(57)【要約】クランク角度センサの取付け精度等によるクランクパルスの異常も確実に検出できるようにする。不等ピッチを検出する間の通常ピッチのクランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ０でない状態（インターバル異常）が所定値ＣＮＴ０以上繰り返すとか、不等ピッチを検出できない時間がクランクパルスカウンタＴのカウントアップ値ＴＭＡＸ以上継続するとか、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない状態がカウントアップ値ＫＭＡＸ以上繰り返したときにはクランクパルス異常であると判定する。
2004013479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、エンジンを制御するエンジン制御装置に関するものであり、特に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えたエンジンの制御に好適なものである。
【背景技術】  近年、インジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が普及するにつれて、燃料を噴射するタイミングや噴射燃料量、つまり空燃比などの制御が容易になり、高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化などを促進することができるようになった。このうち、特に燃料を噴射するタイミングについては、厳密には吸気バルブの状態、つまり一般的にはカムシャフトの位相状態を検出し、それに合わせて燃料を噴射するのが一般的である。しかしながら、カムシャフトの位相状態を検出するための所謂カムセンサは高価であり、特に二輪車などではシリンダヘッドが大型化するなどの問題があって採用できないことが多い。そのため、例えば特開平１０−２２７２５２号公報では、クランクシャフトの位相状態及び吸気圧力を検出し、それらから気筒の行程状態を検出するエンジン制御装置が提案されている。従って、この従来技術を用いることにより、カムシャフトの位相を検出することなく、行程状態を検出することができるので、その行程状態に合わせて燃料の噴射タイミングなどを制御することが可能となる。
ところで、前述したクランクシャフトの位相は、例えばクランクシャフト自身或いはそれと同期回転する部材の外周に等間隔に歯を形成すると共に一部に不等間隔部分を形成し、この爪の回転移動に伴って磁気センサ等のクランクパルス発生手段でクランクパルスを発生し、このクランクパルスの状態から前記歯の不等間隔部分に相当するクランクシャフトの特定回転位置を検出すると共に、例えばそのクランクシャフトの特定回転位置からのクランクパルスの数からクランクシャフトの回転角度、即ち位相を検出することができる。しかしながら、例えば前記磁気センサ等のクランクパルス発生手段と前記歯との関係が適正でないと、適正なクランクパルスが発生されない恐れがある。具体的には、磁気センサ等のクランクパルス発生手段で発生されるクランクパルスは、本来、正弦波のように連続的に変化している電流値を所定値でオンオフ信号に二値化しているので、例えばセンサと歯とが近すぎるとパルスが長く或いはオフ部がなくなり、センサと歯とが遠すぎるとパルスが短く或いはオン部がなくなる。そして、従来は、このクランクパルス発生手段の異常を検出する具体的な手法がなかった。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、クランクパルス発生手段の異常を確実に検出することが可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
【発明の開示】
而して、本発明のうち請求項１に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項３に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】  図１は、オートバイ用のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
図２は、図１のエンジンでクランクパルスを送出する原理の説明図である。
図３は、本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
図４は、クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
図５は、吸入空気量算出部のブロック図である。
図６は、吸気圧力から吸入空気の質量流量を求める制御マップである。
図７は、燃料噴射量算出部及び燃料挙動モデルのブロック図である。
図８は、クランクパルスの等ピッチ、不等ピッチの検出原理の説明図である。
図９は、図１のエンジンコントロールユニットで行われるクランクパルス異常検出の演算処理を示すフローチャートである。
図１０は、クランクパルス異常の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、例えばオートバイ用のエンジン及びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエンジン１は、４気筒４サイクルエンジンであり、シリンダボディ２、クランクシャフト３、ピストン４、燃焼室５、吸気管６、吸気バルブ７、排気管８、排気バルブ９、点火プラグ１０、点火コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、アクセル開度に応じて開閉されるスロットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１２の下流側の吸気管６に、燃料噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設されているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６に接続されている。なお、このエンジン１は所謂独立吸気系であり、前記インジェクタ１３は、各気筒の各吸気管６に設けられている。
このエンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット１５によって制御される。そして、このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つまりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト３の回転角度、つまり位相を検出するためのクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ２０、シリンダボディ２の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気空燃比センサ２２、吸気管６内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２４、吸気管６内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ２５が設けられている。そして、前記エンジンコントロールユニット１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６、インジェクタ１３、点火コイル１１に制御信号を出力する。
ここで、前記クランク角度センサ２０から出力されるクランク角度信号の原理について説明する。本実施形態では、図２ａに示すように、クランクシャフト３の外周に、略等間隔で複数の歯２３を突設し、その接近を磁気センサ等のクランク角度センサ２０で検出して、適宜電気的処理、所謂所定値による二値化処理を施してパルス信号を送出する。各歯２３間の周方向へのピッチは、クランクシャフト３の位相（回転角度）にして３０°であり、各歯２３の周方向への幅は、クランクシャフト３の位相（回転角度）にして１０°としている。但し、一箇所だけ、このピッチに従っておらず、その他の歯２３のピッチに対して二倍のピッチになっている箇所がある。それは、図２ａに二点鎖線で示すように、本来、歯のある部分に歯がない、特殊な設定になっており、この部分が不等間隔、即ち特定の回転位置に相当する。以下、この部分を歯抜け部とも記す。
