JPH11132082A - 多気筒エンジンの回転方向判別方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は，筒内圧力を固有番号が付されたセ
ンサで検出することにより，検出したセンサの固有番号
の順から多気筒エンジンの回転方向を判別する。 【解決手段】 クランク角度の１°進行毎に回転方向
判別のフローが実行される。着火気筒データＮｃは，筒
内圧力センサに付された固有番号に基づいて定められ
る。Ｓ６０で今回の着火気筒データＮｃと，前回のフロ
ー実行時の着火気筒データＮｃｏとを比較する。Ｓ６１
でＮｃが１であり，Ｎｃｏが４である（Ｓ６２）場合に
は，エンジンの回転は正回転であるので逆転フラグＦｂ
は０にセットされる（Ｓ６３）が，Ｎｃｏが２である
（Ｓ６４）場合には１にセットされる逆転フラグＦｂに
基づいて燃料噴射量はゼロに制御されてエンジンが停止
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，多気筒エンジン
の回転方向判別方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンの排気ガス，エンジ
ン出力，及び燃費の相互間には，ディーゼルエンジンの
特性上，トレードオフの関係がある。例えば，燃料噴射
量が一定であるとした場合の燃料着火時期を取ってみて
も，燃焼初期に大量の混合気が燃焼すると後燃焼で燃焼
する混合気の量が少なくなり，燃焼ガス温度が高くなる
と共に出力は大きくなる傾向にあり，スモークの発生量
は減少するもののＮＯｘの発生量が増加する。一方，燃
焼初期に燃焼する混合気が少なくなると，燃焼ガス温度
が比較的抑えられるのでＮＯｘの発生量が減少するが，
出力が低下し且つ後燃焼で燃焼する混合気の量が多くな
ってスモークの発生量が増加する。

【０００３】ディーゼルエンジンにおいては，燃料噴射
制御に関して，燃料噴射圧力の高圧化を図り，且つ燃料
の噴射タイミング及び噴射量等の噴射特性をエンジンの
運転状態に応じて最適に制御する方法として，コモンレ
ール式燃料噴射システムが知られている。コモンレール
式燃料噴射システムは，燃料ポンプによって所定圧力に
加圧された燃料を複数のインジェクタに対して共通する
コモンレールに貯留し，コモンレールに貯留した燃料を
各インジェクタから対応する燃焼室内に噴射する燃料噴
射システムである。コントローラは，加圧された燃料が
各インジェクタにおいてエンジンの運転状態に対して最
適な噴射条件で噴射されるように，コモンレールの燃料
圧と各インジェクタに設けられた制御弁の作動とを制御
している。上記のようなトレードオフの関係がある特性
の下でエンジンの運転を最適に制御するため，コモンレ
ール燃料噴射システムでは，エンジンの運転状態に応じ
て予め決められた燃料噴射量及び燃料噴射時期をマップ
化してそのマップをコントローラに記憶させておき，こ
の記憶された燃料噴射量及び燃料噴射時期から，現在の
エンジンの運転状態に対応した目標燃料噴射量及び目標
燃料噴射時期を求め，求められた目標燃料噴射量及び目
標燃料噴射時期と現在の燃料噴射量及び燃料噴射時期と
の偏差に基づいて，インジェクタの燃料噴射弁を電子的
に制御して，インジェクタに形成された噴孔から燃料を
噴射している。

【０００４】しかしながら，各気筒に設けられるインジ
ェクタの燃料噴射性能には，インジェクタの加工誤差や
組立誤差，コモンレールからの分岐管の長さ等の諸要因
によって個体差があるので，各インジェクタにおいて実
際に燃料が噴射される時期（以下，実燃料噴射時期とい
う）を目標噴射時期に一致させることは困難であると共
に，着火遅れの後に実際に燃料が着火する時期（以下，
実燃料着火時期という）についても，目標着火時期に対
してバラツキを生じている。この実燃料噴射時期と実燃
料着火時期とのバラツキは，最適な燃料の噴射及び着火
の条件からずれた条件で燃料の噴射及び着火を行うこと
になるので，排気ガス中に含まれるＮＯｘ又はスモーク
の量の増大を招く。特に，エンジンがアイドリング運転
状態にあるときには，エンジン回転数が低いためにエン
ジンの運転状態が不安定であり，燃料噴射時期のバラツ
キは実燃料着火時期のバラツキに大きく影響し，その結
果，排気ガス性能にも大きな影響を及ぼす。

【０００５】そこで，ディーゼルエンジンの燃料噴射時
期制御方法或いはその装置として，筒内圧力の変化率を
算出又は検出し，エンジンの燃焼噴射時期を制御するも
のとして，特開昭５９−３７２３５号公報，又は特開昭
５９−１４５３３４号公報に開示されたものがある。

【０００６】ところで，ディーゼルエンジンでは，エン
ジンの回転に関する情報の検出には，次のものが含まれ
ている。即ち，これらの情報の検出には，クランク角度
センサが検出する逐次のクランク角度の検出と，各気筒
での圧縮・爆発を含む各行程が順次に巡って行われる際
に気筒判別センサが検出する基準となる気筒の検出と，
逆回転検出センサで検出されるエンジンの逆回転の検出
とが含まれる。クランク角度については，図１９に示さ
れているように，クランク軸に取り付けられたクランク
角度検出用の歯車４６の歯４７（例えば，歯車４６の周
囲に１０°毎に３６歯が形成されている）を，それに対
向して配置されたピックアップ等のクランク角度検出セ
ンサ４５で精度よく検出することができる。また，気筒
判別センサ５０は，エンジンの１／２の回転速度で回転
するカム軸又は燃料ポンプの駆動軸に取り付けられた歯
車５２の歯（又は欠歯）５３を検出するピックアップ等
の検出素子から成り，インジェクタから燃料の噴射を行
う特定の気筒を判定する。更に，ディーゼルエンジン
は，圧縮点火を行っているために逆回転をすることがあ
る。エンジンが逆回転をしたことを検出するため，図２
０に示すように，気筒判別センサ５０からカム角で１７
５°（即ち，１８０°−αであって，α＝５°の場合）
だけ位相をずらした位置に上記歯車５２と対向してピッ
クアップ等の逆回転検出センサ５１を取り付け，気筒判
別センサ５０が出力した気筒判別信号と逆回転検出セン
サ５１が出力した逆転信号との位相差からエンジンの正
回転・逆回転を検出している。エンジンの逆回転が検出
されると，インジェクタからの燃料の噴射が直ちに停止
されエンジンの運転が停止される。

【０００７】図２１は，従来のエンジンが正常に回転し
ている上死点でのエンジンの回転に関する情報の検出を
行うタイミングチャートを示しており，気筒判別信号
は，基準となる気筒＃１が上死点（ＴＤＣ）前４５°の
位置にあるときに，カム軸等に設けられた歯車５２の歯
５３を気筒判別センサ５０が検出することにより出力さ
れる。逆回転検出センサ５１は，気筒判別センサ５０が
設けられた位置から歯車５２の回転方向に見て１７５°
の位置に配置されているので，エンジンが正回転をして
いる状態では，気筒判別信号がパルスとして出力された
クランク角度から１７５°回転したときに逆回転検出信
号がパルスとして出力される。逆回転検出信号がパルス
として出力された後，歯車５２の角度で１８５°回転し
た時に再度の気筒判別信号が出力される。逆に，気筒判
別信号のパルスが検出されてから，クランク角度で３１
５°経過したときに逆回転検出信号が検出されるときに
は，エンジンは逆回転していると判断することができ
る。なお，クランク角度信号は，気筒＃１の上死点（Ｔ
ＤＣ）で出力されるように，１０°毎に検出される。

【０００８】ディーゼルエンジンの逆回転の検出につい
ては，特開昭６１−４６４４５号公報に開示されたもの
がある。即ち，この公報には，エンジンの回転数を検出
するため回転軸に設けられた歯車に形成される歯の間隔
を不等間隔とし，前記歯車の歯を検出するセンサがエン
ジンの正回転と逆回転とで異なる出力信号パターンを出
力し，前記センサが出力した出力信号パターンからエン
ジンが逆回転であると判定されたときには，目標燃料噴
射量をゼロとして，インジェクタへの燃料の噴射を停止
するディーゼル機関用燃料制御装置が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１９及び図２０に示
すように，上記のシステムでは，回転センサとしてクラ
ンク角度センサ４５，気筒判別センサ５０及び逆回転検
出センサ５１のように，少なくとも３個必要である。ま
た，気筒判別センサ５０が歯車４６の歯４７を通過した
直後から回転が始まると，エンジン始動時に気筒判別信
号が入力されるまでクランク軸は最大で２回転を要し，
噴射開始遅れについても同様の期間となる。そこで，実
燃料着火時期を求め，実燃料着火時期が目標燃料着火時
期となるように燃料噴射時期のフィードバック制御を行
っている多気筒エンジン等の，各気筒に配置された筒内
圧力センサで燃料圧力を検出している多気筒エンジンに
おいては，燃料の噴射の有無にかかわらず気筒内を往復
動するピストンの圧縮上死点の前後では筒内圧力が他の
気筒における筒内圧力と区別できる一定以上になること
に着目して，エンジンの回転方向判別を，回転センサを
使用することなく，筒内圧力を利用して行うことができ
ないかという課題がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
問題を解決することであって，多気筒エンジンの各気筒
に設けた筒内圧力センサの出力から筒内圧力のピークの
順序により多気筒エンジンが正回転をしているか又は逆
回転をしているかの回転方向判別方法及びその装置を提
供することである。

