JP3664291B2

JP3664291B2 - Cylinder discrimination method and apparatus for internal combustion engine

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Publication number: JP3664291B2
Application number: JP03499898A
Authority: JP
Inventors: 幸市須田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JPH11229947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃燃機関の気筒を判別する内燃機関の気筒判別方法及び気筒判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられている内燃機関は、各気筒のピストンをクランクシャフトに連結することによってピストンの往復運動を回転運動に変換して取り出している。
ここで、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程のサイクルをクランクシャフトの２回転で行なう４サイクル内燃機関を多気筒連結している場合には、クランクシャフトの回転角度を検出するのみではどの気筒が点火時期、燃料噴射時期、排気位置等にあるか、すなわち気筒判別を正確に行なうことができない。
このため、通常は、クランクシャフトにタイミングベルト等の連結手段を介して連結され、吸排気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトの回転角度とクランクシャフトの回転角度とを検出し、両シャフトの回転角度に基づいて気筒判別を行なっている。
【０００３】
従来、特開平７−４３００号公報に記載されているような内燃機関の気筒判別装置が知られている。この内燃機関の気筒判別装置に用いられているカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タを図１６ａ及び図１６ｂに示す。
カムシャフトに連結されているカム角検出用ロ−タ１００は、強磁性材料により形成され、１８０度に渡る大径部１０１と、１８０度に渡る小径部１０２が設けられている。また、大径部１０１の回転方向始端より９０度〜１００度に渡り小径部１０２と同一径の凹部１０３が設けられ、小径部１０２の回転方向始端より８０度〜９０度に渡り大径部１０１と同一径の凸部１０４が設けられている。このカム角検出用ロ−タ１００の外周に対向してホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のカム角センサ１１０が配設されている。カム角センサ１１０は、例えばクランクシャフトが４番気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）位置にある状態で小径部１０２の回転方向始端より５度の位置に配設されている。
一方、クランクシャフトに連結されているクランク角検出用ロ−タ１２０は、強磁性材料で形成され、１０度間隔で歯１２１が設けられているとともに、連続する２つの歯を欠き落とした欠歯部１２３が設けられている。このクランク角検出用ロ−タ１２０の外周に対向してホール素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のクランク角センサ１３０が配設されている。クランク角センサ１３０は、例えばクランクシャフトが４番気筒の圧縮上死点の位置にある状態で欠歯部１２３の回転方向終端位置に配設されている。
カム角センサ１１０から出力されるカム角信号、クランク角センサ１３０から出力されるクランク角信号は、例えばカム角検出用ロ−タ１００、クランク角検出用ロ−タ１２０の外周との間隔が狭い時にＨｉ、広い時にＬｏとなる。
また、カム角センサ１１０からのカム角信号及びクランク角センサ１３０からのクランク角信号に基づいて気筒判別を行う気筒判別手段が設けられている。
【０００４】
この従来の内燃機関の気筒判別装置は、カム角信号及びクランク角信号に基づいて図１７に示すように気筒判別を行う。
まず、クランク角信号の立上りから次の立上りまでの時間間隔、すなわちパルス間隔Ｔ（ｎ）を測定する。
そして、今回のパルス間隔Ｔ（ｎ）が前回のパルス間隔Ｔ（ｎ−１）より大きいか否かを判断し、大きい時、すなわち欠歯部１２３の位置にある時は、クランクシャフトがクランク角で０度か３６０度の位置にあると認識する。次いで、カム角信号がＨｉであるかＬｏであるかを判断し、Ｈｉであれば１番気筒の圧縮上死点位置であり、Ｌｏであれば４番気筒の圧縮上死点位置であると認識する。
一方、今回のパルス間隔Ｔ（ｎ）が前回のパルス間隔Ｔ（ｎ−１）より大きくない時、すなわち歯１２１の位置にある時は、クランクシャフトがクランク角で１８０度あるいは５４０度の位置にある状態を検出する。例えば、クランク角信号のパルスを２個計数する間にカム角信号がＨｉ→Ｌｏ→ＨｉあるいはＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏに変化する時点を検出する。そして、その時にカム角信号がＨｉであれば３番気筒の圧縮上死点位置であると認識し、Ｌｏであれば２番気筒の圧縮上死点位置であると認識する。さらに、この時のパルス間隔Ｔ（ｎ）に基づいてエンジン回転数を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の気筒判別装置では、少なくともカム角検出用ロ−タ１００が９０度、すなわちクランクシャフトが１８０度回転しないと気筒判別を行なうことができない。
また、カムシャフトがタイミングベルトによってクランクシャフトと連結されている場合には、エンジンの加速時等においてタイミングベルトに伸び等が発生し、クランクシャフトとカムシャフトの相対位置がずれて気筒判別を誤判定する可能性がある。特に、可変バルブタイミング機構を採用した場合には、さらに大きくずれてしまう。このようなクランクシャフトとカムシャフトの相対位置のずれにより気筒判別を誤判定した場合にも、少なくともクランクシャフトが１８０度回転しなければ次の気筒判別を行うことができない。
このように、従来の内燃機関の気筒判別装置は、クランクシャフトが１８０度回転しなければ気筒判別を行うことができず、エンジン始動時における点火制御や燃料噴射制御等の開始時期が遅れるという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、早期に気筒判別を行うことができ、エンジン始動時の点火制御や燃料噴射制御等の開始時期を早めることができる内燃機関の気筒判別方法及び気筒判別装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別方法であって、周縁部に山部と谷部とからなる部位が所定角度毎に設けられているクランク角検出用ロータをクランクシャフトと連動して回転させ、クランク角センサによって前記クランク角検出用ロータの周縁部に設けられている前記山部と谷部とを並び順に検出し、前記クランク角センサにより出力されたクランク角信号の前記山部を表す波形の時間間隔と前記谷部を表す波形の時間間隔とを求め、各々の部位の山部と谷部とが、短い時間間隔の波形で表される山部と長い時間間隔の波形で表される谷部とからなるか、あるいは長い時間間隔の波形で表される山部と短い時間間隔の波形で表される谷部とからなるかを示すクランク角情報を求める工程と、ほぼ180°に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータを前記カムシャフトと連動して回転させ、カム角センサによって前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を求める工程と、順番に記憶された所定個数の前記クランク角情報から求めたクランク角度と、カム角情報とに基づいて気筒判別を行う工程とを有することを特徴とする。
本発明により、早期に安定して気筒判別を行うことができる。
請求項２の発明は、各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別装置であって、前記クランクシャフトと連動して回転する構成であり、周縁部に山部と谷部とからなる部位が所定角度毎に設けられており、各々の部位の山部と谷部とは前記クランク角センサに検出されることで、そのクランク角センサの出力であるクランク角信号により波形で表される構成であり、かつ各々の部位の山部と谷部とが、短い時間間隔の波形で表される山部と長い時間間隔の波形で表される谷部、あるいは長い時間間隔の波形で表される山部と短い時間間隔の波形で表される谷部とから構成されているクランク角検出用ロータと、クランク角センサで前記クランク角検出用ロータの周縁部に設けられている前記山部と谷部とを並び順に検出し、各々の部位の山部と谷部とが、短い時間間隔の波形で表される山部と長い時間間隔の波形で表される谷部とからなるか、あるいは長い時間間隔の波形で表される山部と短い時間間隔の波形で表される谷部とからなるかを示すクランク角情報を出力するクランク角情報出力手段と、前記カムシャフトと連動して回転する構成であり、ほぼ180°に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータと、前記カム角センサで前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を出力するカム角情報出力手段と、順番に記憶された所定個数のクランク角情報から求めたクランク角度と、カム角情報とに基づいて気筒判別を行う気筒判別手段とを有することを特徴とする。
