(57)【要約】【課題】噴射角度の異常を検出して、意図せぬトルク増加を防止する。【解決手段】本実施形態の内燃機関制御装置１は、内燃機関のクランク角度、噴射時間及び噴射角度を演算する噴射制御演算部２を備えたものであって、噴射角度演算用のタイマ４とは別のタイマ５を用いて算出されたクランク角度と、噴射出力タイミング信号とに基づいて噴射角度を推定する噴射角度推定部１０と、前記噴射角度の演算結果と前記噴射角度の推定結果に基づいて、噴射角度の異常を検出する噴射角度異常検出部１６とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク角度、噴射時間及び噴射角度を演算する噴射制御演算部（２）を備えた内燃機関制御装置（１）であって、
噴射角度演算用のタイマ（４）とは別のタイマ（８）を用いて算出されたクランク角度と、噴射出力タイミング信号とに基づいて噴射角度を推定する噴射角度推定部（１０）と、
前記噴射角度の演算結果と前記噴射角度の推定結果に基づいて、噴射角度の異常を検出する噴射角度異常検出部（１６）と、
を備えた内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記噴射角度異常検出部は、前記噴射角度の演算結果と前記噴射角度の推定結果との差が所定値以上のときに、噴射角度の異常を検出するように構成されている請求項１記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
噴射角度を推定する際に用いるタイマ（８）は、イベントカウンタ（８）である請求項２記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
噴射角度の異常を検出する際に用いる所定値は、前記イベントカウンタの最小単位である請求項３記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
クランク角度や噴射時間を演算する際に用いる割り込みコントローラ（５）と、クランク角度や噴射時間を推定する際に用いる割り込みコントローラ（５）とが同一のものである請求項１記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料の噴射を制御する内燃機関制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランク位置の異常を検出する装置として、特許文献１に記載されたエンジン制御装置が知られている。この装置においては、クランク信号のエッジ間隔に基づいて生成されるカウンタのカウント値が、欠け歯の検出時に所定値になっていないときに、クランク位置が異常であると判定する。
【０００３】
また、クランク信号の３０°ＣＡ毎のクランク同期タスクの異常を、クランク信号のエッジ毎にインクリメントするイベントカウンタを用いて判定する装置が、従来より、提供されている。この装置においては、イベントカウンタの値を、クランク信号の３０°ＣＡ毎に記憶し、前回のイベントカウンタの値と今の回のイベントカウンタの値の差が、予め決められた設定値に一致しないときに、クランク同期タスクの異常であると判定する。
【０００４】
また、意図せぬトルク増加を検出する装置として、燃料の噴射時間の異常を検出する装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０８４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、クランク同期タスクが正常であると共に、噴射時間が正常である場合であっても、誤った噴射角度で燃料が噴射される場合、即ち、燃料の噴射角度の異常が発生する場合があることを、本発明者らは発見した。