(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関回転に同期して各気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で、気筒毎にパルス数が異なるパルス信号を出力し、かつ、所定クランク角位置近傍で複数のパルス信号が出力される場合のこれら各パルス間周期を、任意の気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で最後に出力されるパルス信号と、次の特定行程における所定クランク角位置近傍で最初に出力されるパルス信号との間の周期に比較して十分小さく設定したセンサ部と、
前記センサ部からのパルス信号を入力し、入力されたパルス間の周期の前回値と今回値との比（今回値／前回値）又は前前回値と今回値との比（今回値／前前回値）の少なくとも一方が基準値以上であると判定されたときに、現判定時点を各気筒の前記所定クランク角位置であると検出する所定クランク角位置検出手段と、
前記センサ部からのパルス信号及び前記所定クランク角位置検出手段からの検出信号を入力し、該所定クランク角位置が検出される毎に、前回検出時から今回検出時までにセンサ部から入力されたパルス数に基づいて所定クランク角位置に対応する気筒を判別する気筒判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とするクランク角検出装置。
【請求項２】
機関回転に同期して各気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で、気筒毎にパルス数が異なるパルス信号を出力し、かつ、所定クランク角位置近傍で複数のパルス信号が出力される場合のこれら各パルス間周期を、任意の気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で最後に出力されるパルス信号と、次の特定行程における所定クランク角位置近傍で最初に出力されるパルス信号との間の周期に比較して十分小さく設定したセンサ部と、
前記センサ部からのパルス信号を入力する一方、当該機関を搭載した車両の車速と、該機関に接続された変速機のギア位置との信号から機関回転速度に対応する閾値を求め、センサ部から入力されたパルス間の周期を前記閾値と比較して各気筒の前記所定クランク角位置を検出する所定クランク角位置検出手段と、
前記センサ部からのパルス信号及び前記所定クランク角位置検出手段からの検出信号を入力し、該所定クランク角位置が検出される毎に、前回検出時から今回検出時までにセンサ部から入力されたパルス数に基づいて所定クランク角位置に対応する気筒を判別する気筒判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とするクランク角検出装置。
【請求項３】
前記所定クランク角位置検出手段によって所定クランク角位置が検出される毎に、前回所定クランク角位置が検出されてから今回所定クランク角位置が検出されるまでの周期に基づいて機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段を含んで構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクランク角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランク角センサ及び該センサからの信号により、気筒毎の基準となるクランク角位置や対応する気筒の判別等を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク角センサを用いて、点火制御を行うシステムには、各種のものがあるが、最近では、機関回転に同期して各気筒の特定行程における所定クランク角位置で基準パルス信号を出力する機能のみを有するクランク角センサを用い、マイクロコンピュータにより点火を時間制御する方式が増えている  （実開昭６４−３９４５０号等参照）  。
【０００３】
即ち、例えば図５に示すように、基準パルス信号の周期を計測し、前回周期Ｔｎ−１  及び今回周期Ｔｎ  をもとに次回周期ＴＦを予測する。そして、ＴＦをもとに要求点火角度を時間に変換し、基準点ｔｎ  からの時間τ１を求める。同様に要求通電時間よりτ２を求める。そして、基準点ｔｎ  よりτ２経過後に通電を開始し、τ１経過時に遮断して点火を行う。
【０００４】
このような方式とするのは、クランク角センサにクランク角１〜２°毎の単位信号発生機能を持たせる必要がなく、コスト的に有利だからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ディストリビュータを用いずに電子配電を行う場合、あるいは点火制御のみならず気筒別燃料噴射システムをあわせて採用する場合などには、基準パルス信号のみならず、気筒判別のための信号を得る必要があり、従来はそのためにピックアップ及び信号処理回路を２系統設けていたが、コストダウンに限界があり、また、一方の系統に故障，  断線を生じて一系統のみの信号となった場合は実質的に制御が不可能となるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、１系統の出力信号のみで、少なくとも気筒毎の基準クランク角位置及び気筒判別が同時に行えるようにしたクランク角検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明に係るクランク角検出装置は、
