JP2022108110A - エンジン制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン制御装置において、エンジン再始動時の制御構造を簡略化する。【解決手段】エンジン制御装置は、クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、クランクシャフトの少なくともクランク角を特定する。また、エンジン制御装置は、エンジンが停止したときにクランクシャフトのクランク角を記憶し、エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始する。そして、エンジン制御装置は、記憶したクランク角、及びクランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して制御パラメータを逐次更新し始め、制御パラメータに応じてエンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する。【選択図】図5
Description
本発明は、エンジンを電子制御するエンジン制御装置に関する。
電子制御式のエンジンでは、クランク角センサから出力されるクランク信号によりクランクシャフトの基準位置と回転角を検出し、カム角センサから出力されるカム信号で気筒判別を行っている。このような電子制御式のエンジンでは、エンジン再始動直後の気筒判別が行われるまでの間、特許文献1(特開2006-214408号公報)に記載されるように、気筒判別後の通常制御とは異なる制御を実行し、再始動に要する時間を短縮していた。
しかしながら、エンジン再始動直後に特有の制御を実行すると、気筒判別後の通常制御とは異なることから、制御構造が複雑化し、今後ますます複雑化かつ大規模化する制御構造への対応が困難になるおそれがあった。
そこで、本発明は、エンジン再始動時の制御構造を簡略化した、エンジン制御装置を提供することを目的とする。
クランクシャフトと一体的に回転する円形プレートの外周端に複数の歯部が形成されたクランクシグナルプレートと、クランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサと、を備えたエンジンのエンジン制御装置は、クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、クランクシャフトの少なくともクランク角を特定する。また、エンジン制御装置は、エンジンが停止したときにクランクシャフトのクランク角を記憶し、エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始し、記憶したクランク角、及びクランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して制御パラメータを逐次更新し始め、制御パラメータに応じてエンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する。
本発明によれば、エンジン制御装置において、エンジン再始動時の制御構造を簡略化することができる。
以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図1は、自動車などの車両に搭載された、4サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。
図1は、自動車などの車両に搭載された、4サイクルエンジンの制御システムの一例を示している。
エンジン100は、シリンダブロック110と、ピストン120と、クランクシャフト130と、コネクティングロッド140と、シリンダヘッド150と、を備えている。シリンダブロック110には、ピストン120が往復動可能に嵌挿されるシリンダボア110Aが形成されている。シリンダブロック110の下部には、図示しないベアリングを介して、シリンダブロック110に対して相対回転可能にクランクシャフト130が配置されている。そして、ピストン120は、コネクティングロッド140を介して、クランクシャフトに相対回転可能に連結されている。
シリンダヘッド150には、吸気を導入する吸気ポート150Aと、排気を排出する排気ポート150Bと、が夫々形成されている。そして、シリンダヘッド150がシリンダブロック110の上面に締結されることで、シリンダブロック110のシリンダボア110A、ピストン120の冠面及びシリンダヘッド150の下面によって区画される領域が燃焼室160として機能する。燃焼室160を臨む吸気ポート150Aの開口端には、吸気カムシャフト170によって開閉駆動される吸気バルブ180が配設されている。また、燃焼室160を臨む排気ポート150Bの開口端には、排気カムシャフト190によって開閉駆動される排気バルブ200が配設されている。
燃焼室160を臨むシリンダヘッド150の所定箇所には、燃焼室160に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁210と、燃料と吸気との混合気を点火する点火プラグ220と、が夫々取り付けられている。なお、燃料噴射弁210は、燃焼室160に燃料を直接噴射する構成に限らず、吸気ポート150Aに燃料を噴射する構成、又はその両方を有する構成であってもよい。
クランクシャフト130の端部には、クランクシグナルプレート230が取り付けられている。クランクシグナルプレート230は、図2に示すように、円板形状のプレート部230Aと、プレート部230Aの外周端から半径外方に向かって任意の所定角度ごとに延びる複数の歯部230Bと、が一体化された被検知部材である。また、クランクシグナルプレート230には、歯部230Bの一部が欠損されることで、クランク角度360°における角度の基準を規定する歯欠け部230Cが形成されている。ここで、図2に示す一例では、歯欠け部230Cは、2つの歯部230Bを欠損させて形成されているが、任意数の歯部230Bを欠損させて歯欠け部230Cを形成するようにしてもよい。なお、プレート部230Aが、円形プレートの一例として挙げられる。
