(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのクランク軸により可変動弁装置を介して駆動され、クランク軸２回転につき１回転すると共に、前記可変動弁装置によりクランク軸に対する位相が進遅され少なくともエンジン始動時に最大遅角状態に制御されるカム軸を備えるエンジンにおいて、
前記クランク軸の回転に同期して、所定クランク角毎の位置で、信号出力用の歯又はスリットを検出することにより位置信号を出力し、かつ、前記所定クランク角毎の位置のうち、予め定めた基準クランク角位置で、当該位置の歯又はスリットを除去して歯抜け部を設けておくことにより位置信号を出力しないように構成したクランク軸センサと、
前記カム軸の回転に同期して、前記可変動弁装置によるカム軸の最大遅角状態で、前記基準クランク角位置に対応させて、気筒判別信号を出力するように構成したカム軸センサと、
エンジン始動時と始動後の通常運転時とを判別する運転状態判別手段と、
エンジン始動時に、前記カム軸センサからの気筒判別信号に基づいて基準クランク角位置を検出する始動時用基準クランク角位置検出手段と、
始動後の通常運転時に、前記クランク軸センサから逐次出力される位置信号の周期を計測し、その今回値と前回値との間での周期の変化の大きさに基づいて基準クランク角位置を検出する通常運転時用基準クランク角位置検出手段と、
を備えることを特徴とするエンジンのクランク角位置検出装置。
【請求項２】
前記カム軸センサの気筒判別信号は、気筒毎にパルス数を異ならせたものであり、各先頭パルスを基準クランク角位置に対応させたことを特徴とする請求項１記載のエンジンのクランク角位置検出装置。
【請求項３】
前記始動時用基準クランク角位置検出手段は、カム軸センサからのパルス間に発生するクランク軸センサからの位置信号を計数し、カム軸センサからのパルスの入力時にそれまでのクランク軸センサからの位置信号の計数値が所定値以上のときに先頭パルスと判定して、基準クランク角位置を検出するものであることを特徴とする請求項２記載のエンジンのクランク角位置検出装置。
【請求項４】
前記通常運転時用基準クランク角位置検出手段は、クランク軸センサからの位置信号の周期を計測し、その今回値と前回値との比である周期比を所定値と比較して、基準クランク角位置を検出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンのクランク角位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変動弁装置を備えるエンジンにおけるクランク角位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変動弁装置を備えたエンジンでは、所定クランク角毎の位置の検出のため、クランク軸に対しクランク軸センサを設け、基準クランク角位置の検出と気筒判別のため、可変動弁装置により位相の変化しない排気弁側カム軸に対し第１カム軸センサを設け、更に、可変動弁装置の制御のため、可変動弁装置により位相が変化する吸気弁側カム軸に対し第２カム軸センサを設ける、３センサ構成を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エンジンへの可変動弁装置の搭載が一般化してきており、３センサ構成ではコスト上不利である。
そこで、クランク軸の回転に同期して、所定クランク角毎の位置で位置信号を出力し、かつ、前記所定クランク角毎の位置のうち、予め定めた基準クランク角位置で、位置信号を出力しないように構成したクランク軸センサと、可変動弁装置により位相が変化するカム軸（吸気弁側カム軸）の回転に同期して、気筒判別信号を出力するように構成したカム軸センサとを設ける、２センサ構成として、クランク軸センサからの位置信号の周期の変化から基準クランク角位置を検出することが考えられた。
