JP3186545B2 - ４サイクル内燃機関制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クランク軸に取
り付けられたセンサからの位置信号のみに基づいて各気
筒毎の燃料噴射時期および点火時期の制御を行う４サイ
クル内燃機関制御装置に関し、特に各気筒の基準位置が
高精度に得られるとともにコストダウンを実現した４サ
イクル内燃機関制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等の４サイク
ル内燃機関においては、燃料混合気の吸入、圧縮、爆発
および排気の４行程が行われるが、このとき、運転条件
に応じて燃料噴射や点火時期を最適に制御する必要があ
る。

【０００３】したがって、気筒毎の基準位置を示す回転
軸には、センサを含む信号発生手段が設けられている。
また、これらの基準位置信号に基づいて気筒毎のクラン
ク角基準位置を認識するとともに、点火時期等の制御タ
イミングを演算して基準位置からタイマ制御を行うマイ
クロコンピュータが用いられている。

【０００４】図１０は従来の４サイクル内燃機関制御装
置を示すブロック図であり、図１１は図１０内の基準位
置信号発生手段および気筒識別信号発生手段の具体的構
成を示す斜視図、図１２は図１０内の基準位置信号およ
び気筒識別信号パルスの波形を示すタイミングチャート
であり、たとえば、５気筒により駆動される４サイクル
内燃機関の場合を示している。

【０００５】図１０において、基準位置信号発生手段１
は、内燃機関の回転に同期して気筒毎のクランク角基準
位置に対応した基準位置信号Ｔｏを生成し、気筒識別信
号発生手段２は、内燃機関の回転に同期して特定気筒
（＃１気筒）を識別するための気筒識別信号パルスＴｃ
を生成する。

【０００６】基準位置信号発生手段１および気筒識別信
号発生手段２は、後述するように、たとえば、クランク
軸またはカム軸に設けられた回転スリットと、回転スリ
ットに対向するフォトカプラとから構成されている。

【０００７】マイクロコンピュータからなる制御手段３
は、基準位置信号Ｔｏおよび気筒識別信号パルスＴｃに
基づいて各気筒の基準位置を認識するとともに、各種の
運転条件に応じた点火時期等を演算し、たとえば、点火
時期に対応した制御信号Ｑ（点火コイルの通電遮断信
号）を出力する。

【０００８】制御手段３は、基準位置信号Ｔｏおよび気
筒識別信号パルスＴｃに基づいて気筒識別信号Ｆを生成
する気筒識別部３１と、基準位置信号Ｔｏ、気筒識別信
号Ｆおよび運転条件に基づいて各気筒の制御信号Ｑ（点
火時期等）を生成するタイミング制御部３２とを備えて
いる。

【０００９】図１１において、基準位置信号発生手段１
および気筒識別信号発生手段２は、内燃機関に同期して
回転するカム軸１０に一体に設けられて回転する信号板
１１と、信号板１１の回転方向に沿って同心状に形成さ
れた複数のスリット１２および１３と、各スリット１２
および１３に対向配置された発光素子１５および１７
と、各スリット１２および１３を介して各発光素子１２
および１３に対向配置された受光素子１６および１８と
を備えている。

【００１０】カム軸１０および信号板１１は、クランク
軸（図示せず）が２回転する間に１回転し、信号板１１
上のスリット１２および１３のうち、外側のスリット１
２は各気筒の基準位置信号Ｔｏに対応し、内側のスリッ
ト１３は特定気筒の気筒識別信号パルスＴｃに対応して
いる。

【００１１】また、発光素子１５および受光素子１６
は、基準位置信号Ｔｏに対応したスリット１２に対向配
置されたフォトカプラを構成しており、発光素子１７お
よび受光素子１８は、気筒識別信号パルスＴｃに対応し
たスリット１３に対向配置されたフォトカプラを構成し
ている。

【００１２】図１２において、基準位置信号Ｔｏは、各
気筒（＃１〜＃５）の第１の基準位置Ｂ６５°（上死点
ＴＤＣの６５°手前）のクランク角で立ち上がり、第２
の基準位置Ｂ５°のクランク角で立ち下がるパルス波形
からなる。第１の基準位置Ｂ６５°は、最大進角側のリ
ファレンス基準位置であり、第２の基準位置Ｂ５°はイ
ニシャル基準位置である。

【００１３】また、クランク角に換算すると、基準位置
信号Ｔｏにおいて、５気筒分の全周期は７２０°、各気
筒毎のパルス周期は１４４°であり、各気筒毎のリファ
レンス（第１の）基準位置Ｂ６５°からイニシャル（第
２の）基準位置Ｂ５°までのパルス幅は６０°である。
したがって、１つの気筒のイニシャル基準位置Ｂ５°か
ら次の気筒のリファレンス基準位置Ｂ６５°までのパル
ス幅は、８４°となる。

【００１４】一方、気筒識別信号パルスＴｃは、特定気
筒（ここでは、＃１気筒）に関して、各基準位置Ｂ６５
°およびＢ５°に対する信号レベルが他の気筒とは異な
るように、基準位置信号Ｔｏに対して位相の異なるパル
ス波形からなっている。たとえば、図１２のように、気
筒識別信号パルスＴｃの信号レベルが、第１の基準位置
Ｂ６５°において「１」、第２の基準位置Ｂ５°におい
て「１」を示すことにより、特定（＃１）気筒が識別さ
れる。

