JP5983553B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のクランク角を判定する際の基準となる欠歯部を検出する内燃機関の制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that detects a missing tooth portion that serves as a reference when determining the crank angle of the internal combustion engine.
一般に、エンジン(内燃機関)の制御システムにおいては、クランク軸に固定されたシグナルロータの外周部に複数の突起を等間隔で設けると共に特定のクランク角で突起が欠けた欠歯部を設け、このシグナルロータの外周部に対向するようにクランク角センサを設置する。このクランク角センサから出力されるクランク角信号(パルス信号)の間隔が欠歯部の位置(特定のクランク角)で長くなることを利用して欠歯部を検出し、この欠歯部の位置(特定のクランク角)を基準にしてクランク角信号とカム角信号を用いてクランク角を判定すると共に気筒を判別してエンジンの制御(例えば燃料噴射制御や点火制御等)を行うようにしている。 In general, in an engine (internal combustion engine) control system, a plurality of protrusions are provided at equal intervals on the outer periphery of a signal rotor fixed to a crankshaft, and a missing tooth portion having protrusions at a specific crank angle is provided. A crank angle sensor is installed to face the outer periphery of the signal rotor. The missing tooth part is detected by utilizing the fact that the interval of the crank angle signal (pulse signal) output from this crank angle sensor becomes longer at the position of the missing tooth part (specific crank angle), and the position of this missing tooth part. The crank angle is determined using the crank angle signal and the cam angle signal on the basis of (specific crank angle), and the engine is controlled by determining the cylinder (for example, fuel injection control, ignition control, etc.). .
また、近年、エンジンを搭載した車両においては、燃費節減、排気エミッション低減等を目的として、アイドルストップ制御システム(エンジン自動停止始動制御システム)を採用したものがある。このアイドルストップ制御システムを採用した車両では、エンジンの再始動時には、通常始動時(例えばイグニッションスイッチのオン操作による始動時)よりも早期始動性が要求される。 In recent years, some vehicles equipped with an engine employ an idle stop control system (engine automatic stop / start control system) for the purpose of reducing fuel consumption and exhaust emissions. In a vehicle that employs this idle stop control system, at the time of restarting the engine, an earlier startability is required than during a normal start (for example, a start by turning on an ignition switch).
そこで、例えば、特許文献1(特許第4310744号公報)に記載されているように、エンジン停止時のクランク角をエンジン停止位置情報として記憶すると共に、エンジン停止中のクランク角信号の変化の履歴をエンジン停止位置情報として記憶し、エンジン始動時にエンジン停止時及びエンジン停止中のエンジン停止位置情報に基づいて気筒判別を実施するようにしたものがある。 Therefore, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 4310744), the crank angle at the time of engine stop is stored as engine stop position information, and the change history of the crank angle signal during engine stop is recorded. Some are stored as engine stop position information, and cylinder discrimination is performed based on engine stop position information when the engine is stopped and when the engine is stopped.