【００１１】この発明は，複数の気筒にインジェクタが
それぞれ設けられ，前記各インジェクタからの燃料の噴
射と前記燃料の着火・燃焼とが前記気筒の順番に従って
行われる多気筒エンジンにおいて，前記各気筒内の圧力
を固有番号がそれぞれ付された筒内圧力センサによって
逐次検出し，前記各筒内圧力センサの出力がピークを迎
えたことを検出し，前記出力が前記ピークを連続して迎
えた二つの前記筒内圧力センサの前記固有番号の順序に
よって前記多気筒エンジンの回転方向を判別することか
ら成る多気筒エンジンの回転方向判別方法に関する。

【００１２】また，この発明は，複数の気筒にインジェ
クタがそれぞれ設けられ，前記各インジェクタからの燃
料の噴射と前記燃料の着火・燃焼とが前記気筒の順番に
従って行われる多気筒エンジンにおいて，前記各気筒に
それぞれ設けられて前記各気筒内の圧力を逐次検出する
と共に固有番号がそれぞれ付された筒内圧力検出手段，
及び前記筒内圧力検出手段の出力がピークを迎えたこと
を検出し，前記出力が前記ピークを連続して迎えた二つ
の前記筒内圧力センサの前記両固有番号の順序によって
前記多気筒エンジンの回転方向を判別するコントローラ
を具備することから成る多気筒エンジンの回転方向判別
装置に関する。

【００１３】この発明による多気筒エンジンの回転方向
判別方法及びその装置によれば，筒内圧力は固有番号が
付された筒内圧力検出手段によって逐次検出され，検出
された筒内圧力によって筒内圧力がピークを迎える気筒
の順番が固有番号によって分かる。連続して筒内圧力の
ピークを迎えた二つの気筒に設けられている筒内圧力検
出手段に付されている固有番号の順番によって，多気筒
エンジンが正回転をしているか，逆回転をしているかが
判別される。筒内圧力がピークを迎えるか否かは，燃料
の噴射が行われたか否かにかかわらず，気筒内を往復動
するピストンの圧縮上死点の前後において一定以上の圧
力となる筒内圧力を検出することにより容易に行われ
る。しかも，クランク軸が最大で２回転するまでもな
く，判別開始の作動の開始後，比較的短時間に多気筒エ
ンジンの回転方向が判別される。

【００１４】また，この発明による多気筒エンジンの回
転方向判別方法及びその装置において，前記多気筒エン
ジンが始動する時に，多気筒エンジンの回転方向が判別
される。即ち，多気筒エンジンの逆回転が生じるのはエ
ンジンの始動時であるので，その回転方向の判別は，エ
ンジンの始動時に行えば十分である。始動時の気筒判別
が速やかに行われ，エンジンの始動性が改善される。ま
た，４気筒の場合，噴射開始遅れの最大値は１／２回転
になる。

【００１５】また，この発明による多気筒エンジンの回
転方向判別方法及びその装置において，前記出力が今回
のピークを迎えた筒内圧力センサの固有番号に基づい
て，インジェクタからの燃料の噴射と燃料の着火・燃焼
とが行われる次回の気筒が決定される。エンジンが正回
転をしていると判断されたときには，次回の燃料の噴射
が行われる気筒の順序を，出力が今回のピークを迎えた
筒内圧力センサの固有番号によって決定されるので，直
ちに，正回転を続行させるように，燃料の噴射とその着
火・燃焼が継続して行われる。

【００１６】更に，この発明による多気筒エンジンの回
転方向判別方法及びその装置において，前記多気筒エン
ジンの回転方向が逆回転方向であると判定したとき，次
回以降に燃料を噴射する順番に当たるインジェクタから
噴射される燃料の噴射量をゼロに設定する。多気筒エン
ジンが逆回転すれば，直ちにエンジンの回転を停止させ
る必要があるので，この場合には，次回以降に燃料を噴
射する順番に当たるインジェクタからの燃料噴射を無く
して，エンジンの回転を停止させる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるエンジンの回転方向判別装置の一実施例について
説明する。図１はこの発明によるエンジンの回転方向判
別装置が適用されたコモンレール式燃料噴射システムの
一例を示す模式図，図２はエンジンにおいてクランク角
度の経過に応じた筒内圧力，燃料噴射率，及び熱発生率
の変化の様子を示したグラフ，図３は，図１に示したコ
モンレール式燃料噴射システムにおいて，クランク角度
の経過に伴う筒内圧力の変化及び各種信号の発生状況の
概要を示すグラフである。

【００１８】この発明によるエンジンの気筒判別方法及
びその装置が適用されるコモンレール式燃料噴射システ
ムの概要が，図１に示されている。このコモンレール式
燃料噴射システムでは，エンジンは４気筒エンジンであ
る。シリンダ２内に形成される燃焼室（図示せず）にそ
れぞれ燃料を噴射するインジェクタ３１，３２，３３，
３４（総称するときは３を用いる）への燃料供給は，コ
モンレール２２から，燃料流路の一部を構成する分岐管
２３を通じて行われる。フィードポンプ２６は，燃料タ
ンク２４からフィルタ２５を通過させて吸い出した燃料
を所定の圧力に加圧し，加圧した燃料を燃料管２７を通
じて燃料ポンプ２０に送り込む。燃料ポンプ２０は，例
えばエンジンによって駆動され，燃料をエンジンの運転
状態等に基づいて定められる高圧に昇圧して燃料管２９
を通じてコモンレール２２に供給する，所謂，プランジ
ャ式のサプライ用の燃料供給ポンプである。供給された
燃料は，所定圧力に昇圧した状態でコモンレール２２に
貯留され，コモンレール２２から各インジェクタ３に供
給される。インジェクタ３は，電子制御ユニットである
コントローラ３７の制御の下で，燃料を適当な噴射時期
及び噴射量で対応する燃焼室内に噴射する。インジェク
タ３から噴射される燃料の噴射圧力はコモンレール２２
に貯留されている燃料の圧力，即ち，コモンレール圧力
に略等しいので，噴射圧力を制御するにはコモンレール
圧力が制御される。燃料ポンプ２０からリリーフされた
燃料は，戻し管３５を通じて燃料タンク２４に戻され
る。また，分岐管２３からインジェクタ３に供給された
燃料のうち，燃焼室への噴射に費やされなかった燃料
は，戻し管３６を通じて燃料タンク２４に戻される。

【００１９】コントローラ３７には，エンジン回転数Ｎ
ｅを検出するためのクランク角度センサ１０，アクセル
操作量Ａｃｃを検出するためのアクセル開度センサ１
１，コモンレール２２に設けられてコモンレール２２内
の燃料圧力（コモンレール圧力）を検出する圧力センサ
１２，並びに冷却水温度を検出するための水温センサ１
３等のエンジンに関する運転状態を検出するための各種
センサからの信号が入力されている。これらセンサ以外
にも，例えば，吸気管内圧力を検出するための吸気管内
圧力センサを含めることができる。コントローラ３７
は，これらの信号に基づいて，エンジン出力が運転状態
に即した最適出力になるように，各インジェクタ３によ
る燃料の噴射特性，即ち，燃料の噴射時期及び噴射量を
制御する。インジェクタ３から燃料が噴射されることで
コモンレール２２内の燃料が消費されても，コントロー
ラ３７は，コモンレール圧力が一定となるように燃料ポ
ンプ２０の吐出量を制御する。

【００２０】図１に示す多気筒エンジン１は，４気筒エ
ンジンである。４つの気筒＃１〜＃４には，それぞれ，
シリンダ２内に形成される燃焼室（図示せず）に燃焼を
噴射するインジェクタ３１，３２，３３，３４（総称す
る時には３を用いる）と，燃焼室内の圧力（筒内圧力）
を検出する圧力検出手段としての筒内圧力センサ４１，
４２，４３，４４（総称する時には４を用いる）とが配
設されている。筒内圧力センサ４は，各気筒＃１〜＃４
の燃焼室に臨んで取り付けられている。筒内圧力センサ
４が検出した各気筒＃１〜＃４の筒内圧力を表す信号
は，コントローラ３７に入力される。また，多気筒エン
ジン１に設けられてエンジンの回転に関する情報を得る
センサ，即ち，圧縮上死点前のクランク角度位置を検出
するＢＴＤＣ（ｂｅｆｏｒｅ ｔｏｐ ｄｅａｄ ｃｅ
ｎｔｅｒ）センサ９，及びクランク角度センサ１０がそ
れぞれ検出した信号も，コントローラ３７に入力され
る。

