JP2003184629A - 内燃機関のクランク角判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランクシャフトの１回転当たりの歯数が少
ない構成においても、低温時やバッテリ電圧低下時にお
ける初回の基準位置の誤判定を防止すること。 【解決手段】 クランク角センサ１０によるクランクロ
ータ２の歯部３ａ〜３ｒ位置にてクランクシャフト１の
クランク角〔°ＣＡ〕が検出される。この際、パルス信
号による前回のパルス間隔と今回のパルス間隔との比が
算出される。このパルス間隔の比と所定の判定値との比
較によって欠歯部が分かり、この連続性に基づき連続欠
歯部４か単一欠歯部５かが認識される。加えて、カム角
センサ２０によるカムロータ１２の歯部１３ａ，１３ｂ
位置にて内燃機関の＃１気筒〜＃４気筒のうちの表気筒
か裏気筒かが特定される。これにより、クランクシャフ
ト１の初回の基準位置を素早く正確に判定できるため、
クランキング初期における燃料噴射時期や点火時期のず
れを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のクラン
クシャフトの回転に応じて発生されるパルス信号のパル
ス間隔の変化によりクランク角を判定する内燃機関のク
ランク角判定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のクランク角判定装置に
関連する先行技術文献としては、特開平７−１０９９４
８号公報、特開平１１−２８７１５０号公報にて開示さ
れたものが知られている。

【０００３】前者のものでは、内燃機関のクランクシャ
フトの回転位置を検出するため、等間隔パルスと異なる
不等間隔パルスを発生するよう欠歯部を１箇所または複
数箇所形成したクランクロータを有するクランク角セン
サを備え、欠歯部に対応してクランクシャフトの基準位
置（特定回転位置）を検出するシステムにおいて、パル
ス間隔（時間）による基準位置判別の条件を、バッテリ
電圧の低下時や内燃機関の機関回転数の変動時には禁止
し、内燃機関のクランキング中に限定している。そし
て、前回のパルス間隔と今回のパルス間隔との比を判定
値と比較することによって欠歯部による基準位置を検出
する技術が示されている。

【０００４】また、後者のものでは、欠歯部で初回の基
準位置を検出したのち、内燃機関が完爆に至るまでの期
間で乱爆による誤判定を防止するため、低温時等で所定
以上の回転変動が生じる期間には連続欠歯部（不等間隔
パルス信号）の検出を禁止するようにしている。そし
て、前者のものと同様、前回のパルス間隔と今回のパル
ス間隔との比を判定値と比較することによって欠歯部に
基づく基準位置を検出する技術が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のものでは、内燃
機関のクランクシャフトの回転に伴うクランク角を検出
するためのクランクロータは、等間隔部で１０〔°Ｃ
Ａ〕となる３０（３６−６）歯数が採用されている。

【０００６】ところで、二輪車用の内燃機関では最高機
関回転数が高く、クランクロータの１回転当たりの歯数
として、前述と同様のものを採用し多パルス化を図る
と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニッ
ト）による種々のプログラム実行に負荷がかかり過ぎる
という不具合があった。

【０００７】一方、クランクロータの１回転当たりの歯
数を少なくすると、機関回転数の変動に対し検出される
パルス間隔（時間）が長くなるため、低温時やバッテリ
電圧の低下時に初回の基準位置を誤判定し易く、特に、
パルス間隔の長くなる欠歯部が連続している領域におい
て誤判定し易くなるという不具合があった。

