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JP6071463B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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JP6071463B2
JP6071463B2 JP2012255722A JP2012255722A JP6071463B2 JP 6071463 B2 JP6071463 B2 JP 6071463B2 JP 2012255722 A JP2012255722 A JP 2012255722A JP 2012255722 A JP2012255722 A JP 2012255722A JP 6071463 B2 JP6071463 B2 JP 6071463B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、始動の際の各気筒の行程の判別を適時に行い得る内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine capable of determining the stroke of each cylinder at the time of starting in a timely manner.

複数の気筒を備える4ストローク内燃機関では、各気筒が現在どの行程にあるのかを知得して、燃料噴射制御及び点火制御を実施する必要がある。内燃機関の運転制御を司るECU(Electronic Control Unit)は、内燃機関を始動する際のクランキングに伴い発生するクランク角信号(N信号)及びカム角信号(G信号)を受信して各気筒の行程を判別し、しかる後に各気筒毎の行程に合わせた燃料噴射(同期噴射)及び点火を開始する。   In a four-stroke internal combustion engine having a plurality of cylinders, it is necessary to know which stroke each cylinder is currently in and to perform fuel injection control and ignition control. An ECU (Electronic Control Unit) that controls the operation of the internal combustion engine receives a crank angle signal (N signal) and a cam angle signal (G signal) that are generated along with cranking when starting the internal combustion engine, and controls each cylinder. The stroke is discriminated, and then fuel injection (synchronous injection) and ignition in accordance with the stroke for each cylinder are started.

尤も、内燃機関を可及的速やかに始動させる必要から、近時では、クランキングの開始と略同時に全ての気筒に一斉に燃料を噴射(非同期噴射)することが通例となっている(例えば、下記特許文献を参照)。予め非同期噴射を実施しておくことにより、気筒判別の完了直後に点火タイミング即ち圧縮上死点を迎えた気筒に対し、同期噴射による燃料噴射を待つことなく即座に点火することが可能となり、クランキング期間の短縮に資する。   However, since it is necessary to start the internal combustion engine as quickly as possible, recently, it is customary to inject fuel into all cylinders simultaneously (asynchronous injection) substantially simultaneously with the start of cranking (for example, (See the following patent document). By performing asynchronous injection in advance, it becomes possible to immediately ignite a cylinder that has reached the ignition timing, that is, compression top dead center immediately after completion of cylinder discrimination, without waiting for fuel injection by synchronous injection. Contributes to shortening the ranking period.

図5は、従来のクランク角信号及びカム角信号の配列を示している。クランク角信号を出力するクランク角センサは、クランクシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングする。そのロータには、クランクシャフトの回転方向に沿った所定角度毎に、歯または突起が形成されている。典型的には、クランクシャフトが10°回転する毎に、歯または突起が配置される。クランク角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度クランク角信号としてパルス信号を発信する。   FIG. 5 shows an arrangement of conventional crank angle signals and cam angle signals. A crank angle sensor that outputs a crank angle signal senses the rotation angle of the rotor that rotates integrally with the crankshaft. The rotor is formed with teeth or protrusions at predetermined angles along the rotation direction of the crankshaft. Typically, every time the crankshaft rotates 10 °, teeth or protrusions are placed. The crank angle sensor faces the outer periphery of the rotor, detects that individual teeth or protrusions pass near the sensor, and transmits a pulse signal as a crank angle signal each time.

但し、クランクシャフトが一回転する間に三十六回のパルスを出力するわけではない。クランクシャフトのロータの歯または突起は一部欠けており、その欠歯部分に起因して、クランク角信号のパルス列もまた一部が欠損する。図示例では、十七番目、十八番目、二十番目、二十一番目、三十五番目及び三十六番目に該当するパルスが欠損している。この欠損を基にして、クランクシャフトの絶対的な角度を知ることが可能である。欠損した三十六番目のパルスの次の一番目のパルスのタイミングを0°CAとおくと、欠損した十八番目のパルスに続く十九番目のパルスのタイミングが180°CAということになる。   However, 36 pulses are not output during one revolution of the crankshaft. The teeth or protrusions of the crankshaft rotor are partially missing, and due to the missing teeth, the crank angle signal pulse train is also partially missing. In the illustrated example, pulses corresponding to the seventeenth, eighteenth, twentieth, twenty-first, thirty-fifth, and thirty-sixth pulses are missing. Based on this defect, it is possible to know the absolute angle of the crankshaft. If the timing of the first pulse after the missing thirty-sixth pulse is 0 ° CA, the timing of the nineteenth pulse following the missing eighteenth pulse is 180 ° CA.

