JP3766260B2 - 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（所定行程にある）気筒を判別する技術に関し、特に、クランキング開始後、速やかに気筒判別を行なうための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気筒判別装置としては、クランク角センサからの基準クランク角信号の出力間でカムセンサから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が知られている（特開平５−１０６５００号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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検出して、該回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えるような場合は、クランクシャフトの回転に同期して出力されるクランク角信号のみで、基準クランク角位置に対する単位クランク角毎のクランク角位置を検出する必要がある。そのため、単位クランク角信号とは別系統で基準クランク角信号を発生させて検出することは、実質的に２個のクランク角センサを設け、信号処理系も２系統必要になるなど、コスト，スペースを要する。また、基準クランク角信号を単位クランク角毎の信号と混在させると、検出が難しくなる。そこで、単位クランク角信号を、基準クランク角位置に相当する部分で抜かす構成として、前後の信号間の周期の比によって基準クランク角位置を検出するような方式が採られることがある。
【０００４】
しかし、このように周期比などで基準クランク角位置を検出するようなものでは、クランキング開始直後の回転が不安定な状態では、正確に基準クランク角位置を検出することが難しく、実質的に２回目の基準クランク角位置で検出が可能となり、該基準クランク角位置検出で検出される初回の気筒判別タイミングと次の気筒判別タイミングとの間の気筒判別信号の数に基づいて気筒判別が可能となる。つまり、クランキング開始後に検出される２回目の気筒判別タイミング（最初の検出不可能な気筒判別タイミングを含めると３回目の気筒判別タイミング）で、初めて気筒判別が可能となる。
【０００５】
このように、気筒判別が遅れると燃焼が行なわれないまま無駄に燃料噴射されて始動性、排気エミッションが損なわれることがあった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、クランキング開始後速やかに気筒判別が行なわれるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
クランクシャフトの回転に同期して、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を基準とした単位クランク角毎のクランク角位置でクランク角信号を出力するとともに、気筒間の行程位相差毎に気筒判別タイミングを設定し、相前後する気筒判別タイミング間の所定クランク角期間中に被判別気筒に応じて異なる数の気筒判別信号を出力するエンジンにおいて、
クランキング開始後に出力されるクランク角信号の数をカウントすると共に、前記気筒判別信号が出力される毎にそのときのクランク角信号のカウント値を保持し、
クランキング開始後、２つ目の気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして設定し、該初回の気筒判別タイミングにおけるクランク角信号出力数のカウント値から、前記保持された過去の各カウント値をそれぞれ減算した各値を、前記所定クランク角期間中に出力されるクランク角信号の数と比較し、
該クランク角信号の数以下である場合は、前記減算前の保持されたカウント値が、クランキング開始後１つめの気筒判別タイミングから２つ目の気筒判別タイミングまでの所定クランク角期間中に出力された気筒判別信号によって保持されたとして、この期間中にカウント値が保持された回数をこの期間中に出力された気筒判別信号の数として検出し、
該検出した気筒判別信号の数に基づいて、クランキング開始後初回の気筒判別を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
クランキング開始後、気筒判別信号が出力される毎に、それまでのクランク角信号の出力数カウント値が保持され、これら保持されたカウント値の中、気筒判別タイミングにおけるカウント値との差が一定値以内のものは、前記所定クランク角期間中に気筒判別信号が出力されたためと判別することができ、その結果、該所定クランク角期間中に出力された気筒判別信号の数を検出して、気筒判別を行うことができる。
【０００８】
このようにすれば、クランキング開始後、１つ目の気筒判別タイミングをその時点では検出できなくても、２つ目の気筒判別タイミングにおいて、確実に気筒判別を行うことができ、速やかな気筒判別を行なって始動性、排気エミッション性を向上することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、
クランキング開始後前記クランク角信号が所定数出力されるまでは、前記基準クランク角位置の検出を禁止することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明によると、
クランキング開始直後に、最初の基準クランク角位置がくるような場合は、該基準クランク角位置検出に基づいて初回の気筒判別タイミングを検出しても、まだ、前記気筒判別が可能な所定のクランク角期間を経過していないため、気筒判別を行うことができず、また、クランキング開始直後はエンジン回転が不安定であるため、基準クランク角位置を誤検出してしまうおそれもある。
【００１３】
そこで、クランキング開始後クランク角信号が所定数出力されるまでは、前記基準クランク角位置の検出を禁止することにより、基準クランク角位置の誤検出を防止するとともに、最初の基準クランク角位置検出に基づく初回の気筒判別タイミングで、確実に気筒判別を行うことができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
クランキング開始後気筒判別タイミングを検出したときのクランク角信号のカウント値が、前記所定のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、該気筒判別タイミングでの気筒判別を禁止することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、
クランキング開始後、とりあえず基準クランク角位置検出を禁止せず、検出された基準クランク角位置に基づいて気筒判別タイミングを検出したときのクランク角信号のカウント値が、前記所定のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、気筒判別を正常に行えなず、基準クランク角位置を誤検出している可能性もあるので、その段階で気筒判別を禁止する。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、
エンジンが、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して、該回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備え、前記クランク角信号は、前記クランクシャフトの回転に同期して出力され、前記気筒判別信号は、前記カムシャフトの回転に同期して出力されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、
上記バルブタイミング制御装置を備える場合は、前記カムシャフトの回転位相の検出も兼ねて気筒判別信号をカムシャフトの回転に同期して出力させるのが、合理的であるが、その場合、クランク角信号のみで、基準クランク角位置を検出しようとすると、既述したように一部を歯抜けするなどしてクランク角信号出力間の周期比で検出するようなことが行なわれる。
【００１８】
このような場合に、クランキング開始直後の基準クランク角位置を正確に検出することが難しく、ひいては気筒判別に遅れを生じることがあるので、本発明を適用する効用が大きい。
【００１９】
また、請求項５に係る発明は、クランキング開始後２回目以降の気筒判別は、前記各気筒判別タイミングの間に出力された気筒判別信号の数を直接検出して行なうことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る発明によると、
本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別方式を２回目以降の気筒判別に適用することも可能ではあるが、２回目以降の気筒判別は、前記各気筒判別タイミングの間に出力された気筒判別信号の数を直接検出して行なうことにより、演算負荷を軽減できる。
【００２１】
また、請求項６に係る発明は、
Ｖ型エンジンにおいて、前記気筒判別信号を各バンクのカムシャフトに同期してそれぞれ出力させ、それぞれの気筒判別信号の数の組み合わせにより気筒判別を行なうことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る発明によると、
各バンクのカムシャフトに同期した気筒判別信号の数の組み合わせにより気筒判別を行なう。
【００２３】
このようにすれば、バンク毎の気筒判別信号の数を少なくして、高精度に気筒判別を行うことができる。
【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は直列４気筒エンジン１を示し、吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３を備える。
【００２５】