従って、クランクシャフト３が等速回転しているときの各歯２３のパルス信号列は図２ｂのように表れる。そして、図２ａは圧縮上死点時の状態を示している（排気上死点も形態としては同じである）が、この圧縮上死点時の直前のパルス信号を図示“０”とし、その次のパルス信号に図示“１”、次のパルス信号に図示“２”、といった順で図示“４”までナンバリング（番号付け）する。この図示“４”のパルス信号に相当する歯２３の次は歯抜け部なので、それを、あたかも歯が存在すると考えて１歯余分にカウントし、次の歯２３のパルス信号には図示“６”とナンバリングする。これを繰り返してゆくと、今度は図示“１６”のパルス信号の次に歯抜け部が接近するので、前述と同様に１歯余分にカウントし、次の歯２３のパルス信号には図示“１８”とナンバリングする。クランクシャフト３が二回転すると、４つの行程のサイクルが全て完了するので、図示“２３”までナンバリングが済んだら、次の歯２３のパルス信号には再び図示“０”とナンバリングする。原則的に、この図示“０”とナンバリングされた歯２３のパルス信号の直後が圧縮上死点になっているはずである。このように、検出されたパルス信号列、又はその単体のパルス信号をクランクパルスと定義する。そして、このクランクパルスに基づいて、後述のようにして行程検出を行うと、クランクタイミングを検出することができる。なお、前記歯２３は、クランクシャフト３と同期回転する部材の外周に設けても、全く同じである。
一方、前記エンジンコントロールユニット１５は、図示されないマイクロコンピュータなどによって構成されている。図３は、このエンジンコントロールユニット１５内のマイクロコンピュータで行われるエンジン制御演算処理の実施形態を示すブロック図である。この演算処理では、前記クランク角度信号からエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部２６と、同じくクランク角度信号及び前記吸気圧力信号からクランクタイミング情報、即ち行程状態を検出するクランクタイミング検出部２７と、このクランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記吸気温度信号及び前記吸気圧力信号から吸入空気量を算出する吸入空気量算出部２８と、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記吸入空気量算出部２８で算出された吸入空気量に基づいて目標空燃比を設定したり、加速状態を検出したりすることにより、燃料噴射量と燃料噴射時期を算出設定する燃料噴射量設定部２９と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記燃料噴射量設定部２９で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じた噴射パルスを前記インジェクタ１３に向けて出力する噴射パルス出力部３０と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記燃料噴射量設定部２９で設定された燃料噴射量に基づいて点火時期を設定する点火時期設定部３１と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記点火時期設定部３１で設定された点火時期に応じた点火パルスを前記点火コイル１１に向けて出力する点火パルス出力部３２とを備えて構成される。
前記エンジン回転数算出部２６は、前記クランク角度信号の時間変化率から、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転速度をエンジン回転数として算出する。具体的には、前記隣合う歯２３間の位相を、対応するクランクパルス検出所要時間で除したエンジン回転数の瞬間値と、その移動平均値からなるエンジン回転数の平均値とを算出する。
前記クランクタイミング検出部２７は、前述した特開平１０−２２７２５２号公報に記載される行程判別装置と同様の構成を有し、これにより例えば図４に示すように各気筒毎の行程状態を検出し、それをクランクタイミング情報として出力する。即ち、４サイクルエンジンにおいて、クランクシャフトとカムシャフトとは所定の位相差で常時回転し続けているから、例えば図４に示すようにクランクパルスが読込まれているとき、前述した歯抜け部から四番目の図示“９”又は“２１”のクランクパルスは排気行程か又は圧縮行程の何れかである。周知のように、排気行程では排気バルブが開き、吸気バルブが閉じているので吸気圧力が高く、圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが開いているために吸気圧力が低く、若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸気行程で吸気圧力が低くなっている。従って、吸気圧力が低いときの図示“２１”のクランクパルスは圧縮行程にあることを示しており、図示“０”のクランクパルスが得られた直後が圧縮上死点になる。このようにして、何れかの行程状態が検出できたら、この行程の間を、クランクシャフトの回転速度で補間すれば、現在の行程状態を更に細かく検出することができる。また、このように何れか気筒の行程が検出できれば、本実施形態の四つの気筒は所定の位相差で常時回転し続けているから、その他の気筒の行程も自ずと検出できる。
前記吸入空気量算出部２８は、図５に示すように、前記吸気圧力信号及びクランクタイミング情報から吸気圧力を検出する吸気圧力検出部２８１と、吸気圧力から吸入空気の質量流量を検出するためのマップを記憶している質量流量マップ記憶部２８２と、この質量流量マップを用いて、検出された吸気圧力に応じた質量流量を算出する質量流量算出部２８３と、前記吸気温度信号から吸気温度を検出する吸気温度検出部２８４と、前記質量流量算出部２８３で算出された吸入空気の質量流量と前記吸気温度検出部２８４で検出された吸気温度とから吸入空気の質量流量を補正する質量流量補正部２８５とを備えて構成されている。つまり、前記質量流量マップは、例えば吸気温度２０℃のときの質量流量で作成されているため、実際の吸気温度（絶対温度比）でこれを補正して吸入空気量を算出する。
本実施形態では、圧縮行程における下死点から吸気バルブ閉じタイミング間の吸気圧力値を用いて吸入空気量を算出する。即ち、吸気バルブ解放時は吸気圧力と気筒内圧力とがほぼ同等となるため、吸気圧力と気筒内容積及び吸気温度が分かれば気筒内空気質量を求めることができる。しかしながら、吸気バルブは圧縮行程開始後もしばらく開いているため、この間に気筒内と吸気管との間で空気が出入りして、下死点以前の吸気圧力から求めた吸入空気量は、実際に気筒内に吸入された空気量と異なる可能性がある。そのため、同じ吸気バルブ解放時でも、気筒内と吸気管との間で空気の出入りがない圧縮行程の吸気圧力を用いて吸入空気量を算出する。なお、更に厳密を期すために、既燃ガス分圧の影響を考慮して、それと相関の高いエンジン回転数を用いて、実験で求めたエンジン回転数に応じた補正を施してもよい。
また、独立吸気系である本実施形態では、吸入空気量算出のための質量流量マップは、図６に示すように、吸気圧力と比較的リニアな関係のものを用いている。これは、求める空気質量がボイルシャルルの法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）に基づいているためである。これに対して、吸気管が全ての気筒で連結されている場合には、他の気筒の圧力の影響により、吸気圧力≒気筒内圧力という前提が成り立たないため、図に破線で示すようなマップを用いなければならない。
前記燃料噴射量設定部２９は、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数２６及び前記吸気圧力信号に基づいて定常時目標空燃比を算出する定常時目標空燃比算出部３３と、この定常時目標空燃比算出部３３で算出された定常時目標空燃比及び前記吸入空気量算出部２８で算出された吸入空気量に基づいて定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する定常時燃料噴射量算出部３４と、この定常時燃料噴射量算出部３４で定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するのに用いられる燃料挙動モデル３５と、前記クランク角度信号及び吸気圧力信号及びクランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報に基づいて加速状態を検出する加速状態検出手段４１と、この加速状態検出手段４１で検出された加速状態に応じて、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数に応じた加速時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する加速時燃料噴射量算出部４２とを備えている。前記燃料挙動モデル３５は、実質的に、前記定常時燃料噴射量算出部３４と一体のものである。即ち、燃料挙動モデル３５がなければ、吸気管内噴射を行う本実施形態では、正確な燃料噴射量や燃料噴射時期の算出設定ができないのである。なお、燃料挙動モデル３５は、前記吸気温度信号及びエンジン回転数及び冷却水温度信号を必要とする。