カム角信号を出力するカム角センサは、吸気カムシャフトと一体となって回転するロータの回転角度をセンシングする。そのロータには、カムシャフトの一回転を気筒数で割った角度毎に、歯または突起が形成されている。三気筒エンジンの場合、カムシャフトが120°回転する毎に、歯または突起が配置される。カムシャフトは、巻掛伝動機構等を介してクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転するもので、その回転速度はクランクシャフトの二分の一である。故に、上記の歯または突起は、クランク角度に換算すれば240°CA毎に配置されていることになる。   The cam angle sensor that outputs the cam angle signal senses the rotation angle of the rotor that rotates integrally with the intake camshaft. The rotor is formed with teeth or protrusions for each angle obtained by dividing one rotation of the camshaft by the number of cylinders. In the case of a three-cylinder engine, teeth or protrusions are arranged each time the camshaft rotates 120 °. The camshaft is rotated by receiving a rotational driving force from the crankshaft via a winding transmission mechanism or the like, and its rotational speed is one half of that of the crankshaft. Therefore, the above teeth or protrusions are arranged every 240 ° CA in terms of the crank angle.

カム角センサは、ロータの外周に臨み、個々の歯または突起が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度カム角信号としてパルス信号を発信する。図示例において、カム角信号は、各気筒の排気上死点の近傍、または排気上死点からあるクランク角度だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆している。   The cam angle sensor faces the outer periphery of the rotor, detects that individual teeth or protrusions pass in the vicinity of the sensor, and transmits a pulse signal as a cam angle signal each time. In the illustrated example, the cam angle signal suggests a timing that is deviated toward the advance side by a certain crank angle from the exhaust top dead center of each cylinder or from the exhaust top dead center.

従来の気筒判別方法は、以下の通りである。即ち、クランク角信号に含まれる三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が検出され、かつその欠損と同時期にカム角信号のパルスが検出されている場合、第一気筒が圧縮行程中であることが判明する。さすれば、その後に訪れる第一気筒の圧縮上死点のタイミングで火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。   The conventional cylinder discrimination method is as follows. That is, when the 35th and 36th pulses missing in the crank angle signal are detected, and the cam angle signal pulse is detected at the same time as the missing, the first cylinder is compressed. It turns out to be in. In this case, the spark ignition is executed at the timing of the compression top dead center of the first cylinder that comes after that, and the expansion stroke in which the fuel injected asynchronously is ignited and burned can be performed.

また、クランク角信号に含まれる十七番目、十八番目、二十番目及び二十一番目のパルスの欠損が検出され、同時期にカム角信号のパルスが検出されない場合、第三気筒が圧縮上死点に到達したことが判明する。このとき、第三気筒にて火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。   In addition, if the 17th, 18th, 20th and 20th first pulse defects included in the crank angle signal are detected and no cam angle signal pulse is detected at the same time, the third cylinder is compressed. It turns out that the dead point has been reached. At this time, an ignition stroke can be performed in which spark ignition is performed in the third cylinder to ignite and burn the asynchronously injected fuel.

これに対し、クランク角信号に含まれる三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が検出されたが、同時期にカム角信号のパルスが検出されなかった場合には、第二気筒が既に圧縮上死点を超えた後であることが判明する。   On the other hand, if the 35th and 36th pulses missing in the crank angle signal are detected, but no cam angle signal pulse is detected at the same time, the second cylinder It turns out that it has already exceeded the compression top dead center.

詳述すると、クランク角信号のパルスの欠損を検出するためには、欠損したパルスの直前のパルスと直後のパルスとの間隔に等しい30°CA分のパルス列をさらに受信することが必要となる。第二気筒の圧縮上死点は、三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損の後の一番目のパルスのタイミングに合致しているが、三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が存在していたことを確認するためには、一番目から三番目までのパルス列を受信して、三十四番目のパルスと一番目のパルスとの間の時間差との比較を行わなければならない。   More specifically, in order to detect a missing pulse of the crank angle signal, it is necessary to further receive a pulse train for 30 ° CA equal to the interval between the pulse immediately before and after the missing pulse. The compression top dead center of the second cylinder matches the timing of the first pulse after the loss of the 35th and 36th pulses, but the 35th and 36th pulses In order to confirm that there was a defect, the first to third pulse trains must be received and compared with the time difference between the thirty-fourth pulse and the first pulse. I must.