4気筒エンジンの場合、クランクシグナルプレート230は、例えば、所定角度を10°として、34個の歯部230Bと、2個の歯部230Bが欠損された30°に亘る歯欠け部230Cと、を有している。なお、クランクシグナルプレート230は、2つ以上の歯欠け部230Cを有していてもよい。
シリンダブロック110の下部であって、クランクシグナルプレート230の外周端に対面する所定箇所には、クランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知してパルス状のクランク信号CRSを出力する、クランク角センサ240が取り付けられている。
吸気カムシャフト170の端部には、カムシグナルプレート250が取り付けられている。カムシグナルプレート250は、図3に示すように、円板形状のプレート部250Aと、プレート部250Aの外周端の一部から半径外方に向かって延びる円弧形状の延設部250Bと、が一体化された被検知部材である。
また、シリンダヘッド150の上部であって、カムシグナルプレート250の外周端に対面する所定箇所には、カムシグナルプレート250の延設部250Bを検知して、矩形形状のカム信号CMSを出力するカム角センサ260が取り付けられている。クランクシャフト130が2回転する間に、クランク角センサ240がクランクシグナルプレート230の歯欠け部230Cを検知した2箇所の歯欠け位置において、例えば、1回転目の歯欠け位置でLOW信号を出力し、2回転目の歯欠け位置でHIGH信号を出力するように、カムシグナルプレート250の延設部250Bが設けられている。従って、カム角センサ260は、カムシグナルプレート250の延設部250Bを検知したか否かに応じて、異なるレベルのカム信号CMSを出力する。
このため、このようなカム信号CMSを監視することで、吸気カムシャフト170の2倍の回転速度で回転するクランクシャフト130について、吸気カムシャフト170の0°~180°に対応する1回転目(0°~360°)の回転中であるか、吸気カムシャフト170の180°~360°に対応する2回転目(360°~720°)の回転中であるかを区別することができる。要するに、吸気カムシャフト170が1回転する間に、クランクシャフト130が1回転目の回転中であるか、クランクシャフト130が2回転目の回転中であるかを区別することができる。
なお、カムシグナルプレート250及びカム角センサ260は、吸気カムシャフト170に限らず、排気カムシャフト190に設けられていてもよい。また、カムシグナルプレート250は、図3に示す形状に限らず、1回転目の歯欠け位置と2回転目の歯欠け位置とで異なるレベルの信号を出力できれば、如何なる形状を有していてもよい。
クランク角センサ240のクランク信号CRS、及びカム角センサ260のカム信号CMSは、マイクロコンピュータ270Aを内蔵したエンジンコントロールモジュール270に夫々入力されている。また、エンジンコントロールモジュール270には、クランク角センサ240及びカム角センサ260の各出力信号に加えて、エンジン100の回転速度Neを検出する回転速度センサ280、エンジン100の負荷Qを検出する負荷センサ290、エンジン100の水温Twを検出する水温センサ300、及び排気中の空燃比A/Fを検出する空燃比センサ310の各出力信号が入力されている。ここで、エンジン100の負荷Qとしては、例えば、吸気流量、吸気負圧、過給圧力、アクセル開度、スロットル開度など、要求トルクと密接に関連する状態量を使用することができる。なお、エンジンコントロールモジュール270が、エンジン制御装置の一例として挙げられる。
さらに、エンジンコントロールモジュール270は、例えば、CAN(Controller Area Network)などの車載ネットワークを介して、赤信号や渋滞などで車両が停止したときにエンジン100を停止させ、サービスブレーキの作動を解除するとエンジン100を再始動させる、アイドリングストップシステム320と接続されている。従って、エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320から、エンジン100を停止させるエンジン停止要求、及びエンジン100を再始動させるエンジン再始動要求を受信することができる。なお、アイドリングストップシステム320は、公知のシステムであるため、その詳細な説明は省略する。
エンジンコントロールモジュール270は、マイクロコンピュータ270Aの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムを実行することで、クランク角センサ240、カム角センサ260、回転速度センサ280、負荷センサ290、水温センサ300及び空燃比センサ310の各出力信号に応じて、燃料噴射弁210及び点火プラグ220を夫々電子制御する。
このとき、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角センサ240のクランク信号CRSが10°ごとに発生して分解能が低いことに鑑み、図4に示すように、マイクロコンピュータ270Aに内蔵された逓倍回路(図示せず)を使用して、クランク信号CRSを10逓倍(倍周)した逓倍クランク信号CRS’を生成する。従って、逓倍クランク信号CRS’は、クランクシャフト130が1°回転したことを示すこととなる。なお、逓倍クランク信号CRS’は、クランク信号CRSを10逓倍して生成する構成に限らず、クランク信号CRSを所定倍率で逓倍して生成するようにしてもよい。