本発明により、請求項１の発明を実施することができる。
請求項３の発明は、クランク角検出用ロータにおける各々の部位の山部と谷部とが、クランク角信号により短い時間間隔の波形で表される山部と長い時間間隔の波形で表される谷部とからなる場合には、クランク角情報はデータ「１」で表され、各々の部位の山部と谷部とが、クランク角信号により長い時間間隔の波形で表される山部と短い時間間隔の波形で表される谷部とからなる場合にはクランク角情報はデータ「０」で表され、所定個数のデータ「１」またはデータ「０」の組み合わせによりクランク角度が表されることを特徴とする。
本発明により、クランク角情報出力手段の構成が簡単になる。
請求項４の発明は、クランク角検出用ロータの厚み方向両側に山部と谷部とが逆位相で設けられており、一方のクランク角センサで表側の山部と谷部とを検出し、他方のクランク角センサで裏側の山部と谷部とを検出する構成であり、前記クランク角センサの出力信号が差動出力される構成であることを特徴とする。
本発明により、センサの取り付け誤差による検出誤差を防止することができ、検出精度を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
本発明の第１の実施の形態で用いるカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タを図１ａ及び図１ｂに示す。
カムシャフトと連動して回転するカム角検出用ロ−タ１０は、強磁性材料により形成され、ほぼ１８０度間隔でカム角情報を形成する大径部（山部）１１及び小径部（谷部）１２が設けられている。このカム角検出用ロ−タ１０の外周に対向して、大径部１１及び小径部１２を検出するホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のカム角センサ２０が配設されている。
一方、クランクシャフトと連動して回転するクランク角検出用ロ−タ３０は、強磁性材料により形成され、所定角度、図では１５度間隔毎に当該所定角度を示すクランク角情報を形成する山部３１と谷部３２あるいは山部３３と谷部３４が設けられている。このクランク角検出用ロ−タ３０の外周に対向して、山部３１、３３及び谷部３２、３４を検出するホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のクランク角センサ４０が配設されている。
本実施の形態では、山部と谷部により「１」あるいは「０」のデ−タを形成しクランク角情報として用いている。デ−タ「１」を示す部分の山部３１と谷部３２の形状は、例えば図２ａに示すように、クランク角検出センサ４０から出力されるクランク角信号の立下りから立上りまでの時間間隔ｔ１と立上りから立下りまでの時間間隔ｔ２との比、すなわち基準の角度（この場合１５度）内のＨｉの時間間隔ｔ１とＬｏの時間間隔ｔ２との比（ｔ１／ｔ２）が１より小さくなるように形成されている。また、デ−タ「０」を示す部分の山部３３と谷部３４の形状は、図２ｂに示すように、ｔ１／ｔ２が１より大きくなるように形成されている。
カム角検出用ロ−タ１０、カム角センサ２０、クランク角検出用ロ−タ３０、クランク角センサ４０は、例えば図８に示す関係となるように配設されている。なお、カム角検出用ロ−タ１０とカム角センサ２０によって本発明のカム角情報出力手段が構成され、クランク角検出用ロ−タ３０とクランク角センサ４０とによって本発明のクランク角情報出力手段が構成されている。
【０００８】
以上のように構成することにより、クランク角情報、この場合「１」あるいは「０」のデ−タを判別することによってクランクシャフトが所定角度（１５度）回転したことを検出することができる。クランク角情報の設定例を図３に示す。クランク角検出用ロ−タ３０に、図３に示すような「１」あるいは「０」のクランク角情報を示す山部３１と谷部３２あるいは山部３３と谷部３４が１５度毎に形成されている場合、連続する６つのクランク角情報を組み合わせることによってクランクシャフトの回転角度を１５度毎に検出することができる。すなわち、図３において、「０，０，０，０，０，１」のクランク角情報の組み合わせパターンが認識できた場合には、クランクシャフトが９０度の位置にあることが分かる。そして、その次のデ−タにより「０，０，０，０，１，０」の組み合わせパターンが認識できた場合には、クランクシャフトが１０５度の位置にあることが分かる。
連続する６つのクランク角情報の組み合わせパターンとクランクシャフトの回転角度との対応関係を図４に示す。
【０００９】
４サイクル内燃機関はクランクシャフトの２回転によって各行程を実行するため、クランクシャフトの回転角度を認識しただけでは正確に気筒判別を行なうことができない。
そこで、このようにして認識したクランクシャフトの回転角度とカム角センサ２０から出力されるカム角信号に含まれているカム角情報、この場合カム角信号のＨｉあるいはＬｏ状態とに基づいて気筒判別を行なう。例えば、クランクシャフトの回転角度が０度でカム角信号がＨｉの時には１番気筒が圧縮上死点の位置であり、クランクシャフトの回転角度が０度でカム角信号がＬｏの時には４番気筒が圧縮上死点の位置であることが分かる。同様にして、クランクシャフトの回転角度が１８０度でカム角信号がＨｉの時には３番気筒が圧縮上死点の位置にあり、クランクシャフトの回転角度が１８０度でカム角信号がＬｏの時には２番気筒が圧縮上死点の位置にあることが分かる。
【００１０】
次に、本発明の内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態のブロック構成図を図５に示す。
気筒判別装置は、カム角検出用ロ−タ（図示せず）、クランク角検出用ロ−タ（図示せず）、カム角センサ２０、クランク角センサ４０、気筒判別手段５０等により構成されている。
気筒判別手段５０は、中央演算処理回路（マイクロプロセッサＭＰＵ）５１、中央演算処理回路５１等にマスタ−クロックを供給するクロック発生器５２、クランク角センサ４０から出力されるクランク角信号をパルス信号に波形整形するパルス判別回路５３、カム角センサ２０やパルス判別回路５３を介したクランク角信号を入力する入力ポ−ト５４、気筒判別プログラム等を格納したリ−ドオンリメモリ（ＲＯＭ）５５、作業領域等として用いられるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５６、これらを接続するバスライン５７等を備えている。なお、パルス判別回路はセンサに内蔵されている場合もある。
【００１１】
気筒判別手段５０による気筒判別処理を図６及び図７のフロ−チャ−ト図により説明する。この気筒判別処理は、イグニッションキ−操作時等のエンジンの始動時に開始される。
先ず、パルス判別回路５３により波形整形されたクランク角信号のパルスの谷部の時間間隔（立下りから立上りまでの時間間隔）ｔ１、山部の時間間隔（立上りから立下りまでの時間間隔）ｔ２を計測する（ステップＳ１）。
次に、谷部の時間間隔ｔ１と山部の時間間隔ｔ２との比（ｔ１／ｔ２）を判別し、比が１以下、例えばｔ１／ｔ２＜１であれば「１」と認識し、比が１以上、例えばｔ１／ｔ２≧１であれば「０」と認識する（ステップＳ２）。
また、谷部の時間間隔ｔ１と山部の時間間隔ｔ２を加算して基準の角度（クランク角で１５度）に対する時間間隔（ｔ１＋ｔ２）を求める（ステップＳ３）。
そして、基準の角度に対する時間間隔に基づいてエンジン回転数を求める（ステップＳ４）。エンジン回転数は、例えば、６０／［２４×（ｔ１＋ｔ２）］により求める。
【００１２】
次に、連続する所定数以上のクランク角情報、この場合６個以上のパルスを計数したか否かを判断する（ステップＳ５）。パルスを６個以上計数していなければステップＳ１に戻る。
６個以上のパルスを計数している場合には、過去の連続する６個のパルスの並び、すなわち連続する６個の「１」あるいは「０」の組み合わせパターンを認識する（ステップＳ６）。
そして、ステップＳ６で認識した６個の「１」あるいは「０」の組み合わせパターンに基づき、例えば図４に示したマップ等によりクランクシャフトの回転角度（絶対角度θ）を認識する（ステップＳ７）。
次に、ステップＳ７で認識したクランクシャフトの絶対角度θが０度（３６０度）であるか、１８０度であるか、０度でも１８０度でもないかを判断する（ステップＳ８）。
【００１３】
クランクシャフトの絶対角度θが０度である場合には、カム角信号がＨｉであるかＬｏであるかを判断する（ステップＳ９）。
カム角信号がＨｉである場合には、１番気筒が圧縮上死点の位置にあると認識する（ステップＳ１０）。
一方、カム角信号がＬｏである場合には、４番気筒が圧縮上死点の位置であると認識する（ステップＳ１１）。