よって、第二気筒の圧縮上死点の到来を知ることができるのは、三番目のパルスの受信後、つまりは第二気筒の圧縮上死点から30°CA以上経過した後ということになる。第一気筒が圧縮上死点を迎えた直後に内燃機関のクランクシャフトの回転が停止したとすると、内燃機関の再始動時に最初に訪れる第二気筒の圧縮上死点のタイミングに合わせて点火を実施することができず(気筒判別が第二気筒の圧縮上死点に間に合わず)、その分だけクランキングに費やされる時間が延びる。   Therefore, the arrival of the compression top dead center of the second cylinder can be known after the reception of the third pulse, that is, after 30 ° CA or more has elapsed from the compression top dead center of the second cylinder. . If the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine stops immediately after the first cylinder reaches compression top dead center, ignition is performed in accordance with the timing of the compression top dead center of the second cylinder that comes first when the internal combustion engine restarts. This is not possible (cylinder discrimination is not in time for the compression top dead center of the second cylinder), and the time spent for cranking is increased accordingly.

特開2012−087733号公報JP 2012-087733 A

本発明は、内燃機関の始動に際し、各気筒の圧縮上死点の到来に遅れることなく気筒判別を完遂できるようにすることを所期の目的としている。   An object of the present invention is to make it possible to complete cylinder discrimination without delaying the arrival of compression top dead center of each cylinder when starting an internal combustion engine.

本発明では、クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号を出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはそのクランク角信号を出力せずに欠損させるものであり、クランクシャフトに従動して回転し吸気バルブまたは排気バルブを開閉駆動するカムシャフトに付随するカム角センサが、各気筒の圧縮上死点の近傍または各気筒の圧縮上死点から所定クランク角度だけ進角側に偏倚したタイミングで基本カム角信号を出力することに加えて、カムシャフトの特定の回転位相角において追加カム角信号を出力するものであり、追加カム角信号と特定の基本カム角信号が、クランク角信号の欠損を挟むことなく、かつそれらカム角信号間に少なくとも一つ以上のクランク角信号を介在させて出力されたことに基づいて各気筒の行程を判別できることを特徴とする内燃機関を構成した。 In the present invention, the crank angle sensor associated with the crankshaft outputs a crank angle signal every time the crankshaft rotates by a unit angle, but does not output the crank angle signal at a specific rotation phase angle of the crankshaft. The cam angle sensor attached to the camshaft that rotates following the crankshaft and drives the intake valve or exhaust valve to open or close is located near the compression top dead center of each cylinder or the compression top dead center of each cylinder. In addition to outputting a basic cam angle signal at a timing deviated toward the advance side by a predetermined crank angle , an additional cam angle signal is output at a specific rotational phase angle of the camshaft. and the particular base cam angle signal, without sandwiching the loss of the crank angle signal, and at least one click between them a cam angle signal And configure the internal combustion engine, characterized in that can determine stroke of each cylinder based on the link angle signal outputted by intervening.

本発明によれば、内燃機関の始動の際の不要な燃料噴射を削減することができる。   According to the present invention, unnecessary fuel injection at the time of starting the internal combustion engine can be reduced.

本発明の一実施形態における車両用内燃機関の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the internal combustion engine for vehicles in one Embodiment of this invention. 同実施形態の内燃機関に付随するクランク角センサの態様を模式的に示す図。The figure which shows typically the aspect of the crank angle sensor accompanying the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関に付随するカム角センサの態様を模式的に示す図。The figure which shows typically the aspect of the cam angle sensor accompanying the internal combustion engine of the embodiment. 同実施形態の内燃機関において実行される気筒判別処理の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the cylinder discrimination | determination process performed in the internal combustion engine of the embodiment. 従来の内燃機関において実行される気筒判別の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the cylinder discrimination | determination performed in the conventional internal combustion engine.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の4ストローク火花点火エンジンであり、三つの気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備する。それら気筒1は直列配置されており、各気筒1の圧縮上死点は等間隔、即ち240°CA毎に出現する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine of the present embodiment is a port injection type four-stroke spark ignition engine, and includes three cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). These cylinders 1 are arranged in series, and the compression top dead center of each cylinder 1 appears at regular intervals, that is, every 240 ° CA.

