JP2008057507A - エンジンのクランク角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮上死点のずれの判定を可能にする。
【解決手段】イオン電流波形の後半の山のピークが圧縮上死点付近となるように、点火プラグ７の点火タイミングを進角側に変更する点火タイミング変更手段４１と、点火タイミング変更手段４１によって点火タイミングを進角側に変更しているときに、イオン電流検出手段３３によってイオン電流の後半の山のピークを検出しかつ、そのピークが発生するクランク角位置に基づいて圧縮上死点を判定する判定手段４２と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、エンジンのクランク角検出装置に関する。

例えば特許文献１には、燃焼室内で発生するイオン電流を、イオン電流検出回路によって検出すると共に、その検出したイオン電流波形における最大値と圧縮上死点との差に基づいて、ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）を検出する装置が開示されている。
特開平６−３４４９０号公報

ところで、量産エンジンにおいては、例えば公差ばらつきや使用中における何らかの要因等によって、クランク角センサの検出値に基づく圧縮上死点が、実際の圧縮上死点からずれる場合がある。そうしたずれが生じると、例えば前記特許文献に記載されているようにイオン電流波形における最大値と圧縮上死点との差に基づいてＭＢＴを検出したとしても、その検出したＭＢＴは、ずれていることになるし、その他、クランク角に基づいて制御される、位相可変機構（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）による吸気及び／又は排気弁のバルブタイミング、点火タイミング、及び燃料の噴射タイミング等にもずれが生じることになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮上死点のずれの判定を可能にすることにある。

本願発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、イオン電流検出手段によって検出されるイオン電流は前半の山と後半の山とを含む波形特性を有していて、点火タイミングを進角側に移動させ続けると、その後半の山のピークのクランク角位置が圧縮上死点付近で収束することを見出して、本願発明を完成するに至ったものである。

つまり、イオン電流検出手段によって検出されるイオン電流の波形には、例えば図３に示すように、前半及び後半の２つの山が現れる。ここで、前半の山は、主に着火後の火炎面に発生するイオンを媒体とするイオン電流の変化を表すものと考えられる一方、後半の山の示すイオン電流は、燃焼の進行による燃焼室の温度上昇に伴い、既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンを媒体とするものと考えられる。そしてその後半の山のピークは最高燃焼温度位置を示している。

ここで、図４に示すように、シミュレーションにより得られた結果に基づく、点火タイミングと、最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置との関係によると、点火タイミングを進角することによって、最高燃焼温度位置と最大燃焼圧力位置とは共に、所定値に収束することが判る。

よって、点火タイミングを進角側に変更し、後半の山のピークのクランク角位置が所定位置に収束すれば、そのクランク角位置（換言すれば検出された最高燃焼温度位置）に基づいて、最大燃焼圧力位置（換言すれば圧縮上死点）を検出することができる。

すなわち、本発明の一側面によると、エンジンのクランク角検出装置は、エンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、所定のタイミングで点火放電を行う点火プラグと、前記点火プラグの点火放電後に前記燃焼室内で発生しかつ、クランク角の進行に対して前半の山と後半の山とを含む波形特性を有するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、前記イオン電流波形の後半の山のピークが圧縮上死点付近となるように、前記点火プラグの点火タイミングを進角側に変更する点火タイミング変更手段と、前記点火タイミング変更手段によって点火タイミングを進角側に変更しているときに、前記イオン電流検出手段によってイオン電流の後半の山のピークを検出しかつ、そのピークが発生するクランク角位置に基づいて圧縮上死点を判定する判定手段と、を備える。

この構成によると、点火タイミング変更手段によって点火タイミングを進角側に変更し、イオン電流検出手段によって検出されるイオン電流波形の後半の山のピークが圧縮上死点付近となるようにする。つまり、イオン電流波形の後半の山のピークが点火タイミングを進角側に変更しても略一定となる（収束する）状態にする。

その状態で判定手段が、イオン電流の後半の山のピークを検出することによって、そのピークが発生するクランク角位置に基づいて、前述したように、圧縮上死点を判定することが可能になる。

