(57)【要約】【課題】カムロータの位置の認識の誤りを精度高く検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】カムロータの凹部に応じた第１信号および凸部に応じた第２信号を取得する取得部と、前記取得部が検出する前記第１信号および前記第２信号のうち、最も時間幅が小さい信号と最も時間幅が大きな信号との時間幅の比に基づいて、前記カムロータの回転方向において前記カムロータの位置の認識の誤りが発生しているか判定する判定部と、を具備する内燃機関の制御装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムロータの凹部に応じた第１信号および凸部に応じた第２信号を取得する取得部と、
前記取得部が検出する前記第１信号および前記第２信号のうち、最も時間幅が小さい信号と最も時間幅が大きな信号との時間幅の比に基づいて、前記カムロータの回転方向において前記カムロータの位置の認識の誤りが発生しているか判定する判定部と、を具備する内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関ではクランクセンサからの信号に基づいてクランク角を取得し、燃料の噴射および点火などの制御が行われている。クランクセンサが異常となった場合、カムセンサを用いて内燃機関の制御を行うことがある（例えば特許文献１）。すなわち、カム軸とともに回転するカムロータの凹凸に応じてカムセンサが信号を出力し、制御装置は信号に基づいてカムロータの位置を認識し、クランクカウを取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１４９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし制御装置がカムロータの位置を誤って認識することで、カムセンサからの信号ではクランク角を正確に取得できず、制御が困難になる可能性がある。
【０００５】
そこで、カムロータの位置の認識の誤りを精度高く検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、カムロータの凹部に応じた第１信号および凸部に応じた第２信号を取得する取得部と、前記取得部が検出する前記第１信号および前記第２信号のうち、最も時間幅が小さい信号と最も時間幅が大きな信号との時間幅の比に基づいて、前記カムロータの回転方向において前記カムロータの位置の認識の誤りが発生しているか判定する判定部と、を具備する内燃機関の制御装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
カムロータの位置の認識の誤りを精度高く検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は第１実施形態に係るエンジンシステムを例示する模式図である。図１（ｂ）はカムセンサを例示する模式図である。図１（ｃ）は信号を例示する図である。
【図２】図２はＥＣＵが実行する制御を例示するフローチャートである。
【図３】図３（ａ）から図３（ｃ）は信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態のエンジンシステム１００について説明する。エンジンシステム１００は例えば自動車など車両の内燃機関（エンジン）に適用される。図１（ａ）は第１実施形態に係るエンジンシステム１００を例示する模式図である。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、エンジンシステム１００はＥＣＵ（Engine Control Unit、制御装置）１０、クランクセンサ１４およびカムセンサ１８を備える。クランクセンサ１４はエンジンのクランク軸１２の回転に関する信号を検出する。カムセンサ１８はカム軸１６の回転に関する信号を検出する。カム軸１６はクランク軸１２に対して１／２の減速比を有し、クランク軸１２と同期して回転する。
【００１１】