前記定常時燃料噴射量算出部３４と燃料挙動モデル３５とは、例えば図７のブロック図のように構成されている。ここでは、前記インジェクタ１３から吸気管６内に噴射される燃料噴射量をＭＦ−ＩＮＪ、そのうち吸気管６壁に付着する燃料付着率をＸとすると、前記燃料噴射量ＭＦ−ＩＮＪのうち、気筒内に直接噴射される直接流入量は（（１−Ｘ）×ＭＦ−ＩＮＪ）となり、吸気管壁に付着する付着量は（Ｘ×ＭＦ−ＩＮＪ）となる。この付着した燃料のうちの幾らかは吸気管壁に沿って気筒内に流れ込む。その残量を燃料残留量ＭＦ−ＢＵＦとすると、この燃料残留量ＭＦ−ＢＵＦのうち、吸気流れによって持ち去られる持ち去り率をτとすると、持ち去られて気筒内に流入する流入量は（τ×ＭＦ−ＢＵＦ）となる。
そこで、この定常時燃料噴射量算出部３４では、まず前記冷却水温度ＴＷから冷却水温補正係数テーブルを用いて冷却水温補正係数ＫＷを算出する。一方、前記吸入空気量ＭＡ−ＭＡＮに対し、例えばスロットル開度が零であるときに燃料をカットする燃料カットルーチンを行い、次に吸入空気温度ＴＡを用いて温度補正された空気流入量ＭＡを算出し、これに前記目標空燃比ＡＦ０の逆比を乗じ、更に前記冷却水温補正係数ＫＷを乗じて要求燃料流入量ＭＦを算出する。これに対して、前記エンジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＡ−ＭＡＮから燃料付着率マップを用いて前記燃料付着率Ｘを求めると共に、同じくエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧力ＰＡ−ＭＡＮから持ち去り率マップを用いて前記持ち去り率τを算出する。そして、前回の演算時に求めた燃料残留量ＭＦ−ＢＵＦに前記持ち去り率τを乗じて燃料持ち去り量ＭＦ−ＴＡを算出し、これを前記要求燃料流入量ＭＦから減じて前記燃料直接流入量ＭＦ−ＤＩＲを算出する。前述のように、この燃料直接流入量ＭＦ−ＤＩＲは、前記燃料噴射量ＭＦ−ＩＮＪの（１−Ｘ）倍であるから、ここでは（１−Ｘ）で除して定常時燃料噴射量ＭＦ−ＩＮＪを算出する。また、前回までに吸気管に残留した燃料残留量ＭＦ−ＢＵＦのうち、（（１−τ）×ＭＦ−ＢＵＦ）が今回も残留するため、これに前記燃料付着量（Ｘ×ＭＦ−ＩＮＪ）を和して、今回の燃料残留量ＭＦ−ＢＵＦとする。
なお、前記吸入空気量算出部２８で算出される吸入空気量が、これから爆発（膨張）行程に入る吸気行程の一つ前のサイクルの吸気行程の終盤又はそれに続く圧縮行程の初期で検出されたものであるため、この定常時燃料噴射量算出部３４で算出設定される定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期も、その吸入空気量に応じた、一つ前のサイクルの結果である。
また、前記加速状態検出部４１は、加速状態閾値テーブルを有している。これは、前記吸気圧力信号のうち、現在と同じ行程、具体的には排気行程か又は吸気行程で且つ同じクランク角度での吸気圧力と現在の吸気圧力との差分値を求め、その値を所定の値と比較して加速状態であることを検出するための閾値であり、具体的には各クランク角度毎に異なる。従って、加速状態の検出には、前記吸気圧力の前回値との差分値を、各クランク角度で異なる所定値と比較して行う。なお、加速状態の検出は、前回加速状態が検出されてから所定サイクル経過後に行う。
また、前記加速時燃料噴射量算出部４２は、前記加速状態検出部４１で加速状態が検出されたときに、前記吸気圧力の現在値と前回値との差分値、及びエンジン回転数ＮＥに応じた加速時燃料噴射量ＭＦ−ＡＣＣを三次元マップから算出する。なお、この実施形態では加速時燃料噴射時期を、前記加速状態検出部４１で加速状態が検出されたときとし、つまり加速状態が検出されたら、即座に前記加速時燃料噴射量ＭＦ−ＡＣＣを噴射するものとする。
また、前記点火時期設定部３１は、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び目標空燃比算出部３３で算出された目標空燃比に基づいて基本点火時期を算出する基本点火時期算出部３６と、前記加速時燃料噴射量算出部４２で算出された加速時燃料噴射量に基づいて前記基本点火時期算出部３６で算出された基本点火時期を補正する点火時期補正部８とを備えて構成される。
前記基本点火時期算出部３６は、現在のエンジン回転数と、そのときの目標空燃比で、最も発生トルクが大きくなる点火時期をマップ検索などにより求め、基本点火時期として算出する。つまり、この基本点火時期算出部３６で算出される基本点火時期は、前記定常時燃料噴射量算出部３４と同様に、一つ前のサイクルの吸気行程の結果に基づいている。また、前記点火時期補正部３８では、前記加速時燃料噴射量算出部４２で算出された加速時燃料噴射量に応じ、この加速時燃料噴射量が前記定常時燃料噴射量に加算されたときの気筒内空燃比を求め、その気筒内空燃比が前記定常時目標空燃比算出部３３で設定された目標空燃比と大きく異なるときに、当該気筒内空燃比、エンジン回転数、吸気圧力を用いて新たな点火時期を設定することで点火時期を補正するものである。
このように本実施形態のエンジン制御装置は、カムセンサ及びスロットルセンサを用いることなく、吸気圧力及びクランクパルスを用いてエンジンの運転状態を適切に制御することができる。ところで、前述したように磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ２０は、歯２３の接近の状態を電流値変化で捉えているので、当該クランク角度センサ２０と歯２３とが近ければ電流値は大きくなり、遠ければ小さくなる。これを或る一定の所定値で二値化すると、電流値が大きいときにはクランクパルスが長くなる、或いはオフ部がなくなり、電流値が小さいときにはクランクパルスが短くなる、或いはオン部がなくなる可能性がある。このようなクランクパルス異常は、クランク角度センサと歯との相対位置のみならず、クランク角度センサの取付けの向きや、歯の精度などによっても発生する。
一方、本実施形態では、前記歯抜け部に相当する不等間隔部（以下、不等ピッチとも記す）と通常の等間隔部（以下、等ピッチとも記す）とを以下のようにして検出している。即ち、図８に示すように、前のクランクパルス幅をＴ１、クランクパルスのオフ部の幅をＴ２、次のクランクパルス幅をＴ３（何れも時間相当）としたとき、前記オフ部の幅Ｔ２を前のクランクパルス幅Ｔ１と次のクランクパルス幅Ｔ３との和で除した値をクランクパルス比Ｉとして算出し、このクランクパルス比Ｉが所定値αより小さければ等ピッチ、大きければ不等ピッチとみなす。この判定方法によれば、クランクシャフトの回転変動、つまりエンジン回転数の変化に対してより確実に不等ピッチ、等ピッチを検出することができる反面、前述のようにクランクパルスが長くなったり短くなったりすると、不等ピッチ、等ピッチの検出が不確実になるという問題がある。
そこで、前記エンジンコントロールユニット１５内では、図９に示す演算処理によってクランクパルスの異常検出を行う。この演算処理は、例えば各クランクパルス入力後、当該クランクパルスの立下り時に割込処理によって行われる。また、この演算処理では、特に通信のためのステップを設けていないが、演算に必要な情報は随時読込まれるし、演算の結果は随時記憶される。
この演算処理では、まずステップＳ１で前記クランクパルス比Ｉを算出する。
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で算出されたクランクパルス比Ｉが所定値αより大きいか否か、即ち不等ピッチであるか否かを判定し、歯抜け部である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４に移行する。
前記ステップＳ３では、クランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ０でないか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ０でない場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ６に移行する。
前記ステップＳ５では、インターバル異常カウンタＣＮＴをインクリメントしてからステップＳ７に移行する。
前記ステップＳ７では、前記クランクパルスカウンタＴを“０”にクリアしてからステップＳ８に移行する。
前記ステップＳ８では、前記インターバル異常カウンタＣＮＴが所定値ＣＮＴ０以上であるか否かを判定し、当該インターバル異常カウンタＣＮＴが所定値ＣＮＴ０以上である場合にはステップＳ９に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ６では、前記インターバル異常カウンタＣＮＴを“０”にクリアしてからステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ１０では、前記クランクパルスカウンタＴを“０”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ４では、前記クランクパルスカウンタＴをインクリメントしてからステップＳ１１に移行する。