前記点火タイミング変更手段は、前記エンジンの運転状態が低回転域であるときに、前記点火タイミングを進角側に変更する、ことが好ましい。

こうすることで、エンジンの運転状態が中回転又は高回転域であるときには、燃焼期間（時間）が相対的に短くなるため、初期燃焼がその燃焼期間に対して追いつかなくなって後半の山のピークが圧縮上死点付近にならなくなるところを、エンジンの運転状態が低回転域であるときに、点火タイミングを進角側に変更することによって、後半の山のピークが圧縮上死点付近で収束するようになり、圧縮上死点の判定が精度よく可能になる。

前記クランク角検出装置は、前記点火タイミング変更手段により前記点火タイミングを進角側に変更しているときに、その変更量に応じて吸気充填量を補正する充填量補正手段をさらに備えることが好ましい。

こうすることで、点火タイミングを変更することに伴いトルクが変化する虞があるが、その点火タイミングの変更量に応じて、充填量補正手段が吸入充填量を補正することによって、トルクの変化が相殺され、トルク変動が未然に抑制される。

前記クランク角検出装置は、クランク角に基づき制御される各種パラメータの制御タイミングを、前記判定手段により判定された圧縮上死点に応じて補正するタイミング補正手段をさらに備える、としてもよい。

こうすることで、例えばクランク角センサによって検出される圧縮上死点のセンサ値が、実際の圧縮上死点に対してずれているときには、前記判定手段によって判定された圧縮上死点に基づいて各種パラメータの制御タイミング（例えば、点火タイミング、バルブタイミング及び燃料噴射タイミング等）を補正することによって、それらの制御タイミングが適正化される。

以上説明したように、本発明によると、イオン電流検出手段によって検出されたイオン電流に基づいて圧縮上死点を精度良く判定することができる。それによって、例えばクランク角センサによって検出される圧縮上死点が実際に対しずれているとき等において、クランク角に基づいて制御される各種パラメータの制御タイミングを適正化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（エンジンの概略構成）
図１は、本発明に係る検出装置を備えた実施形態のエンジン１を模式的に示し、この例ではエンジン１は、複数のシリンダ２，２，…（図には１つのみ示す）が直列に配置された火花点火式エンジンである。図示の如く、シリンダ２の上端はシリンダブロック３の上端面に開口し、そこに載置されたシリンダヘッド４の下面により閉塞されている。シリンダ２内にはピストン５が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室６が区画される。一方、ピストン５の下方のクランクケース内には、図示しないがクランク軸が配設され、コネクティングロッドによってピストン５と連結されている。

前記シリンダヘッド４には各シリンダ２毎に点火プラグ７が配設され、その先端の電極が燃焼室６に臨むように配置される一方、該点火プラグ７の基端部は点火回路８に接続されている。この点火回路８には、図２にのみ示すが、パワートランジスタからなるイグナイタ８ａとイグニッションコイル８ｂとが含まれており、後述のＰＣＭ３０からの制御信号を受けて各シリンダ２毎に所定のタイミング（点火タイミング）で点火プラグ７に通電するようになっている。この例では各点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されていて、図３又は図７のようにシリンダ２毎にイオン電流を検出することができるようになっているが、これについては後述する。

また、シリンダヘッド４には、各シリンダ２毎の燃焼室６に臨んで開口するように吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれカム軸により開閉されるように吸気弁１１及び排気弁１２が配設されている。同図には示さないが、カム軸は、吸気側及び排気側に１本ずつ設けられていて、共通のカムチェーンによりクランク軸に駆動連結されており、このクランク軸の回転に同期して吸気側及び排気側のカム軸がそれぞれ回転されることにより、吸気及び排気弁１１，１２がそれぞれ所定のタイミングで開閉されるようになっている。