各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

内燃機関の制御装置たるECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   The ECU 0 serving as a control device for the internal combustion engine is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、車載のバッテリの電圧(または、バッテリ電流)を検出するセンサから出力されるバッテリ電圧信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、内燃機関の冷却液(または、冷却水)の温度を検出する液温センサから出力される冷却液温信号f、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)g、シフトレバーのレンジを知得するためのセンサ(または、シフトポジションスイッチ)から出力されるシフトレンジ信号h等が入力される。アクセル開度は、いわば要求負荷である。内燃機関の冷却液温は、内燃機関の温度を示唆する。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening, and a battery that is output from a sensor that detects the voltage (or battery current) of a vehicle-mounted battery A voltage signal d, an intake air temperature / intake air pressure signal e output from a temperature / pressure sensor for detecting intake air temperature and intake air pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33), an internal combustion engine coolant (or coolant) ) Of the coolant temperature signal f output from the fluid temperature sensor for detecting the temperature of the intake camshaft or the exhaust camshaft. The cam angle signal (G signal) g output from the cam angle sensor and the shift range signal h output from the sensor (or shift position switch) for obtaining the shift lever range are input. . The accelerator opening is a so-called required load. The coolant temperature of the internal combustion engine indicates the temperature of the internal combustion engine.

出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k等を出力する。   From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k is output to the throttle valve 32, and the like.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、kを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed, the intake air amount, and the like, various operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, and ignition timing are determined. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals i, j, k corresponding to the operation parameters via the output interface.

また、ECU0は、内燃機関の始動(冷間始動であることもあれば、アイドリングストップからの復帰であることもある)時において、電動機たるスタータモータ(または、セルモータ。図示せず)に制御信号oを入力し、スタータモータにより内燃機関のクランクシャフトを回転させるクランキングを行う。クランキングは、初爆から連爆へと至り、エンジン回転数が冷却水温等に応じて定まる閾値を超えたときに(完爆したものと見なして)終了する。   In addition, the ECU 0 sends a control signal o to a starter motor (or a cell motor, not shown) that is an electric motor when the internal combustion engine is started (a cold start or a return from an idling stop). The cranking is performed by rotating the crankshaft of the internal combustion engine by the starter motor. Cranking ends from the first explosion to the consecutive explosion, and ends when the engine speed exceeds a threshold determined according to the cooling water temperature or the like (assuming that the explosion has been completed).

ここで、クランク角信号b及びカム角信号gに関して補足する。図2に示すように、クランク角センサは、クランクシャフトに固定されクランクシャフトと一体となって回転するロータ7の回転角度をセンシングするものである。そのロータ7には、クランクシャフトの回転方向に沿った所定角度毎に、歯または突起71が形成されている。典型的には、クランクシャフトが10°回転する毎に、歯または突起71が配置される。   Here, the crank angle signal b and the cam angle signal g will be supplemented. As shown in FIG. 2, the crank angle sensor senses the rotation angle of the rotor 7 that is fixed to the crankshaft and rotates integrally with the crankshaft. The rotor 7 is formed with teeth or protrusions 71 at predetermined angles along the rotation direction of the crankshaft. Typically, every time the crankshaft rotates 10 °, a tooth or projection 71 is placed.

クランク角センサは、ロータ7の外周に臨み、個々の歯または突起71が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度クランク角信号bとしてパルス信号を発信する。ECU0は、このパルスをクランク角信号bとして受信する。   The crank angle sensor faces the outer periphery of the rotor 7, detects that each tooth or protrusion 71 passes in the vicinity of the sensor, and transmits a pulse signal as the crank angle signal b each time. The ECU 0 receives this pulse as the crank angle signal b.

但し、クランク角センサは、クランクシャフトが一回転する間に三十六回のパルスを出力するわけではない。クランクシャフトのロータ7の歯または突起71は、その一部が欠けている。図2に示す例では、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目の欠歯部分72、並びに、三十五番目、三十六番目の欠歯部分73という、大きく分けて二つの欠歯部分72、73が存在する。欠歯部分72、73はそれぞれ、クランクシャフトの特定の回転位相角に対応する。即ち、連続する欠歯部分72は180°CA及び540°CAに対応しており、単独の欠歯部分73は0°及び360°CAに対応している。   However, the crank angle sensor does not output 36 pulses during one rotation of the crankshaft. The teeth or protrusions 71 of the crankshaft rotor 7 are partially missing. In the example shown in FIG. 2, the seventeenth, eighteenth, twentyth, and twentyth first missing tooth portions 72 and the thirty-fifth and thirty-sixth missing tooth portions 73 are roughly divided into two. There are two missing tooth portions 72,73. The missing tooth portions 72 and 73 each correspond to a specific rotational phase angle of the crankshaft. That is, the continuous missing tooth portion 72 corresponds to 180 ° CA and 540 ° CA, and the single missing tooth portion 73 corresponds to 0 ° and 360 ° CA.

