JP2016121595A - エンジン制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンを制御するマイコンの処理負荷の増大を抑制しつつ、異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れることを抑制できるエンジン制御装置を提供する。【解決手段】エンジン制御装置10は、エンジンを制御する第1のマイコン11と、エンジン20の気筒に取り付けられた筒内圧センサ22の計測値に基づいて気筒における異常燃焼の予兆を検出した場合に、予兆検出信号を出力する第2のマイコン12と、予兆検出信号が入力された場合に、第2のマイコン12が筒内圧センサ22に接続された第1状態から、第1のマイコン11が筒内圧センサ22に接続された第2状態へ切り替わるスイッチ13とを備え、第1のマイコン11は、スイッチ13が第2状態の期間に、筒内圧センサ22の計測値に基づいて異常燃焼の発生を検出した場合に、気筒に対して所定の制御を行う。【選択図】図2
Description
本発明は、筒内圧センサを用いてエンジン制御を行うエンジン制御装置に関する。
特許文献1には、筒内圧センサを用いてエンジン制御を行うエンジン制御装置が記載されている。このエンジン制御装置は、所定負荷での運転中に、筒内圧センサによって検出される燃焼圧の集合から燃焼圧の確率分布を算出し、この確率分布において燃焼圧が上限信頼値を超える確率が閾値よりも高い場合に、異常燃焼予兆フラグをONにする。上限信頼値は、吸気系にオイルが堆積していない状態における所定負荷に応じた値である。
ところで、筒内圧センサの出力信号を処理して、異常燃焼(ノッキング又はプレイグニッション)の発生又は異常燃焼の予兆を検出する処理(以下では「筒内圧処理」という。)を行う場合、短いクランク角周期で筒内圧を検出する必要がある。そのため、エンジン制御装置の処理能力に対して、筒内圧処理の負荷の割合が高くなる。従来のエンジン制御装置で、エンジンの制御及び筒内圧処理の両方を1つのマイコンに行わせた場合は、処理能力が高いマイコンが必要となる。従って、エンジンを制御する第1のマイコンと、筒内圧処理を行う第2のマイコンとをそれぞれ設けることが考えられる。
しかし、第2のマイコンで全ての筒内圧処理を行うと、第2のマイコンが異常燃焼の発生を検出した後に、マイコン間の通信によって第1のマイコンに通知を行わなければ、第1のマイコンは、エンジンに対して異常燃焼時の制御を行うことができない。マイコン間の通信を行う分だけ、第1のマイコンによる異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れる。
本発明は、エンジンを制御するマイコンの処理負荷の増大を抑制しつつ、異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れることを抑制できるエンジン制御装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、エンジンを制御する第1のマイコンと、エンジンの気筒に取り付けられた筒内圧センサの計測値に基づいて気筒における異常燃焼の予兆を検出した場合に、予兆検出信号を出力する第2のマイコンと、予兆検出信号が入力された場合に、第2のマイコンが筒内圧センサに接続された第1状態から、第1のマイコンが筒内圧センサに接続された第2状態へ切り替わるスイッチとを備え、第1のマイコンは、スイッチが第2状態の期間に、筒内圧センサの計測値に基づいて異常燃焼の発生を検出した場合に、気筒に対して所定の制御を行う。
第1の発明では、第2のマイコンが筒内圧センサの計測値に基づいて気筒における異常燃焼の予兆を検出した場合に、スイッチが、第2のマイコンが筒内圧センサに接続された第1状態から、第1のマイコンが筒内圧センサに接続された第2状態へ切り替わる。スイッチが第2状態の期間に、第1のマイコンは、筒内圧センサの計測値に基づいて異常燃焼の発生を検出した場合に、気筒に対して所定の制御を行う。異常燃焼の予兆が検出された後は、第1のマイコンが、筒内圧センサの計測値を取得して異常燃焼の発生を検出し、異常燃焼の発生を検出した場合に異常燃焼時の制御を行う。
第1の発明では、異常燃焼の予兆が検出された後、筒内圧センサの出力信号の処理と異常燃焼時の制御とが、同じマイコン(第1のマイコン)で行われる。従って、第2のマイコンで全ての筒内圧処理を行う場合とは異なり、マイコン間通信を行うことなく、異常燃焼の発生の検出後直ちに、異常燃焼時の制御を開始できる。また、第1のマイコンは、第2のマイコンが異常燃焼の予兆を検出するまで、筒内圧センサの出力信号の処理を行わない。以上より、第1の発明によれば、エンジンを制御する第1のマイコンの処理負荷の増大を抑制しつつ、異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れることを抑制できる。