【００１４】
ステップＳ８でクランクシャフトの絶対角度θが１８０度である場合には、カム角信号がＨｉであるかＬｏであるかを判断する（ステップＳ１２）。
カム角信号がＨｉである場合には、３番気筒が圧縮上死点の位置にあると認識する（ステップＳ１３）。
一方、カム角信号がＬｏである場合には、２番気筒が圧縮上死点の位置であると認識する（ステップＳ１４）。
【００１５】
また、ステップＳ８でクランクシャフトの絶対角度θが０度でも１８０度でもない場合には、カム角信号がＨｉであるかＬｏであるかを判断する（ステップＳ１５）。
カム角信号がＨｉである場合には、クランクシャフトがクランク角で−１０度〜と３５０度の間の任意の位置にあると認識する（ステップＳ１６）。
一方、カム角信号がＬｏである場合には、クランクシャフトがクランク角で３５０度〜７１０度の間の任意の位置にあると認識する（ステップＳ１７）。
【００１６】
ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１７でクランクシャフトの位置を認識した後、エンジン停止指令が入力されているか否かを判断する（ステップＳ１８）。
エンジン停止指令が入力されていない場合にはステップＳ１に戻り、エンジン停止指令が入力されている場合には気筒判別処理を終了する。
【００１７】
本発明を用いた場合のカム角信号及びクランク角信号と気筒判別位置とのタイミングチャ−トを図８に示す。
図８に示すように、本実施の形態の気筒判別方法あるいは気筒判別装置を用いると、クランクシャフトがどの位置にあっても、クランク角信号のパルスを連続して６個検出することによりクランクシャフトの回転角度を認識することができるから、１５度×６パルス＝９０度（クランク角）が最短の気筒判別区間である。また、パルス立ち下がり直後からの検出開始を考慮すると、９０度＋１５度＝１０５度（クランク角）が最長の気筒判別区間となる。すなわち、エンジンのクランクシャフトがいずれの位置から始動しても１０５度未満で気筒判別が可能となり、点火時期制御や燃料噴射時期制御等を早期に開始することができるため、エンジン始動性が向上する。
【００１８】
以上のように、従来の内燃機関の気筒判別装置ではクランクシャフトが少なくとも１８０度回転しなければ気筒判別を行うことができなかったが、本発明ではクランクシャフトが１８０度回転する前に気筒判別を行うことができる。
また、従来の内燃機関の気筒判別装置では気筒判別を誤判定した場合には少なくともクランクシャフトが１８０度回転しなければ次の気筒判別を行なうことができなかった。一方、本発明では気筒判別を誤判定してもクランクシャフトが所定角度、本実施の形態では１５度回転すればクランクシャフトの回転角度を検出することができるため、安定して気筒判別を行なうことができ、エンジン始動性が向上する。
【００１９】
次に、クランク角検出用ロ−タの基準の角度を３０度に設定した第２の実施の形態を図９に示す。なお、図９ａはカム角検出用ロ−タ６０を示し、図９ｂはクランク角検出用ロ−タ８０を示す。
カム角検出用ロ−タ６０には、ほぼ１８０度間隔でカム角情報を形成する大径部（山部）６１及び小径部（谷部）６２が設けられている。また、カム角検出用ロ−タ６０の外周に対向してカム角センサ７０が配設されている。
一方、クランク角検出用ロ−タ８０には、所定角度、図では３０度毎にクランク角情報を形成する山部８１と谷部８２あるいは山部８３と谷部８４が設けられている。山部８１と谷部８２あるいは山部８３と谷部８４により、クランク角検出用ロ−タ８０が３０度回転する毎に「１」あるいは「０」のクランク角情報がクランク角センサ９０から出力される。したがって、クランク角センサ９０から出力されるクランク角信号に含まれている「１」あるいは「０」のクランク角情報を検出することによってクランクシャフトが３０度回転したことを検出することができる。これを、図１０に示す。
また、連続する４つのクランク角情報を組み合わせることによってクランクシャフトの回転角度を３０度毎に検出することができる。連続する４つのクランク角情報の組み合わせパタ−ンとクランクシャフトの回転角度との対応関係を図１１に示す。
このようにして認識したクランクシャフトの回転角度とカム角センサ７０から出力されるカム角信号に含まれているカム角情報とに基づいて気筒判別を行なうことができる。
【００２０】
本実施の形態では、クランクシャフトがどの位置にあっても、連続した４個のパルスを検出することによりクランクシャフトの回転角度を認識することができるから、３０度×４パルス＝１２０度（クランク角）から１２０度＋３０度＝１５０度（クランク角）の範囲内で気筒判別を行うことができる。
また、気筒判別を誤判定した場合でも、クランクシャフトが所定角度、本実施の形態では３０度回転すればクランクシャフトの回転角度を検出することができるため、安定して気筒判別を行うことができる。
【００２１】
以上の実施の形態では、各ロータの外周に山部と谷部を設け、ロータの外周に対向して１個の磁気センサを設けている。この場合、ロータが回転して山部及び谷部が磁気センサが配設されている位置を通過すると、磁気センサより図１２ａに示すような信号が出力される。そして、磁気センサからの出力信号のレベルをスレッシュホールドレベルと比較し、例えば出力信号のレベルがスレッシュホールドレベルより小さい時にはＬｏ、大きい時にはＨｉのパルスを出力する。これにより、ロータの山部及び谷部が検出される。
磁気センサの出力信号の立ち上がり特性及び立ち下がり特性は、磁気センサの取り付け誤差、すなわち磁気センサとロータとの間のエアギャップのバラツキによって変化する。磁気センサの出力信号の立ち上がり特性を図１２ｂに示す。図１２ｂにおいて、実線はエアギャップが小さい時の立ち上がり特性を示し、破線はエアギャップが大きい時の立ち上がり特性を示す。
磁気センサの出力信号の立ち上がり特性及び立ち下がり特性にバラツキがでると、磁気センサの出力信号がスレッシュホールドレベルと一致する点が異なり、ロータの山部及び谷部の検出誤差、すなわちロータの回転角度の検出誤差が生じる。
【００２２】
磁気センサの取り付け誤差によるロータの回転角度の検出誤差を防止するカム角情報出力手段及びクランク角情報出力手段の第３の実施の形態を図１３及び図１４に示す。なお、図１３ａはカム角検出用ロータ１５０の正面図、図１３ｂはその右側面図、図１４ａはクランク角検出用ロータ１７０の正面図、図１４ｂはその右側面図である。
カム角検出用ロータ１５０には、板厚方向の一方側に１８０度間隔でカム角情報を形成する大径部１５１及び小径部１５２が設けられ、他方側には一方側と逆位相で小径部１５３及び大径部１５４を設けられている。そして、カム角検出用ロータの一方側の外周に対向して大径部１５１及び小系部１５２を検出する磁気センサ１６１が、他方側の外周に対向して小系部１５３及び大径部１５４を検出する磁気センサ１６２が配設されており、両磁気センサ１６１及び１６２の出力信号の差動出力をカム角信号としている。
クランク角検出用ロータ１７０には、板厚方向の一方側に所定角度毎に山部１７１と谷部１７２あるいは山部１７３と谷部１７４が設けられ、他方側に一方側と逆位相で谷部１７５と山部１７６あるいは谷部１７７と山部１７８が設けられている。そして、クランク角検出用ロータ１７０の一方側の外周に対向して山部１７１、１７３及び谷部１７２、１７４を検出する磁気センサ１８１が、他方側の外周に対向して谷部１７５、１７７及び山部１７６、１７８を検出する磁気センサ１８２が配設されており、両磁気センサ１８１及び１８２の出力信号の差動出力をクランク角信号としている。
磁気センサ１６１と１６２、１８１と１８２は、設置作業の容易性から一体に構成するのが好ましい。
【００２３】
ロータの板圧方向両側に設けた磁気センサの出力信号の差動出力をコンパレータにより求めると、図１５ａに示すような出力信号が得られる。
スレッシュホールドレベルをＧＮＤ（接地）レベルとした場合の差動出力の立ち上がり特性を図１５ｂに示す。図１５ｂにおいて、実線は両磁気センサとロータとの間のエアギャップが小さい時の立ち上がり特性を示し、破線はエアギャップが大きい時の立ち上がり特性を示す。図１５ｂに示すように、磁気センサの取り付け誤差があってもロータの回転角度の検出誤差はほとんどない。
このように、カム角検出用ロータ及びクランク角検出用ロータに板厚方向両側に山部及び谷部を逆位相で設け、各ロータの板圧方向両側に設けた磁気センサの出力信号の差動出力をそれぞれカム角信号及びクランク角信号とすると、磁気センサの取り付け誤差によるロータの回転角度の検出誤差を防止することができる。
【００２４】
以上の実施の形態では、クランク角情報を形成する部材をクランク角検出用ロ−タに設けた山部と谷部によって構成したが、クランク角情報を形成する部材の構成は、山部と谷部に限定されず、クランクシャフトが所定角度回転したことを検出することができればよい。
また、クランク角情報を形成する部材は、１５度や３０度間隔以外の種々の角度間隔で設けることができる。さらに、クランク角情報の組み合わせ数も種々変更可能である。
また、クランク角情報として「１」あるいは「０」のデ−タを用いたが、クランク角情報は各所定角度毎に異なるデ−タを用いてもよい。この場合には、クランク角情報によってクランクシャフトの回転角度を認識することができる。
