(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を回転駆動するための複数の気筒のそれぞれに対応して等間隔でパルス信号である第１の位置信号を発生するとともに、特定気筒に対応して前記第１の位置信号間にパルス信号である第２の位置信号を追加発生する回転信号発生手段と、
前記回転信号発生手段により発生されたパルス信号の連続したハイ周期、及びロウ周期を計測するとともに、前記ハイ周期と前記ロウ周期を加算した加算周期を計測する発生間隔計測手段と、
前記発生間隔計測手段により計測された前記加算周期に対する前記ハイ周期の周期比率を演算する周期比率演算手段と、
前記周期比率演算手段により演算された前記周期比率が第１の判定値より大きい場合には今回のパルス信号が前記第２の位置信号であると特定する信号識別手段と、
前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定したタイミングで、今回のロウ周期が前回のロウ周期より大きい場合には前記内燃機関の逆転状態と判別し、前記信号識別手段による前記第２の位置信号の特定を取り止める逆転判別手段と、
前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定し、前記逆転判別手段により前記内燃機関の逆転状態と判別しなかった場合には気筒識別完了とし、学習した気筒パターンによる気筒推定を開始する気筒推定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の気筒識別装置。
【請求項２】
前記逆転判別手段は、前記ハイ周期もしくは前記ロウ周期が第２の判定値以上になった後、前記気筒推定手段により推定された気筒パターンと前記信号識別手段により特定された第２の位置信号が不一致となった場合には、前記信号識別手段による特定結果と前記気筒推定手段により使用する気筒パターンをクリアする
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の気筒識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１系統の信号発生手段の信号から気筒の識別を行う内燃機関の気筒識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の点火時期や燃料噴射量を制御するために機関の回転に同期した信号が用いられる。この信号発生器は通常機関のクランク軸あるいはクランク軸に対して１／２の回転数で同期して回転するカム軸の回転を検出する。
【０００３】
このような信号発生手段の一例が図４及び図５に示されている。回転円板で、所望の検出角度に対応する場所に窓３が設けられている。図４において、１は機関（図示せず）と同期して回転するカム軸、２はカム軸１に取り付けられた回転円板、４は発光ダイオード、５は発光ダイオード４からの出力光を回転円板２に設けられた窓３を通して受光するフォトダイオードである。
【０００４】
図５において、６はフォトダイオード５と接続され、フォトダイオード５の出力信号を増幅する増幅回路、７は増幅回路６と接続されたオープンコレクタの出力トランジスタである。信号発生手段(図６参照)からは図７に示すような信号が出力される。図７に示すクランク角基準信号（ＳＧＴ）は各気筒毎の所定クランク角度で反転する信号であり、クランク角度の基準信号として用いられる。
【０００５】
ここで各気筒対応の基準位置を識別する目的で＃１気筒の基準位置信号の発生直後に気筒識別用の信号を追加出力させている。これらの信号の発生間隔を計測し、連続する２区間の発生間隔比率に基づいて特定気筒（図７では＃３気筒）のタイミングを検出すること、並びに特定気筒識別後はそれに基づき順次他の気筒を識別することは特公平７−５８０５８号公報でも記述されている。
【０００６】
以上のように識別信号を付加することにおいて特定気筒の識別を可能とし、順次他の気筒を識別して気筒別の制御を行うことができる。尚、図６に示すように回転信号発生手段８の出力信号はインターフェース回路９を経てマイクロコンピュータ１０に入力され、その入力信号に同期して識別された気筒に対して点火や燃料噴射等の制御を行う。