図１（ｂ）はカムセンサ１８を例示する模式図である。図１（ｂ）に示すように、カムセンサ１８はカムロータ２０および検出器２６を備える。カムロータ２０はカム軸１６に一体に設けられ、カム軸１６とともに、図１（ｂ）の矢印の方向に回転する。カムロータ２０は、凹部２２と、凹部２２よりも突出する凸部２４（歯）とを有する円盤状の部材である。凸部２４の端部をｅ１〜ｅ６とする。検出器２６は、例えば電磁ピックアップ式、ホール式または磁気抵抗式のセンサであり、凹部２２および凸部２４それぞれに応じたパルス信号を検出する。クランクセンサ１４はカムセンサ１８と同様の構成を有する。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、回転方向におけるｅ１とｅ２との間の角度はｅ２とｅ３との間の角度に等しく、それぞれθ１である。ｅ３〜ｅ４間の角度はｅ６〜ｅ１間の角度に等しく、それぞれθ２である。ｅ４〜ｅ５間の角度はｅ５〜ｅ６間の角度に等しく、それぞれθ３である。θ１は例えばθ２の３倍であり、θ３は例えばθ２の２倍である。
【００１３】
図１（ｃ）は信号を例示する図である。図１（ｃ）に示すように信号はパルス信号である。図１（ｂ）のカムロータ２０の凹部２２に対応して、検出器２６は図１（ｃ）のＨｉｇｈレベルの信号（第１信号）を検出し、凸部２４に対応してＬｏｗレベル（第２信号）の信号を検出する。信号のパルス幅、すなわち時間幅はエッジ間の角度に応じて定まる。図１（ｃ）の幅Ｗ１は図１（ｂ）の角度θ１に対応し、幅Ｗ２は角度θ２に対応し、幅Ｗ３は角度θ３に対応する。信号の幅の比は例えば角度の比に等しい。
【００１４】
図１（ａ）に示すＥＣＵ１０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ１０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。
【００１５】
ＥＣＵ１０は、クランクセンサ１４およびカムセンサ１８それぞれが検出する信号（パルス信号）を取得し、その信号に基づき気筒の判別およびクランク角の算出を行う。さらにＥＣＵ１０はクランク角に基づいて不図示の燃料噴射弁からの燃料噴射量、および点火プラグによる点火時期の制御などを行う。ＥＣＵ１０は、例えばクランクセンサ１４の信号に基づいてエンジンの制御を行い、クランクセンサ１４が故障した場合にはカムセンサ１８の信号に基づいて制御を行うこともできる。こうしたクランクセンサ１４が故障した場合のフェイルセーフ制御により、ドライバは例えば整備工場などへ車両を運転することができる。
【００１６】
しかし、ＥＣＵ１０の認識するカムロータ２０の回転方向における位置と実際の位置とが異なる誤認識が発生すると、クランク角が誤って算出され、ＥＣＵ１０によるエンジンの制御も困難になる。例えばエンジンの急加速および急減速、エンジンの逆回転などにより、ＥＣＵ１０がカムロータ２０のエッジｅ１〜ｅ６の位置を誤って認識する恐れがある。第１実施形態ではＥＣＵ１０のカムロータ２０の位置の認識の誤りを判定し、誤りがある場合は修正を行う。すなわちＥＣＵ１０は、取得部、判定部および修正部として機能する。
【００１７】
図２はＥＣＵ１０が実行する制御を例示するフローチャートである。図２に示すように、ＥＣＵ１０はカムセンサ１８から、図１（ｃ）に示したような信号を取得する（ステップＳ１０）。ＥＣＵ１０は、カムロータ２０のエッジの位置が後述する第１判定区間であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において肯定判定（Ｙｅｓ）の場合、ＥＣＵ１０は、第１判定区間におけるパルス幅の比が第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。肯定判定の場合、ＥＣＵ１０はカムロータ２０の位置の誤認識が発生していると判定する（ステップＳ１６）。その後、ＥＣＵ１０は認識しているカムロータ２０の位置を修正する（ステップＳ１８）。
【００１８】