以下、図1−図4を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
[概要]
エンジン制御装置は、メインマイコンとサブマイコンとの2つのマイコンを備え、スイッチの制御によって、これらの2つのマイコンの間で筒内圧センサの出力信号の処理(筒内圧処理)を行うマイコンを切り替える。異常燃焼の予兆が検出されるまでは、サブマイコンが筒内圧処理を行う。異常燃焼の予兆が検出された後は、異常燃焼時の制御を行うメインマイコンが筒内圧処理を行う。メインマイコンは、異常燃焼の予兆が検出されなくなるまで筒内圧処理を行う。
エンジン制御装置は、メインマイコンとサブマイコンとの2つのマイコンを備え、スイッチの制御によって、これらの2つのマイコンの間で筒内圧センサの出力信号の処理(筒内圧処理)を行うマイコンを切り替える。異常燃焼の予兆が検出されるまでは、サブマイコンが筒内圧処理を行う。異常燃焼の予兆が検出された後は、異常燃焼時の制御を行うメインマイコンが筒内圧処理を行う。メインマイコンは、異常燃焼の予兆が検出されなくなるまで筒内圧処理を行う。
以下では、対象とする異常燃焼がノッキングの場合について説明を行う。なお、対象とする異常燃焼はプレイグニッションであってもよい。
[エンジンの構成]
エンジン20は、例えば多気筒のレシプロエンジンである。各気筒には、点火プラグ及び燃料噴射弁が設けられている(図示省略)。各点火プラグには、イグナイタ21が接続されている。各燃料噴射弁は、気筒の吸気ポートに設けられている。エンジン20は、ポート噴射式のエンジンである。なお、エンジン20は、筒内噴射式のエンジンであってもよい。また、エンジン20には、スロットルバルブの下流のサージタンクにブローバイガスを導入するブローバイガス還元装置(図示省略)が設けられている。そのため、エンジン20の吸気系には、ブローバイガスと共に吸気系に戻されるオイル(エンジンオイル)が堆積する。
エンジン20は、例えば多気筒のレシプロエンジンである。各気筒には、点火プラグ及び燃料噴射弁が設けられている(図示省略)。各点火プラグには、イグナイタ21が接続されている。各燃料噴射弁は、気筒の吸気ポートに設けられている。エンジン20は、ポート噴射式のエンジンである。なお、エンジン20は、筒内噴射式のエンジンであってもよい。また、エンジン20には、スロットルバルブの下流のサージタンクにブローバイガスを導入するブローバイガス還元装置(図示省略)が設けられている。そのため、エンジン20の吸気系には、ブローバイガスと共に吸気系に戻されるオイル(エンジンオイル)が堆積する。
エンジン20には、カム角センサ、クランク角センサ、エアフローメータ、筒内圧センサ22、及び水温センサなどの各種センサが設けられている(筒内圧センサ以外は図示省略)。筒内圧センサ22は、各気筒に設けられている。
[エンジン制御装置の構成]
エンジン制御装置10は、エンジンECUである。エンジン制御装置10は、図1に示すように、メインマイコン11(第1のマイコン)とサブマイコン12(第2のマイコン)とスイッチ13とを備えている。メインマイコン11とサブマイコン12とは、通信線15を介して互いに接続されている。また、サブマイコン12とスイッチ13とは、通信線16を介して互いに接続されている。各マイコン11、12は、CPU、メモリー及び入出力インターフェースなどを備え、メモリーに格納されたプログラムをCPUが実行することにより所定の処理を実行する。
エンジン制御装置10は、エンジンECUである。エンジン制御装置10は、図1に示すように、メインマイコン11(第1のマイコン)とサブマイコン12(第2のマイコン)とスイッチ13とを備えている。メインマイコン11とサブマイコン12とは、通信線15を介して互いに接続されている。また、サブマイコン12とスイッチ13とは、通信線16を介して互いに接続されている。各マイコン11、12は、CPU、メモリー及び入出力インターフェースなどを備え、メモリーに格納されたプログラムをCPUが実行することにより所定の処理を実行する。