また、この例では前記吸気側のカム軸に、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲（例えば４０〜６０°ＣＡ）内で連続的に変更可能な位相可変機構１３が付設されており、このＶＶＴ１３によって、吸気弁１１のリフトカーブが進角側、遅角側に変更されるようになっている。このことで吸気の充填効率を高めることができ、また、排気弁１２のリフトカーブとのオーバーラップ期間を調整して、燃焼室６に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲ）の量を変化させることもできる。

さらに、シリンダヘッド４の一側（図１の左側）には、下流端が吸気ポート９に連通するように吸気通路１５が配設されている。この吸気通路１５の上流端は外部から導入される新気を濾過するためのエアクリーナ１６に接続されており、そこから下流側に向かって順に、吸気流量を検出するエアフローセンサ１７と、電動モータ１８ａにより駆動されて吸気通路１５を絞るスロットル弁１８と、各シリンダ２毎に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ１９，１９，…（図には１つのみ示す）とが配設されている。

一方、シリンダヘッド４の反対側（図１の右側）には、排気ポート１０に連通して各シリンダ２内の燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するように、排気通路２０が配設されている。この排気通路２０には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ（以下、Ｏ2センサ）２１と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ２２とが配設されている。

また、前記Ｏ2センサ２１よりも上流側の排気通路２０には、排気ガスの一部を吸気通路１５に還流するための排気還流通路２４（以下、ＥＧＲ通路）が分岐接続されていて、このＥＧＲ通路２４の下流端が前記スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１５に連通している。このＥＧＲ通路２４の下流端寄りには開度調節可能な電気式の流量制御弁２５（以下、ＥＧＲ弁）が配設されていて、ＥＧＲ通路２４を還流される排気ガス（外部ＥＧＲ）の流量を調節するようになっている。

さらにまた、エンジン１のシリンダブロック３下部のクランクケース内には、クランク軸の回転角（クランク角）を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランク軸の端部に一体に回転するように取り付けられたロータ２７の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル２６からなる。また、シリンダブロック３のウォータジャケット（図示せず）には、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が臨設されている。

前記エアフローセンサ１７、Ｏ2センサ２１、クランク角センサ２６、水温センサ２８等からの出力信号は、それぞれＰＣＭ（Power-train Control Module）３０に入力されるようになっている。このＰＣＭ３０は、周知の如くＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路等を備えており、前記各センサ以外に、少なくとも、吸気側カム軸の回転角（回転位置）を検出するカム角センサ３１と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ３２と、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。

そして、ＰＣＭ３０は、前記各センサ等から入力した信号に基づいてエンジン１の運転状態を判定し、これに応じてエンジン１の運転制御を行うようになっている。すなわち、ＰＣＭ３０は、点火回路８に対し各シリンダ２毎の点火タイミングの制御信号を出力し、ＶＶＴ１３に対し吸気弁１１の作動タイミングを制御するための信号を出力するとともに、スロットル弁１８に対し吸気流量を制御するための信号を出力し、さらに、各シリンダ２毎のインジェクタ１９，１９，…に対し燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号を出力する。また、ＰＣＭ３０は、ＥＧＲ通路２４によって吸気系に環流する排気ガス（外部ＥＧＲ）の量を制御するために、ＥＧＲ弁２５に対し制御信号を出力する。

そして、この実施形態のエンジン１では、上述の如く点火回路８に接続したイオン電流検出回路３３によって、点火後に燃焼室６に発生するイオン電流をシリンダ２毎に検出し、これにより圧縮上死点を判定すると共に、その判定結果に応じて、点火タイミング及びＶＶＴ１３によるバルブタイミングを補正する制御を行うようにしている。

（点火タイミングと最大燃焼圧力位置との関係）
まず、イオン電流検出回路３３によって検出されるイオン電流波形について説明する。イオン電流は、従来より、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、この実施形態では、前記図２に示すように、エンジン１の点火回路８にイオン電流検出回路３３が接続されている。

