JP3766244B2 - エンジンの気筒判別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの気筒判別装置に関し、詳しくは、基準クランク角位置の間での気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別を行う構成の気筒判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基準クランク角位置の間での気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別を行う構成の気筒判別装置としては、特開平５−１０６５００号公報や特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるようなものがあった。
【０００３】
特開平５−１０６５００号公報に開示されるものは、基準クランク角位置の間で気筒数に対応する数の気筒判別信号を出力させて、気筒判別を行わせるものである。
【０００４】
また、特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるものは、２つのカムセンサを備え、一方のカムセンサから基準クランク角位置の間で出力された信号の数に基づいて気筒判別を行い、ここで気筒判別が行えない場合に、他方のカムセンサから出力された信号の数から気筒判別を行う構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平５−１０６５００号公報に開示されるものにおいては、例えば６気筒エンジンでは、気筒判別信号を出力させるためのシグナルプレートに、基準クランク角位置の間に最大で６つの被検出部を設ける必要があるため、特に突起部を磁気式センサで検出させる構成では、シグナルプレートを小型化できないという問題があった。
【０００６】
また、特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるものでは、特定の気筒については一方のカムセンサからの信号のみで区別できるようにするため、気筒判別信号数の設定自由度が少ないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、カムセンサのシグナルプレートに設ける被検出部の数が少なくても気筒判別が行え、然も、気筒判別信号数の設定自由度が高い気筒判別装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、カムシャフトに設けられ、前記基準クランク角位置間において気筒判別信号を出力するカムセンサであって、前記基準クランク角位置間で出力される気筒判別信号の数の種類がそれぞれ２種類以上に設定される複数のカムセンサと、前記複数のカムセンサ毎に設けられ、前記基準クランク角位置間で出力された気筒判別信号を、前記複数のカムセンサ毎に計数する複数の計数手段と、前記複数の計数手段それぞれで計数された前記基準クランク角位置間での気筒判別信号の出力数の組み合わせパターンが、各気筒に対応させてある組み合わせパターンのいずれに該当するかを判別して、気筒判別を行う気筒判別手段と、を設ける構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、複数のカムセンサが基準クランク角位置間でそれぞれ出力する気筒判別信号の数を計数し、各カムセンサ毎の気筒判別信号の出力数の組み合わせから気筒判別を行う。例えば、カムセンサとして第１，第２の２つのセンサを設ける場合、それぞれが基準クランク角位置間で０又は１つの気筒判別信号が出力されるものとすると、２×２の４パターンの組み合わせを生じさせることができ、気筒を４つに区別することが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気側のカムシャフトと排気側のカムシャフトとを備えるエンジンにおいて、前記カムセンサを各カムシャフトそれぞれに１つずつ設ける構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、吸気側のカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数と、排気側のカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数との組み合せに基づいて気筒判別を行わせる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、Ｖ型エンジンにおいて、前記カムセンサを各バンク毎にそれぞれに１つずつ設ける構成とした。
かかる構成によると、Ｖ型エンジンの一方バンクのカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数と、他方バンクのカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数との組み合せに基づいて気筒判別を行わせる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサが、前記基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号を出力し、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサからの気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づいて前記回転位相を検出させる構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトにカムセンサを設ける場合に、基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号が出力されるようにし、基準クランク角位置毎に気筒判別信号との位相差、即ち、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出させる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ又は２つの気筒判別信号を出力し、該基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させる構成とした。
また、請求項６記載の発明では、４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において０又は１つの気筒判別信号を出力する構成とした。
【００１６】
かかる構成によると、４気筒の場合、２つのカムセンサが０又は１つの気筒判別信号を基準クランク角位置間においてそれぞれ出力させ、（０―０）（１―０）（０−１）（１−１）の４パターンを生じさせるようにすれば、４気筒全てを判別させることができる。しかし、この場合、気筒判別信号が出力されない場合が生じ、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を基準クランク角位置毎に計測させることができないので、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサについて、必要最小数よりも多い１つ又は２つの気筒判別信号を出力させる。
