(57)【要約】【課題】クランク角センサが検出するリラクタを設けるロータの構造を複雑にすることなく、機関の行程を迅速に判別することができるようにした４サイクル内燃機関の燃焼行程判別方法を提供する。【解決手段】内燃機関と同期回転する発電機ＡＣＧを整流回路１により整流して得た電圧でコンデンサＣ1を充電し、このコンデンサの両端の電圧Ｖcを所定のサンプルタイミングでサンプリングして、コンデンサＣ1の両端の電圧Ｖcの変化のパターンから内燃機関の行程を判別する。【選択図】    図１
2005194924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別方法において、
前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサを設けておき、
前記内燃機関の行程変化に伴う回転速度変動により生じる前記コンデンサの両端の電圧の変化から前記内燃機関の行程変化を判別することを特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別方法。
【請求項２】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別方法において、
前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサを設けておき、
一定の時間が経過する毎に、または前記内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、前記コンデンサの両端の電圧を行程判別用電圧としてサンプリングし、
各サンプルタイミングで新たにサンプリングされた行程判別用電圧がその直前のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧に対して上昇したか下降したかを判定して、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに直前の上死点が排気行程の終了時の上死点であると判別し、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに直前の上死点が圧縮行程の終了時の上死点であると判別すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別方法。
【請求項３】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別方法において、
前記内燃機関の圧縮行程及び排気行程の上死点位置付近の特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサと、前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサとを設けておき、
一定の時間が経過する毎に、または前記内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、前記コンデンサの両端の電圧を行程判別用電圧としてサンプリングし、
各サンプルタイミングで新たにサンプリングされた行程判別用電圧がその直前のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧に対して上昇したか下降したかを判定して、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を排気行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別し、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を圧縮行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別すること、
を特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別方法。
【請求項４】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別装置において、
前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記内燃機関の行程変化に伴う回転速度変動により生じる前記電圧検出回路の出力の変化から前記内燃機関の行程変化を判別する行程判別手段と、
を備えたことを特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別装置。
【請求項５】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別装置において、
前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、
一定の時間が経過する毎に、または前記内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、前記電圧検出回路により検出される電圧を行程判別用電圧としてサンプリングする電圧サンプリング手段と、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた前記行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判別されたときに、直前の上死点が排気行程の終了時の上死点であると判別し、いずれかのサンプルタイミングで前記行程判別用電圧が前回よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、直前の上死点が圧縮行程の終了時の上死点であると判別する行程判別手段と、
