrusion 7a and holds it in the ON state, and outputs the crank angle signal at the fluctuation timing corresponding to the end of the subsequent reluctance protrusion 7a. Fall down and hold in the OFF state. This process is repeated by the latch circuit 31a to generate a rectangular wave-shaped crank angle signal that varies in synchronization with the crank angle of the engine 1 with 360 ° CA as one cycle (ON period + OFF period).
  • each stroke (intake, compression, expansion, exhaust) constituting the combustion cycle of the engine 1 is executed.
  • Must be recognized by the ECU 31 hereinafter, this process is referred to as a stroke determination process).
  • the combustion cycle of the engine 1 has 720 ° CA as one cycle
  • the crank angle signal has 360 ° CA as one cycle.
  • the ON period of the current crank angle signal is immediately before the compression top dead center.
  • the ECU 31 cannot discriminate whether it is the one immediately before the exhaust top dead center.
  • a target ignition timing is calculated according to a preset control map from the operating state of the engine 1, for example, the engine speed Ne and the throttle opening degree ⁇ th. Specifically, the start timing (rising edge) of the ON period of the crank angle signal is used as a reference position, and the crank angle from the reference position to the target ignition timing (hereinafter referred to as the ignition target crank angle Dtgt) is calculated. Then, a time required for the ON period immediately before the compression top dead center (hereinafter referred to as an actual reluctator time Treal with respect to an estimated reluctator time Test described later) is measured.
  • an actual reluctator time Treal with respect to an estimated reluctator time Test described later
  • the actual relaxor time Treal corresponds to the crank angle in the angular region (60 ° CA) of the reluctator protrusion 7a, and the actual relaxor time Treal is required for the crankshaft 6 to rotate by this crank angle. Therefore, the ignition target crank angle Dtgt is converted into time using the relationship between the angle region of the reluctator protrusion 7a and the actual reluctator time Treal as an index, and the required time from the reference position to the target ignition timing (hereinafter referred to as the ignition target time Ttgt). Can be calculated.
  • the reference position is not necessarily the start timing of the ON period, and the end timing (falling edge) of the ON period may be used as the reference position.
  • the primary side of the ignition coil (not shown) is energized by the igniter 36 at the timing of the reference position of the crank angle signal, and the ignition target time Ttgt is determined from the reference position.
  • the primary side energization is cut off and the spark plug 10 is ignited.
  • the ignition timing control is executed based on the crank angle signal as described above.
  • the latch circuit 31a fails, a normal crank synchronized with the crank angle is obtained. An angle signal cannot be generated, and ignition timing control cannot be performed properly, resulting in a situation where the engine is stopped.
  • the appropriateness of the actual relaxor time Treal of the crank angle signal is sequentially determined. If the actual relaxor time Treal is inappropriate, the estimated value is used instead of the actual relaxor time Treal. A measure for applying the estimated reluctator time Test is taken, and a process executed by the ECU 31 for this measure will be described below.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a failure determination / correspondence routine executed by the ECU 31, and FIG. 4 is a time chart showing a generation state of a crank angle signal when the latch circuit 31a fails.
  • the ECU 31 is shown in FIG.
  • the routine is executed every 360 ° CA.
  • an estimated reluctator time Test is calculated according to the following equation (1) (estimating means).
  • Test ⁇ r / 360 ⁇ t
  • ⁇ r in the equation means an angular region (60 ° in this embodiment) of the reluctance protrusion 7a
  • t is a time required for one rotation of the crankshaft 6 calculated from the current engine rotational speed Ne (msec / rev ). Therefore, on the premise of the current engine speed Ne, the estimated reluctator time Test is the required time for the crankshaft 6 to rotate by the crank angle in the angular region of the reluctator protrusion 7a (the reluctator time when the latch circuit 31a is normal). Calculated.
  • step S4 it is determined whether or not the fail determination flag F is “1” which means a failure of the latch circuit 31a. If No (negative), the process proceeds to step S6.
  • step S10 it is determined whether or not the reluctance ratio r is less than a predetermined determination value r0 (for example, 60%) (fail determination means).
  • a predetermined determination value r0 for example, 60%
  • step S6 the actual relaxor time Treal approximate to the estimated relaxor time Test is measured in step S6.