一方、ステップＳ１４において否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ１０は誤認識なしと判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８またはＳ２０の後、制御は終了する。
【００１９】
またステップＳ１２において否定判定の場合、ＥＣＵ１０はカムロータ２０のエッジの位置が後述する第２判定区間であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２において肯定判定の場合、ＥＣＵ１０は、第２判定区間におけるパルス幅の比が第２閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。肯定判定の場合、ＥＣＵ１０は誤認識が発生していると判定する（ステップＳ１６）。その後、ＥＣＵ１０はカムロータ２０の位置を修正する（ステップＳ１８）。一方、ステップＳ２４において否定判定の場合、ＥＣＵ１０は誤認識なしと判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ１８またはＳ２０の後、制御は終了する。
【００２０】
図３（ａ）から図３（ｃ）は信号を示す図である。図３（ａ）は誤認識が発生していない例、図３（ｂ）は１歯の誤認識が発生した例、図３（ｃ）は２歯の誤認識が発生した例を示す。
【００２１】
図３（ａ）〜図３（ｃ）において、点線で囲んだエッジｅ２〜ｅ４の区間が第１判定区間Ｒ１であり、破線で囲んだｅ６〜ｅ２の区間が第２判定区間Ｒ２である。図３（ａ）に示す正常な例では、第１判定区間Ｒ１はパルス幅が最大であるエッジｅ２〜ｅ３とパルス幅が最小であるｅ３〜ｅ４とを含む。また、第２判定区間Ｒ２はパルス幅が最大であるエッジｅ１〜ｅ２とパルス幅が最小であるｅ６〜ｅ１とを含む。
【００２２】
信号の時間幅の比とはＨｉｇｈ信号のパルス幅／Ｌｏｗ信号のパルス幅である。図３（ａ）に示すように、第１判定区間Ｒ１におけるパルス幅の比はｅ２〜ｅ３間の信号の幅Ｗ１とｅ３〜ｅ４間の信号の幅Ｗ２との比Ｗ２／Ｗ１であり、例えば１／３である。ＥＣＵ１０は比Ｗ２／Ｗ１が第１閾値（例えば２）以上であるか否か判定する（図２のステップＳ１４）。図３（ａ）の例では否定判定となるため、ＥＣＵ１０は誤認識なしと判定する（ステップＳ２０）。
【００２３】
また第２判定区間Ｒ２においては、ＥＣＵ１０は、パルス幅の比Ｗ１／Ｗ２（例えば３）が第２閾値（例えば０．５）未満であるか否か判定する（ステップＳ２４）。図３（ａ）の例では否定判定となるため、ＥＣＵ１０は誤認識なしと判定する（ステップＳ２０）。
【００２４】
図３（ｂ）はカムロータ２０の位置の認識に１歯分の誤りが発生した例である。すなわちＥＣＵ１０は、カムロータ２０の位置を１個の凸部２４（歯）だけ誤って認識する。これにより、ＥＣＵ１０は、図３（ａ）においてパルスが立ち上がるエッジｅ１の位置を、図３（ｂ）では１つ隣の立ち上がりエッジであるｅ３と認識する。他の立ち上がりエッジｅ３およびｅ５も隣の立ち上がりエッジｅ３およびｅ１と認識され、立ち下がりエッジｅ２、ｅ４およびｅ６もそれぞれ１つ隣の立ち下がりエッジｅ４、ｅ６およびｅ２と認識される。こうした位置の誤認識は、前述のようにエンジンの急加速、逆回転などで生じることがある。なお、エッジの認識のずれに伴い、ＥＣＵ１０は第１判定区間Ｒ１および第２判定区間Ｒ２も図３（ａ）の正常な例からずれた区間として認識する。
【００２５】
ＥＣＵ１０は第１判定区間Ｒ１における比Ｗ１／Ｗ２が第１閾値以上であるか否か判定する（図２のステップＳ１４）。図３（ｂ）の例ではＷ１／Ｗ２は例えば３であり第１閾値（例えば２）以上であるため、肯定判定となる。ＥＣＵ１０は１歯分の誤認識が発生していると判定する（ステップＳ１６）。このとき、ＥＣＵ１０はカムロータ２０の位置を１歯分ずらして認識することで、位置の認識を修正する（ステップＳ１８）。一方、ＥＣＵ１０は第２判定区間Ｒ２における比Ｗ３／Ｗ３が第２閾値（例えば０．５）未満であるか判定する（ステップＳ２４）。ここでは否定判定である。このように、ＥＣＵ１０は図３（ｂ）のように１歯分の位置の誤認識が発生していることを検出し、修正する。