【０００７】
しかながら、始動時における運転者の操作ミスなどより、内燃機関が完全に始動する前の圧縮行程中（上死点の手前のクランク角位置）で始動スイッチがオフされると、内燃機関は逆転して停止する場合がある。
【０００８】
この場合、マイクロコンピュータ１０は逆転状態を認識することができないので、逆転時に検出されるクランク角基準信号（ＳＧＴ）に応答して誤制御してしまい、内燃機関を損傷するおそれがある。
【０００９】
たとえば、図８のように、＃４気筒の第１の基準クランク角Ｂ７５゜を正転で通過した直後（圧縮行程中）の時刻ｔ２で逆転した場合、マイクロコンピュータ１０は時刻ｔ３で＃４気筒の第１の基準クランク角Ｂ７５゜を、逆転で通過した＃４気筒の第２の基準クランク角Ｂ５゜の信号だと認識し、また、時刻ｔ４での同じ＃４気筒の第１の基準クランク角Ｂ７５゜の信号を次の＃２気筒の第１の基準クランク角Ｂ７５゜の信号だと認識して、＃２気筒に対して誤制御してしまう。
【００１０】
また、気筒識別を終了する前（気筒識別用の追加信号を特定する前）に逆転が発生した場合、逆転気筒での信号の発生間隔と次気筒での信号の発生間隔比率より、正規の気筒信号を気筒識別用の追加信号だと認識してしまい、誤った気筒に対して制御してしまう。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の気筒識別装置は以上のように、始動スイッチのオフ操作などにより機関に逆転が発生し、その時に検出されたクランク角基準信号（ＳＧＴ）に応答して誤制御した場合、基準クランク角の誤認識を防止するための対策は何ら施されていないので誤制御による不安定な燃焼状態を招き、内燃機関に悪影響を与えるという問題点があった。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、基準クランク角信号の発生間隔から逆転状態を判別して、逆転時の誤制御状態を回避することのできる内燃機関の気筒識別装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の気筒識別装置は、内燃機関を回転駆動するための複数の気筒のそれぞれに対応して等間隔でパルス信号である第１の位置信号を発生するとともに、特定気筒に対応して前記第１の位置信号間にパルス信号である第２の位置信号を追加発生する回転信号発生手段と、前記回転信号発生手段により発生されたパルス信号の連続したハイ周期、及びロウ周期を計測するとともに、前記ハイ周期と前記ロウ周期を加算した加算周期を計測する発生間隔計測手段と、前記発生間隔計測手段により計測された前記加算周期に対する前記ハイ周期の周期比率を演算する周期比率演算手段と、前記周期比率演算手段により演算された前記周期比率が第１の判定値より大きい場合には今回のパルス信号が前記第２の位置信号であると特定する信号識別手段と、前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定したタイミングで、今回のロウ周期が前回のロウ周期より大きい場合には前記内燃機関の逆転状態と判別し、前記信号識別手段による前記第２の位置信号の特定を取り止める逆転判別手段と、前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定し、前記逆転判別手段により前記内燃機関の逆転状態と判別しなかった場合には気筒識別完了とし、学習した気筒パターンによる気筒推定を開始する気筒推定手段とを備えたものである。
【００１４】
また、発明の他の一つに係る内燃機関の気筒識別は、前記逆転判別手段が、前記ハイ周期もしくは前記ロウ周期が第２の判定値以上になった後、前記気筒推定手段により推定された気筒パターンと前記信号識別手段により特定された第２の位置信号が不一致となった場合には、前記信号識別手段による特定結果と前記気筒推定手段により使用する気筒パターンをクリアするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る内燃機関用気筒識別装置の制御ブロック線図である。