【０００８】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、内燃機関のクランクシャフト
の回転に伴うクランク角を検出するためのクランクロー
タの１回転当たりの歯数が少ない構成においても、低温
時やバッテリ電圧低下時における初回の基準位置の誤判
定を防止可能な内燃機関のクランク角判定装置の提供を
課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のク
ランク角判定装置によれば、クランク角センサでは、連
続欠歯部及びこの連続欠歯部に対して略半回転した位置
に単一欠歯部が形成された１８（２４−６）歯数からな
るクランクロータの歯部位置にて発生されるパルス信号
に基づきクランクシャフトの回転位置に対応するクラン
ク角〔°ＣＡ〕が検出される。この際、パルス信号によ
る前回のパルス間隔と今回のパルス間隔との比が算出さ
れ、この比が第１の判定値より小さいとき、即ち、今回
のパルス間隔が前回のパルス間隔より長いときには、欠
歯判定手段によって欠歯部であると認識される。この欠
歯部の認識ののち、前回のパルス間隔と今回のパルス間
隔との比が第２の判定値以下、即ち、今回のパルス間隔
が欠歯部としての前回のパルス間隔と同等の長さである
ときには、連続欠歯判定手段によって連続欠歯部である
と認識される。一方、欠歯部の認識ののち、前回のパル
ス間隔と今回のパルス間隔との比が第２の判定値より大
きく第３の判定値より小さなとき、即ち、前回のパルス
間隔と今回のパルス間隔との比が例えば、低温時やバッ
テリ電圧低下時に許容される所定範囲内となるときに
は、単一欠歯判定手段によって単一欠歯部であると認識
することができる。このようにして認識された連続欠歯
部または単一欠歯部に基づきクランクシャフトの初回の
基準位置が素早く正確に判定されるため、内燃機関のク
ランキング初期における燃料噴射時期や点火時期のずれ
が防止され、例えば、低温時やバッテリ電圧低下時にお
いても素早く安定した始動が達成される。

【００１０】請求項２の内燃機関のクランク角判定装置
では、更に、欠歯部が連続欠歯部または単一欠歯部と判
定された際には、更に、カム角センサでその時前の所定
期間内における内燃機関のカムシャフトのカムロータに
形成されたクランク角換算で１８０〔°ＣＡ〕の２歯数
からなる歯部位置にて発生されるパルス信号の有無を知
ることによって複数気筒のうちの表気筒か裏気筒かが特
定される。このように、連続欠歯部または単一欠歯部に
加えて、更に、表気筒または裏気筒が判定されること
で、複数気筒からなる内燃機関であってもクランクシャ
フトの初回の基準位置が素早く正確に判定されるため、
内燃機関のクランキング初期における燃料噴射時期や点
火時期のずれが防止され、低温時やバッテリ電圧低下時
においても素早く安定した始動が達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のクランク角判定装置を示す概略構成図で
ある。また、図２は図１におけるクランク角信号及びカ
ム角信号等の発生タイミングを示すタイミングチャート
である。

【００１３】図１において、１は火花点火式の４サイク
ル４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）からなる内燃機関（図
示略）のクランクシャフト、２はクランクシャフト１に
取付けられ矢印方向に回転されるクランクロータ（回転
体）である。このクランクロータ２の外周には、クラン
ク角検出用として１５〔°ＣＡ〕毎の等角度にて形成さ
れた２４歯数のうち２歯連続で欠歯させた４５〔°Ｃ
Ａ〕からなる３箇所を欠歯部とし、このうちの２箇所に
て連続欠歯部４、この連続欠歯部４に対して略半回転し
た位置、即ち、矢印方向にて示す回転方向で９０〔°Ｃ
Ａ〕回転した位置に単一欠歯部５が形成され、１８（２
４−６）歯数からなる歯部３ａ〜３ｒが形成されてい
る。１０はクランクロータ２の外周に形成された各歯部
に対向し、それら歯部によるクランク角信号（クランク
シャフト１の回転位置）を検出する電磁ピックアップか
らなるクランク角センサである。

【００１４】また、１１は内燃機関の４つの気筒に対応
するカムシャフト、１２はカムシャフト１１に取付けら
れ矢印方向に回転されるカムロータ（回転体）である。
このカムロータ１２の外周にはカム角検出用としてクラ
ンクシャフト換算で１８０〔°ＣＡ〕となる２歯数の歯
部１３ａ，１３ｂが形成されている（歯部の角度につい
ては図１参照）。２０はカムロータ１２の外周に形成さ
れた各歯部に対向し、これら歯部によるカム角信号（カ
ムシャフト１１の回転位置）を検出する電磁ピックアッ
プからなるカム角センサである。

