JP4081254B2

JP4081254B2 - 逆回転検出制御装置

Info

Publication number: JP4081254B2
Application number: JP2001257863A
Authority: JP
Inventors: 保雄上村
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2003065137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等の内燃機関の制御装置に係わり、特に、気筒判別用クランク角センサ信号と角度検出用クランク角センサ信号で点火制御、燃料噴射制御など行う内燃機関制御装置において、内燃機関の逆回転を検出する逆回転検出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両、特に自動車用の内燃機関においては、排気ガスの規制強化に対応すると共に、一方で高出力化を図るために、電子制御装置が採用され、燃料噴射量，燃料噴射タイミング及び点火時期等を精密に制御して、前記排気ガスの規制強化と高出力化に対応している。
前記燃料噴射タイミングや点火時期の制御を行う際には、クランク回転角とシリンダ番号を判定することが必要であることから、クランク軸の回転角度を知るための回転角度センサが設けられている。
【０００３】
一般に、前記回転角度センサは、クランク軸回転に対して１／２で同期回転するカム軸等に、クランク回転角センサと気筒判別センサとを設けた構成になっている。前記クランク回転角センサと気筒判別センサとの信号で、クランク角の検出とシリンダ番号の判定を行うものとしては、特開平３−２２９９５３号公報等に関示されている技術がある。
【０００４】
該技術は、一個の回転ディスクに、クランク軸回転角を最小単位の１ｄｅｇ毎に検出するクランク回転角センサ用の発光素子と受光素子を配置すると共に、特定シリンダに対応した信号入力を得て特定シリンダを判別するための気筒判別センサ用の発光素子と受光素子を配置して該各々の素子で検出して、各シリンダ毎に最適の燃料噴射タイミング及び点火時期をクランク軸回転角１ｄｅｇ単位で制御するものである。
【０００５】
また、クランク回転角センサと気筒判別センサとの信号でクランク角の検出とシリンダ番号との判定を行う他の技術の例として、特開平５−２３１２９４号公報、特開平５−３１２０８８号公報記載の技術があるが、該技術はいずれも基準信号と、該基準信号とは別に設けた気筒識別のための信号との二つの入力信号法は、センサの個数が増加してコストアップを招くと共に、その複数のセンサを同時に参照して気筒判定を行うものである。
【０００６】
前記の如く、クランク角とシリンダ番号とを別々のセンサを用いて判定する手段は、センサの個数が増加してコストアップを招くと共に、その複数のセンサの検出に基づいて作動するための制御系も複雑になってしまう等の不具合がある。前記不具合を解消する手段として、１個の回転角センサを用い、該回転角センサの信号に基づき、クランク回転角の検出とシリンダ番号の判定をする技術が特開平５−８６９５３号公報や特公平７−５８０５８号公報に開示されている。
【０００７】
前記開示の技術は、クランク回転角センサの各シリンダに対応して設定された数個の基準パルス信号の内の１つの基準パルス信号の終了直後に、１つの気筒判定用パルス信号の出力手段を別に設け、センサ信号の入力毎に周期時間を計測し、前回と今回のパルス間隔（周期時間）の比率を算出し、あらかじめ定められた判定値と比較し、基準パルス信号であるか、又は気筒判定用パルス信号であるかを判定するものである。
【０００８】
ところで、前記開示された１個の回転角センサによる先行技術にあっては、内燃機関が逆回転したときに、逆転検出ができないこと、及びセンサ信号入力毎に、入力された信号をもとに燃料噴射及び点火制御制御を行うものであるが、入力信号の数が少ないため、前記燃料噴射タイミング及び点火時期制御上の問題が生じている。
【０００９】
すなわち、４シリンダエンジンであれば、クランク軸回転１８０ｄｅｇ毎に１〜３個の信号であるため、それらの信号が入力する時間を計測し、予め既知であるこれらの信号の設定角度値で除算することにより単位回転角あたりの時間を算出しておき、前記燃料噴射タイミングや点火時期の作動角度制御値に対して、その角度に対応する時間到達時に燃料噴射あるいは点火制御を行う、いわゆる時間制御方式が行われている。
【００１０】