また、カム角情報を形成する部材をカム角検出用ロ−タに設けた大径部（山部）及び小径部（谷部）によって構成したが、カム角情報を形成する部材の構成は、大径部及び小径部に限定されず、カムシャフトが１８０度に渡る区間のいずれに位置するかを検出することができればよい。
また、カム角センサ及びクランク角センサとしてホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサを用いたが、これらのセンサは反射式あるいは透過式の光学式センサ、機械式センサ等種々のセンサを用いることができる。
また、カム角検出用ロ−タやクランク角検出用ロ−タ等の配置関係は図８に示す配置関係に限定されない。
また、気筒判別装置の構成は、図５に示した構成に限定されない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、早期に安定して気筒判別を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態で用いるカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タの構成図である。
【図２】クランク角検出用ロ−タに設けられる山部と谷部により形成されるクランク角情報を示す図である。
【図３】クランク角情報とクランク角度との関係を示す図である。
【図４】クランク角情報の組み合わせパタ−ンとクランクシャフトの回転角度との対応関係を示す図である。
【図５】本発明の内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態のブロック構成図である。
【図６】気筒判別処理を説明するためのフロ−チャ−ト図である。
【図７】気筒判別処理を説明するためのフロ−チャ−ト図である。
【図８】カム角信号及びクランク角信号と気筒判別位置との関係を示すタイミングチャ−ト図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態で用いるカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タの構成図である。
【図１０】クランク角情報とクランク角度との関係を示す図である。
【図１１】クランク角情報の組み合わせパタ−ンとクランクシャフトの回転角度との対応関係を示す図である。
【図１２】センサの出力信号の特性を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態で用いるカム角検出用ロータの構成図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態で用いるクランク角検出用ロータの構成図である。
【図１５】センサの出力信号の特性を示す図である。
【図１６】従来のカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タの構成図である。
【図１７】従来例におけるカム角信号及びクランク角信号と気筒判別位置との関係を示すタイミングチャ−ト図である。
【符号の説明】
１０、６０、１００、１５０カム角検出用ロ−タ
１１、６１、１５１、１５４大径部
１２、６２、１５２、１５３小径部
２０、７０、１１０、１６１、１６２カム角センサ
３０、８０、１２０、１７０クランク角検出用ロ−タ
３１、３３、８１、８３、１７１、１７３、１７６、１７８山部
３２、３４、８２、８４、１７２、１７４、１７５、１７７谷部
４０、９０、１３０、１８１，１８２クランク角センサ
５０気筒判別手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder discriminating method and a cylinder discriminating apparatus for an internal combustion engine that discriminate cylinders of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine used in an automobile or the like converts a piston's reciprocating motion into a rotational motion and extracts it by connecting the piston of each cylinder to a crankshaft.
Here, when a four-cycle internal combustion engine in which a four-stroke cycle of intake, compression, expansion, and exhaust is performed by two rotations of the crankshaft is connected to a multi-cylinder, which cylinder only needs to be detected by detecting the rotation angle of the crankshaft. Is in the ignition timing, fuel injection timing, exhaust position, etc., that is, cylinder discrimination cannot be performed accurately.
For this reason, normally, the rotation angle of the camshaft and the rotation angle of the crankshaft, which are connected to the crankshaft via connecting means such as a timing belt and have a cam for opening and closing the intake and exhaust valves, are detected. Cylinder discrimination is performed based on the rotation angle.
[0003]
Conventionally, a cylinder discrimination device for an internal combustion engine as described in JP-A-7-4300 is known. 16a and 16b show a cam angle detecting rotor and a crank angle detecting rotor used in the cylinder discrimination device of the internal combustion engine.
The cam angle detecting rotor 100 connected to the camshaft is made of a ferromagnetic material, and is provided with a large-diameter portion 101 extending 180 degrees and a small-diameter portion 102 extending 180 degrees. Further, a recess 103 having the same diameter as that of the small-diameter portion 102 is provided 90 to 100 degrees from the rotation direction start end of the large-diameter portion 101, and the large-diameter portion 101 is 80 to 90 degrees from the rotation direction start end of the small-diameter portion 102. The convex part 104 of the same diameter is provided. A cam angle sensor 110 such as a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element is disposed facing the outer periphery of the cam angle detection rotor 100. The cam angle sensor 110 is disposed, for example, at a position 5 degrees from the rotation direction start end of the small diameter portion 102 in a state where the crankshaft is at the compression top dead center (TDC) position of the fourth cylinder.