前記ステップＳ１１では、前記クランクパルスカウンタＴがカウントアッツプ値ＴＭＡＸ以上であるか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタＴがカウントアップ値ＴＭＡＸ以上である場合には前記ステップＳ９に移行し、そうでない場合にはステップＳ１２に移行する。
前記ステップＳ１２では、予め設定された所定時間内に予め設定された所定値以上のクランクパルスを検出できないか否かを判定し、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない場合にはステップＳ１３に移行し、そうでない場合にはステップＳ１４に移行する。
前記ステップＳ１３では、クランクパルス検出不能カウンタＫをインクリメントしてからステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１５では、前記クランクパルス検出不能カウンタＫがカウントアップ値ＫＭＡＸ以上であるか否かを判定し、当該クランクパルス検出不能カウンタＫがカウントアップ値ＫＭＡＸ以上である場合には前記ステップＳ９に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
前記ステップＳ１４では、前記クランクパルス検出不能カウンタＫを“０”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ９では、クランクパルス異常判定を行うと共に、所定のフェールセーフ処理を行ってから演算処理を終了する。このフェールセーフ処理では、例えば気筒毎に点火を次第に間引くとか、各気筒の点火を次第に遅角側に移行するとか、スロットルを、最初は速く、その後、ゆっくりと閉じるなどにより、エンジントルクを漸減することや、或いは異常表示を行うことなどが挙げられる。
この演算処理によれば、前の不等ピッチ、つまりクランクシャフトの特定の回転位置が検出されてから次の不等ピッチ（クランクシャフト特定回転位置）が検出されるまでの間に、そうでないピッチ、つまり等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ０でない状態が所定値ＣＮＴ０以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、前記等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタＴがカウントアップ値ＴＭＡＸ以上になると、換言すると不等ピッチの検出されない時間が、カウンタのカウントアップする所定時間経過すると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない状態がカウントアップ値ＫＭＡＸ以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。
図１０ａに示すように、本実施形態の場合、不等ピッチと不等ピッチの間の本来の当ピッチのクランクパルスは“１１”である。しかしながら、前述したようなクランクパルスの異常により、図１０ｂのように不等ピッチを検出できない（クランク角度センサと歯とが近すぎる）とか、図１０ｃのように不等ピッチ間の当ピッチのクランクパルス数が“１１”でない（クランク角度センサと歯とが遠すぎる）という状態が考えられる。前記図９の演算処理によれば、これらのいずれの場合もクランクパルス異常として検出できる。更に、例えばキックスタートなどによりクランクパルスは検出できるものの、所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出できないとき、或いはその状態がカウントアップ値ＫＭＡＸ以上継続するような場合、つまりエンジンが回転始動しないときにも（原因はクランクパルス以外であっても）フェールセーフを行うことが可能となる。
なお、本実施形態では、吸気管内噴射型エンジンについてのみ詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、気筒内噴射型エンジン、所謂直噴型エンジンにも適用可能である。但し、直噴型エンジンでは、吸気管に燃料が付着することはないから、それを考慮する必要はなく、空燃比の算出には噴射される燃料量総量を代入すればよい。
また、前記実施形態では、気筒数が４気筒の、所謂マルチシリンダ型エンジンについて詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、単気筒エンジンにも同様に展開できる。
また、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
【産業上の利用の可能性】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係るエンジン制御装置によれば、少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つクランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が近すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置によれば、クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が遠すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
また、本発明のうち請求項３に係るエンジン制御装置によれば、少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出されないときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えばキックスタートなどでクランクパルスが正常に発生していないなどの異常を確実に検出することができる。
【図１】
2004013479.tif 000003
【図２】
2004013479.tif 000004
【図３】
2004013479.tif 000005
【図４】
2004013479.tif 000006
【図５】
2004013479.tif 000007
【図６】
2004013479.tif 000008
【図７】
2004013479.tif 000009
【図８】
2004013479.tif 000010
【図９】
2004013479.tif 000011
【図１０】
2004013479.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月22日(2003.9.22)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記クランクパルス異常検出手段は、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
るクランクパルスは、本来、正弦波のように連続的に変化している電流値を所定値でオンオフ信号に二直化しているので、例えばセンサと歯とが近すぎるとパルスが長く或いはオフ部がなくなり、センサと歯とが遠すぎるとパルスが短く或いはオン部がなくなる。そして、従来は、このクランクパルス発生手段の異常を検出する具体的な手法がなかった。
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、クランクパルス発生手段の異常を確実に検出することが可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
発明の開示
而して、本発明のうち請求項１に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出するクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスからクランクシャフトの特定の回転位置を検出して当該クランクシャフトの位相を検出するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト移動検出手段で検出されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で少なくとも一つ以上のクランクパルスが検出され且つ前記クランクシャフトの特定の回転位置が所定時間以上検出されないときに前記クランクパルス発生手段が以上であると検出するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置は、前記請求項１の発明において、前記クランクパルス異常検出手段は、前記クランクシャフト位相検出手段で前記クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段が異常であると検出する


【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ことを特徴とするものである。
図面の簡単な説明