そして、前記吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３に、シグナルプレート４，５が軸支され、該シグナルプレート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Phaseを出力する磁気式のカムセンサ６，７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（１０°）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】
前記クランク角センサ９及びカムセンサ６，７の検出信号はコントロールユニット１０に入力され、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（以下ＶＴＣという）を備え、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】
以下、第１の実施の形態における前記各種制御に用いられる気筒判別について、図２〜図４のタイムチャート及び図５〜図７のフローチャートを併用して説明する。ここで、図２は、上記直列４気筒エンジンにおけるクランク角センサ９、カムセンサ６，７の出力特性と、それに基づく通常時の気筒判別の様子を示し、図３は、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別の様子を示し、図４は、クランキング開始直後に行なわれるマスク処理の様子を示す。一方、図５は、気筒判別信号Phase出力による割込みルーチン、図６は、ポジション信号ＰＯＳによる割込みルーチン、図７は初回の気筒判別処理ルーチンを示す。
【００２９】
図２において、クランク角センサ９から出力されるポジション信号ＰＯＳは、所定の単位クランク角（本実施の形態では１０°）毎に出力され、かつ、気筒間の行程位相差に相当する１８０°毎に歯抜けを生じるように構成される。そして、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、該基準クランク角位置からのポジション信号ＰＯＳの出力数をカウンタＣＲＡＣＮＴで計測することによって単位クランク角毎のクランク角位置が検出される。
【００３０】
一方、カムセンサ６，７から出力される気筒判別信号Phaseは、気筒別に気筒ナンバーに対応した数の信号が、所定クランク角（本実施の形態では３０°）毎に出力される。
【００３１】
そして、通常は、前記クランク角センサ９により検出される気筒行程位相差相当のクランク角期間（本実施の形態では、気筒毎のＡＴＤＣ３０°間）１８０°毎の気筒判別信号Phaseの数を直接計測して（図５のステップ４）、該計測数に対応した気筒を判別する（図６のステップ２０）。具体的には、点火順序が＃１−＃３−＃４−＃２の場合、カウンタＣＡＭＣＮＴによる気筒判別信号Phaseの計測数が１のときは、次の点火気筒を＃３、同様にＣＡＭＣＮＴの値が３のときは＃４、ＣＡＭＣＮＴの値が４のときは＃２、ＣＡＭＣＮＴの値が２のときは＃１として順次判別する。
【００３２】
一方、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別は、以下のようにして行なう（図３参照）。
メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０は、クランキング開始後に出力されるポジション信号ＰＯＳ（クランク角信号）の数をカウントする（図６のステップ１１）。
【００３３】
第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎは、気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときの前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値に更新して保持する（図５のステップ２，３）。
【００３４】
第２〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）は、前記気筒判別信号Phaseが出力される毎に直前にそれぞれ第１〜第３のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−２）に保持されているカウント値に更新して保持する（図５のステップ３）。
【００３５】
そして、クランキング開始後初回の気筒判別タイミング（図６のステップ１７→１８→１９）で、前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から前記各サブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）のカウント値を減算した値に基づいて、気筒判別を行う。
【００３６】
図３に示す具体例で説明すると、クランキング開始後メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値が２になった後に最初の気筒判別信号Phaseが出力されて第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎに前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値２が保持され、続いて２番目、３番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときのメインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値３、６に更新保持される。そして、第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎは、前記カウント値６を維持したまま、次の気筒判別用の最初の気筒判別信号Phaseが出力されたときに、そのときのメインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値１８に更新保持され、続いて２番目〜４番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、同様に順次カウント値１９，２２，２４に更新保持される。
【００３７】
また、第２のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）は、最初の気筒判別信号Phaseが出力されたときは、直前の第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎのカウント値０をそのまま保持し、２番目、３番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときの第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎのカウント値２、３に更新保持され、次の気筒判別用の４個の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、順次カウント値６，１８，１９，２２に更新保持される。
【００３８】
以下、同様に第３のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−２）は、クランキング開始後３個目の気筒判別信号Phaseが出力されたときに初めて、０から直前の第２のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）のカウント値２に更新保持され、次の気筒判別用の４個の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、順次カウント値３，６，１８，１９に更新保持され、第４のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−３）は、クランキング開始後４個目の気筒判別用の気筒判別信号Phaseが出力されて初めて０から直前の第３のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−２）のカウント値２に更新保持され、以下順次カウント値３，６，１８に更新保持される。
【００３９】
そして、初回の気筒判別は、クランキング開始後２つ目の気筒判別タイミングで（該２つ目の気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして検出）行なう。即ち、気筒判別は、本発明においても２つの気筒判別タイミングの間における気筒判別信号Phaseの数に基づいて行なうが、基準クランク角位置直後にクランキングが開始される場合は、該基準クランク角位置検出に基づく１つ目の気筒判別タイミングの検出が不可能である。また、クランキング開始直後に基準クランク角位置となる場合は、エンジン回転が不安定であり、周期比に基づく正確な基準クランク角位置検出が難しいので、該基準クランク角位置の検出を禁止する。これにより、該基準クランク角位置に基づく１つ目の気筒判別タイミングも検出されない。しかし、通常時（２回目以降）の気筒判別方式を初回の気筒判別に採用する場合は、さらにもう１回気筒判別タイミングを検出したとき（クランキング開始後検出不可能な気筒判別タイミングを含めて３つ目の気筒判別タイミング）に気筒判別が可能となるのに対し、本発明では、前記２つめの気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして検出したときに、気筒判別が可能となる。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、前記不安定なエンジン回転時における不正確な基準クランク角位置検出を禁止するとともに、初回の基準クランク角位置検出に応じた初回の気筒判別タイミング検出時に正確に気筒判別が行なえるように、クランキング開始後所定期間、基準クランク角位置の検出を禁止するマスク処理を行なう。
【００４１】