【０００４】
しかし、エンジン始動時には、回転変化が大きいので、クランク軸センサからの位置信号の周期の変化から基準クランク角位置を正確に検出することは困難であった。
本発明は、このような実状に鑑み、可変動弁装置を備えるエンジンにおいて、２センサ構成で、必要十分な機能が得られ、エンジン始動時に基準クランク角位置を正確に検出できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明では、エンジンのクランク軸により可変動弁装置を介して駆動され、クランク軸２回転につき１回転すると共に、前記可変動弁装置によりクランク軸に対する位相が進遅され少なくともエンジン始動時に最大遅角状態に制御されるカム軸を備えるエンジンにおいて、前記クランク軸の回転に同期して、所定クランク角毎の位置で、信号出力用の歯又はスリットを検出することにより位置信号を出力し、かつ、前記所定クランク角毎の位置のうち、予め定めた基準クランク角位置で、当該位置の歯又はスリットを除去して歯抜け部を設けておくことにより位置信号を出力しないように構成したクランク軸センサと、前記カム軸の回転に同期して、前記可変動弁装置によるカム軸の最大遅角状態で、前記基準クランク角位置に対応させて、気筒判別信号を出力するように構成したカム軸センサと、を設ける。
【０００６】
そして、図１に示すように、エンジン始動時と始動後の通常運転時とを判別する運転状態判別手段と、エンジン始動時に、前記カム軸センサからの気筒判別信号に基づいて基準クランク角位置を検出する始動時用基準クランク角位置検出手段と、始動後の通常運転時に、前記クランク軸センサから逐次出力される位置信号の周期を計測し、その今回値と前回値との間での周期の変化の大きさに基づいて基準クランク角位置を検出する通常運転時用基準クランク角位置検出手段と、を設けて、エンジンのクランク角位置検出装置を構成する。
【０００７】
請求項２に係る発明では、前記カム軸センサの気筒判別信号は、気筒毎にパルス数を異ならせたものであり、各先頭パルスを基準クランク角位置に対応させたことを特徴とする。
請求項３に係る発明では、前記始動時用基準クランク角位置検出手段は、カム軸センサからのパルス間に発生するクランク軸センサからの位置信号を計数し、カム軸センサからのパルスの入力時にそれまでのクランク軸センサからの位置信号の計数値が所定値以上のときに先頭パルスと判定して、基準クランク角位置を検出するものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明では、前記通常運転時用基準クランク角位置検出手段は、クランク軸センサからの位置信号の周期を計測し、その今回値と前回値との比である周期比を所定値と比較して、基準クランク角位置を検出するものであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、エンジン始動時には可変動弁装置によりカム軸が最大遅角状態に制御されることから、この状態で、基準クランク角位置に対応させて、カム軸センサから気筒判別信号を出力するように構成しておくことで、エンジン始動時に、カム軸センサからの気筒判別信号に基づいて、基準クランク角位置を正確に検出できる。一方、始動後の通常運転時は、始動時に比べ回転変化が小さいので、クランク軸センサからの位置信号の周期の変化に基づいて、基準クランク角位置を正確に検出できる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、カム軸センサの気筒判別信号を気筒毎にパルス数を異ならせ、各先頭パルスを基準クランク角位置に対応させることで、先頭パルスによる基準クランク角位置の検出とパルス数のよる気筒判別とを簡単に両立できる。