  • the estimated relaxor time Test calculated from the equation (1) also changes accordingly. Therefore, the determination process in step S10 is always performed based on the appropriate estimated relaxor time Test. Executed. Therefore, when the latch circuit 31a is normal, the ECU 31 makes a determination of No in step S10, sets the fail determination flag F to “0” in step S12, ends the routine, and performs the above processing every 360 ° CA. Repeat.
  • step S8 the ECU 31 makes a “Yes” (Yes) determination in step S8, proceeds to step S14, and sets the fail determination flag F to “1”. Accordingly, when the process proceeds to step S4 after that, the determination of Yes is made and the process proceeds to step S16, and after replacing the actual relaxer time Treal with the estimated relaxor time Test (failure response means), the failure display lamp 37 is switched on in step S18. Turn on the light to end the routine (failure notification means).
  • step S16 as indicated by a broken line in FIG. 4, it is assumed that the ON period of the crank angle signal continues for the estimated reluctator time Test, and the ignition target crank is based on the estimated reluctator time Test instead of the actual reluctator time Treal.
  • the angle Dtgt is converted into time, and the spark plug 10 is ignited based on the obtained ignition target time Ttgt.
  • the fail determination flag F is kept at “1”, so that the estimated reluctance time Test is continuously applied to the ignition timing control instead of the actual reluctance time Treal.
  • the failure display lamp 37 When the failure display lamp 37 is turned on and the latch circuit 31a is repaired at a repair shop such as a dealer and the fail determination flag F is reset to “0”, the normal operation is performed when the engine 1 is subsequently operated.
  • the relaxer time Treal is applied to the ignition timing control.
  • the estimated reluctance time Test is calculated from the current engine speed Ne, and the reluctance ratio r is calculated as the ratio between the estimated reluctance time Test and the actual reluctor time Treal.