ところが、この時間制御方式においては、信号の入力時間計測時と、燃料噴射制御時期及び点火制御動作時が時間的にずれているため、内燃機関のクランク軸の回転に変動があると前記燃料噴射タイミング及び点火時期が設定値に対し早くなったり、遅れたりするなどの現象が生じる。
【００１１】
例えば、内燃機関の回転が８００ｒｐｍ回転時に、±１００ｒｐｍの定常回転変動がある場合には、点火時期は設定値よりも２ｄｅｇ程度進角方向の誤差を生じ、一方急加速の場合には遅角方向の誤差，急減速の場合には進角方向の誤差となる。点火時期がずれてしまうとノッキングを生じたりして、内燃機関のスムースな運転を妨げてしまうおそれがあった。
【００１２】
さらに、誤判定により燃料噴射及び点火制御が行われ、内燃機関が逆回転した場合に逆回転を検出することができなかった。このため、異常に気がついた運転者または操作者が内燃機関の停止操作を行い、内燃機関を停止させなければならなかった。
【００１３】
前記したように、自動車用内燃機関においては、高出力化を図ることが望まれており、このため内燃機関の高速回転を可能とするため、内燃機関の吸気及び排気バルブの開閉タイミングにおいてオーバラップ期間を増加させる傾向にあり、かつ点火タイミングもより進角側に設定されるようになったので、内燃機関の逆回転が生じやすくなり、このため誤判定や誤検出による制御を防止することが一層要求されるようになった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の内燃機関の電子制御装置にあっては、エンジンの逆回転が発生した場合に、エンジンの回転方向を認識できないため、異常気筒へ点火を飛ばす誤配電が起こる可能性があった。
また、内燃機関停止時の逆回転について考慮がされておらず、逆回転時に内燃機関に損傷、又は始動性の悪化を招くおそれがあった。
本発明の目的は、内燃機関の逆回転を検知することにより、内燃機関の保護、始動性の向上を行うことにある。
【００１５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内燃機関の逆回転を検知することにより、点火信号の誤点火を防止し、内燃機関の保護するとともに、始動性を向上させることができる内燃機関の逆回転検出制御装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明の逆回転検出制御装置は、基本的には、気筒判別用クランク角センサ信号を入力する気筒判別用クランク角センサ信号入力手段と、角度検出用クランク角センサ信号を入力する角度検出用クランク角センサ信号入力手段と、前記気筒判別用クランク角センサ信号及び前記角度検出用クランク角センサ信号に基づいて内燃機関の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備えることを特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明の逆回転検出制御装置は、気筒判別用クランク角センサ信号を入力する気筒判別用クランク角センサ信号入力手段と、角度検出用クランク角センサ信号を入力する角度検出用クランク角センサ信号入力手段と、前記気筒判別用クランク角センサ信号及び前記角度検出用クランク角センサ信号に基づいて気筒を判別する気筒判別手段と、前記気筒判別用クランク角センサ信号を基に気筒番号を更新して特定気筒を判別するとともに、該判別した特定気筒信号と前記気筒判別手段から出力される特定気筒信号とを比較し、比較結果が不整合であるとき、内燃機関の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備えることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の逆回転検出制御装置の具体的な態様は、前記逆回転検出手段が、前記気筒判別手段から出力される特定気筒信号と前記気筒判別用クランク角センサ信号を基に判別した特定気筒信号との比較を、点火の出力タイミング毎に行うことを特徴としている。
【００１９】
また、より好ましくは、前記特定気筒は、１番気筒であってもよい。
さらに、本発明の逆回転検出制御装置の具体的な態様は、前記逆回転検出手段により内燃機関の逆回転を検出されたとき、各気筒毎の点火出力信号の出力を禁止する制御手段をさらに備えることを特徴としている。
前記の如く構成された本発明の逆回転検出制御装置によって、内燃機関の逆回転を検知することができ、点火信号の誤点火を防止して内燃機関を保護することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の逆回転検出制御装置の一実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態の逆回転検出制御装置の構成を示す図である。図１では６気筒エンジンの回路を示している。