ここで、逓倍回路は、連続した2つのクランク信号CRSの出力間隔を逐次計測し、直前のクランク信号CRSの出力間隔を10逓倍した逓倍クランク信号CRS’を生成する。また、逓倍回路は、連続した2つのクランク信号CRSが歯欠け位置を挟んだものである場合、その直前のクランク信号CRSの出力間隔を10逓倍したクランク信号CRS’を作成する。一方、逓倍回路は、歯欠け位置の直後においては、その直前が歯欠け位置で精度が劣るため、歯欠け位置の直前のクランク信号CRSの出力間隔を10逓倍した逓倍クランク信号CRS’を生成する。
また、エンジンコントロールモジュール270は、燃料噴射制御及び点火制御で使用するパラメータとして、図4に示すように、クランク信号カウンタ、クランク角、及びクランク角度カウンタを使用する。
クランク信号カウンタは、クランクシャフト130の回転角がクランクシグナルプレート230の歯欠け部230Cに対応する位置にあるか否かを判定する歯欠け判定のためのカウンタである。そして、クランク信号カウンタは、クランク信号CRSの入力に同期してカウントアップされ、その計数値が歯欠け判定閾値以上になった後、次回のクランク信号CRSの入力によってリセットされる。
クランク角は、例えば、#1気筒の上死点(TDC)を基点としてクランクシャフト130の0°~720°を周期的にカウントするカウンタである。そして、クランク角は、クランク信号CRSの入力に同期して角度認識値がカウントアップされ、#1気筒の上死点が検知されたときにリセットされる。
クランク角度カウンタは、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを制御するためのカウンタである。そして、クランク角度カウンタは、クランク信号CRSを10逓倍した逓倍クランク信号CRS’に同期してカウントアップされ、所定気筒の歯欠け判定が行われた後、次回のクランク信号CRSの入力によってリセットされる。このとき、クランク角度カウンタは、クランクシグナルプレート230の歯欠け部230Cを考慮して逐次更新される。なお、クランク角度カウンタが、制御パラメータの一例として挙げられる。
なお、クランク信号カウンタ、クランク角及びクランク角度カウンタは、エンジンコントロールモジュール270によってカウント及びリセットされてもよいし、専用の電子回路によってカウント及びリセットされてもよい。
エンジンコントロールモジュール270は、回転速度センサ280及び負荷センサ290から回転速度Ne及び負荷Qを夫々読み込み、回転速度Ne及び負荷Qに基づいてエンジン運転状態に応じた基本燃料噴射量を演算する。また、エンジンコントロールモジュール270は、水温センサ300から水温Twを読み込み、基本燃料噴射量を水温Twで補正した燃料噴射量を演算する。さらに、エンジンコントロールモジュール270は、回転速度Ne、負荷Q及び燃料噴射量に基づいて、燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々演算する。
そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタにより特定されるクランクシャフト130の回転角が燃料噴射タイミングになったとき、燃料噴射量に応じた制御信号を燃料噴射弁210に出力して、燃料噴射弁210から燃焼室160に燃料を噴射させる。また、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタにより特定されるクランクシャフト130の回転角が点火タイミングになったとき、点火プラグ220に作動信号を出力して、燃料と吸気との混合気を点火する。このとき、エンジンコントロールモジュール270は、空燃比センサ310から空燃比A/Fを読み込み、排気中の空燃比A/Fが目標空燃比に近づくように、燃料噴射弁210をフィードバック制御する。なお、エンジンコントロールモジュール270は、カム角センサ260の出力信号に応じて、燃料噴射及び点火を行う気筒を判別する。
エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320からエンジン停止要求を受信すると、燃料噴射弁210及び点火プラグ220の作動を停止することでエンジン100を停止させる。また、エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320からエンジン再始動要求を受信すると、図示しないスタータモータを作動させてクランキングを開始するとともに、燃料噴射弁210及び点火プラグ220を適宜作動させてエンジン100を再始動させる。
ここで、図5を参照して、燃料噴射制御及び点火制御の概要について説明する。
エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320からエンジン停止要求を受信すると、燃料噴射弁210及び点火プラグ220の作動を停止させてエンジン100を停止させる。このとき、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100が完全に停止すると、そのときのクランク角を不揮発性メモリに記憶させる。
その後、エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320からエンジン再始動要求を受信すると、これに応答してクランキングを開始するとともに、不揮発性メモリからクランク角を読み出す。クランキングの開始後、エンジンコントロールモジュール270は、2回目のクランク信号CRSに同期して、クランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定し、クランク角度カウンタを逐次更新し始める。2回目のクランク信号CRSに同期してクランク角度カウンタを設定する理由は、1回目のクランク信号CRSではその発生間隔が特定できず、逓倍クランク信号CRS’を生成できないためである。
そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタが各気筒の制御基準位置(図中の#3REF、#1REF参照)となったときに、エンジン100の運転状態に応じて燃料噴射タイミング及び点火タイミングを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタが燃料噴射タイミング又は点火タイミングとなったときに、燃料噴射弁210又は点火プラグ220に作動信号を出力することで、エンジン100の燃料噴射又は点火を実行する。
図6は、エンジンコントロールモジュール270のマイクロコンピュータ270A(以下「エンジンコントロールモジュール270」と略記する。)が、アイドリングストップシステム320からエンジン停止要求を受信したことを契機として実行する、エンジン停止処理の一例を示している。なお、エンジンコントロールモジュール270は、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムによってエンジン停止処理を実行する。
ステップ10(図6では「S10」と略記する。以下同様。)では、エンジンコントロールモジュール270が、エンジン100を停止させるべく、燃料噴射弁210及び点火プラグ220の作動を停止させる。従って、燃料噴射弁210及び点火プラグ220の作動停止により、エンジン100の回転速度が徐々に低下して完全に停止する。
ステップ11では、エンジンコントロールモジュール270が、エンジン100が完全に停止したか否かを判定する。具体的には、エンジンコントロールモジュール270は、回転速度センサ280からエンジン100の回転速度Neを読み込み、これが所定回転速度(例えば、「0」)になった状態が所定時間持続したときに、エンジン100が完全に停止したと判定する。そして、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100が完全に停止したと判定すれば(Yes)、処理をステップ12へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100が完全に停止していないと判定すれば(No)、エンジン100が完全に停止するまでステップ11の処理を繰り返す。
ステップ12では、エンジンコントロールモジュール270が、エンジン100が完全に停止したので、クランク角を不揮発性メモリに記憶させる。
かかるエンジン停止処理によれば、エンジンコントロールモジュール270は、アイドリングストップシステム320からエンジン停止要求を受信すると、エンジン100を停止させてクランク角を不揮発性メモリに記憶する。従って、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100の再始動時に不揮発性メモリからクランク角を読み込むことで、クランク角を継続して利用することができる。
図7及び図8は、エンジンコントロールモジュール270が、アイドリングストップシステム320からエンジン再始動要求を受信したことを契機として実行する、エンジン制御処理の一例を示している。なお、エンジンコントロールモジュール270は、不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムによってエンジン制御処理を実行する。
ステップ20では、エンジンコントロールモジュール270が、エンジン停止処理において不揮発性メモリに記憶させたクランク角を読み込む。このクランク角は、上述したように、クランク信号CRSに同期して逐次更新され始める。
ステップ21では、エンジンコントロールモジュール270が、クランク信号カウンタをリセット、即ち、クランク信号カウンタを「0」にする。
ステップ22では、エンジンコントロールモジュール270が、例えば、スタータモータに作動信号を出力することで、エンジン100のクランキングを開始させる。
ステップ22では、エンジンコントロールモジュール270が、例えば、スタータモータに作動信号を出力することで、エンジン100のクランキングを開始させる。
ステップ23では、エンジンコントロールモジュール270が、クランク信号カウンタを参照し、クランクシャフト130の回転角がクランクシグナルプレート230の歯欠け部230Cに対応する歯欠け位置にあるか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が歯欠け位置にあると判定すれば(Yes)、処理をステップ24へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が歯欠け位置にないと判定すれば(No)、処理をステップ25へと進める。
ステップ24では、エンジンコントロールモジュール270が、歯欠け位置のクランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール270は、処理をステップ26へと進める。
ステップ25では、エンジンコントロールモジュール270が、歯欠け位置以外のクランク角に基づいてクランク角度カウンタを設定する。その後、エンジンコントロールモジュール270は、処理をステップ26へと進める。
ステップ26では、エンジンコントロールモジュール270が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト130の回転角がエンジン100の制御基準位置になったか否かを判定する。ここで、制御基準位置は、エンジン100の各気筒について制御タイミングの基点を規定する位置であって、例えば、設計者などが設計時に定めた位置である。そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置になったと判定すれば(Yes)、処理をステップ27へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置になっていないと判定すれば(No)、処理をステップ28へと進める。
