(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のクランク位置同期装置に関し、通信回路のコストアップなしに、第１電子制御装置と少なくとも１つの第２電子制御装置との間でクランク位置を良好に同期させることを目的とする。【解決手段】クランク角センサ１６およびカム角センサ１８が接続されたメインマイコン１２と、サブマイコン１４とを、メインマイコン１２とサブマイコン１４とを接続する通信線２２とを備える。メインマイコン１２は、クランク角センサ１６から出力されるクランク信号を受信し、受信したクランク信号に基づいて１０°ＣＡ毎にクランク位置のメインカウント値をカウントする。そして、メインマイコン１２は、メインカウント値に応じてＨｉ時間の異なるパルス信号をサブマイコン１４に送信する。一方、サブマイコン１４は、受信するパルス信号によってメインカウント値を把握し、当該パルス信号に基づいて自身のサブカウント値を算出する。【選択図】図２
2013057253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電子制御装置と、当該第１電子制御装置と通信可能な少なくとも１つの第２電子制御装置とを備え、前記第１電子制御装置と前記少なくとも１つの第２電子制御装置との間で内燃機関のクランク軸の回転位置であるクランク位置を同期させる内燃機関のクランク位置同期装置であって、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記クランク位置を検出するクランク角センサから出力されるクランク信号を受信するクランク信号受信手段と、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、受信したクランク信号に基づいて、所定のクランク角周期毎に前記クランク位置をカウントする第１クランクカウンタ手段と、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記第１クランクカウンタ手段がカウントする前記クランク位置の第１カウント値に応じて時間幅の異なるパルス信号を、前記所定のクランク角周期毎に前記少なくとも１つの第２電子制御装置に向けて送信するパルス信号送信手段と、
前記少なくとも１つの第２電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記所定のクランク角周期毎に受信する前記パルス信号に基づいて、前記クランク位置の第２カウント値を算出する第２クランクカウンタ手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関のクランク位置同期装置。
【請求項２】
前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値に応じて時間幅の異なる前記パルス信号とは、前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値に応じてハイ出力時間の異なる矩形の信号であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランク位置同期装置。
【請求項３】
前記第１電子制御装置は、前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値と、前記内燃機関のカム軸の回転に応じてカム角センサから出力されるカム信号とに基づいて、気筒判別を行うことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関のクランク位置同期装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のクランク位置同期装置に係り、特に、内燃機関を制御するために備えられる第１電子制御装置と第２電子制御装置との間でクランク位置を同期させるうえで好適なクランク位置同期装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、２つの電子制御装置（ＥＣＵ）間で通信を行う内燃機関用の電子制御システムが開示されている。この従来の電子制御システムでは、一方の電子制御装置（ＥＣＵ１１）から他方の電子制御装置（ＥＣＵ１２Ａ）に対してデータ（クランク角度）をシリアル通信で送信するようにしている。そして、上記他方の電子制御装置が受信するクランク角度への通信遅れの影響を補正するために、このシリアル通信とは別に設けられたパラレル通信を利用して、通信開始信号を上記一方の電子制御装置から上記他方の電子制御装置に送信することで、上記一方の電子制御装置から上記他方の電子制御装置への通信遅れ時間を計測するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９２１６８号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１８０２号公報
