(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定クランク角度毎に検出信号を出力するクランク角センサを備え、前記検出信号の発生周期を計測すると共に、制御基準とする検出信号が前記クランク角センサから出力されたときに、最新に計測された発生周期に基づいて前記制御基準とする検出信号から所定角度位置までを時間計測によって検出する構成のエンジンのクランク角位置検出装置において、
前回に計測された発生周期の所定倍の周期を基準周期とし、前記最新に計測された発生周期が前記基準周期よりも長い時に、前記最新に計測された発生周期に代えて前回に計測された発生周期に基づいて前記所定角度位置の検出を行わせ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】
所定クランク角度毎に検出信号を出力するクランク角センサを備え、前記検出信号の発生周期を計測すると共に、制御基準とする検出信号が前記クランク角センサから出力されたときに、最新に計測された発生周期に基づいて前記制御基準とする検出信号から所定角度位置までを時間計測によって検出する構成のエンジンのクランク角位置検出装置において、
予め記憶された最大周期である基準周期よりも最新に計測された発生周期が長いときに、前記最新に計測された発生周期に代えて前記最大周期に基づいて前記所定角度位置の検出を行わせ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３】
エンジンのクランキング状態において、前記最大周期の代用を禁止し、前記最新に計測された発生周期に基づく前記所定角度位置の検出を強制的に行わせ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】
前記所定角度位置として、点火コイルの一次側の通電開始時期・通電遮断時期及び／又は燃料噴射タイミングを検出することを特徴とする請求項１〜３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】
本発明はエンジンのクランク角位置検出装置に関し、詳しくは、所定のクランク角度位置までの角度を時間に換算し、時間計測によって前記所定のクランク角度位置を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば点火コイルの一次側への通電開始時期・通電遮断時期（点火時期）を検出する方法として、クランク角センサからの検出信号から前記制御時期までのクランク角度を時間に換算し、前記検出信号からの時間計測によって前記制御時期を検出する方法（以下、係る方法を時間制御と称する。）があった。
【０００３】
前記クランク角の時間換算には回転速度の情報が必要となるが、前記検出信号の間隔角度が予め分かっているので、前記検出信号の発生周期を順次計測させ、制御基準とする検出信号が出力されたときに、最新に計測された発生周期（エンジン回転速度）に基づいてクランク角度の時間換算を行うようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンストール（エンスト）の発生時に、エンジンのゆり戻しによって一時的に前記検出信号の発生周期が極端に長くなる場合がある。ここで、例えば前記極端に長くなった周期に基づいて点火コイルへの通電開始時期の時間計測を開始し、次の周期に基づいて点火コイルへの通電遮断時期の時間計測が開始された場合、本来、通電開始が行われてから通電遮断が行われるべきであるが、通電開始時期の時間計測の基準となった周期が長いため、通電遮断時期が検出されてから通電開始時期が検出され、結果、点火コイルに通電された状態のままになってしまう可能性があった（図５参照）。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、時間換算の指標とすべきでない周期に基づいて制御位置の検出が行われることを防止し、かつ、より適切な周期に基づく時間制御を行わせることができるエンジンのクランク角位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、クランキングによる周期変動を、エンスト時の回転のゆり戻しと判断して、補正が行われることを防止できるエンジンのクランク角位置検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明では、所定クランク角度毎に検出信号を出力するクランク角センサを備え、前記検出信号の発生周期を計測すると共に、制御基準とする検出信号が前記クランク角センサから出力されたときに、最新に計測された発生周期に基づいて前記制御基準とする検出信号から所定角度位置までを時間計測によって検出する構成のエンジンのクランク角位置検出装置において、前回に計測された発生周期の所定倍の周期を基準周期とし、前記最新に計測された発生周期が前記基準周期よりも長い時に、前記最新に計測された発生周期に代えて前回に計測された発生周期に基づいて前記所定角度位置の検出を行わせる構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