【００１５】次に、図１１および図１２を参照しなが
ら、図１０に示した従来の４サイクル内燃機関制御装置
の動作について説明する。内燃機関が回転すると、基準
位置信号発生手段１および気筒識別信号発生手段２は、
図１２のような基準位置信号Ｔｏおよび気筒識別信号パ
ルスＴｃを生成する。そして、基準位置信号Ｔｏは、制
御手段３内の気筒識別部３１およびタイミング制御部３
２に入力され、気筒識別信号パルスＴｃは、気筒識別部
３１に入力される。

【００１６】気筒識別部３１は、基準位置信号Ｔｏおよ
び気筒識別信号パルスＴｃに基づいて各気筒を識別し、
気筒識別信号Ｆを出力する。タイミング制御部３２は、
基準位置信号Ｔｏおよび気筒識別信号Ｆに基づいて各制
御対象気筒を認識し、たとえば燃料噴射時期および点火
時期に対応した制御信号Ｑを出力する。このとき、点火
時期が進角側の場合には、第１の基準位置Ｂ６５°を基
準としたタイマ制御が行われ、点火時期が遅角側の場合
には、第２の基準位置Ｂ５°を基準としたタイマ制御が
行われる。

【００１７】しかし、基準位置信号発生手段１は、図１
１のように、気筒識別信号発生手段２とともにカム軸１
０に設けられており、カム軸１０は、クランク軸に対し
て機械的に連結された連動軸となっている。したがっ
て、カム軸１０と同軸の信号板１１上のスリット１２か
ら得られた各基準位置Ｂ６５°およびＢ５°の示すクラ
ンク角は、クランク軸からの伝達誤差を含んでおり、タ
イミング制御部３２は、正確な基準位置に基づいて内燃
機関を制御することができないことになる。

【００１８】また、基準位置信号Ｔｏは、上記のような
点火時期の制御に用いられるばかりでなく、各基準位置
間の周期比率に基づいて回転変動を検知したり、回転変
動に基づいて失火を検出する場合などにも用いられてお
り、高精度化が要求されている。

【００１９】通常、各基準位置Ｂ６５°およびＢ５°の
高精度化を実現するためには、基準位置信号発生手段１
をクランク軸に設けることが望ましいことが知られてい
る。しかし、制御対象気筒数が奇数の場合には、エンジ
ン２回転で各気筒に対応した奇数個のパルス信号を出力
することができないことから、クランク軸の１回転中の
位置と各気筒とを対応させることができず、したがっ
て、常識的な基準位置信号Ｔｏを生成することは不可能
である。

【００２０】また、偶数気筒により駆動される内燃機関
の制御装置の構成例としては、従来より、クランク軸に
基準位置発生手段１を設けたものが知られている。しか
し、クランク軸に基準位置発生手段１を設けたのみで
は、得られた基準位置信号Ｔｏがどの気筒に対応するの
かを識別することができないので、別に、気筒識別信号
発生手段２をカム軸１０に設け、基準位置信号Ｔｏおよ
び気筒識別信号パルスＴｃの２つの信号を用いてタイミ
ング制御が行われている。

【００２１】これを改良するため、たとえば特公平７−
５８０５８号公報に記載されたように、１つの信号系列
を用いた気筒識別装置も提案されている。この場合、カ
ム軸１０に関連して得られる信号波形を工夫し、基準位
置検出とともに気筒識別を可能にしているが、基準位置
信号発生手段１がクランク軸に直接取り付けられていな
いので、前述のように各基準位置が伝達誤差を含んでお
り、正確な基準位置に基づいて制御することができな
い。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】従来の４サイクル内燃
機関制御装置は以上のように、特に奇数気筒の場合には
基準位置信号発生手段１がカム軸１０に設けられている
ので、基準位置信号Ｔｏから得られる各基準位置Ｂ６５
°およびＢ５°がクランク軸からの伝達誤差を含んでし
まい、正確な基準位置に基づく制御を行うことができな
いという問題点があった。

【００２３】また、偶数気筒の場合にクランク軸に基準
位置発生手段１を設けたとしても、これとは別に気筒識
別信号発生手段２をカム軸１０に設け、２つの信号系列
でタイミング制御を行う必要があるので、コストアップ
につながるという問題点があった。

【００２４】また、カム軸１０に単一の信号発生手段を
設け、この信号発生手段からのパルス信号波形を工夫し
て１つの信号系列のみで基準位置検出および気筒識別を
可能にした装置においても、信号発生手段がクランク軸
に直接取り付けられていないので、基準位置が伝達誤差
を含んでしまい、正確な基準位置に基づく制御を行うこ
とができないという問題点があった。