【特許文献３】特開２００３−１６６８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の手法では、受信側の上記他方の電子制御装置において、通信遅れの影響を軽減したクランク角度が得られるようにするためには、クランク角度のデータ送信用のシリアル通信ラインに加えて、パラレル通信ラインを別途設けることが必要となる。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、通信回路のコストアップなしに、第１電子制御装置と少なくとも１つの第２電子制御装置との間でクランク位置を良好に同期させることのできる内燃機関のクランク位置同期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】
第１の発明は、内燃機関のクランク位置同期装置であって、
第１電子制御装置と、当該第１電子制御装置と通信可能な少なくとも１つの第２電子制御装置とを備え、前記第１電子制御装置と前記少なくとも１つの第２電子制御装置との間で内燃機関のクランク軸の回転位置であるクランク位置を同期させる内燃機関のクランク位置同期装置であって、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記クランク位置を検出するクランク角センサから出力されるクランク信号を受信するクランク信号受信手段と、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、受信したクランク信号に基づいて、所定のクランク角周期毎に前記クランク位置をカウントする第１クランクカウンタ手段と、
前記第１電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記第１クランクカウンタ手段がカウントする前記クランク位置の第１カウント値に応じて時間幅の異なるパルス信号を、前記所定のクランク角周期毎に前記少なくとも１つの第２電子制御装置に向けて送信するパルス信号送信手段と、
前記少なくとも１つの第２電子制御装置において実行される処理により実現される手段であって、前記所定のクランク角周期毎に受信する前記パルス信号に基づいて、前記クランク位置の第２カウント値を算出する第２クランクカウンタ手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値に応じて時間幅の異なる前記パルス信号とは、前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値に応じてハイ出力時間の異なる矩形の信号であることを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記第１電子制御装置は、前記第１クランクカウンタ手段の前記第１カウント値と、前記内燃機関のカム軸の回転に応じてカム角センサから出力されるカム信号とに基づいて、気筒判別を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、上記少なくとも１つの第２電子制御装置では、第１電子制御装置においてカウントされるクランク位置の第１カウント値に応じて時間幅の異なるパルス信号が受信される。これにより、上記少なくとも１つの第２電子制御装置側において、所定のクランク角周期毎に第１電子制御装置側の第１カウント値がどのような値であるかを把握することができるようになる。そして、第１カウント値に基づいて、自身の第２カウント値を算出することができる。このような構成によれば、通信回路のコストアップなしに、第１電子制御装置と少なくとも１つの第２電子制御装置との間でクランク位置を良好に同期させることが可能となる。
【００１０】
第２の発明によれば、第１カウント値に応じて時間幅の異なる上記パルス信号として、当該第１カウント値に応じてハイ出力時間の異なる矩形の信号を利用して、両電子制御装置間でクランク位置を良好に同期させることが可能となる。
【００１１】
