JP4420349B2 - Rotational position detection device for internal combustion engine - Google Patents

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本発明は、内燃機関の回転位置検出装置に係り、特に、内燃機関の回転位置を正確に判断すると共に、内燃機関が始動するまでの時間を短縮することができる内燃機関の回転位置検出装置に関する。   The present invention relates to a rotational position detection device for an internal combustion engine, and more particularly to a rotational position detection device for an internal combustion engine that can accurately determine the rotational position of the internal combustion engine and reduce the time until the internal combustion engine starts. .

従来から、電子燃料噴射装置を採用した4サイクルエンジンにおいて、そのエンジンの行程判別をカムシャフトの位相およびクランクシャフトの位相の双方に基づいた回転位置検出によって行う構成が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a four-cycle engine employing an electronic fuel injection device, a configuration is known in which stroke determination of the engine is performed by detecting a rotational position based on both a camshaft phase and a crankshaft phase.

特許文献1には、カムシャフトに同期して回転し、等間隔に複数の歯が設けられる第1回転体と、クランクシャフトに同期して回転し、不等間隔に複数のベーンが設けられた第2回転体とを備え、第2回転体のベーンの両エッジが通過する期間内に前記第1回転体の歯が何個通過するかを個数パターンとして認識し、これをメモリに記憶された照合用パターンと照合することでクランクシャフトの回転位置を検知する、エンジンクランク軸の角度位置表示用変換装置が開示されている。該装置によれば、冷間の始動時等、クランクシャフトの回転速度が不安定であるためにパルス間の幅に変動が生じるような状況下でも、正確な回転位置検出処理を行うことができる。
特公平4−61183号公報
In Patent Document 1, a first rotating body that rotates in synchronization with a camshaft and is provided with a plurality of teeth at equal intervals, and a plurality of vanes that rotate in synchronization with a crankshaft and are provided at unequal intervals are provided. A number of teeth of the first rotating body passing within a period in which both edges of the vanes of the second rotating body pass, and this is stored in the memory. An engine crankshaft angular position display conversion device that detects a rotational position of a crankshaft by collating with a collation pattern is disclosed. According to this device, accurate rotational position detection processing can be performed even under circumstances where the crankshaft rotation speed is unstable, such as during cold start, where fluctuations occur in the width between pulses. .
Japanese Examined Patent Publication No. 4-61183

内燃機関の点火システムとして、ディストリビュータに組み込まれたロータとピックアップコイルの信号をトランジスタの増幅回路で増幅することによって、点火コイルの一次電流の断続を行うフルトランジスタ方式が知られている。この点火方式は、火花の連続時間が長く着火性能に優れるほか、点火コイルに通電を開始してから点火プラグに点火するまでに若干の時間を要するという特徴を有する。上記特許文献1の装置においては、この通電から点火までの時間に対する配慮が何らされておらず、フルトランジスタ方式の内燃機関に適用した場合に、個数パターンの照合によって従来方式より大幅に早くクランクシャフトの回転位置が判明したとしても、その直後に最初に現れる点火タイミングに点火プラグの点火が間に合わないことがあった。このため、実際の点火は、その次の点火タイミングで行われることとなり、結局、内燃機関が始動するまでの時間があまり短縮されないことがあるという課題があった。   As an ignition system for an internal combustion engine, a full transistor system is known in which a primary current of an ignition coil is interrupted by amplifying signals of a rotor and a pickup coil incorporated in a distributor by a transistor amplification circuit. This ignition system is characterized in that it has a long continuous spark time and excellent ignition performance, and also requires some time from the start of energization to the ignition coil until the ignition plug is ignited. In the apparatus of Patent Document 1, no consideration is given to the time from energization to ignition, and when applied to a full-transistor internal combustion engine, the crankshaft is significantly faster than the conventional system by comparing the number pattern. Even when the rotational position of the spark plug is determined, ignition of the spark plug may not be in time for the first ignition timing immediately after that. For this reason, the actual ignition is performed at the next ignition timing, and as a result, there is a problem that the time until the internal combustion engine is started may not be shortened so much.

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、内燃機関の回転位置を正確に判断すると共に、内燃機関が始動するまでの時間を短縮することができる内燃機関の回転位置検出装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rotational position detection device for an internal combustion engine that solves the above-described problems of the prior art, can accurately determine the rotational position of the internal combustion engine, and can shorten the time until the internal combustion engine starts. It is to provide.