【００１７】
請求項７記載の発明では、６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ以上３つ以下の気筒判別信号を出力し、該基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させる構成とした。
また、請求項８記載の発明では、６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において２つ以下の気筒判別信号を出力する構成とした。
【００１８】
かかる構成によると、一方のカムセンサが３種類（０，１，２）の数の気筒判別信号を出力し、他方のカムセンサが最低で２種類（例えば０，１）の数の気筒判別信号を出力し、気筒判別信号の数の組み合わせとして６パターンを生じさせれば、６気筒を全て判別させることができる。しかし、この場合、基準クランク角位置間で気筒判別信号が出力されない場合が生じ、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を基準クランク角位置毎に計測させることができないので、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサについては、少なくとも１つの気筒判別信号を出力させるものとし、出力数として１，２，３の３種類又は１，２の２種類の気筒判別信号を出力させる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、複数のカムセンサから出力される気筒判別信号の数の組み合わせから気筒判別させるので、単独のカムセンサからは、気筒数と同じ種類のパターンで気筒判別信号を出力させる必要がなく、シグナルプレートに設ける被検出部の数を減らしてシグナルプレートの径を小さくできると共に、単独のカムセンサから出力させる気筒判別信号の数を特定の気筒と対応させる必要がなく、気筒判別信号数の設定自由度が高いという効果がある。
【００２０】
請求項２，３記載の発明によると、２つのカムセンサを異なるカムシャフトに振り分けて設置させることで、１つのカムシャフトに２つのカムセンサを設ける場合に比べ、カムシャフトの長さ方向の大型化を回避できるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によると、基準クランク角位置間での気筒判別信号の出力数を抑制しつつ、気筒判別信号に基づいて基準クランク角位置毎にカムシャフトの回転位相を検出させることができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の発明によると、４気筒全ての判別及び基準クランク角位置毎のカムシャフト回転位相の検出を、請求項６記載の発明によると、４気筒全ての判別を、最小限の気筒判別信号数で行わせることができるという効果がある。
【００２３】
請求項７記載の発明によると、６気筒全ての判別、及び、基準クランク角位置毎のカムシャフト回転位相の検出を、請求項８記載の発明によると、６気筒全ての判別を、最小限の気筒判別信号数で行わせることができるという効果がある。
【００２４】
【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に示すエンジン１は、直列４気筒エンジンであり、吸気側カムシャフト２と排気側カムシャフト３とを備える。
【００２５】
そして、吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３には、シグナルプレート４，５がそれぞれ軸支され、各シグナルプレート４，５に形成される突起部（図示省略）をそれぞれに検出して気筒判別信号Phase1，Phase2を出力する磁気式の第１カムセンサ６，第２カムセンサ７が設けられる。
【００２６】
また、クランクプーリに取り付けられたシグナルプレート８に形成される突起部（図示省略）を検出して単位角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力する磁気式のクランク角センサ９が設けられる。
【００２７】
前記第１カムセンサ６，第２カムセンサ７及びクランク角センサ９の検出信号はコントロールユニット１０に入力され、気筒判別手段としての機能を有するコントロールユニット１０は前記検出信号に基づき気筒判別を行い、該気筒判別結果に基づいてエンジンにおける燃料噴射や点火を制御する。また、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで作動角一定のままバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備える場合には、前記検出信号に基づき前記回転位相を検出し、前記回転位相をフィードバック制御する。
【００２８】
前記シグナルプレート８には、１０°ＣＡ毎に突起部が設けられるが、気筒間の行程位相差に相当する１８０°ＣＡ（各気筒の例えばＢＴＤＣ６０°）毎に前記突起部を欠落させ、ポジション信号ＰＯＳが、図２に示すように、気筒間の行程位相差に相当する１８０°ＣＡ（各気筒の例えばＢＴＤＣ６０°）毎に歯抜けを生じるようにしてある。
【００２９】
ここで、前記ポジション信号ＰＯＳの歯抜け位置が本実施形態における基準クランク角位置に相当するものであり、前記歯抜け位置を検出することで基準クランク角位置を検出する構成としてある（基準クランク角位置検出手段）。但し、基準クランク角位置毎に基準角度信号を出力するセンサを備える構成であっても良い。
【００３０】
一方、磁気式の第１カムセンサ６，第２カムセンサ７からの気筒判別信号Phase1，Phase2は、図２に示すように、基準クランク角位置間に０又は１つ出力され、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせパターンが、図３に示すように４パターンとなり、各組み合わせパターンを各気筒に対応させることで、いずれの組み合わせパターンで気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されたかによって４気筒のいずれに該当するかを判別できるようになっている。
【００３１】
具体的には、＃１気筒に対応する基準クランク角位置と＃３気筒に対応する基準クランク角位置との間、及び、＃３気筒に対応する基準クランク角位置と＃４気筒に対応する基準クランク角位置との間で、気筒判別信号Phase1が１つ出力され、＃３気筒に対応する基準クランク角位置と＃４気筒に対応する基準クランク角位置との間、及び、＃４気筒に対応する基準クランク角位置と＃２気筒に対応する基準クランク角位置との間で、気筒判別信号 Phase2が１つ出力されるようになっている。尚、点火順を＃１→＃３→＃４→＃２とする。