図４は、前記マスク処理の様子を示す。具体的な気筒判別タイミングを上死点後（ＡＴＤＣ）３０°に設定すると、初回の気筒判別タイミング検出時に気筒判別を可能とするためには、その前に気筒行程位相差相当のクランク角期間（本実施の形態の４気筒エンジンでは１８０°）を経過していることが必要である。基準クランク角位置（クランク角信号の歯抜け区間後１個目の位置）を上死点前（ＢＴＤＣ）４０°に設定すると、該初回の基準クランク角位置検出時から前記初回の気筒判別タイミング検出時までのポジション信号ＰＯＳの出力数が７個、気筒行程位相差相当のクランク角期間（１８０°）中のポジション信号ＰＯＳの出力数が１６個であるから、余裕代を１個として、クランキング開始後から基準クランク角位置の検出を禁止するポジション信号ＰＯＳの出力数（マスク数）は、次式のように求められる。
【００４２】
マスク数＝１６−７＋１＝１０（個）
即ち、クランキング開始後から前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値が１０になるまでは、ポジション信号ＰＯＳの周期比による基準クランク角位置の検出を禁止し（図６のステップ１２の判定がＮＯ）、前記カウント値が１０以上となってから基準クランク角位置の検出を開始し（前記ステップ１２の判定がＹＥＳ）、初回の基準クランク角位置後、所定数（７個）のポジション信号ＰＯＳの出力を検出したとき、初回の気筒判別タイミングとして検出する（ステップ１３，１４→１６，１７→１８）。
【００４３】
次に、このようにして検出された初回の気筒判別タイミングにおける初回の気筒判別について説明する（図３及び図７参照）。
該初回の気筒判別タイミング検出時における前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から第１〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）のカウント値を、それぞれ減算し、これら減算された４個の値が所定値１６以下であるかを判定する。該所定値１６とは、気筒間行程位相差相当のクランク角期間、つまりこの間に出力される気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別が可能であるクランク角期間において出力されるポジション信号ＰＯＳの数である。したがって、前記減算された値が前記所定値１６以下の時は、対応するサブカウンタＣＭＴＭＰのカウント値が、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力によって更新されたことになる。
【００４４】
このことを利用し、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と第１〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）との４個の減算値が全て１６以下の場合（図７のステップ３１，３３，３５，３７の判定が全てＹＥＳ）は、所定のクランク角期間に４個の気筒判別信号Phaseが出力されたので、（直後に燃焼行程にある気筒を）＃２気筒と判別する（同じくステップ３９）。以下同様に、第１〜第３のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−２）に対する３個の減算値が１６以下の場合は３個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃４気筒と判別し（同じくステップ３８）、第１及び第２のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ、ＣＭＴＭＰ（ｎ−１）に対する２個の減算値が１６以下の場合は２個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃１気筒と判別し（同じくステップ３６）、第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎに対する１個の減算値のみが１６以下の場合は１個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃３気筒と判別する（同じくステップ３４）。なお、前記４個の減算値が全て１６を超えるとき（第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎとの減算値が１６を超えるとき）は、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力を１個も検出されなかったことになり、正常ではないので気筒判別を禁止する（同じくステップ３２）。
【００４５】
次に本発明をＶ型６気筒エンジンに適用した実施の形態について説明する。
図８において、Ｖ型６気筒エンジン１は、各バンク毎に吸気側カムシャフト２ａ，２ｂ及び排気側カムシャフト３ａ，３ｂを備える。
【００４６】
そして、左右各バンクの吸気側カムシャフト２ａ，２ｂそれぞれにシグナルプレート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PhaseLH，PhaseRHを出力する磁気式の左側カムセンサ６，右側カムセンサ７が設けられる。
【００４７】
但し、左右各バンクの排気側カムシャフト３ａ，３ｂそれぞれに左側カムセンサ６、右側カムセンサ７を設けてもよいし、一方の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に左側カムセンサ６，右側カムセンサ７を設置する構成であっても良い。
【００４８】
また、クランクプーリには、第１の実施の形態と同様、シグナルプレート８の突起部（図示省略）を検出して単位角度（１０°）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。
【００４９】
さらに、クランクシャフトに対する吸気側、排気側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吸気バルブタイミング制御装置及び排気バルブタイミング制御装置を備える。
【００５０】
そして、コントロールユニット１０が、前記各センサからの検出信号に基づき気筒判別を行いつつエンジン制御を行なうと共に、前記検出信号に基づき吸気側カムシャフトの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。なお、排気側カムシャフトの回転位相は、図外の別のセンサによる検出信号に基づき検出される。
【００５１】
以下、第２の実施の形態における前記各種制御に用いられる気筒判別について、図９〜図１１のタイムチャート及び図１２〜図１５のフローチャートを併用して説明する。ここで、図９は、上記Ｖ型６気筒エンジンにおける左側カムセンサ６，右側カムセンサ７及びクランク角センサ９の出力特性と、それに基づく通常時の気筒判別の様子を示し、図１０は、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別の様子を示し、図１１は、クランキング開始直後に行なわれるマスク処理の様子を示す。一方、図１２は、気筒判別信号PhaseLH出力による割込みルーチン、図１３は、気筒判別信号PhaseRH出力による割込みルーチン、図１４は、ポジション信号ＰＯＳによる割込みルーチン、図１５は初回の気筒判別処理ルーチンを示す。
【００５２】
図９において、クランク角センサ９から出力されるポジション信号ＰＯＳは、気筒間の行程位相差に相当する１２０°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。
【００５３】
一方、気筒判別タイミングは、ＢＴＤＣ３０°に設定され、該気筒判別タイミング間での気筒判別信号PhaseLHと気筒判別信号PhaseRHの出力数の組み合わせで、気筒判別されるようになっている。具体的には、カウンタＣＡＭＣＮＴ１によってカウントされる気筒判別信号PhaseLHのカウント値が０で、カウンタＣＡＭＣＮＴ２によってカウントされる気筒判別信号PhaseRHのカウント値が１のときは＃２、同じく気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が２のときは＃３、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が０、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が２のときは＃４、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が１、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が０のときは＃５、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が１のときは＃６、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が０のときは＃１と判別される。
【００５４】
そして、クランキング開始後２回目以降の通常の気筒判別時は、実際にカウンタＣＡＭＣＮＴ１、ＣＡＭＣＮＴ２によって気筒判別信号PhaseLH、PhaseRHの出力数をカウントして気筒判別を行うが（図１２のステップ５４、図１３のステップ６４、図１４のステップ８０）、本発明にかかる初回の気筒判別は第１の実施の形態と同様にして実行する。
【００５５】
