(57)【要約】      （修正有）【課題】クランキング時にカム角センサからの信号が検知されない場合であっても正確に気筒の工程を判別する。【解決手段】ピストンが上死点にあるタイミングで出力されるクランク角センサによるＮ信号ｂを検知し、クランク軸の回転を１／２に減速させて駆動されることにより吸気弁と排気弁との少なくとも一方を駆動するカム軸の回転をもとに気筒における圧縮上死点の点火タイミングに一致するタイミングで出力されるカム角センサによるＧ信号ｃを検知して気筒の工程を判別するエンジンのクランキング時の制御方法であって、クランキング時にＧ信号ｃが検知出来なかった場合には、バッテリ電圧ｉが極小値をとるタイミングを仮想Ｇ信号ｉｃとみなして気筒の行程を判別する。【選択図】図２
2010216322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒におけるピストンが上死点にあるタイミングに出力される第一の信号を検知する第一の信号検知手段と、
前記第一の信号が圧縮上死点を示すものであるのか排気上死点を示すものであるのかを判別するための第二の信号を検知する第二の信号検知手段と、
クランキング時にクランク軸を回転させるバッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と
を備え、前記第一の信号及び第二の信号により気筒の行程の判別を行う４ストローク方式の内燃機関において、
前記クランキング時に前記第二の信号が検知できない場合、前記バッテリ電圧検知手段によって検知される電圧が極値をとるタイミングを前記第二の信号とみなして気筒の行程を判別する内燃機関の始動時気筒判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４ストローク方式の内燃機関の始動時気筒判別方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、点火時期の制御をＥＣＵ制御によって行っている４ストローク方式の内燃機関は、気筒におけるピストンが上死点にあるタイミングで出力されるクランク角センサ信号をベースとし、クランク角回転を１／２に減速させて駆動される吸気弁と排気弁との少なくとも一方を駆動するカム軸の回転を基に気筒における圧縮上死点のタイミングで出力されるカム角センサ信号のタイミングを基に、前記クランク角センサ信号が圧縮上死点にあたるのか排気上死点にあたるのかを判断することで気筒の工程の判別、すなわち気筒判別を行うものとなっている。換言すれば、出力されたクランク角センサ信号が、カム角センサ信号が「存在すべきタイミング」である圧縮上死点であるのか「存在してはならないタイミング」である排気上死点であるのかを判断することによって、気筒判別を行っている。
【０００３】
そして現状では、内燃機関の始動に伴うクランキング時に前記クランク角センサ信号が正しく検出されない場合であっても、正確に気筒の判別を行うことができる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、始動に伴うクランキング時にカム角センサ信号が検知されない場合であっても正確に気筒の工程を判別することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。すなわち本発明に係る内燃機関の始動時気筒判別方法は、気筒におけるピストンが上死点にあるタイミングに出力される第一の信号を検知する第一の信号検知手段と、前記第一の信号が圧縮上死点を示すものであるのか排気上死点を示すものであるのかを判別するための第二の信号を検知する第二の信号検知手段と、クランキング時にクランク軸を回転させるバッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段とを備え、前記第一の信号及び第二の信号により気筒の行程の判別を行う４ストローク方式の内燃機関において、前記クランキング時に前記第二の信号が検知できない場合、前記バッテリ電圧検知手段によって検知される電圧が極値をとるタイミングを前記第二の信号とみなして気筒の行程を判別することを特徴としている。
【０００７】
すなわち、クランキング時においてカム角センサによる信号が出されるタイミングと、同じくクランキング時にメカロスが周期的に増大することによるバッテリ電圧が変動して極値をとるタイミングとの間の相関を初めて見出すことによって、本発明に至ったものである。
【０００８】
このようなものであれば、クランキング時に何らかの原因で、カム角センサから出力される信号が異常を来たしたような場合であっても、バッテリの電圧からカム角センサからの信号が出力されるタイミングを把握することによって、クランク角センサからの信号が圧縮上死点を検出しているのか排気上死点を検出しているのかを正確に判別することが出来るので、誤って排気上死点で点火を行うという不具合を有効に回避し、正確な気筒判別を行うことが可能となる。また本発明ではバッテリ電圧の絶対値ではなく、相対的な極値を示したタイミングからの判断を行うので、バッテリの経年劣化等や低温時によるバッテリ出力の低下といったバッテリ自体や環境に起因するバッテリ電圧の変化の影響を有効に排除することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、クランキング時にカム角センサからの信号が出力されないという事態においてもカム角センサからの信号が出力されるタイミングを正確に把握することによって、正確な気筒判別を行うことが可能となる。