JP4131397B2

JP4131397B2 - Control device for internal combustion engine

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Publication number: JP4131397B2
Application number: JP2003119008A
Authority: JP
Inventors: 小久保　　直樹; 英次小木曽
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: DE102004019628A1; JP2004324498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の正転／逆転を判定する機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の運転中は、クランク角センサとカム角センサの出力信号に基づいて気筒を判別し且つクランク角を検出して燃料噴射制御や点火制御を行うようにしているが、始動時は、スタータによりクランキングして特定気筒（クランク角基準位置）の判別を完了するまでは、気筒判別やクランク角の検出を行うことができない。
【０００３】
そこで、近年、特許文献１（特開２００２−３９０３８号公報）等に記載されているように、内燃機関の停止時に、その停止位置を検出してメモリに記憶しておき、次の始動時にメモリに記憶されている停止位置を基準にして気筒判別やクランク角の検出を行い、燃料噴射制御や点火制御を開始することで、始動性や始動時の排気エミッションを向上させるようにしたものがある。
【０００４】
ところで、内燃機関の停止時に、回転トルクが圧縮上死点付近の圧縮力よりも小さくなった段階で、ピストンが圧縮上死点を乗り越えられずに逆転することがあるため、内燃機関の停止位置を正確に検出するには、内燃機関の正転／逆転を判定する機能を設ける必要がある。クランク角センサやカム角センサでは、正転／逆転を検出することができないためである。
【０００５】
従来の正転／逆転判定機能は、特許文献２（特許第３１８６５２４号公報）に記載されているように、クランク軸に固定されたシグナルロータの回転方向に沿って２つのセンサ（通常のクランク角センサと逆転検出専用の回転角センサ）を所定クランク角の間隔で配置し、シグナルロータの回転に同期して２つのセンサから両者の配置間隔に相当する位相差（時間差）のある２つのパルス信号を出力し、これら２つのパルス信号の位相を比較してどちらのパルス信号の位相が先になるかで内燃機関の正転／逆転を判定するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３９０３８号公報（第３頁等）
【特許文献２】
特許第３１８６５２４号公報（第４頁〜第１０頁等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成では、内燃機関の正転／逆転を判定するために、逆転検出専用の回転角センサを設ける必要があるという欠点がある。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、逆転検出専用の回転角センサを設けなくても、内燃機関の正転／逆転を判定する機能を持たせることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段とを備え、前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値との関係に基づいて回転方向判定手段によって内燃機関の正転／逆転を判定する技術思想であり、具体的には、前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値とに基づいて圧縮行程の気筒のピストンが上死点に至る前に当該圧縮行程の気筒の筒内圧が低下したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定するようにしたものである。本発明は、筒内圧検出手段で検出する筒内圧の情報を利用して正転／逆転を判定するところに特徴があるが、筒内圧の情報は、逆転検出以外の用途（例えば失火検出、ノック検出等）にも利用できるため、筒内圧検出手段は、逆転検出のためだけに設ける必要はなく、広範囲に有効に利用できる。また、逆転検出以外の用途（例えば失火検出、ノック検出等）で筒内圧検出手段が設けられている内燃機関に本発明を適用する場合は、逆転検出用のセンサを新たに設ける必要がなく、低コストで本発明を実施できる。
【００１０】
ところで、圧縮行程の気筒は、正転時にはピストンが上死点まで上昇して筒内圧が上昇するが、逆転時にはピストンが下降して筒内圧が低下するという特徴がある。この点に着目して、請求項１に係る発明では、クランク角検出手段の検出値と筒内圧検出手段の検出値とに基づいて圧縮行程の気筒のピストンが上死点に至る前に当該圧縮行程の気筒の筒内圧が低下したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定するようにしている。このようにすれば、クランク角検出手段の検出値から圧縮行程の気筒を判別して、当該圧縮行程の気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで、内燃機関の正転／逆転を精度良く判定することができる。
【００１１】
また、膨張行程の気筒は、正転時にはピストンが下降して排気バルブが開くまで筒内圧が低下するが、逆転時にはピストンが上昇して筒内圧が上昇するという特徴がある。この点に着目して、請求項２のように、クランク角検出手段の検出値と筒内圧検出手段の検出値とに基づいて膨張行程の気筒の排気バルブが開く前に当該膨張行程の気筒の筒内圧が上昇したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定するようにしても良い。このようにすれば、クランク角検出手段の検出値から膨張行程の気筒を判別して、当該膨張行程の気筒の排気バルブが開く前の筒内圧の低下／上昇を判定することで、内燃機関の正転／逆転を精度良く判定することができる。
【００１２】
ところで、圧縮行程では、排気バルブは閉弁状態に維持されるが、吸気バルブは、吸気効率を上げるために圧縮行程の途中まで開弁される場合がある（図７参照）。この場合、圧縮行程の気筒が吸気バルブ開弁状態になっていると、圧縮行程の気筒でも筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため、逆転を検出することができない。しかし、圧縮行程の気筒が吸気バルブ開弁状態であっても、膨張行程の気筒は排気バルブ閉弁状態になっているので（図７参照）、膨張行程の気筒の筒内圧の低下／上昇を判定することで正転／逆転の判定は可能である。
【００１３】
また、膨張行程では、吸気バルブは閉弁状態に維持されるが、排気バルブは、排気効率を上げるために膨張行程の途中から開弁される場合がある（図７参照）。この場合、膨張行程の気筒が排気バルブ開弁状態になると、膨張行程の気筒でも筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため（図６参照）、逆転を検出することができない。しかし、膨張行程の気筒が排気バルブ開弁状態になっても、圧縮行程の気筒は吸気バルブ閉弁状態になっているので（図７参照）、圧縮行程の気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで正転／逆転の判定は可能である。
【００１４】
以上の点を考慮して、請求項３のように、圧縮行程の気筒の筒内圧による正転／逆転の判定と膨張行程の気筒の筒内圧による正転／逆転の判定とを併用するようにしても良い。このようにすれば、圧縮行程の気筒が吸気バルブ開弁状態であったり、或は、膨張行程の気筒が排気バルブ開弁状態であっても、正転／逆転の判定を行うことができる。
【００１５】
また、請求項４のように、逆転が検出される直前のクランク角検出手段の検出値と、逆転検出から内燃機関が停止するまでのクランク角検出手段の検出値の変化量とに基づいて内燃機関の停止位置を停止位置検出手段により検出するようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の停止時に逆転が発生しても、その逆転量を検出して内燃機関の停止位置を精度良く検出することができ、この停止位置の情報を次の始動時の初期位置の情報としてメモリに記憶しておくことができる。これにより、次の始動時に、メモリに記憶されている停止位置の情報（始動時の初期位置の情報）を基準にして気筒判別やクランク角の検出を精度良く行うことができ、始動性や始動時の排気エミッションを向上させることができる。
【００１６】
この場合、請求項５のように、クランク角検出手段は、内燃機関の回転に同期してクランク角パルス信号を出力するクランク角センサと、前記クランク角パルス信号をカウントするクランク角カウンタとを有る構成とすると共に、前記クランク角カウンタは、内燃機関の正転が検出されている期間には、クランク角センサから出力されるクランク角パルス信号をアップカウントし、内燃機関の逆転が検出されている期間には、前記クランク角パルス信号をダウンカウントする構成とし、前記クランク角カウンタのカウント値に基づいて内燃機関のクランク角を検出し、内燃機関の停止時の前記クランク角カウンタのカウント値に基づいて内燃機関の停止位置を検出するようにすると良い。このようにすれば、逆転が発生しても、クランク角カウンタのカウント値とクランク角との対応関係を正確に保つことができ、クランク角カウンタのカウント値からクランク角や停止位置を簡単且つ正確に求めることができる。
【００１７】
ところで、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジのクランク角と立ち下がりエッジのクランク角は、正転時と逆転とで反対になる。例えば、正転時の立ち上がりエッジのクランク角は、逆転には立ち下がりエッジのクランク角となる。
【００１８】
この点を考慮して、請求項６のように、クランク角カウンタは、正転時にはクランク角パルス信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジをカウントし、逆転時には正転時と反対側のエッジをカウントするようにすると良い。このようにすれば、クランク角パルス信号のカウントタイミング（クランク角）を正転時と逆転時とで一致させることができ、クランク角や停止位置の検出精度を高めることができる。
【００１９】
また、回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号のクランク角は、回転方向が反転する直前の最後のクランク角パルス信号のクランク角と同じであるため、回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号をカウントすると、１カウント分に相当する検出誤差が生じてしまう。
【００２０】
この対策として、請求項７のように、クランク角カウンタは、内燃機関の回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号をカウントしないようにすると良い。このようにすれば、回転方向が反転する前後で、クランク角カウンタのカウント値とクランク角との関係が１カウントずれることを防止することができる。
【００２１】
また、請求項８のように、筒内圧検出手段の異常時には正転／逆転の判定を行わないようにすると良い。これにより、筒内圧検出手段の異常による正転／逆転の誤判定を未然に防止することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［実施形態（１）］
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図４に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関である例えば吸気ポート噴射式のエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。
【００２３】
また、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００２４】
