JP3324412B2 - 気筒識別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所謂３気筒エンジ
ンや５気筒エンジン等の気筒数が奇数である多気筒内燃
機関における各気筒の行程位相を、簡単な構成の下で、
しかもドライバビリティを悪化させることなしに確実に
検出することのできる気筒識別装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】近時、多気筒内燃機関において
は、各気筒に対する燃料噴射とその点火を電子的に制御
することが行われている。特にリーンバーン運転を行う
ような場合、その電子的な制御が必須である。この種の
制御を行う場合、各気筒の行程位相を正確に把握してい
ることが重要であり、また失火を検出する上でも、例え
ば燃焼行程にある気筒を識別することが重要である。

【０００３】従来、この種の気筒識別は各気筒が２回転
で１回の燃焼行程を有し、これらの各気筒の燃焼行程が
順次等間隔に迎えるように設定されていることから、例
えば特開平５−１０６５００号公報に開示されるように
専らクランク軸に設けられた回転角センサ（クランク角
センサ）と、上記クランク軸の２回転に対して１回転す
るカム軸に設けられた気筒識別センサとしての回転角セ
ンサ（カム角センサ）とを用いて、各センサの出力信号
の組み合わせにより気筒識別が行われている。また構成
の簡易化を図ったものとして、例えば特開平１−２１９
３４２号公報に示されるように、クランク角センサと気
筒識別センサとを兼用したセンサをカム軸に設け、その
センサの出力信号により気筒識別を行うものがある。更
に特開平６−２１３０５２号公報に示されるように、意
図的に特定の気筒を失火させ、そのときの回転変動から
気筒識別を行う手法もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで特に３気筒エ
ンジンではシステムの簡素化やコスト低減の為、気筒識
別装置としては上記特開平１−２１９３４２号公報に示
されるように、カム軸に設けた１つのセンサで気筒識別
を行うことが一般的である。しかしカム軸はクランク軸
に対してベルトの撓み等による若干の位相ずれを生じ
る。これ故、上述の気筒識別装置において、カム軸に設
けたセンサだけで失火検出や回転変動検出を行うことは
困難である。従って、例えば前記特開平５−１０６５０
０号公報に示されるように、ベルトの撓み等による位相
ずれのないクランク軸に気筒識別センサを設けた気筒識
別装置とすることが必要である。しかしこのようにする
と装置の構成が複雑となり、センサの数が増える分だけ
コストアップとなることが否めない。

【０００５】これに対して構成の簡略化を図ったものと
して、特開平６−２１３０５２号公報のように、クラン
ク軸に設けたセンサだけで、強制的な失火を利用して気
筒判別を行うものもあるが、このような手法では失火に
伴う回転変動に起因してドライバビリティが悪化するこ
とが否めない。特に３気筒エンジンの場合、４気筒エン
ジンに比べて失火に伴う回転変動の影響が大きく生じる
ので望ましくない。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、３気筒エンジンや５気筒エンジ
ンのような奇数気筒からなる多気筒内燃機関において、
ドライバビリティの劣化を招来することなしに、その気
筒判別を簡単な構成で、しかも正確に行うことのできる
気筒識別装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、２回転に１回の燃焼行程を有して駆動さ
れる奇数の気筒を、順次等間隔に燃焼行程を迎えるよう
に構成した多気筒内燃機関において用いられる気筒識別
装置に係り、特に請求項１に記載するように 上記多
気筒内燃機関の出力軸、例えばクランク軸に設けられ、
該クランク軸の回転に同期して、該出力軸の特定の回転
位相を示す特定信号を出力する特定信号発生手段と、
前記出力軸の１回転中における増速または減速区間の
始点と終点とをそれぞれ規定する為のトリガ信号を出力
するトリガ信号発生手段と、 上記トリガ信号によっ
て示される各区間の時間長を計測するタイマ手段と、
このタイマ手段によって計測される各トリガ信号間の
時間長から、前記増速または減速区間の一方の時間長
（例えば区間幅）を表す第１情報、および前記増速また
は減速区間の他方の時間長（区間幅）を表す第２情報を
検出する情報検出手段と、 上記第１情報と第２情報
との比較結果および前記特定信号に基づいて前記各気筒
における行程位相を識別する識別手段とを具備したこと
を特徴としている。或いは請求項２に記載するように
上記多気筒内燃機関の出力軸、例えばクランク軸に設
けられ、該クランク軸の回転に同期して、該出力軸の特
定の回転位相を示す特定信号を出力する特定信号発生手
段と、 前記出力軸の１回転中における増速または減
速区間の始点および終点と、前記出力軸の特定の回転位
相を示す特定区間の始点および終点とをそれぞれ規定す
る為のトリガ信号を出力するトリガ信号発生手段と、
上記トリガ信号によって示される各トリガ信号間の時
間長を計測するタイマ手段と、 このタイマ手段によ
って計測される各トリガ信号間の時間長から、前記出力
軸の１回転中における増速または減速区間の一方の時間
長（例えば区間幅）を表す第１情報、および前記増速ま
たは減速区間とは異なる別の特定区間の時間長（区間
幅）を表す第２情報を検出する情報検出手段と、 上
記第１情報と第２情報との比較結果および前記特定信号
に基づいて前記各気筒における行程位相を識別する識別
手段とを具備したことを特徴としている。