【００２１】図２は，クランク角度に対する，筒内圧力
Ｐｃ，燃料噴射率Ｒｆ，及び熱発生率ｑの変化の様子を
示したグラフである。燃料噴射が行われない場合の筒内
圧力Ｐｃの変化は，クランク角度θの変化に伴って，筒
内圧力Ｐｃのピークに対して対称的な変化をするが，時
刻Ｔ０に燃料噴射が行われて且つ噴射された燃料が着火
すると，筒内圧力Ｐｃの上昇が若干緩やかになり，その
後大きく増加する。燃料着火時期のクランク角度をこの
急上昇する筒内圧力Ｐｃから正確に判断するのは困難で
ある。なお，中段のグラフに示す燃料噴射率Ｒｆは，初
期噴射とメイン噴射との二つのピークを持つように噴射
制御されている。図２は，４つの気筒で一巡するクラン
ク角度を用いて気筒＃１についての筒内圧力Ｐｃ，燃料
噴射率Ｒｆ，及び熱発生率ｑの変化の様子を示したが，
他の気筒（＃２〜＃４）についても同様である。

【００２２】図３は，クランク角度θの経過に伴う筒内
圧力の変化及び各種信号の発生状況の概要を示すグラフ
である。図３の上段の４つのグラフは，それぞれ気筒＃
１〜＃４のクランク角度の経過に伴う筒内圧力Ｐｃの変
化を表している。エンジン１は４気筒であるので，気筒
番号ｎを列の並びに従って＃１〜＃４とすると，燃焼順
序ｉは，表１に示すように，＃１→＃３→＃４→＃２の
順となる。

【表１】 各気筒＃１〜＃４は，上記の順に次々と圧縮爆発行程を
迎える。ある気筒が爆発行程を経過するときに，次の気
筒は圧縮行程に入っている。中段のグラフは，各気筒の
圧縮上死点前６０°でＢＴＤＣ信号が出力される様子を
示している。１〜４の番号は，燃焼順序ｉを表す着火気
筒データＮｃを示している。クランク角度のカウント値
θは，基準気筒である＃１気筒の圧縮上死点で０であ
り，４サイクルエンジンに対してはクランク軸２回転，
即ち，カウント値７１９で一巡する。＃１気筒について
は，圧縮上死点前１８０°から圧縮上死点後１８０°ま
で，即ち，クランク角度のカウント値にして５４０以上
で１８０未満であるときに＃１気筒が圧縮・爆発行程を
迎えるので，この期間に大きく変化する筒内圧力Ｐｃが
検出され且つその検出データが格納される。格納された
データに基づいて圧縮上死点後１８０°からの所定の時
間内にメイン処理が演算され，次回のＢＴＤＣ割込み信
号に基づいてインジェクタ３１の噴射弁駆動処理が行わ
れる。図３の下段のグラフは，クランク角度のカウント
値θの増加に従って各気筒＃１〜＃４における各インジ
ェクタ３の処理の順序及びタイミングを概略的に示して
いる。

【００２３】コントローラ３７を中心とする各種のセン
サとインジェクタ３との関係が図４に示されている。図
４はエンジンの回転に関する各種センサ及び筒内圧力セ
ンサからの検出信号を受けて，各インジェクタへの制御
信号を出力する多気筒エンジンの回転方向判別を含む燃
料噴射制御を行うコントローラ３７のブロック図であ
る。ＢＴＤＣセンサ９は，各気筒＃１〜＃４の圧縮・爆
発行程の上死点前６０°を検出し，クランク角度センサ
１０は，クランク角度を１°毎に検出する。ＢＴＤＣセ
ンサ９は，多気筒エンジン１が４サイクルエンジンであ
るので，クランク軸が２回転する間に４つのＢＴＤＣ信
号を発するように，例えば，燃料ポンプ２０の駆動軸又
は吸排気弁駆動用のカム軸に関連して配置されている。
これらのエンジンの回転に関する信号は，ＣＰＵ１４へ
入力されるのと平行に，ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉ
ｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５にも入力される。
ＤＳＰ１５は，入力された信号を高速で加減算すること
ができる。

【００２４】コントローラ３７においては，上記の多気
筒エンジン１の回転に関するＢＴＤＣセンサ９及びクラ
ンク角度センサ１０に加えて，多気筒エンジン１の運転
状態を表すものとして，アクセル開度センサ１１，コモ
ンレール等の圧力を検出する燃料圧力センサ１２，及び
エンジン１の冷却を行う冷却水の温度を検出する水温セ
ンサ１３，或いは吸気圧力センサからの検出信号が中央
処理装置（ＣＰＵ）１４に入力される。

【００２５】ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５との間のデータの
遣り取りは，ＣＰＵ１４とＤＳＰ１５とのどちら側から
も読み書きが可能な共通ＲＡＭであるデュアルポートメ
モリ１６を介して行われる。ＣＰＵ１４とデュアルポー
トメモリ１６との間はＣＰＵバス１７を通じて接続され
ており，ＤＳＰ１５とデュアルポートメモリ１６との間
はＤＳＰバス１８を通じて接続されている。筒内圧力Ｐ
ｃを検出する筒内圧力センサ４は，気筒＃１〜＃４にそ
れぞれ対応して設けられている筒内圧力センサ４１〜４
４である。筒内圧力センサ４１〜４４が検出した筒内圧
力のアナログ信号は，ＡＤ変換器１９に入力されてデジ
タル信号に変換され，ＤＳＰバス１８を通じてＤＳＰ１
５に送られる。

【００２６】ＣＰＵ１４は，各センサ９〜１３から直接
に入力されるエンジン１の運転状態を表す情報と，筒内
圧力センサ４１〜４４からの筒内圧力に関してＤＳＰ１
５で処理された結果等とに基づいて演算を行い，各気筒
＃１〜＃４にそれぞれ対応して設けられているインジェ
クタ３１〜３４の燃料噴射時期や燃料噴射量等の燃料噴
射に関する制御を行う。ＤＳＰ１５は，筒内圧力Ｐｃに
関するデジタル信号の加減算の処理を高速で行う。この
処理はデジタル処理であるので，筒内圧力Ｐｃの微分や
積分も同様に高速で演算することができる。また，ＣＰ
Ｕ１４は，コモンレールの圧力を制御するため可変式の
燃料ポンプ２０の吐出量を制御し，排気ガス循環量を制
御するためＥＧＲバルブ２１を制御する。

【００２７】ＣＰＵ１４による燃料噴射時期の制御は，
エンジン１の回転に関するＢＴＤＣセンサ９，クランク
角度センサ１０及びアクセル開度センサ１１からの信号
に基づいて，予め定められたマップによって，目標噴射
時期が求められる。この発明では，気筒＃１〜＃４のう
ち基準となる気筒，例えば＃１の上死点前の特定位置
（例えば，上死点前１２０°の位置）を判別する気筒判
別（ＲＥＦ）センサを用いていない。ＢＴＤＣセンサ９
と筒内圧力センサ４の各検出信号から，燃料の噴射・着
火を実行すべき気筒の順序を決定し，多気筒エンジン１
の回転方向を判別しようとするものである。以下に，か
かる燃料の噴射・着火を実行すべき気筒の順序の決定及
び多気筒エンジン１の回転方向判別について説明する。
なお，この説明は，各筒内圧力センサ４が検出した筒内
圧力から求められた実燃焼着火時期が目標燃焼着火時期
に一致させるべく着火遅れを考慮して各インジェクタ３
の燃料噴射時期を補正する燃料噴射時期の補正と合わせ
て行う。

【００２８】ＣＰＵ１４は，図５に示すメイン処理を行
う。図５は，図４に示したコントローラにおけるＣＰＵ
メイン処理を示すフローチャートである。このメイン処
理は，以下に示す各ステップから成る。 （１）ＣＰＵ１４の初期化が行われる（ステップ１，Ｓ
１と略す。以下同じ）。 （２）センサ信号の処理を行う（Ｓ２）。図４に示した
ようにＣＰＵ１４に入力される各種のセンサからの検出
信号の処理を行う。 （３）Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に基づい
て，各インジェクタ３が噴射すべき燃料量，即ち，燃料
噴射量の計算を行う（Ｓ３）。燃料噴射量の計算は，ア
クセル開度とエンジン回転数とによって予め決められて
いる噴射量特性マップにおいて，アクセル開度センサ１
１が検出した現在のアクセル開度とＢＴＤＣ信号等から
求められたエンジン回転数に対応する目標燃料噴射量Ｑ
ｂを求めることによって行われる（必要な噴射量の補正
量とで最終燃料噴射量Ｑｆを求めることもある）。 （４）また，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，各インジェクタ３が燃料を噴射すべき時期，
即ち，燃料噴射時期が計算される（Ｓ４）。燃料噴射量
とエンジン回転速度とに基づいて予め決められている燃
料噴射時期特性マップによって，Ｓ３で求めた燃料噴射
量と現在のエンジン回転数とに対応する目標燃料噴射時
期が求められる。燃料噴射時期の計算では，この目標燃
料噴射時期に基づいて最終燃料噴射時期Ｔｆが求められ
るが，その計算の詳細については，後述する。 （５）更に，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，且つＳ３で求められた燃料噴射量を，Ｓ４で
求められた燃料噴射時期に噴射できるように，燃料を噴
射する圧力，即ち，燃料噴射圧力が計算される（Ｓ
５）。燃料噴射圧力の制御は，燃料噴射量とエンジン回
転数から目標噴射圧力を求めることにより行われ，更に
具体的には，燃料ポンプの流量制御弁を制御してコモン
レール圧力を制御することにより行われる。