一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比又はリーン／リッチ等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ、酸素センサ等）が設けられている。
【００２５】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２５や、エンジン１１のクランク角を検出するクランク角センサ２６（クランク角検出手段）が取り付けられている。このクランク角センサ２６は、エンジン１１のクランク軸（図示せず）に嵌着されたシグナルロータ２７の外周に対向するように配置され、該シグナルロータ２７の外周には、所定クランク角毎（例えば１０℃Ａ毎）に歯２７ａが形成され、該シグナルロータ２７の外周の特定のクランク角位置には、１〜３個分の歯２７ａが欠けた欠歯部が形成されている。これにより、図４に示すように、エンジン１１の回転に伴って欠歯部以外のクランク角領域では、所定クランク角毎（例えば１０℃Ａ毎）にクランク角センサ２６から等間隔のクランク角パルス信号が出力され、欠歯部（特定のクランク角位置）では、パルス間隔の長くなる不等間隔のクランク角パルス信号が出力され、この不等間隔のクランク角パルス信号によってクランク角基準位置が検出される。
【００２６】
また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に筒内圧を検出する筒内圧センサ２８（筒内圧検出手段）が設けられている。各筒内圧センサ２８は、点火プラグ２１と一体化したタイプのものを用いても良いし、点火プラグ２１とは別体のセンサ部を燃焼室内に臨ませるように取り付けるタイプのものを用いても良い。
【００２７】
前述した各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。
【００２８】
また、ＥＣＵ２９は、エンジン１１の停止位置を検出するために、イグニッションスイッチ（図示せず）のオフ後も、電源ラインのメインリレー（図示せず）をオン状態に維持して、ＥＣＵ２９、クランク角センサ２６、筒内圧センサ２８等への電源供給を継続し、エンジン１１が完全に停止するのに十分な時間（予め設定された十分なエンジン停止時間）が経過した時点で、メインリレーをオフしてＥＣＵ２９等への電源供給をオフする。
【００２９】
更に、ＥＣＵ２７は、図２の回転方向判定ルーチンを実行することで、クランク角センサ２６の出力信号から検出されるクランク角と筒内圧センサ２８の検出値との関係に基づいてエンジン１１の正転／逆転を判定し、図３のクランク角カウンタルーチンを実行することで、クランク角センサ２６からクランク角パルス信号が出力される毎に、クランク角カウンタＣのカウント値をエンジン１１の正転／逆転に応じてアップ／ダウンカウントする。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３０】
図２の回転方向判定ルーチンは、所定時間毎に割り込み処理により起動され、特許請求の範囲でいう回転方向判定手段としての役割を果たす。本ルーチンでは、圧縮行程の気筒の筒内圧の変化特性（正転時には圧縮行程の気筒のピストン３３が上死点まで上昇して筒内圧が上昇するが、逆転時にはピストン３３が下降して筒内圧が低下するという筒内圧の変化特性）に着目して、圧縮行程の気筒のピストン３３が上死点に至る前に当該圧縮行程の気筒の筒内圧が上昇するか低下するかを判別し、筒内圧が上昇する場合は正転と判定し、筒内圧が低下する場合は逆転と判定する。
【００３１】
本ルーチンが起動されると、まずステップ１００で、筒内圧センサ２８が正常であるか否かを自己診断機能の診断結果に基づいて判定する。例えば、筒内圧センサ２８の信号線の断線や電源電圧異常等が発生すれば、筒内圧センサ２８の出力電圧が異常な電圧となるため、筒内圧センサ２８の出力電圧が正常な電圧範囲内であるか否かにより筒内圧センサ２８の正常／異常を判定するようにしても良い。もし、筒内圧センサ２８の異常と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３２】
上記ステップ１００で、筒内圧センサ２８が正常と判定されれば、ステップ１０１に進み、エンジン回転速度が逆転を生じる可能性のある所定回転速度以下（例えば５００ｒｐｍ以下）であるか否かを判定し、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高く、逆転を生じる可能性がない場合は、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３３】
これに対して、上記ステップ１０１で、エンジン回転速度が逆転を生じる可能性のある所定回転速度以下であると判定されれば、ステップ１０２に進み、現在、圧縮行程の気筒（以下「圧縮気筒」という）があるか否かを後述するクランク角カウンタＣのカウント値に基づいて判定し、圧縮気筒がなければ（例えば上死点や下死点の場合）、正転／逆転を判定を判定できないので、そのまま本ルーチンを終了する。
【００３４】
上記ステップ１０２で、現在、圧縮気筒があると判定されれば、ステップ１０３に進み、圧縮気筒の吸気バルブ３１が閉弁されているか否かを判定する。圧縮行程では、排気バルブ３２は閉弁状態に維持されるが、吸気バルブ３１は、吸気効率を上げるために圧縮行程の途中まで開弁される場合がある（図７参照）。もし、圧縮気筒の吸気バルブ３１が開弁されていれば、圧縮気筒でも筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため、逆転を検出することができない。そこで、上記ステップ１０３で、圧縮気筒の吸気バルブ３１が開弁されていると判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００３５】
一方、上記ステップ１０３で、圧縮気筒の吸気バルブ３１が閉弁されていると判定されれば、ステップ１０４に進み、圧縮気筒の筒内圧（筒内圧センサ２８の検出値）が上昇したか否かを判定し、圧縮気筒の筒内圧が上昇したと判定されれば、ステップ１０５に進み、正転と判定し、圧縮気筒の筒内圧が低下したと判定されれば、ステップ１０６に進み、逆転と判定する。
【００３６】
図３のクランク角カウンタルーチンは、クランク角センサ２６から出力されるクランク角パルス信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジに同期して割り込み処理により起動され、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジに同期して、クランク角カウンタＣのカウント値をエンジン１１の正転／逆転に応じてアップ／ダウンカウントする。本ルーチンは、クランク角センサ２６と共に特許請求の範囲でいうクランク角検出手段としての役割を果たす。
【００３７】
ところで、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジのクランク角と立ち下がりエッジのクランク角は、正転時と逆転とで反対になる。例えば、正転時の立ち上がりエッジのクランク角は、逆転には立ち下がりエッジのクランク角となる。
【００３８】
この点を考慮して、図４に示すように、クランク角カウンタＣは、正転時に、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジに同期してクランク角パルス信号をアップカウントし、逆転時に、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジに同期してクランク角パルス信号をダウンカウントする。これにより、クランク角パルス信号のカウントタイミング（クランク角）を正転時と逆転時とで一致させることができる。
【００３９】
また、エンジン１１の回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号のクランク角は、回転方向が反転する直前の最後のクランク角パルス信号のクランク角と同じであるため、回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号をカウントすると、１カウント分に相当する検出誤差が生じてしまう。
【００４０】
この対策として、クランク角カウンタＣは、エンジン１１の回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号をカウントしないようにする。これにより、エンジン１１の回転方向が反転する前後で、クランク角カウンタＣのカウント値とクランク角との関係が１カウントずれることを防止することができる。
【００４１】
以上説明した方法でクランク角カウンタＣのカウント動作を制御する図３のクランク角カウンタルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、前記図２の回転方向判定ルーチンにより正転／逆転が判定されたか否か（つまり筒内圧センサ２８が正常で且つエンジン回転速度が逆転を生じる可能性のある所定回転速度以下であるか否か）を判定し、正転／逆転が判定されていなければ、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００４２】
これに対して、上記ステップ２０１で、正転／逆転判定済みと判定されれば、ステップ２０２に進み、前記図２の回転方向判定ルーチンの実行結果に基づいてエンジン１１が正転しているか否かを判定し、正転であれば、ステップ２０３に進み、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジであるか否かを判定し、立ち上がりエッジでなければ、何もせずに本ルーチンを終了する。
【００４３】
上記ステップ２０３で、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジであると判定されれば、ステップ２０４に進み、前回のクランク角パルス信号の発生時は、正転であったか否か（つまり前回のクランク角パルス信号発生時と今回のクランク角パルス信号発生時の回転方向が共に正転であるか否か）を判定し、「Ｙｅｓ」と判定されれば、クランク角カウンタＣのカウント値を＋１だけアップカウントする。これにより、図４に示すように、正転中は、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジに同期してクランク角カウンタＣが＋１ずつアップカウントされ、そのカウント値からクランク角が検出される。
【００４４】
これに対して、上記ステップ２０４で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、今回のクランク角パルス信号が逆転から正転に反転した直後の最初のクランク角パルス信号と判定された場合は、ステップ２０６に進み、今回のクランク角パルス信号をカウントせずに、クランク角カウンタＣのカウント値を前回値のまま維持する。これにより、エンジン１１の回転方向が逆転から正転に反転する前後で、クランク角カウンタＣのカウント値とクランク角との関係が１カウントずれることを防止する。
【００４５】
一方、ステップ２０２で、前記図２の回転方向判定ルーチンの実行結果に基づいてエンジン１１が逆転していると判定されれば、ステップ２０７に進み、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジであるか否かを判定し、立ち下がりエッジでなければ、何もせずに本ルーチンを終了する。
【００４６】
上記ステップ２０７で、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジであると判定されれば、ステップ２０８に進み、前回のクランク角パルス信号の発生時は、正転であったか否か（つまり今回のクランク角パルス信号が正転から逆転に反転した直後の最初のクランク角パルス信号であるか否か）を判定し、「Ｙｅｓ」と判定されれば、ステップ２０９に進み、今回のクランク角パルス信号をカウントせずに、クランク角カウンタＣのカウント値を前回値のまま維持する。これにより、エンジン１１の回転方向が正転から逆転に反転する前後で、クランク角カウンタＣのカウント値とクランク角との関係が１カウントずれることを防止する。
【００４７】