を具備したことを特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別装置。
【請求項６】
４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別装置において、
前記内燃機関の圧縮行程及び排気行程の上死点位置付近の特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサと、
前記内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサと、
前記コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、
一定の時間が経過する毎に、または前記内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、前記電圧検出回路により検出される電圧を行程判別用電圧としてサンプリングする電圧サンプリング手段と、
いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を排気行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別し、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を圧縮行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別する行程判別手段と、
を具備したことを特徴とする４サイクル内燃機関の燃焼行程判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する方法及びこの方法を実施するために用いる燃焼行程判別装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を制御する場合に、機関の燃焼行程を判別することが必要になる場合がある。例えば、燃料噴射装置により吸気管内に燃料を供給するようにした内燃機関においては、噴射した燃料を効率よくシリンダ内に送り込むために、吸気行程付近で燃料を噴射するのが好ましいため、燃料噴射時期を定めるために、機関の燃焼行程が現在どの行程にあるのかを判別することが必要になる。
【０００３】
２サイクル内燃機関においては、機関の特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサを設けておけば、そのクランク角センサの出力パルスに基づいて行程を判別することができるが、４サイクル内燃機関の場合には、クランク軸が２回転する間に１燃焼サイクルが行われるため、特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサを設けただけでは、行程を判別することができない。
【０００４】
そこで、内燃機関の行程を判別する必要がある場合には、クランク角センサの外に、クランク軸が２回転する間に１回転するカム軸の特定の回転角度位置でパルス信号を発生するカム角センサを設けて、このカム角センサがパルスを発生するタイミングから内燃機関の行程を判別するようにしている。
【０００５】
上記のように、クランク角センサの外にカム角センサを設ければ、機関の行程を判別することができるが、クランク角センサとカム角センサとの双方を設けるとコストが高くなるのを避けられない。そこで、特許文献１に示されているように、外周に多数のリラクタ（突起または凹部）を有して、特定の２つのリラクタ相互間の間隔が他のリラクタの間隔よりも大きく設定され、他のリラクタは等角度間隔で配置されたロータと、このロータの外周の各リラクタを検出してパルスを発生するクランク角センサとを設けて、このクランク角センサから得られるパルスの発生間隔から機関の行程を判別する方法が提案された。特許文献１に示された方法では、機関のピストンが上死点から下死点まで移動する間に、リラクタが設けられていない領域を間にして隣り合う２つのリラクタがクランク角センサにより検出されるようにクランク角センサとロータとの間の位置関係を設定しておいて、クランク角センサが等角度間隔で配置されたリラクタを検出したときに発生するパルスの発生間隔Ｔ1と、リラクタが設けられていない領域を間にして隣り合う２つのリラクタがそれぞれ検出されたときに発生する２つのパルスの発生間隔Ｔ2とを計測し、ピストンが上死点から下死点に向けて変位する過程が膨張行程である場合と排気行程である場合とで、これらのパルス発生間隔の比Ｔ1／Ｔ2が異なることを利用して、機関の行程を判別するようにしている。
【０００６】
また特許文献２に示されているように、クランク軸が特定のシリンダ内のピストンの上死点に相応する位置から１回転する間の区間を判定対象区間として、該特定のシリンダで行われる行程の変化が反映された機関の吸気管内圧力を検出し、検出された吸気管内圧力の最小値が、各判定対象区間の前の判定対象区間で検出された吸気管内圧力の最小値よりも小さいときに、各判定対象区間で吸気行程及び膨張行程が行われたと判定する方法も提案されている。
【特許文献１】特開２００２−７０７０８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示された方法によれば、カム角センサを用いることなく、機関の行程を判別することができるが、同特許文献に示された方法では、クランク角センサにより検出される多数のリラクタをロータ側に設ける必要があるため、ロータの構造が複雑になり、その加工コストが高くなるのを避けられなかった。
【０００８】