【０００８】つまり奇数気筒であるが故に、出力軸の一
回転中における増速または減速区間の位相が該出力軸の
１回転目と２回転目とで反転することを積極的に利用
し、且つ時間長をある区間幅における経過時間とした場
合、増速区間ではその時間長が短く、また減速区間では
その時間長が長くなることに着目して、第１情報と第２
情報との比較結果として前記出力軸が１回転目であるか
２回転目であるかを検出し、この検出結果と前記特定信
号との関係から各気筒の行程位相を確実に検出するよう
にしたことを特徴としている。

【０００９】尚、上記では時間長をある区間幅における
経過時間としているが、例えばクランク軸の回転に同期
して所定角度毎に信号を発生する信号発生手段を有する
場合には、或る区間幅で出力されたパルス信号数や、同
一パルス信号数に対応する区間幅（例えばベーンの角度
情報）等が時間長となり得る。

【００１０】つまり奇数気筒が等間隔で爆発行程を迎え
ることから、増速区間または減速区間が出力軸の２回転
においてその気筒数分発生する。そこでこの２回転中に
おける全ての増速区間または減速区間を正確に規定する
べく、例えば出力軸の回転に同期させてトリガ信号を発
生させることで、このトリガ信号を基準として各区間の
時間長の正確な計測を可能とし、その時間長の情報を第
１情報および第２情報として求めることで、気筒判別の
確実化を図ることを特徴としている。

【００１１】更に請求項３に記載の発明は、請求項１ま
たは２にそれぞれ記載の各発明において、前記情報検出
手段が、前記特定信号とは別に前記各気筒に対応して燃
料噴射または点火の時期をそれぞれ設定する為の基準信
号を発生する基準信号発生手段を備え、この基準信号の
一部、望ましくはその全てを前記トリガ信号と兼用する
ことを特徴としている。つまり気筒識別の為のトリガ信
号を発生する情報検出手段自体が、燃料噴射または点火
の時期をそれぞれ設定する為の基準信号をも発生するよ
うにすることで、その構成の簡素化を図ることを特徴と
している。特に基準信号自体を前述したトリガ信号とす
ることで、装置構成の大幅な簡素化を図ることを特徴と
している。

【００１２】また請求項４に記載の発明は、請求項１に
記載の発明において前記トリガ信号発生手段が、前記出
力軸の回転に同期してして特定区間の始点および終点を
設定する為のマーク信号を発生する為の回転体を備えた
ものとし、前記情報検出手段においては、上記マーク信
号を基準として求められる３６０°の位相差を持つ２つ
の周期データの一方に基づいて前記第１情報を検出し、
上記２つの周期データの他方に基づいて前記第２情報を
検出することを特徴としている。

【００１３】つまり出力軸の回転に伴って生成される３
６０°の位相差を持つ２つの周期データ、即ち位相が反
転した２つの周期データを用いて第１情報および第２情
報をそれぞれ検出することで、前述した気筒判別処理の
確実化と、信号発生手段における信号タイミングの誤差
の影響を取り除いて、気筒識別精度の向上を図ることを
特徴としている。この際、各周期データとしては、その
累積値や累積値の平均値を用いるようにしても良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る多気筒内燃機関における気筒識別装置に
ついて説明する。図１は内燃機関を構成する１つの気筒
の概略構成を模式的に示すもので、１はシリンダ２内を
上下動自在に設けられたピストン、３はシリンダヘッド
に設けられた点火プラグ（ＳＰ）である。また上記シリ
ンダヘッドには吸排気弁４,５がそれぞれ設けられてい
る。これらの吸排気弁４,５は、カム軸６によりそれぞ
れ開閉駆動されて燃焼室内に混合気を吸気し、また燃焼
ガスを排気する。尚、カム軸６は、前記ピストン１の駆
動（上下動）により回転駆動されるクランク軸７の回転
に連動して、該クランク軸７の２回転に１回転の割で回
転し、燃焼室に対する前記吸気と排気のタイミングを規
定する。

【００１５】また前記吸気弁４に繋がる吸気マニホルド
には燃料噴射弁（ＩＮＪ）８が設けられている。そして
図示しないフィードポンプを介して燃料ポンプ内の燃料
が供給され、レギュレータ９により燃圧が調整された燃
料が上記燃料噴射弁８を介して吸気マニホルド内に噴射
されて所定の空燃比の混合気が形成され、この混合気が
前記吸気弁４を介して燃焼室内に供給される。尚、燃料
噴射弁８をシリンダヘッドに設けて、燃焼室内（筒内）
に燃料を直接噴射するように構成する場合もある。

【００１６】尚、図中１０はクランク軸７に設けたベー
ン型のクランク角センサである。電子制御ユニット（Ｅ
ＣＵ）１１は、上記クランク角センサ１０から得られる
各気筒の所定のクランク位置（例えばBTDC５°およびBT
DC７５°）を示すクランク角信号ＳＧＴに基づいて後述
するように気筒識別を行い、また各気筒に対する燃料噴
射時期および点火時期をそれぞれ制御するものとなって
いる。

【００１７】このように構成された気筒（エンジン）
は、基本的にはピストン１の上下動に関連して吸気，圧
縮，爆発（燃焼），排気の４行程を巡回的に実行するこ
とで動作し、その間、クランク軸７を２回転させる。多
気筒内燃機関はこのように２回転に１回の燃焼行程を有
して動作する複数の気筒を、各気筒の燃焼行程が順次等
間隔に迎えるように構成したものであり、その気筒数に
応じて３気筒エンジン，４気筒エンジン等と称される。