これに対して、上記ステップ２０８で「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、前回のクランク角パルス信号発生時と今回のクランク角パルス信号発生時の回転方向が共に逆転である場合は、クランク角カウンタＣのカウント値を−１だけダウンカウントする。これにより、図４に示すように、逆転中は、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジに同期してクランク角カウンタＣが−１ずつダウンカウントされ、そのカウント値からクランク角が検出される。
【００４８】
以上説明した図２及び図３の各ルーチンは、イグニッションスイッチのオフ後も、予め設定された十分なエンジン停止時間が経過するまで実行される。そして、十分なエンジン停止時間が経過した時点で、その時点のクランク角カウンタＣのカウント値がエンジン１１の停止位置の情報（次の始動時の初期位置の情報）としてＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ（図示せず）に記憶保持される。これにより、次の始動時には、バックアップＲＡＭに記憶されている停止位置の情報（始動時の初期位置の情報）を用いて、最初の点火気筒や噴射気筒を精度良く判定してエンジン１１を始動させることができ、始動性や始動時の排気エミッションを向上させることができる。
【００４９】
以上説明した本実施形態（１）によれば、クランク角カウンタＣのカウント値に基づいて圧縮気筒を判別して、当該圧縮気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで、エンジン１１の正転／逆転を精度良く判定することができる。この場合、筒内圧センサ２８で検出する筒内圧の情報は、逆転検出以外の用途（例えば失火検出、ノック検出等）にも利用できるため、筒内圧センサ２８は、逆転検出のためだけに設ける必要はなく、広範囲に有効に利用できる。また、逆転検出以外の用途（例えば失火検出、ノック検出等）で筒内圧センサ２８が設けられているシステムに本発明を適用する場合は、逆転検出用のセンサを新たに設ける必要がなく、低コストで本発明を実施できる。
【００５０】
尚、図３のクランク角カウンタルーチンでは、クランク角カウンタＣは、正転時に、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジに同期してクランク角パルス信号をアップカウントし、逆転時に、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジに同期してクランク角パルス信号をダウンカウントするようにしたが、これとは反対に、正転時に、クランク角パルス信号の立ち下がりエッジに同期してクランク角パルス信号をアップカウントし、逆転時に、クランク角パルス信号の立ち上がりエッジに同期してクランク角パルス信号をダウンカウントするようにしても良い。
【００５１】
また、クランク角パルス信号のパルス幅分のクランク角検出誤差が許容されるシステムに本発明を適用する場合は、逆転時も、正転時と同じくクランク角パルス信号の立ち上がりエッジ（又は立ち下がりエッジ）に同期してクランク角パルス信号をアップ／ダウンカウントするようにしても良い。
【００５２】
［実施形態（２）］
上記実施形態（１）では、圧縮気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで、エンジン１１の正転／逆転を判定するようにしたが、本発明の実施形態（２）では、図５の回転方向判定ルーチンを所定時間毎に割り込み処理により実行することで、膨張行程の気筒（以下「膨張気筒」という）の筒内圧の低下／上昇を判定して、エンジン１１の正転／逆転を判定するようにしている。
【００５３】
図６に示すように、膨張気筒は、正転時にはピストン３３が下降して排気バルブ３２が開くまで筒内圧が低下するが、逆転時にはピストン３３が上昇して筒内圧が上昇するという特徴がある。この点に着目し、図５の回転方向判定ルーチンでは、膨張気筒の排気バルブ３２が開く前に当該膨張気筒の筒内圧が低下するか上昇するかを判別し、筒内圧が低下する場合は正転と判定し、筒内圧が上昇する場合は逆転と判定する。
【００５４】
本ルーチンが起動されると、まずステップ３００で、筒内圧センサ２８が正常であるか否かを自己診断機能の診断結果に基づいて判定し、筒内圧センサ２８の異常と判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００５５】
上記ステップ３００で、筒内圧センサ２８が正常と判定されれば、ステップ３０１に進み、エンジン回転速度が逆転を生じる可能性のある所定回転速度以下（例えば５００ｒｐｍ以下）であるか否かを判定し、エンジン回転速度が所定回転速度よりも高く、逆転を生じる可能性がない場合は、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００５６】
これに対して、上記ステップ３０１で、エンジン回転速度が逆転を生じる可能性のある所定回転速度以下であると判定されれば、ステップ３０２に進み、現在、膨張気筒があるか否かをクランク角カウンタＣのカウント値に基づいて判定し、膨張気筒がなければ、正転／逆転を判定を判定できないので、そのまま本ルーチンを終了する。
【００５７】
上記ステップ３０２で、現在、膨張気筒があると判定されれば、ステップ３０３に進み、膨張気筒の排気バルブ３２が閉弁されているか否かを判定する。膨張行程では、吸気バルブ３１は閉弁状態に維持されるが、排気バルブ３２は、排気効率を上げるために膨張行程の途中から開弁される場合がある（図７参照）。もし、膨張気筒の排気バルブ３２が開弁されれば、膨張気筒でも筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため（図６参照）、逆転を検出することができない。そこで、上記ステップ３０３で、膨張気筒の排気バルブ３２が開弁されたと判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００５８】
一方、上記ステップ３０３で、膨張気筒の排気バルブ３２が閉弁されていると判定されれば、ステップ３０４に進み、膨張気筒の筒内圧（筒内圧センサ２８の検出値）が低下したか否かを判定し、膨張気筒の筒内圧が低下したと判定されれば、ステップ３０５に進み、正転と判定し、膨張気筒の筒内圧が上昇したと判定されれば、ステップ３０６に進み、逆転と判定する。
【００５９】
尚、本実施形態（２）においても、クランク角カウンタＣは、前記実施形態（１）で用いた図３のクランク角カウンタルーチンによってアップ／ダウンカウントされる。
以上説明した本実施形態（２）においても、前記実施形態（１）と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
［実施形態（３）］
前記実施形態（１）では、圧縮気筒の筒内圧によってエンジン１１の正転／逆転を判定するが、圧縮行程の途中まで吸気バルブ３１が開弁される場合（図７参照）には、圧縮気筒でも吸気バルブ３１の開弁期間中は筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため、逆転を検出することができない。しかし、圧縮気筒の吸気バルブ３１が開弁状態であっても、膨張気筒の排気バルブ３２は閉弁状態になっているので（図７参照）、膨張気筒の筒内圧の低下／上昇を判定することで正転／逆転の判定は可能である。
【００６１】
また、前記実施形態（２）では、膨張気筒の筒内圧によってエンジン１１の正転／逆転を判定するが、膨張行程の途中から排気バルブ３２が開弁される場合（図７参照）には、膨張気筒でも排気バルブ３２の開弁期間中は筒内圧が大気圧付近となって変化しなくなるため（図６参照）、逆転を検出することができない。しかし、膨張気筒の排気バルブ３２が開弁状態になっても、圧縮気筒の吸気バルブ３１は閉弁状態になっているので（図７参照）、圧縮気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで正転／逆転の判定は可能である。
【００６２】
この点を考慮して、本発明の実施形態（３）では、図８の回転方向判定ルーチンを所定時間毎に割り込み処理により実行することで、圧縮気筒の筒内圧による回転方向判定（ステップ４０１）と、膨張気筒の筒内圧による回転方向判定（ステップ４０２）とを実行する。この場合、圧縮気筒の筒内圧による回転方向判定（ステップ４０１）では、前記実施形態（１）で用いた図２の回転方向判定ルーチンと同じ処理を実行して、圧縮気筒の吸気バルブ３１の閉弁期間中に、圧縮気筒の筒内圧の上昇／低下を判定することで、エンジン１１の正転／逆転を判定する。その後、膨張気筒の筒内圧による回転方向判定（ステップ４０２）では、前記実施形態（２）で用いた図５の回転方向判定ルーチンと同じ処理を実行して、膨張行程の排気バルブ３２の閉弁期間中に、膨張気筒の筒内圧の低下／上昇を判定することで、エンジン１１の正転／逆転を判定する。
【００６３】
以上説明した本実施形態（３）では、圧縮気筒の吸気バルブ３１の開弁期間中で、圧縮気筒の筒内圧に基づく正転／逆転の判定を行うことができない場合でも、膨張気筒の排気バルブ３２は閉弁状態になっているので（図７参照）、膨張気筒の筒内圧によって正転／逆転の判定を行うことができる。同様に、膨張気筒の排気バルブ３２の開弁期間中で、膨張気筒の筒内圧に基づく正転／逆転の判定を行うことができない場合でも、圧縮気筒の吸気バルブ３１は閉弁状態になっているので（図７参照）、圧縮気筒の筒内圧によって正転／逆転の判定を行うことができる。これにより、圧縮気筒の吸気バルブ３１の開弁期間中や膨張気筒の排気バルブ３２が開弁期間中でも、正転／逆転の判定を行うことができ、エンジン１１の回転が停止するまで、連続的に正転／逆転の判定を行うことができる。
【００６４】
尚、本発明は、４気筒エンジンに限定されず、３気筒以下又は５気筒以上のエンジンにも適用して実施することができる。
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射エンジンに限定されず、筒内噴射エンジンやリーンバーンエンジンにも適用して実施できる等、種々変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）におけるエンジン制御システム全体を示す図
【図２】実施形態（１）の回転方向判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】実施形態（１）のクランク角カウンタルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】クランク角パルス信号、行程、筒内圧、クランク角カウンタの挙動を示すタイムチャート
【図５】実施形態（２）の回転方向判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図６】エンジン停止時の筒内圧の挙動を示すタイムチャート
【図７】各気筒の行程と吸気バルブの開弁期間と排気バルブの開弁期間との関係を示す図
【図８】実施形態（３）の回転方向判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２６…クランク角センサ（クランク角検出手段）、２７…シグナルロータ、２８…筒内圧センサ（筒内圧検出手段）、２９…ＥＣＵ（クランク角検出手段、回転方向判定手段）、３１…吸気バルブ、３２…排気バルブ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a function of determining forward / reverse rotation of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In general, during operation of the internal combustion engine, the cylinder is discriminated based on the output signals of the crank angle sensor and the cam angle sensor, and the crank angle is detected to perform fuel injection control and ignition control. Until the cranking by the starter completes the discrimination of the specific cylinder (crank angle reference position), the cylinder discrimination and the crank angle cannot be detected.