、前回の周期を所定倍（例えば1.5倍）した周期よりも最新の計測周期が長い場合には、エンジンストール時の回転のゆり戻しによって最新の周期が長くなっている可能性があると推定し、ゆり戻しに影響されていない（又は影響が小さい）と推定される前回の周期に基づいて時間制御を行わせる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、所定クランク角度毎に検出信号を出力するクランク角センサを備え、前記検出信号の発生周期を計測すると共に、制御基準とする検出信号が前記クランク角センサから出力されたときに、最新に計測された発生周期に基づいて前記制御基準とする検出信号から所定角度位置までを時間計測によって検出する構成のエンジンのクランク角位置検出装置において、予め記憶された最大周期である基準周期よりも最新に計測された発生周期が長いときに、前記最新に計測された発生周期に代えて前記最大周期に基づいて前記所定角度位置の検出を行わせる構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、ゆり戻しが発生していないときには超えることのない最大周期を求め、これを基準周期として予め記憶させておく。そして、最新に計測された周期が前記最大周期よりも長いときには、エンジンストール時の回転のゆり戻しによって最新の周期が長くなっている可能性があると推定し、前記最大周期に基づいて時間制御を行わせる。
【００１４】
請求項３記載の発明では、エンジンのクランキング状態において、最大周期に基づく時間制御を禁止し、最新の発生周期に基づく所定角度位置の検出を強制的に行わせる構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、クランキング状態においては、たとえ基準周期よりも最新周期が長い場合であっても、最新周期に基づく時間制御を行わせる。クランキング状態（スタートスイッチのＯＮ状態）においては、エンジンの回転変動が大きく、エンジンストール時の回転のゆり戻しが発生した場合と同様に、最大周期を超える周期となる場合があるが、クランキング状態であるか否かを判断することで、エンスト時の回転のゆり戻しによるものであるか否かを判断する。
【００１６】
請求項４記載の発明では、所定角度位置として、点火コイルの一次側の通電開始時期・通電遮断時期及び／又は燃料噴射タイミングを検出する構成とした。かかる構成によると、点火コイルの一次側の通電開始時期・通電遮断時期及び／又は燃料噴射タイミングが時間制御によって検出されるが、制御基準からの角度を時間に換算するのに用いる周期が基準周期よりも長い場合には、これに制限を加え、該制限を加えた周期に基づいて時間換算させて、それぞれのタイミングを検出させる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、そのときの回転速度に応じて周期の異常を精度良く判断でき、かつ、そのときの回転速度に略即した時間制御を行わせることができるという効果がある。
【００１９】
請求項２記載の発明によると、周期の異常を簡便に判断でき、かつ、大幅な検出誤差の発生を簡便に回避できるという効果がある。請求項３記載の発明によると、クランキング時の回転変動による周期の延びを、エンスト時の回転のゆり戻しであると誤判断することを回避でき、時間制御に最適な修正を加えることができるという効果がある。
【００２０】
請求項４記載の発明によると、点火コイルへの通電開始時期と通電遮断時期とが逆転して点火コイルに通電したままとなってしまうことを防止でき、また、燃料噴射が正規に行われなくなってしまうことを防止できるという効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施の形態におけるエンジンを示す図であり、この図に示すエンジン１は、後述するように、筒内噴射式の火花点火ガソリンエンジンである。但し、エンジンを、筒内噴射式のガソリンエンジンに限定するものではなく、ポート噴射を行わせるエンジンであっても良い。
【００２２】
エンジン１には、エアクリーナ２を通過した空気が、スロットル弁３で計量され、吸気弁４を介してシリンダ内に吸引される。
電磁式の燃料噴射弁５は燃焼室内に直接燃料（ガソリン）を噴射する構成であり、該燃料噴射弁５から噴射された燃料によってシリンダ内に混合気が形成される。
【００２３】
前記混合気は、点火栓６による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁７を介してシリンダ内から排出され、触媒８で浄化された後に大気中に放出される。
【００２４】
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット10は、前記燃料噴射弁５による燃料噴射及び点火栓６による点火（図示しない点火コイルの一次側への通電）を制御するものであり、前記コントロールユニット10には各種のセンサからの信号が入力される。
【００２５】