請求項３に係る発明によれば、カム軸センサからのパルス間に発生するクランク軸センサからの位置信号の計数値に基づいて先頭パルスを正確に判定して、エンジン始動時に基準クランク角位置を正確に検出できる。
【００１１】
請求項４に係る発明によれば、クランク軸センサからの位置信号の周期比に基づいて、通常運転時に基準クランク角位置を正確に検出できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は本発明の一実施形態を示すシステム図である。
エンジン１はここでは４気筒エンジンで、点火順序は＃１→＃３→＃４→＃２とする。
【００１３】
エンジン１のクランク軸２によりタイミングベルト３等を介して吸気弁側カム軸４及び排気弁側カム軸５を駆動するようになっており、吸気弁側カム軸４及び排気弁側カム軸５は、クランク軸２の２回転につき、１回転する。
また、吸気弁側カム軸４は、クランク軸２により可変動弁装置（ＶＴＣ）６を介して駆動され、クランク軸２に対する位相が進遅する。この可変動弁装置６は、少なくともエンジン始動時に、クランク軸２に対する吸気弁側カム軸４の位相を最大遅角状態に制御するようになっている。
【００１４】
ここにおいて、クランク軸２に対しクランク軸センサ７が設けられ、また、可変動弁装置６により位相が変化する吸気弁側カム軸（以下単にカム軸という）４に対しカム軸センサ８が設けられ、これらセンサ７，８の信号はコントロールユニット９に入力されている。
クランク軸センサ７は、クランク軸２に取付けられて回転し、外周側に等間隔（例えば１０°間隔）で信号出力用の歯（又はスリット）を有するシグナルディスクプレートに対し、固定位置で、歯を検出して、位置信号（ＰＯＳ１０）を出力するが、前記等間隔の歯のうち、予め定めた基準クランク角位置（１８０°間隔）の歯を除去して、歯抜け部を設けておくことにより、歯抜け部の検出位置では位置信号（ＰＯＳ１０）を出力しないようにしてある。
【００１５】
従って、クランク軸センサ７からの位置信号（ＰＯＳ１０）は、図７（又は図８）に示すごとくとなり、クランク軸２の回転に同期して、所定クランク角（例えば１０°ＣＡ）毎の位置で位置信号（ＰＯＳ１０）が出力されるが、前記所定クランク角毎の位置のうち、予め定めた基準クランク角位置（１８０°ＣＡ間隔）で、位置信号（ＰＯＳ１０）が非出力となる。
【００１６】
カム軸センサ８は、カム軸４に取付けられて回転し、外周側４箇所に、互いに数の異なる１〜４個の信号出力用の歯（又はスリット）を有するシグナルディスクプレートに対し、固定位置で、歯を検出して、気筒毎にパルス数の異なる気筒判別信号（ＣＡＭ）を出力する。
そして、気筒毎にパルス数の異なる気筒判別信号（ＣＡＭ）の各先頭パルスを、可変動弁装置６によるカム軸４の最大遅角状態で、図７に示すように、前記基準クランク角位置（クランク軸センサ７からの位置信号ＰＯＳ１０の歯抜け部による非出力位置）に対応させて、出力するようにしてある。
【００１７】
従って、カム軸センサ８からの気筒判別信号（ＣＡＭ）は、可変動弁装置６によるカム軸４の最大遅角状態で、図７に示すごとくとなり、可変動弁装置６によりカム軸４の位相を進角させたときは、図８に示すごとくとなって、クランク軸センサ７からの位置信号（ＰＯＳ１０）との位相が変化する。
次に、上記のクランク軸センサ７及びカム軸センサ８を用いたクランク角位置検出（特に基準クランク角位置の検出、及び気筒判別）方法について、図３〜図６のフローチャートにより説明する。尚、図７はエンジン始動時のタイムチャート、図８は始動後の通常運転時のタイムチャートである。
【００１８】
図３は運転状態判別ルーチンであり、所定時間毎に実行される。本ルーチンが運転状態判別手段に相当する。
ステップ１（図にはＳ１と記す。以下同様）では、スタートスイッチがＯＦＦか否かを判定する。また、ステップ２では、エンジン回転数Ｎｅが所定値（例えば４００ｒｐｍ）以上か否かを判定する。