そして、図4に示すように、上記の欠歯部分72、73に起因して、クランク角信号bのパルス列もまた一部が欠損する。この欠損を基にして、クランクシャフトの絶対的な角度を知ることが可能である。欠損した三十六番目のパルスの次の一番目のパルスのタイミングを0°CA(または、360°CA)とおくと、欠損した十八番目のパルスに続く十九番目のパルスのタイミングが180°CA(または、540°CA)ということになる。上記の0°CAのパルスのタイミングは、特定の気筒(図示例では、第二気筒)1の圧縮上死点に略等しい。   As shown in FIG. 4, due to the above-mentioned missing tooth portions 72 and 73, a part of the pulse train of the crank angle signal b is also lost. Based on this defect, it is possible to know the absolute angle of the crankshaft. If the timing of the first pulse after the missing thirty-sixth pulse is 0 ° CA (or 360 ° CA), the timing of the nineteenth pulse following the missing eighteenth pulse is 180 °. That is, CA (or 540 ° CA). The timing of the 0 ° CA pulse is substantially equal to the compression top dead center of a specific cylinder (second cylinder in the illustrated example) 1.

図3に示すように、カム角センサもまた、カムシャフトに固定されカムシャフトと一体となって回転するロータ8の回転角度をセンシングするものである。そのロータ8には、少なくともカムシャフトの一回転を気筒数で割った角度毎に、歯または突起81が形成されている。三気筒エンジンの場合、カムシャフトが120°回転する毎に、歯または突起81が配置される。   As shown in FIG. 3, the cam angle sensor also senses the rotation angle of the rotor 8 that is fixed to the cam shaft and rotates integrally with the cam shaft. The rotor 8 is formed with teeth or protrusions 81 at every angle obtained by dividing at least one rotation of the camshaft by the number of cylinders. In the case of a three-cylinder engine, each time the camshaft rotates 120 °, teeth or protrusions 81 are arranged.

カムシャフトは、巻掛伝動機構(チェーン及びスプロケット。図示せず)等を介してクランクシャフトから回転駆動力の伝達を受けて回転するもので、その回転速度はクランクシャフトの二分の一である。故に、上記の歯または突起81は、クランク角度に換算すれば240°CA毎に配置されていることになる。   The camshaft is rotated by receiving a rotational driving force from the crankshaft via a winding transmission mechanism (chain and sprocket, not shown) and the like, and its rotational speed is half that of the crankshaft. Therefore, the above-described teeth or protrusions 81 are arranged every 240 ° CA in terms of the crank angle.

加えて、本実施形態においては、ロータ8に、追加的なカム角信号gを発生させるための歯または突起82が、240°CA毎の歯または突起81の間に一つ設けられる。   In addition, in the present embodiment, the rotor 8 is provided with one tooth or projection 82 for generating an additional cam angle signal g between the teeth or projections 81 every 240 ° CA.

カム角センサは、ロータ8の外周に臨み、個々の歯または突起81、82が当該センサの近傍を通過することを検知して、その都度カム角信号gとしてパルス信号を発信する。ECU0は、このパルスをカム角信号gとして受信する。   The cam angle sensor faces the outer periphery of the rotor 8, detects that each tooth or protrusion 81, 82 passes near the sensor, and transmits a pulse signal as the cam angle signal g each time. The ECU 0 receives this pulse as the cam angle signal g.

歯または突起81に起因して発生する基本カム角信号gは、何れかの気筒1が所定の行程に至ったことを表す。吸気カムシャフトにカム角センサが付随している場合、そのカム角センサが出力する基本カム角信号gは、図4に示しているように、各気筒1における圧縮上死点の近傍、または圧縮上死点から所定クランク角度(30°CAないし70°CAの範囲内の値)だけ進角側に偏倚したタイミングを示唆する。いわゆる位相変化型の可変バルブタイミング機構が付随している内燃機関にあっては、カム角信号gが当該機構により調節されるバルブタイミングをも表す。   The basic cam angle signal g generated due to the teeth or protrusions 81 indicates that any cylinder 1 has reached a predetermined stroke. When a cam angle sensor is attached to the intake camshaft, the basic cam angle signal g output from the cam angle sensor is near the compression top dead center in each cylinder 1 as shown in FIG. This indicates a timing when the crankshaft is deviated from the top dead center by a predetermined crank angle (a value within a range of 30 ° CA to 70 ° CA). In an internal combustion engine with a so-called phase change type variable valve timing mechanism, the cam angle signal g also represents a valve timing adjusted by the mechanism.