ところで、エンジンの回転が停止する間際には、クランク軸が正回転、逆回転、正回転といった揺り返し挙動を示すことがあり、クランク軸の逆回転後の正回転時には、エンジン回転速度が極低回転領域になってクランク角信号の時間間隔が長くなる傾向がある。このため、逆転検出機能を有するクランク角センサを用いて、クランク軸の正回転時にクランク角信号の時間間隔に基づいて欠歯部を検出しようとしても、クランク軸の逆回転が発生するような極低回転領域では、欠歯部ではないにも拘らずクランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部であると誤検出する可能性がある。エンジンの停止時に欠歯部を誤検出すると、欠歯部の位置を基準にしたクランク角判定や気筒判別の精度が低下して、エンジンの再始動時に燃料噴射制御や点火制御を正常に行うことができなくなる可能性がある。しかし、上記特許文献1の技術では、上述した欠歯部の誤検出を防止することができない。 By the way, when the engine rotation stops, the crankshaft may show a rebound behavior such as forward rotation, reverse rotation, and forward rotation, and the engine rotation speed is extremely low during the forward rotation after the reverse rotation of the crankshaft. There is a tendency that the time interval of the crank angle signal becomes longer in the rotation region. For this reason, even if an attempt is made to detect a missing tooth portion based on the time interval of the crank angle signal during forward rotation of the crankshaft using a crank angle sensor having a reverse rotation detection function, a pole that causes reverse rotation of the crankshaft is generated. In the low rotation region, there is a possibility that a state in which the time interval of the crank angle signal is long although it is not a missing tooth portion is erroneously detected as a missing tooth portion. If the missing tooth part is erroneously detected when the engine is stopped, the accuracy of the crank angle judgment and cylinder discrimination based on the position of the missing tooth part is lowered, and fuel injection control and ignition control are normally performed when the engine is restarted. May not be possible. However, the technique disclosed in Patent Document 1 cannot prevent the above-described erroneous detection of the missing tooth portion.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、クランク角を判定する際の基準となる欠歯部の誤検出を防止す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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can prevent erroneous detection of a missing tooth portion that serves as a reference when determining a crank angle.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、内燃機関(11)のクランク軸(28)に固定されたシグナルロータ(31)の回転に同期して所定クランク角毎にクランク角信号を出力すると共にシグナルロータ(31)の欠歯部(34)の位置に相当する特定のクランク角でクランク角信号の間隔が長くなるクランク角センサ(32)と、クランク角信号の時間間隔に基づいて欠歯部(34)を検出し、該欠歯部(34)の位置を基準にしてクランク角を判定すると共に気筒を判別して内燃機関(11)を制御する制御手段(30)とを備えた内燃機関の制御装置において、クランク角センサ(32)は、クランク軸(28)の正回転時と逆回転時とで異なるクランク角信号を出力する逆転検出機能を有し、制御手段(30)は、クランク角信号に基づいてクランク軸(28)の逆回転を検出した場合に欠歯部(34)の検出を禁止し、内燃機関(11)の始動要求が発生した場合に欠歯部(34)の検出を許可するようにしたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 provides a crank angle signal for each predetermined crank angle in synchronization with the rotation of the signal rotor (31) fixed to the crankshaft (28) of the internal combustion engine (11). And a crank angle sensor (32) in which the interval of the crank angle signal becomes longer at a specific crank angle corresponding to the position of the toothless portion (34) of the signal rotor (31), and the time interval of the crank angle signal Control means (30) for detecting the missing tooth portion (34), determining the crank angle based on the position of the missing tooth portion (34) and determining the cylinder to control the internal combustion engine (11). In the control apparatus for an internal combustion engine provided, the crank angle sensor (32) has a reverse rotation detection function for outputting different crank angle signals when the crankshaft (28) is rotating forward and when the crankshaft (28) is rotating in reverse. ) When the reverse rotation of the crankshaft (28) is detected based on the crank angle signal, detection of the missing tooth portion (34) is prohibited, and when the start request for the internal combustion engine (11) is generated, the missing tooth portion (34). Is allowed to be detected.
この構成では、クランク角信号に基づいてクランク軸の逆回転を検出した場合に欠歯部の検出を禁止することで、クランク軸の逆回転が発生するような極低回転領域で、欠歯部ではないにも拘らずクランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部であると誤検出することを防止することができる。また、内燃機関の始動要求が発生した場合に欠歯部の検出を許可(欠歯部の検出禁止を解除)することで、内燃機関の始動時には欠歯部の検出を再開することができる。 In this configuration, when the reverse rotation of the crankshaft is detected based on the crank angle signal, the detection of the missing tooth portion is prohibited, so that the missing tooth portion is generated in an extremely low rotation region where the reverse rotation of the crankshaft occurs. However, it is possible to prevent erroneous detection of a state in which the time interval of the crank angle signal is long as a missing tooth portion. Further, when the internal combustion engine is requested to start, detection of the missing tooth portion is permitted (cancellation detection of the missing tooth portion is canceled), so that detection of the missing tooth portion can be resumed when the internal combustion engine is started.