前記した目的を達成するために、本発明は、クランク軸の回転に同期して回転する第1回転体の周部に等間隔に設けられた凸部または凹部を検出してパルス信号を生成・出力する第1信号発生手段と、カム軸の回転に同期して回転する第2回転体の周部に不等長に設けられた凸部または凹部を検出して、その形状に対応した矩形波信号を生成・出力する第2信号発生手段と、前記第1信号および第2信号を対応づけて、第2信号の連続するエッジ間に対応する第1信号の個数をパターンとして検知するパターン検知手段と、前記第1信号のパターンを、予め記憶され、クランク軸の回転位置に関連づけられた記憶パターンと照合するパターン照合手段と、前記パターン照合手段による照合の結果、前記第1信号のパターンと一致した前記記憶パターンに基づいて、前記クランク軸の回転位置を決定する回転位置検出手段と、点火プラグに連結される点火コイルに通電させ、前記パターンの照合を行ったエッジ間の次のエッジが検出されるタイミングで点火プラグを点火させる点火コイル通電手段とを具備し、前記第2回転体に形成される凸部または凹部の隣接するエッジの間隔を、点火コイル通電手段により点火コイルへ通電を始めてから点火プラグが点火するまでの時間に対応するクランク軸の回転角度よりも大きく設定するようにした点に第1の特徴がある。   In order to achieve the above-described object, the present invention generates a pulse signal by detecting convex portions or concave portions provided at equal intervals on the peripheral portion of the first rotating body that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft. A rectangular wave corresponding to the shape of the first signal generating means that outputs and the convex or concave portions provided at unequal lengths in the peripheral portion of the second rotating body that rotates in synchronization with the rotation of the camshaft. Second signal generating means for generating / outputting a signal, and pattern detecting means for detecting the number of first signals corresponding to successive edges of the second signal as a pattern in association with the first signal and the second signal. And a pattern matching means for matching the pattern of the first signal with a memory pattern stored in advance and associated with the rotational position of the crankshaft, and the pattern matching means matches the pattern of the first signal. Said memory Rotation position detecting means for determining the rotation position of the crankshaft based on the turn, and timing for detecting the next edge between the edges in which the pattern is verified by energizing the ignition coil connected to the ignition plug An ignition coil energizing means for igniting the ignition plug at an interval between the convex portions formed on the second rotating body or the interval between adjacent edges of the concave portions after the ignition coil energizing means starts energizing the ignition coil. The first feature is that the rotation angle is set to be larger than the rotation angle of the crankshaft corresponding to the time until ignition of the engine.

また、気筒数に応じた数の凸部または凹部が前記第2回転体に形成されると共に、前記点火プラグの点火タイミングを、前記第2信号の凸部の立上りエッジまたは立下りエッジに合致するように設定し、前記第2信号の凸部の立上りエッジまたは立下りエッジを、各気筒の圧縮上死点に対応させるようにした点に第2の特徴がある。   Further, the number of convex portions or concave portions corresponding to the number of cylinders is formed in the second rotating body, and the ignition timing of the spark plug matches the rising edge or falling edge of the convex portion of the second signal. The second feature is that the rising edge or the falling edge of the convex portion of the second signal is made to correspond to the compression top dead center of each cylinder.

また、前記第2回転体の凸部または凹部のエッジ部分の一部または全部に対応する、第1回転体の凸部または凹部の配置を、その他の部分に対応する第1回転体の凸部または凹部の配置とは異なる配置とするようにした点に第3の特徴がある。   Further, the arrangement of the projections or recesses of the first rotator corresponding to a part or all of the edge portions of the projections or recesses of the second rotator is the projections of the first rotator corresponding to the other parts. Alternatively, the third feature is that the arrangement is different from the arrangement of the recesses.

さらに、前記異なる配置は、前記エッジ部分の一部または全部に対応する第1回転体の凸部または凹部の間隔を、その他の部分に対応する第1回転体の凸部または凹部の間隔より大きくした配置であるようにした点に第4の特徴がある。   Further, the different arrangement is such that the interval between the convex portions or the concave portions of the first rotating body corresponding to part or all of the edge portion is larger than the interval between the convex portions or the concave portions of the first rotating body corresponding to the other portions. There is a fourth feature in that the arrangement is made.

請求項1の発明によれば、クランキング開始時のクランク軸の回転角が何度の位置にあっても、パターン照合によって迅速に回転位置を検出することができる。さらに、回転位置検出後に最初に現れる点火タイミングで確実に点火プラグに点火することができるので、回転位置検出処理の終了から内燃機関が始動するまでの時間を短縮することができるようになる。   According to the first aspect of the present invention, the rotational position can be quickly detected by pattern matching even if the rotational angle of the crankshaft at the start of cranking is any number of positions. Furthermore, since the ignition plug can be reliably ignited at the first ignition timing after the rotational position is detected, the time from the end of the rotational position detection process to the start of the internal combustion engine can be shortened.