図１は、オートバイ用のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
図２は、図１のエンジンでクランクパルスを送出する原理の説明図である。
図３は、本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
図４は、クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
図５は、吸入空気量算出部のブロック図である。
図６は、吸気圧力から吸入空気の質量流量を求める制御マップである。
図７は、燃料噴射量算出部及び燃料挙動モデルのブロック図である。
図８は、クランクパルスの等ピッチ、不等ピッチの検出原理の説明図である。
図９は、図１のエンジンコントロールユニットで行われるクランクパルス異常検出の演算処理を示すフローチャートである。
図１０は、クランクパルス異常の説明図である。
発明を実施するための最良の形態


【手続補正００４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が近すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置によれば、クランクシャフトの特定の回転位置を二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときにクランクパルス発生手段が異常であると検出する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が遠すぎるなどの異常を確実に検出することができる。




【手続補正書】
【提出日】平成17年1月12日(2005.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを制御するエンジン制御装置に関するものであり、特に燃料を噴射する燃料噴射装置を備えたエンジンの制御に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が普及するにつれて、燃料を噴射するタイミングや噴射燃料量、つまり空燃比などの制御が容易になり、高出力化、低燃費化、排ガスのクリーン化などを促進することができるようになった。このうち、特に燃料を噴射するタイミングについては、厳密には吸気バルブの状態、つまり一般的にはカムシャフトの位相状態を検出し、それに合わせて燃料を噴射するのが一般的である。しかしながら、カムシャフトの位相状態を検出するための所謂カムセンサは高価であり、特に二輪車などではシリンダヘッドが大型化するなどの問題があって採用できないことが多い。そのため、例えば特開平１０−２２７２５２号公報では、クランクシャフトの位相状態及び吸気圧力を検出し、それらから気筒の行程状態を検出するエンジン制御装置が提案されている。従って、この従来技術を用いることにより、カムシャフトの位相を検出することなく、行程状態を検出することができるので、その行程状態に合わせて燃料の噴射タイミングなどを制御することが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前述したクランクシャフトの位相は、例えばクランクシャフト自身或いはそれと同期回転する部材の外周に等間隔に歯を形成すると共に一部に不等間隔部分を形成し、この爪の回転移動に伴って磁気センサ等のクランクパルス発生手段でクランクパルスを発生し、このクランクパルスの状態から前記歯の不等間隔部分に相当するクランクシャフトの特定回転位置を検出すると共に、例えばそのクランクシャフトの特定回転位置からのクランクパルスの数からクランクシャフトの回転角度、即ち位相を検出することができる。しかしながら、例えば前記磁気センサ等のクランクパルス発生手段と前記歯との関係が適正でないと、適正なクランクパルスが発生されない恐れがある。具体的には、磁気センサ等のクランクパルス発生手段で発生されるクランクパルスは、本来、正弦波のように連続的に変化している電流値を所定値でオンオフ信号に二値化しているので、例えばセンサと歯とが近すぎるとパルスが長く或いはオフ部がなくなり、センサと歯とが遠すぎるとパルスが短く或いはオン部がなくなる。そして、従来は、このクランクパルス発生手段の異常を検出する具体的な手法がなかった。
【０００４】
本発明は前記諸問題を解決すべく開発されたものであり、クランクパルス発生手段の異常を確実に検出することが可能なエンジン制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
而して、本発明のうち請求項１に係るエンジン制御装置は、クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出し、前記クランクシャフトの所定回転量毎にパルス信号の送出を休止し、その後パルス信号の送出を再開して、パルス信号の送出休止時間の前後のパルス信号のピッチを、休止時間以外のパルス信号のピッチとは異なる不等ピッチとするクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスから不等ピッチを検出すると共に、検出された不等ピッチに基づいてクランクシャフトの位相を判定するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で判定されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段でクランクパルスが検出され続けている状態で、且つ不等ピッチが所定時間以上検出されないときに、前記クランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置は、前記請求項１の発明において、前記クランクパルス異常検出手段は、前記クランクシャフト位相検出手段で前記不等ピッチを二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係るエンジン制御装置によれば、クランクパルスが検出され続けている状態で、且つ不等ピッチが所定時間以上検出されないときに、前記クランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が近すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
【０００８】
また、本発明のうち請求項２に係るエンジン制御装置によれば、不等ピッチを二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときにクランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定する構成としたため、例えば磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段が遠すぎるなどの異常を確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、例えばオートバイ用のエンジン及びその制御装置の一例を示す概略構成である。このエンジン１は、４気筒４サイクルエンジンであり、シリンダボディ２、クランクシャフト３、ピストン４、燃焼室５、吸気管６、吸気バルブ７、排気管８、排気バルブ９、点火プラグ１０、点火コイル１１を備えている。また、吸気管６内には、アクセル開度に応じて開閉されるスロットルバルブ１２が設けられ、このスロットルバルブ１２の下流側の吸気管６に、燃料噴射装置としてのインジェクタ１３が設けられている。このインジェクタ１３は、燃料タンク１９内に配設されているフィルタ１８、燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６に接続されている。なお、このエンジン１は所謂独立吸気系であり、前記インジェクタ１３は、各気筒の各吸気管６に設けられている。
【００１０】
このエンジン１の運転状態は、エンジンコントロールユニット１５によって制御される。そして、このエンジンコントロールユニット１５の制御入力、つまりエンジン１の運転状態を検出する手段として、クランクシャフト３の回転角度、つまり位相を検出するためのクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ２０、シリンダボディ２の温度又は冷却水温度、即ちエンジン本体の温度を検出する冷却水温度センサ２１、排気管８内の空燃比を検出する排気空燃比センサ２２、吸気管６内の吸気圧力を検出するための吸気圧力センサ２４、吸気管６内の温度、即ち吸気温度を検出する吸気温度センサ２５が設けられている。そして、前記エンジンコントロールユニット１５は、これらのセンサの検出信号を入力し、前記燃料ポンプ１７、圧力制御バルブ１６、インジェクタ１３、点火コイル１１に制御信号を出力する。
【００１１】