図の例ではイオン電流検出回路３３は、イグニッションコイル８ｂの２次側が接地される点火プラグ７とは反対側の端部に直列に接続された電源コンデンサ３３ａと、検出回路３３ｂとからなり、イグナイタ８ａの作動によって点火プラグ７に通電される際（点火）に電源コンデンサ３３ａに蓄えられた電荷と、その後、燃焼室６において発生したイオンとで回路が構成されて電流が流れ、この電流を検出回路３３ｂが検出するようになっている。検出回路３３ｂからの信号はＰＣＭ３０へ出力される。

そうして検出されるイオン電流の値は、図３に模式的に示すように点火後のクランク角の進行に伴い変化し、その波形には通常、前半及び後半の２つの山が現れる。前半の山に表されるイオン電流は、混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面に存在するイオン（ラジカル）を媒体とするものと考えられ、これは、特に初期燃焼の速度や燃焼室の流動強さの影響を強く受ける。すなわち、前半の山は、初期燃焼が活発であるほど急峻になり、そのピークが進角する。

一方、後半の山に表されるイオン電流は、前記のように燃焼反応そのものによって発生するイオン（ラジカル）の他に、燃焼室の温度上昇に伴い既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンをも媒体とするものと考えられ、そのピークは、燃焼室の温度が最高になるクランク角位置（最高燃焼温度位置）に現れて、全体として燃焼が活発であるほど高くなり、それが緩慢なほど低くなる。

次に、点火タイミングと最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置との関係について、図４を参照しながら説明する。図４は、点火タイミングに対する最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置の関係をシミュレーションによって求めた結果であり、点火タイミングを進角側にすれば、最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置は所定のクランク角位置に収束することが判る。従って、実機のエンジン１において、最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置が所定値に収束するように点火タイミングを進角側に所定以上進めると共に、そのときのイオン電流波形の後半の山のピークが発生するクランク角位置（最高燃焼温度位置）を検出すれば、そのクランク角位置に基づいて、最大燃焼圧力位置、つまり圧縮上死点を判定することができる。

次に、図５〜７を参照して、圧縮上死点を判定する手順を具体的に説明する。

（実施形態１）
まず、図５は、実施形態１に係る圧縮上死点を判定する手順のフローチャートである。図示のスタート後のステップＳＡ１で、圧縮上死点のモニタ実行が指示されれば、続くステップＳＡ２において、モニタの実行条件が成立したか否かを判定する。ここでの実行条件には、エンジン水温、エンジン回転数及び充填効率が所定の範囲であるか否か、等が含まれる。特に、エンジン回転数の条件としては、低回転域であることが条件に含まれ、これは、初期燃焼の速度と燃焼期間とのバランスを考慮したものである。つまり、エンジン回転数が中回転又は高回転域であるときには、燃焼期間（時間）が相対的に短くなるため、初期燃焼がその燃焼期間に対して追いつかなくなって後半の山のピークが圧縮上死点付近にならなくなるのである。ステップＳＡ２で条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳＡ３に移行する一方、成立していないのＮＯのときにはステップＳＡ２を繰り返す。

ステップＳＡ３では、点火タイミングIgtを、Igttdc＝変更前Igt ＋ ΔIgttdcとして、所定値まで進めると共に、その点火タイミングの進角補正に応じて、吸気充填量を補正する。つまり、充填効率ceを、補正前ce ＋ Δcetdcとする。こうして、吸気充填量の補正を行うことによって、点火タイミングの変更に伴うトルク変動分を相殺する。

ここで、ΔIgttdcは、実験値に基づき、エンジン回転数ne及び充填効率ceの関数として設定すればよく、同様に、Δcetdcも、実験値に基づき、エンジン回転数ne、補正前の充填効率ce及びΔIgttdcの関数として設定すればよい。

そうして、変更した点火タイミングで点火放電を行い、ステップＳＡ４において、イオン信号を検出すると共に、後半の山のピーク（2nd Peak）が発生するクランク角位置（CA2ndp）を算出する。このステップＳＡ４におけるクランク角位置（CA2ndp）の算出は、図６に示すフローに従って行われる。