On the other hand, the crank angle detection rotor 120 connected to the crankshaft is made of a ferromagnetic material, provided with teeth 121 at intervals of 10 degrees, and missing teeth with two consecutive teeth missing. A portion 123 is provided. A crank angle sensor 130 such as a magnetic sensor using a Hall element or a magnetoresistive element is disposed opposite to the outer periphery of the crank angle detection rotor 120. For example, the crank angle sensor 130 is disposed at the rotational end position of the missing tooth portion 123 in a state where the crankshaft is at the position of the compression top dead center of the fourth cylinder.
For example, the cam angle signal output from the cam angle sensor 110 and the crank angle signal output from the crank angle sensor 130 are narrowly spaced from the outer periphery of the cam angle detection rotor 100 and the crank angle detection rotor 120. Hi at times, Lo at wide.
In addition, cylinder discrimination means for performing cylinder discrimination based on the cam angle signal from the cam angle sensor 110 and the crank angle signal from the crank angle sensor 130 is provided.
[0004]
This conventional cylinder discrimination device for an internal combustion engine performs cylinder discrimination as shown in FIG. 17 based on the cam angle signal and the crank angle signal.
First, the time interval from the rise of the crank angle signal to the next rise, that is, the pulse interval T (n) is measured.
Then, it is determined whether or not the current pulse interval T (n) is larger than the previous pulse interval T (n−1). It is recognized that the position is 0 degree or 360 degrees. Next, it is determined whether the cam angle signal is Hi or Lo. If it is Hi, it is the compression top dead center position of the first cylinder, and if it is Lo, it is the compression top dead center position of the fourth cylinder. recognize.
On the other hand, when the current pulse interval T (n) is not larger than the previous pulse interval T (n−1), that is, when the tooth 121 is in position, the crankshaft is at a crank angle of 180 ° or 540 °. Detect a condition. For example, the time point when the cam angle signal changes from Hi → Lo → Hi or Lo → Hi → Lo while counting two pulses of the crank angle signal is detected. At that time, if the cam angle signal is Hi, it is recognized as the compression top dead center position of the third cylinder, and if it is Lo, it is recognized as the compression top dead center position of the second cylinder. Further, the engine speed is detected based on the pulse interval T (n) at this time.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional cylinder discrimination device for an internal combustion engine, cylinder discrimination cannot be performed unless at least the cam angle detection rotor 100 is rotated 90 degrees, that is, the crankshaft is rotated 180 degrees.
In addition, when the camshaft is connected to the crankshaft by a timing belt, the timing belt stretches during acceleration of the engine, etc., and the relative position between the crankshaft and the camshaft shifts and the cylinder is misidentified. there's a possibility that. In particular, when a variable valve timing mechanism is employed, the displacement is further greatly increased. Even when the cylinder determination is erroneously determined due to such a shift of the relative position between the crankshaft and the camshaft, the next cylinder determination cannot be performed unless the crankshaft rotates at least 180 degrees.
Thus, the conventional cylinder discrimination device for an internal combustion engine cannot perform cylinder discrimination unless the crankshaft rotates 180 degrees, and the start timing of ignition control, fuel injection control, etc. at the time of engine start is delayed. There was a point.
The present invention was devised to solve such problems, and can determine the cylinders at an early stage, and can advance the start timing of ignition control, fuel injection control, etc. at the time of engine start. It is an object to provide a cylinder discrimination method and a cylinder discrimination device for an internal combustion engine.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The above-described problems are solved by the inventions of the claims.
  The invention according to claim 1 is a cylinder discrimination method for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft.The part which consists of a mountain part and a valley part for every predetermined angleThe provided crank angle detection rotor is used as the crankshaft.Rotate in conjunction withThe crest and trough provided on the peripheral edge of the crank angle detection rotor by the crank angle sensor are detected in order,The time interval of the waveform representing the peak portion and the time interval of the waveform representing the valley portion of the crank angle signal output by the crank angle sensor are obtained, and the peak portion and the valley portion of each part are short time intervals. Or a valley represented by a waveform with a long time interval, or a valley represented by a waveform with a long time interval and a valley represented by a waveform with a short time interval. Indicates whether or notA cam angle detecting rotor comprising a step of obtaining crank angle information and a large diameter portion and a small diameter portion provided over approximately 180 °.Rotate in conjunction withA step of obtaining cam angle information indicating in which section the camshaft is located over 180 ° by detecting a large diameter portion or a small diameter portion of the cam angle detection rotor by a cam angle sensor; A predetermined number of the crank angle information stored inCrank angle obtained fromAnd a step of performing cylinder discrimination based on the cam angle information.
  According to the present invention, cylinder discrimination can be performed stably at an early stage.
The invention of claim 2A cylinder discrimination device for an internal combustion engine, comprising: a crankshaft connected to a piston of each cylinder; and a camshaft connected to the crankshaft,Structure that rotates in conjunctionAnd the peripheral partThe part which consists of a mountain part and a valley part for every predetermined angleProvidedThe crests and troughs of each part are detected by the crank angle sensor and are represented by waveforms by the crank angle signal that is the output of the crank angle sensor, and each part The peaks and valleys of the peak are represented by a waveform with a short time interval and the valleys represented by a waveform with a long time interval, or the peaks and valleys represented by a waveform with a long time interval. It is composed of valleys represented by waveformsCrank angle detection rotor and crank angle sensorSaidDetecting the crest and trough provided in the peripheral edge of the crank angle detection rotor in order,The crests and troughs of each part consist of crests represented by short time interval waveforms and troughs represented by long time interval waveforms, or represented by long time interval waveforms. Indicates whether it consists of peaks and valleys represented by short time-interval waveformsCrank angle information output means for outputting crank angle information, and the camshaftRotating in conjunction withA cam angle detecting rotor having a large diameter portion and a small diameter portion provided over approximately 180 °, and detecting the large diameter portion or the small diameter portion of the cam angle detection rotor with the cam angle sensor. Cam angle information output means for outputting cam angle information indicating in which section the camshaft is located over 180 °, and a predetermined number of crank angle information stored in order.Crank angle obtained fromAnd cylinder discriminating means for discriminating cylinders based on the cam angle information.
  According to the present invention, the invention of claim 1 can be carried out.
The invention of claim 3Crank angle detection rotorThe crests and troughs of each part in FIG. 3 are composed of crests represented by a short time interval waveform and troughs represented by a long time interval waveform by the crank angle signal.In this case, the crank angle information is represented by data “1”,The crests and troughs of each part are composed of crests represented by long time interval waveforms and troughs represented by short time interval waveforms by the crank angle signal.In this case, the crank angle information is represented by data “0”, and the crank angle is represented by a combination of a predetermined number of data “1” or data “0”.
  According to the present invention, the configuration of the crank angle information output means is simplified.
The invention of claim 4Crests and troughs are provided in opposite phases on both sides of the crank angle detection rotor in the thickness direction. One crank angle sensor detects the front crest and trough, and the other crank angle sensor detects the back side. It is the structure which detects the peak part and trough part of this, and is the structure from which the output signal of the said crank angle sensor is differentially output.
  According to the present invention, it is possible to prevent a detection error due to a sensor mounting error and improve detection accuracy.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
A cam angle detecting rotor and a crank angle detecting rotor used in the first embodiment of the present invention are shown in FIGS. 1a and 1b.
