(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの気筒を有する内燃機関のカム軸に第１の信号部材を設け、この第１の信号部材に前記内燃機関の各気筒毎のカム角に対応する各気筒カム角信号を発生させる各気筒カム角信号発生部を気筒数に応じた数だけ設け、これら各気筒カム角信号発生部により発生される各気筒カム角信号を検出するカム角センサを設け、前記内燃機関のクランク軸に第２の信号部材を設け、この第２の信号部材に前記気筒数に対応する各気筒カム角信号の間において各気筒毎に異なる数のクランク角信号を発生させる複数のクランク角信号発生部を設け、これらクランク角信号発生部により発生されるクランク角信号を検出するクランク角センサを設け、前記カム角センサが検出する連続する２つの各気筒カム角信号の間において前記クランク角センサが検出する各気筒毎に異なる数のクランク角信号により気筒を判定する判定手段を設けたことを特徴とする３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置。
【請求項２】
前記第１の信号部材には、前記気筒数に応じた数の各気筒カム角信号発生部のいずれか１つに特定気筒判定信号発生部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置。
【請求項３】
前記第２の信号部材には、前記複数のクランク角信号発生部の相互の間隔を夫々異ならせて設けたことを特徴とする請求項１に記載の３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置に係り、特に、気筒判定に要する時間を短くし得て、機関回転数の変動による気筒の誤判定を防止し得て、気筒判定を必要とする制御の信頼性を向上し得る３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に搭載される内燃機関は、一般的に複数の気筒を備えており、各気筒の点火時期や燃料噴射時期等を制御するために、いずれの気筒であるかを判定する必要がある。このような複数の気筒を有する内燃機関の気筒を判定する気筒判定装置としては、特開平１１−３１１１４７号公報、特開平１１−３１１１４８号公報に開示されるものがある。
【０００３】
特開平１１−３１１１４７号公報に開示されるものは、カム軸に装着したシグナル部材と、該シグナル部材に形成された複数の凹部群又は凸部群と、クランク角センサとを有する多気筒エンジンの気筒判定装置であって、前記凹部群又は凸部群が、該群の数をエンジンの気筒数と同じにすると共に、前記凹部又は凸部の数を各々異なる数とし、前記凹部群又は凸部群に基づく信号をクランク角センサで検出して気筒を判定するものである。
【０００４】
特開平１１−３１１１４８号公報に開示されるものは、カム軸に装着した第１シグナル部材と第２シグナル部材、及び第１シグナル部材と第２シグナル部材に各々対向配置されたクランク角センサとカム角センサを備え、第１シグナル部材がエンジンの気筒数と同じ数の凹部群又は凸部群を備え、該凹部群又は凸部群の内の１つの群がその凹部又は凸部の数を他の群の数と異なる数とすると共に、第２シグナル部材がエンジンの気筒数と同じ数のバルブ開閉タイミング用凹部又は凸部を備え、第１シグナル部材と第２シグナル部材とに基づく信号を前記クランク角センサとカム角センサとで検出して気筒を判定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開平１１−３１１１４７号公報に開示されるものは、カム軸に装着した１つのシグナル部材の凹部群又は凸部群を、クランク角センサにより検出して気筒を判定している。
【０００６】
ところが、この公報に開示されるものは、クランク角センサの検出する信号パターンの内の１つの信号の周期だけが他の信号に比べて短くなるように、前記シグナル部材に凹部群又は凸部群を形成して設けている。
【０００７】
このため、この公報に開示されるものは、短い周期の信号と長い周期の信号とを検出する必要があるため、気筒判定に２７０度ＣＡ〜９９５度ＣＡの回転を必要とし、気筒判定に要する時間を長くなる不都合があり、この結果、始動時間が長くなる不都合がある。
【０００８】
また、この公報に開示されるものは、カム軸に装着した１つのシグナル部材の凹部群又は凸部群をクランク角センサにより検出し、時間周期を求めて気筒判定を行っているが、機関回転数の変動が大きい場合に、検出する時間周期が大きく変動することにより、気筒の誤判定や判定不能を招く不都合があり、気筒判定を必要とする制御の信頼性を低下させる不都合がある。
【０００９】
前記特開平１１−３１１１４８号公報に開示されるものは、カム軸に装着した第１シグナル部材と第２シグナル部材とに基づく信号を、クランク角センサとカム角センサとで検出して気筒を判定している。
【００１０】
ところが、この公報に開示されるものは、第１シグナル部材に形成される気筒数と同じ数の凸部群の内の、１つの気筒に対応する凸部群の凸部の数だけが他の凸部群の数と比べて多くなるように形成し、カム角センサの検出する信号の間で、クランク角センサにより気筒に対応する凸部群の凸部数をカウントして気筒を判定している。
【００１１】