【００１８】この発明に係る気筒識別装置は、上述した
多気筒内燃機関の内、特にその気筒数が奇数である、例
えば３気筒エンジンに適用されるもので、後述するよう
に特異パルスを得る如く工夫を施したクランク角センサ
１０を用い、このクランク角センサ１０から得られる信
号だけに基づいて気筒識別処理を実行するようにしたこ
とを特徴としている。そしてその識別結果と、前記クラ
ンク角センサ１０から求められるタイミング信号とに従
って、各気筒に対する燃料の噴射時期、および点火時期
の確実な制御を行い得るようにしたものである。

【００１９】図２はこの実施形態に係る気筒識別装置の
要部概略構成を示すブロック図であり、１０はエンジン
の出力軸であるクランク軸７に設けられたクランク角セ
ンサである。このクランク角センサ１０は、クランク軸
７に取り付けられて該クランク軸７と共に回転する回転
板１０ａを主体とするもので、回転板１０ａには、３つ
の気筒にそれぞれ対応して、例えば各気筒のBTDC５°お
よびBTDC７５°なるクランク位置において後述する区間
検出の為のトリガ信号として用いられる基準信号を発生
する為の３つのベーン１０ｂ、およびクランク軸７の特
定回転位相において特定信号（特異パルス）を発生する
為の補助ベーン１０ｃとが設けられている。この補助ベ
ーン１０ｃはクランク軸７が１回転する都度、例えば第
３気筒のBTDC５°のタイミングから１０°CA（クランク
角）の遅れを以て１０°CAのパルスを生成する如く設け
られる。

【００２０】このようなベーン１０ｂ,１０ｃを備えた
回転板１０ａの回転によるクランク角センサ１０からの
信号の発生は、例えば上記ベーン１０ｂ,１０ｃの通過
を検出してオン・オフ動作し、ベーン検出時に[Ｈ]，ベ
ーン間（切欠き部）において[Ｌ]となる信号を発生する
近接センサ１０ｄを用いて行われる。しかして上記クラ
ンク角センサ１０からの信号を入力して気筒識別処理等
を実行するＥＣＵ１１は、第１気筒識別手段１２，パル
ス信号検出手段１３，時間幅・累積手段１４，気筒識別
手段１５，始動検出手段１６を備えている。噴射制御手
段１７は、上記第１気筒識別手段１２，気筒識別手段１
５，および始動検出手段１６による検出情報に従って各
気筒の燃料噴射弁（ＩＮＪ）８ａ,８ｂ,８ｃの作動を制
御するものであり、また点火時期制御手段１８は、前記
気筒識別手段１６による検出結果に基づき、前記クラン
ク角センサ１０から検出されるタイミングに従って各気
筒の点火プラグ（ＳＰ）３ａ,３ｂ,３ｃにおける点火を
制御するものである。

【００２１】尚、第１気筒識別手段１２は、前記クラン
ク角センサ１０から求められる前記特定信号の検出タイ
ミングから、第１気筒（＃１）の特定クランク角（例え
ば上死点）を識別するものである。但し、この検出結果
からは、クランク軸７が１回転目であるときの特定クラ
ンク角であるかか、２回転目であるときの特定クランク
角であるかは分からない。

【００２２】またパルス信号検出手段１３は、エンジン
の回転に伴って前記クランク角センサ１０の各ベーン１
０ｂ,１０ｃからそれぞれ得られる前記基準信号および
特定信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングをそれ
ぞれ検出し、各気筒の行程位相を示すクランク軸７の回
転位相と、クランク軸７の基準回転位相とをそれぞれ検
出するものである。更に時間幅・累積手段１４は、この
パルス信号検出手段１３によって検出されるパルス信号
に基づいて、クランク軸７の１回転中における増速区間
および減速区間の各始点と終点とをそれぞれ検出し、そ
の区間の時間長（区間幅）を求めるものである。この時
間幅・累積手段１４においては、更には必要に応じてそ
の累積値を求めるものとなっている。

【００２３】気筒識別手段１８は、後述するように上記
各区間の時間長に基づいてクランク軸７が１回転目であ
るか２回転目であるかを判定するものであり、この判定
結果と前記特定信号のタイミングとから、例えば燃焼行
程中にある気筒の識別、ひいては各気筒の行程位相がそ
れぞれ判定される。ここで３気筒エンジンにおける各気
筒の燃焼サイクルについて簡単に説明すると、第１乃至
第３気筒＃１,＃２,＃３の各燃焼行程は、図３に示すよ
うにクランク軸７の２回転を１周期として２４０°の位
相差を持たせて定められている。そして、例えばエンジ
ンの始動時であって、気筒識別前における２分割同時噴
射の場合には、図３(ａ)に示すタイミングでクランク軸
７が１回転する都度、第１気筒＃１乃至第３気筒＃３に
対して燃料が同時噴射される。また２分割シーケンシャ
ル噴射の場合には、図３(ｂ)に示すようにクランク軸７
の回転に連動して１２０°の位相差をもつタイミングで
第１乃至第３の気筒＃１,＃２,＃３に対して順に燃料噴
射が行われる。