【００３２】
従って、基準クランク角位置間における気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数をカウントさせ（計数手段）、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせを基準クランク角位置毎に判定させるものとすると、気筒判別信号Phase1，Phase2の組み合わせが（０−０）であるときには、判定時点の基準クランク角位置が＃１気筒に対応するものとして気筒判別され、（１−０）であるときには＃３気筒が気筒判別され、（１−１）であるときには＃４気筒が気筒判別され、（０−１）であるときには＃２気筒が気筒判別される（図３参照）。
【００３３】
ところで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで作動角一定のままバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置が備えられる場合には、基準クランク角位置と気筒判別信号Phase1，Phase2との位相差としてカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出することができるが、基準クランク角位置間に気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されないと、前記回転位相の検出を行えない。
【００３４】
そこで、前記吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３それぞれに上記バルブタイミング制御装置が備えられる場合には、図４に示すように、気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるように構成する。
【００３５】
図４における出力特性は、図２に示した気筒判別信号Phase1，Phase2の出力特性に対して、各基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるように、基準クランク角位置間での出力数をそれぞれ１つずつ増やし、基準クランク角位置間で１つ又は２つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるようにしてあり、かつ、カムシャフト２，３の回転位相が変化しても基準クランク角位置を超えて出力位置が変化することがなく、然も、基準クランク角位置の直後に出力される先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2は、基準クランク角位置から全て同じ角度で出力されるようにしてある。
【００３６】
ここで、基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせは図５に示すようになり、出力数の組み合わせが（１−１）（２−１）（２−２）（１−２）の４パターンのいずれであるかによって、４気筒の全てについて判別される。
【００３７】
更に、クランクシャフトに対するカムシャフト２，３の回転位相が変化することで、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度が変化するから、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度を、その間のポジション信号ＰＯＳの出力数又は時間を計測して検出すれば、基準クランク角位置毎にカムシャフト２，３の回転位相（バルブタイミング）を検出することができる。
【００３８】
ところで、上記の実施形態は４気筒直列エンジンの場合を示すものであるが、例えば６気筒Ｖ型エンジンにおいても同様にして気筒判別及びカムシャフトの回転位相の検出を行わせることができる。
【００３９】
図６は６気筒Ｖ型エンジンにおける第１カムセンサ６，第２カムセンサ７の設置位置を示すものであり、各バンク毎に設けられる吸気側カムシャフト２ａ，２ｂ及び排気側カムシャフト３ａ，３ｂのうち、各バンクの吸気側カムシャフト２ａ，２ｂそれぞれに第１カムセンサ６，第２カムセンサ７を設けてある。
【００４０】
但し、一方バンクの吸気側カムシャフト２ａ及び排気側カムシャフト３ａに第１カムセンサ６，第２カムセンサ７を設置する構成であっても良い。
図７は、上記６気筒Ｖ型エンジンにおける第１カムセンサ６，第２カムセンサ７及びクランク角センサ９の出力特性を示すものであり、ポジション信号ＰＯＳは、気筒間の行程位相差に相当する１２０°ＣＡ毎に歯抜けを生じるように構成され、該歯抜け位置を検出することで基準クランク角位置が検出される。
【００４１】
一方、気筒判別信号Phase1は、＃１−＃２の基準クランク角位置間で１つ、＃２−＃３の基準クランク角位置間で１つ、＃３−＃４の基準クランク角位置間で２つ、＃４−＃５の基準クランク角位置間で２つ、＃５−＃６の基準クランク角位置間で２つ、＃６−＃１の基準クランク角位置間で０、出力されるようになっている。
【００４２】
また、気筒判別信号Phase2は、＃１−＃２の基準クランク角位置間で０、＃２−＃３の基準クランク角位置間で１つ、＃３−＃４の基準クランク角位置間で０、＃４−＃５の基準クランク角位置間で１つ、＃５−＃６の基準クランク角位置間で２つ、＃６−＃１の基準クランク角位置間で１つ、出力されるようになっている。
【００４３】
従って、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせは、図８に示すように６パターンとなり、いずれの組み合わせであるかを判別することで、６気筒それぞれについて気筒判別が可能である。
【００４４】
ここで、第１カムセンサ６，第２カムセンサ７が設けられるカムシャフトが、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトである場合には、図７，８に示す気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数を全て１つずつ増やして各基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるようにし、かつ、各基準クランク角位置間で先頭に出力される気筒判別信号Phase1，Phase2が全て基準クランク角位置から同じ角度で出力されるようにし、然も、カムシャフトの回転位相が変化しても、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力位置が基準クランク角位置を超えて変化しないようにする。そして、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度を検出することで、基準クランク角位置毎にカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出できる。