第３の発明によれば、上記少なくとも１つの第２電子制御装置側において、第１電子制御装置側で認識するクランク位置と同期したクランク位置を、気筒判別がなされた状態の値で認識できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるクランク位置同期装置を構成する電子制御装置システムの概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるメインマイコンおよびサブマイコン間のクランク角の同期手法を説明するための図である。
【図３】メインカウント値とサブマイコンに送信されるパルス信号のＨｉ時間との関係を表した図である。
【図４】メインカウント値とサブマイコンに送信されるパルス信号のＨｉ時間との他の関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるクランク位置同期装置を構成する電子制御装置システム１０の概略図である。図１に示す電子制御装置システム１０は、図示省略する内燃機関に搭載されているものとする。
【００１４】
図１に示すように、電子制御装置システム１０は、内燃機関の制御（エンジン制御）において主に用いる電子制御装置（ＥＣＵ）として、メインマイコン１２を備えている。また、電子制御装置システム１０は、処理負荷の高い特定の制御（ここでは、一例として、後述の筒内圧力センサ２０を利用した制御（ＣＰＳ制御））を担うサブマイコン１４を備えている。
【００１５】
すなわち、本実施形態の電子制御装置システム１０は、メインマイコン１２への処理負荷の集中を防止するために、処理負荷の高いＣＰＳ制御を担うサブマイコン１４をメインマイコン１２とは別に実装した分散型のシステムである。尚、メインマイコン１２およびサブマイコン１４は、それぞれ、図示省略するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力回路等からなるマイクロコンピュータである。
【００１６】
また、図１に示すように、メインマイコン１２の入力部には、内燃機関のクランク軸の回転位置であるクランク位置を検出するクランク角センサ１６と、内燃機関のカム軸の回転位置を検出するカム角センサ１８とが電気的に接続されている。サブマイコン１４には、筒内圧力を検出する筒内圧力センサ（ＣＰＳ）２０が電気的に接続されている。また、メインマイコン１２の出力ポートとサブマイコン１４の入力ポートとは、通信線２２を介して接続されている。
【００１７】
本実施形態で用いられるクランク角センサ１６およびカム角センサ１８は、周知の構成を有する磁気センサである。より具体的には、ここでは詳細な図示は省略するが、クランク角センサ１６は、タイミングローターと、当該タイミングローターの近傍に配置された検出コイルと、波形整形回路（ＩＣ回路）とを備えている。上記タイミングローターは、クランク軸の先端部に固定されたものであり、その周囲には所定角度（ここでは、１０°とする）毎に、上死点検出用の２つの歯が欠歯した３４個の信号歯（突起）が形成されている。上記検出コイルが発生する磁界は、クランク軸の回転に伴う上記信号歯の近づきと遠のきに伴って変化し、その結果、上記波形整形回路の内部電圧が変化する。波形整形回路は、そのように変化する内部電圧の波形を自ら波形整形し、矩形波の電気信号（ここでは、「ＮＥ信号」と称する）としてメインマイコン１２に出力する。つまり、クランク角センサ１６を用いることで、１０°ＣＡ毎のＮＥ信号を検出し、かつ、信号歯が欠歯した箇所を利用して上死点を検出することができる。また、カム角センサ１８についても、クランク角センサ１６と同様の磁気センサとして構成されている。このようなカム角センサ１８では、気筒判別のために、所定気筒（例えば、＃１気筒）の上死点の到来とともに変化する矩形波の電気信号（ここでは、「Ｇ２信号」と称する。）が得られるように構成されている。
【００１８】
図２は、本発明の実施の形態１におけるメインマイコン１２およびサブマイコン１４間のクランク角の同期手法を説明するための図である。
メインマイコン１２では、上記のクランク角センサ１６およびカム角センサ１８からのＮＥ信号およびＧ２信号を利用して気筒判別を行うようになっている。また、メインマイコン１２は、クランク角センサ１６から周期的に出力されるＮＥ信号を利用して、クランク軸の所定の回転位置（例えば、＃１気筒の上死点が到来するタイミング）を基準（ゼロ）として、クランク位置を０°ＣＡから７２０°ＣＡまでの間でカウントするクランクカウンタとしての機能を有している。
【００１９】