このため、この公報に開示されるものは、連続する２つの凸部群の凸部数をカウントしなければ、気筒を判定することができないため、気筒判定に要する時間を長くなる不都合があり、この結果、始動時間が長くなる不都合がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、３つの気筒を有する内燃機関のカム軸に第１の信号部材を設け、この第１の信号部材に前記内燃機関の各気筒毎のカム角に対応する各気筒カム角信号を発生させる各気筒カム角信号発生部を気筒数に応じた数だけ設け、これら各気筒カム角信号発生部により発生される各気筒カム角信号を検出するカム角センサを設け、前記内燃機関のクランク軸に第２の信号部材を設け、この第２の信号部材に前記気筒数に対応する各気筒カム角信号の間において各気筒毎に異なる数のクランク角信号を発生させる複数のクランク角信号発生部を設け、これらクランク角信号発生部により発生されるクランク角信号を検出するクランク角センサを設け、前記カム角センサが検出する連続する２つの各気筒カム角信号の間において前記クランク角センサが検出する各気筒毎に異なる数のクランク角信号により気筒を判定する判定手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置は、連続する２つの各気筒カム角信号の間のクランク角信号を検出するだけで気筒を判定することができ、各気筒カム角信号に跨って連続して２度にわたりクランク角信号を検出する必要がなく、また、クランク角信号の数で気筒を判定していることから、機関回転数の変動による影響を受けることがない。
【００１４】
【実施例】
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図３において、２は内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はヘッドカバー、１０はオイルパンである。この内燃機関２は、複数の気筒、この実施例においては第１気筒＃１〜第３気筒＃３の３気筒を有し、吸気系としてエアクリーナ１２とスロットルボディ１４と吸気管１６と吸気マニホルド１８とを設け、排気系として排気マニホルド２０と触媒コンバータ２２と排気管２４とマフラ２６とを設けている。
【００１５】
内燃機関２は、シリンダブロック４にクランク軸２８を軸支し、シリンダヘッド６に吸気カム軸３０及び排気カム軸３２を夫々軸支し、クランク軸２８の一端側にクランクプーリ３４を設け、吸気カム軸３０及び排気カム軸３２の各一端側に夫々吸気カムプーリ３６及び排気カムプーリ３８を設け、クランクプーリ３４と吸気カムプーリ３６及び排気カムプーリ３８とに捲き掛けた図示しないタイミングチェーンやタイミングベルト等によりクランク軸２８の回転に同期して吸気カム軸３０及び排気カム軸３２を回転させる。
【００１６】
この内燃機関２には、気筒判定装置４０を設けている。気筒判定装置４０は、吸気カム軸３０の一端側に吸気カムプーリ３６を利用して第１の信号部材４２を設け、この第１の信号部材４２からカム角信号を検出するカム角センサ４４を設けている。
【００１７】
前記第１の信号部材４２には、内燃機関２の第１〜第３気筒＃１〜＃３毎のカム角に対応する第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αを発生させる第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３を、気筒数に応じた数である３つだけ設けている。
【００１８】
この実施例においては、図４に示す如く、第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３として、夫々の気筒の圧縮上死点前７５度ＣＡに位置された第１〜第３気筒カム角７５度信号発生体４６−１ａ〜４６−３ａと、圧縮上死点前５度ＣＡに位置された点火基準となる第１〜第３気筒カム角５度信号発生体４６−１ｂ〜４６−３ｂとを設けている。
【００１９】
第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３は、これら第１〜第３気筒カム角信号発生体４６−１ａ・４６−１ｂ、４６−２ａ・４６−２ｂ、４６−３ａ・４６−３ｂによって、夫々第１〜第３気筒＃１〜＃３毎のカム角に対応する第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αとして、第１〜第３気筒カム角信号＃１−７５・＃１−５、＃２−７５・＃２−５、＃３−７５・＃３−５を発生させる。
【００２０】
また、第１の信号部材４２には、気筒数に応じた数の第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３のいずれか１つに、特定気筒を判定するための信号を発生する特定気筒判定信号発生部４８を設けている。この実施例においては、第２気筒カム角信号発生部４６−２の第２気筒カム角５度信号発生体４６−２ｂに近接して、第２気筒＃２を特定気筒として判定するための特定気筒判定信号２１０を発生する特定気筒判定信号発生部４８を設けている。
【００２１】
前記カム角センサ４４は、第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３により発生される第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αとして、第１〜第３気筒カム角信号＃１−７５・＃１−５、＃２−７５・＃２−５、＃３−７５・＃３−５を検出する。
【００２２】
また、気筒判定装置４０は、クランク軸２８の一端側にクランクプーリ３４を利用して第２の信号部材５０を設け、この第２の信号部材５０からクランク角信号を検出するクランク角センサ５２を設けている。
【００２３】
前記第２の信号部材５０には、図５に示す如く、気筒数に対応する第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αの間において、第１〜第３気筒＃１〜＃３毎に異なる数のクランク角信号ＣＬを発生させる複数のクランク角信号発生部５４を設けている。この実施例においては、複数のクランク角信号発生部５４として３つのクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを発生させるクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃを第２の信号部材５０に設け、これら３つのクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃの相互の間隔を周方向に夫々異ならせて設けている。
