JPH03121238A - 内燃機関用気筒識別方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、１系統の位置信号に基づいて各気筒の動作
位置を識別する内燃機関用気筒識別方法に関し、特にコ
ストダウンを実現すると共に気筒誤検出を防止した内燃
機関用気筒識別装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、自動車等の内燃機関は、複数の気筒（例えば
、４気筒）により数１１００ｒｐ〜数１１００Ｏｒｐ程
度で回転駆動されている。４気筒の場合、各気筒は、駆
動軸（クランク軸）に対しては１／２周期分ずつ位相が
ずれて連結されているが、クランク軸の２回転に対して
、吸気、圧縮、爆発、及び排気が行なわれるため、各気
筒毎の駆動周期を制御するカム軸に対しては、１／４周
期ずつ動作位置の位相がずれている。

このような内燃機関においては、各気筒毎に、イグナイ
タによる点火時期や、インジェクタによる燃料噴射時期
等を電子的に制御するために、内燃機関の回転に同期し
た気筒毎の位置信号を生成し、この位置信号に基づいて
各気筒の動作位置を識別する必要がある。通常、各気筒
の基準位置に対応した位置信号を発生する手段としては
、内燃機関のカム軸又はクランク軸の回転を検出する回
転信号発生器が用いられている。

第２図は一般的な内燃機関用気筒識別装置を示すブロッ
ク図であり、図において、（８）は各気筒に対応した位
置信号りを発生する回転信号発生器、くっ）は位置信号
りを取り込むためのインターフェース回路、（１０）は
インターフェース回路（９）を介して入力される位置信
号りを処理して気筒の動作位置を識別するマイクロコン
ピュータである。

第３図は第２図内の回転信号発生器（８）の具体的構成
例を示す斜視図であり、第４図は回転信号発生器（８）
内の位置信号発生部を示す回路図である。

第３図において、（１）は内燃機関と同期して回転する
回転軸であり、例えば、内燃機関（各気筒）の動作の１
周期に同期して１回転するカム軸に連結されている。

（２）は回転軸（１）に取り付けられた回転円板であり
、各気筒毎の基準位置く所定回転角度）に対応する位置
、並びに、特定気筒の基準位置に対応する位置に、複数
のスリット状の窓（３＆）及び（３ｂ）が設けられてい
る。ここでは、内燃機関が４気筒の場合を示し、外周部
に沿って４箇所に設けられた窓（３ａ）に関しては、回
転方向（矢印）に対して前方側の一端が各気筒毎の第１
の基準位置に対応し、後方側の一端が第２の基準位置に
対応している。

又、内周部の１箇所に設けられた窓（３ｂ）は、１つの
特定気筒（第１気筒）のみの窓（３ａ）に対応して配置
され、窓（３ａ）に対して位相差を有している。

（４ａ）及び（４ｂ）は善意（３ａ）及び（３ｂ）にそ
れぞれ対向するように配置された一対の発光ダイオード
、（５ａ）及び（５ｂ）は各発光ダイオード（４ａ）及
び（４ｂ）からの出力光を窓（３ａ）及び（３ｂ）を通
して受光するように配置された一対のフォトダイオード
である。

これら発光ダイオード（４ａ）及び（４ｂ）とフォトダ
イオード（５ａ）及び（５ｂ）は、２組のフォトカブラ
を構成している。

第４図において、発光ダイオード（４ａ）及び（４ｂ）
並びにフォトダイオード（５ａ）及び（５ｂ）は、代表
的に（４）及び（５）として示されており、一方のフォ
トカブラのみが図示されている。（６）はフォトダイオ
ード（５）からの出力信号を増幅する増幅回路、（７）
は増幅回路（６）の出力端子にベースが接続されたオー
ブンコレクタ（エミッタ接地）の出力トランジスタであ
る。出力トランジスタ（７〉のコレクタ端子は、インタ
ーフェース回路（９）（第２図参照）に接続されている
。