このような場合、即ち、噴射角度の異常が発生した場合、例えばトルク寄与領域でトルク増となる誤った噴射角度で燃料が噴射されたときには、意図せぬトルク増加が発生してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、噴射角度の異常を検出して、意図せぬトルク増加を防止することができる内燃機関制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、内燃機関のクランク角度、噴射時間及び噴射角度を演算する噴射制御演算部２を備えた内燃機関制御装置１であって、噴射角度演算用のタイマ４とは別のタイマ８を用いて算出されたクランク角度と、噴射出力タイミング信号とに基づいて噴射角度を推定する噴射角度推定部１０と、前記噴射角度の演算結果と前記噴射角度の推定結果に基づいて、噴射角度の異常を検出する噴射角度異常検出部１６とを備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態を示す内燃機関制御装置のブロック図
【図２】噴射角度の正常時と異常時を説明するタイムチャート
【図３】噴射角度の異常検出制御のフローチャート
【図４】クランク信号、イベントカウンタ等のタイムチャート
【図５】噴射時間の正常時と異常時を示すタイムチャート
【図６】割り込みコントローラの正常時と異常時を説明するタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図１ないし図６を参照して説明する。本実施形態の内燃機関制御装置１は、図１に示すように、制御用演算部（即ち、ＱＭ（Quality Management）の品質管理規格が要求される制御部）２と、監視用推定部（即ち、ＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）の機能安全規格が要求される制御部）３とから構成されている。
【００１１】
制御用演算部２は、内燃機関制御用の各種制御パラメータの演算を実行する制御部であり、第１タイマ４と、割り込みコントローラ５と、噴射制御演算部６と、ＩＮＪ駆動ＩＣ７とを備えている。監視用推定部３は、機能安全を実現するためのものであって内燃機関制御用の各種制御パラメータの演算を監視する制御部であり、第２タイマ８と、噴射制御推定部９と、噴射角度推定部１０と、異常検出部１１と、噴射信号入力部２０とを備えている。
【００１２】
制御用演算部２の第１タイマ４は、内燃機関のクランクセンサからクランク信号Ｓａを入力し、入力したクランク信号Ｓａに基づいて通常の噴射制御で使用されるクランク位置（即ち、クランク角度）Ｓｂと噴射角度Ｓｃを算出する。尚、噴射角度は、噴射時（即ち、後述する噴射エッジ入力時）のクランク位置である。第１タイマ４は、算出したクランク位置Ｓｂと噴射角度Ｓｃを、割り込みコントローラ５と噴射制御演算部６に出力する。また、第１タイマ４は、クランク信号に基づいてアングルクロック信号Ｓｄを生成し、噴射制御演算部６に出力する。
【００１３】
監視用推定部３の第２タイマ８は、イベントカウンタとしての機能を有しており、内燃機関のクランクセンサからクランク信号Ｓａを入力し、入力したクランク信号Ｓａのエッジを検出する毎にイベントカウンタをインクリメントし、イベントカウンタのカウント値Ｓｅを、割り込みコントローラ５と噴射制御推定部９と噴射角度推定部１０とに出力する。イベントカウンタのカウント値Ｓｅは、クランク同期の異常検出に使用されており、３０°ＣＡ毎に第２タイマ８内に記憶されるように構成されている。
【００１４】
制御用演算部２の割り込みコントローラ５は、第１タイマ４からクランク位置Ｓｂを入力し、クランク位置Ｓｂ、即ち、クランク信号Ｓａの立上りエッジでクランク割り込み信号Ｓｆを発生させ、発生させたクランク割り込み信号Ｓｆを、噴射制御演算部６と噴射制御推定部９とに出力する。
【００１５】
制御用演算部２の噴射制御演算部６は、第１タイマ４からのクランク位置Ｓｂ及び噴射角度Ｓｃと、割り込みコントローラ５からのクランク割り込み信号Ｓｆとに基づいて、インジェクタの噴射制御信号Ｓｇを生成し、生成した噴射制御信号ＳｇをＩＮＪ駆動ＩＣ７に出力する。ＩＮＪ駆動ＩＣ７は、噴射制御演算部６からの噴射制御信号Ｓｇに基づいて噴射信号Ｓｈを生成し、インジェクタを通電制御する。
【００１６】