【００２４】
前記クランク角センサ５２は、クランク角信号発生部５４の３つのクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃにより発生されるクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを検出する。
【００２５】
前記カム角センサ４４及びクランク角センサ５２は、判定手段５６に接続して設けている。判定手段５６は、カム角センサ４４及びクランク角センサ５２から第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−α及びクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを入力し、カム角センサ４４が検出する連続する２つの各気筒カム角信号の間において、つまり、第１・第２気筒カム角信号＃１−α・＃２−α間、第２・第３気筒カム角信号＃２−α・＃３−α間、第３・第１気筒カム角信号＃３−α・＃１−α間において、クランク角センサ５２が検出する第１〜第３気筒＃１〜＃３毎に異なる数のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃにより気筒を判定する。
【００２６】
次に実施例の作用を説明する。
内燃機関２は、クランク軸２８の回転に同期して吸気カム軸３０及び排気カム軸３２を回転させ、図示しない吸気弁及び排気弁を開閉駆動する。
【００２７】
この内燃機関２の気筒判定装置４０は、図１に示す如く、カム角センサ４４によって、吸気カム軸３０の一端側に設けた第１の信号部材４２の第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３により発生される第１〜第３気筒＃１〜＃３毎のカム角に対応する第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αとして、第１〜第３気筒カム角信号＃１−７５・＃１−５、＃２−７５・＃２−５、＃３−７５・＃３−５を検出する。
【００２８】
また、気筒判定装置４０は、図１に示す如く、クランク角センサ５２によって、クランク軸２８の一端側に設けた第２の信号部材５０のクランク角信号発生部５４の３つのクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃにより発生されるクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを検出する。
【００２９】
カム角センサ４４及びクランク角センサ５２の検出する信号は、判定手段５６に入力される。判定手段５６は、カム角センサ４４からの入力信号ＣＨ１の第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−α及びクランク角センサ５２からの入力信号ＣＨ２のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを比較し、カム角センサ４４が検出する連続する２つの第１・第２気筒カム角信号＃１−α・＃２−α間、第２・第３気筒カム角信号＃２−α・＃３−α間、第３・第１気筒カム角信号＃３−α・＃１−α間において、クランク角センサ５２が検出する第１〜第３気筒＃１〜＃３毎に異なる数のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃにより気筒を判定する。
【００３０】
即ち、判定手段５６は、図１に示す如く、カム角センサ４４からの入力信号ＣＨ１の第２・第１気筒カム角信号＃２−α・＃１−α間においてクランク角センサ５２からの入力信号ＣＨ２に１つのクランク角信号ＣＬａがある場合は第１気筒＃１と判定し、入力信号ＣＨ１の第１・第３気筒カム角信号＃１−α・＃３−α間において入力信号ＣＨ２に２つのクランク角信号ＣＬａ・ＣＬｂがある場合は第３気筒＃３と判定し、入力信号ＣＨ１の第３・第２気筒カム角信号＃３−α・＃２−α間において入力信号ＣＨ２に３つのクランク角信号ＣＬａ・ＣＬｂ・ＣＬｃがある場合は第２気筒＃２と判定する。
【００３１】
これにより、内燃機関２の気筒判定装置４０は、判定手段５６によって、図２に一点鎖線で示す従来のように気筒判定に２７０度ＣＡ〜９９５度ＣＡの回転を必要とせず、図２に実線で示すように１７０度ＣＡ〜４１０度ＣＡで気筒を判定することができ、連続する２つの各気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αの間のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを検出するだけで気筒を判定することができ、各気筒カム角信号＃１−α〜＃３−αに跨って連続して２度にわたりクランク角信号を検出する、例えばクランク角信号ＣＬａとＣＬｂ、またはＣＬｂとＣＬｃ、あるいはＣＬｃとＣＬａを、検出する必要がない。
【００３２】
このため、この気筒判定装置４０は、気筒判定に要する時間を短くすることができ、内燃機関２の始動時間を短縮することができる。
【００３３】
また、この内燃機関２の気筒判定装置４０は、クランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃの数で気筒を判定していることから、機関回転数の変動による影響を受けることがない。
【００３４】