次に、第５図の波形図を参照しながら、第２図〜第４図
に示した従来の内燃機関用気筒識別装置の動作について
説明する。

内燃機関の回転に伴って回転軸（１）が回転して回転円
板（２）が回転すると、回転信号発生器（８）からは、
窓（３ａ）及び（３ｂ）を挾んで対向配置された２組の
フォトカブラの各フォトダイオード（５ａ）及び（５ｂ
）により、窓（３ａ）及び（３ｂ）を構成するスリット
の前方端で立ち上がり且つ後方端で立ち下がる２種類の
位置信号り、及びＬ２（第５図参照）が出力される。

第５図において、窓（３ａ）に基づいて得られる第１の
位置信号Ｌ１は、ＳＧＴと呼ばれるクランク角基準信号
であり、＃１〜＃４の各気筒毎の所定クランク角度で反
転する。ここで、各クランク角基準信号り、の立ち上が
りは、各気筒毎のＢ７５°と呼ばれるクランク角度０°
の位ｆｉ（ＴＤＣ＝上部デッドセンタ）から７５°手前
の第１の基準位置を示し、立ち下がりは、Ｂ５”と呼ば
れるＴＤＣから５゜手前の第２の基準位置を示す。通常
、第１の基準位置Ｂ７５°は制御の基準角度に相当し、
第２の基準位Ｉ　Ｂ　５°はイニシャル点火角度に相当
する。

又、窓（３ｂ）Ｅ基づいて得られる第２の位置信号Ｌ２
は、ＳＧＣと呼ばれる気筒識別信号であり、特定の＃１
気筒の信号発生時に出力され、＃１気筒を識別するため
に用いられる。

各気筒毎の動作位置は、カム軸の１周期（クランク軸の
２周期分即ち７２０°に相当する）に対して１／４周期
ずつずれており、クランク軸の１周期に対して１／２周
期（１８０°）ずつずれている。又、各気筒は、周知の
ように、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順
に動作する。

一方、気筒識別信号Ｌ２は、特定の＃１気筒に対応する
クランク角基準信号り、の立ち上がりより手前で立ち上
がり、且つこの位置信号り、の立ち下がりより後で立ち
下がるように設定される。

こうして得られた２種類の位置信号り、及びＬ２は、イ
ンターフェース回路（９）を介してマイクロコンピュー
タ（１０）に入力される。そして、第２の位置信号り、
に基づいて特定の＃１気筒を識別すると共に、第１の位
置信号Ｌ１に基づいて＃２〜＃４の各気筒の動作位置を
識別し、点火時期や燃料噴出（順序及びグループ噴射〉
等の制御演算に用いられる。

しかし、上記のような気筒識別装置においては、２系統
の位置信号Ｌｌ及びＬ２を用いているため、回転信号発
生器（８）の構成が複雑となり、コストダウンが計れな
いという問題点がある。

そこで、第６図のような回転信号発生器（８）を用いて
、１系統の位置信号Ｌ１及びＬ２’を送信する装置が考
えられる。この場合、発光ダイオード（４）及びフォト
ダイオード（５）は１組のフォトカブラを構成している
。又、（３ｂ’　）は窓（３ｂ）に対応した特定気筒識
別用の窓であり、基準クランク角度検出用の窓（３ａ）
と同じ円周上に位置されている。

特定気筒識別用の窓（３ｂ’　）は、特定気筒の第１及
び第２の基準位置を示す窓（３ａ）に続いて配置されて
おり、これにより、１系統のフォトカブラで第１及び第
２の位置信号Ｌ＋及びＬ２’を得るようになっている。