機関回転に同期して各気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で、気筒毎にパルス数が異なるパルス信号を出力し、かつ、所定クランク角位置近傍で複数のパルス信号が出力される場合のこれら各パルス間周期を、任意の気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で最後に出力されるパルス信号と、次の特定行程における所定クランク角位置近傍で最初に出力されるパルス信号との間の周期に比較して十分小さく設定したセンサ部と、
前記センサ部からのパルス信号を入力し、入力されたパルス間の周期の前回値と今回値との比（今回値／前回値）又は前前回値と今回値との比（今回値／前前回値）の少なくとも一方が基準値以上であると判定されたときに、現判定時点を各気筒の前記所定クランク角位置であると検出する所定クランク角位置検出手段と、
前記センサ部からのパルス信号及び前記所定クランク角位置検出手段からの検出信号を入力し、該所定クランク角位置が検出される毎に、前回検出時から今回検出時までにセンサ部から入力されたパルス数に基づいて所定クランク角位置に対応する気筒を判別する気筒判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】
該請求項１の発明に係るクランク角検出装置によれば、
気筒毎の所定クランク角位置近傍で出力されるパルス数を、気筒数ｎに対して１，２，・・ｎとすれば、総パルス数を最も少なくできるが、その場合、前回のパルス間の周期が所定クランク角位置近傍で複数個発生されたパルスの中の最後のパルス間の周期である場合は、該周期に対して今回のパルス間の周期の方が十分大きくなることで、所定クランク角位置を検出できる。
一方、所定クランク角位置近傍で１つのパルスしか発生しないところでは、該パルスとその前後に発生したパルスとの間の２つの周期が略等しくなり、前記前後の周期の比からは最新のパルス発生時期を所定クランク角位置を検出することができない。そこで、前前回のパルス間周期と今回のパルス間周期とを、比較すれば、所定クランク角位置近傍で１つのパルスしか発生しないところでも、前前回のパルス間周期は小さく今回のパルス間周期は大きくなっているので、最新のパルス発生時期を所定クランク角位置として検出することができる。
【０００９】
また、前記気筒判別手段は、前記のようにして所定クランク角位置検出手段が所定クランク角位置を検出する毎に、前回検出時から今回検出時までに入力されたパルス数に基づいて気筒を判別する。
【００１１】
また、請求項２に係る発明に係るクランク角検出装置は、
機関回転に同期して各気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で、気筒毎にパルス数が異なるパルス信号を出力し、かつ、所定クランク角位置近傍で複数のパルス信号が出力される場合のこれら各パルス間周期を、任意の気筒の特定行程における所定クランク角位置近傍で最後に出力されるパルス信号と、次の特定行程における所定クランク角位置近傍で最初に出力されるパルス信号との間の周期に比較して十分小さく設定したセンサ部と、
前記センサ部からのパルス信号を入力する一方、当該機関を搭載した車両の車速と、該機関に接続された変速機のギア位置との信号から機関回転速度に対応する閾値を求め、センサ部から入力されたパルス間の周期を前記閾値と比較して各気筒の前記所定クランク角位置を検出する所定クランク角位置検出手段と、
前記センサ部からのパルス信号及び前記所定クランク角位置検出手段からの検出信号を入力し、該所定クランク角位置が検出される毎に、前回検出時から今回検出時までにセンサ部から入力されたパルス数に基づいて所定クランク角位置に対応する気筒を判別する気筒判別手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【００１２】
該請求項２の発明に係るクランク角検出装置によれば、
車速と変速機ギア位置とから機関回転速度が求められ、前記所定クランク角位置毎に発生するパルス間の周期は、機関回転速度に対応して決定されるから、該周期と、該機関回転速度で所定クランク角位置近傍で連続して発生するパルス間の周期との間の値に前記閾値を設定しておけば、パルス間の周期と閾値との比較により所定のパルス発生時期を所定クランク角位置として検出することができる。
【００１３】
また、請求項３の発明に係るクランク角検出装置は、
前記所定クランク角位置検出手段によって所定クランク角位置が検出される毎に、前回所定クランク角位置が検出されてから今回所定クランク角位置が検出されるまでの周期に基づいて機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段を含んで構成したことを特徴とする。
【００１４】
該請求項３の発明に係るクランク角検出装置によれば、