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
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。
内燃機関であるエンジン11(例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等)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、モータ15によって開度調節されるスロットルバルブ16と、このスロットルバルブ16の開度(スロットル開度)を検出するスロットル開度センサ17とが設けられている。
Hereinafter, an embodiment embodying a mode for carrying out the present invention will be described.
First, a schematic configuration of the entire engine control system will be described with reference to FIG.
An
更に、スロットルバルブ16の下流側には、サージタンク18が設けられ、このサージタンク18に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ19が設けられている。また、サージタンク18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20が設けられ、各気筒の吸気マニホールド20に接続された吸気ポート又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁21が取り付けられている(或は、エンジン11の各気筒に、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁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22が取り付けられ、各気筒の点火プラグ22の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。
Further, a
一方、エンジン11の排気管23には、排出ガスの空燃比又はリッチ/リーン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、この排出ガスセンサ24の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒25が設けられている。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冷却水温センサ26や、ノッキングを検出するノックセンサ27が取り付けられている。
On the other hand, the
また、エンジン11のクランク軸28に固定されたシグナルロータ31の外周部に対向してクランク角センサ32が設置され、このクランク角センサ32からシグナルロータ31(クランク軸28)の回転に同期して所定クランク角毎にクランク角信号(パルス信号)が出力される。シグナルロータ31の外周部には、複数の突起33が等間隔で設けられると共に、特定のクランク角で一つ又は複数の突起33が欠けた欠歯部34が設けられている。クランク角センサ32は、シグナルロータ31の回転に伴って突起33が対向する毎にクランク角信号を出力し、欠歯部34の位置(特定のクランク角)でクランク角信号の間隔が長くなる。このクランク角センサ32は、クランク軸28の正回転時と逆回転時とで異なるクランク角信号(例えばパルス幅が異なるクランク角信号)を出力する逆転検出機能付きのクランク角センサである。
In addition, a
更に、エンジン11のカム軸(図示せず)に固定されたシグナルロータ(図示せず)の外周部に対向してカム角セン35が設置され、このカム角センサ35からシグナルロータ(カム軸)の回転に同期して所定のカム角でカム角信号(パルス信号)が出力される。
Further, a
これら各種センサの出力は、電子制御ユニット(以下「ECU」と表記する)30に入力される。このECU30(制御手段)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用の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、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度(吸入空気量)等を制御する。 Outputs of these various sensors are input to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 30. The ECU 30 (control means) is composed mainly of a microcomputer, and executes various engine control programs stored in a built-in ROM (storage medium) to thereby inject fuel according to the engine operating state. Control the amount, ignition timing, throttle opening (intake air amount), etc.
その際、ECU30は、クランク角信号の出力タイミング毎(例えばクランク角信号の立ち上がりタイミング又は立ち下がりタイミング毎)に、クランク角信号の時間間隔T(前回と今回のクランク角信号の出力タイミングの時間間隔)を算出する。このクランク角信号の時間間隔Tに基づいて欠歯部34を検出し、この欠歯部34の位置(特定のクランク角)を基準にしてクランク角信号とカム角信号を用いてクランク角を判定すると共に気筒を判別してエンジン11の制御(例えば燃料噴射制御や点火制御等)を行う。
At that time, the
また、ECU30は、図示しないエンジン自動停止始動制御ルーチンを実行することで、エンジン自動停止始動制御(いわゆるアイドルストップ制御)を実行する。このエンジン自動停止始動制御では、例えば、エンジン11の運転中に運転者が車両を停車又は減速させて自動停止条件が成立したときにエンジン11を自動的に停止させ、その後、エンジン11の自動停止中(アイドルストップ中)に運転者が車両を発進又は加速させようとする操作を行って自動始動条件(再始動条件)が成立したときに自動的にスタータ36を駆動してエンジン11をクランキングして再始動させる。
