JPH0681708A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、センサ系の構成を簡略化してコ
ストダウンを実現した内燃機関制御装置を得る。 【構成】 内燃機関の回転に同期したパルス状の基準周
期信号θを生成するクランク角センサ７と、基準周期信
号のパルスエッジに基づいて内燃機関の制御時期を演算
する制御時期演算部１０と、基準周期信号の各隣接する
パルス周期に対応した時間比率に基づいて内燃機関の失
火を判定する失火検出部１０と、時間比率が異常値を示
すときに基準周期信号に重畳されたノイズの除去処理を
行うノイズ除去手段１０とを設け、制御用の基準周期信
号と失火検出用の基準周期信号とを共用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関の回転に同
期した基準周期信号に基づいて制御時期演算を行うと共
に失火を検出する内燃機関制御装置に関し、特に制御時
期演算用の基準周期信号と失火検出用の基準周期信号と
を共用することによりコストダウンを実現した内燃機関
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関の失火は、未燃焼ガス
の放出により直接的に大気を汚染するうえ、未燃焼ガス
と排気ガス処理用の触媒との反応による異常温度上昇に
より触媒を損傷するため、できるだけ早期に発見して失
火原因となる故障箇所を修理する必要がある。

【０００３】従来より、内燃機関の回転に同期してクラ
ンク角位置に対応したパルス状の基準周期信号及び気筒
識別信号を生成し、制御用の基準周期信号に基づいて内
燃機関を制御すると共に、失火検出用の基準周期信号の
所定区間の時間比率又は時間比率の加速度の変動に基づ
いて失火を検出する内燃機関制御装置は良く知られてい
る。

【０００４】通常、制御用の基準周期信号の示すクラン
ク角位置は内燃機関の点火時期に対応しており、点火時
期又は燃料噴射時期の制御基準として用いられると共に
エンジン回転数の検出に用いられる。又、失火検出用の
基準周期信号の時間比率演算に用いられる所定区間は、
例えば、上死点(ＴＤＣ)の前後のパルス周期区間が選択
される。

【０００５】運転状態及び制御用基準周期信号に基づい
て点火時期及び燃料噴射時期を演算制御する制御時期演
算部、並びに、失火検出用基準周期信号に基づいて時間
検出及び時間比率算出を行う失火検出部は、マイクロコ
ンピュータからなるＥＣＵ内に含まれている。

【０００６】ＥＣＵは、失火検出用基準周期信号のＴＤ
Ｃの前後のクランク角区間の時間比率を所定値と比較
し、時間比率が異常値を示せば失火と判定し、所定範囲
内であれば正常と判定する。このときの時間比率は、例
えば、所定隣接区間毎の各時間の今回値及び前回値並び
に両区間周期の前回値より求められる。

【０００７】しかしながら、上述したように、点火時期
等の制御基準となるクランク角位置と、失火判定のため
の時間比率演算用の理想的なクランク角位置とが一致し
ないため、制御用の基準周期信号と失火検出用の基準周
期信号とを個別に生成する必要がある。従って、クラン
ク角センサ系が多数設置されることになり、構造が複雑
化すると共にコストアップを招くことになる。

【０００８】一方、エンジンのトランスミッション(変
速機)側にはリングギアが設けられており、制御用又は
失火検出用の基準周期信号生成手段として、リングギア
に電磁ピックアップを設けることも考えられる。図６
は、外周に沿って等間隔の磁性突起を有するリングギア
6Bをクランク軸４に設け、電磁ピックアップ7Bからパル
ス信号を得るようにした基準周期信号生成手段の構成を
示す。

【０００９】図７は電磁ピックアップ7Bから得られるパ
ルス状の基準周期信号θＢを示す波形図であり、パルス
間隔はクランク角で180°である。しかし、図７から明
らかなように、電磁ピックアップ7Bから得られる基準周
期信号θＢは、高回転ではエッジが鋭く且つ振幅が大き
いが、低回転ではエッジが鈍く且つ振幅が小さい。従っ
て、低回転時には、例えば失火検出に必要な高精度のク
ランク角位置を確定することはできず、失火を誤検出す
るおそれがある。

【００１０】もし、低回転においても所要信号レベルを
得ようとすると、リングギア6Bの径を大きくして角速度
を増大させる必要があるため実用的でない。又、基準周
期信号θＢとして、電磁ピックアップ7Bとリングギア6B
の磁性突起とが対向したときに短い周期のパルス信号を
得ているので、耐ノイズ性が低いことは明らかである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の内燃機関制御装
置は以上のように、制御用及び失火検出用の基準周期信
号を得るために個別のセンサ系を設けているので、コス
トアップにつながるという問題点があった。又、クラン
ク軸４と同軸のリングギア6Bに電磁ピックアップ7Bを対
向配置しても、十分の精度を有する基準周期信号を得る
ことができず、実用的でないという問題点があった。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、制御用の基準周期信号と失火検
出用の基準周期信号とを共用することによりコストダウ
ンを実現した内燃機関制御装置を得ることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
制御装置は、内燃機関の回転に同期したパルス状の基準
周期信号を生成するクランク角センサと、基準周期信号
のパルスエッジに基づいて内燃機関の制御時期を演算す
る制御時期演算部と、基準周期信号の各隣接するパルス
周期に対応した時間比率に基づいて内燃機関の失火を判
定する失火検出部と、時間比率が異常値を示すときに基
準周期信号に重畳されたノイズの除去処理を行うノイズ
除去手段とを備えたものである。