  • the reluctance ratio r is less than the determination value r0, it is determined that the latch circuit 31a is out of order and a failure determination is made, and ignition timing control is performed based on the estimated reluctor time Test instead of the actual reluctor time Treal. . Therefore, even when the latch circuit 31a fails, a normal crank angle signal synchronized with the crank angle of the engine 1 can be generated, and the ignition timing control can be continued, and thus the operation of the engine 1 can be continued.
  • the failure determination of the latch circuit 31a can be made easily and appropriately. Further, since the failure display lamp 37 is turned on when the latch circuit 31a fails, repair can be promoted without leaving the failure of the latch circuit 31a as it is.
  • the crank angle signal generated from the detection signal of the electromagnetic pickup 32 is applied to the ignition timing control.
  • the application target is not limited to the ignition timing control, and can be applied to, for example, fuel injection control.
  • the estimated reluctator time Test can be applied to the fuel injection control corresponding to the failure determination. Therefore, as in the embodiment, even when the latch circuit fails, Fuel injection control can be continued.
  • control device for the engine 1 mounted on the motorcycle is embodied, but the target for mounting the engine 1 is not limited to this.
  • the present invention may be embodied in a control device for the engine 1 mounted on a tricycle or a generator.

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Abstract

エンジン（１）の運転中にリラクタ突起（７ａ）に同期して変動する電磁ピックアップ（３２）の検出信号に基づきラッチ回路（３１ａ）によりクランク角信号を生成して点火時期制御を行う。クランク角信号のON 期間に相当する実リラクタ時間（Ｔreal）を計測すると共に、エンジン回転速度（Ｎe）から推定リラクタ時間（Ｔest）を算出し（Ｓ２，６）、実リラクタ時間（Ｔreal）と推定リラクタ時間（Ｔest）との比としてリラクタレシオ（ｒ）を算出する（Ｓ８）。リラクタレシオ（ｒ）が判定値（ｒ0）未満のときにはラッチ回路（３１ａ）が故障していると見なしてフェイル判定を下し（Ｓ１０，１４）、実リラクタ時間（Ｔreal）に代えて推定リラクタ時間（Ｔest）に基づき点火時期制御を実施する（Ｓ１６）。

Description

エンジンの制御装置
　本発明は、エンジンの制御装置に係り、特にエンジンの回転に同期して変動する電磁ピックアップの検出信号に基づきラッチ回路により矩形歯状のクランク角信号を生成し、このクランク角信号に基づきエンジンの各種制御を実行するエンジンの制御装置に関する。
　エンジンの燃費や排ガス特性等を向上するにはエンジンに対する各種制御の最適化が要求され、例えば点火時期制御による点火プラグの点火や燃料噴射制御によるインジェクタの燃料噴射を最適なタイミングで実行する必要がある。そのために、例えば特許文献１の技術では、エンジンのクランク軸の回転に同期して変動する矩形波状のクランク角信号を生成し、このクランク角信号に基づきエンジンのクランク角を判別して点火時期制御を行っている。
　エンジンの回転検出のためには種々のセンサ類が利用されており、例えば電磁ピックアップが用いられる場合がある。周知のように電磁ピックアップは磁性体への接離により磁束変化を生じて出力を変動させる特性を有し、エンジンのフライホイールの外周上に磁性体からなるリラクタ突起を所定の角度領域に亘って形成し、このフライホイールと対向するように電磁ピックアップが配置される。