また特許文献２に示された方法では、機関の低速回転時に吸気管内圧力の最小値に明確な差が生じ難く、行程判別を的確に行うことができないため、機関の始動操作を開始した直後に行程の判別を迅速に行うことが難しく、機関の始動直後から機関の燃焼行程の情報を加味した機関の制御を行わせることができないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、機関の始動時に行程判別を的確かつ速やかに行うことができるようにした４サイクル内燃機関の行程判別方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別方法に係わるもので、本発明においては、内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサを設けておき、内燃機関の行程変化に伴う回転速度変動により生じるコンデンサの両端の電圧の変化から内燃機関の行程変化を判別する。
【００１１】
機関の始動時及び極低速回転時には、機関のクランク軸の瞬時回転速度が行程の変化に伴って大きく変動し、この回転速度の変動に伴って、機関と同期回転する交流発電機の出力電圧が変動するため、発電機の整流出力により充電されるコンデンサの両端の電圧も、機関の行程の変化に伴って大きく変動する。従って、機関と同期回転する発電機の整流出力で充電されるコンデンサの両端の電圧の変化のパターンから機関の行程を判別することができる。このように、機関と同期回転する交流発電機の整流出力により充電されるコンデンサの両端の電圧から機関の行程を判別するようにすると、多数のリラクタをクランク角センサにより検出しなくても行程の判別を行うことができるため、クランク角センサとともに用いるロータの構造を簡単にしてコストの低減を図ることができる。
【００１２】
また機関と同期回転する交流発電機の出力電圧は、機関の始動時及び極低速回転時に機関の行程変化に伴って大きな変化を示すため、本発明によれば、機関の始動時及び極低速回転時に行程の判別を的確に行うことができる。従って、機関の始動操作を開始した直後に行程の判別を迅速に行って、始動直後から機関の行程の情報を加味した機関の制御（例えば燃料噴射制御）を行わせることができる。
【００１３】
上記コンデンサの両端の電圧から機関の行程を判別するには、例えば、一定の時間が経過する毎に、または内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、コンデンサの両端の電圧を行程判別用電圧としてサンプリングし、各サンプルタイミングで新たにサンプリングされた行程判別用電圧がその直前のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧に対して上昇したか下降したかを判定する。そして、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに直前の上死点が排気行程の終了時の上死点であると判別し、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに直前の上死点が圧縮行程の終了時の上死点であると判別する。
【００１４】
本発明の好ましい態様では、内燃機関の圧縮行程及び排気行程の上死点位置付近の特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサと、内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサとを設けておき、一定の時間が経過する毎に、または内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、コンデンサの両端の電圧を行程判別用電圧としてサンプリングし、各サンプルタイミングで新たにサンプリングされた行程判別用電圧がその直前のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧に対して上昇したか下降したかを判定する。そして、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに、その直前にクランク角センサが発生したパルス信号を排気行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別する。またいずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前にクランク角センサが発生したパルス信号を圧縮行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別する。
【００１５】
このように、クランク角センサが発生するパルス信号が排気行程の上死点位置で発生したものか、圧縮行程の上死点位置付近で発生したものかを判別するようにしておくと、機関の始動開始直後に行程の判別を一度行えば、後はクランク角センサがパルス信号を発生する毎に交互に圧縮行程と排気行程との判別を行うことができる。
【００１６】
本発明はまた、４サイクル内燃機関の燃焼行程を判別する燃焼行程判別装置に適用される。本発明に係わる燃焼行程判別装置は、内燃機関と同期回転する交流発電機の整流出力で充電されるコンデンサと、該コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出回路と、内燃機関の行程変化に伴う回転速度変動により生じる電圧検出回路の出力の変化から内燃機関の行程変化を判別する行程判別手段とにより構成される。
【００１７】
本発明の好ましい態様では、上記行程判別手段が、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判別されたときに、直前の上死点が排気行程の終了時の上死点であると判別し、いずれかのサンプルタイミングで行程判別用電圧が前回よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、直前の上死点が圧縮行程の終了時の上死点であると判別するように構成される。