[0003]
Therefore, in recent years, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-39038) and the like, when the internal combustion engine is stopped, the stop position is detected and stored in the memory, and the memory is stored at the next start. The cylinder is discriminated and the crank angle is detected based on the stop position stored in the engine, and the fuel injection control and ignition control are started to improve the startability and the exhaust emission at the start. .
[0004]
By the way, when the internal combustion engine is stopped, when the rotational torque becomes smaller than the compression force near the compression top dead center, the piston may reverse without being able to get over the compression top dead center. In order to detect accurately, it is necessary to provide a function for determining forward / reverse rotation of the internal combustion engine. This is because the crank angle sensor and the cam angle sensor cannot detect normal rotation / reverse rotation.
[0005]
As described in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 3186524), the conventional forward / reverse determination function has two sensors (normal crank angle) along the rotation direction of the signal rotor fixed to the crankshaft. Sensor and a rotation angle sensor dedicated to reverse rotation detection) are arranged at a predetermined crank angle interval, and two pulse signals having a phase difference (time difference) corresponding to the arrangement interval between the two sensors in synchronization with the rotation of the signal rotor. And the phase of these two pulse signals are compared, and the normal rotation / reverse rotation of the internal combustion engine is determined depending on which of the pulse signals comes first.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-39038 A (3rd page etc.)
[Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3186524 (pages 4 to 10 etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional configuration has a drawback that it is necessary to provide a rotation angle sensor dedicated for detecting reverse rotation in order to determine normal rotation / reverse rotation of the internal combustion engine.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances. Therefore, the object of the present invention is to provide a function for determining the normal rotation / reverse rotation of the internal combustion engine without providing a rotation angle sensor dedicated for reverse rotation detection. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention includes a crank angle detection means for detecting a crank angle of the internal combustion engine, and an in-cylinder pressure detection for detecting an in-cylinder pressure of each cylinder of the internal combustion engine. Means for determining the forward / reverse rotation of the internal combustion engine by the rotation direction determining means based on the relationship between the detected value of the crank angle detecting means and the detected value of the in-cylinder pressure detecting means. Specifically, the cylinder of the compression stroke before the piston of the cylinder of the compression stroke reaches the top dead center based on the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means. When it is determined that the in-cylinder pressure has decreased, it is determined that the internal combustion engine is reverse. The present invention is characterized in that forward / reverse rotation is determined using information on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. However, the in-cylinder pressure information is used for purposes other than reverse rotation detection (for example, misfire detection, knocking). Therefore, the in-cylinder pressure detecting means need not be provided only for detecting reverse rotation, and can be used effectively in a wide range. In addition, when the present invention is applied to an internal combustion engine provided with in-cylinder pressure detection means for applications other than reverse rotation detection (for example, misfire detection, knock detection, etc.), there is no need to newly provide a sensor for reverse rotation detection. The present invention can be implemented at low cost.
[0010]
By the way, the cylinder in the compression stroke has a feature that the piston rises to the top dead center and the in-cylinder pressure rises at the time of forward rotation, but the in-cylinder pressure lowers at the time of reverse rotation. With this in mind, the claims In the invention according to 1, When it is determined, based on the detected value of the crank angle detecting means and the detected value of the in-cylinder pressure detecting means, that the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke has dropped before the piston of the cylinder in the compression stroke reaches top dead center To determine that the internal combustion engine is in reverse Have . In this way, the cylinder in the compression stroke is determined from the detection value of the crank angle detection means, and the increase / decrease in the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke is determined. Can be judged well.