【００２４】しかし図３(ａ)(ｂ)にそれぞれ示すよう
に、吸気行程以外の排気行程等において燃料を噴射する
ことは無駄である。そこで各気筒における行程位相を正
確に判定（気筒識別）し、各気筒毎に適切なタイミング
（吸気行程）で燃料噴射を行う必要が生じる。そこで本
装置においては、クランク軸７の１回転中における前述
した増速区間と減速区間の区間幅に着目して気筒識別を
行うようにしている。

【００２５】即ち、３気筒（５気筒）エンジンに代表さ
れる奇数気筒エンジンにあっては、クランク軸７が２回
転（カム軸６が１回転）する１周期の間、各気筒の燃焼
行程が順次等間隔で迎えるように構成されるので、いず
れかの気筒における燃焼によりクランク軸７の回転速度
が高くなる増速区間が図４に示すように３回（５回）生
じる。このことはクランク軸７が１回転する毎に、増速
区間となる位相が１２０°CAずれることを意味する。そ
していずれかの気筒が燃焼行程を迎えている上記増速区
間においては、クランク軸７の回転速度が高くなること
から、その区間の時間長（区間幅）が短くなり、逆にそ
の他の区間においてはクランク軸７は摩擦等の抵抗を伴
いながら惰性により回転して回転速度が低下するので、
その区間の時間長（区間幅）が長くなる（減速区間）。
しかもこのような１回転期間中における回転変動は、そ
の気筒数が少ない程、つまり３気筒エンジンの場合に大
きく現れる。

【００２６】従って、例えば上記増速区間の区間幅と、
減速区間の区間幅とをそれぞれ計測してこれらの区間幅
を比較すれば、その区間が増速区間であるか減速区間で
あるかを判定することができる。ひいてはクランク軸７
の基準回転位相に対してその計測区間が増速区間である
か、或いは減速区間であるかを調べれば、クランク軸７
の回転が１回転目であるか、或いは２回転目であるかを
判定することが可能となる。この結果、この判定結果
と、クランク角センサ１０から得られるクランク軸７の
回転位相とに基づいて各気筒の行程位相を確実に検出す
ることが可能となり、燃焼行程を迎える気筒を識別する
ことが可能となる。

【００２７】次に上述した観点に基づいて実行される気
筒識別処理について説明する。この処理は、先ず図５に
示す始動検出処理を実行することから開始される。この
始動検出処理は、エンジン始動の為のクランキング信号
がオンとなっているかを判定することから始められる
［ステップＡ１］。そしてクランキングがオンであり、
これによってエンジンが強制的に回転駆動されていると
き、前記クランク角センサ１０から得られる図６に示す
ようなパルス信号（ＳＧＴ）を検出し、そのハイレベル
期間Ｔ_H、およびローレベル期間Ｔ_Lを順次計測する［ス
テップＡ２］。この期間の計測は、上記パルス信号（Ｓ
ＧＴ）の立ち上がりと立ち下がりのタイミング間をタイ
マにより順次カウントする等して求められる。

【００２８】しかる後、一連のパルス信号（ＳＧＴ）の
個々の性質（意味）を調べるべく、連続するハイレベル
期間Ｔ_Hとローレベル期間Ｔ_Lとの比[Ｔ_H／Ｔ_L]を求め、
その比の値が[３]以上であるか否かを判定する［ステッ
プＡ３］。この判定はクランク角センサ１０における前
述したベーン１０ｂ,１０ｃが、前述したように各気筒
のBTDC５°およびBTDC７５°を基準として定められ、第
１気筒＃１に対応する基準信号（ＳＧＴ）の前に特定信
号を発生するように定められていることを利用して行わ
れる。

【００２９】具体的には、図６に示すように基準信号
（トリガ信号）におけるハイレベル期間が１２０°CA毎
に７０°CAとなっており、特定信号（特異パルス）が上
記基準信号が１０°CA遅れた１０°CAのパルスとして１
カ所でだけ発生するように定められていることを利用し
て行われる。従ってクランク軸７が一定速度で回転して
いる場合には、上記ハイレベル期間Ｔ_Hとローレベル期
間Ｔ_Lとの比[Ｔ_H／Ｔ_L]は、基本的には ７.０ → ０.２５ → １.４ → １.４ → ７.０ → ０.
２５ → … として変化するので、上記比[Ｔ_H／Ｔ_L]が[３]以上であ
るとき、これを前記特定信号（特異パルス）によって示
されるクランク軸７の特定回転位相を示す基準位置であ
ると判定する。そして上記比[Ｔ_H／Ｔ_L]の値の弁別判定
により特異パルスにより示される基準位置が検出された
とき、その基準信号ＳＧＴの値として[１]を与え［ステ
ップＡ４］、それ以外の場合には上記基準信号ＳＧＴの
値として[０]を与える［ステップＡ５］。

【００３０】この処理は、基準信号ＳＧＴが少なくとも
４つ以上検出されるまで繰り返し実行され［ステップＡ
６］、その信号系列を記憶する［ステップＡ７］。従っ
て記憶された基準信号ＳＧＴの信号系列は [０００１] , [００１０] , [０１００] , [１０００] のいずれかとなり、検出時点における[１]なる値の基準
信号ＳＧＴにて特異パルスの位相、つまりクランク軸７
の基準回転位相が示されることになる。