【００１９】
これらの判定により、スタートスイッチＯＦＦで、かつエンジン回転数Ｎｅが所定値以上のときは、ステップ３へ進んで、エンジン始動後の通常運転時と判定し、始動時検出フラグ＃ＦＳＴ＝０とする。
これに対し、スタートスイッチＯＮ、又はエンジン回転数Ｎｅが所定値未満の場合は、エンジン始動時と判定し、始動時検出フラグ＃ＦＳＴ＝１とする。
【００２０】
図４はカム軸センサ信号同期ルーチンであり、カム軸センサ８からの気筒判別信号ＣＡＭ（各パルス）の発生に同期して割込み処理される。
ステップ１１では、気筒判別信号ＣＡＭ（各パルス）を計数する気筒判別用パルスカウンタＣＡＭＣＮＴを１アップする。
ステップ１２では、＃ＦＳＴ＝１（エンジン始動時）か否かを判定する。
【００２１】
＃ＦＳＴ＝１（エンジン始動時）の場合は、ステップ１３，１４によって、基準クランク角位置の検出を行う。
すなわち、ステップ１３で、後述するように計数されているパルス間隔計数用ＰＯＳ１０カウンタ（カム軸センサのパルス間のクランク軸センサの位置信号ＰＯＳ10の計数値）ＣＮＴＦＳＴが所定値（例えば５）以上か否かを判定し、ＣＮＴＦＳＴ≧５の場合は、先頭パルスとみなし、現時点が基準クランク角位置であるとして、ステップ１４で、基準クランク角位置検出フラグ＃ＦＲＥＦ＝１にセットする（図７参照）。この部分が始動時用基準クランク角位置検出手段に相当する。
【００２２】
＃ＦＳＴ＝０（通常運転時）の場合は、基準クランク角位置と先頭パルスとが一致しないため、このような基準クランク角位置の検出は行わない。
そして、最後に、ステップ１５で、パルス間隔計数用カウンタＣＮＴＦＳＴをクリアして（ＣＮＴＦＳＴ＝０）、本ルーチンを終了する。
図５〜図６はクランク軸センサ信号同期ルーチンであり、クランク軸センサ７からの位置信号ＰＯＳ１０の発生に同期して割込み処理される。
【００２３】
ステップ２１では、カム軸センサのパルス間に発生するクランク軸センサの位置信号ＰＯＳ１０の計数のため、パルス間隔計数用ＰＯＳ１０カウンタＣＮＴＦＳＴを１アップする。
ステップ２２では、前回のルーチンで計測した位置信号ＰＯＳ１０の周期ＴＰＯＳ１０をＴＰＯＳ１０old に代入する（ＴＰＯＳ１０old ＝ＴＰＯＳ１０）。
【００２４】
ステップ２３では、位置信号ＰＯＳ１０の周期を計測するタイマの値を読込み、これを周期ＴＰＯＳ１０とする。
ステップ２４では、次回の計測のため、周期計測用のタイマを０スタートさせる。
ステップ２５では、＃ＦＳＴ＝０（通常運転時）か否かを判定する。
【００２５】
＃ＦＳＴ＝０（通常運転時）の場合は、ステップ２６〜２８によって、基準クランク角位置の検出を行う。
すなわち、ステップ２６で、クランク軸センサからの位置信号ＰＯＳ１０の周期の今回値ＴＰＯＳ１０と前回値ＴＰＯＳ１０old との比であるＰＯＳ１０周期比（＝ＴＰＯＳ１０／ＴＰＯＳ１０old ）を演算する。そして、ステップ２７で、演算されたＰＯＳ１０周期比を所定値（例えば１．５）と比較して、ＰＯＳ１０周期比≧１．５の場合に、歯抜け部とみなし、現時点が基準クランク角位置であるとして、ステップ２８で、基準クランク角位置検出フラグ＃ＦＲＥＦ＝１にセットする（図８参照）。この部分が通常運転時用基準クランク角位置検出手段に相当する。
【００２６】
＃ＦＳＴ＝１（エンジン始動時）の場合は、図４のカム軸センサ信号同期ルーチンにより基準クランク角位置を検出するため、このような基準クランク角位置の検出は行わない。
ステップ２９では、基準クランク角位置検出フラグ＃ＦＲＥＦ＝１か否かを判定する。
【００２７】
基準クランク角位置検出フラグ＃ＦＲＥＦ＝１の場合は、これ以降のクランク軸センサの位置信号ＰＯＳ１０を計数して、クランク角位置を知るため、ステップ３０で、クランク角位置検出用ＰＯＳ１０カウンタＣＲＡＣＮＴをクリアし（ＣＲＡＣＮＴ＝０）、次のステップ３１で、＃ＦＲＥＦ＝０とする。