図１において、逆回転検出制御装置は、気筒判別用クランク角センサ信号Ａと角度検出用クランク角センサ信号Ｂ（１°信号）のＡＮＤ論理をとるＡＮＤ回路１（気筒判別用クランク角センサ信号入力手段，角度検出用クランク角センサ信号入力手段）と、ＡＮＤ回路１の出力信号Ｃから気筒を判別する気筒判別回路２（気筒判別手段）と、気筒判別回路２から各気筒毎に出力される信号ＣＹ１〜ＣＹ６とマイクロコンピュータ４（逆回転検出手段）から出力される各気筒分の点火信号ＤのＡＮＤ論理をとる２入力ＡＮＤ回路３と、マイクロコンピュータ４とから構成される。
【００２２】
マイクロコンピュータ４は、気筒判別用クランク角センサ信号Ａを基に気筒番号を更新して１番気筒を判別するとともに、該判別した１番気筒信号と気筒判別回路２から出力される１番気筒信号とを比較し、比較結果が不整合であるとき、内燃機関の逆回転を検出する。また、マイクロコンピュータ４は、内燃機関の逆回転検出時に気筒判別回路２をクリアする気筒判別回路リセット信号Ｆを出力する。
気筒判別回路２は、気筒判別用クランク角センサ信号ＡがＨＩＧＨの間の角度検出用クランク角センサ信号Ｂをカウントすることにより、所定のカウント値になった場合に、特定の気筒であることを検知する。
【００２３】
２入力ＡＮＤ回路３は、気筒判別回路２からの各気筒判別信号ＣＹ１〜ＣＹ６とマイクロコンピュータ４から各気筒分出力される点火信号ＤのＡＮＤ論理をとり各気筒毎の点火出力信号Ｉ１〜Ｉ６として分配される。
上記２入力ＡＮＤ回路３及びマイクロコンピュータ４は、全体として、内燃機関の逆回転を検出されたとき、各気筒毎の点火出力信号の出力を禁止する制御手段としての機能を有する。
以下、上述のように構成された逆回転検出制御装置の動作を説明する。
【００２４】
図２は、エンジンが正回転か逆回転かを検知する動作を示すフローチャートであり、マイクロコンピュータ４により点火制御時に割込み処理される。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。
図３は、本実施形態の動作を説明するための逆回転時の各信号のタイミングチャートである。
【００２５】
まず、ステップＳ１で点火割込みで気筒判別回路２から出力される一番気筒信号ＣＹ１を検知し、一番気筒信号ＣＹ１出力中でなければ該当条件にないため本フローを終了する。
一番気筒信号ＣＹ１出力中であれば、ステップＳ２で図３に示す気筒判別カウンタ値Ｇが＄ＦＦ又は＄００か否かを判別する。気筒判別カウンタ値Ｇが＄ＦＦ又は＄００以外の場合は、ステップＳ３で逆回転判定フラグＥは“１”か（＃Ｅ＝“１”か）否かにより気筒判別回路２から出力される各気筒判別信号ＣＹ１〜ＣＹ６との比較を行う。逆回転判定フラグＥが“１”でないときは、比較した結果が正回転時の値と合致していない場合であり内燃機関は逆回転であることを認識し、ステップＳ４で逆回転判定フラグＥを“１”とする（＃Ｅ←“１”）。
【００２６】
逆回転判定フラグＥが“１”となった場合、ステップＳ５で気筒判別回路リセット信号Ｆを次の気筒判別クランク角センサ信号Ａがくるまで“ＬＯＷ”とし（Ｆ＝“０”←“１”）、ステップＳ６で気筒判別回路２をクリア（Ｇ←＄００）して本フローを終了する。
【００２７】
上記ステップＳ２で気筒判別カウンタ値Ｇが＄ＦＦ又は＄００の場合、あるいは上記ステップＳ３で逆回転判定フラグＥが“１”の場合は、ステップＳ４及びＳ５をスキップしてステップＳ６に進む。
このように、気筒判別回路２にリセットをかけることで、内燃機関の逆回転時に気筒判別回路２から出力される各気筒判別信号ＣＹ１〜ＣＹ６を全て“ＬＯＷ”とし、各気筒への点火出力を禁止することにより、誤点火を防止する。
【００２８】
上記フローを実行することにより、図３に示すように、内燃機関が逆回転した場合、気筒判別用クランク角センサ信号Ａの一番気筒信号＃１が２回連続で制御装置へ入力される。この状態の場合、気筒判別回路２から出力される一気筒判別信号ＣＹ１は２回連続で出力される。
【００２９】
一方、マイクロコンピュータ４内の気筒判別ロジックは、一気筒判別信号ＣＹ１が入力された後、気筒判別用クランク角センサ信号Ａが入力される毎に気筒番号を更新する。マイクロコンピュータ４内で算出される気筒判別カウンタ値Ｇと気筒判別回路２から出力される一気筒判別信号ＣＹ１を比較し、不整合であることを認識した時に気筒判別カウンタ値Ｇをクリアし、逆回転判定フラグを“１”にして、同時に気筒判別カウンタ２のリセット信号Ｆを“ＬＯＷ”にすることで誤点火が防止される。