【００１５】したがって、図１に示すようなカムロータ
１２の歯部１３ａ，１３ｂ位置によって、カム角センサ
２０からのカム角信号はカムロータ１２の回転に対応し
て９０°または２７０°毎に発生される。ここで、クラ
ンクシャフト１の２回転（７２０〔°ＣＡ〕）に対して
カムシャフト１１は１回転（３６０〔°〕）される。こ
のため、図２に示すように、クランク角センサ１０から
のクランク角信号の発生間隔は欠歯部を除いて１５〔°
ＣＡ〕毎であるのに対して、カム角センサ２０からのカ
ム角信号の発生間隔はクランク角換算で１８０〔°Ｃ
Ａ〕または５４０〔°ＣＡ〕毎となる。なお、図２のク
ランク角信号の上部の「三角白抜」記号位置は、内燃機
関の＃１気筒〜＃４気筒における圧縮ＴＤＣ（Top Dead
Center:上死点）を示す。

【００１６】３０はＥＣＵ（電子制御ユニット）であ
り、クランク角センサ１０からのクランク角信号、カム
角センサ２０からのカム角信号はＥＣＵ３０を構成する
波形整形回路３１介してマイクロコンピュータ４０に入
力される。また、図示しないスロットル開度センサやそ
の他の各種センサからの各種センサ信号がＥＣＵ３０を
構成するＡ／Ｄ変換回路３２を介し、または直接、マイ
クロコンピュータ４０に入力される。マイクロコンピュ
ータ４０ではクランク角信号、カム角信号の発生タイミ
ングに基づき、各種センサからの各種センサ信号による
内燃機関の運転状態に応じた制御量が演算され、その演
算結果に応じた駆動信号が各気筒のインジェクタ５０及
びイグナイタ６０、その他の各種アクチュエータ（図示
略）等に出力される。

【００１７】マイクロコンピュータ４０は、周知の各種
演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ４１、
制御プログラムを格納したＲＯＭ４２、各種データを格
納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４
４、入出力回路４５及びそれらを接続するバスライン４
６等からなる論理演算回路として構成されている。

【００１８】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のクランク角判定装置で使用されているＥ
ＣＵ３０内のマイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４１に
おける初回の基準位置判定の処理手順を示す図３のフロ
ーチャートに基づき、図１及び図２を参照して説明す
る。なお、この初回の基準位置判定ルーチンはイグニッ
ションスイッチ（図示略）がオンとされたのちクランク
シャフト１の初回の基準位置に対応してクランク角信号
カウンタＮＮＵＭが所定値にセットされるまで、クラン
ク角センサ１０からクランク角信号が入力される毎にＣ
ＰＵ４１にて繰返し実行される。

【００１９】図３において、まず、ステップＳ１０１
で、クランク角信号のパルス間隔（時間）Ｔi が算出さ
れる。次にステップＳ１０２に移行して、欠歯部検出済
みフラグＸＧＡＰが「１」にセットされているかが判定
される。ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即
ち、欠歯部検出済みフラグＸＧＡＰが「０」で、欠歯部
未検出であればステップＳ１０３に移行し、（Ｔi-1 ／
Ｔi ）＜Ｋ１の不等式が成立するかが判定される。ここ
で、Ｔi-1 は前回のパルス間隔（時間）、Ｔi は今回の
パルス間隔（時間）であり、Ｋ１は予め適合によって設
定された第１の判定値である。

【００２０】ステップＳ１０３の判定条件が成立せず、
即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第１の判定値Ｋ１以上と大き
いときにはステップＳ１０４に移行し、パルス間隔Ｔi-
1 に対してパルス間隔Ｔi がほぼ等しいと認識されるこ
とで等間隔部、即ち、欠歯部未検出と判定され、欠歯部
検出済みフラグＸＧＡＰが「０」にリセットされ、本ル
ーチンを終了する。

【００２１】一方、ステップＳ１０３の判定条件が成
立、即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第１の判定値Ｋ１未満と
小さいときにはステップＳ１０５に移行し、パルス間隔
Ｔi-1に対してパルス間隔Ｔi が長いと認識されること
で欠歯部と判定され、欠歯部検出済みフラグＸＧＡＰが
「１」にセットされ、本ルーチンを終了する。