【００１８】
本発明の更に他の好ましい態様では、内燃機関の圧縮行程及び排気行程の上死点位置付近の特定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサが更に設けられ、行程判別手段は、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を排気行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別し、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサが発生したパルス信号を圧縮行程の上死点位置付近で発生したパルス信号として判別するように構成される。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、機関と同期回転する発電機の整流出力で充電されるコンデンサの両端の電圧の変化から機関の行程を判別するようにしたので、多数のリラクタをクランク角センサにより検出しなくても行程の判別を行うことができ、クランク角センサとともに用いるロータの構造を簡単にしてコストの低減を図ることができる。
【００２０】
また本発明によれば、発電機の出力電圧の変動が大きい機関の始動時及び極低速回転時に行程の判別を的確に行うことができるため、機関の始動操作を開始した直後に行程の判別を迅速に行って、始動直後から機関の行程の情報を加味した機関の制御を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係わる行程判別装置を構成するためのハードウェアの要部を示したもので、同図においてＡＣＧは図示しない内燃機関と同期回転する磁石式交流発電機である。この発電機は、機関のクランク軸に取り付けられた磁石回転子と、磁石回転子の磁極に対向する磁極部を有する鉄心に電機子コイルを巻装してなる固定子とを備えた周知のものである。
【００２２】
図１において１はダイオードＤ1ないしＤ4のブリッジ回路からなる全波整流回路で、その交流入力端子間に発電機ＡＣＧの出力電圧が印加されている。整流回路１の直流出力端子間には、コンデンサＣ1とツェナーダイオードＺＤ1と、可変抵抗器ＶＲ1とが並列に接続されている。２はコンデンサＣ1の両端の電圧を検出する電圧検出回路である。この電圧検出回路は例えば、コンデンサＣ1の両端の電圧を分圧する分圧回路からなっていて、コンデンサＣ1の両端の電圧に比例した検出信号を出力する。図示してないが、整流回路１の出力端子間には更に他の負荷を接続することができる。コンデンサＣ1としては、発電機ＡＣＧの出力を整流する整流回路１の出力側に通常接続される平滑用コンデンサをそのまま用いることができる。
【００２３】
図１において３はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有するコントローラで、このコントローラは、コンデンサＣ1の両端の電圧を一定の直流電圧に変換する電源回路４から電源電圧が与えられて動作する。
【００２４】
ＳＧは、機関の所定のクランク角位置でパルス信号を発生するクランク角センサで、このクランク角センサは、機関のクランク軸に取り付けられたロータｒに設けられた１つのリラクタｒ1の回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出して極性が異なるパルス信号Ｖs1及びＶs2を発生する。本実施形態では、図５（Ｄ）に示すように、機関の圧縮行程及び排気行程のそれぞれの上死点位置（機関のピストンが上死点に達したときのクランク角位置）ＴＤＣ1及びＴＤＣ2に対して十分に進角したクランク角位置θ11及びθ21でクランク角センサＳＧが第１のパルス信号Ｖs1を発生し、クランク角位置θ11及びθ21よりも遅れ、上死点位置ＴＤＣ1及びＴＤＣ2よりも僅かに進角したクランク角位置θ21及びθ22でクランク角センサが第２のパルス信号Ｖs2を発生するように、クランク角センサＳＧと図示しないロータとの位置関係が設定されている。これらのパルス信号のうち、圧縮行程の上死点位置ＴＤＣ1よりも進角したクランク角位置θ11で発生するパルス信号Ｖs1は、機関の点火時期や燃料噴射開始時期の計測を開始する基準位置として用いられ、圧縮行程の上死点位置ＴＤＣ1よりも僅かに進角したクランク角位置θ21で発生するパルス信号Ｖs2は、機関の始動時及び極低速時の点火時期を定めるための信号として用いられる。なお図５の横軸のθは機関のクランク角を示している。
【００２５】
クランク角センサＳＧが発生するパルス信号は波形整形回路５を通してマイクロコンピュータが認識し得る波形に変換されて、コントローラ３のマイクロコンピュータに入力されている。また電圧検出回路２の出力は、図示しないＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されてコントローラ３のマイクロコンピュータに入力されている。
【００２６】
本実施形態では、機関の始動操作を開始した後、クランク角センサが発生した第１のパルス信号Ｖs1が、圧縮行程の上死点付近のクランク角位置θ11で発生したパルス信号であるのか、排気行程の上死点付近のクランク角位置θ12で発生したパルス信号であるのかを判別することにより、機関の行程判別を行うものとする。
【００２７】