ここで、前記クランク角度センサ２０から出力されるクランク角度信号の原理について説明する。本実施形態では、図２ａに示すように、クランクシャフト３の外周に、略等間隔で複数の歯２３を突設し、その接近を磁気センサ等のクランク角度センサ２０で検出して、適宜電気的処理、所謂所定値による二値化処理を施してパルス信号を送出する。各歯２３間の周方向へのピッチは、クランクシャフト３の位相（回転角度）にして３０°であり、各歯２３の周方向への幅は、クランクシャフト３の位相（回転角度）にして１０°としている。但し、一箇所だけ、このピッチに従っておらず、その他の歯２３のピッチに対して二倍のピッチになっている箇所がある。それは、図２ａに二点鎖線で示すように、本来、歯のある部分に歯がない、特殊な設定になっており、この部分が不等間隔、即ち特定の回転位置に相当する。以下、この部分を歯抜け部とも記す。
【００１２】
従って、クランクシャフト３が等速回転しているときの各歯２３のパルス信号列は図２ｂのように表れる。そして、図２ａは圧縮上死点時の状態を示している（排気上死点も形態としては同じである）が、この圧縮上死点時の直前のパルス信号を図示“０”とし、その次のパルス信号に図示“１”、次のパルス信号に図示“２”、といった順で図示“４”までナンバリング（番号付け）する。この図示“４”のパルス信号に相当する歯２３の次は歯抜け部なので、それを、あたかも歯が存在すると考えて１歯余分にカウントし、次の歯２３のパルス信号には図示“６”とナンバリングする。これを繰り返してゆくと、今度は図示“１６”のパルス信号の次に歯抜け部が接近するので、前述と同様に１歯余分にカウントし、次の歯２３のパルス信号には図示“１８”とナンバリングする。クランクシャフト３が二回転すると、４つの行程のサイクルが全て完了するので、図示“２３”までナンバリングが済んだら、次の歯２３のパルス信号には再び図示“０”とナンバリングする。原則的に、この図示“０”とナンバリングされた歯２３のパルス信号の直後が圧縮上死点になっているはずである。このように、検出されたパルス信号列、又はその単体のパルス信号をクランクパルスと定義する。そして、このクランクパルスに基づいて、後述のようにして行程検出を行うと、クランクタイミングを検出することができる。なお、前記歯２３は、クランクシャフト３と同期回転する部材の外周に設けても、全く同じである。
【００１３】
一方、前記エンジンコントロールユニット１５は、図示されないマイクロコンピュータなどによって構成されている。図３は、このエンジンコントロールユニット１５内のマイクロコンピュータで行われるエンジン制御演算処理の実施形態を示すブロック図である。この演算処理では、前記クランク角度信号からエンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部２６と、同じくクランク角度信号及び前記吸気圧力信号からクランクタイミング情報、即ち行程状態を検出するクランクタイミング検出部２７と、このクランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記吸気温度信号及び前記吸気圧力信号から吸入空気量を算出する吸入空気量算出部２８と、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記吸入空気量算出部２８で算出された吸入空気量に基づいて目標空燃比を設定したり、加速状態を検出したりすることにより、燃料噴射量と燃料噴射時期を算出設定する燃料噴射量設定部２９と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記燃料噴射量設定部２９で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じた噴射パルスを前記インジェクタ１３に向けて出力する噴射パルス出力部３０と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び前記燃料噴射量設定部２９で設定された燃料噴射量に基づいて点火時期を設定する点火時期設定部３１と、前記クランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報を読込み、前記点火時期設定部３１で設定された点火時期に応じた点火パルスを前記点火コイル１１に向けて出力する点火パルス出力部３２とを備えて構成される。
【００１４】
前記エンジン回転数算出部２６は、前記クランク角度信号の時間変化率から、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転速度をエンジン回転数として算出する。具体的には、前記隣合う歯２３間の位相を、対応するクランクパルス検出所要時間で除したエンジン回転数の瞬間値と、その移動平均値からなるエンジン回転数の平均値とを算出する。
前記クランクタイミング検出部２７は、前述した特開平１０−２２７２５２号公報に記載される行程判別装置と同様の構成を有し、これにより例えば図４に示すように各気筒毎の行程状態を検出し、それをクランクタイミング情報として出力する。即ち、４サイクルエンジンにおいて、クランクシャフトとカムシャフトとは所定の位相差で常時回転し続けているから、例えば図４に示すようにクランクパルスが読込まれているとき、前述した歯抜け部から四番目の図示“９”又は“２１”のクランクパルスは排気行程か又は圧縮行程の何れかである。周知のように、排気行程では排気バルブが開き、吸気バルブが閉じているので吸気圧力が高く、圧縮行程の初期は、未だ吸気バルブが開いているために吸気圧力が低く、若しくは吸気バルブが閉じていても、先行する吸気行程で吸気圧力が低くなっている。従って、吸気圧力が低いときの図示“２１”のクランクパルスは圧縮行程にあることを示しており、図示“０”のクランクパルスが得られた直後が圧縮上死点になる。このようにして、何れかの行程状態が検出できたら、この行程の間を、クランクシャフトの回転速度で補間すれば、現在の行程状態を更に細かく検出することができる。また、このように何れか気筒の行程が検出できれば、本実施形態の四つの気筒は所定の位相差で常時回転し続けているから、その他の気筒の行程も自ずと検出できる。
【００１５】
前記吸入空気量算出部２８は、図５に示すように、前記吸気圧力信号及びクランクタイミング情報から吸気圧力を検出する吸気圧力検出部２８１と、吸気圧力から吸入空気の質量流量を検出するためのマップを記憶している質量流量マップ記憶部２８２と、この質量流量マップを用いて、検出された吸気圧力に応じた質量流量を算出する質量流量算出部２８３と、前記吸気温度信号から吸気温度を検出する吸気温度検出部２８４と、前記質量流量算出部２８３で算出された吸入空気の質量流量と前記吸気温度検出部２８４で検出された吸気温度とから吸入空気の質量流量を補正する質量流量補正部２８５とを備えて構成されている。つまり、前記質量流量マップは、例えば吸気温度２０℃のときの質量流量で作成されているため、実際の吸気温度（絶対温度比）でこれを補正して吸入空気量を算出する。
【００１６】
本実施形態では、圧縮行程における下死点から吸気バルブ閉じタイミング間の吸気圧力値を用いて吸入空気量を算出する。即ち、吸気バルブ解放時は吸気圧力と気筒内圧力とがほぼ同等となるため、吸気圧力と気筒内容積及び吸気温度が分かれば気筒内空気質量を求めることができる。しかしながら、吸気バルブは圧縮行程開始後もしばらく開いているため、この間に気筒内と吸気管との間で空気が出入りして、下死点以前の吸気圧力から求めた吸入空気量は、実際に気筒内に吸入された空気量と異なる可能性がある。そのため、同じ吸気バルブ解放時でも、気筒内と吸気管との間で空気の出入りがない圧縮行程の吸気圧力を用いて吸入空気量を算出する。なお、更に厳密を期すために、既燃ガス分圧の影響を考慮して、それと相関の高いエンジン回転数を用いて、実験で求めたエンジン回転数に応じた補正を施してもよい。
【００１７】
また、独立吸気系である本実施形態では、吸入空気量算出のための質量流量マップは、図６に示すように、吸気圧力と比較的リニアな関係のものを用いている。これは、求める空気質量がボイルシャルルの法則（ＰＶ＝ｎＲＴ）に基づいているためである。これに対して、吸気管が全ての気筒で連結されている場合には、他の気筒の圧力の影響により、吸気圧力≒気筒内圧力という前提が成り立たないため、図に破線で示すようなマップを用いなければならない。
【００１８】
前記燃料噴射量設定部２９は、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数２６及び前記吸気圧力信号に基づいて定常時目標空燃比を算出する定常時目標空燃比算出部３３と、この定常時目標空燃比算出部３３で算出された定常時目標空燃比及び前記吸入空気量算出部２８で算出された吸入空気量に基づいて定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する定常時燃料噴射量算出部３４と、この定常時燃料噴射量算出部３４で定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出するのに用いられる燃料挙動モデル３５と、前記クランク角度信号及び吸気圧力信号及びクランクタイミング検出部２７で検出されたクランクタイミング情報に基づいて加速状態を検出する加速状態検出手段４１と、この加速状態検出手段４１で検出された加速状態に応じて、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数に応じた加速時燃料噴射量及び燃料噴射時期を算出する加速時燃料噴射量算出部４２とを備えている。前記燃料挙動モデル３５は、実質的に、前記定常時燃料噴射量算出部３４と一体のものである。即ち、燃料挙動モデル３５がなければ、吸気管内噴射を行う本実施形態では、正確な燃料噴射量や燃料噴射時期の算出設定ができないのである。なお、燃料挙動モデル３５は、前記吸気温度信号及びエンジン回転数及び冷却水温度信号を必要とする。