この内燃機関用気筒識別装置は、内燃機関を回転駆動するための複数の気筒のそれぞれに対応して等間隔で信号を発生する第１の位置信号に続いて第２の位置信号を追加発生する回転信号発生手段１、信号の発生間隔を計測する発生間隔計測手段２、発生間隔計測手段２の複数の計測結果に基づいて所定の２区間の信号発生間隔の比率を演算する周期比率演算手段３、周期比率演算手段３の複数の演算結果に基づいて信号群の内から所定の信号を特定する信号識別手段４、追加された第２の位置信号を特定後は学習した信号パターンに基づき気筒を推定する気筒推定手段５、追加された第２の位置信号を識別した時に、直前の区間の間隔がその２つ前の同レベルの信号区間の間隔より大きい時には逆転状態と判別する逆転状態判別手段７と、気筒推定手段５による気筒推定開始後に対応気筒に対して点火や燃料噴射等の制御を行う制御反映手段６より構成される。
【００１６】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
回転信号発生手段１は、たとえばクランク軸の各基準クランク角Ｂ７５゜およびＢ５゜に対応して設けられたフォトトランジスタ出力信号もしくは電磁ピックアップ出力信号をパルス化する波形整形回路とにより構成されている。
【００１７】
したがって、回転信号発生手段１は、図２に示すように、内燃機関の各気筒のＢ７５゜およびＢ５゜に対応した第１の基準クランク角パルスと、特定気筒を識別するための第２の追加パルス（第２の位置信号）を出力する。
【００１８】
図１の発生間隔計測手段２は回転信号発生手段１の出力したパルスのハイ周期（ＴＨｎ）およびロウ周期（ＴＬｎ）を各々計測し、またハイ周期とロウ周期を加算したクランク角１８０゜間周期（Ｔｎ）も演算する。
【００１９】
周期比率演算手段３は、発生間隔計測手段２で計測された周期を基に以下の式で周期比率を求める。
【００２０】
周期比率（α）  ＝  ＴＨｎ  ／  Ｔｎ
【００２１】
信号識別手段４において周期比率（α）が判定値より大きい場合に追加パルスを特定する。
【００２２】
信号識別手段４が追加パルスを特定したタイミングで、逆転判別手段７は今回ロウ周期ＴＬｎと前回ロウ周期ＴＬｎ−１の比較を行いＴＬｎ＞ＴＬｎ−１ならば信号識別手段４の追加パルスの特定を取り止める。
【００２３】
信号識別手段４で追加パルスを特定し、逆転判別手段７で逆転を判定しなかった場合は気筒識別完了とし、気筒推定手段５により学習した気筒パターンによる気筒推定を開始する。
【００２４】
また、逆転判別手段７で発生間隔計測手段２の計測結果＞判定値を検出した後に、信号識別手段４での追加パルス検出結果と気筒推定手段５での追加パルスとが食い違った場合は、気筒推定手段５で使用する気筒パターンを初期化すると共に信号識別手段４での気筒識別をやり直す。
【００２５】
気筒識別が完了し、気筒推定手段５による気筒推定が始まれば、制御反映手段６により対応気筒に対して点火や燃料噴射等の制御を行う。
【００２６】
次に、図３のフローチャートにより本実施の形態の動作を説明する。図６に示すマイクロコンピュータ１０は信号発生手段８からインターフェース回路９を介して送出される毎回の角度信号入力（図２）に基づいて、発生間隔計測手段２に相当するステップＳ２もしくはステップＳ１７で信号周期を計測する。
【００２７】
ステップＳ１で入力エッジが立上がりエッジ（たとえばＢ７５゜エッジ）か立下がりエッジ（たとえばＢ５゜エッジ）かを判定し、立上がりエッジならばステップＳ２で立下がりエッジから立上がりエッジ間の周期（ＴＬｎ）を計測し、立下がりエッジならばステップＳ１７で立上がりエッジから立下がりエッジ間の周期（ＴＨｎ）を計測する。また、ステップＳ３でそれぞれの周期を加算して立ち上がりエッジ間の周期（Ｔｎ）を演算する。
【００２８】
ステップＳ４で気筒識別が終了していれば、ステップＳ５に進み気筒推定手段用の気筒パターンは左にローテーションする。気筒パターンは図２に示すように、５ビットのパターン情報で気筒数４＋追加パルス１に相当し、一番右のビットが現在の入力パルスに対応するビットで、このビットが１の時に追加パルスと判定する。
【００２９】