所定クランク角位置検出毎の周期は、機関回転速度に反比例するので、該周期に基づいて機関回転速度検出手段が機関回転速度も検出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に係るクランク角検出装置のセンサ部１０を示し、機関１回転につき、１／２回転する回転軸  （例えばディストリビュータシャフトあるいはカムシャフト）  １１にシグナルディスクプレート１２を取り付けてあり、このシグナルディスクプレート１２には周方向に等間隔毎に夫々１〜ｎ  （ｎは気筒数，本実施形態では４）  個のスリット１３が形成されている。また、前記等間隔毎のスリット１３の中でシグナルディスクプレート１２の回転方向先頭に位置するスリットの後端縁の位置が、各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置となるように形成されている。
【００１６】
例えば、図２に示すように、点火順序が第１気筒→第３気筒→第４気筒→第２気筒→第１気筒である４気筒機関において、第１気筒に対応する所定クランク角位置近傍で１つのパルス、同様に第３気筒では３個、第４気筒では４個、第２気筒では２個のパルスを発生し、各気筒の先頭パルスの立ち下がり位置が所定クランク角位置となる。
【００１７】
そして、シグナルディスクプレート１２を挟んで、光電式ピックアップ１４を構成する投光器  （ＬＥＤ）  １５と受光器  （フォトダイオード）  １６とを設け、スリット１３通過時の受光信号に基づき、パルス信号を出力するようになっている。
前記センサ部１０からの信号は、波形整形回路２０により波形整形された後、マイクロコンピュータ３０に入力されて、処理される。タイマ４０はクロック信号をカウントする  （時計測カウンタ）  ものであるが、ソフトウエアによって構成できる。
【００１８】
次に、前記マイクロコンピュータ３０により、センサ部１０からの信号を処理して気筒毎の所定クランク角位置の検出と、気筒判別と、機関回転速度検出とを同時に行う第１の実施形態におけるルーチンを、図３に示したフローチャートに従って説明する。
このルーチンは、センサ部からのパルスの立ち下がり  （又は立ち上がり）  を検出する毎に実行される。
【００１９】
ステップ  （図ではＳと記す。以下同様）  １では、前回パルス  （の立ち下がり）  を入力してから、今回パルスを入力するまでの周期Ｔｎ  をタイマ４０の今回値と前回値との差から測定し、また、パルス入力回数カウント用のカウンタをインクリメントする。
ステップ２では、前記今回測定されたパルス間周期Ｔｎ  と、前回同様にして測定されたパルス間周期Ｔｎ−１  との比＝Ｔｎ  ／Ｔｎ−１  を基準値ｘと比較する。
【００２０】
そして、Ｔｎ  ／Ｔｎ−１  ≧ｘと判定されたときには、ステップ４へ進んで今回のパルス入力時期が所定の気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置であると判定する。
例えば、図２で第３気筒に対応する最後のパルスの立ち下がりから第４気筒の最初のパルスの立ち下がりまでの周期Ｔｎ  に対し、その前に測定される第３気筒の二番目のパルスの立ち下がりから最後のパルスの立ち下がりまでの周期Ｔｎ−１  は十分小さい。したがって、Ｔｎ  ／Ｔｎ−１  ≧ｘとなって今回のパルスの立ち下がり検出時が所定クランク角位置であると検出される。第１気筒、第２気筒の最初のパルスの立ち下がりを検出したときも同様に、所定クランク角位置であると検出される。
【００２１】
また、ステップ２でＴｎ  ／Ｔｎ−１  ＜ｘと判定されたときには、ステップ３へ進み、前前回同様にして測定されたパルス間周期Ｔｎ−２  との比＝Ｔｎ  ／Ｔｎ−２  を基準値ｘと比較する。
そして、Ｔｎ  ／Ｔｎ−２  ≧ｘと判定されたときには、前記同様ステップ４へ進んで今回のパルス入力時期が所定の気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置であると判定する。
【００２２】
即ち、図２に示すように、第３気筒に対応する最初のパルスの立ち下がりを検出したときは、その前の第１気筒の１つのパルスの立ち下がりからの周期Ｔｎ  ’に対し、前回の第２気筒の二番目のパルスの立ち下がりから前記第１気筒のパルスの立ち下がりまでの周期Ｔｎ−１  ’も同程度に大きいので、ステップ２の判定ではＴｎ  ’／Ｔｎ−１  ’＜ｘとなって第３気筒の所定クランク角位置を検出することができない。
【００２３】
そこで、本ステップ３により、前記第１気筒の１つのパルスの立ち下がりから第３気筒に対応する最初のパルスの立ち下がりまでの周期Ｔｎ  ’と、前前回の第２気筒の最初のパルスの立ち下がりから二番目のパルスの立ち下がりまでの十分小さな周期Ｔｎ−２  ’との比Ｔｎ  ’／Ｔｎ−２  ’を基準値ｘと比較することで、第３気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置を検出することができる。
【００２４】