ステップ27では、エンジンコントロールモジュール270が、回転速度センサ280及び負荷センサ290から回転速度Ne及び負荷Qを夫々読み込み、制御基準位置を基点とした燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々設定する。その後、エンジンコントロールモジュール270は、処理をステップ28へと進める。
ステップ28では、エンジンコントロールモジュール270が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト130の回転角が燃料噴射タイミングになったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が燃料噴射タイミングになったと判定すれば(Yes)、処理をステップ29へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が燃料噴射タイミングになっていないと判定すれば(No)、処理をステップ30へと進める。
ステップ29では、エンジンコントロールモジュール270が、燃料噴射弁210に作動信号を出力することで、燃料噴射弁210から燃焼室160に燃料を噴射させる。その後、エンジンコントロールモジュール270は、処理をステップ30へと進める。
ステップ30では、エンジンコントロールモジュール270が、クランク角度カウンタに基づいて、クランクシャフト130の回転角が点火タイミングになったか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が点火タイミングになったと判定すれば(Yes)、処理をステップ31へと進める。一方、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が噴射タイミングになっていないと判定すれば(No)、処理をステップ32へと進める。
ステップ31では、エンジンコントロールモジュール270が、点火プラグ220に作動信号を出力することで、燃料と吸気との混合気を火花着火して点火させる。その後、エンジンコントロールモジュール270は、処理をステップ32へと進める。
ステップ32では、エンジンコントロールモジュール270が、アイドリングストップシステム320からエンジン停止指令を受信したか否かを介して、エンジン100を停止させるか否かを判定する。そして、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100を停止させると判定すれば(Yes)、エンジン制御処理を終了させる。一方、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100を停止させないと判定すれば(No)、処理をステップ26へと戻す。なお、エンジンコントロールモジュール270は、イグニッションスイッチがONからOFFに操作されたときにも、エンジン制御処理を終了させるようにしてよい。
かかるエンジン制御処理によれば、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100を再始動させる際、不揮発性メモリからクランク角を読み込んで、エンジン停止時におけるクランク角を引き続いて利用できるようにする。また、エンジンコントロールモジュール270は、クランク信号カウンタをリセットするとともに、エンジン100のクランキングを開始させる。そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランクシャフト130の回転角が歯欠け位置にあれば、歯欠け位置のクランク角からクランク角度カウンタを設定し、クランクシャフト130の回転角が歯欠け位置になければ、歯欠け位置以外のクランク角からクランク角度カウンタを設定する。従って、エンジンコントロールモジュール270は、これ以降の処理において、クランク角度カウンタを使用してエンジン100の燃料噴射制御及び点火制御を行うことができる。
そして、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタを使用して、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置にあるか否かを判定し、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置にあれば、エンジン100の運転状態に応じて燃料噴射タイミング及び点火タイミングを夫々設定する。また、エンジンコントロールモジュール270は、クランク角度カウンタを使用して、クランクシャフト130の回転角が燃料噴射タイミング又は点火タイミングにあるか否かを判定し、クランクシャフト130の回転角が噴射タイミング又は点火タイミングにあれば、燃料噴射又は点火を実行する。その後、エンジンコントロールモジュール270は、エンジン100が停止するまで、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置、噴射タイミング及び点火タイミングにあるか否かの判定、並びにその処理を繰り返し実行する。
従って、アイドリングストップシステム320からのエンジン再始動要求に応答してエンジン100を再始動した直後であっても、従来技術とは異なり、クランク角度カウンタを使用して燃料噴射及び点火を制御することができる。このため、エンジン100の再始動直後の処理及びその後の処理において、共通する1つの制御パラメータを使用して燃料噴射制御及び点火制御を行うことができ、エンジン再始動時の制御構造を簡略化することができる。また、制御構造が簡略化されることから、今後ますます複雑かつ大規模化する制御構造にも容易に対応することもできる。