The cam angle detecting rotor 10 that rotates in conjunction with the camshaft is made of a ferromagnetic material, and has a large diameter portion (peak portion) 11 and a small diameter portion (valley portion) that form cam angle information at intervals of approximately 180 degrees. ) 12 is provided. A cam angle sensor 20 such as a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element that detects the large diameter portion 11 and the small diameter portion 12 is disposed opposite to the outer periphery of the cam angle detection rotor 10. ing.
On the other hand, the crank angle detecting rotor 30 that rotates in conjunction with the crankshaft is made of a ferromagnetic material, and is a peak portion that forms crank angle information indicating the predetermined angle every predetermined angle, in the figure, every 15 degrees. 31 and a trough 32 or a crest 33 and a trough 34 are provided. A crank angle sensor 40 such as a magnetic element using a hall element or a magnetoresistive element that detects the peak portions 31 and 33 and the valley portions 32 and 34 is opposed to the outer periphery of the crank angle detection rotor 30. It is arranged.
In the present embodiment, “1” or “0” data is formed by peaks and valleys and used as crank angle information. For example, as shown in FIG. 2 a, the shape of the peak portion 31 and the valley portion 32 of the portion indicating the data “1” is the time interval from the falling edge to the rising edge of the crank angle signal output from the crank angle detection sensor 40. The ratio between t1 and the time interval t2 from rising to falling, ie, the ratio (t1 / t2) between the Hi time interval t1 and the Lo time interval t2 within the reference angle (15 degrees in this case) is smaller than 1. It is formed to become. Further, the shape of the crest 33 and the trough 34 in the portion indicating the data “0” is formed so that t1 / t2 is larger than 1 as shown in FIG.
The cam angle detecting rotor 10, the cam angle sensor 20, the crank angle detecting rotor 30, and the crank angle sensor 40 are arranged so as to have the relationship shown in FIG. 8, for example. The cam angle detection rotor 10 and the cam angle sensor 20 constitute the cam angle information output means of the present invention, and the crank angle detection rotor 30 and the crank angle sensor 40 output the crank angle information of the present invention. Means are configured.
[0008]
By configuring as described above, it is possible to detect that the crankshaft has rotated by a predetermined angle (15 degrees) by discriminating the crank angle information, in this case, data of “1” or “0”. An example of setting the crank angle information is shown in FIG. A crest 31 and a trough 32 or a crest 33 and a trough 34 indicating crank angle information of “1” or “0” as shown in FIG. In this case, the rotation angle of the crankshaft can be detected every 15 degrees by combining six pieces of continuous crank angle information. That is, in FIG. 3, when the combination pattern of the crank angle information of “0, 0, 0, 0, 0, 1” can be recognized, it can be seen that the crankshaft is at a 90 degree position. Then, when the combination pattern of “0, 0, 0, 0, 1, 0” can be recognized from the next data, it is understood that the crankshaft is at the position of 105 degrees.
FIG. 4 shows the correspondence between the combination pattern of the six consecutive crank angle information and the rotation angle of the crankshaft.
[0009]
Since the 4-cycle internal combustion engine executes each stroke by two rotations of the crankshaft, it is not possible to accurately determine the cylinder only by recognizing the rotation angle of the crankshaft.
Therefore, the cylinder is discriminated based on the recognized rotation angle of the crankshaft and the cam angle information included in the cam angle signal output from the cam angle sensor 20, in this case, the Hi or Lo state of the cam angle signal. To do. For example, when the rotation angle of the crankshaft is 0 degrees and the cam angle signal is Hi, the first cylinder is the compression top dead center position, and when the rotation angle of the crankshaft is 0 degrees and the cam angle signal is Lo, the fourth cylinder Is the position of compression top dead center. Similarly, when the rotation angle of the crankshaft is 180 degrees and the cam angle signal is Hi, the third cylinder is at the compression top dead center position, and when the rotation angle of the crankshaft is 180 degrees and the cam angle signal is Lo, it is 2 It can be seen that the numbered cylinder is at the position of compression top dead center.
[0010]
Next, FIG. 5 shows a block diagram of an embodiment of the cylinder discrimination device for an internal combustion engine of the present invention.
The cylinder discriminating device includes a cam angle detecting rotor (not shown), a crank angle detecting rotor (not shown), a cam angle sensor 20, a crank angle sensor 40, a cylinder discriminating means 50, and the like. Yes.
The cylinder discriminating means 50 uses a central processing circuit (microprocessor MPU) 51, a clock generator 52 for supplying a master clock to the central processing circuit 51, etc., and a crank angle signal output from the crank angle sensor 40 as a pulse signal. A pulse discriminating circuit 53 for shaping a waveform, an input port 54 for inputting a crank angle signal via the cam angle sensor 20 or the pulse discriminating circuit 53, a read only memory (ROM) 55 storing a cylinder discriminating program, a work area, etc. A random access memory (RAM) 56 used as a bus line 57 and a bus line 57 for connecting them. The pulse discrimination circuit may be built in the sensor.
[0011]
The cylinder discrimination process by the cylinder discrimination means 50 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. This cylinder discrimination process is started when the engine is started, such as when the ignition key is operated.
First, the time interval (time interval from the fall to the rise) t1 of the pulse of the crank angle signal pulse shaped by the pulse discrimination circuit 53, the time interval (time interval from the rise to the fall) t2 of the peak portion, t2. Is measured (step S1).
Next, the ratio (t1 / t2) between the time interval t1 of the valley and the time interval t2 of the peak is determined, and if the ratio is 1 or less, for example, t1 / t2 <1, it is recognized as “1”, and the ratio Is 1 or more, for example, t1 / t2 ≧ 1, it is recognized as “0” (step S2).
Further, the time interval (t1 + t2) with respect to the reference angle (crank angle of 15 degrees) is obtained by adding the time interval t1 between the valleys and the time interval t2 between the peaks (step S3).
And an engine speed is calculated | required based on the time interval with respect to a reference | standard angle (step S4). The engine speed is determined by, for example, 60 / [24 × (t1 + t2)].
[0012]
Next, it is determined whether or not more than a predetermined number of continuous crank angle information, in this case, six or more pulses have been counted (step S5). If 6 or more pulses are not counted, the process returns to step S1.
When six or more pulses are counted, a sequence of six consecutive pulses in the past, that is, six consecutive “1” or “0” combination patterns are recognized (step S6).
Then, based on the six “1” or “0” combination patterns recognized in step S6, the rotation angle (absolute angle θ) of the crankshaft is recognized using, for example, the map shown in FIG. 4 (step S7).
Next, it is determined whether the absolute angle θ of the crankshaft recognized in step S7 is 0 degrees (360 degrees), 180 degrees, neither 0 degrees nor 180 degrees (step S8).
[0013]
If the absolute angle θ of the crankshaft is 0 degree, it is determined whether the cam angle signal is Hi or Lo (step S9).
If the cam angle signal is Hi, it is recognized that the first cylinder is at the position of compression top dead center (step S10).
On the other hand, when the cam angle signal is Lo, it is recognized that the fourth cylinder is at the position of compression top dead center (step S11).
[0014]
If the absolute angle θ of the crankshaft is 180 degrees in step S8, it is determined whether the cam angle signal is Hi or Lo (step S12).
If the cam angle signal is Hi, it is recognized that the third cylinder is at the compression top dead center (step S13).
On the other hand, when the cam angle signal is Lo, it is recognized that the second cylinder is at the position of compression top dead center (step S14).