　エンジンのクランク軸と共にフライホイールが回転すると、電磁ピックアップからはリラクタ突起の始端及び終端と対応するタイミングでスパイク状に変動する検出信号が出力される。この検出信号をラッチ回路に入力すると、例えばリラクタ突起の始端に対応する検出信号の変動タイミングでクランク角信号が立ち上げられてON状態に保持され、続くリラクタ突起の終端に対応する検出信号の変動タイミングでクランク角信号が立ち下げられてOFF状態に保持され、この処理が繰り返されることにより矩形波状のクランク角信号が生成される。クランク角信号のON期間及びOFF期間はリラクタ突起の角度領域に対応するため、クランク角信号に基づきエンジンのクランク角を判別可能となる。
特開２００２－３１７７４１号公報
　ところで一般的な電子回路と同じく、ラッチ回路もハンダの剥離や断線等の種々の要因によって故障する場合がある。このようなときには、リラクタ突起の始端に対応してクランク角信号が立ち上げられたとしてもON状態に保持できずに直ちに立ち下げられてしまう。結果としてエンジンのクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成できなくなり、点火時期制御や燃料噴射制御を適切に実行できないことからエンジン停止の状況に陥ってしまうという問題がある。当然であるが、上記特許文献１の技術ではこのようなラッチ回路の故障を想定していないため、問題解決にならないことは明らかである。
　本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ラッチ回路の故障時においてもエンジンのクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成でき、もってエンジンの運転を継続することができるエンジンの制御装置を提供することにある。
　上記の目的を達成するため、本発明のエンジンの制御装置は、エンジンのクランク軸と共に回転し、所定の角度領域にリラクタが形成された回転体と、回転体に対向配置され、回転体の回転に伴いリラクタの始端及び終端に対応して変動する検出信号を出力する電磁ピックアップと、電磁ピックアップからの検出信号に基づき矩形波状のクランク角信号を生成するラッチ回路と、ラッチ回路により生成されたクランク角信号のリラクタの始端または終端に対応するエッジを基準位置とし、始端に対応するエッジから終端に対応するエッジまでの所要時間をリラクタ時間とし、基準位置とリラクタ時間とをエンジンの制御に適用してこれを運転するエンジン制御手段と、リラクタの角度領域及びエンジンの現在の回転速度に基づき、ラッチ回路が正常な場合のリラクタ時間を推定する推定手段と、エンジン制御に適用される実際にクランク角信号から算出された実リラクタ時間と推定手段により推定された推定リラクタ時間とを比較し、実リラクタ時間が推定リラクタ時間よりも短い場合にフェイル判定を下すフェイル判定手段と、フェイル判定手段によりフェイル判定が下されたときに、実リラクタ時間に代えて推定リラクタ時間をエンジン制御手段によるエンジン制御に適用させるフェイル時対応手段とを具備したことを特徴とする。
　このように構成したエンジンの制御装置によれば、リラクタの角度領域及びエンジン回転速度からラッチ回路が正常な場合のリラクタ時間が推定され、その推定リラクタ時間よりも実リラクタ時間が短い場合にはフェイル判定が下されて、実リラクタ時間に代えて推定リラクタ時間がエンジン制御に適用される。よって。ラッチ回路の故障時においてもエンジンのクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成可能となる。
　その他の態様として、フェイル判定手段が、実リラクタ時間の推定リラクタ時間に対する比が予め設定された判定値未満のときにフェイル判定を下すように構成することが望ましい。
　このように構成した場合には、実リラクタ時間の推定リラクタ時間に対する比を判定値と比較するだけのため、簡単且つ適切にラッチ回路のフェイル判定を下すことが可能となる。
　その他の態様として、フェイル判定手段によりフェイル判定が下されたときに、運転者に故障を報知する故障報知手段を備えることが望ましい。
　このように構成した場合には、ラッチ回路の故障をそのまま放置することなく修理を促すことが可能となる。
　その他の態様として、エンジン制御手段が、エンジンの運転状態に基づきクランク角信号の基準位置からの角度として点火プラグによる目標点火時期を算出し、算出結果を実リラクタ時間に基づき時間換算して基準位置からの時間として目標点火時期を特定し、フェイル判定時には、実リラクタ時間に代えて推定リラクタ時間に基づき時間換算して目標点火時期を特定するように構成することが望ましい。
　このように構成した場合には、ラッチ回路の故障時においても点火時期制御を継続可能となる。
　その他の態様として、エンジン制御手段が、エンジンの運転状態に基づきクランク角信号の基準位置からの角度としてインジェクタによる目標噴射時期を算出し、算出結果を実リラクタ時間に基づき時間換算して基準位置からの時間として目標噴射時期を特定し、フェイル判定時には、実リラクタ時間に代えて推定リラクタ時間に基づき時間換算して目標噴射時期を特定するように構成することが望ましい。