図６のフローにおけるステップＳＢ１では、点火プラグ７による点火放電の終了後、イオン電流検出回路３３によって、クランク角毎にイオン電流を計測し、続くステップＳＢ２では、図７に示すように、現在モニタ値として設定されているＴＤＣに対し±ΔCAtdcの範囲内におけるイオン電流値の最大値のクランク角位置（CA2ndp）を求める。ここで、ΔCAtdcは例えば１０°ＣＡ程度に設定すればよい。

そうして、後半の山のピークが発生するクランク角位置（CA2ndp）を検出すれば、図５のフローのステップＳＡ５に戻って、クランク角位置（CA2ndp）の判定が、所定回数行われたか否かを判定し、所定回数行われたのＹＥＳのときにはステップＳＡ６に移行する一方、所定回数行われていないのＮＯのときにはステップＳＡ２に戻って、前記のステップＳＡ２〜ＳＡ４の各ステップを行い、後半の山のピークが発生するクランク角位置（CA2ndp）を検出を繰り返す。

ステップＳＡ６では、算出したクランク角位置（CA2ndp）の平均（CA2ndpave）を計算し、その算出した平均値（CA2ndpave）に基づいて、圧縮上死点（CAtdc）を算出する。ここで、最高燃焼温度位置（つまり、CA2ndpave）と、最大燃焼圧力位置（つまり、圧縮上死点（CAtdc））との間には、図４に示すように所定のずれがあるとして、予め実験によって得られた、そのずれに対応する値（CAtdcofs）に基づいて、圧縮上死点（CAtdc）を算出する（CAtdc＝CA2ndpave＋CAtdcofs、但し、CAtdcofsはエンジン回転数ne及び充填効率ceの関数）。

そうして、ステップＳＡ７で、ステップＳＡ６で算出したCAtdcを、圧縮上死点のモニタ値として、ＰＣＭ３０に記憶する。

尚、本フローにおける圧縮上死点のモニタが終了したときには、点火タイミングは、エンジンの運転状態に応じた点火タイミングに戻される。

従って、前記図５及び図６のフローにより、イオン電流波形の後半の山のピークが圧縮上死点付近となるように、点火プラグ７の点火タイミングを進角側に変更する点火タイミング変更手段４１及び、点火タイミング変更手段４１によって点火タイミングを進角側に変更しているときに、イオン電流検出手段３３によってイオン電流の後半の山のピークを検出しかつ、そのピークが発生するクランク角位置に基づいて圧縮上死点を判定する判定手段４２が構成されている。

さらに、前記図５のフローにより、点火タイミング変更手段４１により点火タイミングを進角側に変更しているときに、その変更量に応じて吸気充填量を補正する充填量補正手段４３が構成されている。

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る圧縮上死点を判定する手順のフローチャートである。図示のスタート後のステップＳＣ１で、圧縮上死点のモニタ実行が指示されれば、続くステップＳＣ２において、モニタの実行条件が成立したか否かを判定する。ここでの実行条件は、図５におけるステップＳＡ２の条件と同じである。条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳＣ３に移行する一方、成立していないのＮＯのときにはステップＳＣ２を繰り返す。

ステップＳＣ３では、点火タイミングIgtを、Igttdc＝前のサイクルのIgt ＋ ΔIgtaddとして、ΔIgtaddだけ進めると共に、その点火タイミングの進角補正に応じて吸気充填量を補正する。つまり、充填効率ceを、補正前ce ＋ Δceaddとする。こうして、吸気充填量の補正を行うことによって、点火タイミングの変更に伴うトルク変動分を相殺する。

ここで、ΔIgtaddは、実験値に基づき、エンジン回転数ne及び充填効率ceの関数として設定すればよく、同様に、Δceaddも、実験値に基づき、エンジン回転数ne、補正前の充填効率ce及びΔIgtaddの関数として設定すればよい。