すなわち、図１０に示すように、気筒判別信号PhaseLHの出力毎に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値を更新保持する左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）、該左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）の直前のカウント値を更新保持する左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）を設けるとともに（図１２参照）、気筒判別信号PhaseRHの出力毎に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値を更新保持する右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、該右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）の直前のカウント値を更新保持する右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）を設ける（図１３参照）。
【００５６】
そして、第１の実施の形態と同様な考え方でマスク処理を行なう（図１１参照）。６気筒エンジンなので、気筒間行程位相差が１２０°となり、その間に出力されるポジション信号ＰＯＳの数は１０個、基準クランク角位置（ＢＴＤＣ６０°）から気筒判別タイミング（ＢＴＤＣ３０°）までのポジション信号ＰＯＳの出力数が３個であるので、余裕代を１個として、クランキング開始後から基準クランク角位置の検出を禁止するポジション信号ＰＯＳの出力数（マスク数）は、次式のように求められる。
【００５７】
マスク数＝１０−３＋１＝８（個）
即ち、クランキング開始後から前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値が８になるまでは、ポジション信号ＰＯＳの周期比による基準クランク角位置の検出を禁止し（図１４のステップ７２の判定がＮＯ）、前記カウント値が８以上となってから基準クランク角位置の検出を開始し（同じくステップ７２の判定がＹＥＳ）、初回の基準クランク角位置検出後、所定数（３個）のポジション信号ＰＯＳの出力を検出したとき、初回の気筒判別タイミングとして検出する（ステップ７３，７４→７６，７７→７８）。
【００５８】
次に、このようにして検出された初回の気筒判別タイミングにおける初回の気筒判別について説明する。
該初回の気筒判別タイミング検出時における前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から、左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）、右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）のカウント値を、それぞれ減算し、これら減算された４個の値が所定値１０（気筒間行程位相差１２０°相当のクランク角期間中に出力されるポジション信号ＰＯＳの数）以下であるかを判定する（図１５のステップ９１，９３，９６，９８）。前記減算された値が前記所定値１０以下の時は、対応するサブカウンタＣＭＴＭＰのカウント値が、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力によって更新されたことになる。
【００５９】
即ち、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）との減算値が１１以上のときは、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値も当然に１１以上となり、前記所定のクランク角期間中に気筒判別信号PhaseLHは出力されなかったことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を０にセットする（図１５のステップ９２）。また、左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）との減算値が１０以下の場合は、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値が１１以上のときは、気筒判別信号PhaseLHが１回出力されたことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を１にセットし（同じくステップ９４）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値も１０以下のときは、気筒判別信号PhaseLHが２回出力されたことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を２にセットする（同じくステップ９５）。
【００６０】
同様に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と、右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値が共に１１以上のときは、前記所定のクランク角期間中に気筒判別信号PhaseRHは出力されなかったことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を０にセットし（同じくステップ９７）、以下右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）との減算値が１０以下の場合は、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）との減算値が１１以上のときは、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を１にセットし（同じくステップ９９）、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）との減算値も１０以下のときは、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を２にセットする（同じくステップ１０１）。
【００６１】
そして、このようにしてセットされたカウンタＣＡＭＣＮＴ１、ＣＡＭＣＮＴ２の値の組み合わせに基づいて、気筒判別を行う。
なお、以上の実施の形態においては、所定数のポジション信号ＰＯＳが出力されるまでは、基準クランク角位置検出を禁止するマスク処理を行なったが、とりあえず基準クランク角位置検出を禁止せず、検出された基準クランク角位置に基づいて気筒判別タイミングを検出したときのポジション信号ＰＯＳのカウント値が、気筒間行程位相差相当のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、気筒判別を禁止する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の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】同上実施の形態における通常時の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図３】同上実施の形態の初回の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図４】同上実施の形態の初回気筒判別時のマスク処理の様子を示すタイムチャート。
【図５】同上実施の形態の気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上実施の形態のクランク角信号信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図７】同上実施の形態の初回気筒判別処理ルーチンを示すフローチャート。
【図８】第２の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９】同上実施の形態における通常時の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図１０】同上実施の形態の初回の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図１１】同上実施の形態の初回気筒判別時のマスク処理の様子を示すタイムチャート。
【図１２】同上実施の形態の左側バンクの気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】同上実施の形態の右側バンクの気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】同上実施の形態のクランク角信号信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】同上実施の形態の初回気筒判別処理ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２，２ａ，２ｂ…吸気側カムシャフト
３，３ａ，３ｂ…排気側カムシャフト
４，５，８…シグナルプレート
６，７…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（所定行程にある）気筒を判別する技術に関し、特に、クランキング開始後、速やかに気筒判別を行なうための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の気筒判別装置としては、クランク角センサからの基準クランク角信号の出力間でカムセンサから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が知られている（特開平５−１０６５００号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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検出して、該回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備えるような場合は、クランクシャフトの回転に同期して出力されるクランク角信号のみで、基準クランク角位置に対する単位クランク角毎のクランク角位置を検出する必要がある。そのため、単位クランク角信号とは別系統で基準クランク角信号を発生させて検出することは、実質的に２個のクランク角センサを設け、信号処理系も２系統必要になるなど、コスト，スペースを要する。また、基準クランク角信号を単位クランク角毎の信号と混在させると、検出が難しくなる。そこで、単位クランク角信号を、基準クランク角位置に相当する部分で抜かす構成として、前後の信号間の周期の比によって基準クランク角位置を検出するような方式が採られることがある。