【００２５】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、気筒数が奇数であっても、単一
センサからなる位置信号発生手段をクランク軸に直接設
け、クランク角に対応した１つの信号系統の位置信号パ
ルス（基準位置信号および気筒識別信号パルスを含む）
を用いることにより、装置全体のコストダウンを実現す
るとともに、奇数気筒の４サイクル内燃機関に対しても
高精度の基準位置に基づく制御を実現した４サイクル内
燃機関制御装置を得ることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る４サイク
ル内燃機関制御装置は、奇数個の気筒を制御するための
制御手段を有し、奇数個の気筒により駆動される４サイ
クルの内燃機関の制御装置において、内燃機関のクラン
ク軸に位置信号発生手段を設け、位置信号発生手段は、
クランク軸の回転に同期して位置信号パルスを生成し、
位置信号パルスは、クランク軸の１回転毎に、各気筒に
対応して気筒数と同数のパルス数だけ生成される基準位
置信号と、特定気筒に対応して生成される気筒識別信号
とを含み、制御手段は、位置信号パルスから、各気筒に
対応した基準位置を識別して、基準位置信号を生成する
基準位置信号発生部と、位置信号パルスから各気筒を識
別して、気筒識別信号を生成する気筒識別部と、基準位
置信号および気筒識別信号に基づいて、各気筒に対する
制御信号を生成するタイミング制御部とを含み、制御信
号は、各気筒の点火時期を制御するものである。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】また、この発明に係る４サイクル内燃機関
制御装置は、奇数個の気筒を制御するための制御手段を
有し、奇数個の気筒により駆動される４サイクルの内燃
機関の制御装置において、内燃機関のクランク軸に位置
信号発生手段を設け、位置信号発生手段は、クランク軸
の回転に同期して位置信号パルスを生成し、位置信号パ
ルスは、クランク軸の１回転毎に、各気筒に対応して気
筒数と同数のパルス数だけ生成される基準位置信号と、
特定気筒に対応して生成される気筒識別信号とを含み、
制御手段は、基準位置信号を１／２に分周して２つの分
周基準位置信号を生成する分周手段と、２つの分周基準
位置信号のうちの１つの分周基準位置信号に基づき、奇
数個の気筒のうちの少なくとも１個の気筒に対して、点
火制御をクランク軸の２回転に１回実行し、クランク軸
の回転速度変化に基づいて制御された気筒の燃焼状態が
失火か否かを識別し、失火と判定された場合には分周基
準位置信号を偽として、他方の分周基準位置信号に基づ
く点火制御に切り替える気筒識別手段とを含むものであ
る。

【００３１】

【００３２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１を示すブ
ロック図であり、図２は図１内の位置信号発生手段１Ａ
の具体的構成を示す斜視図、図３は図１内の位置信号パ
ルスおよび各信号の波形を示すタイミングチャート、図
４は図１内の気筒識別部の動作を示すフローチャートで
ある。ここでは、たとえば、奇数気筒（３気筒）の４サ
イクル内燃機関の場合を示す。

【００３３】図１において、位置信号発生手段１Ａ、制
御手段３Ａ、気筒識別部３１Ａおよび基準位置信号Ｔ２
は、それぞれ、前述（図１０内）の基準位置信号発生手
段１、制御手段３、気筒識別部３１および基準位置信号
Ｔｏに対応しており、タイミング制御部３２、気筒識別
信号Ｆおよび制御信号Ｑは前述と同様である。

【００３４】位置信号発生手段１Ａは、クランク軸の回
転に同期して気筒数のＮ倍（ここでは、Ｎ＝１）の個数
のパルスと、気筒識別用の１個のパルスとからなる合計
４個の位置信号パルスＴ１を生成する。制御手段３Ａ
は、位置信号パルスＴ１に基づいて基準位置信号Ｔ２を
生成する基準位置信号発生部３３と、位置信号パルスＴ
１に基づいて気筒識別信号Ｆを生成する気筒識別部３１
Ａと、基準位置信号Ｔ２および気筒識別信号Ｆに基づい
て各気筒に対する制御信号Ｑを生成するタイミング制御
部３２とを備えている。

【００３５】気筒識別部３１Ａは、位置信号パルスＴ１
の各パルス間の間隔に基づいて、特定気筒に対応した位
置信号パルスを見分け、気筒識別信号Ｆを生成する。基
準位置信号発生部３３は、位置信号パルスＴ１の各パル
ス間の間隔に基づいて、定間隔パルス列のパルス信号の
みを取り出した定間隔パルス列からなる基準位置信号Ｔ
２を生成する。

【００３６】図２において、内燃機関に直結されたクラ
ンク軸１９は、タイミングベルト等の機械的伝達手段を
介してカム軸１０（図１１参照）に連結されており、カ
ム軸１０が１回転する間に２回転する。単一の位置信号
発生手段１Ａは、クランク軸１９に一体に取り付けられ
ている。

【００３７】位置信号発生手段１Ａは、クランク軸１９
と一体に回転する信号板２１と、信号板２１の外周に沿
って等間隔に設けられた複数（気筒数）の突起２１ａ
と、特定気筒に対応するように信号板２１の外周に設け
られた単一の突起２１ｂと、各突起２１ａおよび２１ｂ
に対向配置された反射形フォトセンサ等からなるセンサ
２２とから構成されている。センサ２２は、前述（図１
１）のように、スリットおよびフォトカプラにより構成
されてもよい。

【００３８】センサ２２は、信号板２１の回転により各
突起２１ａおよび２１ｂに対向する毎に、位置信号パル
スＴ１を生成する。等間隔の突起２１ａは、各気筒（＃
１〜＃３）毎の基準位置信号Ｔ２（定間隔パルス）に対
応しており、単一の突起２１ｂは、気筒識別信号Ｆに対
応している。

