(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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内燃機関の気筒判別方法。
【請求項２】
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内燃機関の気筒判別装置。
【請求項３】
請求項２に記載された内燃機関の気筒判別装置であって、
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内燃機関の気筒判別装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のいずれかに記載された内燃機関の気筒判別装置であって、
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内燃機関の気筒判別装置。
【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
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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