【００４５】
次に、基準クランク角位置間の気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせによる気筒判別制御をフローチャートに従って詳細に説明する。
図９のフローチャートは、気筒判別信号Phase1の出力毎に割り込み実行されるようになっており、ステップＳ１では、気筒判別信号Phase1の出力数をカウントするためのカウンタPHCNT1を１アップさせる（計数手段）。
【００４６】
次のステップＳ２では、カウンタPHCNT1が１であるか否かを判別することで、基準クランク角位置後の先頭の気筒判別信号Phase1であるか否かを判別する。
そして、カウンタPHCNT1が１である場合には、ステップＳ３へ進み、直前の基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1までの角度からカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出する。
【００４７】
図１０のフローチャートは、気筒判別信号Phase2の出力毎に割り込み実行されるようになっており、図９のフローチャートと同様に、ステップＳ１１で気筒判別信号Phase2の出力数をカウントするためのカウンタPHCNT2を１アップさせると（計数手段）、次のステップＳ１２では、カウンタPHCNT2が１であるか否かを判別し、カウンタPHCNT2が１である場合には、ステップＳ１３へ進み、直前の基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase2までの角度からカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出する。
【００４８】
尚、カムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出しない場合には、上記ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３の処理を省略すれば良い。
図１１のフローチャートは、ポジション信号ＰＯＳの出力毎に割り込み実行されるようになっており、ステップＳ２１では、ポジション信号ＰＯＳの出力周期ＴＰＯＳの前回値ＴＰＯＳｚにセットし、次のステップＳ２２では、最新周期ＴＰＯＳを求める。
【００４９】
ステップＳ２３では、周期比ratio＝ＴＰＯＳ／ＴＰＯＳｚを演算し、ステップＳ２４では、前記周期比ratioが判定レベルを超えているか否かを判別することで歯抜け部分であるか否かを判別する。
【００５０】
周期比ratioが判定レベル以下であればそのまま本ルーチンを終了させるが、周期比ratioが判定レベルを超えていると判断されたときには、ステップＳ２５で基準クランク角位置の判定を行う（基準クランク角位置検出手段）。
【００５１】
ステップＳ２６では、前記気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数のカウンタPHCNT1,PHCNT2に基づき、図３,図５,図８に示したようなテーブルを参照することで、気筒判別（今回の基準クランク角位置に対応する気筒の判別）を行わせる（気筒判別手段）。
【００５２】
ステップＳ２７では、前記カウンタPHCNT1,PHCNT2をクリアし、次の基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数がカウントされるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における直列４気筒エンジンのシステム構成を示す図。
【図２】上記直列４気筒エンジンにおける検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図３】図２の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図４】上記４気筒直列エンジンにおいてカムシャフトの回転位相検出を行わせる場合の検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図５】図４の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図６】実施の形態におけるＶ型６気筒エンジンのシステム構成を示す図。
【図７】上記Ｖ型６気筒エンジンにおける検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図８】図７の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図９】基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1のカウント処理を示すフローチャート。
【図１０】基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase2のカウント処理を示すフローチャート。
【図１１】気筒判別信号Phase1，Phase2のカウント値に基づく気筒判別処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気側カムシャフト
３…排気側カムシャフト
６…第１カムセンサ
７…第２カムセンサ
９…クランク角センサ
１０…コントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの気筒判別装置に関し、詳しくは、基準クランク角位置の間での気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別を行う構成の気筒判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基準クランク角位置の間での気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別を行う構成の気筒判別装置としては、特開平５−１０６５００号公報や特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるようなものがあった。
【０００３】
特開平５−１０６５００号公報に開示されるものは、基準クランク角位置の間で気筒数に対応する数の気筒判別信号を出力させて、気筒判別を行わせるものである。
【０００４】
また、特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるものは、２つのカムセンサを備え、一方のカムセンサから基準クランク角位置の間で出力された信号の数に基づいて気筒判別を行い、ここで気筒判別が行えない場合に、他方のカムセンサから出力された信号の数から気筒判別を行う構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特開平５−１０６５００号公報に開示されるものにおいては、例えば６気筒エンジンでは、気筒判別信号を出力させるためのシグナルプレートに、基準クランク角位置の間に最大で６つの被検出部を設ける必要があるため、特に突起部を磁気式センサで検出させる構成では、シグナルプレートを小型化できないという問題があった。