[0015]
If the absolute angle θ of the crankshaft is neither 0 degrees nor 180 degrees in step S8, it is determined whether the cam angle signal is Hi or Lo (step S15).
If the cam angle signal is Hi, it is recognized that the crankshaft is at an arbitrary position between -10 degrees and 350 degrees in crank angle (step S16).
On the other hand, when the cam angle signal is Lo, it is recognized that the crankshaft is at an arbitrary position between 350 degrees and 710 degrees in crank angle (step S17).
[0016]
After the crankshaft position is recognized in steps S10, S11, S13, S14, S16, and S17, it is determined whether or not an engine stop command is input (step S18).
When the engine stop command is not input, the process returns to step S1, and when the engine stop command is input, the cylinder discrimination process is terminated.
[0017]
FIG. 8 shows a timing chart of the cam angle signal and crank angle signal and the cylinder discrimination position when the present invention is used.
As shown in FIG. 8, when the cylinder discriminating method or the cylinder discriminating apparatus according to the present embodiment is used, the crankshaft is detected by continuously detecting six pulses of the crank angle signal regardless of the position of the crankshaft. Therefore, 15 ° × 6 pulses = 90 ° (crank angle) is the shortest cylinder discrimination section. Considering the start of detection immediately after the pulse falls, 90 ° + 15 ° = 105 ° (crank angle) is the longest cylinder discrimination section. That is, even if the crankshaft of the engine is started from any position, the cylinder can be discriminated at less than 105 degrees, and ignition timing control, fuel injection timing control, etc. can be started at an early stage, thereby improving engine startability. .
[0018]
As described above, in the conventional cylinder discriminating apparatus of the internal combustion engine, the cylinder cannot be discriminated unless the crankshaft rotates at least 180 degrees. However, in the present invention, the cylinder discrimination is performed before the crankshaft rotates 180 degrees. It can be carried out.
Further, in the cylinder discrimination device of the conventional internal combustion engine, when the cylinder discrimination is erroneously determined, the next cylinder cannot be determined unless at least the crankshaft rotates 180 degrees. On the other hand, in the present invention, even if the cylinder discrimination is erroneously determined, the crankshaft rotation angle can be detected if the crankshaft rotates by a predetermined angle, in this embodiment, by 15 degrees. The engine startability is improved.
[0019]
Next, FIG. 9 shows a second embodiment in which the reference angle of the crank angle detection rotor is set to 30 degrees. 9a shows the cam angle detecting rotor 60, and FIG. 9b shows the crank angle detecting rotor 80.
The cam angle detecting rotor 60 is provided with a large diameter portion (peak portion) 61 and a small diameter portion (valley portion) 62 that form cam angle information at intervals of approximately 180 degrees. Further, a cam angle sensor 70 is disposed so as to face the outer periphery of the cam angle detection rotor 60.
On the other hand, the crank angle detection rotor 80 is provided with peak portions 81 and valley portions 82 or peak portions 83 and valley portions 84 that form crank angle information at predetermined angles, that is, every 30 degrees in the figure. Crank angle information of “1” or “0” is output from the crank angle sensor 90 every time the crank angle detection rotor 80 rotates 30 degrees by the crest 81 and trough 82 or the crest 83 and trough 84. Is done. Accordingly, by detecting the crank angle information “1” or “0” included in the crank angle signal output from the crank angle sensor 90, it is possible to detect that the crankshaft has rotated 30 degrees. This is shown in FIG.
Further, the rotation angle of the crankshaft can be detected every 30 degrees by combining four pieces of continuous crank angle information. FIG. 11 shows the correspondence between the combination pattern of the four consecutive crank angle information and the rotation angle of the crankshaft.
Cylinder discrimination can be performed based on the recognized rotation angle of the crankshaft and the cam angle information included in the cam angle signal output from the cam angle sensor 70.
[0020]
In the present embodiment, the rotation angle of the crankshaft can be recognized by detecting four consecutive pulses regardless of the position of the crankshaft. Therefore, 30 degrees × 4 pulses = 120 degrees (crank Cylinder discrimination can be performed within a range of 120 degrees + 30 degrees = 150 degrees (crank angle) to (angle).
Further, even when the cylinder discrimination is erroneously determined, the crankshaft rotation angle can be detected if the crankshaft rotates by a predetermined angle, in this embodiment, 30 degrees, so that the cylinder discrimination can be performed stably. .
[0021]
In the above embodiment, a crest and a trough are provided on the outer periphery of each rotor, and one magnetic sensor is provided facing the outer periphery of the rotor. In this case, when the rotor rotates and the crests and troughs pass the position where the magnetic sensor is disposed, a signal as shown in FIG. 12a is output from the magnetic sensor. Then, the level of the output signal from the magnetic sensor is compared with the threshold level. For example, when the level of the output signal is smaller than the threshold level, a pulse of Lo is output, and when the level of the output signal is large, a pulse of Hi is output. Thereby, the peak part and trough part of a rotor are detected.
The rising characteristic and falling characteristic of the output signal of the magnetic sensor vary depending on the mounting error of the magnetic sensor, that is, the variation in the air gap between the magnetic sensor and the rotor. The rising characteristic of the output signal of the magnetic sensor is shown in FIG. In FIG. 12b, the solid line indicates the rising characteristic when the air gap is small, and the broken line indicates the rising characteristic when the air gap is large.
If the rise and fall characteristics of the output signal of the magnetic sensor vary, the difference is that the output signal of the magnetic sensor matches the threshold level. Detection error occurs.
[0022]
FIGS. 13 and 14 show a third embodiment of cam angle information output means and crank angle information output means for preventing an error in detecting the rotation angle of the rotor due to an attachment error of the magnetic sensor. 13a is a front view of the cam angle detecting rotor 150, FIG. 13b is a right side view thereof, FIG. 14a is a front view of the crank angle detecting rotor 170, and FIG. 14b is a right side view thereof.
The cam angle detecting rotor 150 is provided with a large diameter portion 151 and a small diameter portion 152 that form cam angle information at intervals of 180 degrees on one side in the plate thickness direction, and on the other side, a small diameter portion in opposite phase to the one side. 153 and a large diameter portion 154 are provided. The magnetic sensor 161 that detects the large diameter portion 151 and the small system portion 152 is opposed to the outer periphery on one side of the cam angle detecting rotor, and the small system portion 153 and the large diameter portion 154 is opposed to the outer periphery on the other side. Is detected, and the differential output of the output signals of both magnetic sensors 161 and 162 is used as a cam angle signal.
The crank angle detecting rotor 170 is provided with a crest 171 and a trough 172 or a crest 173 and a trough 174 at every predetermined angle on one side in the plate thickness direction, and a trough with an opposite phase to the one side on the other side. 175 and peak 176 or valley 177 and peak 178 are provided. The magnetic sensor 181 that detects the crests 171 and 173 and the troughs 172 and 174 is opposed to the outer periphery on one side of the crank angle detection rotor 170, and the troughs 175 and 177 are opposed to the outer periphery on the other side. A magnetic sensor 182 for detecting the peaks 176 and 178 is provided, and the differential output of the output signals of both magnetic sensors 181 and 182 is used as a crank angle signal.
It is preferable that the magnetic sensors 161 and 162 and 181 and 182 are integrally configured for ease of installation work.
[0023]
When the differential output of the output signals of the magnetic sensors provided on both sides of the rotor in the plate pressure direction is obtained by a comparator, an output signal as shown in FIG. 15a is obtained.