Further, the
ところで、図3に示すように、エンジン11の回転が停止する間際には、クランク軸28が正回転、逆回転、正回転といった揺り返し挙動を示すことがあり、クランク軸28の逆回転後の正回転時には、エンジン回転速度が極低回転領域になってクランク角信号の時間間隔が長くなる傾向がある。このため、逆転検出機能を有するクランク角センサ32を用いて、クランク軸28の正回転時にクランク角信号の時間間隔に基づいて欠歯部34を検出しようとしても、クランク軸28の逆回転が発生するような極低回転領域では、欠歯部34ではないにも拘らずクランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部34であると誤検出する可能性がある。エンジン11の停止時に欠歯部34を誤検出すると、欠歯部34の位置を基準にしたクランク角判定や気筒判別の精度が低下して、エンジン11の再始動時に燃料噴射制御や点火制御を正常に行うことができなくなる可能性がある。
By the way, as shown in FIG. 3, the
この対策として、本実施例では、ECU30により後述する図2の欠歯検出判定ルーチンを実行するこで、エンジン11の停止要求が発生した後にクランク角信号に基づいてクランク軸28の逆回転を検出した場合に欠歯部34の検出を禁止し、エンジン11の始動要求が発生した場合に欠歯部34の検出を許可する。
As a countermeasure against this, in this embodiment, the
以下、ECU30が実行する図2の欠歯検出判定ルーチンの処理内容を説明する。
図2に示す欠歯検出判定ルーチンは、ECU30の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。
Hereinafter, the processing content of the missing tooth detection determination routine of FIG. 2 executed by the
The missing tooth detection determination routine shown in FIG. 2 is repeatedly executed at a predetermined cycle during the power-on period of the
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、エンジン11の停止要求が発生したか否かを判定する。本実施例では、例えば、エンジン11の運転中に次の(1) と(2) のいずれかの場合にエンジン11の停止要求が発生したと判定する。
(1) 自動停止条件が成立した場合
(2) IGスイッチ37(イグニッションスイッチ)がオフ操作された場合
When this routine is started, first, in
(1) When automatic stop conditions are met
(2) When IG switch 37 (ignition switch) is turned off
このステップ101で、エンジン11の停止要求が発生した(エンジン11の停止要求有り)と判定された場合には、ステップ102に進み、クランク角信号に基づいてクランク軸28の逆回転が発生したか否かを判定し、クランク軸28の逆回転が発生していないと判定された場合には、ステップ104に進み、欠歯部34の検出を許可して、本ルーチンを終了する。
If it is determined in
その後、上記ステップ102で、クランク軸28の逆回転が発生したと判定された場合(クランク軸28の逆回転を検出した場合)には、欠歯部34ではないにも拘らずクランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部34であると誤検出する可能性があると判断して、ステップ105に進み、欠歯部34の検出を禁止して、本ルーチンを終了する。
Thereafter, when it is determined in
一方、上記ステップ101で、エンジン11の停止要求が発生していない(エンジン11の停止要求無し)と判定された場合には、ステップ103に進み、エンジン11の始動要求が発生したか否かを判定する。本実施例では、例えば、エンジン11の停止中に次の(3) 〜(6) のいずれかの場合にエンジン11の始動要求が発生したと判定する。
On the other hand, if it is determined in
(3) 自動始動条件が成立した場合
(4) IGスイッチ37がオン操作された場合
(5) スタータ36が駆動された場合
(6) エンジン11の回転速度又は回転量(回転角度量)が所定値以上になった場合
(3) When automatic start conditions are met
(4) When IG switch 37 is turned on
(5) When the
(6) When the rotation speed or rotation amount (rotation angle amount) of the
尚、上記(6) は、エンジン11を押しがけする際にエンジン11の回転速度又は回転量が所定値以上になった場合を想定したものである。
このステップ103で、エンジン11の始動要求が発生していない(エンジン11の始動要求無し)と判定された場合には、そのまま本ルーチンを終了する。
The above (6) assumes that the rotation speed or rotation amount of the
If it is determined in
その後、上記ステップ103で、エンジン11の始動要求が発生した(エンジン11の始動要求有り)と判定された場合には、ステップ104に進み、欠歯部34の検出を許可(欠歯部34の検出禁止を解除)して、本ルーチンを終了する。
Thereafter, when it is determined in