歯または突起82に起因して発生する追加カム角信号gは、カムシャフト(及び、クランクシャフト)の特定の回転位相角に対応しており、各気筒1の行程を判別するための補助となるものである。図4に示している例では、第一気筒1の圧縮上死点を表す基本カム角信号gのパルスから60°CA進角したタイミングに、追加カム角信号gのパルスが存在している。クランク角信号bのパルス列から明らかとなる60°CAの間隔を隔ててこれら二つのカム角信号gのパルスを連続して受信したとき、後者のパルスの直後が第一気筒1の圧縮上死点であることが分かる。   The additional cam angle signal g generated due to the teeth or protrusions 82 corresponds to a specific rotational phase angle of the camshaft (and crankshaft), and assists in determining the stroke of each cylinder 1. Is. In the example shown in FIG. 4, the pulse of the additional cam angle signal g exists at the timing advanced by 60 ° CA from the pulse of the basic cam angle signal g representing the compression top dead center of the first cylinder 1. When these two cam angle signal g pulses are continuously received at an interval of 60 ° CA, which is apparent from the pulse train of the crank angle signal b, the compression top dead center of the first cylinder 1 is immediately after the latter pulse. It turns out that it is.

ECU0は、クランク角信号b及びカム角信号gの双方を参照して各気筒1の現在の行程を知得し、各気筒1で適切な燃料噴射タイミングにて燃料を噴射する同期噴射を行い、また適切な点火タイミングにて混合気への点火を行う。   The ECU 0 obtains the current stroke of each cylinder 1 by referring to both the crank angle signal b and the cam angle signal g, performs synchronous injection in which fuel is injected at an appropriate fuel injection timing in each cylinder 1, Further, the air-fuel mixture is ignited at an appropriate ignition timing.

本実施形態のECU0は、停止している内燃機関の始動に際し、スタータモータによりクランクシャフトを回転駆動するクランキングを行い、かつそのクランキングの開始と略同時(クランキングの開始の直前、開始と同時または開始した直後)に、三気筒1の全てに一斉に燃料を噴射する非同期噴射を実施する。   The ECU 0 of the present embodiment performs cranking for rotationally driving the crankshaft by the starter motor when starting the stopped internal combustion engine, and substantially simultaneously with the start of the cranking (immediately before the start of the cranking, At the same time or immediately after starting), asynchronous injection is performed in which fuel is injected into all three cylinders 1 all at once.

そして、クランクシャフトの回転に伴い発生するクランク角信号b及びカム角信号gを受信して、各気筒1の行程の判別を行う。各気筒1の行程の判別が完了したならば、気筒1毎に個別に燃料を噴射する同期噴射及び火花点火を開始する。内燃機関のクランキング中は、各気筒1毎に、排気上死点の直前のタイミングで同期噴射を実施するとともに、圧縮上死点の直後のタイミングで火花点火を実施する。   Then, the crank angle signal b and the cam angle signal g generated with the rotation of the crankshaft are received, and the stroke of each cylinder 1 is determined. When the determination of the stroke of each cylinder 1 is completed, synchronous injection and spark ignition for injecting fuel individually for each cylinder 1 are started. During cranking of the internal combustion engine, for each cylinder 1, synchronous injection is performed at a timing immediately before the exhaust top dead center, and spark ignition is performed at a timing immediately after the compression top dead center.

以降、内燃機関のクランキングを開始した後の各気筒1の行程の判別の手法を述べる。クランキングの開始後、クランク角信号bに含まれる三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損(欠歯部分73に起因する)が検出され、かつその欠損と同時期にカム角信号gのパルスが検出されない場合、第一気筒1が圧縮行程中であることが判明する。さすれば、その後に訪れる第一気筒1の圧縮上死点のタイミング(そのタイミングは、基本カム角信号gにより明らかとなる)で火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。   Hereinafter, a method for determining the stroke of each cylinder 1 after starting cranking of the internal combustion engine will be described. After the start of cranking, the loss of the 35th and 36th pulses included in the crank angle signal b (due to the missing tooth portion 73) is detected, and the cam angle signal g is coincident with the loss. If this pulse is not detected, it is found that the first cylinder 1 is in the compression stroke. In other words, spark ignition is executed at the timing of the compression top dead center of the first cylinder 1 that comes after that (the timing becomes clear by the basic cam angle signal g), and the fuel injected asynchronously is ignited and burned. It can run the expansion stroke.