【００２２】一方、ステップＳ１０２の判定条件が成
立、即ち、欠歯部検出済みフラグＸＧＡＰが「１」で、
欠歯部検出済みであるときにはステップＳ１０６に移行
し、（Ｔi-1 ／Ｔi ）≦Ｋ２の不等式が成立するかが判
定される。ここで、Ｋ２は予め適合によって設定された
第２の判定値である。ステップＳ１０６の判定条件が成
立、即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第２の判定値Ｋ２以下と
小さいときにはステップＳ１０７に移行する。

【００２３】ステップＳ１０７では、図１に示すよう
に、欠歯部を形成する歯部３ｑ，３ｒ間のパルス間隔Ｔ
i-1 に対して直後に連続する同じ幅からなる欠歯部を形
成する歯部３ｒ，３ａ間のパルス間隔Ｔi と認識される
ことで連続欠歯部４であると判定され、図２に示すよう
に、その時前の所定期間（所定時間）内にカム角信号の
発生が有れば、クランクシャフト１の回転位置は歯部３
ａにあるとしてクランク角信号カウンタＮＮＵＭが
「０」にクリアされ、本ルーチンを終了する。なお、時
前の所定期間は予め適合によって設定される。

【００２４】なお、ステップＳ１０７では、その時前の
所定期間内にカム角信号の発生が有るため、＃１気筒の
ＢＴＤＣ１０〔°ＣＡ〕であるとしてクランク角信号カ
ウンタＮＮＵＭが「０」にクリアされているが、図２に
示すように、その時前の所定期間内にカム角信号の発生
がないときには＃４気筒のＢＴＤＣ１０〔°ＣＡ〕であ
るとしてクランク角信号カウンタＮＮＵＭが「１８」に
セットされる。

【００２５】一方、ステップＳ１０６の判定条件が成立
せず、即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第２の判定値Ｋ２を越
え大きいときにはステップＳ１０８に移行し、（Ｔi-1
／Ｔi ）＜Ｋ３の不等式が成立するかが判定される。こ
こで、Ｋ３は予め適合によって設定された第３の判定値
であり、Ｋ２＜Ｋ３である。ステップＳ１０８の判定条
件が成立、即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第２の判定値Ｋ２
を越え、かつ第３の判定値Ｋ３未満と小さいときにはス
テップＳ１０９に移行する。

【００２６】ステップＳ１０９では、図１に示すよう
に、欠歯部を形成する歯部３ｇ，３ｈ間のパルス間隔Ｔ
i-1 に対して異なる幅からなる歯部３ｈ，３ｉ間のパル
ス間隔Ｔi と認識されることで単一欠歯部５であると判
定され、図２に示すように、その時前の所定期間内にカ
ム角信号の発生が有れば、クランクシャフト１の回転位
置は歯部３ｉにあるとしてクランク角信号カウンタＮＮ
ＵＭが「８」にセットされ、本ルーチンを終了する。

【００２７】なお、ステップＳ１０９では、その時前の
所定期間内にカム角信号の発生が有るため、＃２気筒の
ＢＴＤＣ１０〔°ＣＡ〕であるとしてクランク角信号カ
ウンタＮＮＵＭが「８」にセットされているが、図２に
示すように、その時前の所定期間内にカム角信号の発生
がないときには＃３気筒のＢＴＤＣ１０〔°ＣＡ〕であ
るとしてクランク角信号カウンタＮＮＵＭが「２６」に
セットされる。一方、ステップＳ１０８の判定条件が成
立せず、即ち、（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第３の判定値Ｋ３以
上と大きいときには、欠歯部検出済みフラグＸＧＡＰが
「１」にセットされてはいるが、（Ｔi-1 ／Ｔi ）の変
動が大き過ぎてクランク角信号カウンタＮＮＵＭの特定
ができないため、本ルーチンを終了する。

【００２８】上述した初回の基準位置判定ルーチンによ
るクランクシャフト１の基準位置に対応してクランク角
信号カウンタＮＮＵＭが所定値「０」または「８」，
「１８」または「２６」にセットされたのちでは、図２
に示すように、クランク角信号が入力される毎にクラン
ク角信号カウンタＮＮＵＭが「＋１」インクリメントさ
れ、「３５」を越えると「０」にクリアされるカウント
アップ処理が繰返し実行される。

