JP2019052624A

JP2019052624A - Control device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2019052624A
Application number: JP2017178921A
Authority: JP
Inventors: 清吾平田; Seigo Hirata; 宏明正月; Hiroaki Masatsuki
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-04-04

Abstract

To accurately control an engine regardless of the twist of a crankshaft.SOLUTION: A connecting rod 24 provided in an engine 12 includes a small end connected with a piston 22, and a large end connected with a crankshaft 26. A magnetic protrusion 52 is provided on an end surface of the large end. A magnet pickup 56 is provided in a position opposed to the protrusion 52 when the piston 22 reaches a bottom dead center, and outputs a signal having a value different in accordance with a distance to the protrusion 52. A phase of the crankshaft 26, that is, a crank angle is detected on the basis of an output signal from the magnet pickup 56.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、ピストンおよびクランクシャフトとそれぞれ結合された小端部および大端部を有するコンロッドが設けられた内燃機関を制御する、制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for controlling an internal combustion engine provided with a connecting rod having a small end and a large end coupled to a piston and a crankshaft, respectively.

この種の装置の一例が、特許文献１に開示されている。この文献によれば、クランクシャフトに取り付けられたクランクロータおよびカムロータの歯がセンサを通過するときに発生するパルス信号に基づいて、クランクの位相が検知される。各気筒の圧縮上死点は、検知された位相に基づいて検出され、点火時期，バルブタイミング等のエンジン制御に用いられる。 An example of this type of device is disclosed in Patent Document 1. According to this document, the phase of the crank is detected based on a pulse signal generated when the teeth of the crank rotor and cam rotor attached to the crankshaft pass through the sensor. The compression top dead center of each cylinder is detected based on the detected phase, and is used for engine control such as ignition timing and valve timing.

特開２００３−１８４６２９号公報JP 2003-184629 A

しかし、燃焼圧によってクランクシャフトが捩れると、パルス信号に基づいて検知される位相に捩れ相当分の誤差が発生し、これによってエンジンの制御精度が低下してしまう。 However, if the crankshaft is twisted due to the combustion pressure, an error corresponding to the twist is generated in the phase detected based on the pulse signal, thereby reducing the control accuracy of the engine.

それゆえに、この発明の主たる目的は、制御精度を高めることができる、内燃機関の制御装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can improve control accuracy.

この発明に係る制御装置は、ピストンおよびクランクシャフトとそれぞれ結合された一方端部および他方端部を有するコンロッドが設けられた内燃機関を制御する制御装置であって、他方端部の端面に設けられた突起、ピストンが下死点に到達した時に突起と相対する位置に設けられ、突起までの距離に応じて異なる値を有する信号を出力するセンサ、およびセンサからの出力信号に基づいてクランクシャフトの位相を検出する検出手段を備える。 A control device according to the present invention is a control device that controls an internal combustion engine provided with a connecting rod having one end and another end connected to a piston and a crankshaft, respectively, and is provided on an end surface of the other end. The sensor is provided at a position opposite to the protrusion when the piston reaches bottom dead center, outputs a signal having a different value depending on the distance to the protrusion, and the crankshaft of the crankshaft based on the output signal from the sensor. Detection means for detecting the phase is provided.

コンロッドの一方端部および他方端部はピストンおよびクランクシャフトとそれぞれ結合されるところ、他方端部の端面には突起が設けられ、センサはピストンが下死点に到達した時に突起と相対する位置に設けられる。センサからは、突起までの距離に応じて異なる値を有する信号が出力され、クランクシャフトの位相は、センサからの出力信号に基づいて検出される。これによって、クランクシャフトの捩れに関わらず、クランクシャフトの移動を正確に検出することができ、ひいては内燃機関を高精度で制御することができる。 One end and the other end of the connecting rod are connected to the piston and the crankshaft, respectively, and a projection is provided on the end surface of the other end, and the sensor is positioned opposite the projection when the piston reaches bottom dead center. Provided. The sensor outputs a signal having a different value depending on the distance to the protrusion, and the phase of the crankshaft is detected based on the output signal from the sensor. Accordingly, the movement of the crankshaft can be accurately detected regardless of the twist of the crankshaft, and the internal combustion engine can be controlled with high accuracy.