【００３９】図３は、各気筒に対応した位置信号パルス
Ｔ１、基準位置信号Ｔ２、気筒識別信号Ｆの波形ととも
に、各信号Ｔ１、Ｔ２、Ｆによって制御される気筒毎の
燃料噴射および点火時期の制御タイミングを示してい
る。図３において、斜線部分は各気筒（＃１〜＃３）の
燃料噴射タイミング、折れ矢印部分は各気筒（＃１〜＃
３）の点火タイミングである。

【００４０】図３において、各位置信号パルスＴ２は、
パルス幅ｔおよびパルス周期Ｔを有し、基準位置信号Ｔ
２に対応したパルスの立ち上がりタイミング（第１の基
準位置）はＢ７５°、立ち下がりタイミング（第２の基
準位置）はＢ５°に設定されている。また、気筒識別信
号Ｆに対応したパルスの立ち上がりタイミングはＢ１５
０°、立ち下がりタイミングはＢ１１５°に設定されて
いる。第１の基準位置間の各パルス周期Ｔは、各区間Ａ
１、Ａ２、ＢおよびＣに対応している。

【００４１】次に、図３のタイミングチャートを参照し
ながら、図１および図２に示したこの発明の実施の形態
１の動作について説明する。この場合、制御手段３Ａ
は、前述のように、クランク軸１９の回転に同期した位
置信号パルスＴ１のみに基づいて気筒識別信号Ｆおよび
基準位置信号Ｔ２を発生させ、タイミング制御部３２
は、気筒識別信号Ｆおよび基準位置信号Ｔ２に基づいて
制御信号Ｑを出力する。

【００４２】まず、内燃機関が１回転すると、クランク
軸１９および信号板２１は１回転し、信号板２１上の突
起２１ａおよび２１ｂは、内燃機関の回転に同期して、
順次、センサ２２に対向する。これにより、センサ２２
から得られる位置信号パルスＴ１は、図３に示したパル
ス波形となって制御手段３Ａに入力される。

【００４３】このとき、位置信号パルスＴ１は、内燃機
関に直結したクランク軸１９の回転に基づいて得られる
ので、基準位置信号Ｔ２の示す基準位置に伝達誤差が含
まれることはない。したがって、制御手段３Ａ内の基準
位置信号発生部３３は、正確な基準位置信号Ｔ２を生成
することができる。

【００４４】また、気筒識別部３１Ａは、位置信号パル
スＴ１に基づいて、図４の処理手順により気筒識別信号
Ｆを生成する。次に、図４のフローチャートを参照しな
がら、気筒識別部３１Ａの具体的な動作について説明す
る。まず、ステップＳ１において、位置信号パルスＴ１
の各パルス幅ｔおよび第１の基準位置間のパルス周期Ｔ
を時間計測により計算する。

【００４５】続いて、ステップＳ２において、各区間Ａ
１、Ａ２、ＢおよびＣにおけるパルス幅ｔとパルス周期
Ｔとのパルス時間比率ｔ／Ｔを演算する。もし、内燃機
関の回転変動がなく回転数一定の状態であれば、パルス
時間比率ｔ／Ｔの値は、区間Ａ１およびＡ２では７０／
１８０（≒０．３８９）、区間Ｂでは７０／１０５（≒
０．６６７）、区間Ｃでは３５／７５（≒０．４６７）
となる。

【００４６】続いて、ステップＳ３において、パルス時
間比率の今回値（ｔ／Ｔ）ｎと前回値（ｔ／Ｔ）ｎ_-1と
の時間差｛（ｔ／Ｔ）ｎ−（ｔ／Ｔ）ｎ_-1｝を前回値
（ｔ／Ｔ）ｎ_-1で除算し、以下のように時間差除算値α
を求める。

【００４７】α＝｛（ｔ／Ｔ）ｎ−（ｔ／Ｔ）ｎ_-1｝／
（ｔ／Ｔ）ｎ_-1

【００４８】もし、内燃機関の回転変動がなく回転数一
定の状態であれば、時間差除算値αの値は、区間Ａ１で
は（０．３８９−０．４６７）／０．４６７（≒−０．
１６７）、区間Ａ２では０、区間Ｂでは（０．６６７−
０．３８９）／０．３８９（≒０．７１５）、区間Ｃで
は（０．４６７−０．６６７）／０．６６７（≒−０．
３）となる。

【００４９】次に、ステップＳ４において、時間差除算
値αを所定値β（たとえば、０．２程度）と比較し、α
≧βか否かを判定する。もし、α≧β（すなわち、ＹＥ
Ｓ）と判定されれば、区間Ｂ（α≒０．７１５）である
ことが明らかなので、次の位置信号パルスＴ１（区間Ｃ
に対応する）は、特定気筒（＃１気筒）に対応した気筒
識別信号パルスであることが分かる。

【００５０】したがって、ステップＳ５に進み、気筒識
別用レジスタＲの値を０にクリアする。このように、特
定気筒に対応した気筒識別信号パルスを検出したときに
は、続いて、ステップＳ７において、気筒識別信号パル
スをマスク処理し、気筒識別信号パルスを読み飛ばした
基準位置信号Ｔ２のみの波形を作成可能にした後、リタ
ーンする。