【００２９】次に、クランク角信号カウンタＮＮＵＭの
カウントアップ処理途中におけるクランク角信号カウン
タＮＮＵＭの正常／異常判定の処理手順を示す図４のフ
ローチャートに基づき、図１乃至図３を参照して説明す
る。なお、このクランク角信号カウンタＮＮＵＭの正常
／異常判定ルーチンはクランク角センサ１０からクラン
ク角信号が入力される毎にＣＰＵ４１にて繰返し実行さ
れる。

【００３０】図４において、まず、ステップＳ２０１
で、クランク角信号カウンタＮＮＵＭが「３５」である
かが判定される。ステップＳ２０１の判定条件が成立、
即ち、前回のクランク角信号入力時のクランク角信号カ
ウンタＮＮＵＭが「３５」であるときにはステップＳ２
０２に移行し、クランク角信号カウンタＮＮＵＭが
「０」にクリアされる。一方、ステップＳ２０１の判定
条件が成立せず、即ち、前回のクランク角信号入力時の
クランク角信号カウンタＮＮＵＭが「３５」でないとき
にはステップＳ２０３に移行し、クランク角信号カウン
タＮＮＵＭが「＋１」インクリメントされる。

【００３１】ステップＳ２０２またはステップＳ２０３
による処理ののちステップＳ２０４に移行し、クランク
角信号カウンタＮＮＵＭが「８」であるかが判定され
る。ステップＳ２０４の判定条件が成立、即ち、今回の
クランク角信号入力時のクランク角信号カウンタＮＮＵ
Ｍが「８」であるときにはステップＳ２０５に移行し、
図１に示す単一欠歯部５であるかが判定される。ステッ
プＳ２０５の判定条件が成立、即ち、上述の図３のステ
ップＳ１０９で単一欠歯部５として認識されているとき
にはステップＳ２０６に移行し、カム角信号が有るかが
判定される。ステップＳ２０６の判定条件が成立、即
ち、図２に示すように、その時前の所定期間内にカム角
信号の発生が有るときにはステップＳ２０７に移行し、
クランク角信号カウンタＮＮＵＭが正常であるとして、
本ルーチンを終了する。