サブマイコン１４を利用して行われるＣＰＳ制御では、クランク角度毎の燃焼圧を算出するために、クランク角度を把握する必要がある。また、メインマイコン１２が行うエンジン制御との間でサブマイコン１４が行うＣＰＳ制御の整合を図るためには、両マイコン１２、１４が認識するクランク角度が一致していることが望ましい。
【００２０】
そこで、複数のマイコン間のクランクカウンタの同期をとるための方法として、ＣＳＩやＣＡＮ等の通信を用いて、各マイコンにおいて認識するクランクカウンタの情報を互いに通知しあうことが考えられる。
しかしながら、既存の時間同期通信に対してそのような情報を乗せる場合、通信遅延のせいで互いのクランクカウントの同期が正しくとれなかったり、または同期を取るタイミングが遅れたりすることになる。より具体的には、通常、制御に使う通信では、２ｍｓ周期などの時間同期通信に様々な制御情報を多重化して乗せている。例えば、２ｍｓ周期の通信を利用したとすると、通信遅延は最悪の場合で４ｍｓとなることが懸念される。この４ｍｓをクランク角度に換算すると、約１２００ｒｐｍでは３０°ＣＡ、２５００ｒｐｍでは６０°ＣＡ、５０００ｒｐｍでは１２０°ＣＡとなり、クランクカウンタの同期をとろうにも、これらの角度分のクランク角度のずれがマイコン間で生ずることになる。
また、角度同期通信を利用する場合には、通信遅延を抑えることはできるが、クランクカウンタ同期のために専用の通信チャネルを用意しなければならず、リソーセスが無駄になってしまい、コストアップに繋がってしまう。より具体的には、時間同期通信では、クランクカウンタがカウント値を算出してから次の通信タイミングまで通信開始を待たなければならないが、角度同期通信の場合であれば、クランクカウンタがカウント値を算出した直後に通信を開始できるようになる。しかしながら、角度同期通信は特殊なものであるため、他の制御情報を多重化することができず、通信チャネルをクランクカウンタの同期のためだけに占有してしまうことになる。
【００２１】
これに対し、本実施形態では、メインマイコン１２とサブマイコン１４との間でクランク位置を同期させるために、次のような手法を採用するようにした。すなわち、メインマイコン１２では、先ず、従来通りにＮＥ信号およびＧ２信号に基づく気筒判別が行われている状態で、クランク角センサ１６から周期的に受信するＮＥ信号に基づいて、クランク位置のカウント値（以下、メインマイコン１２のカウント値を、単に「メインカウント値」と称する）のカウントが行われる。
【００２２】
次いで、メインマイコン１２では、算出されたメインカウント値に応じて時間幅の異なる（矩形波の）パルス信号がサブマイコン１４に向けて１０°ＣＡ毎に出力（送信）される。
【００２３】
図３は、メインカウント値とサブマイコン１４に送信されるパルス信号のＨｉ時間との関係を表した図である。尚、ここでは、＃１気筒のピストンが圧縮上死点に位置している時のクランク角度を０°ＣＡとする。
メインマイコン１２では、クランク角度で１０°ＣＡ毎にメインカウント値がカウントされる。図３に示すように、１０°ＣＡ毎のメインカウント値には、それぞれに対応したパルス信号のＨｉ時間（当該信号がＨｉレベルの出力を示す時間）が異なる値で割り当てられている。メインマイコン１２には、この図３に示すようなメインカウント値と信号Ｈｉ時間との関係が予め記憶されており、メインマイコン１２は、そのような関係を利用して、メインカウント値に対応したＨｉ時間を有するパルス信号を出力する。
【００２４】
一方、サブマイコン１４では、メインマイコン１２から出力された上記パルス信号が、図３に示すように、ＮＥ信号の立ち上がり側の有効エッジのタイミングにおいて１０°ＣＡ毎に受信される。そのうえで、サブマイコン１４では、受信した当該パルス信号に基づいて、自身のためにクランク位置のカウント値（以下、サブマイコン１４のカウント値を、単に「サブカウント値」と称する）が算出される。より具体的には、サブマイコン１４にも、メインマイコン１２から受信する信号Ｈｉ時間とサブカウント値との関係（上記図３に示すものと同様の関係（メインカウント値をそのままサブカウント値に置き換えたもの）が記憶されている。そして、サブマイコン１４では、そのような関係をメインマイコン１２とは逆方向に利用する形で、信号Ｈｉ時間の情報からサブカウント値が算出される。
【００２５】