更に、噴射制御演算部６は、噴射制御信号Ｓｇに基づいてインジェクタの噴射時間Ｓｉを算出し、算出した噴射時間Ｓｉと前記クランク位置Ｓｂと前記噴射角度Ｓｃとを監視用推定部３の異常検出部１１に出力する。
【００１７】
監視用推定部３の噴射制御推定部９は、クランク同期推定部１２と、噴射時間推定部１３とを有する。クランク同期推定部１２は、割り込みコントローラ５からのクランク割り込み信号Ｓｆと第２タイマ８からのイベントカウンタのカウント値Ｓｅとに基づいてクランク位置Ｓｂ’を推定し、推定したクランク位置Ｓｂ’を異常検出部１１に出力する。噴射時間推定部１３は、割り込みコントローラ５からのクランク割り込み信号Ｓｆと第２タイマ８からのイベントカウンタのカウント値Ｓｅとに基づいて噴射時間Ｓｃ’を推定し、推定した噴射時間Ｓｃ’を異常検出部１１に出力する。
【００１８】
監視用推定部３の噴射角度推定部１０は、第２タイマ８からのイベントカウンタのカウント値Ｓｅと、噴射信号入力部２０からの噴射エッジ信号Ｓｊとに基づいて噴射角度Ｓｉ’を推定し、推定した噴射角度Ｓｉ’を異常検出部１１に出力する。尚、噴射信号入力部２０は、ＩＮＪ駆動ＩＣ７からの噴射信号Ｓｈを入力し、噴射信号Ｓｈの立上りエッジ、即ち、インジェクタを噴射（通電）開始するタイミングを示す噴射エッジＳｊの信号を、監視用推定部３の第２タイマ８と噴射角度推定部１０と異常検出部１１とに出力する。
【００１９】
監視用推定部３の異常検出部１１は、クランク同期異常検出部１４と、噴射時間異常検出部１５と、噴射角度異常検出部１６とを有する。クランク同期異常検出部１４は、噴射制御演算部６からのクランク位置Ｓｂと、クランク同期推定部１２からの推定したクランク位置Ｓｂ’とを比較し、両者が不一致のときにクランク同期異常を検出する。クランク同期異常が検出されると、異常検出部１１は、フェールセーフ処置用の制御信号ＳｋをＩＮＪ駆動ＩＣ７へ送信し、燃料の噴射制限処置として例えば噴射カットを行う。
【００２０】
噴射時間異常検出部１５は、噴射制御演算部６からの噴射時間Ｓｃと、噴射時間推定部１３からの推定した噴射時間Ｓｃ’とを比較し、両者が不一致のときに噴射時間異常を検出する。噴射時間異常が検出されると、異常検出部１１は、フェールセーフ処置用の制御信号ＳｋをＩＮＪ駆動ＩＣ７へ送信し、燃料の噴射制限処置として例えば噴射カットを行う。
【００２１】
噴射角度異常検出部１６は、噴射制御演算部６からの噴射角度Ｓｉと、噴射角度推定部１０からの推定した噴射角度Ｓｉ’とを比較し、両者が不一致のときに噴射角度異常を検出する。噴射角度異常が検出されると、異常検出部１１は、フェールセーフ処置用の制御信号ＳｋをＩＮＪ駆動ＩＣ７へ送信し、燃料の噴射制限処置として例えば噴射カットを行う。
【００２２】
ここで、噴射角度異常検出部１６の動作について、図２のタイムチャートを参照して詳しく説明する。まず、噴射角度が正常な場合の検出動作について説明する。図２に示すように、時刻ｔ１からクランク信号Ｓａが１パルス以内の範囲で、噴射角度異常検出部１６は、噴射エッジＳｊが入力した時点のクランク位置Ｓｂ（即ち、噴射制御演算部６から出力された噴射角度Ｓｃ）と、イベントカウンタのカウント値Ｓｅ（即ち、噴射角度推定部１０により推定された噴射角度Ｓｉ’）とを比較する。この場合、噴射角度が正常であることから、時刻ｔ１時点からクランク信号が１パルス以内の範囲で、クランク位置とイベントカウンタのカウント値とが一致する。これにより、噴射角度異常検出部１６は、噴射角度が正常であることを検出することができる。そして、異常検出部１１は、図２（ｇ）、（ｈ）に示すように、異常フラグＦａ及び噴射カットフラグＦｂをオフに設定する。
【００２３】