　このように構成した場合には、ラッチ回路の故障時においても燃料噴射制御を継続可能となる。
　本発明によれば、ラッチ回路の故障時においてもエンジンのクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成でき、もってエンジンの運転を継続することができる。
実施形態のエンジンの制御装置を示すシステム構成図である。 リラクタ突起に対応したクランク角信号の生成処理、及びクランク角信号に基づく目標点火時期の特定処理を示すタイムチャートである。 ＥＣＵが実行するフェイル判定・対応ルーチンを示すフローチャートである。 ラッチ回路の故障時のクランク角信号の生成状況を示すタイムチャートである。
　以下、本発明を二輪車に搭載されるエンジンの制御装置に具体化した一実施形態を説明する。
　図１は本実施形態のエンジンの制御装置を示すシステム構成図である。
　本実施形態のエンジン１は、排気量５０ccの４サイクル単気筒ガソリンエンジンとして構成されており、走行用動力源として二輪車に搭載されている。但し、エンジン１の仕様については、これに限定されるものではなく任意に変更可能である。
　エンジン１のシリンダブロック２に形成されたシリンダ３内にはピストン４が摺動可能に配設され、ピストン４はコンロッド５を介してクランク軸６に連結されてピストン４の往復動に連動してクランク軸６が回転するようになっている。クランク軸６の後端（図示しない変速機側）にはフライホイール７（回転体）が取り付けられ、フライホイール７の外周上の所定の角度領域にはクランク角を検出するための磁性体からなるリラクタ突起７ａが形成されている。
　シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド９には吸気ポート９ａ及び排気ポート９ｂが形成されると共に、先端を筒内に臨ませた姿勢で点火プラグ１０が配設されている。吸気ポート９ａに接続された吸気通路１１には、上流側よりエアクリーナ１２、運転者のスロットル操作に応じて開閉されるスロットルバルブ１３、ＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）１４を備えたバイパス通路１５、及び吸気ポート９ａに向けて燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。また排気ポート９ｂに接続された排気通路１７には、排ガスを浄化するための三元触媒１８及び図示しない消音器が設けられている。
　吸気ポート９ａには吸気バルブ２０が配設され、排気ポート９ｂには排気バルブ２１が配設されている。これらの吸排気バルブ２０，２１はバルブスプリング２２により閉弁側に付勢されると共に、シリンダヘッド９上でクランク軸６に同期して回転駆動される吸気カム軸２３及び排気カム軸２４により開弁される。これによりピストン４の往復動に同期した所定のタイミングで吸気バルブ２０及び排気バルブ２１が開閉し、吸気、圧縮、膨張、排気の４つの行程からなるエンジン１の燃焼サイクルがクランク角で７２０°CA毎に繰り返される。
　上記インジェクタ１６には、燃料タンク２５内に貯留された燃料（ガソリン）が燃料ポンプ２６により供給される。燃料ポンプ２６はインジェクタ１６と一体化され、供給ホース２７及びリターンホース２８を介してそれぞれ燃料タンク２５に対して接続されている。
　燃料ポンプ２６が作動すると燃料タンク２５内の燃料が供給ホース２７を介して燃料ポンプ２６内に導かれて所定圧に加圧され、加圧後の燃料がインジェクタ１６に供給されると共に、余剰燃料がリターンホース２８を介して燃料タンク２５に回収される。これによりインジェクタ１６には常に所定圧の燃料が供給され、インジェクタ１６の開弁に応じて所定の噴射時期及び噴射量で吸気ポート９ａに向けて燃料が噴射される。
　エンジン１の運転中には、吸気行程でピストン４の下降に伴って発生した負圧によりエアクリーナ１２を介して吸気通路１１内に外気が吸入され、吸入空気はスロットルバルブ１３の開度に応じて流量調整された後、インジェクタ１６からの噴射燃料と混合しながら吸気バルブ２０の開弁中にエンジン１の筒内に流入する。続く圧縮行程での圧縮を経て混合気は圧縮上死点の近傍で点火プラグ１０により点火され、膨張行程中に燃焼してピストン４を介してクランク軸６に回転力を付与する。続く排気行程では燃焼後の排ガスが排気バルブ２１の開弁中に筒内より排出され、排気通路１７を流通しながら三元触媒１８及び消音器を経て外部に排出される。
　以上のエンジン１の燃焼サイクルは、ＥＣＵ３１（エンジン制御ユニット）の制御に基づき実行される。そのためにＥＣＵ３１の入力側には、上記フライホイール７に対向配置されてリラクタ突起７ａに同期した検出信号を出力する電磁ピックアップ３２、スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットルセンサ３３、排気通路１７に配設されてストイキ（理論空燃比）を中心とした排気空燃比の変動に応じて出力をステップ状に変動させるＯ2センサ３４、エンジン１の冷却水温Ｔwを検出する水温センサ３５等の各種センサ類が接続されている。また、ＥＣＵ３１の出力側には、上記ＩＳＣＶ１４、インジェクタ１６、燃料ポンプ２６、点火プラグ１０を駆動するイグナイタ３６、後述するラッチ回路３１ａの故障を運転者に表示する故障表示ランプ３７等の各種デバイス類が接続されている。