【００１９】
前記定常時燃料噴射量算出部３４と燃料挙動モデル３５とは、例えば図７のブロック図のように構成されている。ここでは、前記インジェクタ１３から吸気管６内に噴射される燃料噴射量をＭF-INJ 、そのうち吸気管６壁に付着する燃料付着率をＸとすると、前記燃料噴射量ＭF-INJ のうち、気筒内に直接噴射される直接流入量は（（１−Ｘ）×ＭF-INJ ）となり、吸気管壁に付着する付着量は（Ｘ×ＭF-INJ ）となる。この付着した燃料のうちの幾らかは吸気管壁に沿って気筒内に流れ込む。その残量を燃料残留量ＭF-BUF とすると、この燃料残留量ＭF-BUF のうち、吸気流れによって持ち去られる持ち去り率をτとすると、持ち去られて気筒内に流入する流入量は（τ×ＭF-BUF ）となる。
【００２０】
そこで、この定常時燃料噴射量算出部３４では、まず前記冷却水温度ＴW から冷却水温補正係数テーブルを用いて冷却水温補正係数ＫW を算出する。一方、前記吸入空気量ＭA-MAN に対し、例えばスロットル開度が零であるときに燃料をカットする燃料カットルーチンを行い、次に吸入空気温度ＴA を用いて温度補正された空気流入量ＭA を算出し、これに前記目標空燃比ＡＦ0 の逆比を乗じ、更に前記冷却水温補正係数ＫW を乗じて要求燃料流入量ＭF を算出する。これに対して、前記エンジン回転数ＮE 及び吸気圧力ＰA-MAN から燃料付着率マップを用いて前記燃料付着率Ｘを求めると共に、同じくエンジン回転数ＮE 及び吸気圧力ＰA-MAN から持ち去り率マップを用いて前記持ち去り率τを算出する。そして、前回の演算時に求めた燃料残留量ＭF-BUF に前記持ち去り率τを乗じて燃料持ち去り量ＭF-TAを算出し、これを前記要求燃料流入量ＭF から減じて前記燃料直接流入量ＭF-DIR を算出する。前述のように、この燃料直接流入量ＭF-DIR は、前記燃料噴射量ＭF-INJ の（１−Ｘ）倍であるから、ここでは（１−Ｘ）で除して定常時燃料噴射量ＭF-INJ を算出する。また、前回までに吸気管に残留した燃料残留量ＭF-BUF のうち、（（１−τ）×ＭF-BUF ）が今回も残留するため、これに前記燃料付着量（Ｘ×ＭF-INJ ）を和して、今回の燃料残留量ＭF-BUF とする。
【００２１】
なお、前記吸入空気量算出部２８で算出される吸入空気量が、これから爆発（膨張）行程に入る吸気行程の一つ前のサイクルの吸気行程の終盤又はそれに続く圧縮行程の初期で検出されたものであるため、この定常時燃料噴射量算出部３４で算出設定される定常時燃料噴射量及び燃料噴射時期も、その吸入空気量に応じた、一つ前のサイクルの結果である。
【００２２】
また、前記加速状態検出部４１は、加速状態閾値テーブルを有している。これは、前記吸気圧力信号のうち、現在と同じ行程、具体的には排気行程か又は吸気行程で且つ同じクランク角度での吸気圧力と現在の吸気圧力との差分値を求め、その値を所定の値と比較して加速状態であることを検出するための閾値であり、具体的には各クランク角度毎に異なる。従って、加速状態の検出には、前記吸気圧力の前回値との差分値を、各クランク角度で異なる所定値と比較して行う。なお、加速状態の検出は、前回加速状態が検出されてから所定サイクル経過後に行う。
【００２３】
また、前記加速時燃料噴射量算出部４２は、前記加速状態検出部４１で加速状態が検出されたときに、前記吸気圧力の現在値と前回値との差分値、及びエンジン回転数ＮE に応じた加速時燃料噴射量ＭF-ACC を三次元マップから算出する。なお、この実施形態では加速時燃料噴射時期を、前記加速状態検出部４１で加速状態が検出されたときとし、つまり加速状態が検出されたら、即座に前記加速時燃料噴射量ＭF-ACC を噴射するものとする。
【００２４】
また、前記点火時期設定部３１は、前記エンジン回転数算出部２６で算出されたエンジン回転数及び目標空燃比算出部３３で算出された目標空燃比に基づいて基本点火時期を算出する基本点火時期算出部３６と、前記加速時燃料噴射量算出部４２で算出された加速時燃料噴射量に基づいて前記基本点火時期算出部３６で算出された基本点火時期を補正する点火時期補正部８とを備えて構成される。
【００２５】
前記基本点火時期算出部３６は、現在のエンジン回転数と、そのときの目標空燃比で、最も発生トルクが大きくなる点火時期をマップ検索などにより求め、基本点火時期として算出する。つまり、この基本点火時期算出部３６で算出される基本点火時期は、前記定常時燃料噴射量算出部３４と同様に、一つ前のサイクルの吸気行程の結果に基づいている。また、前記点火時期補正部３８では、前記加速時燃料噴射量算出部４２で算出された加速時燃料噴射量に応じ、この加速時燃料噴射量が前記定常時燃料噴射量に加算されたときの気筒内空燃比を求め、その気筒内空燃比が前記定常時目標空燃比算出部３３で設定された目標空燃比と大きく異なるときに、当該気筒内空燃比、エンジン回転数、吸気圧力を用いて新たな点火時期を設定することで点火時期を補正するものである。
【００２６】
このように本実施形態のエンジン制御装置は、カムセンサ及びスロットルセンサを用いることなく、吸気圧力及びクランクパルスを用いてエンジンの運転状態を適切に制御することができる。ところで、前述したように磁気センサ等で構成されるクランクパルス発生手段としてのクランク角度センサ２０は、歯２３の接近の状態を電流値変化で捉えているので、当該クランク角度センサ２０と歯２３とが近ければ電流値は大きくなり、遠ければ小さくなる。これを或る一定の所定値で二値化すると、電流値が大きいときにはクランクパルスが長くなる、或いはオフ部がなくなり、電流値が小さいときにはクランクパルスが短くなる、或いはオン部がなくなる可能性がある。このようなクランクパルス異常は、クランク角度センサと歯との相対位置のみならず、クランク角度センサの取付けの向きや、歯の精度などによっても発生する。
【００２７】
一方、本実施形態では、前記歯抜け部に相当する不等間隔部（以下、不等ピッチとも記す）と通常の等間隔部（以下、等ピッチとも記す）とを以下のようにして検出している。即ち、図８に示すように、前のクランクパルス幅をＴ1 、クランクパルスのオフ部の幅をＴ2 、次のクランクパルス幅をＴ3 （何れも時間相当）としたとき、前記オフ部の幅Ｔ2 を前のクランクパルス幅Ｔ1 と次のクランクパルス幅Ｔ3 との和で除した値をクランクパルス比Ｉとして算出し、このクランクパルス比Ｉが所定値αより小さければ等ピッチ、大きければ不等ピッチとみなす。この判定方法によれば、クランクシャフトの回転変動、つまりエンジン回転数の変化に対してより確実に不等ピッチ、等ピッチを検出することができる反面、前述のようにクランクパルスが長くなったり短くなったりすると、不等ピッチ、等ピッチの検出が不確実になるという問題がある。
【００２８】
そこで、前記エンジンコントロールユニット１５内では、図９に示す演算処理によってクランクパルスの異常検出を行う。この演算処理は、例えば各クランクパルス入力後、当該クランクパルスの立下り時に割込処理によって行われる。また、この演算処理では、特に通信のためのステップを設けていないが、演算に必要な情報は随時読込まれるし、演算の結果は随時記憶される。
【００２９】
この演算処理では、まずステップＳ１で前記クランクパルス比Ｉを算出する。
次にステップＳ２に移行して、前記ステップＳ１で算出されたクランクパルス比Ｉが所定値αより大きいか否か、即ち不等ピッチであるか否かを判定し、歯抜け部である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ４に移行する。
前記ステップＳ３では、クランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ0 でないか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ0 でない場合にはステップＳ５に移行し、そうでない場合にはステップＳ６に移行する。
【００３０】
前記ステップＳ５では、インターバル異常カウンタＣＮＴをインクリメントしてからステップＳ７に移行する。
前記ステップＳ７では、前記クランクパルスカウンタＴを“０”にクリアしてからステップＳ８に移行する。