請求項2の発明によれば、内燃機関の組み立て時やメンテナンス時に、カム軸等の基準位置を合致させやすくなり、組み付け性とメンテナンス性を高めることができるようになる。   According to the second aspect of the present invention, it becomes easy to match the reference position of the camshaft or the like at the time of assembly or maintenance of the internal combustion engine, and it is possible to improve the assemblability and the maintainability.

請求項3の発明によれば、第1回転体によるパルス信号によっても、第2回転体のエッジ部分の通過を検知することができるので、第2信号の連続するエッジ間に対応する第1信号の個数をパターンとして検知する際の誤検知を抑制することができるようになる。   According to the invention of claim 3, since the passage of the edge portion of the second rotating body can be detected also by the pulse signal from the first rotating body, the first signal corresponding to the successive edges of the second signal is detected. It is possible to suppress erroneous detection when detecting the number of the patterns as a pattern.

請求項4の発明によれば、クランク軸の回転をカム軸に伝える伝達機構において、歯車部品のバックラッシュ等で若干の回転ずれが生じるような場合でも、第1信号のパターンの誤検知を抑制することができるようになる。   According to the invention of claim 4, in the transmission mechanism that transmits the rotation of the crankshaft to the camshaft, even when a slight rotational deviation occurs due to backlash of gear parts, etc., the erroneous detection of the pattern of the first signal is suppressed. Will be able to.

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明に係る内燃機関の回転位置検出装置の一実施形態のブロック図である。本実施形態では、内燃機関の1サイクル、すなわちクランクシャフトが2回転する間にカムシャフトが1回転する、4サイクルの5気筒エンジンを例にして説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a rotational position detecting device for an internal combustion engine according to the present invention. In the present embodiment, a description will be given by taking an example of a four-cycle five-cylinder engine in which one cycle of the internal combustion engine, that is, the camshaft rotates once while the crankshaft rotates twice.

クランク軸としてのクランクシャフト1sには、クランクパルサロータ1および第1信号としてのクランクパルスを発生するクランクパルス発生器3が設けられている。図中の矢印aの方向に回転するクランクパルサロータ1の外周部には、15°の等間隔をもってセンサ歯1aが設けられている。クランクパルス発生器3には、センサ歯1aの通過を検知することができる電磁ピックアップ3が用いられ、クランクシャフト1sの回転に伴うセンサ歯1aの通過状況は、パルス幅の短いクランクパルスとして出力される。   A crankshaft 1s as a crankshaft is provided with a crank pulser rotor 1 and a crank pulse generator 3 for generating a crank pulse as a first signal. Sensor teeth 1a are provided at equal intervals of 15 ° on the outer peripheral portion of the crank pulsar rotor 1 that rotates in the direction of arrow a in the figure. The crank pulse generator 3 uses an electromagnetic pickup 3 that can detect the passage of the sensor tooth 1a, and the passage state of the sensor tooth 1a accompanying the rotation of the crankshaft 1s is output as a crank pulse having a short pulse width. The

カム軸としてのカムシャフト2sには、カムパルサロータ2および第2信号としてのカムパルスを発生するカムパルス発生器4が設けられている。図中の矢印bの方向に回転するカムパルサロータ2の外周部には、外周長がそれぞれ異なり、気筒数に対応した枚数の略扇型のセンサ歯2a〜2eが設けられている。カムパルス発生器4には、磁界の強弱や磁極を判別することができるホール素子が用いられ、カムシャフト2sの回転に伴うセンサ歯2a〜2eの通過状況は、その凸形状に対応した矩形波状のカムパルスとして出力される。   A cam shaft 2s as a cam shaft is provided with a cam pulser rotor 2 and a cam pulse generator 4 for generating a cam pulse as a second signal. On the outer peripheral portion of the cam pulsar rotor 2 rotating in the direction of the arrow b in the figure, there are provided substantially fan-shaped sensor teeth 2a to 2e having different outer peripheral lengths and corresponding to the number of cylinders. The cam pulse generator 4 uses a Hall element capable of discriminating the strength of the magnetic field and the magnetic pole, and the passing state of the sensor teeth 2a to 2e accompanying the rotation of the camshaft 2s is a rectangular wave shape corresponding to the convex shape. Output as a cam pulse.