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

この実施例の車両の要部構成の一部を示す図解図である。It is an illustration figure which shows a part of principal part structure of the vehicle of this Example. エンジンの構造の一部を概略で示す図解図である。It is an illustration figure which shows a part of engine structure schematically. エンジンに設けられるコンロッドの構造の一例を示す図解図である。It is an illustration figure which shows an example of the structure of the connecting rod provided in an engine. ピックアップ出力とクランク角との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between a pickup output and a crank angle. 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a part of operation | movement of ECU shown in FIG.

図１を参照して、この実施例の車両１０は、３つの気筒１４１〜１４３を有する４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。吸気管２８は、気筒１４１〜１４３の上流の位置で３つに分岐する。一方、排気管３０は、気筒１４１〜１４３の下流の位置で３つから１つに集約される。気筒１４１〜１４３の各々に設けられた燃焼室１６は、吸気弁１８を介して吸気管２８と連通し、排気弁２０を介して排気管３０と連通する。 Referring to FIG. 1, a vehicle 10 of this embodiment includes a 4-stroke engine (internal combustion engine) 12 having three cylinders 141 to 143 as a power source. The intake pipe 28 branches into three at positions upstream of the cylinders 141 to 143. On the other hand, the exhaust pipe 30 is gathered from three to one at positions downstream of the cylinders 141 to 143. The combustion chamber 16 provided in each of the cylinders 141 to 143 communicates with the intake pipe 28 via the intake valve 18 and communicates with the exhaust pipe 30 via the exhaust valve 20.

吸気管２８の分岐点には、空気流量を平準化するためのサージタンク３８が設けられる。また、サージタンク３８よりも上流の位置には、バルブモータ３４によって開度が調整される単一のスロットルバルブ３６が設けられる。 A surge tank 38 for leveling the air flow rate is provided at a branch point of the intake pipe 28. A single throttle valve 36 whose opening degree is adjusted by the valve motor 34 is provided at a position upstream of the surge tank 38.

さらに、サージタンク３８よりも下流の位置には、吸気管２８に燃料を噴射するべく気筒１４１〜１４３の各々に割り当てられたインジェクタ４０が設けられる。一方、排気管３０の集約点よりも下流の位置には、マフラー（図示せず）が設けられる。 Further, an injector 40 assigned to each of the cylinders 141 to 143 is provided at a position downstream of the surge tank 38 to inject fuel into the intake pipe 28. On the other hand, a muffler (not shown) is provided at a position downstream of the aggregation point of the exhaust pipe 30.

吸気行程では、ピストン２２が下降するとともに吸気弁１８が開かれる。インジェクタ４０から噴射された燃料と吸入空気とを混合した混合気は、燃焼室１６に供給される。ピストン２２が下死点に到達すると、圧縮行程が始まり、燃料室１６内の混合気は上昇するピストン２２によって圧縮される。 In the intake stroke, the piston 22 descends and the intake valve 18 is opened. An air-fuel mixture obtained by mixing the fuel injected from the injector 40 and the intake air is supplied to the combustion chamber 16. When the piston 22 reaches bottom dead center, the compression stroke starts, and the air-fuel mixture in the fuel chamber 16 is compressed by the rising piston 22.

圧縮された混合気は、ピストン２２が上死点に達する直前に点火する点火プラグ３２によって燃焼される。燃焼・膨張行程では、ピストン２２は再び下降する。ピストン２２が下死点に達すると、排気行程が始まる。排気行程では、ピストン２２が上昇するとともに、排気弁２０が開かれる。混合気を燃焼した後の空気つまり燃焼ガスは、燃焼室１６から排出され、排気管３０を介してマフラーに供給される。 The compressed air-fuel mixture is burned by a spark plug 32 that ignites just before the piston 22 reaches top dead center. In the combustion / expansion stroke, the piston 22 descends again. When the piston 22 reaches bottom dead center, the exhaust stroke starts. In the exhaust stroke, the piston 22 rises and the exhaust valve 20 is opened. The air after burning the air-fuel mixture, that is, the combustion gas is discharged from the combustion chamber 16 and supplied to the muffler via the exhaust pipe 30.

ピストン２２は、コンロッド２４を介してクランクシャフト２６と結合される。クランクシャフト２６は、上述のようなピストン２２の上下動に従って回転する。クランクシャフト２６の回転力つまりエンジン１２の動力は、変速機（図示せず）を介してドライブシャフト（図示せず）に伝達され、これによって車両１０が前進または後退する。 The piston 22 is coupled to the crankshaft 26 via a connecting rod 24. The crankshaft 26 rotates according to the vertical movement of the piston 22 as described above. The rotational force of the crankshaft 26, that is, the power of the engine 12, is transmitted to a drive shaft (not shown) via a transmission (not shown), whereby the vehicle 10 moves forward or backward.