ここで、本実施形態の作用及び効果について理解を容易ならしめることを目的として、具体的な例を示す図9及び図10を参照して、エンジン100の再始動後の制御内容を詳述する。
図9は、エンジン100が歯欠け位置の直前で停止したことを前提とした、エンジン100の再始動後の制御内容のタイムチャートを示している。
エンジン100のクランキングによりクランクシャフト130が回転し始めると、これと一体化されたクランクシグナルプレート230も回転し始め、クランク角センサ240がクランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知してクランク信号CRSを出力する。クランク信号CRSが出力されると、これと同期してクランク信号カウンタ及びクランク角が更新される。このとき、クランク信号CRSの出力間隔が特定できないため、逓倍回路によるクランク信号CRSの10逓倍は開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。
クランクシャフト130が更に回転すると、その回転角がクランクシグナルプレート230の歯欠け部230Cに対応する位置となり、クランク角センサ240は、歯部230Bを検知できないことから、クランク信号CRSを出力しなくなる。このとき、クランククランク信号カウンタは、クランク信号CRSが出力されないため、従前の計数値を保ったままとなる。
そして、クランクシャフト130が更に回転して、その回転角がクランクシグナルプレート230の歯部230Bに対応する位置になると、クランク角センサ240がクランク信号CRSを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。クランクシャフト130が更に回転してクランク角センサ240から次のクランク信号CRSが出力されると、そのときのクランク角に基づいてクランク角が設定される。その後、クランク角度カウンタを使用して、上述したような燃料噴射制御及び点火制御が行われる。
従って、エンジン100が歯欠け位置の直前で停止しても、エンジン100の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができる。なお、エンジン100は、歯欠け位置の直前に限らず、隣接する歯欠け位置の間で停止しても、エンジン100の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができることを理解できるであろう。
図10は、エンジン100が歯欠け位置で停止したことを前提とした、エンジン100の再始動後の制御内容のタイムチャートを示している。
エンジン100のクランキングによりクランクシャフト130が回転し始めると、これと一体化されたクランクシグナルプレート230も回転し始めるが、クランク角センサ240がクランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知しないことから、クランク角センサ240はクランク信号CRSを出力しない。クランクシャフト130が更に回転すると、クランク角センサ240がクランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知してクランク信号CRSを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。このとき、クランク信号CRSの出力間隔が特定できないため、逓倍回路によるクランク信号CRSの10逓倍は開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。
クランクシャフト130が更に回転すると、その回転角がクランクシグナルプレート230の歯部230Bに対応する位置となり、クランク角センサ240がクランク信号CRSを出力し、クランク信号カウンタがカウントアップされる。このとき、クランク信号CRSの出力間隔が特定できないことから、逓倍回路によるクランク信号CRSの10逓倍が相変わらず開始されず、クランク角度カウンタはリセットされた状態のままとなる。そして、クランクシャフト130が更に回転して次のクランク信号CRSが出力されると、クランク信号カウンタがカウントアップされるとともに、そのときのクランク角からクランク角度カウンタが設定される。このとき、クランク信号CRSの出力間隔が特定できたので、逓倍回路によるクランク信号CRSの10逓倍が開始され、これによってクランク角度カウンタが逐次更新され始める。その後、クランク角度カウンタを使用して、上述したような燃料噴射制御及び点火制御が行われる。
従って、エンジン100が歯欠け位置で停止しても、エンジン100の始動直後から問題なく燃料噴射制御及び点火制御を行うことができることを理解できるであろう。
ところで、エンジン100を停止させるとき、クランクシャフト130の回転角が特定位相又は極大エネルギ位相となると、エンジン100が逆転を起こす可能性がある。この場合、クランク角センサ240はエンジン100の逆転を検知することはできず、クランク角センサ240から出力されるクランク信号CRSの出力間隔が変動するに留まる。そして、クランク信号CRSの出力間隔が変動すると、これと同期してカウントアップするクランク信号カウンタ及びクランク角、特に、クランク角の信頼性が低下して、燃料噴射制御及び点火制御の精度が低下するおそれがある。
そこで、シリンダブロック110の下部であって、クランクシグナルプレート230の外周端に対面する所定箇所には、クランク角センサ240に代えて、図11に示すように、第1のクランク角センサ340及び第2のクランク角センサ350が夫々取り付けられている。第1のクランク角センサ340及び第2のクランク角センサ350は、クランクシャフト130の回転中心を通る軸線について所定の位相差Δθを付けて配置、例えば、隣接する歯部230Bの間隔だけ隔てて配置されている。