【００３１】しかる後、基準信号ＳＧＴが検出される都
度［ステップＡ８］、上記の如く記憶した基準信号ＳＧ
Ｔの信号系列をサイクリックにシフトして更新し［ステ
ップＡ９］、クランク軸７の回転に伴う基準回転位相の
位置（タイミング）を変更する。つまり基準信号ＳＧＴ
が検出される都度、例えば最初に検出された信号系列が
[０００１]であるならば、 → [００１０] → [０１００] → [１０００] → [００
０１] → … として順次更新する。そしてこの更新された信号系列に
従って各気筒に対する点火および燃料の同時噴射を開始
する［ステップＡ１０］。

【００３２】この点火制御は、基準信号ＳＧＴの立ち上
がりが検出された時点での前記信号系列が[００１０]で
あるならば、その立ち上がりが第１気筒＃１のBTDC７５
°であることが示されるので、ピストン１が次に上死点
（ＴＤＣ）を迎える時点で第１気筒＃１の点火プラグ３
ａを点火する。同様に基準信号ＳＧＴの立ち上がりが検
出された時点での信号系列が[０１００]であるならば第
２気筒＃２の点火プラグ３ｂを点火し、また信号系列が
[１０００]であるならば第３気筒＃３の点火プラグ３ｃ
を点火する。このようにして各気筒に対して、クランク
軸７の１回転に１度ずつ点火する。但し、上記信号系列
が検出されるまでの期間においては、その点火を行わな
い。

【００３３】また燃料の同時噴射については、クランキ
ングを開始した後、上述した信号系列のいずれかが検出
された時点で、先ず３気筒同時に噴射する。その後、例
えば上記信号系列が８回更新される都度、同時噴射す
る。このような同時噴射制御と上述した点火制御とによ
り、エンジンの始動が行われる。尚、このような燃料の
同時噴射制御に変えて、前述したシーケンシャル噴射制
御を行うことも勿論可能である。

【００３４】さて上述した始動検出処理によってクラン
ク軸７の回転位相が検出されたならば、次に図７に示す
気筒判別処理が行われる。この気筒判別処理は、先ず特
定気筒、例えば燃焼行程にある第１気筒が検出されたか
を判定することから開始される［ステップＢ１］。そし
て特定気筒が未検出であるとき、例えばエンジンが燃料
カット・モードでの運転中であるかを判定し［ステップ
Ｂ２］、燃料カット・モードで動作中であることを条件
として図８に示す気筒識別処理を実行する［ステップＢ
３］。その後、その気筒識別結果に従って各気筒毎に、
その吸気行程で燃料を噴射するシーケンシャル噴射を実
行し［ステップＢ４］、排気上死点での点火を中止する
［ステップＢ５］。即ち、気筒識別結果と、クランク軸
７の回転位相とに従って、各気筒毎にその吸気行程で燃
料を噴射し、その圧縮上死点で点火する。これにより気
筒識別前の無駄な噴射と点火とを止めることができる。

【００３５】ここで上記気筒識別処理について説明する
と、この処理手続きは制御パラメータｎ,Ｎをそれぞれ
[０]に初期設定した後［ステップＣ１,Ｃ２］、クラン
ク角センサ１０から前述した基準信号（トリガ信号）お
よび特定信号（特異パルス）からなる所定の信号系列が
得られるかを判定して開始される［ステップＣ３］。そ
して、例えば所定の基準クロックを計数するタイマ（図
示せず）を起動した上で［ステップＣ４］、クランク軸
７の回転位相に従って前記信号系列中の、例えば各気筒
のBTDC５°を示す立ち下がりタイミングをクランク軸７
の１回転中における増速期間と減速区間とを分けるトリ
ガ信号として検出し［ステップＣ５］、その検出時点で
上記タイマを停止させることで各区間の時間幅Ｔnを計
測し、その時間幅Ｔnを記憶する［ステップＣ６］。

【００３６】つまり各気筒のBTDC５°を示す回転位相
を、いずれかの気筒における燃焼行程によってクランク
軸７の回転速度が高まっている増速区間の始点と終点、
或いはそれ以外の減速区間の始点と終点として検出し、
各区間を規定する。そしてクランク角で１２０°の幅を
持つ計測区間（増速区間または減速区間）のクランク軸
７の回転に伴う時間幅Ｔnを前記タイマにより順次計測
し、これを記憶する。

【００３７】具体的には、クランク角センサ１０から求
められる前述した信号系列が[００１０]となったとき、
その次の立ち下がりタイミング（BTDC５°）でタイマを
スタートさせ、その次の立ち下がりタイミング（BTDC５
°）でタイマをストップさせることでその区間の時間幅
Ｔnを計測し、これをクランク軸７が２回転する間（１
周期）における１回目の増速区間または減速区間の時間
幅Ｔ1として記憶する。