図２を参照して、気筒１４１〜１４３は、オイルパン４８の上に載置されたシリンダブロック４６に形成される。また、点火プラグ３２は、シリンダブロック４６の上に載置されたシリンダヘッド４４に設けられる。オイルパン４８の底面には台座５４が設けられ、台座５４の上にはマグネットピックアップ（センサ）５６が載置される。 Referring to FIG. 2, cylinders 141 to 143 are formed in cylinder block 46 placed on oil pan 48. The spark plug 32 is provided on the cylinder head 44 placed on the cylinder block 46. A base 54 is provided on the bottom surface of the oil pan 48, and a magnet pickup (sensor) 56 is placed on the base 54.

図３に示すように、コンロッド２４は小端部２４ａおよび大端部２４ｂを有し、ピストン２２は小端部２４ａと結合される一方、クランクシャフト２６は大端部２４ｂと結合される。また、大端部２４ｂの端面には、突起５２が形成される。 As shown in FIG. 3, the connecting rod 24 has a small end 24a and a large end 24b, and the piston 22 is coupled to the small end 24a, while the crankshaft 26 is coupled to the large end 24b. A protrusion 52 is formed on the end face of the large end 24b.

図２に戻って、マグネットピックアップ５６は、ピストン２２が下死点に到達した時に突起５２と相対する位置に設けられ、突起５２までの距離に応じて異なる値を有する信号を出力する。したがって、マグネットピックアップ５６からの出力値は、クランクシャフト２６の位相つまりクランク角に対して図４に示す波形を描く。 Returning to FIG. 2, the magnet pickup 56 is provided at a position facing the protrusion 52 when the piston 22 reaches the bottom dead center, and outputs a signal having a different value depending on the distance to the protrusion 52. Therefore, the output value from the magnet pickup 56 draws the waveform shown in FIG. 4 with respect to the phase of the crankshaft 26, that is, the crank angle.

コンロッド２４の大端部２４ｂは図２に一点鎖線で示す円に沿って動き、クランクを回転させる。クランクにはクランクロータが取付けられ、クランクの１／２の回転数で回転するカムにはカムロータが取付けられており、各々のロータに形成された歯がクランク角センサ、カム角センサを通過する時に発生するパルス信号からピストン２２が吸気行程，圧縮行程，燃焼・膨張行程および排気行程のいずれの位置にあるかが判明する。（ただし、判明したピストン２２の位置はクランクの捩れによる誤差を含む。） The large end portion 24b of the connecting rod 24 moves along a circle indicated by a one-dot chain line in FIG. 2 to rotate the crank. A crank rotor is attached to the crank, and a cam rotor is attached to a cam that rotates at 1/2 the number of revolutions of the crank. When the teeth formed on each rotor pass the crank angle sensor and the cam angle sensor. From the generated pulse signal, it can be determined whether the piston 22 is in the intake stroke, the compression stroke, the combustion / expansion stroke, or the exhaust stroke. (However, the determined position of the piston 22 includes an error due to crank twist.)

ＥＣＵ４２は、ピストン２２が下死点に到達したときのクランク角をマグネットピックアップ５６の出力に基づいて１８０°に確定するべく、図５に示すクランク角検出処理を繰り返し実行する。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ４２ｍに記憶される。 The ECU 42 repeatedly executes the crank angle detection process shown in FIG. 5 in order to determine the crank angle when the piston 22 reaches the bottom dead center at 180 ° based on the output of the magnet pickup 56. The control program corresponding to this flowchart is stored in the memory 42m.

ステップＳ１では、ピストン２２が吸気行程または燃焼・膨張行程において下降を開始したか否かを、クランク角センサ５０の出力に基づいて判別する。判別結果がＮＯであれば今回のクランク角調整処理を速やかに終了し、判別結果がＹＥＳであればステップＳ３で変数ＰＵｍａｘを“０”に設定する。 In step S <b> 1, it is determined based on the output of the crank angle sensor 50 whether or not the piston 22 has started to descend during the intake stroke or the combustion / expansion stroke. If the determination result is NO, the current crank angle adjustment process is immediately terminated. If the determination result is YES, the variable PUmax is set to “0” in step S3.