本発明においては、発電機ＡＣＧの出力電圧Ｖeを整流器１により整流することにより得た電圧で充電されるコンデンサＣ1の両端の電圧Ｖcの変化から機関の行程を判別する。今内燃機関が単気筒機関であるとし、機関の始動時に吸気行程から機関のクランキングが開始されたとすると、機関のクランク軸の回転速度Ｎは例えば図５（Ａ）のように変化する。即ち、クランク軸が１８０°回転して機関のピストンが吸気行程の終了時の下死点に達するまでの間は、クランキングの際の駆動力により回転速度Ｎが上昇していくが、圧縮行程に入ってシリンダ内の圧力が上昇していくと、回転速度Ｎが低下していき、圧縮行程の終了時の上死点位置で回転速度Ｎが極小値を示す。機関の点火が行われて初爆が行われ、膨張行程に入ると、回転速度Ｎは上昇していく。回転速度Ｎの上昇は排気行程の終了時の上死点位置付近まで続くが、吸気行程に入ると回転速度Ｎがほとんど変化しないかまたは僅かずつ低下していき、圧縮行程に入ると回転速度が大きく低下する。
【００２８】
上記回転速度Ｎの変化に伴って、図５（Ｂ）に示すように発電機１の出力電圧Ｖeの波高値が変化し、これに伴ってコンデンサＣ1の両端の電圧Ｖcが図５（Ｃ）のように変化する。コンデンサＣ1の両端の電圧の変化割合は、可変抵抗器ＶＲ1の抵抗値によりある程度調整することができる。即ち、可変抵抗器ＶＲ1の抵抗値を大きくすると、電圧Ｖcの変化割合を回転速度Ｎの変化に近づけることができ、可変抵抗器ＶＲ1の抵抗値を小さくすると、電圧Ｖcの変化割合を回転速度Ｎの変化割合よりも小さくすることができる。機関の始動時及び極低速回転時に、コンデンサＣ1の両端の電圧Ｖcに行程の判別を行うために十分な変化が得られるように、可変抵抗器ＶＲ1の抵抗値を調整しておく。
【００２９】
本発明においては、一定の時間が経過する毎に、または内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、コンデンサＣ1の両端の電圧Ｖcを行程判別用電圧としてサンプリングし、各サンプルタイミングで新たにサンプリングされた行程判別用電圧Ｖcがその直前のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧Ｖcに対して上昇したか下降したかを判定して、いずれかのサンプルタイミングで行程判別用電圧が前回よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングで行程判別用電圧が上昇したと判定されたときに、その直前にクランク角センサＳＧが発生したパルス信号Ｖs1を排気行程の上死点位置付近のクランク角位置θ12で発生したパルス信号として判別する。またいずれかのサンプルタイミングで行程判別用電圧が前回よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングで行程判別用電圧が下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前にクランク角センサが発生したパルス信号Ｖs1を圧縮行程の上死点位置付近のクランク角位置θ11で発生したパルス信号として判別する。
【００３０】
上記の方法を実施するため、コントローラ３のマイクロコンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、図２に示すように、電圧サンプリング手段６と、行程判別手段７とを構成する。
【００３１】
電圧サンプリング手段６は、一定の時間が経過する毎に、または内燃機関のクランク軸が一定の角度回転する毎に到来するタイミングをサンプルタイミングとして、電圧検出回路２により検出される電圧Ｖcを行程判別用電圧としてサンプリング手段である。
【００３２】
また行程判別手段７は、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるか、または上昇も下降もしなかったと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定されたときに、その直前にクランク角センサＳＧが発生したパルス信号Ｖs1を排気行程の上死点位置付近（クランク角θ12の位置）で発生したパルス信号として判別し、いずれかのサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧が前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも上昇したと判定され、かつ前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧よりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときに、その直前に前記クランク角センサＳＧが発生したパルス信号Ｖs1を圧縮行程の上死点位置付近（クランク角位置θ11の位置）で発生したパルス信号として判別するように構成される。
【００３３】
上記の各手段を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるタスクのアルゴリズムを示すフローチャートを図３及び図４に示した。
図３のタスクは、マイクロコンピュータの電源が確立した際に実行されるイニシャライズ処理で、このイニシャライズ処理では、各部の初期化が行われる外、ＲＡＭに記憶されたフラグ“ｃｙｃｌｅ”を０とする処理を行う。フラグ“ｃｙｃｌｅ”が０の状態は行程の判別が完了していないことを示している。
【００３４】