また本発明ではバッテリ電圧の相対的な極値を示したタイミングからの判断を行うので、バッテリの経年劣化等がタイミングの判断に影響を及ぼすことを有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に概略的に示したエンジン１００は、自動車用の火花点火式４サイクル３気筒のものである。エンジン１００の吸気系１には、図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあり、その燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御するようにしている。この実施形態のエンジン１００は、燃料噴射弁５が吸気ポート３４近傍に燃料を噴射するように構成されている。
【００１３】
燃焼室３０を形成するシリンダヘッド３１には、吸気弁３２及び排気弁３３が配設されるとともに、火花を発生するスパークプラグ１８が取り付けてある。また排気系２０には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ2 センサ２１が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒装置である三元触媒２２の上流の位置に取り付けられている。
【００１４】
このエンジン１００は、３気筒においてそれぞれの圧縮上死点が時間的に等間隔に出現するように設定してあり、クランク軸の回転を１／２に減衰させてカム軸を駆動し、カム軸の回転により吸気弁３２と排気弁３３との少なくとも一方を駆動するものである。又、吸気弁３２と排気弁３３との両方を駆動するものであってもよい。あるいは、吸気弁３２用のカム軸と排気弁３３用のカム軸とを備えるものであってもよい。
【００１５】
なお、図１にあっては、エンジン１００の１気筒の構成を代表して図示している。また、車両すなわち自動車の構成については、この分野でよく知られたものを適用できるので、図示しない。
【００１６】
電子制御装置６は、中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１と、Ａ／Ｄコンバータ１０とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、ピストン３９の上死点を認識するためのクランク角センサ１４から出力される第一の信号たるＮ信号ｂ、圧縮上死点と排気上死点とを区別するためのカム角センサ１５から出力される第二の信号たるＧ信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ１６から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力される水温信号ｅ、上記したＯ2 センサ２１から出力される電流信号ｈ、図示しないバッテリに接続されたバッテリ電圧検出器１９から出力されるバッテリ電圧ｉ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１８に対してイグニションパルスｇが出力されるようになっている。すなわち本実施形態では当該電子制御装置６が、第一の信号たるＮ信号ｂを検知する本発明の第一の信号検知手段、第二の信号たるＧ信号ｃを検知する本発明の第二の信号検知手段、バッテリ電圧ｉを検知する本発明のバッテリ電圧検知手段に該当する。
【００１７】
クランク角センサ１４は、例えば１０°ＣＡ間隔でＮ信号ｂを出力するもので、１７番目、１８番目、２０番目、２１番目、３５番目及び３６番目のタイミングにおいて、無信号出力となるように構成されている。また、カム角センサ１５は、２４０°ＣＡ（クランク角度基準）の間隔をあけてＧ信号ｃを出力する。具体的には、カム角センサ１５は、カム軸に同期して回転するように構成される回転体と、その信号部の通過を検知して信号を出力するセンサ部を備える構成である。回転体は、２４０°ＣＡ毎に等間隔に配置される信号部を備えている。そして、カム角センサ１５は、センサ部の近傍を信号部が通過することにより、センサ部が各気筒において圧縮上死点の点火タイミングに一致する信号を時間的に等間隔に出力する構成である。
【００１８】
電子制御装置６には、吸気圧とエンジン回転数とに基づいて基本噴射時間（基本噴射量）を設定し、その基本噴射時間をエンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁５を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。本実施形態では、電子制御装置６には、クランキング時にカム角センサ１５によるＧ信号ｃが検知できない場合、バッテリ電圧検知器１９から入力されたバッテリ電圧ｉの極値、すなわちバッテリ電圧ｉのうち極小値を示すタイミングをＧ信号ｃに相当する疑似Ｇ信号ｉｃとみなして気筒の行程を判別する始動時気筒判別プログラムが格納してある。
【００１９】