エンジン制御装置10には、エンジン20に設けられた各種センサ(筒内圧センサ22、カム角センサ、クランク角センサ、エアフローメータ、及び水温センサなど)、イグナイタ21、及び、燃料噴射弁等が接続されている。メインマイコン11は、エンジン20の制御を行う。メインマイコン11は、カム角センサ、クランク角センサ、エアフローメータ、及び水温センサなどの各センサの出力信号に基づいて、各気筒に対して、点火時期制御及び燃料噴射制御などを行う。点火時期制御では、メインマイコン11が、イグナイタ21への点火信号の出力時期を調節して、点火プラグの点火時期を制御する。燃料噴射制御では、メインマイコン11が、燃料噴射弁における燃料の噴射タイミング及び燃料噴射量等を制御する。
また、メインマイコン11は、スイッチ13が後述する第2状態に切り替えられている期間に、気筒毎に、筒内圧センサ22の出力信号に基づいて筒内圧の計測値を取得する。そして、メインマイコン11は、筒内圧の計測値に基づいてノッキングの発生を検出する処理を行う。メインマイコン11は、ノッキングの発生を検出した気筒に対して、ノッキングの発生を抑制する制御を行う。本実施の形態では、メインマイコン11が、ノッキングの発生を抑制する制御として、点火プラグの点火時期を遅角させる点火遅角制御を行う。なお、ノッキングの発生を抑制する制御として、燃料噴射弁における燃料の噴射タイミングを遅角させる噴射遅角制御を行ってもよい。また、メインマイコン11は、スイッチ13が後述する第2状態に切り替えられている期間に、筒内圧の計測値に基づいてノッキングの予兆の有無を判定する処理を行う。
サブマイコン12は、スイッチ13が後述する第1状態に切り替えられている期間に、気筒毎に、筒内圧センサ22の出力信号に基づいて筒内圧の計測値を取得する。そして、サブマイコン12は、筒内圧の計測値に基づいてノッキングの予兆の有無を判定する処理を行う。ノッキングの予兆の有無を判定する方法としては、例えば特開2011−241727号公報に記載された方法を用いることができる。この方法については後述する。また、サブマイコン12は、通信線16を介してスイッチ13を制御する。
スイッチ13は、筒内圧センサ22毎に設けられた切替回路である。スイッチ13には、エンジン制御装置10のAD変換器(図示省略)を介して、筒内圧センサ22の出力信号が入力される。各スイッチ13は、サブマイコン12の制御に応じて、サブマイコン12が筒内圧センサ22に接続された第1状態と、メインマイコン11が筒内圧センサ22に接続された第2状態との切り替えを行う。図1では、実線が第1状態を表し、破線が第2状態を表す。
[エンジン制御装置の処理動作]
図2は、サブマイコン12で行われるスイッチ切替処理のフローチャートである。図3は、メインマイコン11で行われるノック制御処理のフローチャートである。エンジン20が始動されると、サブマイコン12がスイッチ切替処理を行い、メインマイコン11がノック制御処理を行う。以下では、1つの気筒に対する各マイコン11、12の処理動作について説明する。なお、エンジン20の始動時は各スイッチ13が第1状態に設定されている。
図2は、サブマイコン12で行われるスイッチ切替処理のフローチャートである。図3は、メインマイコン11で行われるノック制御処理のフローチャートである。エンジン20が始動されると、サブマイコン12がスイッチ切替処理を行い、メインマイコン11がノック制御処理を行う。以下では、1つの気筒に対する各マイコン11、12の処理動作について説明する。なお、エンジン20の始動時は各スイッチ13が第1状態に設定されている。
図2を参照して、スイッチ切替処理について説明する。エンジン20の始動後、サブマイコン12は、スイッチ13を介して、筒内圧センサ22の出力信号を受信する。筒内圧センサ22の出力信号は、所定のクランク角周期(例えば2度CA)で受信される。ステップS11では、サブマイコン12が、筒内圧センサ22の出力信号に基づいて、筒内圧の計測値を取得してメモリーに記録する。サブマイコン12は、新しい側から所定数Nの筒内圧の計測値をメモリーに保持させる。なお、スイッチ13が第2状態に切り替えられている期間は、メインマイコン11が、筒内圧センサ22の出力信号に基づいて筒内圧の計測値を取得して、新しい側から所定数Nの筒内圧の計測値をメモリーに保持させる。
次に、ステップS12では、サブマイコン12が、メモリーに記録された筒内圧センサ22の計測値に基づいて、気筒において異常燃焼の予兆が有るか否かを判定する。
具体的に、サブマイコン12は、メモリーに記録された所定数Nの筒内圧の計測値の集合から、図4に示すような燃焼圧確率分布を算出する。図4では、破線64aが、吸気系にオイルが堆積していない状態での燃焼圧確率分布を表している。実線64bが、吸気系にオイルが堆積した状態での燃焼圧確率分布を表している。また、実線64cが、吸気系にオイルが堆積したことによる燃焼圧確率分布の変化を表している。図4に示すαは、吸気系にオイルが堆積していない状態における燃焼圧の上限信頼値(信頼区間の上限値)である。上限信頼値αは、所定負荷に対応した値である。メモリーは、負荷ごとに、上限信頼値αを記憶している。