ステップＳ５では、マグネットピックアップ５６からの出力値を取得し、取得した出力値を変数ＰＵｃｒｎｔに設定する。ステップＳ７では、変数ＰＵｍａｘが変数ＰＵｃｒｎｔを下回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ９に進み、変数ＰＵｍａｘを変数ＰＵｃｒｎｔによって更新する。更新が完了すると、ステップＳ５に戻る。 In step S5, the output value from the magnet pickup 56 is acquired, and the acquired output value is set in the variable PUcrnt. In step S7, it is determined whether or not the variable PUmax is lower than the variable PUcrnt. If a determination result is NO, it will progress to step S9 and will update the variable PUmax with the variable PUcrnt. When the update is completed, the process returns to step S5.

したがって、ピストン２２が下死点に達するまでは、ステップＳ５〜Ｓ９の処理が繰り返し実行され、変数ＰＵｍａｘの値は図４に示す波形に沿って増大する。ステップＳ７の判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ピストン２２が下死点に到達したとみなし、つまりクランク角は１８０°を示すとみなし、ステップＳ１１でクランク角を１８０°として確定させる。今回のクランク角検出処理は、ステップＳ１１の処理の後に終了する。 Therefore, until the piston 22 reaches bottom dead center, the processes of steps S5 to S9 are repeatedly executed, and the value of the variable PUmax increases along the waveform shown in FIG. When the determination result in step S7 is updated from NO to YES, it is considered that the piston 22 has reached bottom dead center, that is, the crank angle is regarded as indicating 180 °, and the crank angle is determined as 180 ° in step S11. The current crank angle detection process ends after the process of step S11.

以上の説明から分かるように、エンジン１２に設けられたコンロッド２４は、ピストン２２と結合された小端部２４ａと、クランクシャフト２６と結合された大端部２４ｂとを有する。また、大端部２４ｂの端面には、突起５２が設けられる。マグネットピックアップ５６は、ピストン２２が下死点に到達した時に突起５２と相対する位置に設けられ、突起５２までの距離に応じて異なる値を有する信号を出力する。ＥＣＵ４２は、マグネットピックアップ５６からの出力に基づいて、真のクランクシャフト２６の位相つまりクランク角１８０°の位置を検出する(S1~S11)。これによって、クランク角センサ、カム角センサのパルス信号から検出されるクランク角（クランクの捩れ成分を含む）の位相ずれ量を補正することが可能となりクランクシャフト２６の捩れに関わらず、点火時期，バルブタイミング等を高精度で制御することができる。 As can be seen from the above description, the connecting rod 24 provided in the engine 12 has a small end portion 24 a coupled to the piston 22 and a large end portion 24 b coupled to the crankshaft 26. A protrusion 52 is provided on the end face of the large end 24b. The magnet pickup 56 is provided at a position facing the protrusion 52 when the piston 22 reaches bottom dead center, and outputs a signal having a different value depending on the distance to the protrusion 52. Based on the output from the magnet pickup 56, the ECU 42 detects the true phase of the crankshaft 26, that is, the position at a crank angle of 180 ° (S1 to S11). As a result, it is possible to correct the phase shift amount of the crank angle (including the crank twist component) detected from the pulse signals of the crank angle sensor and the cam angle sensor, and the ignition timing, Valve timing and the like can be controlled with high accuracy.

１０ …車両
１２ …エンジン
１４１〜１４３ …気筒
２２ …ピストン
２４ …コンロッド
２６ …クランクシャフト
４２ …ＥＣＵ
４６ …シリンダブロック
４８ …オイルパン
５０ …クランク角センサ
５２ …突起
５６ …マグネットピックアップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle 12 ... Engine 141-143 ... Cylinder 22 ... Piston 24 ... Connecting rod 26 ... Crankshaft 42 ... ECU
46 ... Cylinder block 48 ... Oil pan 50 ... Crank angle sensor 52 ... Projection 56 ... Magnet pickup

Claims

A control device for controlling an internal combustion engine provided with a connecting rod having one end and another end connected to a piston and a crankshaft, respectively.
A protrusion provided on an end face of the other end,
A sensor that is provided at a position facing the protrusion when the piston reaches bottom dead center, and that outputs a signal having a different value depending on a distance to the protrusion; and the crank based on an output signal from the sensor A control device comprising detection means for detecting the phase of the shaft.