[0011]
Further, the cylinder in the expansion stroke has a characteristic that the cylinder pressure decreases until the piston descends and the exhaust valve opens at the time of forward rotation, but the piston rises and the cylinder pressure increases at the time of reverse rotation. With this in mind, the claims 2 As described above, when it is determined that the in-cylinder pressure of the cylinder in the expansion stroke has risen before the exhaust valve of the cylinder in the expansion stroke is opened based on the detection value of the crank angle detection unit and the detection value of the in-cylinder pressure detection unit. Alternatively, it may be determined that the internal combustion engine is reverse. In this way, the cylinder of the expansion stroke is determined from the detection value of the crank angle detection means, and the decrease / increase of the in-cylinder pressure before the exhaust valve of the cylinder of the expansion stroke is opened is determined. Forward / reverse rotation can be accurately determined.
[0012]
By the way, in the compression stroke, the exhaust valve is maintained in a closed state, but the intake valve may be opened halfway through the compression stroke in order to increase the intake efficiency (see FIG. 7). In this case, if the cylinder in the compression stroke is in the intake valve open state, the in-cylinder pressure becomes near atmospheric pressure and does not change even in the cylinder in the compression stroke, so that it is not possible to detect reverse rotation. However, even if the cylinder in the compression stroke is in the intake valve open state, the cylinder in the expansion stroke is in the exhaust valve closed state (see FIG. 7). It is possible to determine forward / reverse rotation by determining.
[0013]
In the expansion stroke, the intake valve is maintained in a closed state, but the exhaust valve may be opened halfway through the expansion stroke in order to increase the exhaust efficiency (see FIG. 7). In this case, if the cylinder in the expansion stroke is in the exhaust valve open state, the cylinder pressure in the cylinder in the expansion stroke does not change near the atmospheric pressure (see FIG. 6), so that it is not possible to detect reverse rotation. However, even if the cylinder in the expansion stroke is in the exhaust valve open state, the cylinder in the compression stroke is in the intake valve closed state (see FIG. 7). It is possible to determine forward / reverse rotation by determining.
[0014]
Considering the above points, the claims 3 As described above, the forward / reverse determination based on the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke and the forward / reverse determination based on the in-cylinder pressure of the cylinder in the expansion stroke may be used in combination. In this way, whether the cylinder in the compression stroke is in the open state of the intake valve or the cylinder in the expansion stroke is in the open state of the exhaust valve can be determined as normal / reverse.
[0015]
Claims 4 Thus, the stop position of the internal combustion engine is determined based on the detection value of the crank angle detection means immediately before the reverse rotation is detected and the amount of change in the detection value of the crank angle detection means from the reverse rotation detection to the stop of the internal combustion engine. You may make it detect by a stop position detection means. In this way, even if reverse rotation occurs when the internal combustion engine is stopped, the amount of reverse rotation can be detected to accurately detect the stop position of the internal combustion engine, and information on this stop position can be obtained at the next start. The initial position information can be stored in a memory. This makes it possible to accurately perform cylinder discrimination and crank angle detection on the basis of stop position information (initial position information at start) stored in the memory at the next start. The exhaust emission at the time can be improved.
[0016]
In this case, the claim 5 As described above, the crank angle detection means includes a crank angle sensor that outputs a crank angle pulse signal in synchronization with the rotation of the internal combustion engine, and a crank angle counter that counts the crank angle pulse signal. The crank angle counter counts up the crank angle pulse signal output from the crank angle sensor during a period in which forward rotation of the internal combustion engine is detected, and in the period in which reverse rotation of the internal combustion engine is detected, An angular pulse signal is counted down, the crank angle of the internal combustion engine is detected based on the count value of the crank angle counter, and the stop position of the internal combustion engine is determined based on the count value of the crank angle counter when the internal combustion engine is stopped. Should be detected. In this way, even if reverse rotation occurs, the correspondence relationship between the count value of the crank angle counter and the crank angle can be accurately maintained, and the crank angle and stop position can be easily and accurately determined from the count value of the crank angle counter. Can be requested.
[0017]
By the way, the crank angle at the rising edge and the crank angle at the falling edge of the crank angle pulse signal are opposite during forward rotation and reverse rotation. For example, the crank angle of the rising edge during forward rotation becomes the crank angle of the falling edge during reverse rotation.
[0018]
With this in mind, the claims 6 As described above, the crank angle counter may count either the rising edge or the falling edge of the crank angle pulse signal during forward rotation and count the edge opposite to the forward rotation during reverse rotation. . In this way, the count timing (crank angle) of the crank angle pulse signal can be matched between the forward rotation and the reverse rotation, and the detection accuracy of the crank angle and the stop position can be improved.
[0019]
Also, the crank angle of the first crank angle pulse signal immediately after the rotation direction is reversed is the same as the crank angle of the last crank angle pulse signal immediately before the rotation direction is reversed. When the crank angle pulse signal is counted, a detection error corresponding to one count occurs.
[0020]
As a countermeasure, the claims 7 As described above, the crank angle counter should not count the first crank angle pulse signal immediately after the rotation direction of the internal combustion engine is reversed. In this way, the relationship between the count value of the crank angle counter and the crank angle can be prevented from shifting by 1 count before and after the rotation direction is reversed.
[0021]
Claims 8 Thus, it is preferable not to perform forward / reverse determination when the in-cylinder pressure detecting means is abnormal. Thereby, it is possible to prevent erroneous determination of forward / reverse rotation due to an abnormality in the in-cylinder pressure detecting means.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment (1)]
Hereinafter, an embodiment (1) of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG. An air cleaner 13 is provided at the most upstream portion of an intake pipe 12 of an intake port injection type engine 11 that is an internal combustion engine, for example. Yes. On the downstream side of the air flow meter 14, a throttle valve 15 whose opening is adjusted by a DC motor or the like and a throttle opening sensor 16 for detecting the throttle opening are provided.
[0023]
A surge tank 17 is provided downstream of the throttle valve 15, and an intake pipe pressure sensor 18 that detects the intake pipe pressure is provided in the surge tank 17. The surge tank 17 is provided with an intake manifold 19 for introducing air into each cylinder of the engine 11, and a fuel injection valve 20 for injecting fuel is attached in the vicinity of the intake port of the intake manifold 19 of each cylinder. Yes. A spark plug 21 is attached to each cylinder of the engine 11 for each cylinder, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited by spark discharge of each spark plug 21.
[0024]
On the other hand, the exhaust pipe 22 of the engine 11 is provided with a catalyst 23 such as a three-way catalyst for purifying CO, HC, NOx and the like in the exhaust gas, and the exhaust gas air-fuel ratio or lean is provided upstream of the catalyst 23. / An exhaust gas sensor 24 (air-fuel ratio sensor, oxygen sensor, etc.) for detecting rich or the like is provided.
[0025]
Further, a water temperature sensor 25 for detecting the coolant temperature and a crank angle sensor 26 (crank angle detecting means) for detecting the crank angle of the engine 11 are attached to the cylinder block of the engine 11. The crank angle sensor 26 is disposed so as to oppose the outer periphery of the signal rotor 27 fitted to the crankshaft (not shown) of the engine 11, and the outer periphery of the signal rotor 27 has a predetermined crank angle (for example, Teeth 27a are formed at every 10 ° C.), and a missing tooth portion lacking 1 to 3 teeth 27a is formed at a specific crank angle position on the outer periphery of the signal rotor 27. As a result, as shown in FIG. 4, in the crank angle region other than the toothless portion as the engine 11 rotates, the crank angle pulses are equally spaced from the crank angle sensor 26 every predetermined crank angle (for example, every 10 ° C. A). A non-uniformly spaced crank angle pulse signal with a long pulse interval is output at the missing tooth part (specific crank angle position), and the crank angle reference position is detected by the unequally spaced crank angle pulse signal. Is done.
[0026]
The cylinder head of the engine 11 is provided with an in-cylinder pressure sensor 28 (in-cylinder pressure detecting means) that detects the in-cylinder pressure for each cylinder. Each in-cylinder pressure sensor 28 may be of a type that is integrated with the spark plug 21 or may be of a type that is attached so that a sensor part separate from the spark plug 21 faces the combustion chamber. good.
[0027]
The outputs of the various sensors described above are input to an engine control circuit (hereinafter referred to as “ECU”) 29. The ECU 29 is mainly composed of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium), so that the fuel injection amount of the fuel injection valve 20 can be changed according to the engine operating state. The ignition timing of the spark plug 21 is controlled.