　これらのセンサ情報に基づきＥＣＵ３１は、インジェクタ１６を駆動するための燃料噴射制御、点火プラグ１０を駆動するための点火時期制御等の各種制御を実行してエンジン１を運転する。
　例えばＥＣＵ３１は燃料噴射制御として、電磁ピックアップ３２の検出信号から算出したエンジン回転速度Ｎe及びスロットルセンサ３３により検出されたスロットル開度θth等に基づき目標燃料噴射量を決定し、吸気行程の所定タイミングでインジェクタ１６を駆動して燃料噴射を実行する。
　またＥＣＵ３１は点火時期制御として、エンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth等に基づき目標点火時期を決定する一方、電磁ピックアップ３２の検出信号から生成した矩形波状のクランク角信号に基づき目標点火時期に対応するタイミングを特定し、イグナイタ３６を駆動して点火プラグ１０を点火させる（エンジン制御手段）。
　以下、このようなＥＣＵ３１により実行されるクランク角信号の生成から点火プラグ１０の点火時期制御までの処理について詳述する。
　図２はリラクタ突起７ａに対応したクランク角信号の生成処理、及びクランク角信号に基づく目標点火時期の特定処理を示すタイムチャートである。
　本実施形態のリラクタ突起７ａは、フライホイール７上に６０°CAの角度領域に亘って形成されている。フライホイール７の回転方向のリラクタ突起７ａの端部を始端、反回転方向のリラクタ突起７ａの端部を終端とすると、その始端はエンジン１の上死点よりも８０°CA進角側のクランク角で電磁ピックアップ３２と対応し、終端は上死点よりも２０°CA進角側のクランク角で電磁ピックアップ３２に対応するようになっている。
　電磁ピックアップ３２は、磁性体への接離により磁束変化を生じて出力を変動させる特性を有する。このため、リラクタ突起７ａの始端及び終端と対応する毎に電磁ピックアップ３２から出力される検出信号はスパイク状に変動する。より具体的に述べると、リラクタ突起７ａの始端に対応するBTDC(Before Top Dead Center)８０°CA、及びそれに続く終端に対応するBTDC２０°CAでそれぞれ検出信号が変動し、これらの検出信号の変動が３６０°CA毎に繰り返される。
　このようにして電磁ピックアップ３２から出力される検出信号がＥＣＵ３１に入力され、ＥＣＵ３１は内蔵しているラッチ回路３１ａを用いてクランク角信号を生成する。即ち、ラッチ回路３１ａは、リラクタ突起７ａの始端に対応する検出信号の変動タイミングでクランク角信号を立ち上げてON状態に保持し、続くリラクタ突起７ａの終端に対応する変動タイミングでクランク角信号を立ち下げてOFF状態に保持する。この処理がラッチ回路３１ａにより繰り返され、３６０°CAを１周期（ON期間＋OFF期間）としてエンジン１のクランク角に同期して変動する矩形波状のクランク角信号が生成される。
　なお、圧縮上死点の直前での点火プラグ１０による点火、吸気行程でのインジェクタ１６による燃料噴射を実行するには、エンジン１の燃焼サイクルを構成する各行程（吸気、圧縮、膨張、排気）をＥＣＵ３１が認識する必要がある（以下、この処理を行程判別処理と称する）。しかしながら、エンジン１の燃焼サイクルが７２０°CAを１周期としているのに対し、クランク角信号は３６０°CAを１周期としているため、例えば現在のクランク角信号のON期間が圧縮上死点の直前のものか排気上死点の直前のものかをＥＣＵ３１は判別できない。
　そこで、エンジン１を始動する際に、クランク角信号に基づき点火及び燃料噴射を３６０°CA毎にそれぞれ実行して暫定的にエンジン１を運転させた上で、３６０°CA間隔で発生するクランク角信号のON期間の所要時間を計測し、行程判別処理として相前後する２つのON期間の計測値を比較する。排気行程に比較して圧縮行程ではピストン４の上昇が妨げられてクランク軸６の角速度が低下するため、ON期間が長い側を圧縮行程と見なし、ON期間が短い側を排気行程と見なす。
　以降は行程判別処理の結果に従って、７２０°CA毎に圧縮上死点の直前で点火を実行し、吸気行程で燃料噴射を実行する。このときの点火時期制御は、クランク角信号に基づき以下の手順で実行される。
　まずエンジン１の運転状態、例えばエンジン回転速度Ｎe及びスロットル開度θth等から予め設定された制御マップに従って目標点火時期を算出する。具体的には、クランク角信号のON期間の開始タイミング（立ち上がりエッジ）を基準位置とし、この基準位置から目標点火時期までのクランク角（以下、点火目標クランク角Ｄtgtと称する）が算出される。そして、圧縮上死点の直前のON期間の所要時間（以下、後述する推定リラクタ時間Ｔestに対して実リラクタ時間Ｔrealと称する）を計測する。
　実リラクタ時間Ｔrealはリラクタ突起７ａの角度領域（６０°CA）のクランク角に相当し、このクランク角だけクランク軸６が回転するために実リラクタ時間Ｔrealを要している。よって、これらのリラクタ突起７ａの角度領域及び実リラクタ時間Ｔrealの関係を指標として点火目標クランク角Ｄtgtを時間換算し、基準位置から目標点火時期までの所要時間（以下、点火目標時間Ｔtgtと称する）を算出できる。