【００３８】しかる後、前記信号系列が[０１００]とな
ったとき、同様にして次の立ち下がりタイミング（BTDC
５°）と、その次の立ち下がりタイミング（BTDC５°）
との間の時間幅Ｔnを計測し、これを２回目の増速区間
または減速区間の時間幅Ｔ2として記憶する。更に同様
にして３回目，〜６回目の各区間における時間幅Ｔ3,Ｔ
4,Ｔ5,Ｔ6をそれぞれ計測し、燃焼サイクルの１周期に
おいて区分される増速・減速区間の各時間幅Ｔ1,Ｔ2,
〜,Ｔ6をメモリ上に求める。そして上記増速区間と減速
区間とは交互に生じることから、例えば Ｔa ＝ Ｔ1 ＋ Ｔ3 ＋ Ｔ5 ， Ｔb ＝ Ｔ2 ＋ Ｔ4 ＋
Ｔ6 として増速区間または減速区間の時間幅をそれぞれ累積
し、その累積時間幅Ｔa,Ｔbを相互に比較する［ステッ
プＣ８］。そして累積時間幅Ｔaの方が大きいとき（Ｔa
＞ Ｔb）、その奇数番目の区間が増速区間であると判
定して制御パラメータＮをインクリメントする［ステッ
プＣ９］。

【００３９】尚、このような区間時間幅の計測と、その
累積時間幅の比較処理については、制御パラメータｎを
インクリメントしながら［ステップＣ８］、例えば燃焼
サイクルの６周期に亘って繰り返し実行される［ステッ
プＣ１０］。この繰り返しによってクランク軸７の回転
速度の揺らぎや、クランク角センサ１０の製作誤差に伴
う誤差要因の相殺（吸収）がなされ、時間幅計測および
その判定処理精度の向上が図られる。

【００４０】しかして上述した如くｎ回に亘って計測さ
れた累積時間幅Ｔaの全てが、累積時間幅Ｔbより大きい
ときには制御パラメータＮの値は[ｎ]となる。逆に累積
時間幅Ｔaの全てが、累積時間幅Ｔbより小さい場合に
は、上記制御パラメータＮの値は[０]となる。しかし現
実的には計測時間誤差等に原因して、上記ｎ回に亘る計
測結果の全てが同じ結果として得られるとは限らない。

【００４１】そこでこの実施形態においては、パラメー
タＮの値がその計測回数ｎの８０％以上であるか否か、
或いは２０％以下であるか否を判定することで、その判
定基準に余裕を持たせて気筒識別を行っている［ステッ
プＣ１２,Ｃ１３］。そしてパラメータＮの値がその計
測回数ｎの８０％以上であるとき、具体的には６回に亘
る計測判定のうち、５回または６回に亘って累積時間幅
Ｔaの方が累積時間幅Ｔbより大きいとの判定結果を得た
とき、これを前述した時間幅Ｔ1を得た区間が増速区間
であって、その時間幅Ｔ1の計測開始タイミングが第１
気筒の圧縮行程５°TDCBであると判定している［ステッ
プＣ１４］。

【００４２】また逆にパラメータＮの値がその計測回数
ｎの２０％以下であるとき、具体的には６回に亘る計測
判定のうち、１回または０回だけ累積時間幅Ｔaの方が
累積時間幅Ｔbより大きいとの判定結果を得たとき、換
言すれば５回または６回に亘って累積時間幅Ｔaの方が
累積時間幅Ｔbよりも小さいとの判定結果を得たとき、
これを前述した時間幅Ｔ1を得た区間が減速区間であっ
て、その時間幅Ｔ1の計測開始タイミングが第１気筒の
排気行程５°TDCBであると判定している［ステップＣ１
５］。

【００４３】尚、上記判定条件に整合しない場合には、
その測定結果の信頼性が乏しいと判断し、前述したパラ
メータＮ,ｎをリセットして前述した計測処理からの処
理手続きを再起動する［ステップＣ１６］。またこの例
では、６周期に亘って繰り返し区間幅の計測を行って気
筒識別処理を行ったが、その繰り返し回数を更に増やす
ことも勿論可能である。また原理的には時間幅Ｔ1とＴ2
とを比較する等、隣接する区間での時間幅の比較により
気筒識別することも可能である。更には図４に示したよ
うにクランク軸７の１回転目と２回転目とで、増速区間
と減速区間との位相が反転することに着目して、３６０
°位相の異なる区間の時間幅、例えば時間幅Ｔ1と時間
幅Ｔ4とを相互に比較することも可能である。この場
合、例えばベーン１０ｃがマーク信号となり得る。また
時間幅Ｔ1,〜Ｔ6の平均時間を求め、各区間の時間幅
（例えば時間幅Ｔ1またはＴ2）が上記平均時間より長い
か短いかを判定して気筒識別することも勿論可能であ
る。特に３６０°位相の異なる区間を利用して気筒判別
を行った場合、ベーンの製作誤差による気筒判別精度の
低下を抑制することができる。またこの手法を用いる場
合には、クランク角センサのベーンは１枚でも良く、ベ
ーンの大幅な簡素化を図ることが可能となる。

【００４４】以上のように特定気筒の識別がなされ、各
気筒の行程位相がそれぞれ検出されたならば、その検出
結果に基づき、前記クランク角センサ１０から各気筒に
対応して得られるBCTD７５°やBCTD５°のタイミングに
従って正規噴射および正規点火によるエンジンの駆動を
行う。この場合、その動作モード切替時に数行程におい
て燃料量の過不足が生じる虞があるので、例えば１回目
の燃料噴射においては予めその過不足分を予め補正した
燃料量を噴射するようにすれば良い。