[0028]
Further, in order to detect the stop position of the engine 11, the ECU 29 maintains the main relay (not shown) of the power supply line in the on state even after the ignition switch (not shown) is turned off. The power supply to the sensor 26, the in-cylinder pressure sensor 28, etc. is continued, and when the time sufficient for the engine 11 to completely stop (a sufficient engine stop time set in advance) has elapsed, the main relay is turned off. To turn off the power supply to the ECU 29 or the like.
[0029]
Further, the ECU 27 executes the rotational direction determination routine of FIG. 2, so that the forward rotation of the engine 11 is based on the relationship between the crank angle detected from the output signal of the crank angle sensor 26 and the detected value of the in-cylinder pressure sensor 28. 3 is executed, and the crank angle counter routine of FIG. 3 is executed, so that every time a crank angle pulse signal is output from the crank angle sensor 26, the count value of the crank angle counter C is forward / reverse of the engine 11. Count up / down according to The processing contents of these routines will be described below.
[0030]
The rotation direction determination routine of FIG. 2 is started by interruption processing every predetermined time, and plays a role as rotation direction determination means in the claims. In this routine, the change characteristic of the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke (the piston 33 of the cylinder in the compression stroke rises to the top dead center at the time of forward rotation, and the in-cylinder pressure rises. In particular, it is determined whether the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke increases or decreases before the piston 33 of the cylinder in the compression stroke reaches the top dead center. When the internal pressure increases, it is determined as normal rotation, and when the in-cylinder pressure decreases, it is determined as reverse rotation.
[0031]
When this routine is started, first, in step 100, it is determined whether or not the in-cylinder pressure sensor 28 is normal based on the diagnosis result of the self-diagnosis function. For example, if a disconnection of the signal line of the in-cylinder pressure sensor 28 or an abnormality in the power supply voltage occurs, the output voltage of the in-cylinder pressure sensor 28 becomes an abnormal voltage, so that the output voltage of the in-cylinder pressure sensor 28 is within a normal voltage range. Whether the in-cylinder pressure sensor 28 is normal or abnormal may be determined based on whether or not there is. If it is determined that the in-cylinder pressure sensor 28 is abnormal, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0032]
If it is determined in step 100 that the in-cylinder pressure sensor 28 is normal, the process proceeds to step 101, in which it is determined whether or not the engine rotation speed is equal to or lower than a predetermined rotation speed (for example, 500 rpm or less) that may cause reverse rotation. If the engine rotation speed is higher than the predetermined rotation speed and there is no possibility of reverse rotation, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0033]
On the other hand, if it is determined in step 101 that the engine rotational speed is equal to or lower than a predetermined rotational speed that may cause reverse rotation, the process proceeds to step 102 and the cylinder currently in the compression stroke (hereinafter referred to as “compression cylinder”). Is determined based on a count value of a crank angle counter C, which will be described later, and if there is no compression cylinder (for example, in the case of top dead center or bottom dead center), it is not possible to determine whether forward / reverse rotation is determined. Therefore, this routine is finished as it is.
[0034]
If it is determined in step 102 that there is currently a compression cylinder, the process proceeds to step 103 to determine whether or not the intake valve 31 of the compression cylinder is closed. In the compression stroke, the exhaust valve 32 is maintained in a closed state, but the intake valve 31 may be opened halfway through the compression stroke in order to increase the intake efficiency (see FIG. 7). If the intake valve 31 of the compression cylinder is opened, the in-cylinder pressure does not change near the atmospheric pressure even in the compression cylinder, so that the reverse rotation cannot be detected. Therefore, if it is determined in step 103 that the intake valve 31 of the compression cylinder is opened, this routine is terminated as it is.
[0035]
On the other hand, if it is determined in step 103 that the intake valve 31 of the compression cylinder is closed, the process proceeds to step 104, and whether or not the in-cylinder pressure (detected value of the in-cylinder pressure sensor 28) of the compression cylinder has increased. If it is determined that the in-cylinder pressure of the compression cylinder has increased, the process proceeds to step 105, where it is determined to rotate forward, and if it is determined that the in-cylinder pressure of the compression cylinder has decreased, the process proceeds to step 106, where judge.
[0036]
The crank angle counter routine of FIG. 3 is started by an interrupt process in synchronization with the rising edge and falling edge of the crank angle pulse signal output from the crank angle sensor 26, and at the rising edge or falling edge of the crank angle pulse signal. In synchronization, the count value of the crank angle counter C is counted up / down according to the forward / reverse rotation of the engine 11. This routine, together with the crank angle sensor 26, serves as crank angle detection means in the claims.
[0037]
By the way, the crank angle at the rising edge and the crank angle at the falling edge of the crank angle pulse signal are opposite during forward rotation and reverse rotation. For example, the crank angle of the rising edge during forward rotation becomes the crank angle of the falling edge during reverse rotation.
[0038]
In consideration of this point, as shown in FIG. 4, the crank angle counter C up-counts the crank angle pulse signal in synchronization with the rising edge of the crank angle pulse signal during forward rotation, and the crank angle pulse during reverse rotation. The crank angle pulse signal is counted down in synchronization with the falling edge of the signal. As a result, the count timing (crank angle) of the crank angle pulse signal can be matched between forward rotation and reverse rotation.
[0039]
Further, the crank angle of the first crank angle pulse signal immediately after the rotation direction of the engine 11 is reversed is the same as the crank angle of the last crank angle pulse signal immediately before the rotation direction is reversed, so the rotation direction is reversed. When the first crank angle pulse signal immediately after is counted, a detection error corresponding to one count occurs.
[0040]
As a countermeasure, the crank angle counter C does not count the first crank angle pulse signal immediately after the rotation direction of the engine 11 is reversed. As a result, the relationship between the count value of the crank angle counter C and the crank angle can be prevented from being shifted by one count before and after the rotation direction of the engine 11 is reversed.
[0041]
When the crank angle counter routine of FIG. 3 for controlling the counting operation of the crank angle counter C by the method described above is started, first, at step 201, whether the forward / reverse rotation is determined by the rotation direction determination routine of FIG. (That is, whether or not the in-cylinder pressure sensor 28 is normal and the engine rotational speed is equal to or lower than a predetermined rotational speed that may cause reverse rotation). If normal rotation / reverse rotation is not determined, This routine is terminated without performing any processing.
[0042]
On the other hand, if it is determined in step 201 that the forward / reverse rotation has been determined, the process proceeds to step 202, and whether or not the engine 11 is rotating forward based on the execution result of the rotation direction determination routine of FIG. If it is normal rotation, the routine proceeds to step 203, where it is determined whether or not it is the rising edge of the crank angle pulse signal. If it is not the rising edge, nothing is done and this routine is terminated.
[0043]
If it is determined in step 203 that it is the rising edge of the crank angle pulse signal, the process proceeds to step 204, and whether or not the crank angle pulse signal is forward rotation is determined (ie, the previous crank angle pulse signal is generated). Whether or not the rotation direction at the time of occurrence and the current crank angle pulse signal generation is normal rotation). If “Yes” is determined, the count value of the crank angle counter C is incremented by +1. . As a result, as shown in FIG. 4, during forward rotation, the crank angle counter C is incremented by +1 in synchronization with the rising edge of the crank angle pulse signal, and the crank angle is detected from the count value.
[0044]
On the other hand, if it is determined “No” in step 204, that is, if it is determined that the current crank angle pulse signal is the first crank angle pulse signal immediately after reversing from reverse rotation to normal rotation, Proceeding to 206, the count value of the crank angle counter C is maintained at the previous value without counting the current crank angle pulse signal. As a result, the relationship between the count value of the crank angle counter C and the crank angle is prevented from shifting by one count before and after the rotation direction of the engine 11 is reversed from reverse rotation to normal rotation.
[0045]
On the other hand, if it is determined in step 202 that the engine 11 is rotating in reverse based on the execution result of the rotational direction determination routine of FIG. 2, the process proceeds to step 207, where it is a falling edge of the crank angle pulse signal or not. If it is not a falling edge, this routine is terminated without doing anything.