【０００６】
また、特開平１０−０３０４８８号公報に開示されるものでは、特定の気筒については一方のカムセンサからの信号のみで区別できるようにするため、気筒判別信号数の設定自由度が少ないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、カムセンサのシグナルプレートに設ける被検出部の数が少なくても気筒判別が行え、然も、気筒判別信号数の設定自由度が高い気筒判別装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、カムシャフトに設けられ、前記基準クランク角位置間において気筒判別信号を出力するカムセンサであって、前記基準クランク角位置間で出力される気筒判別信号の数の種類がそれぞれ２種類以上に設定される複数のカムセンサと、前記複数のカムセンサ毎に設けられ、前記基準クランク角位置間で出力された気筒判別信号を、前記複数のカムセンサ毎に計数する複数の計数手段と、前記複数の計数手段それぞれで計数された前記基準クランク角位置間での気筒判別信号の出力数の組み合わせパターンが、各気筒に対応させてある組み合わせパターンのいずれに該当するかを判別して、気筒判別を行う気筒判別手段と、を設ける構成とした。
【０００９】
かかる構成によると、複数のカムセンサが基準クランク角位置間でそれぞれ出力する気筒判別信号の数を計数し、各カムセンサ毎の気筒判別信号の出力数の組み合わせから気筒判別を行う。例えば、カムセンサとして第１，第２の２つのセンサを設ける場合、それぞれが基準クランク角位置間で０又は１つの気筒判別信号が出力されるものとすると、２×２の４パターンの組み合わせを生じさせることができ、気筒を４つに区別することが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、吸気側のカムシャフトと排気側のカムシャフトとを備えるエンジンにおいて、前記カムセンサを各カムシャフトそれぞれに１つずつ設ける構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、吸気側のカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数と、排気側のカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数との組み合せに基づいて気筒判別を行わせる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、Ｖ型エンジンにおいて、前記カムセンサを各バンク毎にそれぞれに１つずつ設ける構成とした。
かかる構成によると、Ｖ型エンジンの一方バンクのカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数と、他方バンクのカムシャフトに設けたカムセンサが基準クランク角位置間で出力する気筒判別信号の数との組み合せに基づいて気筒判別を行わせる。
【００１３】
請求項４記載の発明では、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサが、前記基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号を出力し、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサからの気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づいて前記回転位相を検出させる構成とした。
【００１４】
かかる構成によると、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトにカムセンサを設ける場合に、基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号が出力されるようにし、基準クランク角位置毎に気筒判別信号との位相差、即ち、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を検出させる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ又は２つの気筒判別信号を出力し、該基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させる構成とした。
また、請求項６記載の発明では、４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において０又は１つの気筒判別信号を出力する構成とした。
【００１６】
かかる構成によると、４気筒の場合、２つのカムセンサが０又は１つの気筒判別信号を基準クランク角位置間においてそれぞれ出力させ、（０―０）（１―０）（０−１）（１−１）の４パターンを生じさせるようにすれば、４気筒全てを判別させることができる。しかし、この場合、気筒判別信号が出力されない場合が生じ、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を基準クランク角位置毎に計測させることができないので、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサについて、必要最小数よりも多い１つ又は２つの気筒判別信号を出力させる。
【００１７】
請求項７記載の発明では、６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ以上３つ以下の気筒判別信号を出力し、該基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させる構成とした。
また、請求項８記載の発明では、６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において２つ以下の気筒判別信号を出力する構成とした。
【００１８】
かかる構成によると、一方のカムセンサが３種類（０，１，２）の数の気筒判別信号を出力し、他方のカムセンサが最低で２種類（例えば０，１）の数の気筒判別信号を出力し、気筒判別信号の数の組み合わせとして６パターンを生じさせれば、６気筒を全て判別させることができる。しかし、この場合、基準クランク角位置間で気筒判別信号が出力されない場合が生じ、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を基準クランク角位置毎に計測させることができないので、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサについては、少なくとも１つの気筒判別信号を出力させるものとし、出力数として１，２，３の３種類又は１，２の２種類の気筒判別信号を出力させる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、複数のカムセンサから出力される気筒判別信号の数の組み合わせから気筒判別させるので、単独のカムセンサからは、気筒数と同じ種類のパターンで気筒判別信号を出力させる必要がなく、シグナルプレートに設ける被検出部の数を減らしてシグナルプレートの径を小さくできると共に、単独のカムセンサから出力させる気筒判別信号の数を特定の気筒と対応させる必要がなく、気筒判別信号数の設定自由度が高いという効果がある。