【００２９】燃料噴射制御は，上記のとおり，噴射量制
御，噴射時期制御及び噴射圧力制御から成り，コントロ
ーラ３７は，上記の燃料噴射条件で各インジェクタ３か
ら燃料が噴射されるように各インジェクタ３及びコモン
レール圧力の制御を行う。Ｓ１でＣＰＵ１４が初期化さ
れた後は，Ｓ２〜Ｓ５を，燃料噴射を実行すべきインジ
ェクタに対してそれぞれ順に実行し，且つ各噴射毎に上
記のＳ２〜Ｓ５を繰り返す。インジェクタ３が噴射すべ
き燃料噴射量，燃料噴射時期及び可変式燃料ポンプ２０
によって定められる燃料噴射圧力は，排気ガス，騒音及
び出力間のトレードオフの関係にあるという状況の下で
燃料噴射が最適となるように制御している。なお，燃料
の噴射・着火を実行すべき気筒の順序とエンジンが逆回
転をしていることが判明したときの対処については，後
述するように，Ｓ３における燃料噴射量の計算に反映さ
れる。

【００３０】燃料ポンプ２０のポンプ軸又は吸排気弁駆
動用カム軸に固定した回転板には，各気筒における圧縮
上死点前６０°に対応した角度位置に４つの上死点前マ
ーク（欠歯でよい）が９０°毎に形成されており，ＢＴ
ＤＣセンサ９が上死点前マークを検出することにより，
ポンプ軸１回転当たり４回のＢＴＤＣ信号を出力する
（図３の中段に示すグラフを参照）。ＢＴＤＣ信号がＣ
ＰＵ１４に入力されると，以下に説明するようなＢＴＤ
Ｃ信号割込み処理が行われる。

【００３１】図６のＢＴＤＣ信号割込み処理は，次のよ
うに行われる。図６は，図５に示したＣＰＵメイン処理
において，ＢＴＤＣ信号が入力されたときの割込み処理
を示すフローチャートである。 （１）エンジン１の回転速度が計算される（Ｓ１０）。
即ち，前回のＢＴＤＣ信号を検出してから今回のＢＴＤ
Ｃ信号を検出するまでに要した時間に基づいて，単位時
間当たりのエンジン１の回転数が算出される。 （２）ＣＰＵ１４は，デュアルポートメモリ１６上のデ
ータである着火気筒データＮｃの値を読み，着火気筒デ
ータＮｃが４であるか否かを判定する（Ｓ１１）。着火
気筒データＮｃは，ある気筒で燃料の着火が行われたこ
とを筒内圧力センサが検出した筒内圧力データから判定
されたときに，その筒内圧力センサに付された固有番号
によって記憶される着火順のデータ（燃焼順序ｉに相当
するもの）であり，次の気筒での燃料の着火が行われる
まで，そのデータ値が保持されるものであるが，これに
ついては，気筒判別の説明の中で詳述する。着火気筒デ
ータＮｃが４である場合に，ＢＴＤＣ信号が割り込む
と，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）が燃料噴射・着火の
順序である（図３参照）ので，燃焼順序ｉ＝１の気筒
（＃１）に設けられているインジェクタ３１の燃料噴射
処理，即ち，Ｓ２〜Ｓ５で求められた燃料噴射の条件で
燃料噴射を実行する（Ｓ１２）。 （３）Ｓ１１での判定において着火気筒データＮｃが４
でなければ，直ちにＳ１３に移行し，着火気筒データＮ
ｃが１であるか否かを判定する（Ｓ１３）。 （４）着火気筒データＮｃが１である場合に，ＢＴＤＣ
信号が割り込んだ時には，次の燃焼順序ｉ＝２の気筒
（＃３）が燃料噴射・着火の順序である（図３参照）の
で，燃焼順序ｉ＝２の気筒（＃３）に設けられているイ
ンジェクタ３３の燃料噴射処理，即ち，Ｓ２〜Ｓ５で求
められた燃料噴射の条件で燃料噴射を実行する（Ｓ１
４）。 （５）Ｓ１３での判定において着火気筒データＮｃが１
でなければ，直ちにＳ１５に移行し，以下，燃焼順序ｉ
＝３，４（燃焼順）の気筒（＃４，＃２）について上記
と同様な判定処理と判定処理においてＹＥＳである場合
のインジェクタ（３４，３２）の燃料噴射処理とが行わ
れる（Ｓ１５）。

【００３２】次に，ＤＳＰ１５のメイン処理について，
図７に基づいて説明する。図７は，図４に示したコント
ローラにおけるＤＳＰメイン処理を示すフローチャート
である。 （１）ＤＳＰの初期化を行う（Ｓ２０）。 （２）初期化が終了すれば，筒内圧処理を行う（Ｓ２
１）。筒内圧処理は，検出された気筒＃１〜＃４の筒内
圧力データの処理であり，該当する気筒＃１〜＃４につ
いてクランク角度１°毎に筒内圧力データ処理を繰り返
して行い，熱発生率の計算と燃焼着火時期とを計算する
ものであり，詳細については，後述する。

【００３３】ＤＳＰにおいて，Ｓ２１に示した筒内処理
を行うに際しての前提として，図８に示すＡＤ変換終了
割込み処理が行われる。図８は，図７に示したＤＳＰメ
イン処理におけるＡＤ変換終了時の割込み処理を示すフ
ローチャートである。この割込み処理では，筒内圧力の
ＡＤ変換結果の読込み，筒内圧力のフィルタ処理，気筒
判別，エンジン回転方向判定，クランク角度の初期化，
筒内圧力データのメモリへの格納，及びクランク角度の
更新の各ステップが，クランク角度が１°変化するのに
同期して実行される。即ち，クランク角度１°毎に各気
筒の筒内圧力をＡＤ変換器１９でアナログからデジタル
に変換しているが，図８に示すＡＤ変換終了割込み処理
は，このＡＤ変換器１９による変換が終了する毎に割込
み処理が行われる。 （１）筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）を読み込む
（Ｓ３０）。各筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）
は，その時の燃焼順序ｉ（＝１〜４）をパラメータとし
て，Ｐｃ（ｉ）として読み込まれる。 （２）筒内圧力センサ４の検出出力のノイズを，次の式
を演算することにより，ローパスフィルタで除去する。
即ち，フィルタ通過後の筒内圧力をＰｆｃ（ｉ）とする
と，前回のフィルタ通過後の筒内圧力Ｐｆｃ（ｉ）と今
回の筒内圧力センサ４の検出出力Ｐｃ（ｉ）との重み付
けの和を取り，その和をＰｆｃ（ｉ）として入力する
（Ｓ３１）。 Ｐｆｃ（ｉ）←Ｋ×Ｐｃ（ｉ）＋（１−Ｋ）×Ｐｆｃ（ｉ） ただし，Ｋは，重みの配分を決める定数（０＜Ｋ＜１）
である。 （３）フィルタ通過後の筒内圧力Ｐｆｃ（ｉ）を用い
て，気筒判別を行う（Ｓ３２）。 （４）また，フィルタ通過後の筒内圧力Ｐｆｃ（ｉ）を
用いて，回転方向判別を行う（Ｓ３３）。 （５）次に，クランク角度の初期化が行われる（Ｓ３
４）。 （６）筒内圧力データが，メモリに格納される（Ｓ３
５）。 （７）クランク角度の更新が行われる（Ｓ３６）。 Ｓ３２〜Ｓ３６については，それぞれ，以下に詳細を説
明する。