前記ステップＳ８では、前記インターバル異常カウンタＣＮＴが所定値ＣＮＴ0 以上であるか否かを判定し、当該インターバル異常カウンタＣＮＴが所定値ＣＮＴ0 以上である場合にはステップＳ９に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００３１】
また、前記ステップＳ６では、前記インターバル異常カウンタＣＮＴを“０”にクリアしてからステップＳ１０に移行する。
前記ステップＳ１０では、前記クランクパルスカウンタＴを“０”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
一方、前記ステップＳ４では、前記クランクパルスカウンタＴをインクリメントしてからステップＳ１１に移行する。
【００３２】
前記ステップＳ１１では、前記クランクパルスカウンタＴがカウントアップ値ＴMAX 以上であるか否かを判定し、当該クランクパルスカウンタＴがカウントアップ値ＴMAX 以上である場合には前記ステップＳ９に移行し、そうでない場合にはステップＳ１２に移行する。
前記ステップＳ１２では、予め設定された所定時間内に予め設定された所定値以上のクランクパルスを検出できないか否かを判定し、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない場合にはステップＳ１３に移行し、そうでない場合にはステップＳ１４に移行する。
【００３３】
前記ステップＳ１３では、クランクパルス検出不能カウンタＫをインクリメントしてからステップＳ１５に移行する。
前記ステップＳ１５では、前記クランクパルス検出不能カウンタＫがカウントアップ値ＫMAX 以上であるか否かを判定し、当該クランクパルス検出不能カウンタＫがカウントアップ値ＫMAX 以上である場合には前記ステップＳ９に移行し、そうでない場合にはメインプログラムに復帰する。
【００３４】
前記ステップＳ１４では、前記クランクパルス検出不能カウンタＫを“０”にクリアしてからメインプログラムに復帰する。
また、前記ステップＳ９では、クランクパルス異常判定を行うと共に、所定のフェールセーフ処理を行ってから演算処理を終了する。このフェールセーフ処理では、例えば気筒毎に点火を次第に間引くとか、各気筒の点火を次第に遅角側に移行するとか、スロットルを、最初は速く、その後、ゆっくりと閉じるなどにより、エンジントルクを漸減することや、或いは異常表示を行うことなどが挙げられる。
【００３５】
この演算処理によれば、前の不等ピッチ、つまりクランクシャフトの特定の回転位置が検出されてから次の不等ピッチ（クランクシャフト特定回転位置）が検出されるまでの間に、そうでないピッチ、つまり等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタＴが所定値Ｔ0 でない状態が所定値ＣＮＴ0 以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、前記等ピッチのクランクパルスに対してインクリメントされるクランクパルスカウンタＴがカウントアップ値ＴMAX 以上になると、換言すると不等ピッチの検出されない時間が、カウンタのカウントアップする所定時間経過すると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。また、所定時間内に所定値以上のクランクパルスを検出できない状態がカウントアップ値ＫMAX 以上繰り返されると、クランクパルス異常であると判定すると共に前述したようなフェールセーフ処理が行われる。
【００３６】
図１０ａに示すように、本実施形態の場合、不等ピッチと不等ピッチの間の本来の当ピッチのクランクパルスは“１１”である。しかしながら、前述したようなクランクパルスの異常により、図１０ｂのように不等ピッチを検出できない（クランク角度センサと歯とが近すぎる）とか、図１０ｃのように不等ピッチ間の当ピッチのクランクパルス数が“１１”でない（クランク角度センサと歯とが遠すぎる）という状態が考えられる。前記図９の演算処理によれば、これらのいずれの場合もクランクパルス異常として検出できる。更に、例えばキックスタートなどによりクランクパルスは検出できるものの、所定時間内に所定値以上のクランクパルスが検出できないとき、或いはその状態がカウントアップ値ＫMAX 以上継続するような場合、つまりエンジンが回転始動しないときにも（原因はクランクパルス以外であっても）フェールセーフを行うことが可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態では、吸気管内噴射型エンジンについてのみ詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、気筒内噴射型エンジン、所謂直噴型エンジンにも適用可能である。但し、直噴型エンジンでは、吸気管に燃料が付着することはないから、それを考慮する必要はなく、空燃比の算出には噴射される燃料量総量を代入すればよい。
また、前記実施形態では、気筒数が４気筒の、所謂マルチシリンダ型エンジンについて詳述したが、本発明のエンジン制御装置は、単気筒エンジンにも同様に展開できる。
【００３８】
また、エンジンコントロールユニットは、マイクロコンピュータに代えて各種の演算回路で代用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】オートバイ用のエンジン及びその制御装置の概略構成図である。
【図２】図１のエンジンでクランクパルスを送出する原理の説明図である。
【図３】本発明のエンジン制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図４】クランクシャフトの位相と吸気圧力から行程状態を検出する説明図である。
【図５】吸入空気量算出部のブロック図である。
【図６】吸気圧力から吸入空気の質量流量を求める制御マップである。
【図７】燃料噴射量算出部及び燃料挙動モデルのブロック図である。
【図８】クランクパルスの等ピッチ、不等ピッチの検出原理の説明図である。
【図９】図１のエンジンコントロールユニットで行われるクランクパルス異常検出の演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】クランクパルス異常の説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１はエンジン
３はクランクシャフト
４はピストン
５は燃焼室
６は吸気管
７は吸気バルブ
８は排気管
９は排気バルブ
１０は点火プラグ
１１は点火コイル
１２はスロットルバルブ
１３はインジェクタ
１５はエンジンコントロールユニット
２０はクランク角度センサ
２１は冷却水温度センサ
２３は歯
２４は吸気圧力センサ
２５は吸気温度センサ
２７はクランクタイミング検出部
２８は吸入空気量算出部
２９は燃料噴射量設定部
３１は点火時期設定部
３３は定常時目標空燃比算出部
３４は定常時燃料噴射量算出部
４１は加速状態検出部
４２は加速時燃料噴射量算出部
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転に伴ってパルス信号を送出し、前記クランクシャフトの所定回転量毎にパルス信号の送出を休止し、その後パルス信号の送出を再開して、パルス信号の送出休止時間の前後のパルス信号のピッチを、休止時間以外のパルス信号のピッチとは異なる不等ピッチとするクランクパルス発生手段と、前記クランクパルス発生手段から送出されるパルス信号をクランクパルスとして検出し、当該クランクパルスから不等ピッチを検出すると共に、検出された不等ピッチに基づいてクランクシャフトの位相を判定するクランクシャフト位相検出手段と、エンジンの吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段と、前記クランクシャフト位相検出手段で判定されたクランクシャフトの位相及び前記吸気圧力検出手段で検出された吸気圧力に基づいてエンジンの運転状態を制御するエンジン制御手段と、前記クランクシャフト位相検出手段でクランクパルスが検出され続けている状態で、且つ不等ピッチが所定時間以上検出されないときに、前記クランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定するクランクパルス異常検出手段とを備えたことを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
前記クランクパルス異常検出手段は、前記クランクシャフト位相検出手段で前記不等ピッチを二回検出する間に、検出されたクランクパルスの数が所定値以外のときに前記クランクパルス発生手段の取付状態が異常であると判定することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【国際調査報告】
2004013479.tif 000013
2004013479.tif 000014
2004013479.tif 000015
2004013479.tif 000016