次に、噴射角度が異常な場合の検出動作について説明する。図２に示すように、時刻ｔ２からクランク信号が１パルス以内の範囲で、噴射角度異常検出部１６は、噴射エッジＳｊが入力した時点のクランク位置Ｓｂ（即ち、射制御演算部６から出力された噴射角度Ｓｃ）と、イベントカウンタのカウント値Ｓｅ（即ち、噴射角度推定部１０により推定された噴射角度Ｓｉ’）とを比較する。この場合は、噴射角度が異常であることから、時刻ｔ２時点では、クランク位置とイベントカウンタのカウント値とが一致していても、時刻ｔ２から少し後の時刻ｔ３時点（この時点は、時刻ｔ２時点からクランク信号が１パルス以内の範囲内にある）では、クランク位置とイベントカウンタのカウント値とが一致しなくなる。従って、噴射角度異常検出部１６は、時刻ｔ２時点からクランク信号が１パルス以内の範囲で、クランク位置とイベントカウンタのカウント値とが一致しないことを検出するので、噴射角度が異常であることを検出することができる。そして、異常検出部１１は、図２（ｇ）、（ｈ）に示すように、異常検出確定後、時刻ｔ４で、異常フラグＦａをオンに設定し、更に、時刻ｔ４から少し遅れた時刻ｔ５で、噴射カットフラグＦｂをオンに設定する。
【００２４】
ここで、内燃機関制御装置１の噴射角度の異常を検出する制御について、図３のフローチャートを参照して説明する。尚、本制御は、所定時間毎に繰り返し実行されるように構成されている。まず、ステップＳ１０においては、監視用推定部３の噴射信号入力部２０は、ＩＮＪ駆動ＩＣ７からの噴射信号Ｓｈを入力する。続いて、ステップＳ２０へ進み、噴射信号Ｓｈの中に噴射エッジＳｊがあるか否かを判断し、噴射エッジＳｊがなければ、「ＮＯ」へ進み、本制御を終了する。
【００２５】
ステップＳ２０において、噴射エッジＳｊがあるときには（ＹＥＳ）、ステップＳ３０へ進み、第２タイマ８、噴射角度推定部１０及び異常検出部１１は、上記噴射エッジＳｊを入力し、噴射角度推定部１０において、噴射角度Ｓｉ’を算出（即ち、推定）する。そして、ステップＳ４０へ進み、異常検出部１１の噴射角度異常検出部１６は、上記推定された噴射角度Ｓｉ’（即ち、ＡＳＩＬ噴射角度または噴射角度の推定結果）と、噴射制御演算部６にて演算された噴射角度Ｓｉ（即ち、ＱＭ噴射角度または噴射角度の演算結果）とを比較する。この場合、噴射エッジからクランク信号が１パルス以内の範囲で、イベントカウンタのカウント値Ｓｅ（即ち、噴射角度推定部１０により推定された噴射角度Ｓｉ’）と、噴射エッジＳｊが入力した時点のクランク位置Ｓｂ（即ち、射制御演算部６から出力された噴射角度Ｓｉ）とを比較する。
【００２６】
ここで、噴射エッジからクランク信号が１パルス以内の範囲で、イベントカウンタのカウント値と噴射エッジが入力した時点のクランク位置が一致した場合（ステップＳ４０にて「ＮＯ」）、本制御を終了する。この場合、推定された噴射角度Ｓｉ’（即ち、ＡＳＩＬ噴射角度）と、噴射制御演算部６にて演算された噴射角度Ｓｉ（即ち、ＱＭ噴射角度）との差の絶対値が、例えばイベントカウンタの１カウントの角度（即ち、最小単位または所定値）を越えているか否かを判断し、１カウントの角度を越えていないときに、ステップＳ４０にて「ＮＯ」へ進むように構成しても良い。
【００２７】
一方、噴射エッジからクランク信号が１パルス以内の範囲で、イベントカウンタのカウント値Ｓｅと噴射エッジＳｊが入力した時点のクランク位置Ｓｂが一致しない場合（ステップＳ４０にて「ＹＥＳ」）、ステップＳ５０へ進む。この場合、推定された噴射角度Ｓｉ’（即ち、ＡＳＩＬ噴射角度）と、噴射制御演算部６にて演算された噴射角度Ｓｉ（即ち、ＱＭ噴射角度）との差の絶対値が、イベントカウンタの１カウントの角度を越えているときに、ステップＳ４０にて「ＹＥＳ」へ進むように構成しても良い。ステップＳ５０では、異常検出部１１の噴射角度異常検出部１６は、異常フラグＦａをオンし、フェールセーフ要求として例えば噴射カットを行う（例えば噴射カットフラグＦｂをオンする）。
【００２８】
また、図４のタイムチャートに、クランク同期異常検出のために、クランク信号Ｓａの３０度ＣＡ毎にイベントカウンタのカウント値Ｓｅが記憶される動作を示す。この図４によれば、クランク信号Ｓａの３０度ＣＡの間で、噴射角度の異常が発生した場合、記憶したイベントカウンタのカウント値だけでは、噴射角度の異常を検出することができない。噴射角度の異常を検出するためには、図２及び図３に示すように、噴射角度推定部１０により推定された噴射角度Ｓｉ’（即ち、ＡＳＩＬ噴射角度）と、噴射制御演算部６にて演算された噴射角度Ｓｉ（即ち、ＱＭ噴射角度）とを比較する必要がある。尚、図４において、噴射エッジＳｊの検出時ｔ０のイベントカウンタのカウント値Ｓｅ＝Δが、推定された噴射角度Ｓｉ’（即ち、噴射角度推定部１０により推定された噴射角度Ｓｉ’）に相当する。