【００４５】かくして上述した如く構成された気筒識別
装置によれば、各気筒に対応した基準信号（トリガ信
号）発生する為のベーン１０ｂに加えて、クランク軸７
の特定の回転位相を示す特定信号（特異パルス）を発生
する為のベーン１０ｃを備えたクランク角センサ７を備
えている。そしてこのクランク角センサ７から求められ
る信号に従って、クランク軸７の１回転中における増速
区間と減速区間とを規定するタイミングを正確に得なが
ら、各区間の時間幅から増速区間と減速区間を特定し、
クランク軸７の１回転目と２回転目とを正確に判定し
て、例えば燃焼行程にある特定気筒を識別することがで
きる。そしてその識別結果に基づいて、各気筒の行程位
相を正確に把握し、適切なタイミングで各気筒に対する
燃料噴射と点火とを行うことが可能となる。

【００４６】従ってカム軸６にセンサを設けることなし
に、しかも特定の気筒を意図的に失火させることなし
に、上述した構成のクランク角センサ７から求められる
信号に従って簡易に、しかも確実に気筒識別を行い、且
つ正確なタイミングで各気筒に対する燃料の噴射制御と
点火制御を行い得る。特に奇数気筒に特有なエンジンの
１回転中における増速区間と減速区間との位相のずれを
積極的に利用して気筒識別を行うので、簡単で低コスト
な構成でありながら効率的に、正確な気筒識別を行うこ
とができ、しかもドライバビリティを損なうことがない
等の効果が奏せられる。

【００４７】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば第１情報および第２情報として
検出する増速区間および減速区間の時間幅情報を、クラ
ンク軸７の回転に連動して等位相間隔で発生するパルス
を、予め設定された時間内で計数して求めたり、或いは
同一パルス数に対応する区間幅情報（ベーンの角度情
報）から求めたりするようにしても良い。また各気筒に
対応した行程位相を示すトリガ信号を発生するクランク
角センサと、クランク軸７の特定回転位相を示す特定信
号を発生するクランク角センサとを別個に設けることも
勿論可能である。

【００４８】更にはクランク角センサからエンジンの出
力軸の回転に連動して、気筒数に応じた一連の等位相間
隔の信号列を第１トリガ信号列として発生させ、更に必
要に応じてこれらの信号列間に位置する等位相間隔の信
号列を第２トリガ信号列として発生させて、これらのト
リガ信号列に基づいて第１情報としての増速または減速
区間（以下、被比較区間と言う）と、第２情報としての
特定区間（以下、比較区間と言う）を定めても良い。ま
た上記第１トリガ信号列の隣り合う信号間で形成される
区間を交互に比較区間と被比較区間（例えば本実施形態
の増速区間と減速区間）としても良い。また第１トリガ
信号列の信号を始点とし、これに続く第２トリガ信号列
の信号を終点として区間を設定し、これらの区間を１つ
置きに選択して上記比較区間と被比較区間としても良
い。

【００４９】更には前記第１トリガ信号列の隣接する信
号間で形成される区間を上記被比較区間とし、その区間
が複数連続する区間を上記比較区間としても良い。同様
に第１トリガ信号列の信号を始点、これに続く第２トリ
ガ信号列の信号を終点とした区間を被比較区間とし、第
１トリガ信号列の隣接する信号間で形成される区間また
はその連続した区間を比較区間とすることも可能であ
る。更に本実施形態では３気筒エンジンについての気筒
識別装置について説明したが、５気筒以上の奇数気筒エ
ンジンに適用できることは言うまでもない。その他、本
発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る気筒識
別装置は、２回転に１回の燃焼行程を有して駆動される
奇数の気筒を、順次等間隔に燃焼行程を迎えるように構
成した多気筒内燃機関において用いられるものであっ
て、多気筒内燃機関の出力軸に設けられ該出力軸の特定
の回転位相を示す特定信号と、請求項１に記載するよう
に前記出力軸の１回転中における増速または減速区間の
始点と終点とをそれぞれ規定する為のトリガ信号によっ
て示される各区間（トリガ信号間）の時間長から求めら
れる、前記増速または減速区間の一方の時間長（例えば
区間幅）を表す第１情報、および上記増速または減速区
間の他方の時間長（例えば区間幅）を表す第２情報とに
従って前記各気筒における行程位相を識別するので、意
図的な失火制御等が不要であり、ドライバビリティを損
なうことなしに簡単な構成で、しかも確実に気筒識別を
行い得る。または請求項２に記載するように、前記出力
軸の１回転中における増速または減速区間の始点および
終点と、前記出力軸の特定の回転位相を示す特定区間の
始点および終点とをそれぞれ規定する為のトリガ信号に
よって示される各トリガ信号間の時間長から求められ
る、前記出力軸の１回転中における増速または減速区間
の時間長（例えば区間幅）を表す第１情報、および上記
増速または減速区間とは異なる別の特定区間の時間長
（例えば区間幅）を表す第２情報とに従って前記各気筒
における行程位相を識別するので、請求項１に記載の発
明と同様に簡単な構成で、しかも確実に気筒識別を行い
得る。

【００５１】特に増速区間および減速区間における始点
と終点とをそれぞれ規定する為のトリガ信号に基づいて
各トリガ信号間の時間長を計測するので、出力軸にトリ
ガ信号の発生手段を設けるだけの簡単な構成で各区間を
正確に規定して前記第１情報および第２情報を正確に求
めることができる。