【００３２】一方、ステップＳ２０５の判定条件が成立
せず、即ち、上述の図３のステップＳ１０９で単一欠歯
部５として認識されていないとき、またはステップＳ２
０６の判定条件が成立せず、即ち、図２に示すように、
その時前の所定期間内にカム角信号の発生がないときに
はステップＳ２０８に移行し、クランク角信号カウンタ
ＮＮＵＭが異常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３３】一方、ステップＳ２０４の判定条件が成立
せず、即ち、今回のクランク角信号入力時のクランク角
信号カウンタＮＮＵＭが「８」でないときにはステップ
Ｓ２０９に移行し、クランク角信号カウンタＮＮＵＭが
「１８」であるかが判定される。ステップＳ２０９の判
定条件が成立、即ち、今回のクランク角信号入力時のク
ランク角信号カウンタＮＮＵＭが「１８」であるときに
はステップＳ２１０に移行し、図１に示す連続欠歯部４
であるかが判定される。ステップＳ２１０の判定条件が
成立、即ち、上述の図３のステップＳ１０７で連続欠歯
部４として認識されているときにはステップＳ２１１に
移行し、カム角信号がないかが判定される。ステップＳ
２１１の判定条件が成立、即ち、図２に示すように、そ
の時前の所定期間内にカム角信号の発生がないときには
ステップＳ２０７に移行し、クランク角信号カウンタＮ
ＮＵＭが正常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３４】一方、ステップＳ２１０の判定条件が成立
せず、即ち、上述の図３のステップＳ１０７で連続欠歯
部４として認識されていないとき、またはステップＳ２
１１の判定条件が成立せず、即ち、図２に示すように、
その時前の所定期間内にカム角信号の発生が有るときに
はステップＳ２０８に移行し、クランク角信号カウンタ
ＮＮＵＭが異常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３５】一方、ステップＳ２０９の判定条件が成立
せず、即ち、今回のクランク角信号入力時のクランク角
信号カウンタＮＮＵＭが「１８」でないときにはステッ
プＳ２１２に移行し、クランク角信号カウンタＮＮＵＭ
が「２６」であるかが判定される。ステップＳ２１２の
判定条件が成立、即ち、今回のクランク角信号入力時の
クランク角信号カウンタＮＮＵＭが「２６」であるとき
にはステップＳ２１３に移行し、図１に示す単一欠歯部
５であるかが判定される。ステップＳ２１３の判定条件
が成立、即ち、上述の図３のステップＳ１０９で単一欠
歯部５として認識されているときにはステップＳ２１４
に移行し、カム角信号がないかが判定される。ステップ
Ｓ２１４の判定条件が成立、即ち、図２に示すように、
その時前の所定期間内にカム角信号の発生がないときに
はステップＳ２０７に移行し、クランク角信号カウンタ
ＮＮＵＭが正常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３６】一方、ステップＳ２１３の判定条件が成立
せず、即ち、上述の図３のステップＳ１０９で単一欠歯
部５として認識されていないとき、またはステップＳ２
１４の判定条件が成立せず、即ち、図２に示すように、
その時前の所定期間内にカム角信号の発生が有るときに
はステップＳ２０８に移行し、クランク角信号カウンタ
ＮＮＵＭが異常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３７】一方、ステップＳ２１２の判定条件が成立
せず、即ち、今回のクランク角信号入力時のクランク角
信号カウンタＮＮＵＭが「２６」でないときにはステッ
プＳ２１５に移行し、クランク角信号カウンタＮＮＵＭ
が「０」であるかが判定される。ステップＳ２１５の判
定条件が成立、即ち、今回のクランク角信号入力時のク
ランク角信号カウンタＮＮＵＭが「０」であるときには
ステップＳ２１６に移行し、図１に示す連続欠歯部４で
あるかが判定される。ステップＳ２１６の判定条件が成
立、即ち、上述の図３のステップＳ１０７で連続欠歯部
４として認識されているときにはステップＳ２１７に移
行し、カム角信号が有るかが判定される。ステップＳ２
１７の判定条件が成立、即ち、図２に示すように、その
時前の所定期間内にカム角信号の発生が有るときにはス
テップＳ２０７に移行し、クランク角信号カウンタＮＮ
ＵＭが正常であるとして、本ルーチンを終了する。

【００３８】一方、ステップＳ２１５の判定条件が成立
せず、即ち、今回のクランク角信号入力時のクランク角
信号カウンタＮＮＵＭが「０」でないときには、クラン
ク角信号カウンタＮＮＵＭの正常／異常判定ができない
ため本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２１６の
判定条件が成立せず、即ち、上述の図３のステップＳ１
０７で連続欠歯部４として認識されていないとき、また
はステップＳ２１７の判定条件が成立せず、即ち、図２
に示すように、その時前の所定期間内にカム角信号の発
生がないときにはステップＳ２０８に移行し、クランク
角信号カウンタＮＮＵＭが異常であるとして、本ルーチ
ンを終了する。

【００３９】なお、上述したクランク角信号カウンタＮ
ＮＵＭの正常／異常判定ルーチンによる異常判定が所定
回数以上連続する場合には、クランク角センサ１０やそ
の信号処理回路等に実際に異常が発生しているとして運
転者に対する警告が実行される。

【００４０】このように、本実施例の内燃機関のクラン
ク角判定装置は、＃１気筒〜＃４気筒（複数気筒）から
なる内燃機関のクランクシャフト１の回転位置を、クラ
ンクシャフト１に固設されたクランクロータ２に等角度
にて形成された２４歯数のうち２歯連続で欠歯させた３
箇所を欠歯部とし、このうちの２箇所にて連続欠歯部４
及びこの連続欠歯部４に対して略半回転した位置に単一
欠歯部５が形成された１８（２４−６）歯数からなる歯
部３ａ〜３ｒ位置にて発生されるパルス信号に基づき検
出するクランク角センサ１０と、クランク角センサ１０
で検出されるパルス信号による前回のパルス間隔Ｔi-1
と今回のパルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1／Ｔi ）が第１
の判定値Ｋ１より小さいときには、欠歯部であると判定
するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ４０のＣＰＵ
４１にて達成される欠歯判定手段と、前記欠歯判定手段
で欠歯部と判定されたのち、クランク角センサ１０で検
出されるパルス信号による前回のパルス間隔Ｔi-1 と今
回のパルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第２の判
定値Ｋ２以下であるときには、連続欠歯部４であると判
定するＥＣＵ３０内のマイクロコンピュータ４０のＣＰ
Ｕ４１にて達成される連続欠歯判定手段と、前記欠歯判
定手段で欠歯部と検出されたのち、クランク角センサ１
０で検出されるパルス信号による前回のパルス間隔Ｔi-
1 と今回のパルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第
２の判定値Ｋ２より大きく第３の判定値Ｋ３より小さい
ときには、単一欠歯部５であると判定するＥＣＵ３０内
のマイクロコンピュータ４０のＣＰＵ４１にて達成され
る単一欠歯判定手段とを具備するものである。