基準クランク角位置検出フラグ＃ＦＲＥＦ＝０の場合は、ステップ３２でクランク角位置検出用ＰＯＳ１０カウンタＣＲＡＣＮＴを１アップする。
【００２８】
ステップ３３（図６）では、クランク角位置検出用ＰＯＳ１０カウンタＣＲＡＣＮＴ＝８、すなわち基準クランク角位置から８０°ＣＡか否かを判定する。この位置は気筒判別位置として定めたものである。
ＣＲＡＣＮＴ＝８の場合は、気筒判別位置であるので、ステップ３４で、気筒判別用パルスカウンタＣＡＭＣＮＴの値に基づいて、テーブル検索により、気筒判別を行う。すなわち、例えば図７に示すように、ＣＡＭＣＮＴ＝４の場合は、＃２気筒（ＣＹＬＣＳ＝２）、ＣＡＭＣＮＴ＝２の場合は、＃１気筒（ＣＹＬＣＳ＝１）、ＣＡＭＣＮＴ＝１の場合は、＃３気筒（ＣＹＬＣＳ＝３）、ＣＡＭＣＮＴ＝３の場合は、＃４気筒（ＣＹＬＣＳ＝４）と判定する。そして、ステップ３５で、気筒判別用パルスカウンタＣＡＭＣＮＴをクリアする（ＣＡＭＣＮＴ＝０）。
【００２９】
ステップ３６では、クランク角位置検出用ＰＯＳ１０カウンタＣＲＡＣＮＴ＝１２、すなわち基準クランク角位置から１２０°ＣＡか否かを判定する。この位置は気筒判別データ更新位置として、また燃料噴射制御及び点火制御のための制御基準位置（＃１ＲＥＦ〜＃４ＲＥＦ）として定めたものである。
ＣＲＡＣＮＴ＝１２の場合は、気筒判別データ更新位置であるので、ステップ３７で、制御用気筒判別カウンタＣＹＬＣＮＴ＝ＣＹＬＣＳとする。
【００３０】
以上のような制御により、エンジン始動時には、図７に示すように、可変動弁装置６によりカム軸４が最大遅角状態に制御されることから、この状態で、基準クランク角位置に対応させて、カム軸センサ８から気筒判別信号ＣＡＭ（先頭パルス）を出力するように構成しておくことで、エンジン始動時に、カム軸センサ８からの気筒判別信号ＣＡＭ（先頭パルス）に基づいて、基準クランク角位置（＃ＦＲＥＦ）を正確に検出できる。
【００３１】
一方、通常運転時は、図８に示すように、可変動弁装置６の動作により、気筒判別信号ＣＡＭと位置信号ＰＯＳ１０との位相が変わるが、通常運転時は、始動時に比べ回転変化が小さいので、クランク軸センサ７からの位置信号ＰＯＳ１０の周期の変化（ＰＯＳ１０周期比）に基づいて、基準クランク角位置（＃ＦＲＥＦ）を正確に検出できる。
【００３２】
そして、このような基準クランク角位置（＃ＲＥＦ）を基点として、クランク軸センサ７からの位置信号ＰＯＳ１０を計測することで、その計数値であるＣＲＡＣＮＴに基づいてクランク角位置を知り、各種制御を行うことができる。
また、可変動弁装置６の動作による気筒判別信号ＣＡＭの発生位置（位相変化量）を知ることで、可変動弁装置６の実際の動作量を検出でき、フィードバック制御を行わせることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の構成を示す機能ブロック図
【図２】  本発明の一実施形態を示すシステム図
【図３】  運転状態判別ルーチンのフローチャート
【図４】  カム軸センサ信号同期ルーチンのフローチャート
【図５】  クランク軸センサ信号同期ルーチン（その１）のフローチャート
【図６】  クランク軸センサ信号同期ルーチン（その２）のフローチャート
【図７】  エンジン始動時のタイムチャート
【図８】  通常運転時のタイムチャート
【符号の説明】
１  エンジン
２  クランク軸
３  タイミングベルト
４  吸気弁側カム軸
５  排気弁側カム軸
６  可変動弁装置
７  クランク軸センサ
８  カム軸センサ
９  コントロールユニット
【図１】
0003678583.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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