【００２６】
図３（ｃ）はカムロータ２０の位置の認識に２歯分の誤認識が発生した例である。ＥＣＵ１０が、カムロータ２０の位置を２個の凸部２４（歯）だけ誤って認識する。これにより、ＥＣＵ１０は、図３（ａ）ではパルスが立ち上がるエッジｅ１の位置を、図３（ｃ）では２つ隣の立ち上がりエッジであるｅ５と認識する。他のエッジも２つずれて認識される。
【００２７】
ＥＣＵ１０は第１判定区間Ｒ１における比Ｗ３／Ｗ３が第１閾値以上であるか否か判定する（図２のステップＳ１４）。図３（ｃ）の例ではＷ３／Ｗ３は例えば１であり第１閾値（例えば２）以下であるため、否定判定となる。ＥＣＵ１０は第２判定区間Ｒ２における比Ｗ２／Ｗ１が第２閾値以上であるか否か判定する（図２のステップＳ２４）。図３（ｃ）の例ではＷ２／Ｗ１は例えば１／３であり第２閾値（例えば０．５）未満であるため、ＥＣＵ１０は２歯分の誤認識が発生していると判定する（ステップＳ１６）。このとき、ＥＣＵ１０はカムロータ２０の位置を２歯分ずらして認識することで、誤りを修正する（ステップＳ１８）。
【００２８】
以上のように、第１実施形態によれば、カムセンサ１８がカムロータ２０の凹部２２および凸部２４に応じた信号を検出し、ＥＣＵ１０はそれらの信号のパルス幅（時間幅）のうち最大の幅Ｗ１と最小の幅Ｗ２との比に基づいてカムロータ２０の位置の誤認識が発生しているか判定する。これにより、ＥＣＵ１０はカムロータ２０の位置の認識の誤りを精度高く検出することが可能である。また検出結果に基づいて正しい位置に修正することができる。
【００２９】
第１判定区間Ｒ１および第２判定区間Ｒ２はそれぞれ幅Ｗ１およびＷ２の信号を含む。時間幅の比が第１判定区間Ｒ１における第１閾値以上ならば、ＥＣＵ１０は、認識した位置に１歯分のずれが発生していると判定する（図３（ｂ）の例）。時間幅の比が第２判定区間Ｒ２における第２閾値未満ならば、ＥＣＵ１０は２歯分のずれが発生していると判定する（図３（ｃ）の例）。このように、判定区間を複数とし、異なる閾値を用いることで、カムロータ２０の位置の誤認識がどの程度であるかを精度高く検出することができる。
【００３０】
なお、１歯分または２歯分であるかに関わらず誤認識が発生していることを検出するためには、判定区間および閾値は１つでよい。例えば判定区間は第１判定区間Ｒ１だけでよく、閾値として例えば１を用いればよい。
【００３１】
カムロータ２０の形状、歯の数などに応じて、判定区間および閾値の数などは変更してもよい。信号の時間幅の最も大きいものと最も小さいものとの比に基づいて判定を行うことで、精度は向上する。
【００３２】
またＥＣＵ１０は、例えば比と閾値との比較を複数回行い、位置の誤認識の判定（ステップＳ１６）が複数回なされた後に位置の修正（図２のステップＳ１８）を行ってもよい。これにより位置の誤認識の検出の精度がより向上する。またＥＣＵ１０は、例えばクランクセンサ１４またはカムセンサ１８が検出する信号に基づいてエンジンの気筒の判別を行ってもよい。これにより、多気筒エンジンにおいていずれの気筒においてクランクセンサ１４の故障、カムロータ２０の位置の誤認識が生じているかを検出することができる。
【００３３】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０          ＥＣＵ
１２          クランク軸
１４          クランクセンサ
１６          カム軸
１８          カムセンサ
２０          カムロータ
２２          凹部
２４          凸部
２６          検出器
ｅ１〜ｅ６    エッジ
１００        エンジンシステム
【図１】
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【図２】
2018123713.tif 000004
【図３】
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