　なお、基準位置は必ずしもON期間の開始タイミングである必要はなく、ON期間の終了タイミング（立ち下がりエッジ）を基準位置としてもよい。
　そして、エンジン１の運転中には、目標点火時期に先立ち、例えばクランク角信号の基準位置のタイミングでイグナイタ３６により図示しない点火コイルの一次側の通電を開始し、基準位置から点火目標時間Ｔtgtが経過した目標点火時期のタイミングで一次側の通電を遮断して点火プラグ１０を点火させる。
　以上のようにしてクランク角信号に基づき点火時期制御が実行されるのであるが、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、ラッチ回路３１ａが故障するとクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成できなくなり、点火時期制御を適切に実行不能となってエンジン停止の状況に陥ってしまう。このような問題点を鑑みて本実施形態では、クランク角信号の実リラクタ時間Ｔrealの適否を逐次判定し、実リラクタ時間Ｔrealが不適切な場合には実リラクタ時間Ｔrealに代えて推定値である推定リラクタ時間Ｔestを適用する対策を講じており、この対策のためにＥＣＵ３１が実行する処理を以下に説明する。
　図３はＥＣＵ３１が実行するフェイル判定・対応ルーチンを示すフローチャート、図４はラッチ回路３１ａの故障時のクランク角信号の生成状況を示すタイムチャートであり、ＥＣＵ３１はエンジン１の運転中に図３のルーチンを３６０°CA毎に実行している。
　まず、ステップＳ２で次式(1)に従って推定リラクタ時間Ｔestを算出する（推定手段）。
　Ｔest＝θr /３６０×ｔ ………(1)
　式中のθr はリラクタ突起７ａの角度領域（本実施形態では６０°）を意味し、ｔは、現在のエンジン回転速度Ｎeから算出されたクランク軸６の１回転に要する所要時間（msec/rev）である。従って、現在のエンジン回転速度Ｎeを前提とし、リラクタ突起７ａの角度領域のクランク角だけクランク軸６が回転するときの所要時間（ラッチ回路３１ａが正常な場合のリラクタ時間）として推定リラクタ時間Ｔestが算出される。
　続くステップＳ４ではフェイル判定フラグＦがラッチ回路３１ａの故障を意味する「１」であるか否かを判定し、Ｎo（否定）のときにはステップＳ６に移行する。ステップＳ６ではクランク角信号のON期間である実リラクタ時間Ｔrealを計測し、ステップＳ８で次式(2)に従ってリラクタレシオｒを算出する。
　ｒ＝Ｔreal/Ｔest×１００ ………(2)
　続くステップＳ１０では、リラクタレシオｒが予め設定された判定値ｒ0（例えば６０％）未満であるか否かを判定する（フェイル判定手段）。［発明が解決しようとする課題］で述べたように、ラッチ回路３１ａの故障時には、リラクタ突起７ａの始端に対応してクランク角信号が立ち上げられたとしてもON状態に保持できずに直ちに立ち下げられてしまうため、クランク角信号の実リラクタ時間Ｔrealは極端に短縮化される。
　ラッチ回路３１ａが正常に機能している限り、ステップＳ６で推定リラクタ時間Ｔestに近似する実リラクタ時間Ｔrealが計測される。エンジン１の回転変化と共に実リラクタ時間Ｔrealが変化するが、それに応じて式(1)から算出される推定リラクタ時間Ｔestも変化するため、常に適切な推定リラクタ時間Ｔestに基づきステップＳ１０の判定処理が実行される。
　このためラッチ回路３１ａが正常な通常時には、ＥＣＵ３１はステップＳ１０でＮoの判定を下してステップＳ１２でフェイル判定フラグＦを「０」とした後にルーチンを終了し、以上の処理を３６０°CA毎に繰り返す。
　一方、ラッチ回路３１ａが故障すると、図４に実線で示すように、ステップＳ６で推定リラクタ時間Ｔestよりも大幅に短い実リラクタ時間Ｔrealが計測される。このため、ＥＣＵ３１はステップＳ８でＹes（肯定）の判定を下してステップＳ１４に移行し、フェイル判定フラグＦを「１」とする。従って、その後にステップＳ４に移行するとＹesの判定を下してステップＳ１６に移行し、実リラクタ時間Ｔrealを推定リラクタ時間Ｔestに置き換えた後に（フェイル時対応手段）、ステップＳ１８で故障表示ランプ３７を点灯させてルーチンを終了する（故障報知手段）。
　即ちステップＳ１６では、図４に破線で示すように、クランク角信号のON期間が推定リラクタ時間Ｔestだけ継続しているものと見なし、実リラクタ時間Ｔrealに代えて推定リラクタ時間Ｔestに基づき点火目標クランク角Ｄtgtを時間換算し、得られた点火目標時間Ｔtgtに基づいて点火プラグ１０が点火される。以降はフェイル判定フラグＦが「１」に保たれるため、点火時期制御には実リラクタ時間Ｔrealに代えて推定リラクタ時間Ｔestが適用され続ける。
　そして、故障表示ランプ３７の点灯に応じて、ディーラー等の修理工場でラッチ回路３１ａが修理されてフェイル判定フラグＦが「０」にリセットされると、その後のエンジン１の運転時には通常どおりに実リラクタ時間Ｔrealが点火時期制御に適用される。