【００４１】つまり、クランク角センサ１０では、連続
欠歯部４及びこの連続欠歯部４に対して略半回転した位
置に単一欠歯部５が形成された１８（２４−６）歯数か
らなるクランクロータ２の歯部３ａ〜３ｒ位置にて発生
されるパルス信号に基づきクランクシャフト１の回転位
置に対応するクランク角〔°ＣＡ〕が検出される。この
際、パルス信号による前回のパルス間隔Ｔi-1 と今回の
パルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1 ／Ｔi ）が算出される。
この比（Ｔi-1 ／Ｔi ）が第１の判定値Ｋ１より小さい
とき、即ち、今回のパルス間隔Ｔi が前回のパルス間隔
Ｔi-1 より長いときには小さな値となるため、第１の判
定値Ｋ１を適合によって設定すれば欠歯部であると認識
することができる。

【００４２】この欠歯部の認識ののち、前回のパルス間
隔Ｔi-1 と今回のパルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1 ／Ｔi
）が第２の判定値Ｋ２以下、即ち、今回のパルス間隔
Ｔi が欠歯部としての前回のパルス間隔Ｔi-1 と同等の
長さであるときには「ほぼ１」となるため、第２の判定
値Ｋ２を適合によって設定すれば連続欠歯部４であると
認識することができる。

【００４３】一方、欠歯部の認識ののち、前回のパルス
間隔Ｔi-1 と今回のパルス間隔Ｔiとの比（Ｔi-1 ／Ｔi
）が第２の判定値Ｋ２より大きく第３の判定値Ｋ３よ
り小さなとき、即ち、前回のパルス間隔Ｔi-1 と今回の
パルス間隔Ｔi との比（Ｔi-1 ／Ｔi ）が低温時やバッ
テリ電圧低下時に許容される所定範囲内となるよう第２
の判定値に加えて第３の判定値を適合によって設定すれ
ば単一欠歯部５であると認識することができる。

【００４４】このようにして認識された連続欠歯部４ま
たは単一欠歯部５に基づきクランクシャフト１の初回の
基準位置を素早く正確に判定できるため、内燃機関のク
ランキング初期における燃料噴射時期や点火時期のずれ
を防止して、低温時やバッテリ電圧低下時においても素
早く安定した始動を達成することができる。

【００４５】また、本実施例の内燃機関のクランク角判
定装置は、更に、内燃機関のカムシャフト１１の回転位
置を、カムシャフト１１に固設されたカムロータ１２に
クランク角換算で１８０〔°ＣＡ〕にて形成された２歯
数からなる歯部１３ａ，１３ｂ位置にて発生されるパル
ス信号に基づき検出するカム角センサ２０を具備し、前
記連続欠歯判定手段で連続欠歯部４、または前記単一欠
歯判定手段で単一欠歯部５であると判定された際には、
その時前の所定期間内におけるカム角センサ２０からの
パルス信号の有無によって内燃機関の気筒（＃１気筒〜
＃４気筒のうちの何れか１つ）を特定するものである。