ステップＳ６とステップＳ７では入力エッジ間の周期（ＴＨｎもしくはＴＬｎ）が判定値より大きい場合に低回転検知フラグをたてる。判定値はクランキング回転数以下の低回転を判定する値で、ここで低回転を検知した時は逆転の可能性があるということで逆転判別手段７に用いる。
【００３０】
ステップＳ９は周期比率演算手段３に相当し、発生間隔計測手段２にて計測された周期を用いて、周期比率を演算する。
【００３１】
周期比率（α）  ＝  ＴＨｎ  ／  Ｔｎ
【００３２】
ステップＳ１０は信号識別手段に相当し、周期比率（α）＞判定値の判定を行い、成立すれば今回パルスは追加パルスと判定する。
【００３３】
次のステップＳ１１は逆転判定手段７に相当し、ステップ１０で追加パルスを判定した時にＴＬｎとＴＬｎ−１との比較を行い、ＴＬｎ＜ＴＬｎ−１の場合はステップＳ１２、ステップＳ１３へ進み、今回パルスを追加パルスと確定し、気筒識別終了フラグを立てる。ＴＬｎ≧ＴＬｎ−１の場合は逆転の可能性有りとして追加パルスの判定を取り止める。
【００３４】
追加パルスが確定された時はステップＳ１４に進み、ステップＳ８で低回転検知フラグがセットされているかを判定し、セットされていれば逆転の可能性有りとしてステップＳ１５に進みで気筒推定パターンが今回追加パルスとなっているかの判定を行い、追加パルスでない場合は逆転発生と判定し、ステップ１６に進んで気筒識別終了フラグをクリアし、気筒推定パターンの初期化を行う。
【００３５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、内燃機関を回転駆動するための複数の気筒のそれぞれに対応して等間隔でパルス信号である第１の位置信号を発生するとともに、特定気筒に対応して前記第１の位置信号間にパルス信号である第２の位置信号を追加発生する回転信号発生手段と、前記回転信号発生手段により発生されたパルス信号の連続したハイ周期、及びロウ周期を計測するとともに、前記ハイ周期と前記ロウ周期を加算した加算周期を計測する発生間隔計測手段と、前記発生間隔計測手段により計測された前記加算周期に対する前記ハイ周期の周期比率を演算する周期比率演算手段と、前記周期比率演算手段により演算された前記周期比率が第１の判定値より大きい場合には今回のパルス信号が前記第２の位置信号であると特定する信号識別手段と、前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定したタイミングで、今回のロウ周期が前回のロウ周期より大きい場合には前記内燃機関の逆転状態と判別し、前記信号識別手段による前記第２の位置信号の特定を取り止める逆転判別手段と、前記信号識別手段により前記第２の位置信号を特定し、前記逆転判別手段により前記内燃機関の逆転状態と判別しなかった場合には気筒識別完了とし、学習した気筒パターンによる気筒推定を開始する気筒推定手段とを備え、逆転状態は回転信号の発生間隔に基づいて気筒識別終了の前後に関わらず内燃機関の逆転状態を判定できるようにしたので、コストアップを招くことなく逆転時の誤制御状態を回避することのできる内燃機関の気筒識別装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る内燃機関の気筒識別装置の要部を示すブロック図である。
【図２】  本実施の形態に係る回転信号発生手段より出力される信号の波形図である。
【図３】  本実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】  回転信号発生手段の構成図である。
【図５】  回転信号発生手段の信号処理回路である。
【図６】  内燃機関の気筒識別装置の概略ブロック図である。
【図７】  従来の回転信号発生手段より出力される信号の波形図である。
【図８】  従来の回転信号発生手段の逆転状態での信号波形図である。
【符号の説明】
Ｓ２，Ｓ３，Ｓ１７  発生間隔計測手段、  Ｓ９  期比率演算手段、Ｓ１０  信号識別手段、  Ｓ４，Ｓ５  気筒推定手段、  Ｓ６〜Ｓ８，Ｓ１１，Ｓ１４，Ｓ１５  逆転判別手段。
【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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