[0046]
If it is determined in step 207 that it is the falling edge of the crank angle pulse signal, the process proceeds to step 208, where it was determined whether or not the crank angle pulse signal was forward rotation (i.e., the current crank angle pulse). Whether or not the signal is the first crank angle pulse signal immediately after reversing from normal rotation to reverse rotation). If “Yes”, the process proceeds to step 209 to count the current crank angle pulse signal. Instead, the count value of the crank angle counter C is maintained as the previous value. This prevents the relationship between the count value of the crank angle counter C and the crank angle from deviating by 1 count before and after the rotation direction of the engine 11 is reversed from normal rotation to reverse rotation.
[0047]
On the other hand, if “No” is determined in step 208, that is, if both the rotation direction at the time of the previous crank angle pulse signal generation and the current crank angle pulse signal generation are reversed, the crank angle The counter C counts down by -1. As a result, as shown in FIG. 4, during reverse rotation, the crank angle counter C is decremented by -1 in synchronization with the falling edge of the crank angle pulse signal, and the crank angle is detected from the count value.
[0048]
Each of the routines shown in FIGS. 2 and 3 described above is executed until a sufficient engine stop time set in advance has elapsed even after the ignition switch is turned off. When a sufficient engine stop time has elapsed, the count value of the crank angle counter C at that time is the backup RAM (not shown) of the ECU 29 as information on the stop position of the engine 11 (information on the initial position at the next start). Is stored and retained. As a result, at the next start, the engine 11 is started by accurately determining the first ignition cylinder and the injection cylinder using the information on the stop position (information on the initial position at the start) stored in the backup RAM. Thus, startability and exhaust emission at the start can be improved.
[0049]
According to the embodiment (1) described above, the compression cylinder is discriminated based on the count value of the crank angle counter C, and the increase / decrease in the in-cylinder pressure of the compression cylinder is determined. It is possible to accurately determine the rotation / reversal. In this case, the in-cylinder pressure information detected by the in-cylinder pressure sensor 28 can be used for purposes other than reverse rotation detection (for example, misfire detection, knock detection, etc.), so the in-cylinder pressure sensor 28 needs to be provided only for reverse rotation detection. It can be used effectively in a wide range. In addition, when the present invention is applied to a system in which the in-cylinder pressure sensor 28 is provided for applications other than reverse rotation detection (for example, misfire detection, knock detection, etc.), there is no need to newly provide a reverse rotation detection sensor. The present invention can be implemented at a low cost.
[0050]
In the crank angle counter routine of FIG. 3, the crank angle counter C counts up the crank angle pulse signal in synchronization with the rising edge of the crank angle pulse signal during forward rotation, and the rising edge of the crank angle pulse signal during reverse rotation. The crank angle pulse signal is down-counted in synchronization with the falling edge, but on the contrary, during forward rotation, the crank angle pulse signal is up-counted in synchronization with the falling edge of the crank angle pulse signal. During reverse rotation, the crank angle pulse signal may be down-counted in synchronization with the rising edge of the crank angle pulse signal.
[0051]
In addition, when the present invention is applied to a system in which a crank angle detection error corresponding to the pulse width of the crank angle pulse signal is allowed, the rising edge (or falling edge) of the crank angle pulse signal is the same during reverse rotation as during forward rotation. The crank angle pulse signal may be counted up / down in synchronization with ().
[0052]
[Embodiment (2)]
In the embodiment (1), the forward / reverse rotation of the engine 11 is determined by determining the increase / decrease in the cylinder pressure of the compression cylinder. In the embodiment (2) of the present invention, FIG. Is executed by interruption processing every predetermined time to determine whether the cylinder pressure in the expansion stroke (hereinafter referred to as “expansion cylinder”) decreases / increases, and performs forward / reverse rotation of the engine 11. Judgment is made.
[0053]
As shown in FIG. 6, the expansion cylinder has a feature that the in-cylinder pressure is lowered until the piston 33 is lowered and the exhaust valve 32 is opened during the forward rotation, but the piston 33 is raised and the in-cylinder pressure is increased during the reverse rotation. . Focusing on this point, the rotation direction determination routine of FIG. 5 determines whether the in-cylinder pressure of the expansion cylinder is lowered or increased before the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is opened. If the in-cylinder pressure increases, it is determined that the rotation is reverse.
[0054]
When this routine is started, first, at step 300, it is determined whether or not the in-cylinder pressure sensor 28 is normal based on the diagnosis result of the self-diagnosis function. This routine is terminated without performing the above process.
[0055]
If it is determined in step 300 that the in-cylinder pressure sensor 28 is normal, the process proceeds to step 301, in which it is determined whether or not the engine rotational speed is equal to or lower than a predetermined rotational speed (eg, 500 rpm or lower) that may cause reverse rotation. If the engine rotation speed is higher than the predetermined rotation speed and there is no possibility of reverse rotation, this routine is terminated without performing the subsequent processing.
[0056]
On the other hand, if it is determined in step 301 that the engine rotational speed is equal to or lower than a predetermined rotational speed that may cause reverse rotation, the process proceeds to step 302 to determine whether or not there is an expansion cylinder at present. The determination is made based on the count value of the counter C. If there is no expansion cylinder, the determination of forward / reverse rotation cannot be determined, so this routine is terminated as it is.
[0057]
If it is determined in step 302 that there is currently an expansion cylinder, the process proceeds to step 303 to determine whether or not the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is closed. In the expansion stroke, the intake valve 31 is maintained in a closed state, but the exhaust valve 32 may be opened halfway through the expansion stroke in order to increase the exhaust efficiency (see FIG. 7). If the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is opened, the in-cylinder pressure becomes close to atmospheric pressure and does not change even in the expansion cylinder (see FIG. 6), so that reverse rotation cannot be detected. Therefore, if it is determined in step 303 that the exhaust valve 32 of the expansion cylinder has been opened, this routine is immediately terminated.
[0058]
On the other hand, if it is determined in step 303 that the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is closed, the process proceeds to step 304, and whether or not the in-cylinder pressure (detected value of the in-cylinder pressure sensor 28) of the expansion cylinder has decreased. If it is determined that the in-cylinder pressure of the expansion cylinder has decreased, the process proceeds to step 305. If it is determined that the in-cylinder pressure of the expansion cylinder has increased, the process proceeds to step 306. judge.
[0059]
In this embodiment (2), the crank angle counter C is counted up / down by the crank angle counter routine of FIG. 3 used in the embodiment (1).
Also in the present embodiment (2) described above, the same effects as those of the embodiment (1) can be obtained.
[0060]
[Embodiment (3)]
In the embodiment (1), the forward / reverse rotation of the engine 11 is determined based on the in-cylinder pressure of the compression cylinder. When the intake valve 31 is opened halfway through the compression stroke (see FIG. 7), the compression cylinder However, during the opening period of the intake valve 31, the in-cylinder pressure becomes close to the atmospheric pressure and does not change, so that reverse rotation cannot be detected. However, even if the intake valve 31 of the compression cylinder is in the open state, the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is in the closed state (see FIG. 7), and therefore a decrease / increase in the in-cylinder pressure of the expansion cylinder is determined. Thus, the forward / reverse determination is possible.
[0061]
In the embodiment (2), the forward / reverse rotation of the engine 11 is determined based on the in-cylinder pressure of the expansion cylinder. When the exhaust valve 32 is opened from the middle of the expansion stroke (see FIG. 7), Even in the expansion cylinder, during the valve opening period of the exhaust valve 32, the in-cylinder pressure becomes near atmospheric pressure and does not change (see FIG. 6), so that it is impossible to detect reverse rotation. However, even if the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is opened, the intake valve 31 of the compression cylinder is closed (see FIG. 7), so that an increase / decrease in the in-cylinder pressure of the compression cylinder is determined. Thus, the forward / reverse determination is possible.
[0062]
In consideration of this point, in the embodiment (3) of the present invention, the rotational direction determination based on the in-cylinder pressure of the compression cylinder is performed by executing the rotational direction determination routine of FIG. 8 by interruption processing every predetermined time (step 401). And a rotational direction determination based on the in-cylinder pressure of the expansion cylinder (step 402). In this case, in the rotation direction determination based on the in-cylinder pressure of the compression cylinder (step 401), the same processing as the rotation direction determination routine of FIG. 2 used in the embodiment (1) is executed to close the intake valve 31 of the compression cylinder. During the valve period, the forward / reverse rotation of the engine 11 is determined by determining the increase / decrease in the cylinder pressure of the compression cylinder. Thereafter, in the rotational direction determination based on the in-cylinder pressure of the expansion cylinder (step 402), the same processing as the rotational direction determination routine of FIG. 5 used in the embodiment (2) is executed to close the exhaust valve 32 in the expansion stroke. During the period, the forward / reverse rotation of the engine 11 is determined by determining the decrease / increase in the in-cylinder pressure of the expansion cylinder.