このようにして、ステップ４で所定クランク角位置が検出された後は、ステップ５へ進み、前記カウンタの値から読み込んだ前回所定クランク角位置を検出してからのパルス入力回数に基づいて、前記所定クランク角位置に対応する気筒を判別する。例えば図２で明らかなようにパルス入力回数が１回のときは第３気筒、３回のときは第４気筒、４回のときは第２気筒、２回のときは第１気筒と判別される。
【００２５】
ステップ６では、前回所定クランク角位置を検出してから、今回所定クランク角位置を検出するまでの周期をタイマの値から測定し、該周期に反比例する機関回転速度Ｎを算出する。
ステップ７では、前記タイマ及びカウンタの値をリセットする。
前記ステップ３の判定がＴｎ  ／Ｔｎ−２  ＜ｘであるとき、及びステップ７を経た後はステップ８へ進み、今回の周期Ｔｎ  、前回の周期Ｔｎ−１  をそれぞれ次回の演算のためにＴｎ−１  、Ｔｎ−２  にセットしなおす。
【００２６】
このようにすれば、１系統の信号を出力する１個のセンサ部と、該信号を処理する１個の信号処理系統のみで気筒毎の所定クランク角位置を検出できると共に気筒判別を行うことができる。
また、本実施形態では、所定クランク角位置間の周期から機関回転速度をも検出できる。但し、別途微小単位クランク角  （１°〜２°）  毎の信号を出力するセンサ部を設け、該信号の一定時間内の入力回数によって機関回転速度を高精度に検出するようにしてもよい。
【００２７】
次に、第２の実施形態に係る同様の所定クランク角位置、気筒判別及び機関回転速度検出ルーチンを、図４のフローチャートに従って説明する。
ステップ１１では、図３のステップ１と同様にして最新のパルス入力周期Ｔｎ  を測定し、パルス入力回数カウント用のカウンタをインクリメントする。
ステップ１２では、車速センサによって検出された車速ＶＳＰと変速機のギア比Ｇとから求められる機関回転速度に対応した後述するパルス間周期と比較される閾値ｙをマップからの検索等により求める。
【００２８】
ステップ１３では、前記パルス入力周期Ｔｎ  を前記閾値ｙと比較する。
そして、Ｔｎ  ＞ｙと判定されたときはステップ１４へ進んで、今回入力したパルスの立ち下がり時期を所定クランク角位置と検出する。即ち、前記閾値ｙは、機関回転速度における所定クランク角位置検出毎の周期と所定クランク角位置近傍で複数連続して出力されるパルス間の周期との間の値となるように設定されているので、Ｔｎ  ＞ｙとなったときに所定クランク角位置と検出することができる。
【００２９】
以下、ステップ１５〜ステップ１８は、図３のステップ５〜ステップ８と同様であるので、説明を省略する。
なお、本実施形態ではセンサ部に形成したスリットが光電ピックアップを通過するときにパルスを発生するものを示したが、これに限らず、例えば回転体の周辺部に形成したギア状の突起の通過を電磁ピックアップで検出してパルスを発生する構成のものにも適用できることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように請求項１の発明に係るクランク角検出装置によれば、所定クランク角位置近傍で連続して発生するパルス間の周期と、異なる所定クランク角位置近傍で発生するパルス間の周期とが異なることを利用し、該周期の前回値と今回値との比又は前前回値と今回値との比を基準値と比較して所定クランク角各気筒の特定行程に対応する所定クランク角位置として検出することができ、特に、気筒毎の所定クランク角位置近傍で出力されるパルス数を、気筒数ｎに対して１，２，・・ｎとして総パルス数を最小にした場合でも、確実に所定クランク角位置を検出することができる。
また、位置を検出する毎に、前回検出時から今回検出時までに入力されたパルス数に基づいて気筒を判別することができ、１系統の信号で少なくとも所定クランク角位置の検出と気筒判別とを行うことができる。
【００３１】
また、請求項２の発明に係るクランク角検出装置によれば、
車速と変速機ギア位置とから機関回転速度に対応して求めらた閾値をパルス間の周期と比較することにより所定のパルス発生時期を所定クランク角位置として検出することができる。
【００３２】
また、請求項３の発明に係るクランク角検出装置によれば、所定クランク角位置検出毎の周期に基づいて機関回転速度をも検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランク角検出装置の概略図。
【図２】前記センサ部からの信号出力状態と信号処理を説明するためのタイムチャート。
【図３】前記信号処理の第１の実施形態に係るルーチンのフローチャート。
【図４】同じく前記信号処理の第２の実施形態に係るルーチンのフローチャート。
【図５】従来の時間制御方式の点火制御の様子を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０      センサ部
１１      回転軸
１２      シグナルディスクプレート
１３      スリット
１４      光電式ピックアップ
１５      投光器
１６      受光器
３０      マイクロコンピュータ
４０      タイマ
【図１】
0003621171.tif 000002
【図２】
0003621171.tif 000003
【図３】
0003621171.tif 000004
【図４】
0003621171.tif 000005
【図５】
0003621171.tif 000006