第1のクランク角センサ340は、クランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知してパルス状の第1のクランク信号CRS1を出力し、第2のクランク角センサ350は、クランクシグナルプレート230の歯部230Bを検知して第2のクランク信号CRS2を出力する。なお、単一のクランク角センサ240が、例えば、1/4位相差を有する2つのクランク信号、即ち、第1のクランク信号CRS1及び第2のクランク信号CRS2を出力可能であれば、これを使用してもよい。ここで、第1のクランク角センサ340が、クランク角センサの一例として挙げられ、第2のクランク角センサ350が、他のクランク角センサの一例として挙げられる。
第1のクランク信号CRS1及び第2のクランク信号CRS2の波形は、図12に示すように、例えば、1/4位相差を有している。従って、エンジン100が正転している場合、第1のクランク信号CRS1の立ち上がり→第2のクランク信号CRS2の立ち上がり→第1のクランク信号CRS1の立ち下がり→第2のクランク信号CRS2の立ち下がりという順序で信号が発生する。
一方、エンジン100の停止直前の揺り戻しによって逆転している場合、第2のクランク信号CRS2の立ち上がり→第1のクランク信号CRS1の立ち上がり→第2のクランク信号CRS2の立ち下がり→第1のクランク信号CRS1の立ち下がりという順序で信号が発生する。このように、正転状態での信号発生順序と逆転状態での信号発生順序とが異なる特性を利用して、エンジン100の正転と逆転とを区別することができる。
正転と逆転とを区別するため、以下のような方法も考えられる。エンジン100が正転している場合、第1のクランク信号CRS1がHIGHの状態で第2のクランク信号CRS2が立ち上がり、第2のクランク信号CRS2がLOWの状態で第1のクランク信号CRS1が立ち上がる。一方、エンジン100が逆転している場合、第1のクランク信号CRS1がHIGHの状態で第2のクランク信号CRS2が立ち下がり、第2のクランク信号CRS2がLOWの状態で第1のクランク信号CRS1が立ち下がる。このように、正転状態での信号発生形態と逆転状態での信号発生形態とが異なる特性を利用して、エンジン100の正転と逆転とを区別することもできる。
図13は、第1のクランク角センサ340及び第2のクランク角センサ350の各出力信号から、エンジン100の正転及び逆転を判定する回路構成の一例を示している。
第1のクランク角センサ340の第1のクランク信号CRS1、及び第2のクランク角センサ350の第2のクランク信号CRS2は、Dフリップフロップ360に夫々入力されている。Dフリップフロップ360は、第1のクランク信号CRS1及び第2のクランク信号CRS2に公知の論理処理を施すことで、エンジン100が逆転している場合に逆転信号(HIGH信号)を出力する。従って、エンジンコントロールモジュール270のマイクロコンピュータ270Aは、Dフリップフロップ360から出力される信号を監視することで、エンジン100が正転しているか逆転しているかを判定することができる。なお、エンジンコントロールモジュール270のマイクロコンピュータ270Aは、Dフリップフロップ360を使用せずに、第1のクランク角センサ340及び第2のクランク角センサ350の各出力信号を読み込み、これをアプリケーションプログラムで処理して、エンジン100が正転しているか逆転しているかを判定するようにしてもよい。
エンジンコントロールモジュール270のマイクロコンピュータ270Aは、エンジン100が逆転しているときには、第2のクランク角センサ350の第2のクランク信号CRS2に同期して、クランク角をカウントダウンすることが望ましい。このようにすれば、エンジン100の逆転を考慮してクランク角を逐次更新することができ、これを使用したパラメータの精度向上を通して、制御精度を向上させることができる。
また、エンジンコントロールモジュール270のマイクロコンピュータ270Aは、ノイズ重畳などによってクランク角が不正確になる可能性を考慮して、図14に示すように、クランクシャフト130の回転角が制御基準位置「REF」になったとき、制御基準位置に応じてクランク角を校正するようにしてもよい。ここで、クランクシャフト130の回転角は、例えば、クランク角以外のクランク信号カウンタ、又はクランク角度カウンタを使用して求めることができる。このようにすれば、クランク角が適宜校正されることとなり、その信頼性を向上させることができる。そして、クランク角の信頼性の向上によって、これを使用した制御精度を向上させることもできる。
なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置換したりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。
その一例を挙げると、エンジン100の停止及び再始動は、アイドリングストップシステム320からのエンジン停止要求及びエンジン再始動要求に限らず、ドライバによってイグニッションスイッチが操作されたことを契機として行われてもよい。また、エンジンコントロールモジュール270は、燃料噴射及び点火の両方を制御する構成に限らず、燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する構成であってもよい。
100 エンジン
130 クランクシャフト
210 燃料噴射弁
220 点火プラグ
230 クランクシグナルプレート
230A プレート部(円形プレート)
230B 歯部
230C 歯欠け部