【００５１】一方、ステップＳ４において、α＜β（す
なわち、ＮＯ）と判定されれば、区間Ａ１（α≒−０．
１６７）、区間Ａ２（α＝０）または区間Ｃ（α≒−
０．３）であることが明らかなので、次の位置信号パル
スＴ１（区間Ａ１、Ａ２、Ｂに対応する）は、各気筒
（＃１〜＃３）に対応した基準位置信号Ｔ２であること
が分かる。

【００５２】したがって、ステップＳ６に進み、気筒識
別用レジスタＲの値をインクリメントした後、リターン
する。このように、気筒識別用レジスタＲの値は、特定
気筒（＃１気筒）に対応した気筒識別信号パルスに応答
してクリアされ、各気筒（＃１〜＃３）に対応した基準
位置信号Ｔ２に応答してインクリメントされる。

【００５３】したがって、気筒識別用レジスタＲの値
は、基準位置信号Ｔ２が特定気筒（＃１気筒）から何番
目の気筒に対応しているかを示しており、気筒識別信号
Ｆとして機能する。こうして、気筒識別信号Ｆ（レジス
タＲ）により気筒識別が行われた後、タイミング制御部
３２は、基準位置信号Ｔ２に基づくタイミング制御によ
り、燃料噴射制御（図３内の斜線部分参照）および点火
制御（図３内の折れ矢印部分参照）が行われる。

【００５４】次に、図３および図５のタイミングチャー
トを参照しながら、燃料噴射制御および点火制御につい
て具体的に説明する。なお、燃料噴射制御および点火制
御は、たとえば、特公平７−５８０５８号公報に開示さ
れたように、公知のマイクロコンピュータ（図示せず）
によって制御される。

【００５５】まず、点火制御については、図５に示すよ
うに、基準位置信号Ｔ２に基づいて生成される点火信号
により、点火コイル（図示せず）の通電遮断によって行
われる。すなわち、基準パルス信号Ｔ１のパルス周期の
次回値ＴＦを、前回値Ｔｎ_-1および今回値Ｔｎから予測
し、第１の基準位置に相当する基準点ｔｎから点火まで
の制御時間τ１を求める。

【００５６】同様に、点火コイルに要求される通電時間
に基づいて、基準点ｔｎから通電開始までの制御時間τ
２を求める。これにより、基準点ｔｎから制御時間τ２
だけ経過した時点で点火コイルの通電が開始し、制御時
間τ１だけ経過した時点で点火コイルの電流が遮断され
て点火が行われる。

【００５７】このとき、点火制御気筒は、圧縮行程にあ
る場合に実際に燃焼が起こり、次の爆発行程に進むこと
になる。なお、各気筒の圧縮行程を検出するためには、
本来、カム軸１０の１回転（クランク軸１９の２回転）
で気筒数分（この場合、３個）の基準位置信号Ｔ２のパ
ルスが必要となる。

【００５８】しかしながら、この発明の実施の形態１で
は、図２に示すように、クランク軸１９の２回転に対し
て３気筒分（３個）の倍の数（６個）の基準位置信号Ｔ
２のパルスが得られる。たとえば、１つの気筒に対し
て、本来の圧縮行程の基準位置信号Ｔ２のパルスを
「真」とすれば、クランク軸１９が３６０°回転した後
にも当該気筒用の基準位置信号Ｔ２のパルス「偽」が得
られる。したがって、「真」の基準位置信号と「偽」の
基準位置信号とを見分けることはできない。

【００５９】すなわち、本来の各気筒の圧縮行程に同期
した「真」および「偽」の基準位置信号Ｔ２のパルス
が、図３に示すように交互に得られる。そこで、「真」
および「偽」のどちらの基準位置信号Ｔ２に対しても、
上述した点火制御（折れ矢印部分参照）が実行されるこ
とになるが、「偽」の基準位置信号Ｔ２に同期した点火
制御は機関の排気行程で実行されるので、実質的に燃焼
が行われることはなく、通電による電力浪費を除けば実
害は全くない。

【００６０】一方、燃料噴射制御（斜線部分参照）につ
いても、点火制御の場合と同様に、基準位置信号Ｔ２に
同期してエンジン状態に応じた燃料量の噴射が行われ
る。すなわち、「真」のタイミングか「偽」のタイミン
グかにより、機関の排気行程または圧縮行程での燃料噴
射が行われる。

【００６１】そこで、燃料噴射時期を、基準位置信号Ｔ
２を１／２分周した信号に同期させて、「真」のタイミ
ングのみで制御することも考えられる。しかし、基準位
置信号のパルスの真偽を確定することができない起動時
等においては、一方の制御タイミングのみに固定するこ
とは、エンジン性能に影響を与えることになる。

【００６２】すなわち、燃料噴射タイミングを、毎回、
排気行程に同期させる場合と、毎回、圧縮行程に同期さ
せる場合とで、排気ガス、加速性能等に顕著な差が生じ
てしまう。したがって、ここでは、エンジンの要求燃料
量を分割し、図３の基準位置信号Ｔ２に同期させて、排
気行程および吸気行程のどちらにも燃料を噴射し、エン
ジン性能のばらつきを吸収するようにしている。