サブマイコン12は、算出した燃焼圧確率分布において燃焼圧が上限信頼値αを超える確率が所定の判定閾値よりも高いと判定した場合に、ノッキングの予兆が有ると判定する。なお、メモリーは、負荷ごとに、判定閾値を記憶している。サブマイコン12は、例えば、メインマイコン11から取得した現在のエンジン20の負荷に対応した上限信頼値α及び所定閾値を読み出し、ノッキングの予兆の判定に使用する。
ノッキングの予兆が有ると判定された場合はステップS13へ進み、ノッキングの予兆が有ると判定されなかった場合はステップS11へ戻る。
次に、ステップS13では、サブマイコン12が、切替信号(予兆検出信号)をスイッチ13へ送信する。切替信号を受信したスイッチ13は、第1状態から第2状態への切り替えを行う。この切り替え後は、筒内圧センサ22の出力信号が、メインマイコン11に入力される。筒内圧センサ22の出力信号は、サブマイコン12には入力されなくなる。
次に、ステップS14では、サブマイコン12が、後述する解除信号を受信したか否かを判定する。解除信号を受信した場合はステップS15へ進み、解除信号を受信していない場合はステップS14を繰り返す。
ステップS15では、サブマイコン12が、スイッチ13へ切替信号を送信する。切替信号を受信した切替スイッチ13は、第2状態から第1状態への切り替えを行う。この切り替え後は、筒内圧センサ22の出力信号が、サブマイコン12に入力される。筒内圧センサ22の出力信号は、メインマイコン11には入力されなくなる。ステップS15の後は、スイッチ切替処理は一旦終了し、再びステップS11からスイッチ切替処理が開始される。
続いて、図3を参照して、ノック制御処理について説明する。ステップS21では、メインマイコン11が、所定の期間内に筒内圧センサ22の出力信号を取得したか否かを判定する。筒内圧センサ22の出力信号を取得した場合(つまりスイッチ13が第2状態に切り替えられている場合)はステップS22へ進み、筒内圧センサ22の出力信号を取得しなかった場合(つまりスイッチ13が第1状態に切り替えられている場合)はステップS21を繰り返す。
次に、ステップS22では、メインマイコン11が、筒内圧センサ22の出力信号に基づいて筒内圧の計測値を取得し、取得した筒内圧の計測値に基づいてノッキングが発生したか否かを判定する。メインマイコン11は、1回の燃焼サイクルにおいてノッキングが発生したか否かを判定する。例えば、メインマイコン11は、エンジン20の回転数に応じて規定された閾値圧力よりも筒内圧の計測値が高い場合に、ノッキングが発生したと判定する。ノッキングが発生したと判定された場合はステップS23へ進み、ノッキングが発生したと判定されなかった場合はステップS24へ進む。
ステップS23では、メインマイコン11が点火遅角制御を実行する。メインマイコン11は、点火遅角制御として、例えば最大運転効率が得られる点火時期に対して遅角側に点火時期を制御する。ステップS23の後は、ノック制御処理は一旦終了し、再びステップS21からノック制御処理が開始される。
ステップS24では、メインマイコン11が、筒内圧センサ22の計測値に基づいて気筒における異常燃焼の予兆が有るか否かを判定する。この判定は、ステップS12でサブマイコン12が行う判定と同じであるため、説明は省略する。ノッキングの予兆が有ると判定された場合は、ノック制御処理は一旦終了し、再びステップS21からノック制御処理が開始される。ノッキングの予兆が有ると判定されなかった場合は、ステップS25へ進む。本実施の形態では、スイッチ13が第2状態に切り替えられた後は、異常燃焼の予兆が検出されている間は、メインマイコン11が筒内圧処理を行う。
ステップS25では、メインマイコン11が、通信線15を介して、解除信号をサブマイコン12へ送信する。解除信号を受けたサブマイコン12は、上述したように、スイッチ13へ切替信号を送信する。ステップS25の後は、ノック制御処理は一旦終了し、再びステップS21からノック制御処理が開始される。
[実施の形態の効果]
本実施の形態では、ノッキングの予兆が検出された後、筒内圧センサ22の出力信号の処理と異常燃焼時の制御とが、同じマイコン(メインマイコン11)で行われる。従って、サブマイコン12で全ての筒内圧処理を行う場合とは異なり、マイコン間通信を行うことなく、異常燃焼の発生の検出後直ちに、異常燃焼時の点火遅角制御を開始できる。また、メインマイコン11は、サブマイコン12が異常燃焼の予兆を検出するまで、筒内圧センサ22の出力信号の処理を行わない。以上より、本実施の形態によれば、エンジン20を制御するサブマイコン12の処理負荷の増大を抑制しつつ、異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れることを抑制できる。