　以上のように本実施形態のエンジン１の制御装置によれば、現在のエンジン回転速度Ｎeから推定リラクタ時間Ｔestを算出し、この推定リラクタ時間Ｔestと実リラクタ時間Ｔrealとの比としてリラクタレシオｒを算出し、このリラクタレシオｒが判定値ｒ0未満のときにはラッチ回路３１ａが故障していると見なしてフェイル判定を下し、実リラクタ時間Ｔrealに代えて推定リラクタ時間Ｔestに基づき点火時期制御を実施している。従って、ラッチ回路３１ａの故障時においてもエンジン１のクランク角に同期した正常なクランク角信号を生成でき、点火時期制御を継続、ひいてはエンジン１の運転を継続することができる。
　また、実リラクタ時間Ｔrealと推定リラクタ時間Ｔestとの比であるリラクタレシオｒを判定値ｒ0と比較するだけのため、簡単且つ適切にラッチ回路３１ａのフェイル判定を下すことができる。
　また、ラッチ回路３１ａのフェイル判定時には故障表示ランプ３７を点灯させるため、ラッチ回路３１ａの故障をそのまま放置することなく修理を促すことができる。
　ところで、本実施形態では、電磁ピックアップ３２の検出信号から生成したクランク角信号を点火時期制御に適用したが、適用対象は点火時期制御に限るものではなく、例えば燃料噴射制御にも適用できる。そして、ラッチ回路３１ａの故障時には実施形態と同じく、フェイル判定に対応して推定リラクタ時間Ｔestを燃料噴射制御に適用できるため、重複する説明はしないが実施形態と同様に、ラッチ回路の故障時でも燃料噴射制御を継続することができる。
　以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、二輪車に搭載されるエンジン１の制御装置に具体化したが、エンジン１の搭載対象はこれに限るものではない。例えば三輪車や発電機に搭載されるエンジン１の制御装置に具体化してもよい。
　１　　エンジン
　６　　クランク軸
　７　　フライホイール（回転体）
　７ａ　リラクタ突起
　３１　ＥＣＵ（エンジン制御手段、推定手段、フェイル判定手段、フェイル時対応手段、故障報知手段）
　３２　電磁ピックアップ
　３７　故障表示ランプ（故障報知手段）

Claims (5)

  1. 　エンジンのクランク軸と共に回転し、所定の角度領域にリラクタが形成された回転体と、
    　上記回転体に対向配置され、該回転体の回転に伴い上記リラクタの始端及び終端に対応して変動する検出信号を出力する電磁ピックアップと、
    　上記電磁ピックアップからの検出信号に基づき矩形波状のクランク角信号を生成するラッチ回路と、
    　上記ラッチ回路により生成されたクランク角信号の上記リラクタの始端または終端に対応するエッジを基準位置とし、上記始端に対応するエッジから上記終端に対応するエッジまでの所要時間をリラクタ時間とし、該基準位置と該リラクタ時間とを上記エンジンの制御に適用してこれを運転するエンジン制御手段と、
    　上記リラクタの角度領域及び上記エンジンの現在の回転速度に基づき、上記ラッチ回路が正常な場合のリラクタ時間を推定する推定手段と、
    　上記エンジン制御に適用される実際に上記クランク角信号から算出された実リラクタ時間と上記推定手段により推定された推定リラクタ時間とを比較し、上記実リラクタ時間が上記推定リラクタ時間よりも短い場合にフェイル判定を下すフェイル判定手段と、
    　上記フェイル判定手段によりフェイル判定が下されたときに、上記実リラクタ時間に代えて上記推定リラクタ時間を上記エンジン制御手段によるエンジン制御に適用させるフェイル時対応手段と
    を具備したことを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 　上記フェイル判定手段は、上記実リラクタ時間の上記推定リラクタ時間に対する比が予め設定された判定値未満のときにフェイル判定を下す
    ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  3. 　上記フェイル判定手段によりフェイル判定が下されたときに、運転者に故障を報知する故障報知手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 　上記エンジン制御手段は、上記エンジンの運転状態に基づき上記クランク角信号の基準位置からの角度として点火プラグによる目標点火時期を算出し、該算出結果を上記実リラクタ時間に基づき時間換算して上記基準位置からの時間として上記目標点火時期を特定し、上記フェイル判定時には、上記実リラクタ時間に代えて上記推定リラクタ時間に基づき時間換算して上記目標点火時期を特定する
    ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの制御装置。
  5. 　上記エンジン制御手段は、上記エンジンの運転状態に基づき上記クランク角信号の基準位置からの角度としてインジェクタによる目標噴射時期を算出し、該算出結果を上記実リラクタ時間に基づき時間換算して上記基準位置からの時間として上記目標噴射時期を特定し、上記フェイル判定時には、上記実リラクタ時間に代えて上記推定リラクタ時間に基づき時間換算して上記目標噴射時期を特定する
    ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエンジンの制御装置。
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