【００５２】更に請求項３に記載の発明によれば、請求
項１または２に記載の発明において更に各気筒に対応し
て燃料噴射または点火の時期をそれぞれ設定する為の基
準信号を発生する基準信号発生手段を備え、この基準信
号の一部を、望ましくはその全てを前記トリガ信号と兼
用しているので、信号発生手段の簡単化を図り、正確で
効率的な制御が可能となる。また請求項４に記載の発明
によれば、請求項１に記載の発明において前記トリガ信
号発生手段が、特定区間の始点および終点を設定する為
のマーク信号を発生する為の回転体を備えており、この
マーク信号を基準として求められる３６０°の位相差を
持つ２つの周期データからそれぞれ第１情報および第２
情報を検出するので、トリガ信号発生手段の製作誤差等
による時間長（例えば時間幅）の検出精度の低下等を防
いで、より正確な気筒識別を行い得る等の効果が奏せら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される内燃機関を構成する気筒の
概略構成を模式的に示す図。

【図２】本発明の一実施形態に係る気筒識別装置の要部
概略構成を示すブロック図。

【図３】３気筒エンジンにおける燃焼サイクルと、気筒
識別前における燃料噴射と点火のタイミングを示す図。

【図４】３気筒エンジンおよび５気筒エンジンにおける
１燃焼サイクルでのクランク軸の回転変動を概念的に示
す図。

【図５】本発明の一実施形態に係る気筒判別処理手続き
における始動検出処理の流れを示す図。

【図６】クランク角センサから得られる信号列と、その
信号タイミングの例を示す図。

【図７】本発明の一実施形態に係る気筒判別処理手続き
におけるメイン処理の流れを示す図。

【図８】本発明の一実施形態に係る気筒判別処理手続き
における区間検出と各区間の時間幅に基づく気筒識別処
理の流れを示す図。

【符号の説明】

１ ピストン ２ シリンダ ３ 点火プラグ ７ クランク軸 ８ 燃料噴射弁 １０ クランク角センサ １０ｂ ベーン（基準信号発生用） １０ｃ ベーン（特定信号発生用） １１ 電子制御ユニット（ＥＣＵ） １２ 第１気筒識別手段 １３ パルス信号検出手段 １４ 時間幅・累積手段 １５ 気筒識別手段 １６ 始動検出手段 １７ 噴射制御手段 １８ 点火時期制御手段

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２回転に１回の燃焼行程を有して駆動さ
   れる奇数の気筒を、順次等間隔に燃焼行程を迎えるよう
   に構成した多気筒内燃機関において、 上記多気筒内燃機関の出力軸に設けられ、該出力軸の回
   転に同期して、該出力軸の特定の回転位相を示す特定信
   号を出力する特定信号発生手段と、 前記出力軸の１回転中における増速または減速区間の始
   点と終点とをそれぞれ規定する為のトリガ信号を出力す
   るトリガ信号発生手段と、 上記トリガ信号によって示される各区間の時間長を計測
   するタイマ手段と、 このタイマ手段によって計測される各トリガ信号間の時
   間長から、 前記増速または減速区間の一方の時間長を表
   す第１情報、および前記増速または減速区間の他方の時
   間長を表す第２情報を検出する情報検出手段と、 上記第１情報と第２情報との比較結果および前記特定信
   号とに基づいて前記各気筒における行程位相を識別する
   識別手段とを具備したことを特徴とする気筒識別装置。
2. 【請求項２】 ２回転に１回の燃焼行程を有して駆動さ
   れる奇数の気筒を、順次等間隔に燃焼行程を迎えるよう
   に構成した多気筒内燃機関において、 上記多気筒内燃機関の出力軸に設けられ、該出力軸の回
   転に同期して、該出力軸の特定の回転位相を示す特定信
   号を出力する特定信号発生手段と、前記出力軸の１回転中における増速または減速区間の始
   点および終点と、前記出力軸の特定の回転位相を示す特
   定区間の始点および終点とをそれぞれ規定する為のトリ
   ガ信号を出力するトリガ信号発生手段と、 上記トリガ信号によって示される各トリガ信号間の時間
   長を計測するタイマ手段と 、このタイマ手段によって計測される各トリガ信号間の時
   間長から、 前記出力軸の１回転中における増速または減
   速区間の時間長を表す第１情報、および上記増速または
   減速区間とは異なる別の特定区間の時間長を表す第２情
   報を検出する情報検出手段と、 上記第１情報と第２情報との比較結果および前記特定信
   号とに基づいて前記各気筒における行程位相を識別する
   識別手段とを具備したことを特徴とする気筒識別装置。
3. 【請求項３】 前記情報検出手段は、前記特定信号とは
   別に前記各気筒に対応して燃料噴射または点火の時期を
   それぞれ設定する為の基準信号を発生する基準信号発生
   手段を備え、 前記トリガ信号は、上記基準信号の一部として兼用され
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の気筒識別
   装置。
4. 【請求項４】 前記トリガ信号発生手段は、前記出力軸
   の回転に同期して特定区間の始点および終点を設定する
   為のマーク信号を発生する為の回転体を備えてなり、 前記情報検出手段は、上記マーク信号を基準として求め
   られる３６０°の位相差を持つ２つの周期データの一方
   に基づいて前記第１情報を検出し、上記２つの周期デー
   タの他方に基づいて前記第２情報を検出することを特徴
   とする請求項１に記載の気筒識別装置。