【００２０】
請求項２，３記載の発明によると、２つのカムセンサを異なるカムシャフトに振り分けて設置させることで、１つのカムシャフトに２つのカムセンサを設ける場合に比べ、カムシャフトの長さ方向の大型化を回避できるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の発明によると、基準クランク角位置間での気筒判別信号の出力数を抑制しつつ、気筒判別信号に基づいて基準クランク角位置毎にカムシャフトの回転位相を検出させることができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の発明によると、４気筒全ての判別及び基準クランク角位置毎のカムシャフト回転位相の検出を、請求項６記載の発明によると、４気筒全ての判別を、最小限の気筒判別信号数で行わせることができるという効果がある。
【００２３】
請求項７記載の発明によると、６気筒全ての判別、及び、基準クランク角位置毎のカムシャフト回転位相の検出を、請求項８記載の発明によると、６気筒全ての判別を、最小限の気筒判別信号数で行わせることができるという効果がある。
【００２４】
【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に示すエンジン１は、直列４気筒エンジンであり、吸気側カムシャフト２と排気側カムシャフト３とを備える。
【００２５】
そして、吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３には、シグナルプレート４，５がそれぞれ軸支され、各シグナルプレート４，５に形成される突起部（図示省略）をそれぞれに検出して気筒判別信号Phase1，Phase2を出力する磁気式の第１カムセンサ６，第２カムセンサ７が設けられる。
【００２６】
また、クランクプーリに取り付けられたシグナルプレート８に形成される突起部（図示省略）を検出して単位角度毎のポジション信号ＰＯＳを出力する磁気式のクランク角センサ９が設けられる。
【００２７】
前記第１カムセンサ６，第２カムセンサ７及びクランク角センサ９の検出信号はコントロールユニット１０に入力され、気筒判別手段としての機能を有するコントロールユニット１０は前記検出信号に基づき気筒判別を行い、該気筒判別結果に基づいてエンジンにおける燃料噴射や点火を制御する。また、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで作動角一定のままバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備える場合には、前記検出信号に基づき前記回転位相を検出し、前記回転位相をフィードバック制御する。
【００２８】
前記シグナルプレート８には、１０°ＣＡ毎に突起部が設けられるが、気筒間の行程位相差に相当する１８０°ＣＡ（各気筒の例えばＢＴＤＣ６０°）毎に前記突起部を欠落させ、ポジション信号ＰＯＳが、図２に示すように、気筒間の行程位相差に相当する１８０°ＣＡ（各気筒の例えばＢＴＤＣ６０°）毎に歯抜けを生じるようにしてある。
【００２９】
ここで、前記ポジション信号ＰＯＳの歯抜け位置が本実施形態における基準クランク角位置に相当するものであり、前記歯抜け位置を検出することで基準クランク角位置を検出する構成としてある（基準クランク角位置検出手段）。但し、基準クランク角位置毎に基準角度信号を出力するセンサを備える構成であっても良い。
【００３０】
一方、磁気式の第１カムセンサ６，第２カムセンサ７からの気筒判別信号Phase1，Phase2は、図２に示すように、基準クランク角位置間に０又は１つ出力され、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせパターンが、図３に示すように４パターンとなり、各組み合わせパターンを各気筒に対応させることで、いずれの組み合わせパターンで気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されたかによって４気筒のいずれに該当するかを判別できるようになっている。
【００３１】
具体的には、＃１気筒に対応する基準クランク角位置と＃３気筒に対応する基準クランク角位置との間、及び、＃３気筒に対応する基準クランク角位置と＃４気筒に対応する基準クランク角位置との間で、気筒判別信号Phase1が１つ出力され、＃３気筒に対応する基準クランク角位置と＃４気筒に対応する基準クランク角位置との間、及び、＃４気筒に対応する基準クランク角位置と＃２気筒に対応する基準クランク角位置との間で、気筒判別信号 Phase2が１つ出力されるようになっている。尚、点火順を＃１→＃３→＃４→＃２とする。
【００３２】
従って、基準クランク角位置間における気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数をカウントさせ（計数手段）、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせを基準クランク角位置毎に判定させるものとすると、気筒判別信号Phase1，Phase2の組み合わせが（０−０）であるときには、判定時点の基準クランク角位置が＃１気筒に対応するものとして気筒判別され、（１−０）であるときには＃３気筒が気筒判別され、（１−１）であるときには＃４気筒が気筒判別され、（０−１）であるときには＃２気筒が気筒判別される（図３参照）。
【００３３】
ところで、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることで作動角一定のままバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置が備えられる場合には、基準クランク角位置と気筒判別信号Phase1，Phase2との位相差としてカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出することができるが、基準クランク角位置間に気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されないと、前記回転位相の検出を行えない。
【００３４】
そこで、前記吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３それぞれに上記バルブタイミング制御装置が備えられる場合には、図４に示すように、気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるように構成する。