【０００４】
しかし、このように周期比などで基準クランク角位置を検出するようなものでは、クランキング開始直後の回転が不安定な状態では、正確に基準クランク角位置を検出することが難しく、実質的に２回目の基準クランク角位置で検出が可能となり、該基準クランク角位置検出で検出される初回の気筒判別タイミングと次の気筒判別タイミングとの間の気筒判別信号の数に基づいて気筒判別が可能となる。つまり、クランキング開始後に検出される２回目の気筒判別タイミング（最初の検出不可能な気筒判別タイミングを含めると３回目の気筒判別タイミング）で、初めて気筒判別が可能となる。
【０００５】
このように、気筒判別が遅れると燃焼が行なわれないまま無駄に燃料噴射されて始動性、排気エミッションが損なわれることがあった。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、クランキング開始後速やかに気筒判別が行なわれるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
クランクシャフトの回転に同期して、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を基準とした単位クランク角毎のクランク角位置でクランク角信号を出力するとともに、気筒間の行程位相差毎に気筒判別タイミングを設定し、相前後する気筒判別タイミング間の所定クランク角期間中に被判別気筒に応じて異なる数の気筒判別信号を出力するエンジンにおいて、
クランキング開始後に出力されるクランク角信号の数をカウントすると共に、前記気筒判別信号が出力される毎にそのときのクランク角信号のカウント値を保持し、
クランキング開始後、２つ目の気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして設定し、該初回の気筒判別タイミングにおけるクランク角信号出力数のカウント値から、前記保持された過去の各カウント値をそれぞれ減算した各値を、前記所定クランク角期間中に出力されるクランク角信号の数と比較し、
該クランク角信号の数以下である場合は、前記減算前の保持されたカウント値が、クランキング開始後１つめの気筒判別タイミングから２つ目の気筒判別タイミングまでの所定クランク角期間中に出力された気筒判別信号によって保持されたとして、この期間中にカウント値が保持された回数をこの期間中に出力された気筒判別信号の数として検出し、
該検出した気筒判別信号の数に基づいて、クランキング開始後初回の気筒判別を行うことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る発明によると、
クランキング開始後、気筒判別信号が出力される毎に、それまでのクランク角信号の出力数カウント値が保持され、これら保持されたカウント値の中、気筒判別タイミングにおけるカウント値との差が一定値以内のものは、前記所定クランク角期間中に気筒判別信号が出力されたためと判別することができ、その結果、該所定クランク角期間中に出力された気筒判別信号の数を検出して、気筒判別を行うことができる。
【０００８】
このようにすれば、クランキング開始後、１つ目の気筒判別タイミングをその時点では検出できなくても、２つ目の気筒判別タイミングにおいて、確実に気筒判別を行うことができ、速やかな気筒判別を行なって始動性、排気エミッション性を向上することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、
クランキング開始後前記クランク角信号が所定数出力されるまでは、前記基準クランク角位置の検出を禁止することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明によると、
クランキング開始直後に、最初の基準クランク角位置がくるような場合は、該基準クランク角位置検出に基づいて初回の気筒判別タイミングを検出しても、まだ、前記気筒判別が可能な所定のクランク角期間を経過していないため、気筒判別を行うことができず、また、クランキング開始直後はエンジン回転が不安定であるため、基準クランク角位置を誤検出してしまうおそれもある。
【００１３】
そこで、クランキング開始後クランク角信号が所定数出力されるまでは、前記基準クランク角位置の検出を禁止することにより、基準クランク角位置の誤検出を防止するとともに、最初の基準クランク角位置検出に基づく初回の気筒判別タイミングで、確実に気筒判別を行うことができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
クランキング開始後気筒判別タイミングを検出したときのクランク角信号のカウント値が、前記所定のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、該気筒判別タイミングでの気筒判別を禁止することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る発明によると、
クランキング開始後、とりあえず基準クランク角位置検出を禁止せず、検出された基準クランク角位置に基づいて気筒判別タイミングを検出したときのクランク角信号のカウント値が、前記所定のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、気筒判別を正常に行えなず、基準クランク角位置を誤検出している可能性もあるので、その段階で気筒判別を禁止する。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、
エンジンが、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して、該回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備え、前記クランク角信号は、前記クランクシャフトの回転に同期して出力され、前記気筒判別信号は、前記カムシャフトの回転に同期して出力されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、
上記バルブタイミング制御装置を備える場合は、前記カムシャフトの回転位相の検出も兼ねて気筒判別信号をカムシャフトの回転に同期して出力させるのが、合理的であるが、その場合、クランク角信号のみで、基準クランク角位置を検出しようとすると、既述したように一部を歯抜けするなどしてクランク角信号出力間の周期比で検出するようなことが行なわれる。
【００１８】
このような場合に、クランキング開始直後の基準クランク角位置を正確に検出することが難しく、ひいては気筒判別に遅れを生じることがあるので、本発明を適用する効用が大きい。
【００１９】
また、請求項５に係る発明は、クランキング開始後２回目以降の気筒判別は、前記各気筒判別タイミングの間に出力された気筒判別信号の数を直接検出して行なうことを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る発明によると、
本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別方式を２回目以降の気筒判別に適用することも可能ではあるが、２回目以降の気筒判別は、前記各気筒判別タイミングの間に出力された気筒判別信号の数を直接検出して行なうことにより、演算負荷を軽減できる。
【００２１】
また、請求項６に係る発明は、
Ｖ型エンジンにおいて、前記気筒判別信号を各バンクのカムシャフトに同期してそれぞれ出力させ、それぞれの気筒判別信号の数の組み合わせにより気筒判別を行なうことを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る発明によると、
各バンクのカムシャフトに同期した気筒判別信号の数の組み合わせにより気筒判別を行なう。
【００２３】
このようにすれば、バンク毎の気筒判別信号の数を少なくして、高精度に気筒判別を行うことができる。
【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は直列４気筒エンジン１を示し、吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３を備える。
【００２５】
そして、前記吸気側カムシャフト２及び排気側カムシャフト３に、シグナルプレート４，５が軸支され、該シグナルプレート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Phaseを出力する磁気式のカムセンサ６，７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（１０°）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】
前記クランク角センサ９及びカムセンサ６，７の検出信号はコントロールユニット１０に入力され、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（以下ＶＴＣという）を備え、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】
以下、第１の実施の形態における前記各種制御に用いられる気筒判別について、図２〜図４のタイムチャート及び図５〜図７のフローチャートを併用して説明する。ここで、図２は、上記直列４気筒エンジンにおけるクランク角センサ９、カムセンサ６，７の出力特性と、それに基づく通常時の気筒判別の様子を示し、図３は、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別の様子を示し、図４は、クランキング開始直後に行なわれるマスク処理の様子を示す。一方、図５は、気筒判別信号Phase出力による割込みルーチン、図６は、ポジション信号ＰＯＳによる割込みルーチン、図７は初回の気筒判別処理ルーチンを示す。