厳密には、クランク角信号bのパルスの欠損を検出するためには、欠損したパルスの直前のパルスと直後のパルスとの間隔に等しい30°CA分のパルス列をさらに受信することが必要である。故に、三十五番目及び三十六番目のパルスの欠損が検出されて気筒判別が完了するのは、クランク角信号bの三番目のパルスを受信した後である。   Strictly speaking, in order to detect a missing pulse of the crank angle signal b, it is necessary to further receive a pulse train for 30 ° CA equal to the interval between the pulse immediately before and after the missing pulse. . Therefore, the loss of the 35th and 36th pulses is detected and the cylinder discrimination is completed after the third pulse of the crank angle signal b is received.

クランキングの開始後、クランク角信号bに含まれる十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目のパルスの欠損(欠歯部分72に起因する)が検出され、同時期に基本カム角信号gのパルスが検出された場合には、第三気筒1が圧縮上死点に到達したことが判明する。このとき、第三気筒1にて火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。   After cranking is started, the missing of the 17th, 18th, 20th, and 20th pulses included in the crank angle signal b (due to the missing tooth portion 72) is detected, and the basic cam is detected at the same time. When the pulse of the angle signal g is detected, it is found that the third cylinder 1 has reached the compression top dead center. At this time, spark ignition is executed in the third cylinder 1, and an expansion stroke can be performed in which the fuel injected asynchronously is ignited and burned.

既に述べた通り、十七番目、十八番目及び二十番目、二十一番目のパルスの欠損が検出されて気筒判別が完了するのは、クランク角信号bの二十四番目のパルスを受信した後である。だが、第三気筒1の圧縮上死点のタイミングを表す基本カム角信号gが二十四番目のクランク角信号b以前に検出される上、この二十四番目のクランク角信号bが第三気筒1の圧縮上死点近傍のタイミングにあることから、気筒判別が点火タイミングに間に合い、当該圧縮上死点にて第三気筒に点火することが可能となる。   As already mentioned, the missing of the 17th, 18th, 20th, and 20th first pulses is detected and the cylinder discrimination is completed when the 24th pulse of the crank angle signal b is received. Later. However, the basic cam angle signal g indicating the timing of the compression top dead center of the third cylinder 1 is detected before the 24th crank angle signal b, and the 24th crank angle signal b is Since the timing is in the vicinity of the compression top dead center of the cylinder 1, the cylinder discrimination is in time for the ignition timing, and the third cylinder can be ignited at the compression top dead center.

あるいは、クランキングの開始後、追加カム角信号g(歯または突起82に起因する)が検出され、その後クランク角信号bのパルスの欠損が検出されることなく次の基本カム角信号g(歯または突起81に起因する)が検出された場合には、第二気筒1が圧縮上死点に到達する直前であることが判明する。よって、次に検出される一番目のクランク角信号bに合わせて第二気筒1にて火花点火を実行し、非同期噴射された燃料に着火して燃焼させる膨張行程を営むことができる。   Alternatively, after the start of cranking, the additional cam angle signal g (due to the tooth or protrusion 82) is detected, and then the next basic cam angle signal g (tooth) is detected without detecting the missing pulse of the crank angle signal b. When the second cylinder 1 reaches the compression top dead center, it is determined that the second cylinder 1 has reached the compression top dead center. Therefore, it is possible to carry out an expansion stroke in which spark ignition is executed in the second cylinder 1 in accordance with the first crank angle signal b detected next, and the fuel injected asynchronously is ignited and burned.

図4に示しているように、第二気筒1の圧縮上死点のタイミングを表す基本カム角信号gよりも先に追加カム角信号gが発生し、しかも両者の間にはクランク角信号bの欠損は存在しないことから、気筒判別が点火タイミングに間に合い、当該圧縮上死点にて第三気筒に点火することが可能となる。カム角信号g間でクランク角信号bの欠損が検出されないのは、上記の追加カム角信号gと基本カム角信号gとの間だけであるので、第二気筒1の圧縮上死点を誤判別するおそれはない。   As shown in FIG. 4, the additional cam angle signal g is generated before the basic cam angle signal g indicating the compression top dead center timing of the second cylinder 1, and the crank angle signal b is between them. Since there is no deficiency, cylinder discrimination is in time for the ignition timing, and the third cylinder can be ignited at the compression top dead center. Since it is only between the additional cam angle signal g and the basic cam angle signal g that the crank angle signal b is not detected between the cam angle signals g, the compression top dead center of the second cylinder 1 is misidentified. There is no risk of separation.