【００３５】
図４における出力特性は、図２に示した気筒判別信号Phase1，Phase2の出力特性に対して、各基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるように、基準クランク角位置間での出力数をそれぞれ１つずつ増やし、基準クランク角位置間で１つ又は２つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるようにしてあり、かつ、カムシャフト２，３の回転位相が変化しても基準クランク角位置を超えて出力位置が変化することがなく、然も、基準クランク角位置の直後に出力される先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2は、基準クランク角位置から全て同じ角度で出力されるようにしてある。
【００３６】
ここで、基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせは図５に示すようになり、出力数の組み合わせが（１−１）（２−１）（２−２）（１−２）の４パターンのいずれであるかによって、４気筒の全てについて判別される。
【００３７】
更に、クランクシャフトに対するカムシャフト２，３の回転位相が変化することで、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度が変化するから、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度を、その間のポジション信号ＰＯＳの出力数又は時間を計測して検出すれば、基準クランク角位置毎にカムシャフト２，３の回転位相（バルブタイミング）を検出することができる。
【００３８】
ところで、上記の実施形態は４気筒直列エンジンの場合を示すものであるが、例えば６気筒Ｖ型エンジンにおいても同様にして気筒判別及びカムシャフトの回転位相の検出を行わせることができる。
【００３９】
図６は６気筒Ｖ型エンジンにおける第１カムセンサ６，第２カムセンサ７の設置位置を示すものであり、各バンク毎に設けられる吸気側カムシャフト２ａ，２ｂ及び排気側カムシャフト３ａ，３ｂのうち、各バンクの吸気側カムシャフト２ａ，２ｂそれぞれに第１カムセンサ６，第２カムセンサ７を設けてある。
【００４０】
但し、一方バンクの吸気側カムシャフト２ａ及び排気側カムシャフト３ａに第１カムセンサ６，第２カムセンサ７を設置する構成であっても良い。
図７は、上記６気筒Ｖ型エンジンにおける第１カムセンサ６，第２カムセンサ７及びクランク角センサ９の出力特性を示すものであり、ポジション信号ＰＯＳは、気筒間の行程位相差に相当する１２０°ＣＡ毎に歯抜けを生じるように構成され、該歯抜け位置を検出することで基準クランク角位置が検出される。
【００４１】
一方、気筒判別信号Phase1は、＃１−＃２の基準クランク角位置間で１つ、＃２−＃３の基準クランク角位置間で１つ、＃３−＃４の基準クランク角位置間で２つ、＃４−＃５の基準クランク角位置間で２つ、＃５−＃６の基準クランク角位置間で２つ、＃６−＃１の基準クランク角位置間で０、出力されるようになっている。
【００４２】
また、気筒判別信号Phase2は、＃１−＃２の基準クランク角位置間で０、＃２−＃３の基準クランク角位置間で１つ、＃３−＃４の基準クランク角位置間で０、＃４−＃５の基準クランク角位置間で１つ、＃５−＃６の基準クランク角位置間で２つ、＃６−＃１の基準クランク角位置間で１つ、出力されるようになっている。
【００４３】
従って、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせは、図８に示すように６パターンとなり、いずれの組み合わせであるかを判別することで、６気筒それぞれについて気筒判別が可能である。
【００４４】
ここで、第１カムセンサ６，第２カムセンサ７が設けられるカムシャフトが、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトである場合には、図７，８に示す気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数を全て１つずつ増やして各基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号Phase1，Phase2が出力されるようにし、かつ、各基準クランク角位置間で先頭に出力される気筒判別信号Phase1，Phase2が全て基準クランク角位置から同じ角度で出力されるようにし、然も、カムシャフトの回転位相が変化しても、気筒判別信号Phase1，Phase2の出力位置が基準クランク角位置を超えて変化しないようにする。そして、基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1，Phase2までの角度を検出することで、基準クランク角位置毎にカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出できる。
【００４５】
次に、基準クランク角位置間の気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数の組み合わせによる気筒判別制御をフローチャートに従って詳細に説明する。
図９のフローチャートは、気筒判別信号Phase1の出力毎に割り込み実行されるようになっており、ステップＳ１では、気筒判別信号Phase1の出力数をカウントするためのカウンタPHCNT1を１アップさせる（計数手段）。
【００４６】
次のステップＳ２では、カウンタPHCNT1が１であるか否かを判別することで、基準クランク角位置後の先頭の気筒判別信号Phase1であるか否かを判別する。
そして、カウンタPHCNT1が１である場合には、ステップＳ３へ進み、直前の基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase1までの角度からカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出する。
【００４７】
図１０のフローチャートは、気筒判別信号Phase2の出力毎に割り込み実行されるようになっており、図９のフローチャートと同様に、ステップＳ１１で気筒判別信号Phase2の出力数をカウントするためのカウンタPHCNT2を１アップさせると（計数手段）、次のステップＳ１２では、カウンタPHCNT2が１であるか否かを判別し、カウンタPHCNT2が１である場合には、ステップＳ１３へ進み、直前の基準クランク角位置から先頭の気筒判別信号Phase2までの角度からカムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出する。
【００４８】