ECU(エンジン・コントロール・ユニット)10は、クランクパルス発生器3からの信号を検知するクランクパルス検知部11と、カムパルス発生器4からの信号をL(ロウ)レベルおよびH(ハイ)レベルの信号として検知するカムパルス検知部12と、カムパルス波形の凸部が通過する間、すなわちHレベル信号が検知されている間のクランクパルスの通過個数をパルスパターンとして検知するパターン検知手段としてのパルスパターン検知部13と、照合用の記憶パターンが格納されているパルスパターン記憶部14と、前記パルスパターン検知部13で検知されたパルスパターンとパルスパターン記憶部14に格納されている記憶パターンとを照合するパターン照合手段としてのパルスパターン照合部15と、パルスパターン照合部15による照合結果に基づいて内燃機関の回転位置を検出する回転位置検出手段としての回転位置検出部16とを含んでいる。そして、回転位置検出部16による処理結果およびエンジン回転数や車速等の情報に基づいて、燃料噴射装置駆動手段17は燃料噴射装置18を駆動制御し、点火コイル通電手段19は、点火プラグ21に点火するための電力を点火コイル20に通電する。   The ECU (engine control unit) 10 includes a crank pulse detector 11 that detects a signal from the crank pulse generator 3 and a signal from the cam pulse generator 4 that is an L (low) level signal and an H (high) level signal. And a pulse pattern detection unit as a pattern detection unit that detects the number of passages of the crank pulse as a pulse pattern while the convex portion of the cam pulse waveform passes, that is, while the H level signal is detected. 13, a pattern for collating a pulse pattern storage unit 14 in which a storage pattern for verification is stored, and a pulse pattern detected by the pulse pattern detection unit 13 and a storage pattern stored in the pulse pattern storage unit 14 Pulse pattern verification unit 15 as a verification unit and pulse pattern verification And a rotational position detecting unit 16 as a rotational position detecting means for detecting a rotational position of the internal combustion engine based on the collation result by 15. Then, based on the processing result by the rotational position detection unit 16 and information such as the engine speed and the vehicle speed, the fuel injection device driving means 17 controls the fuel injection device 18 and the ignition coil energization means 19 is connected to the ignition plug 21. Electric power for ignition is applied to the ignition coil 20.

次いで、前記ECU10により実行される回転位置検出処理を、図2のフローチャートおよび図3のタイミングチャートを参照して説明する。内燃機関を始動するためにメインスイッチをオンにしてECU10に電源が投入されると、図2のフローチャートに示した「回転位置検出処理」が起動される。   Next, the rotational position detection process executed by the ECU 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the timing chart of FIG. When the main switch is turned on to turn on the ECU 10 to start the internal combustion engine, the “rotational position detection process” shown in the flowchart of FIG. 2 is started.

図2のフローチャートが起動し、ステップS10にてクランクパルスおよびカムパルスが検知されると、ステップS11では、内燃機関の回転位置が確定しているか否かが判定される。ここでは、未だ回転位置が確定していないので、ステップS12に進む。   When the flowchart of FIG. 2 is activated and a crank pulse and a cam pulse are detected in step S10, it is determined in step S11 whether or not the rotational position of the internal combustion engine is fixed. Here, since the rotational position has not yet been determined, the process proceeds to step S12.

図3のタイミングチャートには、1番気筒を基準としたクランクシャフトの回転角と、該回転角の変動に伴って検知される前記クランクパルスおよびカムパルスの波形が示されている。これらの波形は、前記クランクパルス検知部11およびカムパルス検知部12からの信号に基づいて構成されている。カムパルスの下段に示すクランクパルス個数は、カムパルスの凸部が検知される期間に通過するクランクパルスの個数を示している(カッコ内は、凹部が検知される期間に通過する個数を示す)。また、エンジンの1サイクル期間は、前記クランクパルサロータ1に等間隔に設けられた24本のセンサ歯1aに基づいて1〜48ステージに分割されている。なお、前記クランクパルスの下段に示すステージ数、および1〜5番気筒(♯1〜5)における行程区分(吸入/圧縮/爆発/排気)は、本発明に係る回転位置検出処理が完了した時点で明らかになるものである。また、クランクパルスの欄に示した丸印は、回転位置検出処理の完了に伴って判明したステージ数が適用される箇所を示している。   The timing chart of FIG. 3 shows the rotation angle of the crankshaft with reference to the first cylinder and the waveforms of the crank pulse and the cam pulse that are detected as the rotation angle varies. These waveforms are configured based on signals from the crank pulse detection unit 11 and the cam pulse detection unit 12. The number of crank pulses shown in the lower stage of the cam pulse indicates the number of crank pulses that pass during the period in which the convex portion of the cam pulse is detected (the number in parentheses indicates the number that passes in the period in which the concave portion is detected). Further, one cycle period of the engine is divided into 1 to 48 stages based on 24 sensor teeth 1a provided at equal intervals in the crank pulsar rotor 1. The number of stages shown in the lower stage of the crank pulse and the stroke classification (intake / compression / explosion / exhaust) in the first to fifth cylinders (# 1 to 5) are determined when the rotational position detection processing according to the present invention is completed. It will become clear. Further, the circles shown in the column of the crank pulse indicate locations to which the number of stages found with the completion of the rotational position detection process is applied.