前記各種センサとして、エンジン１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ１１、クランク角１０°毎にポジション信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ１２、排気中の酸素濃度に感応して燃焼混合気の空燃比を検出する酸素センサ１５、前記スロットル弁３の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１６、冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ１７等が設けられている。
【００２６】
前記クランク角センサ１２は、ＴＤＣを基準としてクランク角１０°毎にポジション信号ＰＯＳを出力するが、図２に示すように、ＢＴＤＣ６０°の部分において前記ポジション信号ＰＯＳが歯抜けになるように構成されている。
【００２７】
前記コントロールユニット１０は、ポジション信号ＰＯＳの発生周期に基づいて前記歯抜け部分を検出すると、その後のポジション信号ＰＯＳの発生数をカウントし、該カウント値が予め記憶されている値に一致したときに、そのときのポジション信号ＰＯＳを基準信号ＲＥＦとして特定する。前記基準信号ＲＥＦは、後述するように点火コイルに対する通電開始時期・通電遮断時期の計測基準として用いられるものであり、本実施の形態では、ＢＴＤＣ１１０°の位置で出力されるポジション信号ＰＯＳが基準信号ＲＥＦとして特定されるようにしてある。
【００２８】
前記通電開始時期・通電遮断時期の制御においては、エンジン負荷・エンジン回転速度等から通電遮断時期（点火時期）を決定すると共に、該通電遮断時期（点火時期）と通電角度とから通電開始時期を逆算し、前記ＢＴＤＣ１１０°の位置から通電遮断時期・通電開始時期までの角度を算出する。そして、前記ＢＴＤＣ１１０°の位置から通電遮断時期・通電開始時期までの角度それぞれを、基準信号ＲＥＦからのポジション信号ＰＯＳのカウントによる角度制御と、残りの角度の時間換算による時間制御とによって検出し、点火コイルへの通電を制御するようになっている（図２参照）。
【００２９】
ここで、角度を時間換算するに当たっては、ポジション信号ＰＯＳの発生周期を逐次計測しておき、時間制御を開始するポジション信号ＰＯＳ（制御基準）と前回のポジション信号ＰＯＳとの間の周期から前記残りの角度を時間に換算し、時間制御を開始するポジション信号ＰＯＳから前記時間が経過した時点を、制御時期として検出するようになっている。
【００３０】
図３のフローチャートは、前記通電遮断時期・通電開始時期までの角度計測の様子を示すものであり、Ｓ１では、クランク角センサ１２からポジション信号ＰＯＳが出力されたか否かを判別する。
【００３１】
ポジション信号ＰＯＳが出力されると、Ｓ２へ進み、前回のポジション信号ＰＯＳの発生時点からの経過時間として、ポジション信号ＰＯＳの発生周期ＴＰＯＳを計測する。
【００３２】
Ｓ３では、今回のポジション信号ＰＯＳが基準信号ＲＥＦに相当する信号で有るか否かを判別し、基準信号ＲＥＦであれば、Ｓ４へ進み、当該基準信号ＲＥＦから通電遮断時期・通電開始時期までの角度を計測するに当たって、角度制御で計測させる角度と、残りの時間制御で計測させる角度とを算出する。
【００３３】
例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示す例では、通電遮断時期・通電開始時期の直前に出力されるポジション信号ＰＯＳの更に前に出力されるポジション信号ＰＯＳまでの角度を、基準信号ＲＥＦからのポジション信号ＰＯＳのカウントによって検出する。そして、前記ポジション信号ＰＯＳのカウントによって検出された角度位置を、時間制御を開始させる制御基準位置とし、残りの通電遮断時期・通電開始時期までの角度を時間に換算して、前記制御基準位置からの時間計測によって通電遮断時期・通電開始時期を検出する。
【００３４】
従って、角度制御で計測させる角度は、ポジション信号ＰＯＳのカウント数として与えられ、基準信号ＲＥＦから通電遮断時期・通電開始時期までの角度から、前記カウント数×１０°を減算した角度が、時間制御で計測させる残りの角度となる。
【００３５】
尚、図２（Ｂ）に示すように、ポジション信号ＰＯＳの歯抜け部分の直後に出力されるポジション信号ＰＯＳと次のポジション信号ＰＯＳとの間に、通電遮断時期（点火時期）が設定される場合には、通電遮断時期（点火時期）の直前に出力されるポジション信号ＰＯＳからの時間制御によって通電遮断時期（点火時期）を検出させるようにしてある。
【００３６】
基準信号ＲＥＦの後のポジション信号ＰＯＳが出力されると、Ｓ３からＳ５へ進み、時間制御を開始させる制御基準位置であるか否を判別する。尚、前記制御基準位置は、ポジション信号ＰＯＳのカウントによる角度制御の終了時点として検出されることになる。
【００３７】
Ｓ５で、時間制御を開始させる制御基準位置ではないと判断された場合には、Ｓ６へ進み、今回計測した周期ＴＰＯＳを前回値ＴＰＯＳ１にセットする。
一方、Ｓ５で、時間制御を開始させる制御基準位置ではあると判断された場合には、Ｓ７へ進み、今回の周期ＴＰＯＳと前回の周期ＴＰＯＳ１との比が、所定値（例えば1.5）を超えるか否かを判別する。