[0063]
In the present embodiment (3) described above, even when the forward / reverse determination based on the in-cylinder pressure of the compression cylinder cannot be performed during the opening period of the intake valve 31 of the compression cylinder, the exhaust valve of the expansion cylinder Since 32 is in a valve-closed state (see FIG. 7), it is possible to determine forward / reverse rotation based on the in-cylinder pressure of the expansion cylinder. Similarly, even when the forward / reverse rotation determination based on the in-cylinder pressure of the expansion cylinder cannot be performed during the opening period of the exhaust valve 32 of the expansion cylinder, the intake valve 31 of the compression cylinder is closed. Therefore, the forward / reverse rotation can be determined based on the in-cylinder pressure of the compression cylinder. Thus, the forward / reverse determination can be performed while the intake valve 31 of the compression cylinder is open or the exhaust valve 32 of the expansion cylinder is open, and continuously until the rotation of the engine 11 stops. It is possible to determine forward / reverse rotation.
[0064]
The present invention is not limited to a four-cylinder engine, and can be applied to an engine having three or less cylinders or five or more cylinders.
In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the intake port injection engine as shown in FIG. 1 and can be implemented with various modifications such as being applicable to a cylinder injection engine or a lean burn engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an entire engine control system according to an embodiment (1) of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of a rotation direction determination routine of the embodiment (1).
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of a crank angle counter routine of the embodiment (1).
FIG. 4 is a time chart showing the behavior of the crank angle pulse signal, stroke, in-cylinder pressure, and crank angle counter.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing flow of a rotation direction determination routine of the embodiment (2).
FIG. 6 is a time chart showing the behavior of in-cylinder pressure when the engine is stopped.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship among the stroke of each cylinder, the valve opening period of the intake valve, and the valve opening period of the exhaust valve;
FIG. 8 is a flowchart showing a processing flow of a rotation direction determination routine of the embodiment (3).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine (internal combustion engine), 20 ... Fuel injection valve, 21 ... Spark plug, 26 ... Crank angle sensor (crank angle detection means), 27 ... Signal rotor, 28 ... Cylinder pressure sensor (cylinder pressure detection means), 29 ... ECU (crank angle detection means, rotation direction determination means), 31 ... intake valve, 32 ... exhaust valve.

Claims

内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値との関係に基づいて内燃機関の正転／逆転を判定する回転方向判定手段と
を備え、
前記回転方向判定手段は、前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値とに基づいて圧縮行程の気筒のピストンが上死点に至る前に当該圧縮行程の気筒の筒内圧が低下したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。Crank angle detection means for detecting the crank angle of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder of the internal combustion engine;
Rotation direction determination means for determining normal rotation / reverse rotation of the internal combustion engine based on the relationship between the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means ,
The rotational direction determination means is configured to determine the in-cylinder pressure of the cylinder in the compression stroke before the piston of the cylinder in the compression stroke reaches the top dead center based on the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means. A control device for an internal combustion engine, characterized in that when it is determined that the engine pressure has dropped, it is determined that the internal combustion engine is reverse .

内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値との関係に基づいて内燃機関の正転／逆転を判定する回転方向判定手段と
を備え、
前記回転方向判定手段は、前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値とに基づいて膨張行程の気筒の排気バルブが開く前に当該膨張行程の気筒の筒内圧が上昇したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Crank angle detection means for detecting the crank angle of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder of the internal combustion engine;
Rotation direction determination means for determining forward / reverse rotation of the internal combustion engine based on the relationship between the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means;
With
The rotational direction determining means increases the in-cylinder pressure of the cylinder in the expansion stroke before the exhaust valve of the cylinder in the expansion stroke is opened based on the detected value of the crank angle detecting means and the detected value of the in-cylinder pressure detecting means. control device for the internal combustion engine shall be the determining means determines that the reverse rotation of the internal combustion engine when it is determined that the.

内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、
内燃機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値との関係に基づいて内燃機関の正転／逆転を判定する回転方向判定手段と
を備え、
前記回転方向判定手段は、前記クランク角検出手段の検出値と前記筒内圧検出手段の検出値とに基づいて、圧縮行程の気筒のピストンが上死点に至る前に当該圧縮行程の気筒の筒内圧が低下したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定する手段と、膨張行程の気筒の排気バルブが開く前に当該膨張行程の気筒の筒内圧が上昇したと判断されるときに内燃機関の逆転と判定する手段とを併用することを特徴とする内燃機関の制御装置。 Crank angle detection means for detecting the crank angle of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder of the internal combustion engine;
Rotation direction determination means for determining forward / reverse rotation of the internal combustion engine based on the relationship between the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means;
With
The rotational direction determining means is configured to determine whether the cylinder of the compression stroke cylinder before the piston of the compression stroke reaches the top dead center based on the detection value of the crank angle detection means and the detection value of the in-cylinder pressure detection means. A means for determining that the internal combustion engine is reverse when it is determined that the internal pressure has decreased, and an internal combustion engine when it is determined that the in-cylinder pressure of the cylinder in the expansion stroke has increased before the exhaust valve of the cylinder in the expansion stroke has opened. control device for the internal combustion engine you characterized by a combination of reversal of the means for determining.

前記回転方向判定手段で逆転が検出される直前のクランク角検出手段の検出値と、逆転検出から内燃機関が停止するまでの前記クランク角検出手段の検出値の変化量とに基づいて内燃機関の停止位置を検出する停止位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。Based on the detection value of the crank angle detection means immediately before the reverse rotation is detected by the rotation direction determination means and the amount of change in the detection value of the crank angle detection means from the reverse rotation detection until the internal combustion engine stops. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 , further comprising stop position detecting means for detecting a stop position.

前記クランク角検出手段は、内燃機関の回転に同期してクランク角パルス信号を出力するクランク角センサと、前記クランク角パルス信号をカウントするクランク角カウンタとを有し、
前記クランク角カウンタは、前記回転方向判定手段で内燃機関の正転が検出されている期間には、前記クランク角センサから出力されるクランク角パルス信号をアップカウントし、内燃機関の逆転が検出されている期間には、前記クランク角パルス信号をダウンカウントし、
前記クランク角検出手段は、前記クランク角カウンタのカウント値に基づいて内燃機関のクランク角を検出し、
前記停止位置検出手段は、内燃機関の停止時の前記クランク角カウンタのカウント値に基づいて内燃機関の停止位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。The crank angle detection means includes a crank angle sensor that outputs a crank angle pulse signal in synchronization with rotation of the internal combustion engine, and a crank angle counter that counts the crank angle pulse signal.
The crank angle counter counts up the crank angle pulse signal output from the crank angle sensor during the period in which the rotation direction determination means detects the normal rotation of the internal combustion engine, and detects the reverse rotation of the internal combustion engine. During the period, the crank angle pulse signal is counted down,
The crank angle detection means detects a crank angle of the internal combustion engine based on a count value of the crank angle counter;
5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the stop position detecting means detects a stop position of the internal combustion engine based on a count value of the crank angle counter when the internal combustion engine is stopped.

前記クランク角カウンタは、正転時には前記クランク角パルス信号の立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジをカウントし、逆転時には正転時と反対側のエッジをカウントすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。The crank angle counter counts either one of a rising edge or a falling edge of the crank angle pulse signal during forward rotation, and counts an edge opposite to that during forward rotation during reverse rotation. Item 6. The control device for an internal combustion engine according to Item 5 .

前記クランク角カウンタは、内燃機関の回転方向が反転した直後の最初のクランク角パルス信号をカウントしないことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関の制御装置。The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 or 6 , wherein the crank angle counter does not count the first crank angle pulse signal immediately after the rotation direction of the internal combustion engine is reversed.

前記回転方向判定手段は、前記筒内圧検出手段の異常時には正転／逆転の判定を行わないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 , wherein the rotation direction determination means does not perform forward / reverse rotation determination when the in-cylinder pressure detection means is abnormal.