本実施の形態では、ノッキングの予兆が検出された後、筒内圧センサ22の出力信号の処理と異常燃焼時の制御とが、同じマイコン(メインマイコン11)で行われる。従って、サブマイコン12で全ての筒内圧処理を行う場合とは異なり、マイコン間通信を行うことなく、異常燃焼の発生の検出後直ちに、異常燃焼時の点火遅角制御を開始できる。また、メインマイコン11は、サブマイコン12が異常燃焼の予兆を検出するまで、筒内圧センサ22の出力信号の処理を行わない。以上より、本実施の形態によれば、エンジン20を制御するサブマイコン12の処理負荷の増大を抑制しつつ、異常燃焼時の制御の開始タイミングが遅れることを抑制できる。
[その他の実施の形態]
上記実施の形態において、サブマイコン12の故障時にスイッチ13を第2状態に切り替えてもよい。この場合、例えば、メインマイコン11は、エンジン20が低回転の時だけ、筒内圧センサ22の出力信号の処理を行うようにしてもよい。
上記実施の形態において、サブマイコン12の故障時にスイッチ13を第2状態に切り替えてもよい。この場合、例えば、メインマイコン11は、エンジン20が低回転の時だけ、筒内圧センサ22の出力信号の処理を行うようにしてもよい。
本発明は、筒内圧センサを用いてエンジン制御を行うエンジン制御装置などに適用可能である。
10 エンジン制御装置
11 メインマイコン(第1のマイコン)
12 サブマイコン(第2のマイコン)
13 スイッチ
20 エンジン
21 イグナイタ
22 筒内圧センサ
11 メインマイコン(第1のマイコン)
12 サブマイコン(第2のマイコン)
13 スイッチ
20 エンジン
21 イグナイタ
22 筒内圧センサ
Claims (1)
- エンジンを制御する第1のマイコンと、
前記エンジンの気筒に取り付けられた筒内圧センサの計測値に基づいて前記気筒における異常燃焼の予兆を検出した場合に、予兆検出信号を出力する第2のマイコンと、
前記予兆検出信号が入力された場合に、前記第2のマイコンが前記筒内圧センサに接続された第1状態から、前記第1のマイコンが前記筒内圧センサに接続された第2状態へ切り替わるスイッチとを備え、
前記第1のマイコンは、前記スイッチが前記第2状態の期間に、前記筒内圧センサの計測値に基づいて前記異常燃焼の発生を検出した場合に、前記気筒に対して所定の制御を行う、エンジン制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014261149A JP2016121595A (ja) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | エンジン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014261149A JP2016121595A (ja) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | エンジン制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016121595A true JP2016121595A (ja) | 2016-07-07 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019073815A1 (ja) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
-
2014
- 2014-12-24 JP JP2014261149A patent/JP2016121595A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019073815A1 (ja) * | 2017-10-12 | 2019-04-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
US10995690B2 (en) | 2017-10-12 | 2021-05-04 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Control device of internal combustion engine |
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