【００６３】以上のように、信号板２１（図２参照）の
外周部に沿って、奇数気筒と同数の突起２１ａおよび特
定気筒に対応した突起２１ｂを設け、各突起２１ａおよ
び２１ｂに対応して１系列の位置信号パルスＴ１を生成
させ、位置信号パルスＴ１のパルス時間比率ｔ／Ｔの時
間差除算値αを求めることにより、簡略化された１系列
の位置信号パルスＴ１を用いて各気筒を識別するととも
に基準位置を高精度に検出することができる。

【００６４】したがって、クランク軸１９に関連した単
一センサに基づいて、燃料噴射制御および点火制御の少
なくとも一方を実行することができ、奇数気筒の４サイ
クル内燃機関に対して、基準位置信号Ｔ２の高精度化お
よびコストダウンを実現することができる。

【００６５】なお、上記実施の形態１では、図２のよう
に、信号板２１に気筒数と同数の突起２１ａを設けた
が、気筒数の自然数Ｎ倍の任意数の突起を設けてもよ
い。また、図３内の斜線部分で示すように、気筒識別し
た対応気筒のみに対して燃料噴射制御を実行するように
したが、たとえば、図６内の斜線部分で示すように、全
気筒に対して同時に燃料を噴射制御するようにしてもよ
い。

【００６６】実施の形態２． また、上記実施の形態１では、気筒数が奇数の場合につ
いて説明したが、参考までに、偶数気筒の内燃機関に適
用した場合について説明する。以下、偶数気筒の内燃機
関に適用させた参考例を便宜的に実施の形態２として、
４気筒（＃１〜＃４）の場合を例にとって説明する。

【００６７】図７は偶数気筒に対応した位置信号発生手
段１Ｂを示す斜視図であり、図において、制御手段３
Ａ、クランク軸１９、信号板２１、突起２１ａ、２１
ｂ、センサ２２および位置信号パルスＴ１は、前述（図
２）と同様である。また、制御手段３Ａの構成は、図１
に示した通りであり、位置信号パルスＴ１から基準位置
信号Ｔ２および気筒識別信号Ｆを生成するための機能ブ
ロック、ならびに演算処理の原理は、上記実施の形態１
の場合と同様である。

【００６８】この場合、位置信号パルスＴ１を生成する
ための信号板２１において、各気筒の基準位置信号Ｔ２
に対応する突起２１ａは、気筒数（４個）のＮ／２倍の
個数（ここでは、Ｎ＝１として、２個）だけ設けられ、
気筒識別信号パルスに対応する突起２１ｂは、１個だけ
設けられている。

【００６９】次に、図８のタイミングチャートを参照し
ながら、図１および図７に示したこの発明の実施の形態
２による燃料噴射制御（斜線部分参照）および点火制御
（折れ矢印部分参照）の各動作について説明する。図８
において、位置信号発生手段１Ｂから生成される位置信
号パルスＴ１は、各突起２１ａが図７のように２個（気
筒数の１／２）だけ配置されているので、＃１気筒また
は＃４気筒に対応したパルスと、＃２気筒または＃３気
筒に対応したパルスとから構成される。

【００７０】したがって、＃１気筒および＃４気筒と、
＃２気筒および＃３気筒とのグループ識別が可能な構成
となっており、＃１気筒と＃２気筒または＃３気筒とを
区別することはできるが、＃１気筒と＃４気筒とを区別
することはできない。この場合、点火に関しては、気筒
識別信号Ｆが＃１気筒を示すときには、＃１気筒および
＃４気筒のどちらにも点火制御（折れ矢印部分参照）が
行われる。

【００７１】たとえば、＃１気筒が圧縮行程の終了間近
であって本来の点火信号が必要なタイミングであるとす
れば、＃４気筒は、排気行程の終了間近のタイミングと
なっている。したがって、＃１気筒と同時に＃４気筒の
点火制御を実行しても、排気行程の＃４気筒では実質点
火はされず、エンジンの挙動に実害を生じることはな
い。この関係は、＃２および＃３気筒についても同様で
ある。

【００７２】一方、燃料噴射時期については、本来は排
気行程に制御を開始するのが一般的であるが、上述した
点火制御の場合と同様に、圧縮行程においても燃料噴射
制御が行われる。たとえば、図８のように、気筒識別信
号Ｆが＃１気筒を示す場合には、＃１気筒の排気行程ま
たは圧縮行程のいずれかに対応するのか見分けがつかな
いので、＃１気筒および＃４気筒のどちらにも燃料が供
給される（斜線部分参照）。

【００７３】このように、１吸気行程に必要な燃料量を
排気行程および圧縮行程の２回の噴射燃料量で供給する
ことにより、前述のように、排気ガスや加速性能等のば
らつきを防止することができる。したがって、クランク
軸１９に関連した単一センサに基づいて、燃料噴射制御
および点火制御の少なくとも一方を実行することがで
き、偶数気筒の４サイクル内燃機関に対して、基準位置
信号Ｔ２の高精度化およびコストダウンを実現すること
ができる。

【００７４】実施の形態３．なお、上記実施の形態１で
は、奇数気筒に関連して得られる基準位置信号Ｔ２の
「真」および「偽」を識別せずに、燃料噴射および点火
を制御したが、「真」および「偽の」のタイミングを識
別してもよい。たとえば、「偽」のタイミングで制御さ
れた気筒が失火することから、失火に基づいて気筒毎の
「真」および「偽の」のタイミングを識別し、「真」の
タイミングで点火制御を行い、「偽」のタイミングで燃
料噴射制御を行うことができる。