FIG. 15B shows the rising characteristics of the differential output when the threshold level is set to the GND (ground) level. In FIG. 15b, the solid line indicates the rising characteristic when the air gap between the two magnetic sensors and the rotor is small, and the broken line indicates the rising characteristic when the air gap is large. As shown in FIG. 15b, there is almost no detection error of the rotation angle of the rotor even if there is a mounting error of the magnetic sensor.
In this way, the cam angle detection rotor and the crank angle detection rotor are provided with crests and troughs on opposite sides of the plate thickness direction in opposite phases, and the differential of the output signals of the magnetic sensors provided on both sides of the plate pressure direction of each rotor If the output is a cam angle signal and a crank angle signal, respectively, it is possible to prevent a detection error of the rotor rotation angle due to a mounting error of the magnetic sensor.
[0024]
In the above embodiment, the member that forms the crank angle information is configured by the crest and trough provided in the rotor for detecting the crank angle, but the configuration of the member that forms the crank angle information is the crest and trough. It is not limited to the portion, and it is only necessary to detect that the crankshaft has rotated a predetermined angle.
In addition, the members that form the crank angle information can be provided at various angular intervals other than 15 degrees or 30 degrees. Further, the number of combinations of crank angle information can be variously changed.
Further, although “1” or “0” data is used as the crank angle information, different data may be used for each predetermined angle as the crank angle information. In this case, the rotation angle of the crankshaft can be recognized from the crank angle information.
Moreover, although the member that forms the cam angle information is configured by the large diameter portion (mountain portion) and the small diameter portion (valley portion) provided in the cam angle detection rotor, the configuration of the member that forms the cam angle information is as follows. It is not limited to a large diameter part and a small diameter part, and it should just be able to detect in which of the sections where a camshaft extends 180 degrees.
In addition, as a cam angle sensor and a crank angle sensor, a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element is used. Can be used.
Further, the arrangement relationship of the cam angle detection rotor, the crank angle detection rotor, and the like is not limited to the arrangement relationship shown in FIG.
Further, the configuration of the cylinder discrimination device is not limited to the configuration shown in FIG.
[0025]
【The invention's effect】
  As explained above,According to the present invention, cylinder discrimination can be performed stably at an early stage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cam angle detection rotor and a crank angle detection rotor used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing crank angle information formed by crests and troughs provided in a crank angle detection rotor.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between crank angle information and a crank angle.
FIG. 4 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a combination pattern of crank angle information and a rotation angle of a crankshaft.
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of a cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart for explaining cylinder discrimination processing;
FIG. 7 is a flowchart for explaining cylinder discrimination processing;
FIG. 8 is a timing chart showing a relationship between a cam angle signal and a crank angle signal and a cylinder discrimination position.
FIG. 9 is a configuration diagram of a cam angle detecting rotor and a crank angle detecting rotor used in the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between crank angle information and a crank angle.
FIG. 11 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a combination pattern of crank angle information and a rotation angle of a crankshaft.
FIG. 12 is a diagram illustrating characteristics of an output signal of a sensor.
FIG. 13 is a configuration diagram of a cam angle detection rotor used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of a crank angle detection rotor used in a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram illustrating characteristics of an output signal of a sensor.
FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional cam angle detection rotor and crank angle detection rotor.
FIG. 17 is a timing chart showing a relationship between a cam angle signal and a crank angle signal and a cylinder discrimination position in a conventional example.
[Explanation of symbols]
10, 60, 100, 150 Cam angle detection rotor
11, 61, 151, 154 Large diameter part
12, 62, 152, 153 Small diameter part
20, 70, 110, 161, 162 Cam angle sensor
30, 80, 120, 170 Crank angle detection rotor
31, 33, 81, 83, 171, 173, 176, 178
32, 34, 82, 84, 172, 174, 175, 177 Valley
40, 90, 130, 181, 182 Crank angle sensor
50 cylinder discrimination means

Claims

A cylinder discrimination method for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft,
The crank angle detecting rotor portion consisting of peak portions in the peripheral portion and valleys are provided for each predetermined angle by rotating in conjunction with the crankshaft, a peripheral portion of the crank angle detecting rotor by the crank angle sensor The crests and troughs that are provided are detected in order, and the time interval of the waveform representing the crests and the time interval of the waveform representing the troughs of the crank angle signal output by the crank angle sensor are determined. The ridges and valleys of each part are composed of ridges represented by short time interval waveforms and valleys represented by long time interval waveforms, or represented by long time interval waveforms. A step of obtaining crank angle information indicating whether or not a peak portion is formed and a valley portion represented by a waveform at a short time interval ;
A cam angle detection rotor having a large diameter portion and a small diameter portion provided over almost 180 ° is rotated in conjunction with the cam shaft, and a large diameter portion or a small diameter of the cam angle detection rotor is detected by a cam angle sensor. Detecting cam angle information indicating which position of the camshaft is located in a section over 180 ° by detecting a portion;
A step of performing cylinder discrimination based on a crank angle obtained from a predetermined number of crank angle information stored in order and cam angle information;
A cylinder discrimination method for an internal combustion engine, comprising:

A cylinder discrimination device for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft,
The crankshaft is configured to rotate in conjunction with the crankshaft, and a portion composed of a crest and a trough is provided at a predetermined angle at a peripheral portion , and the crest and trough of each portion are the crank angle sensor. Is detected by the crank angle sensor, and is represented by a waveform by a crank angle signal that is an output of the crank angle sensor, and peaks and valleys of each part are represented by waveforms at short time intervals. Crank angle detection rotor composed of peaks and valleys represented by long time interval waveforms, or peaks and valleys represented by long time interval waveforms and valleys represented by short time interval waveforms When,
Table by the detecting the peaks and valleys the order of the crank angle sensor is provided on the periphery of the crank angle detecting rotor, each site peaks and valleys, a short time interval waveform Whether it is made up of peaks and valleys represented by long time interval waveforms, or peaks and valleys represented by long time interval waveforms. Crank angle information output means for outputting the indicated crank angle information;
The cam angle detection rotor is configured to rotate in conjunction with the camshaft, and includes a large-diameter portion and a small-diameter portion provided over approximately 180 °,
Cam angle information that outputs cam angle information indicating in which section the camshaft is located over 180 ° by detecting a large diameter portion or a small diameter portion of the cam angle detecting rotor with the cam angle sensor Output means;
Cylinder discrimination means for performing cylinder discrimination based on the crank angle obtained from the predetermined number of crank angle information stored in order and the cam angle information;
A cylinder discrimination device for an internal combustion engine characterized by comprising:

A cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to claim 2,
When the crests and troughs of each part in the crank angle detection rotor are composed of crests represented by short time interval waveforms and troughs represented by long time interval waveforms by the crank angle signal The crank angle information is represented by data “1”, and the crests and troughs of each part are represented by crests represented by a waveform having a long time interval and a waveform having a short time interval by the crank angle signal. The crank angle information is represented by data “0”, and the crank angle is represented by a combination of a predetermined number of data “1” or data “0”. Cylinder discrimination device.

A cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to any one of claims 2 and 3 ,
Crests and troughs are provided in opposite phases on both sides of the crank angle detection rotor in the thickness direction. One crank angle sensor detects the front crest and trough, and the other crank angle sensor detects the back side. A cylinder discriminating apparatus for an internal combustion engine, characterized in that a peak portion and a trough portion are detected, and an output signal of the crank angle sensor is differentially output.