240 クランク角センサ
270 エンジンコントロールモジュール(エンジン制御装置)
270A マイクロコンピュータ
320 アイドリングストップシステム
340 第1のクランク角センサ(クランク角センサ)
350 第2のクランク角センサ(他のクランク角センサ)
CRS クランク信号
CRS1 第1のクランク信号
CRS2 第2のクランク信号
CRS’ 逓倍クランク信号
130 クランクシャフト
210 燃料噴射弁
220 点火プラグ
230 クランクシグナルプレート
230A プレート部(円形プレート)
230B 歯部
230C 歯欠け部
240 クランク角センサ
270 エンジンコントロールモジュール(エンジン制御装置)
270A マイクロコンピュータ
320 アイドリングストップシステム
340 第1のクランク角センサ(クランク角センサ)
350 第2のクランク角センサ(他のクランク角センサ)
CRS クランク信号
CRS1 第1のクランク信号
CRS2 第2のクランク信号
CRS’ 逓倍クランク信号
Claims (6)
- クランクシャフトと一体的に回転する円形プレートの外周端に複数の歯部が形成されたクランクシグナルプレートと、前記クランクシグナルプレートの歯部を検知してパルス状のクランク信号を出力するクランク角センサと、を備えたエンジンを制御する際、前記クランク角センサから出力されるクランク信号をカウントして、前記クランクシャフトの少なくともクランク角を特定するエンジン制御装置であって、
前記エンジンが停止したときに前記クランクシャフトのクランク角を記憶し、
エンジン再始動要求に応答してクランキングを開始し、前記記憶したクランク角、及び前記クランク角センサから出力されるクランク信号に応じて制御パラメータを設定し、前記クランク角センサから出力されるクランク信号に同期して前記制御パラメータを逐次更新し始め、前記制御パラメータに応じて前記エンジンの燃料噴射及び点火の少なくとも一方を制御する、
エンジン制御装置。 - 前記クランクシャフトの回転中心を通る軸線について、前記クランク角センサと所定の位相差を有するように配置された他のクランク角センサを更に備え、
前記クランク角センサ及び前記他のクランク角センサの各出力信号に応じて前記エンジンが逆転していることを検知し、前記エンジンの逆転を考慮して前記クランクシャフトのクランク角を特定する、
請求項1に記載のエンジン制御装置。 - 前記クランクシャフトの回転角が制御基準位置になったとき、前記制御基準位置に応じて前記クランク角を校正する、
請求項2に記載のエンジン制御装置。 - 前記クランク角センサから出力されるクランク信号の出力間隔を所定倍率で逓倍した逓倍クランク信号を生成し、当該逓倍クランク信号に同期して前記制御パラメータを逐次更新する、
請求項1~請求項3のいずれか1つに記載のエンジン制御装置。 - 前記クランクシグナルプレートは、前記歯部の一部が欠損している歯欠け部を有し、
前記制御パラメータは、前記歯欠け部を補完して逐次更新される、
請求項1~請求項4のいずれか1つに記載のエンジン制御装置。 - 前記エンジンは、アイドリングストップシステムを更に備え、
前記アイドリングストップシステムからエンジン停止要求を受信したときに、前記エンジンを停止させ、前記アイドリングストップシステムからエンジン再始動要求を受信したときに、前記エンジンを再始動させる、
請求項1~請求項5のいずれか1つに記載のエンジン制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021002964A JP2022108110A (ja) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | エンジン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021002964A JP2022108110A (ja) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | エンジン制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2022108110A true JP2022108110A (ja) | 2022-07-25 |
Family
ID=82556196
Family Applications (1)
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JP2021002964A Pending JP2022108110A (ja) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | エンジン制御装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2022108110A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022125176A (ja) * | 2020-06-02 | 2022-08-26 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
-
2021
- 2021-01-12 JP JP2021002964A patent/JP2022108110A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2022125176A (ja) * | 2020-06-02 | 2022-08-26 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
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