【００７５】以下、奇数気筒に対する基準位置信号Ｔ２
の各パルスの「真」および「偽」を識別するようにした
この発明の実施の形態３について、図９のタイミングチ
ャートを参照しながら説明する。ここでは、前述と同様
に、気筒数が３個の場合を示しており、位置信号発生手
段１Ａの周辺構成は、図２に示した通りである。

【００７６】内燃機関の失火を検出する方法としては、
たとえば特開平２−１６１１７２号公報に開示された公
知技術があげられる。この公報に記載された技術におい
ては、気筒識別信号およびクランク角信号に基づいて、
各気筒の圧縮上死点を含むクランク角区間でのエンジン
回転周期を計測し、気筒毎の回転周期の変化に基づい
て、燃焼気筒における燃焼状態（爆発または失火）を検
出している。

【００７７】この発明の実施の形態３において、制御手
段３Ａ（図１参照）は、分周手段（図示せず）を含んで
いるものとする。制御手段３Ａ内のマイクロコンピュー
タは、上記公知技術を応用して、基準位置信号Ｔ２およ
び気筒識別信号Ｆが得られた後、基準位置信号Ｔ２のパ
ルス列を１／２に分周し、偽の基準位置信号Ｔ２ａおよ
び真の基準位置信号Ｔ２ｂを生成するようになってい
る。

【００７８】しかし、基準位置信号Ｔ２を１／２に分周
した時点では、どちらのパルス列が偽の基準位置信号Ｔ
２ａまたは真の基準位置信号Ｔ２ｂであるのかを判断す
ることはできない。そこで、まず、＃１気筒のみの点火
時期制御を、１／２分周された一方のパルス列に応じ
て、クランク軸１９の２回転毎に１回実行してみる。

【００７９】このとき、点火制御に用いられたパルス列
が偽の基準位置信号Ｔ２ａであったとすると、気筒識別
信号Ｆおよび偽の基準位置信号Ｔ２ａから＃１気筒を識
別したときのみ、＃１気筒の点火制御（折れ矢印部分参
照）が実行されたことになる。したがって、点火制御
は、＃１気筒の排気行程で実行され、実際には正常な点
火（爆発行程）が行われず、＃１気筒は失火状態が続
く。

【００８０】このような失火時での偽の基準位置信号Ｔ
２ａのパルス間（クランク角で２４０°）の回転周期を
計測すれば、爆発行程が行われないことから、周期時間
が長くなるので、＃１気筒は失火と判定される（上記公
報参照）。したがって、点火制御に用いられたパルス列
は、偽の基準位置信号Ｔ２ａであると判断することがで
きる。

【００８１】この場合、偽の基準位置信号Ｔ２ａの現在
（たとえば、＃３気筒に対応）のパルスを、基準位置信
号Ｔ２の１パルス分ずらして、破線で示した次のパルス
（＃１気筒に対応）を検出した時点を基準として、基準
位置信号Ｔ２を１／２に分周すれば、真の基準位置信号
Ｔ２ｂのパルス列が得られる。

【００８２】一方、＃１気筒の点火時期制御に用いられ
たパルス列が真の基準位置信号Ｔ２ｂであったとする
と、気筒識別信号Ｆおよび真の基準位置信号Ｔ２ｂによ
り＃１気筒を識別したときのみ、＃１気筒の点火制御
（折れ矢印部分参照）が実行されたことになる。

【００８３】したがって、＃１気筒が正常に点火されて
爆発行程が行われ、真の基準位置信号Ｔ２ｂのパルス間
の回転周期は十分短くなるので、＃１気筒は正常燃焼状
態と判定され、点火制御に用いられたパルス列は、真の
基準位置信号Ｔ２ｂであると判断される。この場合、真
の基準位置信号Ｔ２ｂの現在のパルスと、気筒識別信号
Ｆの＃１気筒を示すパルスとに対応して点火制御（折れ
矢印部分参照）が行われる。

【００８４】その後、真の基準位置信号Ｔ２ｂの現在の
パルス（＃１気筒に対応）から、基準位置信号Ｔ２の２
パルス分だけ経過した３つ目のパルス（すなわち、偽の
基準位置信号Ｔ２ａの＃１気筒に対応するパルス）の発
生時点（＃１気筒の排気行程）において、燃料噴射制御
（斜線部分参照）が行われる。

【００８５】このように、奇数気筒数のＮ倍の突起２１
ａから生成される基準位置信号Ｔ２のパルス列から、偽
の基準位置信号Ｔ２ａおよび真の基準位置信号Ｔ２ｂを
認識することができる。これにより、従来から一般的に
行われているように、真の基準位置信号Ｔ２ｂに基づい
て、各気筒の圧縮行程での理想的な点火制御を行うとと
もに、偽の基準位置信号Ｔ２ａに基づいて、排気行程で
の効果的な燃料噴射制御を行うことができる。

【００８６】なお、上記のように、基準位置信号Ｔ２か
ら１／２分周した各パルス列の真偽を＃１気筒の点火制
御に基づいて判断する場合、＃２気筒および＃３気筒の
点火制御に関しては、上記実施の形態１（図３または図
６参照）と同様に、基準位置信号Ｔ２に含まれる真偽の
両方のパルスに応じて点火制御が行われる。これによ
り、＃１気筒が失火してもエンジンは停止することはな
く、「真」のグループか「偽」のグループかの気筒識別
を行うことができる。