以上説明した本実施例では、逆転検出機能付きのクランク角センサ32を備えたシステムにおいて、エンジン11の停止要求が発生した後にクランク角信号に基づいてクランク軸28の逆回転を検出した場合に欠歯部34の検出を禁止するようにしたので、エンジン11の停止時にクランク軸28の逆回転が発生するような極低回転領域で、欠歯部34ではないにも拘らずクランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部34であると誤検出することを防止することができる。これにより、クランク角を判定する際の基準となる欠歯部34の誤検出を防止することができ、欠歯部34の位置を基準にしたクランク角判定や気筒判別の精度の低下を防止することができる。また、エンジン11の始動要求が発生した場合に欠歯部34の検出を許可(欠歯部34の検出禁止を解除)するようにしたので、エンジン11の始動時には欠歯部34の検出を再開することができる。
In the present embodiment described above, in the system including the
尚、上記実施例では、エンジン11の停止要求が発生した後にクランク軸28の逆回転を検出した場合に欠歯部34の検出を禁止するようにしたが、これに限定されず、例えば、エンジン11の停止要求の有無に拘らずクランク軸28の逆回転を検出した場合に欠歯部34の検出を禁止するようにしても良い。このようにすれば、エンジン11の停止時であるか否かに拘らずクランク軸28の逆回転が発生するような極低回転領域で、クランク角信号の時間間隔が長くなった状態を欠歯部34であると誤検出することを防止することができる。この場合、システム起動後(ECU30の電源オン後)の最初のエンジン11の始動時は、IGスイッチ37のオン操作による始動要求時であるため、クランク軸28の逆回転を検出していたとしても欠歯部34の検出を許可(欠歯部34の検出禁止を解除)するようにすると良い。
In the above embodiment, the detection of the missing
また、逆転検出機能の無いクランク角センサを備えたシステムの場合には、エンジン11の停止要求が発生した場合に欠歯部34の検出を禁止し、エンジン11の始動要求が発生した場合に欠歯部34の検出を許可(欠歯部34の検出禁止を解除)するようにしても良い。
Further, in the case of a system including a crank angle sensor without a reverse rotation detection function, detection of the missing
11…エンジン(内燃機関)、28…クランク軸、30…ECU(制御手段)、31…シグナルロータ、32…クランク角センサ、34…欠歯部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記クランク角センサ(32)は、前記クランク軸(28)の正回転時と逆回転時とで異なるクランク角信号を出力する逆転検出機能を有し、
前記制御手段(30)は、前記クランク角信号に基づいて前記クランク軸(28)の逆回転を検出した場合に前記欠歯部(34)の検出を禁止し、前記内燃機関(11)の始動要求が発生した場合に前記欠歯部(34)の検出を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In synchronization with the rotation of the signal rotor (31) fixed to the crankshaft (28) of the internal combustion engine (11), a crank angle signal is output at every predetermined crank angle and the toothless portion (34) of the signal rotor (31). ), A crank angle sensor (32) in which the interval of the crank angle signal becomes longer at a specific crank angle corresponding to the position of the position), and the missing tooth portion (34) is detected based on the time interval of the crank angle signal, In a control device for an internal combustion engine, comprising a control means (30) for determining the crank angle with reference to the position of the missing tooth portion (34) and determining the cylinder to control the internal combustion engine (11).
The crank angle sensor (32) has a reverse rotation detection function for outputting a different crank angle signal during forward rotation and reverse rotation of the crankshaft (28),
When the control means (30) detects reverse rotation of the crankshaft (28) based on the crank angle signal, the control means (30) prohibits detection of the missing tooth portion (34) and starts the internal combustion engine (11). A control device for an internal combustion engine, which permits detection of the missing tooth portion (34) when a request is generated.
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