本実施形態では、クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号bを出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはそのクランク角信号bを出力せずに欠損させるものであり、クランクシャフトに従動して回転し吸気バルブを開閉駆動するカムシャフトに付随するカム角センサが、各気筒1の所定行程に対応して基本カム角信号gを出力することに加えて、カムシャフトの特定の回転位相角において追加カム角信号gを出力するものであり、追加カム角信号gと基本カム角信号gのうちの一つとが、クランク角信号bの欠損を挟むことなく、所定クランク角度の間隔を隔てて出力されたことに基づいて各気筒1の行程を判別できることを特徴とする内燃機関を構成した。   In this embodiment, the crank angle sensor attached to the crankshaft outputs the crank angle signal b every time the crankshaft rotates by a unit angle, and outputs the crank angle signal b at a specific rotation phase angle of the crankshaft. The cam angle sensor associated with the camshaft that rotates following the crankshaft and opens and closes the intake valve outputs a basic cam angle signal g corresponding to a predetermined stroke of each cylinder 1. In addition, the additional cam angle signal g is output at a specific rotational phase angle of the camshaft, and the additional cam angle signal g and one of the basic cam angle signals g are An internal combustion engine characterized in that the stroke of each cylinder 1 can be determined on the basis of being output at predetermined crank angle intervals without any missing part. It was.

本実施形態によれば、内燃機関の始動に際し、各気筒1の圧縮上死点の到来に遅れることなく気筒判別を完遂でき、最初の点火及び燃焼を早期に実施できるようになる。ひいては、クランキング期間の短縮に寄与し得る。   According to this embodiment, when starting the internal combustion engine, the cylinder discrimination can be completed without delaying the arrival of the compression top dead center of each cylinder 1, and the first ignition and combustion can be performed early. As a result, it can contribute to shortening of the cranking period.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関の始動の際にクランクシャフトを回転駆動するための電動機は、クランクシャフトから回転駆動力の供給を受けて発電(特に、回生制動)する発電機の機能を兼ね備えたモータジェネレータであることがある。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, an electric motor for rotationally driving a crankshaft when starting an internal combustion engine is a motor generator having a function of a generator that generates electric power (particularly, regenerative braking) by receiving rotational driving force from the crankshaft. Sometimes.

上記実施形態における内燃機関はポート噴射式のものであったが、各気筒の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式の内燃機関の始動制御に本発明を適用することも可能である。   Although the internal combustion engine in the above embodiment is of the port injection type, the present invention can also be applied to start control of a direct injection internal combustion engine that injects fuel directly into the combustion chamber of each cylinder.

カム角センサは、排気バルブを回転駆動する排気カムシャフトに固設されたロータの回転を検出して基本カム角信号及び追加カム角信号を出力するものであってもよい。   The cam angle sensor may detect a rotation of a rotor fixed to an exhaust cam shaft that rotationally drives the exhaust valve and output a basic cam angle signal and an additional cam angle signal.

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、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。   In addition, the specific configuration of each unit, the processing procedure, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の始動制御に用いることができる。   The present invention can be used for starting control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

1…気筒
b…クランク角信号
g…カム角信号
1 ... Cylinder b ... Crank angle signal g ... Cam angle signal

Claims (1)

クランクシャフトに付随するクランク角センサが、クランクシャフトが単位角度回転する毎にクランク角信号を出力しつつ、クランクシャフトの特定の回転位相角においてはそのクランク角信号を出力せずに欠損させるものであり、
クランクシャフトに従動して回転し吸気バルブまたは排気バルブを開閉駆動するカムシャフトに付随するカム角センサが、各気筒の圧縮上死点の近傍または各気筒の圧縮上死点から所定クランク角度だけ進角側に偏倚したタイミングで基本カム角信号を出力することに加えて、カムシャフトの特定の回転位相角において追加カム角信号を出力するものであり、
追加カム角信号と特定の基本カム角信号が、クランク角信号の欠損を挟むことなく、かつそれらカム角信号間に少なくとも一つ以上のクランク角信号を介在させて出力されたことに基づいて各気筒の行程を判別できることを特徴とする内燃機関。
The crank angle sensor attached to the crankshaft outputs a crank angle signal every time the crankshaft rotates by a unit angle, and at the specific rotation phase angle of the crankshaft, the crank angle signal is output without being output. Yes,
The cam angle sensor attached to the camshaft that rotates following the crankshaft and opens and closes the intake valve or the exhaust valve advances by a predetermined crank angle in the vicinity of the compression top dead center of each cylinder or from the compression top dead center of each cylinder. In addition to outputting the basic cam angle signal at the timing deviated to the corner side , an additional cam angle signal is output at a specific rotational phase angle of the camshaft.
Add a cam angle signal and the particular base cam angle signal, without sandwiching the loss of the crank angle signal, and based on that output by interposing at least one or more crank angle signal between them a cam angle signal An internal combustion engine characterized in that the stroke of each cylinder can be determined.
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