【００２９】
また、図５（ａ）に噴射角度が正常な場合の噴射動作を示し、図５（ｂ）に噴射角度が異常な場合の噴射動作を示す。図５（ｂ）に示すパイロットグループ（以下、Ｇｒと略称する）の噴射角度Ａ１及びポストＧｒの噴射角度Ｂ１が、図５（ａ）に示す正常なパイロットＧｒの噴射角度Ａ０及び正常なポストＧｒの噴射角度Ｂ０とずれている、即ち、噴射角度が異常である。尚、図５（ｂ）に示すメインＧｒの噴射角度は、正常である（即ち、図５（ａ）に示すメインＧｒの噴射角度と一致する）。
【００３０】
そして、上記噴射角度の異常により、図５（ｂ）の噴射動作により発生する内燃機関のトルクは、図５（ａ）の噴射動作により発生する内燃機関のトルクよりも大きくなる、即ち、トルク増加となる異常が発生する。尚、図５（ａ）に示す噴射動作の噴射時間と、図５（ｂ）に示す噴射動作の噴射時間は、同じであることから、噴射時間の異常検出処理（即ち、噴射時間異常検出部１５の検出処理）では、図５（ｂ）の異常を検出することができない。
【００３１】
これに対して、本実施形態によれば、図５（ｂ）に示すパイロットＧｒの噴射角度Ａ１及びポストＧｒの噴射角度Ｂ１が異常であることを検出できるので、例えば噴射カットすることにより、トルク増加を防止することができる。
【００３２】
また、図６には、割り込みコントローラ５のクランク割り込み信号Ｓｆ（即ち、割り込み要求）の正常動作と異常動作を示す。図６において、時刻ｔ１１、ｔ１２は、正常なクランク割り込み信号Ｓｆを示し、時刻ｔ１３は、異常なクランク割り込み信号Ｓｆを示す。尚、時刻ｔ１３’は、正常なクランク割り込み信号Ｓｆを示す。この場合、制御用演算部２の噴射制御演算部６（即ち、ＱＭ処理）及び監視用推定部３の噴射制御推定部９（即ち、ＡＳＩＬ処理）は、共通の割り込みコントローラ５を使用しているので、噴射制御演算部６により演算して求めた割り込み信号に対応する信号（即ち、ＱＭ処理の信号、図６（ｂ）参照）と、噴射制御推定部９により演算して求めた割り込み信号に対応する信号（即ち、ＡＳＩＬ処理の信号、図６（ｃ）参照）は、割り込みコントローラ５の異常時にも一致する。このため、噴射制御演算部６からの信号及び噴射制御推定部９からの信号に基づいては、クランク割り込み信号Ｓｆの異常を検出することができない。
【００３３】
これに対して、本実施形態によれば、監視用推定部３の噴射角度推定部１０は、イベントカウンタ（即ち、第２タイマ８）のカウント値を使用し、割り込みコントローラ５のクランク割り込み信号Ｓｆを使用していないので、噴射角度推定部１０により演算して求めた割り込み信号に対応する信号（即ち、推定処理の信号）は、図６（ｄ）に示すような信号となる。この図６（ｄ）に示す信号は、割り込みコントローラ５の異常時には、図６（ｂ）（または（ｃ））に示す信号と一致しない。これにより、異常検出部１１の噴射角度異常検出部１６は、図６（ｂ）（または（ｃ））に示す信号と、図６（ｄ）に示す信号とに基づいて、割り込みコントローラ５の異常を検出することができる。
【００３４】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００３５】
図面中、１は内燃機関制御装置、２は制御用演算部、３は監視用推定部、４は第１タイマ、５は割り込みコントローラ、６は噴射制御演算部、７はＩＮＪ駆動ＩＣ、８は第２タイマ、９は噴射制御推定部、１０は噴射角度推定部、１１は異常検出部、１２はクランク同期推定部、１３は噴射時間推定部、１４はクランク同期異常検出部、１５は噴射時間異常検出部、１６は噴射角度異常検出部である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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