第６図において、他の構成は第３図と同様であり、又、
装置全体の構成及び位置信号発生部の構成は、それぞれ
第２図及び第４図に示した通りである。

次に、第７図の波形図及び第８図のフローチャート図を
参照しながら、第６図の回転信号発生器（８）を用いた
気筒識別方法について説明する。

前述と同様に、回転円板（２）が矢印方向に回転すると
、善意（３ａ）及び（３ｂ’　）に対向した発光ダイオ
ード（４）及びフォトダイオード（５）により、回転信
号発生器（８）からは、第７図のように連続的な第１及
び第２の位置信号Ｌ１及びＬ２’が発生する。ここで、
第２の位置信号Ｌ２′の立ち下がりは、例えば、特定気
筒に対してＡ５°と呼ばれるＴＤＣから５°後の基準位
置に対応している。

次に、マイクロコンピュータ（１０）　（第２図参照）
は、回転信号発生器（８）からインターフェース回路く
９）を介して、第７図のように１系統の信号として送出
されてくる各位置信号Ｌ　（Ｌ　、及びＬ２′）を識別
するため、各位置信号のハイレベル期間（パルス幅）を
及び立ち上がり周期（パルス間隔）Ｔを計算しくステッ
プＳり、更に、ステップＳ１で得られた値に基づいて、
各パルスのデユーデイ（ｔ／　Ｔ　）を計算する（ステ
ップＳ２）。そして、ステップＳ２における計算結果に
基づいて、前回データ（ｔ／　Ｔ　）ｎ−１と今回デー
タ（ｔ／Ｔ）ｎとの差の絶対値をとり、この値が所定値
αより大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。

もし、第７図中の１．及びＴ１からｔ２及びＴ２のよう
に、デユーティ（ｔ／Ｔ）が大きく変化した場合は、比
率データ差の絶対値が所定値αより大きいと判定され、
特定の＃１気筒であることが識別される。

従って、特定気筒（＃１気筒）を表わすフラグがマイク
ロコンピュータ（１０）内のレジスタにセットされた後
（ステップＳ４）、リターンして気筒識別動作を終了す
る（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ３において、デユーティ差の絶対値が
所定値α以下と判定された場合は、直ちにリターンして
（ステップＳ５）、特定気筒を基準とした第１の位置信
号り、に基づいて、＃３気筒、＃４気筒及び＃２気筒が
順次識別される。

こうして、各気筒に対応した位置信号Ｌ１を認識するこ
とにより、例えば、所定の最適タイミングで、各気筒の
イグニションコイルを通電遮断することができる。この
とき、特定気筒識別用の第２の位置信号Ｌ２’が、第１
の位置信号Ｌ１の立ち下がりの後に発生し、イニシャル
点火位ｆ（Ｂ５°）の後に設定されているので、内燃機
関のクランキング時（モータ駆動によるクランク始動時
）において、第７図に示す位置信号りがそのままイグニ
ションコイルの通電遮断（立ち下がりで点火）に用いら
れ、特定気筒識別用の第２の位置信号Ｌ　２　’でイグ
ニションコイルの通電遮断が行われたとしても、第１の
位置信号Ｌ１により正規のイニシャル点火された後であ
るため内燃機関の始動不良が生じることはない。尚、上
記ステップＳ２において各位置信号のパルスデューティ
（ｔ／　Ｔ　）を計算したが、ローレベル期間（Ｔ　−
ｔ）に対するハイレベル期間ｔの比率［ｔ／（Ｔ−ｔ）
］を計算してもよい。この場合、パルス間隔の変動によ
る周期差が大きくなり、特定気筒の検出感度が更に向上
する。

しかし、上記のような１系統の位置信号Ｌ１及びＬ　２
　’を用いた気筒識別方法においては、クランキング時
（内燃機関の始動初期〉等の多大な回転周期変動時に、
第１の位置信号（クランク角基準信号５ＧＴ）Ｌ、の発
生周期が大きく変動し、誤検出による異常な気筒識別結
果が制御に反映されてしまう。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の内燃機関用気筒識別方法は以上のように、２種類
の位置信号し、及びＬ２即ちクランク角基準信号ＳＧＴ
及び気筒識別信号ＳＧＣを用いる場合は、２組のフォト
カプラを用いて２系統の信号を発生する必要があるので
、構成が複雑となりコストアップを招くという問題点が
あった。