【００３４】Ｓ３２で行われる気筒判別処理を図９に記
載のフローチャートに基づいて説明する。図９は，図８
に示したＡＤ変換終了割込み処理における気筒判別処理
を示すフローチャートである。 （１）まず，筒内圧力センサ４によって検出され且つフ
ィルタ処理された筒内圧力Ｐｆｃが一定の値（閾値）よ
りも高い場合のみ，その気筒で燃料の噴射・着火が行わ
れる可能性が高いので，筒内圧力Ｐｆｃがその閾値より
も高い場合のみ気筒判別処理が開始される。その閾値と
して，例えば，３ＭＰａ（３０ｂａｒ）が採用される
（図２の筒内圧力Ｐｃのグラフにおける閾値Ｐｃｓを参
照）。燃焼順序ｉ＝１の気筒のフィルタ処理された筒内
圧力Ｐｆｃ（１）が３ＭＰａよりも小さいか否かを比較
する（Ｓ４０）。Ｐｆｃ（１）が３ＭＰａよりも小さい
と，その気筒（＃１）で燃料の噴射・着火が行われる可
能性がないので，Ｓ４６に移行し，その時の検出した筒
内圧力Ｐｆｃ（１）を前回筒内圧力をデータとして格納
する変数Ｐｆｃｏに代入する（Ｓ４６）。 （２）Ｐｆｃ（１）が３ＭＰａ以上である場合には，そ
の時のフィルタ処理された筒内圧力Ｐｆｃ（１）が，ク
ランク角度で１°前の筒内圧力である前回筒内圧力Ｐｆ
ｃｏ（１）以上であるか否かを比較する（Ｓ４１）。 （３）筒内圧力Ｐｆｃ（１）が前回筒内圧力Ｐｆｃｏ
（１）以上であるときには，筒内圧力は上昇していると
みなすことができるので，筒内圧力上昇フラグＦａ
（１）を１にセットする（Ｓ４２）。 （４）筒内圧力Ｐｆｃ（１）が前回筒内圧力Ｐｆｃｏ
（１）未満であるときには，筒内圧力は下降中であるこ
とになるが，筒内圧力上昇フラグＦａ（１）が０である
か否か，即ち，筒内圧力上昇フラグＦａ（１）が０に設
定されていたか否かを判定する（Ｓ４３）。 （５）筒内圧力上昇フラグＦａ（１）が０である場合に
は，前回も筒内圧力は下降中であるとされていたので，
Ｓ４６に移行して，その時の検出した筒内圧力Ｐｆｃ
（１）を前回筒内圧力をデータとして格納する変数Ｐｆ
ｃｏに代入する。 （６）Ｓ４１において筒内圧力は下降中であると判定さ
れ，且つＳ４３において筒内圧力上昇フラグＦａ（１）
が０に設定されていなかったことが分かると，筒内圧力
は今回始めて下降に転じたことが分かる。したがって，
燃料の噴射・着火が実行されたのは気筒＃１であること
が分かるので，デュアルポートメモリ上の着火気筒デー
タＮｃにその筒内圧力のピークを検出した筒内圧力セン
サ４１の固有番号１が書き込まれ（Ｓ４４），筒内圧力
上昇フラグＦａ（１）が０に設定される（Ｓ４５）。更
に，現在のフィルタ通過後の筒内圧力Ｐｆｃ（１）を前
回における筒内圧力のデータＰｆｃｏに代入して更新す
る（Ｓ４６）。 （７）燃料の噴射・着火が燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃
１）で実行されていない場合には，燃焼順序ｉ＝２の気
筒（＃３）で実行されているか否かが，上記のＳ４０〜
Ｓ４６のステップと同様のフローから成るＳ４７〜Ｓ５
２で判別される。 （８）燃料の噴射・着火がｉ＝２の気筒（＃３）でも実
行されていない場合には，燃焼順序ｉ＝３，４の気筒
（＃４，＃２）で実行されているか否かが，上記Ｓ４０
〜Ｓ４６のステップと同様のフローで判別される（Ｓ５
３）。以上のようにして，燃料の噴射・着火がどの気筒
で行われているのかが判別できるので，基準となる気筒
を予め定めておく必要がなく，筒内圧力センサにそれぞ
れ付されている固有番号により逐次に燃焼の噴射と着火
・燃焼を行うべき気筒を特定することができる。

【００３５】次に，ＡＤ変換終了割込み処理のＳ３３で
示す多気筒エンジンの回転方向判別が行われる。図１０
は，図８に示したＡＤ変換終了割込み処理におけるエン
ジンの回転方向判別処理を示すフローチャートである。
このフローチャートも，クランク角度が１°変化する毎
に実行される。 （１）図９に示した気筒判別処理のフローチャートを実
行して得られる着火気筒データ値Ｎｃに基づいて，前回
の着火気筒データＮｃｏが今回の着火気筒データＮｃと
一致しているか否かを判定する（Ｓ６０）。着火気筒デ
ータＮｃｏに変化がなければ気筒の回転方向を判別する
ことはできないのでこの処理を終了する。 （２）前回の着火気筒データＮｃｏが今回の着火気筒デ
ータＮｃと異なっていると，今回の着火気筒データＮｃ
が１であるか否かを判定する（Ｓ６１）。 （３）今回の着火気筒データＮｃが１であるときには，
前回の着火気筒データＮｃｏが４であるか否かを判定す
る（Ｓ６２）。 （４）気筒の燃焼順序については，ｉ＝４の次がｉ＝１
であるから，Ｓ６２の判定がＹＥＳのときには，エンジ
ンは正回転をしているので，逆転フラグＦｂを０にセッ
トする（Ｓ６３）。 （５）Ｓ６２において，前回の着火気筒データＮｃｏが
４でないと判定された場合には，前回の着火気筒データ
Ｎｃｏが２であるか否かが判定される（Ｓ６４）。前回
の着火気筒データＮｃｏが２である場合には，エンジン
は逆回転しているので，逆転フラグＦｂを１にセットす
る（Ｓ６５）。 （６）Ｓ６１〜Ｓ６５のフローと同様に，図９に示した
気筒判別処理を実行して得られる着火気筒データＮｃが
２であるか否かを判定（Ｓ６６）し，着火気筒データＮ
ｃが２であるときに，エンジンは正回転をしているか又
は逆回転をしているかを前回の着火気筒データＮｃｏと
の対比で判定する（Ｓ６７〜Ｓ７０）。燃焼順序ｉが３
又は４，即ち，着火気筒データＮｃが３又は４の場合に
も，上記と同様の処理をする（Ｓ７１）。最後に，現在
の着火気筒データＮｃを前回の着火気筒データＮｃｏに
置き換える更新を行う（Ｓ７２）。 以上のようにして，燃料の噴射・着火が行われる気筒の
順序が正方向か逆方向かが，筒内圧力センサの固有番号
に相当する連続する二つの着火気筒データＮｃによって
判定されるので，直ちに多気筒エンジンの回転方向を判
別することができ，多気筒エンジンが逆回転をしている
と判定されたときには，エンジンの停止等の処置を直ち
に取ることができる。

【００３６】次に，Ｓ３４におけるクランク角度の初期
化処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。
図１１は，図８に示したＡＤ変換終了割込み処理におけ
るクランク角度初期化の処理を示すフローチャートであ
る。エンジンは４気筒エンジンであり，クランク軸の２
回転で各気筒の燃料の噴射・着火が一巡するので，クラ
ンク角度の一巡周期はカウント回数で７２０である。ク
ランク角度のカウント値θは，１°で１をカウントす
る。クランク角度のカウント値θは，燃焼順序でｉ＝１
の気筒（＃１）が上死点の位置を取るときを０とし，４
気筒の燃料の噴射・着火が一巡するまで，７１９までの
カウント値を取る。 （１）クランク角度の初期化が既に完了しているか否か
を判定する（Ｓ８０）。既に，クランク角度の初期化が
完了していれば，直ちにＡＤ変換終了割込みのルーチン
にリターンする。クランク角度の初期化が完了していな
ければ，処理はＳ８１に移行する。 （２）図９に示した気筒判別処理を実行して得られる着
火気筒データＮｃが４であるか否かを判断する（Ｓ８
１）。着火気筒データＮｃが４でなければ，直ちにクラ
ンク角度の初期化処理を終了して，ＡＤ変換終了割込み
処理に戻る。 （３）着火気筒データＮｃが４であれば，次に，ＢＴＤ
Ｃ信号が立ち上がったか否かを判定する（Ｓ８２）。Ｂ
ＴＤＣ信号が立ち上がっていなければ，直ちにクランク
角度の初期化処理を終了して，ＡＤ変換終了割込み処理
に戻る。 （４）着火気筒データＮｃが４であるときに，次のＢＴ
ＤＣ信号を検出すると，そのＢＴＤＣ信号は，燃焼順序
ｉ＝１の気筒（＃１）における圧縮上死点前６０°に設
定されているマークを読み取ったことに対応している。
したがって，クランク角度のカウント数θを７２０マイ
ナス６０（即ち，６６０）に設定し（Ｓ８３），クラン
ク角度の初期化が完了する（Ｓ８４）。一旦，クランク
角度の初期化が行われると，次回にエンジンの始動が行
われない限りクランク角度の初期化が行われることはな
い。