【００１４】

【作用】この発明においては、クランク角センサから得
られた内燃機関制御基準となる基準周期信号に基づい
て、時間比率演算を行い失火判定を行うと共に、ノイズ
除去処理を行う。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１を示す構成図であり、
４は前述と同様のクランク軸である。１は内燃機関の本
体となるエンジン、２はエンジン１のリア側1bに設けら
れたトランスミッションである。

【００１６】３はエンジン１の回転に同期したカム軸で
あり、タイミングベルトを介してクランク軸４と連動し
ており、クランク軸４の１／２の回転数を有する。５は
カム軸３に設けられたディストリビュータであり、複数
の気筒に対する点火用の配電を行う。

【００１７】６はエンジン１のフロント側1aのクランク
軸４に設けられた回転板であり、例えば、回転方向に沿
った複数のスリットを有する。７は回転板６に対向配置
されたクランク角センサであり、例えばフォトカプラか
らなり、内燃機関即ちエンジン１の回転に同期したパル
ス状の基準周期信号θを生成する。尚、図示しないが、
カム軸３には、回転板６及びクランク角センサ７と同構
成のセンサ系が設けられており、特定気筒に関連した気
筒識別信号Ｃを生成している。

【００１８】８はエンジン１への吸気量Ａを検出するエ
アフローセンサ、９はエンジン１の各気筒に燃料を噴射
するインジェクタである。10はマイクロコンピュータか
らなるＥＣＵであり、内燃機関の運転状態を表わす吸気
量Ａ、気筒識別信号Ｃ及び基準周期信号θ等に基づい
て、内燃機関の燃料噴射及び点火タイミングを制御する
と共に失火を検出する。

【００１９】ＥＣＵ10は、基準周期信号θのパルスエッ
ジに基づいて内燃機関の燃料噴射及び点火時期等を演算
する制御時期演算部と、基準周期信号θの各隣接するパ
ルス周期に対応した時間比率に基づいて内燃機関の失火
を判定する失火検出部と、時間比率が異常値を示すとき
に基準周期信号θに重畳されたノイズの除去処理を行う
ノイズ除去手段とを備え、ディストリビュータ５に対す
る点火信号Ｆ及びインジェクタ９に対する燃料噴射信号
Ｊを生成すると共に、失火判定時に失火判定信号Ｅを生
成する。11は失火判定信号Ｅにより駆動されて失火を報
知する警報ランプである。

【００２０】図１において、ＥＣＵ10のＣＰＵ12内の制
御時期演算部は、基準周期信号θに基づくエンジン回転
数、並びにエアフローセンサ８からの吸気量Ａ等、各種
センサから得られる信号に基づいて運転状態を演算し、
ディストリビュータ５に対する点火信号Ｆを生成して点
火時期を制御する。

【００２１】又、ＥＣＵ10のＣＰＵ12内の失火検出部
は、基準周期信号θのパルス周期毎の時間比率から内燃
機関の失火を判定し、失火判定時には失火判定信号Ｅを
生成する。図２は失火検出動作を説明するためのタイミ
ングチャートであり、Ｔ１〜Ｔ４は、＃１〜＃４気筒に
それぞれ対応した基準周期信号θの立ち上がりパルスエ
ッジの周期(回転周期)である。各気筒に対する点火信号
Ｆの立ち下がりタイミング即ち点火時期は、基準周期信
号θの立ち上がりエッジのクランク角位置を基準として
演算される。

【００２２】＃１〜＃４気筒は、＃１気筒に関連した気
筒識別信号Ｃにより＃１気筒識別された後、＃１→＃３
→＃４→＃２気筒の順に識別される。従って、気筒毎に
基準周期信号θのパルス周期Ｔ１〜Ｔ４を測定しておけ
ば、他の気筒に比べてパルス周期が長くなったときに該
当気筒の失火発生を判定することができる。図２の例で
は、Ｔ４＞Ｔ１≒Ｔ２≒Ｔ３であるため、＃４気筒が失
火したことが分かる。

【００２３】ＥＣＵ10は、失火が判定されない場合には
失火判定信号Ｅを生成せずに通常の点火時期制御等のみ
を行い、失火を判定した場合には、制御対象気筒の失火
を示す失火判定信号Ｅを生成して警報ランプ11を点灯さ
せると共に、失火の発生を記憶手段に格納する。これに
より、運転者は直ちに失火の発生を認識して運転を停止
し、未燃焼ガスの流出は防止される。

