JP2000291482A - エンジンのクランク角位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】角度を時間に換算して点火コイルの通電開始時
期・通電遮断時期を検出する構成において、エンスト時
に回転のゆり戻しが発生しても、通電開始時期と通電遮
断時期とが逆転しないようにする。 【解決手段】クランク角１０°毎にポジション信号ＰＯ
Ｓを出力するクランク角センサを備え、ポジション信号
ＰＯＳの周期ＴＰＯＳに基づき、基準位置とするポジシ
ョン信号ＰＯＳから通電開始時期・通電遮断時期までの
角度を時間に換算して、点火コイルへの通電を制御す
る。ここで、周期ＴＰＯＳが前回の周期ＴＰＯＳ１の所
定倍よりも長いときには（Ｓ７）、前回の周期ＴＰＯＳ
１に基づいて角度の時間換算を行わせる（Ｓ８）。

Description

【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、クランク角センサから所定クランク角度毎に
出力される検出信号の発生周期を計測し、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
周期に基づいて所定角度位置までの角度を時間換算して
検出する構成において、前記時間制御の基準となる発生
周期が基準周期よりも長い時に、所定角度位置の検出に
用いる発生周期に制限を加えるよう構成した。

【０００８】かかる構成によると、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、クランク角
センサの検出信号の発生周期が長くなっている可能性が
あり、係る周期に基づいて所望の角度位置までを時間計
測させると、大きな検出誤差を生じることになる。

【０００９】そこで、基準周期よりも長い場合には、時
間換算の基準となる周期に制限を加え、一時的に大きく
なっている周期をそのまま用いずにより適正な値に置き
換えて時間制御に用いるようにする。

【００１０】請求項２記載の発明では、前記基準周期
を、前回に計測された発生周期を所定倍した周期とし、
この前回周期に基づく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、最新の発生周期に代えて前回の
発生周期に基づいて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３記載の発明では、基準周期を予め
記憶された最大周期とし、この最大周期である基準周期
よりも最新の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４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５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、エンスト
時の回転のゆり戻しなどによって周期が異常に長くなっ
た場合に、この異常な周期に基づいて角度を時間に換算
して所定角度位置の検出が行われることを回避でき、所
定角度位置の検出精度が大きく悪化することを防止でき
るという効果がある。

【００１８】請求項２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３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４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５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ＢＴＤ
Ｃ１１０°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、Ｓ
２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Ｔ
ＰＯＳ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Ｒ
ＥＦ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Ｐ
ＯＳ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ＰＯ
Ｓ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Ｔ
ＰＯＳ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ＴＰ
ＯＳ１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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記最新に計測された発生周期が基準周期よりも長い時
   に、前記所定角度位置の検出に用いる発生周期に制限を
   加えるよう構成したことを特徴とするエンジンのクラン
   ク角位置検出装置。
2. 【請求項２】前記基準周期が前回に計測された発生周期
   の所定倍の周期であり、該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請求項
   １記載のエンジンのクランク角位置検出装置。
3. 【請求項３】前記基準周期が予め記憶された最大周期で
   あり、該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
   ことを特徴とする請求項１記載のエンジンのクランク角
   位置検出装置。
4. 【請求項４】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３記載のエンジンのクランク
   角位置検出装置。
5. 【請求項５】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１〜４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。