【００３７】次に，Ｓ３５の筒内圧力データのメモリへ
の格納処理について，図１２に示すフローチャートと，
図３に示したグラフとを参照して説明する。図１２は，
図８に示したＡＤ変換終了割込み処理における筒内圧力
データのメモリへの格納処理（Ｓ３５）のフローチャー
トを示す図である。 （１）初期化されたクランク角度のカウント数θが５４
０以上且つ７２０未満であるか又は０（＝７２０）以上
１８０未満であるか否かを判定する（Ｓ９０）。クラン
ク角度のカウント数θがこの範囲内に入っていなけれ
ば，Ｓ９７に移行する。Ｓ９０で定めるカウント数θの
範囲は，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）のクランク角度
が圧縮上死点の前後１８０°以内である範囲，即ち，圧
縮行程から爆発行程までの範囲である。この間の筒内圧
力が着火時期制御に重要であり，データとして採用され
る。 （２）クランク角度のカウント数θが５４０であるか否
かが判定される（Ｓ９１）。このカウント数θが５４０
であれば，上記のカウント数θの範囲の始点であるの
で，ｉ＝１の気筒（＃１）についてのクランク角度のカ
ウント数として定義される気筒別クランク角度カウント
数θｃ（１）をクリアして０とする（Ｓ９２）。括弧内
の１は，ｉ＝１の気筒についてのクランク角度カウント
数であることを示す。したがって，θｃ（１）は，０か
ら３５９までの値を取る。 （３）上記の範囲内の値を取る気筒別クランク角度カウ
ント数θｃ（１）に対応した，ｉ＝１の気筒についての
筒内圧力Ｐｃ（１）を，筒内圧力Ｐｃ（θｃ（１），
１）とする（Ｓ９３）。 （４）ｉ＝１の気筒についての，気筒別クランク角度カ
ウント数θｃ（１）が３５９であるか否かを判定する
（Ｓ９４）。即ち，ｉ＝１の気筒についてのデータ採集
クランク角度範囲の終点であるか否かを判定する。 （５）θｃ（１）が３５９であるとすると，既に，θｃ
（１）は，０から３５９まで実行した後であるので，ｉ
＝１の気筒についての筒内圧力データの格納が終了して
いることになる（Ｓ９５）。 （６）θｃ（１）が３５９でないとすると，θｃ（１）
は，まだ終点まで到達していないので，クランク角度を
１°進めることに対応して，θｃ（１）のカウント数を
１だけ増加したものを新たなθｃ（１）とする（Ｓ９
６）。

【００３８】（７）次に，クランク角度のカウント数θ
が０以上３６０未満であるか否かを判定する（Ｓ９
７）。クランク角度のカウント数θがこの範囲内に入っ
ていなければ，Ｓ１０４に移行する。Ｓ９７で定めるカ
ウント数θの範囲は，燃焼順序ｉ＝２の気筒（＃３）の
クランク角度が圧縮上死点の前後１８０°以内に対応し
た範囲であり，その圧縮行程から爆発行程までの範囲で
ある。この間の筒内圧力が着火時期制御に重要であり，
データとして採用される。したがって，クランク角度の
カウント数θが０以上１８０未満であるときには，ｉ＝
１の気筒（＃１）とｉ＝２の気筒（＃３）とについての
筒内圧力データの格納が行われる。 （８）クランク角度のカウント数θが０であるか否かが
判定される（Ｓ９８）。このカウント数θが０であれ
ば，上記のカウント数θの範囲の始点であるので，ｉ＝
２の気筒（＃３）についてのクランク角度のカウント数
として定義される気筒別クランク角度カウント数θｃ
（２）をクリアして０とする（Ｓ９９）。したがって，
ｉ＝２の気筒についてのθｃ（２）も，０から３５９ま
での値を取る。 （９）上記の範囲内の値を取る気筒別クランク角度カウ
ント数θｃ（２）に対応した，ｉ＝２の気筒についての
筒内圧力Ｐｃ（２）を，筒内圧力Ｐｃ（θｃ（２），
２）とする（Ｓ１００）。 （１０）ｉ＝２の気筒についての，気筒別クランク角度
カウント数θｃ（２）が３５９であるか否かを判定する
（Ｓ１０１）。 （１１）θｃ（２）が３５９であるとすると，既に，θ
ｃ（２）は，０から３５９まで実行した後であるので，
ｉ＝２の気筒についての筒内圧力データの格納が終了す
る（Ｓ１０２）。 （１２）θｃ（２）が３５９でないとすると，θｃ
（２）は，まだ終点まで到達していないので，クランク
角度を１°進めることに対応して，θｃ（２）のカウン
ト数を１だけ増加したものを新たなθｃ（２）とする
（Ｓ１０３）。 （１３）以後，ｉ＝３及び４の気筒（＃４及び＃２）に
ついても，同様の処理をして，筒内圧力データをメモリ
に格納する（Ｓ１０４）。

【００３９】次に，Ｓ３６のクランク角度の更新処理に
ついて図１３に示すフローチャートを参照して説明す
る。図１３は，図８に示したＡＤ変換終了割込み処理に
おけるクランク角度の更新処理の内容を示すフローチャ
ートである。θｃの１の増分毎に，クランク角度の更新
処理Ｓ３６が実行される。 （１）クランク角度のカウント数θを１増加して更新す
る（Ｓ１０５）。 （２）クランク角度のカウント数θが７２０未満である
か否かを判定する（Ｓ１０６）。カウント数θが７２０
未満であれば，４つの気筒についての噴射と着火がまだ
一巡していないので，ＡＤ変換終了後の割込み処理を続
行する。 （３）クランク角度のカウント数θが７２０であること
は，４気筒における燃料の着火・燃焼が一巡した時，即
ち，基準気筒＃１の上死点であるので，カウント数θを
０にリセットする（Ｓ１０７）。

【００４０】次に，図７に示すＤＳＰのメイン処理中に
おける筒内圧処理（Ｓ２１）の詳細を，図１４に示すフ
ローチャートを参照して説明する。図１４は，図７に示
したＤＳＰメイン処理における筒内圧処理を示すフロー
チャートである。 （１）図１１のＳ９５において行われる燃焼順序ｉ＝１
の気筒（＃１）の筒内圧力データ格納が終了しているか
否かを判定する（Ｓ１１０）。ｉ＝１の気筒の筒内圧力
データ格納が終了していなければ，Ｓ１１４に移行し
て，ｉ＝２の気筒（＃３）の筒内圧力データ格納が終了
しているか否かを判定する。 （２）Ｓ１１０の判定で，ｉ＝１の気筒の筒内圧力デー
タ格納が終了していると，データにフィルタ処理を施す
（Ｓ１１１）。筒内圧力データは，大きく変動している
ので，移動平均を取る等のフィルタ処理を施してノイズ
を除去し，滑らかな筒内圧力曲線を得る（図２参照）。

【００４１】（３）得られた圧力曲線から，熱発生率ｑ
の計算を行う（Ｓ１１２）。熱発生率ｑは，次のように
して求められる。先ず，筒内容積Ｖθは，次の式で表さ
れる。

【数１】 ここで，Ｖｃは隙間容積〔ｍ³ 〕，Ｓはピストンストロ
ーク〔ｍ〕，Ｌはコンロッド長さ〔ｍ〕，θｃはクラン
ク角度〔ｄｅｇ〕である。この筒内容積Ｖθと，そのク
ランク角度θｃによる微分値は，予め計算で求められる
ので，メモリに格納しておく。また，筒内圧力Ｐｃとそ
のクランク角度θｃによる微分値は，センサで検出し，
ＤＳＰで処理することにより得られる。Ｑを発生する熱
として，熱発生率ｑ＝ｄＱ／ｄθｃは，次の式で求めら
れる。

【数２】 ここで，比熱比κは，一定であるとして，上の式をリア
ルタイムで計算する。 （４）燃料着火時期Ｔｄ（１）の計算を行う（Ｓ１１
３）。この計算の詳細については，後述する。 （５）Ｓ１１０でｉ＝１の気筒（＃１）の筒内圧力デー
タ格納が終了していないと判定されたときには，Ｓ１１
４に移行してｉ＝２の気筒（＃３）の筒内圧力データ格
納が終了しているか否かを判定する。Ｓ１１４以降のフ
ィルタ処理（Ｓ１１５），熱発生率ｑの計算（Ｓ１１
６），着火時期Ｔｄ（２）の計算（Ｓ１１７）の各ステ
ップは，Ｓ１１０〜Ｓ１１３と同様であるので，詳細な
説明を省略する。同様に，ｉ＝３の気筒（＃４）及びｉ
＝４の気筒（＃２）についても同様の処理が行われる
（Ｓ１１８）。なお，この筒内圧処理は，クランク角度
の割込みで各気筒の１燃焼行程分の筒内圧力データの格
納が終わった状態で，フィルタ処理，熱発生率の計算，
着火時期Ｔｄ（ｉ）の計算の各ステップが行われる。こ
れらの計算が行われると，図６に示す各インジェクタで
の処理，即ち，噴射量，噴射時期及び噴射圧力から成る
噴射制御が行われる。