【００２９】
図２において、クランク角センサ９から出力されるポジション信号ＰＯＳは、所定の単位クランク角（本実施の形態では１０°）毎に出力され、かつ、気筒間の行程位相差に相当する１８０°毎に歯抜けを生じるように構成される。そして、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、該基準クランク角位置からのポジション信号ＰＯＳの出力数をカウンタＣＲＡＣＮＴで計測することによって単位クランク角毎のクランク角位置が検出される。
【００３０】
一方、カムセンサ６，７から出力される気筒判別信号Phaseは、気筒別に気筒ナンバーに対応した数の信号が、所定クランク角（本実施の形態では３０°）毎に出力される。
【００３１】
そして、通常は、前記クランク角センサ９により検出される気筒行程位相差相当のクランク角期間（本実施の形態では、気筒毎のＡＴＤＣ３０°間）１８０°毎の気筒判別信号Phaseの数を直接計測して（図５のステップ４）、該計測数に対応した気筒を判別する（図６のステップ２０）。具体的には、点火順序が＃１−＃３−＃４−＃２の場合、カウンタＣＡＭＣＮＴによる気筒判別信号Phaseの計測数が１のときは、次の点火気筒を＃３、同様にＣＡＭＣＮＴの値が３のときは＃４、ＣＡＭＣＮＴの値が４のときは＃２、ＣＡＭＣＮＴの値が２のときは＃１として順次判別する。
【００３２】
一方、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別は、以下のようにして行なう（図３参照）。
メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０は、クランキング開始後に出力されるポジション信号ＰＯＳ（クランク角信号）の数をカウントする（図６のステップ１１）。
【００３３】
第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎは、気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときの前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値に更新して保持する（図５のステップ２，３）。
【００３４】
第２〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）は、前記気筒判別信号Phaseが出力される毎に直前にそれぞれ第１〜第３のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−２）に保持されているカウント値に更新して保持する（図５のステップ３）。
【００３５】
そして、クランキング開始後初回の気筒判別タイミング（図６のステップ１７→１８→１９）で、前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から前記各サブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）のカウント値を減算した値に基づいて、気筒判別を行う。
【００３６】
図３に示す具体例で説明すると、クランキング開始後メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値が２になった後に最初の気筒判別信号Phaseが出力されて第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎに前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値２が保持され、続いて２番目、３番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときのメインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値３、６に更新保持される。そして、第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎは、前記カウント値６を維持したまま、次の気筒判別用の最初の気筒判別信号Phaseが出力されたときに、そのときのメインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値１８に更新保持され、続いて２番目〜４番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、同様に順次カウント値１９，２２，２４に更新保持される。
【００３７】
また、第２のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）は、最初の気筒判別信号Phaseが出力されたときは、直前の第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎのカウント値０をそのまま保持し、２番目、３番目の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、そのときの第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎのカウント値２、３に更新保持され、次の気筒判別用の４個の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、順次カウント値６，１８，１９，２２に更新保持される。
【００３８】
以下、同様に第３のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−２）は、クランキング開始後３個目の気筒判別信号Phaseが出力されたときに初めて、０から直前の第２のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−１）のカウント値２に更新保持され、次の気筒判別用の４個の気筒判別信号Phaseが出力される毎に、順次カウント値３，６，１８，１９に更新保持され、第４のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−３）は、クランキング開始後４個目の気筒判別用の気筒判別信号Phaseが出力されて初めて０から直前の第３のサブカウンタＣＭＴＭＰ（ｎ−２）のカウント値２に更新保持され、以下順次カウント値３，６，１８に更新保持される。
【００３９】
そして、初回の気筒判別は、クランキング開始後２つ目の気筒判別タイミングで（該２つ目の気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして検出）行なう。即ち、気筒判別は、本発明においても２つの気筒判別タイミングの間における気筒判別信号Phaseの数に基づいて行なうが、基準クランク角位置直後にクランキングが開始される場合は、該基準クランク角位置検出に基づく１つ目の気筒判別タイミングの検出が不可能である。また、クランキング開始直後に基準クランク角位置となる場合は、エンジン回転が不安定であり、周期比に基づく正確な基準クランク角位置検出が難しいので、該基準クランク角位置の検出を禁止する。これにより、該基準クランク角位置に基づく１つ目の気筒判別タイミングも検出されない。しかし、通常時（２回目以降）の気筒判別方式を初回の気筒判別に採用する場合は、さらにもう１回気筒判別タイミングを検出したとき（クランキング開始後検出不可能な気筒判別タイミングを含めて３つ目の気筒判別タイミング）に気筒判別が可能となるのに対し、本発明では、前記２つめの気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして検出したときに、気筒判別が可能となる。
【００４０】
ここで、本実施の形態では、前記不安定なエンジン回転時における不正確な基準クランク角位置検出を禁止するとともに、初回の基準クランク角位置検出に応じた初回の気筒判別タイミング検出時に正確に気筒判別が行なえるように、クランキング開始後所定期間、基準クランク角位置の検出を禁止するマスク処理を行なう。
【００４１】
図４は、前記マスク処理の様子を示す。具体的な気筒判別タイミングを上死点後（ＡＴＤＣ）３０°に設定すると、初回の気筒判別タイミング検出時に気筒判別を可能とするためには、その前に気筒行程位相差相当のクランク角期間（本実施の形態の４気筒エンジンでは１８０°）を経過していることが必要である。基準クランク角位置（クランク角信号の歯抜け区間後１個目の位置）を上死点前（ＢＴＤＣ）４０°に設定すると、該初回の基準クランク角位置検出時から前記初回の気筒判別タイミング検出時までのポジション信号ＰＯＳの出力数が７個、気筒行程位相差相当のクランク角期間（１８０°）中のポジション信号ＰＯＳの出力数が１６個であるから、余裕代を１個として、クランキング開始後から基準クランク角位置の検出を禁止するポジション信号ＰＯＳの出力数（マスク数）は、次式のように求められる。
【００４２】
マスク数＝１６−７＋１＝１０（個）
即ち、クランキング開始後から前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値が１０になるまでは、ポジション信号ＰＯＳの周期比による基準クランク角位置の検出を禁止し（図６のステップ１２の判定がＮＯ）、前記カウント値が１０以上となってから基準クランク角位置の検出を開始し（前記ステップ１２の判定がＹＥＳ）、初回の基準クランク角位置後、所定数（７個）のポジション信号ＰＯＳの出力を検出したとき、初回の気筒判別タイミングとして検出する（ステップ１３，１４→１６，１７→１８）。
【００４３】
次に、このようにして検出された初回の気筒判別タイミングにおける初回の気筒判別について説明する（図３及び図７参照）。