【００２４】一方、ＥＣＵ10のＣＰＵ12内のノイズ除去
手段は、基準周期信号θのＨレベル区間及びＬレベル区
間の周期を個別に測定し、所定時間より短い場合にはノ
イズであると判定する。図３はノイズ除去処理動作を説
明するためのタイミングチャートであり、θ′はノイズ
が重畳された基準周期信号、Ｎ１〜Ｎ３は基準周期信号
θに重畳したノイズである。

【００２５】この場合、ノイズＮ１によるＬレベル区間
の周期が所定時間より短いため、ＬレベルのパルスＮ１
はノイズと判定され、正規の基準周期信号θに矯正され
る。同様に、ＬレベルのノイズＮ２並びにＨレベルのノ
イズＮ３は、ノイズと判定され、それぞれ正規の基準周
期信号θに矯正される。このとき、各ノイズＮ２及びＮ
３の直後には逆極性の短いパルスが存在するが、短いパ
ルスが連続して検出されたときには、最初の短いパルス
をノイズと判定するアルゴリズムに設定されている。

【００２６】このように、クランク角センサ７からの１
つの基準周期信号θに基づいて、内燃機関の制御のみな
らず失火検出を行うことができる。この場合、各周期Ｔ
１〜Ｔ４の測定基準となるクランク角位置は、制御基準
と一致しており、理想的とは言えないが、周期測定基準
が点火信号Ｆの制御基準の近傍であるため特に大きな支
障は生じない。

【００２７】又、図４から明らかなように、クランク角
センサ７から得られる基準周期信号θは、電磁ピックア
ップの場合(図７)と異なり、低回転であっても高精度の
パルス波形を維持することができるので、エンジン１の
始動時であっても、高精度に周期測定を行うことができ
る。

【００２８】又、エンジン１のフロント側1aのクランク
軸４に対するセンサ系の取付けは、トランスミッション
２が配置されていないので比較的容易に行うことができ
る。例えば、センサ系をエンジン１の中央部又はリア側
1bに取付けようとすると、クランクケースやミッション
ケースにセンサ取付穴を形成する必要があるうえ、セン
サ系に対して耐熱及び耐汚損性が要求されることになり
実用的でない。

【００２９】更に、基準周期信号生成用のセンサ系をカ
ム軸３に設けた場合は、カム軸３がタイミングベルトを
介して回転しているため、検出精度が低下することは言
うまでもない。

【００３０】実施例２．尚、上記実施例１では、センサ
系として、スリットを備えた回転板６とフォトカプラか
らなるクランク角センサ７とを用いたが、ホールＩＣか
らなるセンサ系を用いてもよい。図５はホール式のクラ
ンク角センサを示す側面図であり、6Aは例えば所定間隔
で突設された磁石を有する回転板、7Aは回転板6A上の各
突設磁石に対向配置されたホールＩＣからなるクランク
角センサである。この場合も、図２と同様の基準周期信
号θを生成することができ、前述と同等の作用効果を奏
する。

【００３１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内燃機
関の回転に同期したパルス状の基準周期信号を生成する
クランク角センサと、基準周期信号のパルスエッジに基
づいて内燃機関の制御時期を演算する制御時期演算部
と、基準周期信号の各隣接するパルス周期に対応した時
間比率に基づいて内燃機関の失火を判定する失火検出部
と、時間比率が異常値を示すときに基準周期信号に重畳
されたノイズの除去処理を行うノイズ除去手段とを設
け、制御用の基準周期信号と失火検出用の基準周期信号
とを共用するようにしたので、センサ系の構成が簡略化
されてコストダウンを実現した内燃機関制御装置が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１の失火検出動作を示すタイ
ミングチャートである。

【図３】この発明の実施例１のノイズ除去動作を示すタ
イミングチャートである。

【図４】この発明の実施例１による回転数に対する基準
周期信号の波形変化を示すタイミングチャートである。

【図５】この発明の実施例２によるクランク角センサの
構成を示す側面図である。

【図６】従来の内燃機関制御装置のクランク角センサの
構成例を示す側面図である。

【図７】図６のクランク角センサにより得られる基準周
期信号を示す波形図である。

【符号の説明】

１ エンジン ４ クランク軸 ６ 回転板 ７ クランク角センサ １０ ＥＣＵ １１ 警報ランプ θ 基準周期信号 Ｅ 失火判定信号 Ｆ 点火信号 Ｊ 燃料噴射信号 Ｔ１〜Ｔ４ パルス周期 Ｎ１〜Ｎ３ ノイズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に同期したパルス状の基
   準周期信号を生成するクランク角センサと、 前記基準周期信号のパルスエッジに基づいて前記内燃機
   関の制御時期を演算する制御時期演算部と、 前記基準周期信号の各隣接するパルス周期に対応した時
   間比率に基づいて前記内燃機関の失火を判定する失火検
   出部と、 前記時間比率が異常値を示すときに前記基準周期信号に
   重畳されたノイズの除去処理を行うノイズ除去手段とを
   備えた内燃機関制御装置。