図４のタスクはサンプルタイミングが到来する毎に実行されるタスクで、このタスクでは行程判別処理が行われる。このタスクでは、先ずステップ１でコンデンサＣ1の両端の電圧Ｖc（行程判別用電圧）のデジタル変換値を読み込み、次いでステップ２で新たにサンプリングした電圧Ｖcを前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcと比較して、両者の大小関係を判別することにより、新たにサンプリングされた電圧Ｖcが前回サンプリングされた電圧Ｖcよりも下降しているかまたは前回サンプリングされた電圧Ｖcと同等であるか否か（上昇も下降もしなかったか）を判定する。その結果、電圧Ｖcが前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも下降したと判定されるかまたは上昇も下降もしなかったと判定されたときには、ステップ３に進んで、前回実行されたこのタスクのステップ２で、サンプリングされた電圧Ｖcがその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも上昇したと判定されたか否か（前回のサンプルタイミングで行程判別用電圧が上昇したと判定されたか否か）を判定する。ステップ３において、前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧Ｖcがその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも上昇したと判定されなかった場合には、以後何もしないでこのタスクを終了する。またステップ３において、前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも上昇したと判定されたときには、ステップ４に進んでフラグ“ｃｙｃｌｅ”を１として、このタスクを終了する。フラグ“ｃｙｃｌｅ”が１の状態は、直前の上死点付近で発生したパルス信号Ｖs1が排気行程の上死点付近で発生したパルス信号であることを意味している。
【００３５】
ステップ２において、電圧Ｖcが前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも上昇していると判定されたときには、ステップ５に進んで、前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧がその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも下降したと判定されたか、または上昇も下降もしなかったと判定されたかを判定する。ステップ５で前回のサンプルタイミングで行程判別用電圧が上昇したと判定されたとき（下降したとも、上昇も下降もしなかったとも判定されなかったたとき）には、以後何もしないでこのタスクを終了する。
【００３６】
ステップ５で、前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧Ｖcがその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも下降したと判定されたか、または上昇も下降もしなかったと判定されたときには、ステップ６に進んでフラグ“ｃｙｃｌｅ”を２としてこのタスクを終了する。フラグ“ｃｙｃｌｅ”が２の状態は、直前の上死点付近で発生したパルス信号Ｖs1が圧縮行程の終了時の上死点付近（クランク角θ11）で発生したパルスであることを意味している。ステップ５で前回のサンプルタイミングでサンプリングされた行程判別用電圧Ｖcがその更に前回のサンプルタイミングでサンプリングされた電圧Ｖcよりも上昇したと判定されたとき（下降したとも、上昇も下降もしなかったとも判定されなかったたとき）には、以後何もしないでこのタスクを終了する。
【００３７】
図４に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ１により電圧サンプリング手段６が構成され、ステップ２ないし６により行程判別手段７が構成される。
【００３８】
一定のクランク角毎にサンプルタイミングを生じさせるには、例えば、発電機１を多極に構成して、該発電機の出力電圧の半波整流波形を波形整形回路により矩形波信号に変換し、その矩形波信号の立上り及び立下りのタイミングをサンプルタイミングとするようにすればよい。
【００３９】
機関の行程判別は、機関の始動時に１回だけ行えばよく、一度行程の判別ができれば、その後はソフトウェア上で、クランク角センサが交互に発生するパルス信号を排気行程の上死点付近で発生するパルス信号及び圧縮行程の上死点付近で発生するパルス信号として識別することができるため、図４の行程判別処理は、機関の回転速度が設定速度以下の時にのみ行うか、または行程判別処理が完了するまでの間だけ行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態で用いるハードウェアの要部の構成を示した回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる燃焼行程判別装置のの全体的な構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態において、マイクロコンピュータの立上り時に実行されるイニシャライズ処理の要部を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態において、サンプルタイミング毎に実行される行程判別処理のアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図５】図１に示された発電機の回転速度Ｎ、発電機の出力電圧Ｖe、コンデンサの両端の電圧Ｖc及びクランク角センサの出力信号の波形をクランク角θに対して示した波形図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  整流回路
２  電圧検出回路
３  コントローラ
ＡＣＧ  交流発電機
ＳＧ  クランク角センサ
Ｃ1  コンデンサ
【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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