尚、カムシャフトの回転位相（バルブタイミング）を検出しない場合には、上記ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ１２，Ｓ１３の処理を省略すれば良い。
図１１のフローチャートは、ポジション信号ＰＯＳの出力毎に割り込み実行されるようになっており、ステップＳ２１では、ポジション信号ＰＯＳの出力周期ＴＰＯＳの前回値ＴＰＯＳｚにセットし、次のステップＳ２２では、最新周期ＴＰＯＳを求める。
【００４９】
ステップＳ２３では、周期比ratio＝ＴＰＯＳ／ＴＰＯＳｚを演算し、ステップＳ２４では、前記周期比ratioが判定レベルを超えているか否かを判別することで歯抜け部分であるか否かを判別する。
【００５０】
周期比ratioが判定レベル以下であればそのまま本ルーチンを終了させるが、周期比ratioが判定レベルを超えていると判断されたときには、ステップＳ２５で基準クランク角位置の判定を行う（基準クランク角位置検出手段）。
【００５１】
ステップＳ２６では、前記気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数のカウンタPHCNT1,PHCNT2に基づき、図３,図５,図８に示したようなテーブルを参照することで、気筒判別（今回の基準クランク角位置に対応する気筒の判別）を行わせる（気筒判別手段）。
【００５２】
ステップＳ２７では、前記カウンタPHCNT1,PHCNT2をクリアし、次の基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1，Phase2の出力数がカウントされるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における直列４気筒エンジンのシステム構成を示す図。
【図２】上記直列４気筒エンジンにおける検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図３】図２の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図４】上記４気筒直列エンジンにおいてカムシャフトの回転位相検出を行わせる場合の検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図５】図４の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図６】実施の形態におけるＶ型６気筒エンジンのシステム構成を示す図。
【図７】上記Ｖ型６気筒エンジンにおける検出信号の出力特性を示すタイムチャート。
【図８】図７の出力特性における気筒判別パターンを示す図。
【図９】基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase1のカウント処理を示すフローチャート。
【図１０】基準クランク角位置間での気筒判別信号Phase2のカウント処理を示すフローチャート。
【図１１】気筒判別信号Phase1，Phase2のカウント値に基づく気筒判別処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２…吸気側カムシャフト
３…排気側カムシャフト
６…第１カムセンサ
７…第２カムセンサ
９…クランク角センサ
１０…コントロールユニット
Claims (8)
- 気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を検出する基準クランク角位置検出手段と、
カムシャフトに設けられ、前記基準クランク角位置間において気筒判別信号を出力するカムセンサであって、前記基準クランク角位置間で出力される気筒判別信号の数の種類がそれぞれ２種類以上に設定される複数のカムセンサと、
前記複数のカムセンサ毎に設けられ、前記基準クランク角位置間で出力された気筒判別信号を、前記複数のカムセンサ毎に計数する複数の計数手段と、
前記複数の計数手段それぞれで計数された前記基準クランク角位置間での気筒判別信号の出力数の組み合わせパターンが、各気筒に対応させてある組み合わせパターンのいずれに該当するかを判別して、気筒判別を行う気筒判別手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの気筒判別装置。 - 吸気側のカムシャフトと排気側のカムシャフトとを備えるエンジンにおいて、前記カムセンサを各カムシャフトそれぞれに１つずつ設けることを特徴とする請求項１記載のエンジンの気筒判別装置。
- Ｖ型エンジンにおいて、前記カムセンサを各バンク毎にそれぞれに１つずつ設けることを特徴とする請求項１記載のエンジンの気筒判別装置。
- クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変化させることでバルブタイミングを変化させるバルブタイミング制御装置を備えたエンジンにおいて、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサが、前記基準クランク角位置間で少なくとも１つの気筒判別信号を出力し、前記回転位相が制御されるカムシャフトに設けられるカムセンサからの気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づいて前記回転位相を検出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
- ４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ又は２つの気筒判別信号を出力し、前記基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
- ４気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において０又は１つの気筒判別信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
- ６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が可変に制御されるカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において１つ以上３つ以下の気筒判別信号を出力し、前記基準クランク角位置間において少なくとも１つ出力される気筒判別信号と前記基準クランク角位置との位相差に基づき前記回転位相を検出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
- ６気筒エンジンにおいて、前記カムセンサ及び計数手段をそれぞれ２つずつ設け、クランクシャフトに対する回転位相が固定のカムシャフトに設けられたカムセンサが、前記基準クランク角位置間において２つ以下の気筒判別信号を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
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