以上説明した本実施形態のクランク位置の同期手法によれば、メインマイコン１２でカウント（算出）されたクランク位置の情報（すなわち、メインカウント値）が、算出されたメインカウント値に対応して時間幅（Ｈｉ時間）の異なるパルス信号に変換される。そして、サブマイコン１４には、そのように変換されたパルス信号を用いて、メインマイコン１２がＮＥ信号を受信する周期であるクランク角度１０°ＣＡ毎の周期で、メインマイコン１２が認識したクランク位置の情報が通知（伝達）される。そして、サブマイコン１４では、信号Ｈｉ時間に基づいて自身のサブカウント値を逆算し、これにより、メインマイコン１２と同期したクランク位置の情報がサブマイコン１４において得られるようになる。
【００２６】
その結果、本実施形態の手法によれば、時間同期通信の場合のような通信遅延の発生なく、両マイコン１２、１４間でクランク位置を同期させられるようになる。ただし、サブマイコン１４側で信号Ｈｉ時間を認識できるのは、クランク角度で１０°ＣＡ毎に周期的に到来する次のＮＥ信号の有効エッジのタイミングであるので、サブカウント値の修正は１０°ＣＡは遅れることとなる。更に、本実施形態の手法によれば、角度同期通信を行った場合のように、クランクカウンタ同期のために通信リソーセスを占有するということがない。このため、両マイコン１２、１４間の通信のためには、メインマイコン１２側に出力ポートを１本有し、サブマイコン１４側に入力ポートを１本有するだけでよくなる。これにより、コストアップなしに、両マイコン１２、１４間でのクランク位置を良好に同期させることが可能となる。
【００２７】
ところで、上述した実施の形態１において参照した図３に示すように、１０°ＣＡ刻みでメインカウント値をサブマイコン１４に通知しようとすると、信号Ｈｉ時間で７２種類の情報を送らなければならなくなる。その結果、各メインカウント値間の信号Ｈｉ時間の差が小さくなるので、サブマイコン１４においてメインカウント値を誤認識することが懸念され、また、高エンジン回転数領域での対応が困難となることが懸念される。
【００２８】
図４は、メインカウント値とサブマイコン１４に送信されるパルス信号のＨｉ時間との他の関係を表した図である。
そこで、メインマイコン１２からサブマイコン１４に通知するメインカウント値の数（頻度）を、例えば、図４に示すように少なく（低く）限定するようにしてもよい。メインマイコン１２がクランク角センサ１６を用いて欠歯を認識し、算出されたメインカウント値のずれを修正するタイミングは、欠歯位置、＃１気筒の上死点位置だけである。このため、図４に示す情報と初期化情報を通知すれば、両マイコン１２、１４間でのクランク位置の最低限の同期は可能となる。
【００２９】
また、上述した実施の形態１においては、メインカウント値に応じて時間幅の異なるパルス信号をサブマイコン１４に送信するために、メインカウント値に応じてＨｉ時間を異ならせるようにしている。しかしながら、本発明における、第１カウント値に応じて時間幅の異なるパルス信号は、上記のものに限定されるものではなく、例えば、第１カウント値に応じてＬｏ時間（当該信号がＬｏレベルの出力を示す時間）が異なる（矩形波の）パルス信号であってもよい。
【００３０】
また、上述した実施の形態１においては、メインマイコン１２とは別に１つのサブマイコン１４を備えるようにしている。しかしながら、本発明における、少なくとも１つの第２電子制御装置は、それに相当するサブマイコン１４を１つ備える本実施形態の一例に限らない。すなわち、例えば、図１において破線で表したように、必要に応じて、その他の特定の制御に用いるサブマイコン２のようなサブマイコンを更に１つまたは複数備えるものであってもよい。
【００３１】
尚、上述した実施の形態１においては、メインマイコン１２が前記第１の発明における「第１電子制御装置」に、サブマイコン１４が前記第１の発明における「第２電子制御装置」に、ＮＥ信号が前記第１の発明における「クランク信号」に、メインカウント値が前記第１の発明における「第１カウント値」に、サブカウント値が前記第１の発明における「第２カウント値」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１においては、図３中に示す信号Ｈｉ時間が前記第２の発明における「ハイ出力時間」に相当している。
【符号の説明】
【００３２】
１０  電子制御装置システム
１２  メインマイコン
１４  サブマイコン
１６  クランク角センサ
１８  カム角センサ
２０  筒内圧力センサ
２２  通信線
【図１】
2013057253.tif 000003
【図２】
2013057253.tif 000004
【図３】
2013057253.tif 000005
【図４】
2013057253.tif 000006