該初回の気筒判別タイミング検出時における前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から第１〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）のカウント値を、それぞれ減算し、これら減算された４個の値が所定値１６以下であるかを判定する。該所定値１６とは、気筒間行程位相差相当のクランク角期間、つまりこの間に出力される気筒判別信号の出力数に基づいて気筒判別が可能であるクランク角期間において出力されるポジション信号ＰＯＳの数である。したがって、前記減算された値が前記所定値１６以下の時は、対応するサブカウンタＣＭＴＭＰのカウント値が、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力によって更新されたことになる。
【００４４】
このことを利用し、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と第１〜第４のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−３）との４個の減算値が全て１６以下の場合（図７のステップ３１，３３，３５，３７の判定が全てＹＥＳ）は、所定のクランク角期間に４個の気筒判別信号Phaseが出力されたので、（直後に燃焼行程にある気筒を）＃２気筒と判別する（同じくステップ３９）。以下同様に、第１〜第３のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ〜ＣＭＴＭＰ（ｎ−２）に対する３個の減算値が１６以下の場合は３個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃４気筒と判別し（同じくステップ３８）、第１及び第２のサブカウンタＣＭＴＭＰｎ、ＣＭＴＭＰ（ｎ−１）に対する２個の減算値が１６以下の場合は２個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃１気筒と判別し（同じくステップ３６）、第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎに対する１個の減算値のみが１６以下の場合は１個の気筒判別信号Phaseが出力されたので＃３気筒と判別する（同じくステップ３４）。なお、前記４個の減算値が全て１６を超えるとき（第１のサブカウンタＣＭＴＭＰｎとの減算値が１６を超えるとき）は、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力を１個も検出されなかったことになり、正常ではないので気筒判別を禁止する（同じくステップ３２）。
【００４５】
次に本発明をＶ型６気筒エンジンに適用した実施の形態について説明する。
図８において、Ｖ型６気筒エンジン１は、各バンク毎に吸気側カムシャフト２ａ，２ｂ及び排気側カムシャフト３ａ，３ｂを備える。
【００４６】
そして、左右各バンクの吸気側カムシャフト２ａ，２ｂそれぞれにシグナルプレート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PhaseLH，PhaseRHを出力する磁気式の左側カムセンサ６，右側カムセンサ７が設けられる。
【００４７】
但し、左右各バンクの排気側カムシャフト３ａ，３ｂそれぞれに左側カムセンサ６、右側カムセンサ７を設けてもよいし、一方の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に左側カムセンサ６，右側カムセンサ７を設置する構成であっても良い。
【００４８】
また、クランクプーリには、第１の実施の形態と同様、シグナルプレート８の突起部（図示省略）を検出して単位角度（１０°）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。
【００４９】
さらに、クランクシャフトに対する吸気側、排気側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吸気バルブタイミング制御装置及び排気バルブタイミング制御装置を備える。
【００５０】
そして、コントロールユニット１０が、前記各センサからの検出信号に基づき気筒判別を行いつつエンジン制御を行なうと共に、前記検出信号に基づき吸気側カムシャフトの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。なお、排気側カムシャフトの回転位相は、図外の別のセンサによる検出信号に基づき検出される。
【００５１】
以下、第２の実施の形態における前記各種制御に用いられる気筒判別について、図９〜図１１のタイムチャート及び図１２〜図１５のフローチャートを併用して説明する。ここで、図９は、上記Ｖ型６気筒エンジンにおける左側カムセンサ６，右側カムセンサ７及びクランク角センサ９の出力特性と、それに基づく通常時の気筒判別の様子を示し、図１０は、本発明にかかるクランキング開始後初回の気筒判別の様子を示し、図１１は、クランキング開始直後に行なわれるマスク処理の様子を示す。一方、図１２は、気筒判別信号PhaseLH出力による割込みルーチン、図１３は、気筒判別信号PhaseRH出力による割込みルーチン、図１４は、ポジション信号ＰＯＳによる割込みルーチン、図１５は初回の気筒判別処理ルーチンを示す。
【００５２】
図９において、クランク角センサ９から出力されるポジション信号ＰＯＳは、気筒間の行程位相差に相当する１２０°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。
【００５３】
一方、気筒判別タイミングは、ＢＴＤＣ３０°に設定され、該気筒判別タイミング間での気筒判別信号PhaseLHと気筒判別信号PhaseRHの出力数の組み合わせで、気筒判別されるようになっている。具体的には、カウンタＣＡＭＣＮＴ１によってカウントされる気筒判別信号PhaseLHのカウント値が０で、カウンタＣＡＭＣＮＴ２によってカウントされる気筒判別信号PhaseRHのカウント値が１のときは＃２、同じく気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が２のときは＃３、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が０、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が２のときは＃４、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が１、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が０のときは＃５、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が１のときは＃６、気筒判別信号PhaseLHのカウント値が２、気筒判別信号PhaseRHのカウント値が０のときは＃１と判別される。
【００５４】
そして、クランキング開始後２回目以降の通常の気筒判別時は、実際にカウンタＣＡＭＣＮＴ１、ＣＡＭＣＮＴ２によって気筒判別信号PhaseLH、PhaseRHの出力数をカウントして気筒判別を行うが（図１２のステップ５４、図１３のステップ６４、図１４のステップ８０）、本発明にかかる初回の気筒判別は第１の実施の形態と同様にして実行する。
【００５５】
すなわち、図１０に示すように、気筒判別信号PhaseLHの出力毎に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値を更新保持する左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）、該左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）の直前のカウント値を更新保持する左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）を設けるとともに（図１２参照）、気筒判別信号PhaseRHの出力毎に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値を更新保持する右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、該右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）の直前のカウント値を更新保持する右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）を設ける（図１３参照）。
【００５６】
そして、第１の実施の形態と同様な考え方でマスク処理を行なう（図１１参照）。６気筒エンジンなので、気筒間行程位相差が１２０°となり、その間に出力されるポジション信号ＰＯＳの数は１０個、基準クランク角位置（ＢＴＤＣ６０°）から気筒判別タイミング（ＢＴＤＣ３０°）までのポジション信号ＰＯＳの出力数が３個であるので、余裕代を１個として、クランキング開始後から基準クランク角位置の検出を禁止するポジション信号ＰＯＳの出力数（マスク数）は、次式のように求められる。
【００５７】
マスク数＝１０−３＋１＝８（個）
即ち、クランキング開始後から前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０によるポジション信号ＰＯＳのカウント値が８になるまでは、ポジション信号ＰＯＳの周期比による基準クランク角位置の検出を禁止し（図１４のステップ７２の判定がＮＯ）、前記カウント値が８以上となってから基準クランク角位置の検出を開始し（同じくステップ７２の判定がＹＥＳ）、初回の基準クランク角位置検出後、所定数（３個）のポジション信号ＰＯＳの出力を検出したとき、初回の気筒判別タイミングとして検出する（ステップ７３，７４→７６，７７→７８）。