又、１系統の位置信号り、及びＬ２’を用いた内燃機関
用気筒識別方法は、始動初期時に第１の位置信号Ｌ１の
発生周期が変動した場合、誤検出による異常な気筒識別
結果が制御に反映されて、不具合を招くという問題点が
あった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、１系統の位置信号を用いてコストダウンを実
現すると共に、気筒識別の誤検出を防止した内燃機関用
気筒識別方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る内燃機関用気筒識別方法は、第１の位置
信号の間に特定気筒識別用の第２の位置信号を発生させ
、各位置信号の発生パルス間隔の比較に基づいて各気筒
の動作位置を識別すると共に、内燃機関の始動開始後の
所定期間は気筒識別動作を行わないようにしたものであ
る。

［作用］ この発明においては、始動初期か否かを判定し、始動初
期でなければ１系統からなる各位置信号のパルス間隔に
基づいて特定気筒の動作位置を識別し、始動初期であれ
ば気筒識別動作をスキップさせる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図であり
、３１〜Ｓ５は前述と同様のステップである。又、この
発明が適用される装置は、第２図、第４図及び第６図に
示した通りであり、発生される１系統の位置信号は第７
図と同様である。従って、前述のように、第７図に示す
第１の位置信号Ｔ−１の立ち上がり（Ｂ７５°）を制御
の基準角度とし、立ち下がり（Ｂ５°）をイニシャル点
火角度としている。

第１図において、まず、内燃機関が始動初期であるか否
かを判定して（ステップＳＯ）、もし、始動初期でなけ
れば前述のステップＳ１〜Ｓ４（ここでは、説明しない
）を実行し、始動初期であれば直ちにステップＳ５に進
みリターンする。これにより、誤検出による異常な気筒
識別結果を制御に用いることは防止される。

ステップＳＯにおける判定基準は、例えば、スタータキ
ーのスイッチ信号を検出し、始動開始から所定時間経過
したか否かによって設定することができる。そして、所
定時間が経過していなければ始動初期と判定され、経過
していれば始動初期でないと判定される。

又、他の判定方法としては、例えば、内燃機関の点火回
数、回転数、又は、スタータキーのスイッチオフ信号に
基づく方法が考えられ、いずれも同等の効果を奏するこ
とは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、第１の位置信号の間に
特定気筒識別用の第２の位置信号を発生させ、各位置信
号の発生パルス間隔の比較に基づいて各気筒の動作位置
を識別すると共に、回転周期の変動が大きい始動開始後
の所定期間は気筒識別動作を行わないようにしたので、
コストダウンを実現すると共に誤検出を防止した内燃機
関用気筒識別方法が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すフローチャート図、
第２図は一般的な内燃機関用気筒識別装置を示すブロッ
ク図、第３図は第２図内の回転信号発生器を示す斜視図
、第４図は回転信号発生器内の位置信号発生部を示す回
路図、第５図は第３図及び第４図の回転信号発生器によ
り生成される位置信号を示す波形図、第６図は改善され
た回転信号発生器を示す斜視図、第７図は第６図の回転
信号発生器により生成される位置信号を示す波形図、第
８図は第６図の回転信号発生器を用いた内燃機関用気筒
識別方法を説明するためのフローチャート図である。 （８）・・・回転信号発生器 Ｌｌ・・・第１の位置信号 Ｌ２　・・・第２の位置信号 ＳＯ・・・始動初期を判定するステップＳ３・・・特定
気筒を判定するステップ尚、図中、同一符号は同−又は
相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関回転駆動用の各気筒に対応した第１の位置信号
   の間に特定気筒識別用の第２の位置信号を発生させ、前
   記第１及び第２の位置信号の発生パルス間隔の比較に基
   づいて前記各気筒の動作位置を識別する内燃機関用気筒
   識別方法において、前記内燃機関の始動開始後の所定期
   間は気筒識別動作を行わないようにしたことを特徴とす
   る内燃機関用気筒識別方法。