【００４６】つまり、クランク角センサ１０によってパ
ルス信号に基づき検出されるクランク角は、内燃機関の
吸気→圧縮→膨張（爆発）→排気行程が４サイクルであ
るとクランクシャフト１の２回転、即ち、７２０〔°Ｃ
Ａ〕にて各行程が繰返される。このため、クランク角セ
ンサ１０からクランクロータ２の歯部３ａ〜３ｒ位置に
て発生されるパルス信号は、表気筒と称する＃１気筒、
＃２気筒と裏気筒と称する＃４気筒、＃３気筒との両方
に対応したものとなる。

【００４７】したがって、連続欠歯部４または単一欠歯
部５であると判定されたときには、その時前の所定期間
内における内燃機関のカムシャフト１１のカムロータ１
２に形成されたクランク角換算で１８０〔°ＣＡ〕の２
歯数からなる歯部１３ａ，１３ｂ位置にて発生されるパ
ルス信号の有無を知ることによって＃１気筒〜＃４気筒
のうちの表気筒（＃１気筒、＃２気筒）か、裏気筒（＃
４気筒、＃３気筒）かが特定される。

【００４８】このように、連続欠歯部４または単一欠歯
部５に加えて、更に、表気筒または裏気筒が判定される
ことで、４サイクル４気筒（＃１気筒〜＃４気筒）から
なる内燃機関であってもクランクシャフト１の初回の基
準位置を素早く正確に判定できるため、内燃機関のクラ
ンキング初期における燃料噴射時期や点火時期のずれを
防止して、低温時やバッテリ電圧低下時においても素早
く安定した始動を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のクランク角判定装置を示す概略構成図であ
る。

【図２】 図２は図１における各種信号等の発生タイミ
ングを示すタイミングチャートである。

【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のクランク角判定装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のマイクロコンピュータのＣＰＵにおける初回の基
準位置判定の処理手順を示すフローチャートである。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のクランク角判定装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のマイクロコンピュータのＣＰＵにおけるクランク
角信号カウンタの正常／異常判定の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ クランクシャフト ２ クランクロータ ３ａ〜３ｒ 歯部 ４ 連続欠歯部 ５ 単一欠歯部 １０ クランク角センサ １１ カムシャフト １２ カムロータ ２０ カム角センサ ３０ ＥＣＵ（電子制御ユニット） ４０ マイクロコンピュータ ４１ ＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数気筒からなる内燃機関のクランクシ
   ャフトの回転位置を、前記クランクシャフトに固設され
   たクランクロータに等角度にて形成された２４歯数のう
   ち２歯連続で欠歯させた３箇所を欠歯部とし、このうち
   の２箇所にて連続欠歯部及びこの連続欠歯部に対して略
   半回転した位置に単一欠歯部が形成された１８（２４−
   ６）歯数からなる歯部位置にて発生されるパルス信号に
   基づき検出するクランク角センサと、 前記クランク角センサで検出されるパルス信号による前
   回のパルス間隔と今回のパルス間隔との比が第１の判定
   値より小さいときには、前記欠歯部であると判定する欠
   歯判定手段と、 前記欠歯判定手段で前記欠歯部と判定されたのち、前記
   クランク角センサで検出されるパルス信号による前回の
   パルス間隔と今回のパルス間隔との比が第２の判定値以
   下であるときには、前記連続欠歯部であると判定する連
   続欠歯判定手段と、 前記欠歯判定手段で前記欠歯部と判定されたのち、前記
   クランク角センサで検出されるパルス信号による前回の
   パルス間隔と今回のパルス間隔との比が前記第２の判定
   値より大きく第３の判定値より小さいときには、前記単
   一欠歯部であると判定する単一欠歯判定手段とを具備す
   ることを特徴とする内燃機関のクランク角判定装置。
2. 【請求項２】 更に、前記内燃機関のカムシャフトの回
   転位置を、前記カムシャフトに固設されたカムロータに
   クランク角換算で１８０〔°ＣＡ(Crank Angle）〕にて
   形成された２歯数からなる歯部位置にて発生されるパル
   ス信号に基づき検出するカム角センサを具備し、 前記連続欠歯判定手段で前記連続欠歯部、または前記単
   一欠歯判定手段で前記単一欠歯部であると判定された際
   には、その時前の所定期間内における前記カム角センサ
   からのパルス信号の有無によって前記内燃機関の気筒を
   特定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の
   クランク角判定装置。