そうして、変更した点火タイミングで点火放電を行い、ステップＳＣ４において、イオン信号を検出すると共に、後半の山のピーク（2nd Peak）が発生するクランク角位置（CA2ndp）を算出する。このステップＳＣ４におけるクランク角位置（CA2ndp）の算出は、図６に示すフローに従って行われる。また、ステップＳＣ４では、前回のサイクルにおいて算出したクランク角位置（CA2ndp（n-1））と、今回算出したクランク角位置（CA2ndp（n））との差ΔCA2ndp（n）（＝CA2ndp（n）−CA2ndp（n-1））を算出する。

続くステップＳＣ５では、後半の山のピークが発生するクランク角位置（CA2ndp）の値が収束したか否かを判定する。ここでの収束判定としては、例えば今回値を含む過去４回分のクランク角位置の偏差ΔCA2ndp（n）〜ΔCA2ndp（n-3）に基づいて、次式により判定すればよい。

ABS（ΔCA2ndp(n)+ΔCA2ndp(n-1)+ΔCA2ndp(n-2)+ΔCA2ndp(n-3)）／４＜ΔCA2ndpcnv
ΔCA2ndpcnvは予め設定した判定値であり、ここでは、サイクル間の変化量が所定の判定値よりも小さいことをもってCA2ndpが収束したと判定している。尚、収束判定は前式によるものに限らず、種々の手法を採用することが可能である。

ステップＳＣ５において、収束したのＹＥＳのときにはステップＳＣ６に移行する一方、収束していないのＮＯのときにはステップＳＣ２に戻る。従って、収束していないとしてステップＳＣ２に戻った場合には、点火タイミングがΔIgtaddだけさらに進角されて、前記の各ステップＳＣ３〜ＳＣ５が実行される。

ステップＳＣ６では、クランク角位置の収束値（CA2ndpcnv）を次式により算出する。ここでは、今回値を含む過去５回分のクランク角位置CA2ndp(n)〜CA2ndp(n-4)の平均値を収束値として採用する。

CA2ndpcnv＝（CA2ndp(n)+CA2ndp(n-1)+CA2ndp(n-2)+CA2ndp(n-3)+CA2ndp(n-4)）／５
また、算出した収束値（CA2ndpcnv）に基づいて、圧縮上死点（CAtdc）を算出する（CAtdc＝CA2ndpcnv＋CAtdcofs、但し、CAtdcofsはエンジン回転数ne及び充填効率ceの関数）。

そうして、ステップＳＣ７で、ステップＳＣ６で算出したCAtdcを、圧縮上死点のモニタ値として、ＰＣＭ３０に記憶する。

この実施形態２に係る制御手順においては、圧縮上死点のモニタに際し、点火タイミングを所定値ずつ進角させるため、例えば点火タイミングを一度に大幅に進角させた場合には、ドライバビリティが低下する虞があるのに対し、そうした可能性を排除することができるという利点がある。

従って、前記図８のフローにより、点火タイミング変更手段４１及び判定手段４２が構成されていると共に、充填量補正手段４３が構成されている。

（点火タイミング及びバルブタイミングの補正）
次に、前述のように圧縮上死点のモニタを行った結果を利用して、点火タイミング及びＶＶＴによるバルブタイミングの補正を行う手順について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

図示のスタート後のステップＳＤ１で、点火タイミング及びバルブタイミングの補正実行が指示されれば、続くステップＳＤ２において、前記のいずれかのフローにより、圧縮上死点のモニタ値（CAtdc）がＰＣＭ３０に記憶されているか否かを判定する。記憶されているのＹＥＳのときには、ステップＳＤ３に移行する一方、記憶されていないのＮＯのときには、ステップＳＤ６に移行して、前記図５又は図８のフローによる圧縮上死点のモニタを実行し、ステップＳＤ２に戻る。

ステップＳＤ３では、ＰＣＭ３０に記憶されている圧縮上死点のモニタ値（CAtdc）を読み出し、クランク角センサ２６の検出値によって得られる圧縮上死点TDC（ＰＣＭ３０において認識されている圧縮上死点のクランク角）とから、補正量Δtdcを算出する（Δtdc＝TDC−CAtdc）。