【００８７】

【００８８】

【００８９】また、上記実施の形態３においては、特定
気筒に対して、クランク軸１９の２回転に１回の点火制
御を行い、失火の有無に基づいてパルス列を特定した
が、特定気筒に対してクランク軸１９の２回転に１回の
燃料噴射制御を行うようにしても、同様に失火の有無か
らパルス列の特定を行うことができる。

【００９０】さらに、上記実施の形態１〜３において
は、特定（＃１）気筒に対応して、気筒識別信号パルス
を、クランク軸１９の１回転毎に１個のみ生成するよう
にしたが、複数の気筒に個別に対応して複数個生成する
ようにしてもよい。また、３気筒または４気筒に限ら
ず、任意気筒数の４サイクル内燃機関に適用することが
でき、突起２１ａの個数を決定する自然数Ｎも任意に設
定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の概略的な機能構成
を示すブロック図である。

【図２】 図１内の位置信号発生手段の具体的な構成を
示す斜視図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による燃料噴射およ
び点火時期の制御動作を各信号のパルス波形とともに示
すタイミングチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態１による気筒識別動作
を示すフローチャートである。

【図５】 この発明の実施の形態１による点火制御動作
を説明するためのタイミングチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態１による他の燃料噴射
制御動作を示すタイミングチャートである。

【図７】 この発明の実施の形態２による基準位置信号
発生手段および気筒識別信号発生手段の具体的構造を示
す斜視図である。

【図８】 この発明の実施の形態２による燃料噴射およ
び点火時期の制御動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図９】 この発明の実施の形態３による燃料噴射およ
び点火時期の制御動作を示すタイミングチャートであ
る。

【図１０】 従来の４サイクル内燃機関制御装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図１１】 図１０内の基準位置信号発生手段および気
筒識別信号発生手段の具体的構造を示す斜視図である。

【図１２】 従来の４サイクル内燃機関制御装置により
生成される基準位置信号および気筒識別信号を示すタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｂ 位置信号発生手段、３Ａ 制御手段、１９
クランク軸、２１信号板、２１ａ、２１ｂ 突起、２
２ センサ、３１Ａ 気筒識別部、３２ タイミング制
御部、３３ 基準位置信号発生部、Ｂ７５°、Ｂ５°
基準位置、Ｆ気筒識別信号、Ｑ 制御信号、Ｔ１ 位置
信号パルス、Ｔ２ 基準位置信号、Ｓ１〜Ｓ４ 気筒識
別信号パルスを判別するステップ、Ｓ５、Ｓ６ 気筒識
別信号を設定するステップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−140444（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10751（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−134247（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261053（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−284732（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−163470（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−229953（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−76240（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 3/04 303 F02D 41/34 F02D 43/00 F02P 5/15

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 奇数個の気筒を制御するための制御手段
   を有し、前記奇数個の気筒により駆動される４サイクル
   の内燃機関の制御装置において、 前記内燃機関のクランク軸に位置信号発生手段を設け、 前記位置信号発生手段は、前記クランク軸の回転に同期
   して位置信号パルスを生成し、 前記位置信号パルスは、前記クランク軸の１回転毎に、
   前記各気筒に対応して気筒数と同数のパルス数だけ生成
   される基準位置信号と、特定気筒に対応して生成される
   気筒識別信号とを含み、 前記制御手段は、 前記位置信号パルスから、前記各気筒に対応した基準位
   置を識別して、前記基準位置信号を生成する基準位置信
   号発生部と、 前記位置信号パルスから前記各気筒を識別して、気筒識
   別信号を生成する気筒識別部と、 前記基準位置信号および前記気筒識別信号に基づいて、
   前記各気筒に対する制御信号を生成するタイミング制御
   部とを含み、 前記制御信号は、前記各気筒の点火時期を制御すること
   を特徴とする４サイクル内燃機関制御装置。
2. 【請求項２】 奇数個の気筒を制御するための制御手段
   を有し、前記奇数個の気筒により駆動される４サイクル
   の内燃機関の制御装置において、 前記内燃機関のクランク軸に位置信号発生手段を設け、 前記位置信号発生手段は、前記クランク軸の回転に同期
   して位置信号パルスを生成し、 前記位置信号パルスは、前記クランク軸の１回転毎に、
   前記各気筒に対応して気筒数と同数のパルス数だけ生成
   される基準位置信号と、特定気筒に対応して生成される
   気筒識別信号とを含み、 前記制御手段は、 前記基準位置信号を１／２に分周して２つの分周基準位
   置信号を生成する分周手段と、 前記２つの分周基準位置信号のうちの１つの分周基準位
   置信号に基づき、前記奇数個の気筒のうちの少なくとも
   １個の気筒に対して、点火制御を前記クランク軸の２回
   転に１回実行し、前記クランク軸の回転速度変化に基づ
   いて前記制御された気筒の燃焼状態が失火か否かを識別
   し、失火と判定された場合には前記分周基準位置信号を
   偽として、他方の分周基準位置信号に基づく点火制御に
   切り替える気筒識別手段とを含むことを特徴とする４サ
   イクル内燃機関制御装置。