【００３８】
ＴＰＯＳ／ＴＰＯＳ１＞1.5であるとき、即ち、前回の周期ＴＰＯＳ１を1.5倍した周期（基準周期）よりも今回周期ＴＰＯＳが長い場合には、今回の周期ＴＰＯＳがエンスト時の回転のゆり戻し等によって周期が一時的に長くなったものと推定し、Ｓ８へ進んで今回周期ＴＰＯＳに前回値ＴＰＯＳ１をセットする。即ち、今回周期ＴＰＯＳが前回周期ＴＰＯＳ１と比較して異常に長い場合には、今回周期ＴＰＯＳを前回周期ＴＰＯＳ１に置き換える制限を加え、前回周期ＴＰＯＳ１に基づいて角度の時間換算を行わせるようにするものである。
【００３９】
従って、エンスト時の回転のゆり戻し等によって一時的に長くなった周期に基づいて角度の時間換算が行われることが回避され、また、今回周期ＴＰＯＳに代えて前回周期を用いることで時間換算をより適切に行わせることができ、時間制御による通電遮断時期・通電開始時期の検出精度を確保し、通電遮断時期・通電開始時期の逆転が生じることを回避できる。
【００４０】
一方、ＴＰＯＳ／ＴＰＯＳ１≦1.5であるときには、今回の周期ＴＰＯＳが、時間換算のためのエンジン回転速度を示すデータとして使用可能であると判断し、Ｓ８を迂回してＳ９へ進む。
【００４１】
Ｓ９では、前記周期ＴＰＯＳに基づいて時間制御で計測する角度を時間に換算し、Ｓ１０では、タイマーをスタートさせて前記計測角度に相当する時間の経過を計測させる。
【００４２】
図４のフローチャートは、前記通電遮断時期・通電開始時期までの角度計測についての第２の実施形態を示すものである。
前記図３のフローチャートに示した第１の実施形態では、周期の前回値を所定倍した周期を基準周期として時間換算に用いる今回周期と比較させたが、図４に示すフローチャートでは、周期の最大値（例えば10ms）を予め基準周期として記憶しておき、前記最大周期と計測された周期ＴＰＯＳとを比較させて、計測周期ＴＰＯＳが異常に長いか否かを判断させるようにしてある。
【００４３】
即ち、Ｓ５で時間制御の基準位置であることが検出されると、Ｓ７ａへ進み、周期ＴＰＯＳと予め記憶されている最大値（例えば10ms）とを比較させる。前記最大値は、通常の運転状態では超えることがなく、エンスト時の回転のゆり戻し時に超えるような値として設定される。
【００４４】
ここで、周期ＴＰＯＳが最大値以下であれば、Ｓ９へ進んで、計測した周期ＴＰＯＳをそのまま用いて時間制御を行わせるが、周期ＴＰＯＳが最大値を超えている場合には、エンスト時の回転のゆり戻し等によって一時的に周期が長くなっている可能性があると推定し、Ｓ７ｂへ進む。
【００４５】
Ｓ７ｂでは、スタートスイッチがＯＦＦであるか否かによって、エンジンのクランキング状態であるか否かを判別する。スタートスイッチがＯＮであってクランキング状態であるときには、エンジン回転が低くかつ回転変動が大きく、周期ＴＰＯＳが最大値を超える場合があるが、係る状態では、たとえ周期ＴＰＯＳが最大値を超えている場合であっても、Ｓ９へ進んで、通常に、計測した周期ＴＰＯＳをそのまま用いて時間制御を行わせる。
【００４６】
一方、スタートスイッチがＯＦＦである非クランキング状態のときには、周期ＴＰＯＳが最大値を超えたのが、クランキングによるものではなく、エンスト時の回転のゆり戻しによるものであると推定できるので、この場合には、Ｓ８ａに進んで、時間制御に用いる周期ＴＰＯＳに前記最大値をセットすることで、時間制御に用いる周期ＴＰＯＳを最大値以下に制限する。これにより、エンスト時の回転のゆり戻しによる異常に大きな周期に基づいて、時間制御が行われることを防止でき、通電遮断時期・通電開始時期の逆転が生じることを回避できる。
【００４７】
図４のフローチャートにおいて、上記に説明したステップ以外は、前記図３のフローチャートと同様な処理を行うので、ここでは説明を省略する。
尚、上記実施の形態では、点火コイルに対する通電開始時期・通電遮断時期の検出について述べたが、燃料噴射時期の制御等にも適用できることは明らかである。また、クランク角センサ１２が歯抜けなくポジション信号ＰＯＳを出力する構成とし、基準ピストン位置を特定するための信号を出力するセンサを別途備える構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成を示す図。
【図２】実施の形態におけるクランク角位置の検出の様子を示すタイムチャート。
【図３】クランク角位置検出の第１の実施形態を示すフローチャート。
【図４】クランク角位置検出の第２の実施形態を示すフローチャート。
【図５】従来の問題点を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１    エンジン
３    スロットル弁
４    吸気弁
５    燃料噴射弁
６    点火栓
７    排気弁
10    コントロールユニット
11    エアフローメータ
12    クランク角センサ
【図１】
0003766228.tif 000002
【図２】
0003766228.tif 000003
【図３】
0003766228.tif 000004
【図４】
0003766228.tif 000005
【図５】
0003766228.tif 000006