続くステップＳＤ４では、点火タイミングIgt及びバルブタイミングavttをそれぞれ、補正量Δtdcにより補正する（Igt=Igtrom−Δtdc、avtt＝avttrom−Δtdc。ここで、Igtrom及びavttromはそれぞれＰＣＭ３０における制御値）。そうして、ステップＳＤ５において、本制御を続行するか否かを判定し、続行するのＹＥＳのときにはステップＳＤ３に戻る一方、続行しないのＮＯのときにはそのまま終了する。

このように、イオン電流の検出によって判定された圧縮上死点に基づいて、点火タイミング及びバルブタイミングを補正することによって、例えば公差ばらつきや使用中における何らかの要因等によって、クランク角センサ２６によって検出される圧縮上死点にずれが生じていた場合でも、それを補正した状態で、点火タイミングの制御及びバルブタイミングの制御を行うことができ、それぞれの制御タイミングを適正化することができる。

尚、ここでは、点火タイミングとバルブタイミングとの補正を行っているが、例えば燃焼噴射タイミング等の、クランク角に基づいて実行するその他のパラメータの制御タイミングの補正も、前記イオン電流の検出によって判定された圧縮上死点に基づいて行うことが可能である。

従って、前記図９のフローにより、クランク角に基づき制御される、燃焼に関する各種パラメータの制御タイミングを、判定手段４２により判定された圧縮上死点に応じて補正するタイミング補正手段４４が構成されている。

以上説明したように、本発明は、イオン電流に基づいて圧縮上死点を判定することができるから、例えば自動車等に搭載されるエンジンのクランク角を検出する装置として有用である。

本発明の実施形態に係るエンジンのクランク角検出装置を備えたエンジンの概略構造図である。 イオン電流検出回路の構成を模式的に示す説明図である。 イオン電流検出回路によって検出されるイオン電流の波形を模式的に示す説明図である。 点火タイミングと最高燃焼温度位置及び最大燃焼圧力位置との関係を示すシミュレーション結果のグラフ図である。 圧縮上死点のモニタ手順を示すフローチャートである。 イオン電流の後半の山のピークが発生するクランク角を検出する手順を示すフローチャートである。 図６のフローチャートに係り、イオン電流の後半の山のピークが発生するクランク角を検出する際の対象範囲を説明する説明図である。 図５に示すフローとは異なる、圧縮上死点のモニタ手順を示すフローチャートである。 点火タイミング及びバルブタイミングの補正手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３３ イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）
４１ 点火タイミング変更手段
４２ 判定手段
４３ 充填量補正手段
４４ タイミング補正手段

Claims (4)

1. エンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、所定のタイミングで点火放電を行う点火プラグと、
   前記点火プラグの点火放電後に前記燃焼室内で発生しかつ、クランク角の進行に対して前半の山と後半の山とを含む波形特性を有するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
   前記イオン電流波形の後半の山のピークが圧縮上死点付近となるように、前記点火プラグの点火タイミングを進角側に変更する点火タイミング変更手段と、
   前記点火タイミング変更手段によって点火タイミングを進角側に変更しているときに、前記イオン電流検出手段によってイオン電流の後半の山のピークを検出しかつ、そのピークが発生するクランク角位置に基づいて圧縮上死点を判定する判定手段と、を備えたエンジンのクランク角検出装置。
2. 請求項１に記載のクランク角検出装置において、
   前記点火タイミング変更手段は、前記エンジンの運転状態が低回転域であるときに、前記点火タイミングを進角側に変更するクランク角検出装置。
3. 請求項１に記載のクランク角検出装置において、
   前記点火タイミング変更手段により前記点火タイミングを進角側に変更しているときに、その変更量に応じて吸気充填量を補正する充填量補正手段をさらに備えたクランク角検出装置。
4. 請求項１に記載のクランク角検出装置において、
   クランク角に基づき制御される各種パラメータの制御タイミングを、前記判定手段により判定された圧縮上死点に応じて補正するタイミング補正手段をさらに備えたクランク角検出装置。

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