このため、この気筒判定装置４０は、気筒の誤判定や判定不能を招くことがなく、気筒判定を必要とする制御の信頼性を向上することができる。
【００３５】
さらに、この気筒判定装置４０は、第１の信号部材４２の第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３のいずれか１つに、この実施例においては、第２気筒カム角信号発生部４６−２の第２気筒カム角５度信号発生体４６−２ｂに近接して、第２気筒＃２を特定気筒として判定するための特定気筒判定信号２１０を発生する特定気筒判定信号発生部４８を設けている。
【００３６】
このため、この気筒判定装置４０は、クランク角センサ５２が故障した場合にも、特定気筒判定信号発生部４８の発生する特定気筒判定信号２１０を利用して、カム角センサ４４により検出して気筒を判定することができ、緊急時の判定精度を確保することができる。
【００３７】
また、この気筒判定装置４０は、複数のクランク角信号発生部５４として３つのクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃを第２の信号部材５０に設け、これら３つのクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃの相互の間隔を周方向に夫々異ならせて設けていることにより、内燃機関２の気筒数と同数の第１〜第３気筒カム角信号＃１−α〜＃３−α毎に互いに数の異なるクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを検出することができ、吸気カム軸３０に設けた第１の信号部材４２やクランク軸２８に設けた第２の信号部材５０とも、特殊な形状にすることなくも気筒判定時間を短縮が可能になる。
【００３８】
なお、この発明は、上述実施例に限定されることなく、種々応用改変が可能である。例えば、上述実施例においては、第１の信号部材４２に第１〜第３気筒カム角信号発生部４６−１〜４６−３として各々２つずつの信号発生体４６−１ａ・４６−１ｂ、４６−２ａ・４６−２ｂ、４６−３ａ・４６−３ｂを設けたが、３つずつの信号発生体を設けることもできる。
【００３９】
また、上述実施例においては、第２の信号部材５０に第１〜第３気筒＃１〜＃３毎に異なる数のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを発生させるクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃを設けたが、第１〜第３気筒＃１〜＃３の番号に夫々対応する数のクランク角信号ＣＬを発生するよう、つまり、第１気筒＃１の場合には１つのクランク角信号ＣＬ１、第２気筒♯２の場合には２つのクランク角信号ＣＬ２、第３気筒♯３の場合には３つのクランク角信号ＣＬ３を発生するよう、クランク角信号発生体５４−１〜５４−３を設けることもできる。このように、第１〜第３気筒＃１〜＃３の番号とクランク角信号ＣＬとを対応させることにより、気筒判定を容易にすることができる。
【００４０】
さらに、上述実施例においては、第１〜第３気筒＃１〜＃３毎に異なる数のクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃをパルス状に発生させるように第２の信号部材５０にクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃを設けたが、第１〜第３気筒＃１〜＃３の番号に夫々対応する長さのクランク角信号ＣＬａ〜ＣＬｃを発生させるように第２の信号部材５０にクランク角信号発生体５４ａ〜５４ｃを設けることができる。このように、第１〜第３気筒＃１〜＃３の番号とクランク角信号ＣＬの長さとを対応させることにより、気筒判定を容易にすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
このように、この発明の３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置は、連続する２つの各気筒カム角信号の間のクランク角信号を検出するだけで気筒を判定することができ、各気筒カム各信号に跨って連続して２度にわたりクランク角信号を検出する必要が無い。このため、この気筒判定装置は、気筒判定に要する時間を短くし得て、始動時間を短縮することができる。また、この発明の３つの気筒を有する内燃機関の気筒判定装置は、クランク角信号の数で気筒を判定していることから、機関回転数の変動による影響を受けることがない。このため、この気筒判定装置は、気筒の誤判定や判定不能を招くことがなく、気筒判定を必要とする制御の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す気筒判定装置のカム角信号及びクランク角信号による気筒判定を示す図である。
【図２】気筒判定に要する角度を示す図である。
【図３】内燃機関の気筒判定装置の概略構成図である。
【図４】第１の信号部材の正面図である。
【図５】第２の信号部材の正面図である。
【符号の説明】
２  内燃機関
２８  クランク軸
３０  吸気カム軸
３２  排気カム軸
３４  クランクプーリ
３６  吸気カムプーリ
３８  排気カムプーリ
４０  気筒判定装置
４２  第１の信号部材
４４  カム角センサ
４６−１〜４６−３  第１〜第３気筒カム角信号発生部
４８  特定気筒判定信号発生部
５０  第２の信号部材
５２  クランク角センサ
５４  クランク角信号発生部
５６  判定手段
【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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