【００４２】次に，実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）について
図１５を参照して説明する。図１５は，図１４に示した
筒内圧処理における実燃料着火時期の計算処理を示すフ
ローチャートである。各燃焼順序ｉ（１〜４の値を取り
得る）に対して共通の処理が行われる。また，θｃは各
気筒の圧縮膨張過程のクランク角度のカウント値であっ
て，爆発行程上死点の前後１８０°の範囲のクランク角
度を０〜３５９までカウントする。このフローチャート
は，Ｓ１２０で示すように，θｃが３以上の場合に実行
される。Ｓ１１２やＳ１１６等において熱発生率ｑが既
に求められている。また，図１８に示すクランク角度の
カウント値θｃに対する熱発生率ｑのグラフを参照す
る。なお，実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）は，デュアルポー
トメモリ１６上のデータである。 （１）その時の燃焼順序ｉ，即ち，燃料の着火・燃焼が
行われている気筒について，ｑ（ｉ）（θｃ−３）が負
であるか否かを判定する（Ｓ１２１）。 （２）ｑ（ｉ）（θｃ−３）が負であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが１カウントだけ進んだ
時のｑ（ｉ）（θｃ−２）が負であるか否かを判定する
（Ｓ１２２）。 （３）ｑ（ｉ）（θｃ−２）が負であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが更に１カウントだけ進
んだ時のｑ（ｉ）（θｃ−１）が正であるか否かを判定
する（Ｓ１２３）。 （４）ｑ（ｉ）（θｃ−１）が正であれば，当該気筒の
クランク角度のカウント値θｃが更に１カウントだけ進
んだ時のｑ（ｉ）（θｃ）が正であるか否かを判定する
（Ｓ１２４）。

【００４３】（５）ｑ（ｉ）（θｃ）が正であれば，実
燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）は，θｃ−２であるとする（Ｓ
１２５）。即ち，連続する４つのクランク角度のカウン
ト値で，中間の時点であるθｃ−２とθｃ−１との間で
熱発生率ｑの符号が変化しているので，実燃料着火時期
Ｔｄ（ｉ）をθｃ−２とみなしている。実際は，ゼロク
ロス点はθｃ−２とθｃ−１との間であるので，補間し
てゼロクロス点を求めてもよい。また，演算の精度が良
好である場合には，前後の２点で符号が負から正に変化
したときをゼロクロス点として求めてもよい。 （６）Ｓ１２１でｑ（ｉ）（θｃ−３）が正のとき，Ｓ
１２２でｑ（ｉ）（θｃ−２）が正のとき，Ｓ１２３で
ｑ（ｉ）（θｃ−１）が負のとき，及びＳ１２４でｑ
（ｉ）（θｃ）が負のときは，それぞれ実燃料着火時期
Ｔｄ（ｉ）をクランク角度カウント着火０の時期とする
（Ｓ１２６）。即ち，θｃ−２とθｃ−１との間でｑの
符号が変化するときのみ，Ｓ１２５で実燃料着火時期Ｔ
ｄ（ｉ）が求められ，それ以外の状況ではすべて実燃料
着火時期Ｔｄ（ｉ）が０とされる。 （７）実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）が０であるか否かを判
定する（Ｓ１２７）。 （８）実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）が０であると，クラン
ク角度のカウント値θｃを１カウント増加する（Ｓ１２
８）。 （９）クランク角度のカウント値θｃが３６０で有るか
否かを判定する（Ｓ１２９）。即ち，θｃの取り得る範
囲の最後のカウント値であるか否かを判定する。θｃが
まだ３６０でなければ，Ｓ１２１に戻って，再度ルーチ
ンを実行する。

【００４４】図２を再度参照すると，時刻Ｔ０に燃料噴
射が行われて且つ噴射された燃料が着火すると，筒内圧
力Ｐｃの上昇が若干緩やかになり，その後の着火によっ
て大きく増加する。この急上昇する筒内圧力Ｐｃから燃
料が着火するクランク角度を正確に判断するのは困難で
あったが，熱発生率ｑに着目すると，上記のように，実
燃料着火時期を正確に求めることができる。即ち，図２
の中段のグラフに示す燃料噴射率Ｒｆで燃料が燃焼室内
に噴射されると，下段の熱発生率ｑのグラフに示すよう
に，一旦は吸熱により負の熱発生率を示すが，その後，
正の熱発生率に変化する。熱発生率ｑは，燃料噴射が行
われた当初は若干負になる（燃料の気化による）が燃料
の着火によって増加に転じ，熱発生率ｑが負から正に転
じるゼロクロス時刻Ｔ１を，燃料着火時期Ｔｄとみなす
ことで容易に実燃料着火時期を定めることができる。な
お，時刻Ｔ０から時刻Ｔｄまでの期間が燃料の着火遅れ
期間に相当する。

【００４５】図１５に示したフローチャートによって，
実燃料着火時期Ｔｄ（ｉ）が求まると，実燃料着火時期
が，運転状態に応じて求められる目標燃料着火時期と一
致するように，各インジェクタにおける燃料噴射時期が
修正される。その修正の仕方を，図１６に示す＃１に設
けられたインジェクタ３１を例に取って，以下に説明す
る。図１６は，図６に示したＢＴＤＣ信号割込み処理に
おけるインジェクタ処理を示すフローチャートである。 （１）図５に示すＣＰＵのメイン処理において，目標燃
料噴射圧力Ｐｂ，目標燃料噴射量Ｑｂ，目標燃料噴射時
期Ｔｂが求められているので，それらの値を読み込む
（Ｓ１３０）。 （２）エンジンがアイドル運転状態であるか否かを判定
する（Ｓ１３１）。エンジンがアイドル運転状態にある
か否かは，エンジンの回転に関する各センサ，特にＢＴ
ＤＣセンサ９から計算したエンジンの回転数や，アクセ
ル開度センサ１１等に基づいて求められる。 （３）エンジンがアイドル運転状態であれば，着火時期
遅れ等の予め求められているデータを用いて，目標燃料
着火時期Ｔｒを読み込む（Ｓ１３２）。 （４）Ｓ１２５で求めた燃料着火時期Ｔｄ（１）とＳ１
３２で読み込んだ目標燃料着火時期Ｔｒとから，次の式
によって着火時期偏差ΔＴｅを求める（Ｓ１３３）。括
弧内の１は，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）に設けられ
たインジェクタ３１に対する実燃料着火時期，及び着火
時期偏差であることを表す。 ΔＴｅ（１）＝Ｔｄ（１）−Ｔｒ （５）燃料噴射時期の補正量Δθ（１）を次の式によっ
て求める（Ｓ１３４）。 Δθ（１）←Δθ（１）＋ΔＴｅ×Ｇθ 前回の補正量Δθ（１）に対して，着火時期偏差ΔＴｅ
に基づいて修正したものを，今回の補正量Δθ（１）と
している。ただし，Ｇθは，ゲインを表す。 （６）Ｓ１３４で求めた今回の燃料噴射時期の補正量Δ
θ（１）を用いて次の式に基づいて求めたものを，最終
燃料噴射時期Ｔｆ（１）とする（Ｓ１３５）。 Ｔｆ（１）＝Ｔｂ（１）＋Δθ（１）×Ｇｔ 即ち，目標燃料噴射時期Ｔｂ（１）に対して，今回の燃
料噴射時期の補正量Δθ（１）にゲインＧｔを掛けたも
のを加算して，最終燃料噴射時期Ｔｆ（１）を求める。 （７）目標燃料噴射量Ｑｂ及び目標燃料噴射圧力Ｐｂか
ら，噴射パルス幅ＰＷを計算する（Ｓ１３６）。 （８）最終燃料噴射時期Ｔｆ（１），噴射パルス幅ＰＷ
を駆動パルス出力カウンタにセットする（Ｓ１３７）。
即ち，インジェクタ３１に対する電磁弁を何時に且つど
の程度の時間の間，作動させるかを決定する。

【００４６】更に，図５のＳ３で行われる燃料噴射量の
計算について，図１７を参照して説明する。図１７は，
図５に示したＣＰＵメイン処理における燃焼噴射量の計
算の処理を示すフローチャートである。 （１）図１０に示すフローチャートにおいて現れる逆転
フラグＦｂが，１にセットされているか否かを判定する
（Ｓ１４０）。 （２）逆転フラグＦｂが１にセットされていると，多気
筒エンジン１は逆回転をしているので，最終燃料噴射量
Ｑｆを０に設定して燃料の噴射を行わない（Ｓ１４
１）。 （３）アクセル開度とエンジン回転速度とによって予め
決められている噴射量特性マップに照合して，アクセル
開度センサ１１が検出した現在のアクセル開度及びＳ１
０で求められた現在のエンジン回転速度に対して，目標
燃焼噴射量Ｑｂを求める（Ｓ１４２）。 （４）最大燃料噴射量Ｑｌを計算する（Ｓ１４３）。 （５）最終燃料噴射量Ｑｆを，基本燃料噴射量Ｑｂと最
大燃料噴射量Ｑｌとの小さい方を採る（Ｓ１４４）。即
ち，最大燃料噴射量Ｑｌを超える噴射量が最終燃料噴射
量Ｑｆとして定められることはない。