【００５８】
次に、このようにして検出された初回の気筒判別タイミングにおける初回の気筒判別について説明する。
該初回の気筒判別タイミング検出時における前記メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０のカウント値から、左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）、右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）のカウント値を、それぞれ減算し、これら減算された４個の値が所定値１０（気筒間行程位相差１２０°相当のクランク角期間中に出力されるポジション信号ＰＯＳの数）以下であるかを判定する（図１５のステップ９１，９３，９６，９８）。前記減算された値が前記所定値１０以下の時は、対応するサブカウンタＣＭＴＭＰのカウント値が、前記所定のクランク角期間に気筒判別信号Phaseの出力によって更新されたことになる。
【００５９】
即ち、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）との減算値が１１以上のときは、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値も当然に１１以上となり、前記所定のクランク角期間中に気筒判別信号PhaseLHは出力されなかったことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を０にセットする（図１５のステップ９２）。また、左側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ）との減算値が１０以下の場合は、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値が１１以上のときは、気筒判別信号PhaseLHが１回出力されたことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を１にセットし（同じくステップ９４）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値も１０以下のときは、気筒判別信号PhaseLHが２回出力されたことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ１のカウント値を２にセットする（同じくステップ９５）。
【００６０】
同様に、メインカウンタＣＲＡＣＮＴ０と、右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）、左側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＬＨ（ｎ−１）との減算値が共に１１以上のときは、前記所定のクランク角期間中に気筒判別信号PhaseRHは出力されなかったことになるので、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を０にセットし（同じくステップ９７）、以下右側第１サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ）との減算値が１０以下の場合は、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）との減算値が１１以上のときは、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を１にセットし（同じくステップ９９）、右側第２サブカウンタＣＭＴＭＰＲＨ（ｎ−１）との減算値も１０以下のときは、前記カウンタＣＡＭＣＮＴ２のカウント値を２にセットする（同じくステップ１０１）。
【００６１】
そして、このようにしてセットされたカウンタＣＡＭＣＮＴ１、ＣＡＭＣＮＴ２の値の組み合わせに基づいて、気筒判別を行う。
なお、以上の実施の形態においては、所定数のポジション信号ＰＯＳが出力されるまでは、基準クランク角位置検出を禁止するマスク処理を行なったが、とりあえず基準クランク角位置検出を禁止せず、検出された基準クランク角位置に基づいて気筒判別タイミングを検出したときのポジション信号ＰＯＳのカウント値が、気筒間行程位相差相当のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、気筒判別を禁止する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の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】同上実施の形態における通常時の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図３】同上実施の形態の初回の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図４】同上実施の形態の初回気筒判別時のマスク処理の様子を示すタイムチャート。
【図５】同上実施の形態の気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図６】同上実施の形態のクランク角信号信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図７】同上実施の形態の初回気筒判別処理ルーチンを示すフローチャート。
【図８】第２の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９】同上実施の形態における通常時の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図１０】同上実施の形態の初回の気筒判別の様子を示すタイムチャート。
【図１１】同上実施の形態の初回気筒判別時のマスク処理の様子を示すタイムチャート。
【図１２】同上実施の形態の左側バンクの気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】同上実施の形態の右側バンクの気筒判別信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】同上実施の形態のクランク角信号信号割込み処理ルーチンを示すフローチャート。
【図１５】同上実施の形態の初回気筒判別処理ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
１…エンジン
２，２ａ，２ｂ…吸気側カムシャフト
３，３ａ，３ｂ…排気側カムシャフト
４，５，８…シグナルプレート
６，７…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 (6)
- クランクシャフトの回転に同期して、気筒間の行程位相差毎の基準クランク角位置を基準とした単位クランク角毎のクランク角位置でクランク角信号を出力するとともに、気筒間の行程位相差毎に気筒判別タイミングを設定し、相前後する気筒判別タイミング間の所定クランク角期間中に被判別気筒に応じて異なる数の気筒判別信号を出力するエンジンにおいて、
クランキング開始後に出力されるクランク角信号の数をカウントすると共に、前記気筒判別信号が出力される毎にそのときのクランク角信号のカウント値を保持し、
クランキング開始後、２つ目の気筒判別タイミングを初回の気筒判別タイミングとして設定し、該初回の気筒判別タイミングにおけるクランク角信号出力数のカウント値から、前記保持された過去の各カウント値をそれぞれ減算した各値を、前記所定クランク角期間中に出力されるクランク角信号の数と比較し、
該クランク角信号の数以下である場合は、前記減算前の保持されたカウント値が、クランキング開始後１つめの気筒判別タイミングから２つ目の気筒判別タイミングまでの所定クランク角期間中に出力された気筒判別信号によって保持されたとして、この期間中にカウント値が保持された回数をこの期間中に出力された気筒判別信号の数として検出し、
該検出した気筒判別信号の数に基づいて、クランキング開始後初回の気筒判別を行うことを特徴とするエンジンの気筒判別装置。 - クランキング開始後前記クランク角信号が所定数出力されるまでは、前記基準クランク角位置の検出を禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの気筒判別装置。
- クランキング開始後気筒判別タイミングを検出したときのクランク角信号のカウント値が、前記所定のクランク角期間を経過したときのカウント値に達していないときは、該気筒判別タイミングでの気筒判別を禁止することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの気筒判別装置。
- エンジンが、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して、該回転位相を連続的に可変制御するバルブタイミング制御装置を備え、
前記クランク角信号は、前記クランクシャフトの回転に同期して出力され、前記気筒判別信号は、前記カムシャフトの回転に同期して出力されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。 - クランキング開始後２回目以降の気筒判別は、前記各気筒判別タイミングの間に出力された気筒判別信号の数を直接検出して行なうことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のエンジンの気筒判別装置。
- Ｖ型エンジンにおいて、前記気筒判別信号を各バンクのカムシャフトに同期してそれぞれ出力させ、それぞれの気筒判別信号の数の組み合わせにより気筒判別を行なうことを特徴とする請求項１〜請求項５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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