【００３０】
以上詳細に説明したように、本実施形態の逆回転検出制御装置は、気筒判別用クランク角センサ信号Ａと角度検出用クランク角センサ信号Ｂ（１°信号）のＡＮＤ論理をとるＡＮＤ回路１と、ＡＮＤ回路１の出力信号Ｃから気筒を判別する気筒判別回路２と、気筒判別回路２から各気筒毎に出力される信号ＣＹ１〜ＣＹ６とマイクロコンピュータ４から出力される各気筒分の点火信号ＤのＡＮＤ論理をとる２入力ＡＮＤ回路３と、マイクロコンピュータ４とを備え、マイクロコンピュータ４は、気筒判別用クランク角センサ信号Ａを基に気筒番号を更新して１番気筒を判別するとともに、該判別した１番気筒信号と気筒判別回路２から出力される１番気筒信号とを比較し、比較結果が不整合であるとき、内燃機関の逆回転を検出するので、内燃機関のエンジンの正回転／逆回転を検知することができる。その結果、エンジン正回転時は正常な点火を行うことができ、エンジン逆回転時は点火を止めことが可能となるため、エンジンの正回転／逆回転に関わらず、エンジンの損傷を防止する効果がある。また、逆回転後の始動性の向上を行うことができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明に係る逆回転検出制御装置は、内燃機関の逆回転を検知することができ、点火信号の誤点火を防止し、内燃機関の保護するとともに、始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の逆回転検出制御装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態の逆回転検出制御装置のエンジンが正回転か逆回転かを検知する動作を示すフローチャート。
【図３】本実施形態の逆回転検出制御装置の逆回転時の各信号のタイミングチャート。
【符号の説明】
１…ＡＮＤ回路（気筒判別用クランク角センサ信号入力手段，角度検出用クランク角センサ信号入力手段）
２…気筒判別回路（気筒判別手段）
３…２入力ＡＮＤ回路（制御手段の一部）
４…マイクロコンピュータ（逆回転検出手段，制御手段の一部）
Ａ…気筒判別用クランク角センサ信号
Ｂ…角度検出用クランク角センサ信号（１°信号）
Ｃ…２入力ＡＮＤ回路１の出力信号
Ｄ…マイクロコンピュータより出力される点火信号
Ｅ…逆回転判定フラグ
Ｆ…気筒判別回路リセット信号
Ｇ…気筒判別カウンタ値
ＣＹ１…一気筒判別信号
ＣＹ２…二気筒判別信号
ＣＹ３…三気筒判別信号
ＣＹ４…四気筒判別信号
ＣＹ５…五気筒判別信号
ＣＹ６…六気筒判別信号
Ｉ１…一気筒点火出力信号
Ｉ２…二気筒点火出力信号
Ｉ３…三気筒点火出力信号
Ｉ４…四気筒点火出力信号
Ｉ５…五気筒点火出力信号
Ｉ６…六気筒点火出力信号

Claims

気筒判別用クランク角センサ信号を入力する気筒判別用クランク角センサ信号入力手段と、
角度検出用クランク角センサ信号を入力する角度検出用クランク角センサ信号入力手段と、
前記気筒判別用クランク角センサ信号及び前記角度検出用クランク角センサ信号に基づいて気筒を判別し、特定気筒信号を出力する気筒判別手段と、
前記気筒判別用クランク角センサ信号を基に気筒番号を更新して特定気筒を判別して特定気筒信号を出力するとともに、該出力した特定気筒信号と前記気筒判別手段から出力される特定気筒信号とを比較し、比較結果が不整合であるとき、内燃機関の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備え、
前記逆回転を検出したとき、前記逆回転検出手段は、逆回転判定フラグを上げ、前記気筒判別手段にリセットをかけることにより、前記特定気筒への点火出力を禁止し、
前記点火出力を禁止した後、前記判別した特定気筒信号と、前記気筒判別手段から出力される特定気筒番号とを比較し、比較結果が整合するとき、前記逆回転判定フラグを下げ、前記特定気筒への点火出力を始動させることを特徴とする逆回転検出制御装置。
前記逆回転検出手段は、前記気筒判別手段から出力される特定気筒信号と前記気筒判別用クランク角センサ信号を基に判別した特定気筒信号との比較を、点火の出力タイミング毎に行うことを特徴とする請求項１記載の逆回転検出制御装置。
前記特定気筒は、１番気筒であることを特徴とする請求項１記載の逆回転検出制御装置。
さらに、前記逆回転検出手段により内燃機関の逆回転を検出されたとき、各気筒毎の点火出力信号の出力を禁止する制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の逆回転検出制御装置。