【００４７】以上のフローチャートの内容を図３を参照
してまとめると，図３の上段の４つのグラフは，それぞ
れ気筒＃１〜＃４のクランク角度θの経過に伴う筒内圧
力Ｐｃの変化を表している。＃１気筒，＃３気筒，＃４
気筒，＃２気筒の燃焼順序で，次々と圧縮爆発行程を迎
える。ある気筒が爆発行程を経過するときに，次の気筒
は圧縮行程に入っている。また，各気筒の圧縮上死点前
６０°でＢＴＤＣ信号が出力される。クランク角度のカ
ウント値θは，＃１気筒の圧縮上死点で０であり，４サ
イクルエンジンであるので，クランク軸２回転，即ち，
カウント値７１９で一巡する。＃１気筒については，圧
縮上死点前１８０°，即ち，カウント値にして５４０以
上で，圧縮上死点後１８０°，即ち，カウント値にして
１８０未満であるときに，＃１気筒の筒内圧力データを
格納する。格納されたデータに基づいてメイン処理を圧
縮上死点後１８０°からの所定の時間内に演算し，次回
のＢＴＤＣ割込み信号に基づいてインジェクタ３１の噴
射弁駆動処理を行う。着火気筒データＮｃは，筒内圧力
Ｐｃがピークを迎えてから，次のピークを迎えるまで，
先のピークを迎えた気筒の筒内圧力センサに付された固
有番号が保たれる。

【００４８】

【発明の効果】この発明による多気筒エンジンの回転方
向判別方法及びその装置は，上記のように構成されてい
るので，次のような効果を奏する。即ち，各気筒に配置
された筒内圧力センサで筒内圧力を検出している多気筒
エンジンでは，燃料の噴射の有無にかかわらず気筒内を
往復動するピストンの圧縮上死点の前後では筒内圧力が
他の気筒における筒内圧力と区別できる一定以上になる
ので，筒内圧力を検出する圧力センサの出力によって圧
縮上死点に到達した連続する２つの気筒の筒内圧力を検
出すれば，その２つの気筒に備わる筒内圧力センサの固
有番号の順序に基づいて多気筒エンジンの回転方向を容
易に判別することができる。しかも，回転センサとして
カム軸や燃料ポンプ軸に気筒判別センサや逆転検出セン
サを設けることなく，またクランク角度で最大２回転を
経過するのを待つことなく，二つの気筒の圧縮上死点を
経過する回転角に相当する比較的短時間で多気筒エンジ
ンの回転方向を判別することができる。更に，噴射開始
遅れについても，クランク角度で最大２回転を経過する
のを待つ必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジンの回転方向判別装置が
適用されるコモンレール式燃料噴射システムの一例を示
す模式図である。

【図２】図１に示す多気筒エンジンの回転方向判別装置
のクランク角度の経過に応じた筒内圧力，燃料噴射率，
及び熱発生率の変化の様子を示したグラフである。

【図３】図１に示す多気筒エンジンの回転方向判別装置
のクランク角度の経過に従ったインジェクタでの筒内圧
力及びデータ処理等の概要を示すグラフである。

【図４】この発明による多気筒エンジンの回転方向判別
を含む燃料噴射制御を行うコントローラのブロック図で
ある。

【図５】図４に示したコントローラにおけるＣＰＵメイ
ン処理を示すフローチャートである。

【図６】図５に示したＣＰＵメイン処理においてＢＴＤ
Ｃ信号が入力されたときの割込み処理を示すフローチャ
ートである。

【図７】図４に示したコントローラにおけるＤＳＰメイ
ン処理を示すフローチャートである。

【図８】図７に示したＤＳＰメイン処理におけるＡＤ変
換終了時の割込み処理を示すフローチャートである。

【図９】図８に示したＡＤ変換終了時の割込み処理にお
ける気筒判別処理を示すフローチャートである。

【図１０】図８に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おけるエンジンの回転方向判別処理を示すフローチャー
トである。

【図１１】図８に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おけるクランク角度初期化の処理を示すフローチャート
である。

【図１２】図８に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おける筒内圧データのメモリへの格納処理を示すフロー
チャートである。

【図１３】図８に示したＡＤ変換終了時の割込み処理に
おけるクランク角度の更新処理を示すフローチャートで
ある。

【図１４】図７に示したＤＳＰメイン処理における筒内
圧処理を示すフローチャートである。

【図１５】図１４に示した筒内圧処理における実燃料着
火時期の計算処理を示すフローチャートである。

【図１６】図６に示したＢＴＤＣ信号割込み処理におけ
るインジェクタ処理を示すフローチャートである。

【図１７】図５に示したＣＰＵメイン処理における燃焼
噴射量の計算の処理を示すフローチャートである。

【図１８】図１５に示す着火時期の計算処理の内容を示
すグラフである。

【図１９】従来のエンジンにおけるクランク角度検出手
段の概要を示す模式図である。

【図２０】従来のエンジンにおける気筒判別手段及び逆
転検出手段の概要を示す模式図である。

【図２１】従来のエンジンにおける気筒判別信号，逆回
転検出信号及びクランク角度信号のタイミングチャート
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 多気筒エンジン ２ シリンダ ３，３１〜３４ インジェクタ ４，４１〜４４ 筒内圧力センサ ９ ＢＴＤＣセンサ １０ クランク角度センサ １１ アクセル開度センサ １２ コモンレール圧力センサ １４ ＣＰＵ １５ ＤＳＰ ２２ コモンレール ３７ コントローラ Ｐｃ 筒内圧力 Ｎｃ 着火気筒データ θ クランク角度のカウント値 θｃ 気筒別クランク角度のカウント値 ｑ 熱発生率 Ｔｂ 目標燃料噴射時期 Ｔｒ 目標燃料着火時期 Ｔｄ 実燃料着火時期 Ｔｆ 最終燃料噴射時期 Δθ 燃料噴射時期補正量

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の気筒にインジェクタがそれぞれ設
   けられ，前記各インジェクタからの燃料の噴射と前記燃
   料の着火・燃焼とが前記気筒の順番に従って行われる多
   気筒エンジンにおいて，前記各気筒内の圧力を固有番号
   がそれぞれ付された筒内圧力センサによって逐次検出
   し，前記各筒内圧力センサの出力がピークを迎えたこと
   を検出し，前記出力が前記ピークを連続して迎えた二つ
   の前記筒内圧力センサの前記両固有番号の順序によって
   前記多気筒エンジンの回転方向を判別することから成る
   多気筒エンジンの回転方向判別方法。
2. 【請求項２】 前記多気筒エンジンが始動する時に，前
   記多気筒エンジンの前記回転方向を判別することから成
   る請求項１に記載の多気筒エンジンの回転方向判別方
   法。
3. 【請求項３】 前記出力が今回の前記ピークを迎えた前
   記筒内圧力センサの前記固有番号に基づいて，前記イン
   ジェクタからの燃料の噴射と前記燃料の着火・燃焼とが
   行われる次回の前記気筒が決定されることから成る請求
   項１又は２に記載の多気筒エンジンの回転方向判別方
   法。
4. 【請求項４】 前記多気筒エンジンの前記回転方向が逆
   回転方向であると判定されたとき，次回以降に燃料の噴
   射が行われる順番の前記気筒に設けられている前記イン
   ジェクタから噴射される燃料の噴射量をゼロに設定する
   ことから成る請求項３に記載の多気筒エンジンの回転方
   向判別方法。
5. 【請求項５】 複数の気筒にインジェクタがそれぞれ設
   けられ，前記各インジェクタからの燃料の噴射と前記燃
   料の着火・燃焼とが前記気筒の順番に従って行われる多
   気筒エンジンにおいて，前記各気筒にそれぞれ設けられ
   て前記各気筒内の圧力を逐次検出すると共に固有番号が
   それぞれ付された筒内圧力検出手段，及び前記筒内圧力
   検出手段の出力がピークを迎えたことを検出し，前記出
   力が前記ピークを連続して迎えた二つの前記筒内圧力セ
   ンサの前記両固有番号の順序によって前記多気筒エンジ
   ンの回転方向を判別するコントローラを具備することか
   ら成る多気筒エンジンの回転方向判別装置。
6. 【請求項６】 前記コントローラは，前記多気筒エンジ
   ンが始動する時に，前記多気筒エンジンの前記回転方向
   を判別することから成る請求項５に記載の多気筒エンジ
   ンの回転方向判別装置。
7. 【請求項７】 前記コントローラは，前記出力が今回の
   前記ピークを迎えた前記筒内圧力センサの前記固有番号
   に基づいて，前記インジェクタからの燃料の噴射と前記
   燃料の着火・燃焼とが行われる次回の前記気筒を決定す
   ることから成る請求項５又は６に記載の多気筒エンジン
   の回転方向判別装置。
8. 【請求項８】 前記コントローラは，前記多気筒エンジ
   ンの前記回転方向が逆回転方向であると判定したとき，
   次回以降に燃料の噴射が行われる順番の前記気筒に設け
   られている前記インジェクタから噴射される燃料の噴射
   量をゼロに設定することから成る請求項７に記載の多気
   筒エンジンの回転方向判別装置。