この始動時気筒判別プログラムは、イグニッションスイッチをオンした後、スタータを起動させる場合に実行されるものである。
【００２０】
ここで、図２を交えて、本実施形態に係る始動時気筒判別プログラムの作動を説明すべく、エンジン１００におけるクランキング時の作動を説明する。
【００２１】
図２は、クランキング時におけるＧ信号ｃが出力されるタイミング、ピストンが上死点であることを示すＮ信号ｂが出力されるタイミング、第１、第２、第３気筒の工程、そしてクランキング時に給電するバッテリ電圧ｉの挙動をそれぞれ模式的に示している。同図中、吸入、圧縮、膨張及び排気の表記はそれぞれ、その期間が吸入行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程であることを示している。白抜き矢印は、Ｇ信号ｃが出力されるタイミングであるとともに、点火タイミングを示している。また中実の矢印であるＮ信号ｂは、上述の通り、３つの気筒のクランク角センサ１４から１０°ＣＡ間隔で出力それぞれ出力されるものであるが、当該Ｎ信号ｂとして矢印を図示した箇所は、それぞれのピストンが上死点にあるタイミングを示すものとする。また説明の便宜上、同図は第１気筒における吸入行程後の圧縮行程から示すものとする。
【００２２】
図２の通り、図示左端においてＧ信号ｃとＮ信号ｂとが同時に出力されているタイミングでは、第１気筒が圧縮行程の終期にあり点火されるタイミングとなっている。この時、第２気筒は吸気弁３２を開作動させるとともに吸気行程中にある。またこの時第３気筒は排気弁３３を開作動させるとともに排気行程中となっている。すなわちこの時は３つの気筒ともにメカニカルロスが大きいタイミングを同時に迎えることとなる。そしてそれに伴いスタータモータに掛かる負荷が最も大きくなることによって、当該スタータモータに給電しているバッテリ電圧ｉは極小値をとることとなる。そしてしかる後は負荷が小さくなってバッテリ電圧ｉは一旦上昇する。そして再びＧ信号ｃが出力されるタイミングでは、第２気筒が圧縮行程の終端にあり点火されるタイミングとなっている。この時、第３気筒は吸気弁３２を開作動させる吸気行程中であるとともに第１気筒は排気弁３３を開作動させる排気行程中となっており、３つの気筒ともにメカニカルロスが大きいタイミングを同時に迎えていることとなる。すなわち上記同様にバッテリ電圧ｉは再び極小値をとる。つまり、Ｇ信号ｃが出力されるタイミングでは、クランキング時のバッテリ電圧ｉは同図の通り常に極小値を示すものとなっている。
【００２３】
しかして本実施形態では、クランキング時にカム角センサ１５によるＧ信号が検知できない場合、バッテリ電圧検知器１９から入力された、図２に示されるようなバッテリ電圧ｉの挙動から電圧の極値である極小値を示すタイミングをＧ信号に相当する疑似Ｇ信号ｉｃとみなして気筒の行程を判別するものとしている。
【００２４】
このように本実施形態によれば、カム角センサ１５の異常によりＧ信号ｃを活用できない状態になった場合において、バッテリ電圧ｉの相対的な極小値を疑似Ｇ信号ｉｃとして認識することによって本来Ｇ信号ｃが出力されるタイミングを把握することができるので、クランク角センサ１４から出力されるＮ信号ｂから正確に気筒判別を行うことができる。したがって、Ｇ信号ｃが出力されない場合であってもＮ信号ｂと、バッテリ電圧ｉのみを用いてエンジン１００を始動することができる。このため、このような異常が生じている場合であっても、正常なエンジン１００の始動を行うことができる。また本実施形態では疑似Ｇ信号ｉｃは、バッテリ電圧ｉの絶対値ではなくて、相対的な極値である極小値を基に生成しているので、例えばバッテリの経年劣化や寒冷地での始動といった他の要因によりバッテリ出力の変化があったとしても、当該変化の影響を受けずに疑似Ｇ信号を生成し得るものとなっている。
【００２５】
特に本実施形態では、３気筒のエンジン１００を採用しているため、何れかの気筒が圧縮行程の後半である圧縮上死点付近にあるタイミングは、他の気筒はそれぞれカムによる吸気弁３１の動作並びに排気弁３２の動作が重なるタイミングであるという、メカニカルロス等のフリクションが最も増大するタイミングとなる。その結果、このタイミングではバッテリ電圧ｉの低下がより顕著に現れるものとなっている。すなわち、本実施形態のような３気筒エンジン１００では、クランキング時のバッテリ電圧ｉの変動がより顕著に現れるため、図２に示すようなバッテリ電圧ｉの極小値を容易に検出することができるので、疑似Ｇ信号ｉｃの生成を、より正確に行い得るものとなっている。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態ではバッテリ電圧の極小値からＧ信号が存在すべきタイミングを把握するものであったが、勿論、バッテリ電圧の極大値を基にＧ信号が存在すべきではないタイミングを把握し、Ｇ信号が存在すべきタイミングを間接的に把握する態様であっても良い。
【００２７】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１００…内燃機関（エンジン）
６…電子制御装置
３９…ピストン
ｂ…第一の信号（Ｎ信号）
ｃ…第二の信号（Ｇ信号）
ｉｃ…電圧の極値（疑似Ｇ信号）
【図１】
2010216322.tif 000003
【図２】
2010216322.tif 000004