ここで、カムパルスの波形に注目する。前記カムパルスロータ2のセンサ歯2a〜2eは、2a=4番気筒、2b=1番気筒、2c=2番気筒、2d=5番気筒、2e=3番気筒におけるそれぞれの圧縮上死点(図中では、TDCと示す)に対応するように配置されている。そして、各センサ歯の立上りエッジ、すなわちカムパルス波形が凹側から凸側に変わる点は、各気筒の圧縮上死点の直前(本実施形態では7.5°手前)に位置する点火タイミングと合致するように配置されている。図中では、この点火タイミングを♯1〜5の行程の欄に星印で示す。また、本実施形態に係る内燃機関には、フルトランジスタ式の点火方式が採用されているため、前記点火コイル通電手段19が点火コイル20へ通電を開始してから点火プラグ21に点火されるまでに多少の時間を要する。これにより、各星印で示す点火タイミングで点火するためには、その左方に下向き矢印pで示したタイミングで点火コイルへ通電を開始しなくてはならない。この通電開始から点火までの間隔は、点火システムを構成する機器の特性によって決まるものであり、本実施形態においては、およそクランクパルス2個分のクランクシャフト回転角を要する。なお、本実施形態では、クランクシャフト回転角が270°の時にクランキングが開始された場合の処理手順を示している。   Attention is paid to the waveform of the cam pulse. The sensor teeth 2a to 2e of the cam pulse rotor 2 are respectively compression top dead centers (2a = 4th cylinder, 2b = 1st cylinder, 2c = 2th cylinder, 2d = 5th cylinder, 2e = 3rd cylinder) In the drawing, they are arranged so as to correspond to TDC). The rising edge of each sensor tooth, that is, the point at which the cam pulse waveform changes from the concave side to the convex side, coincides with the ignition timing located immediately before the compression top dead center of each cylinder (7.5 ° before this embodiment). Are arranged to be. In the drawing, this ignition timing is indicated by an asterisk in the column of steps # 1 to # 5. Further, since the internal combustion engine according to the present embodiment employs a full-transistor ignition system, the ignition coil energizing means 19 starts energizing the ignition coil 20 until the ignition plug 21 is ignited. It takes some time to complete. Thus, in order to ignite at the ignition timing indicated by each star, energization to the ignition coil must be started at the timing indicated by the downward arrow p on the left side. The interval from the start of energization to ignition is determined by the characteristics of the devices that make up the ignition system. In this embodiment, the crankshaft rotation angle for approximately two crank pulses is required. In the present embodiment, a processing procedure when cranking is started when the crankshaft rotation angle is 270 ° is shown.

図2に戻って、ステップS12では、カムパルスの立上りエッジが通過したか否かが判定される。ステップS12で立上りエッジが通過したと判定されると、ステップS13へ進んでクランクパルスのカウントを開始し、ステップS14ではそのままカウントを継続する。本実施形態では、クランクシャフト回転角が277.5°に達した時点で、前記センサ歯2aの立上りエッジが検出される(図3参照)ので、クランクパルスのカウントが開始される。なお、前記ステップS12でカムパルスの立上りエッジが通過していないと判定されると、ステップS10に戻って、再度、クランクパルスおよびカムパルスの検知を行う。   Returning to FIG. 2, in step S12, it is determined whether or not the rising edge of the cam pulse has passed. If it is determined in step S12 that the rising edge has passed, the process proceeds to step S13 to start counting the crank pulse, and in step S14, the counting is continued as it is. In the present embodiment, when the crankshaft rotation angle reaches 277.5 °, the rising edge of the sensor tooth 2a is detected (see FIG. 3), so the counting of the crank pulse is started. If it is determined in step S12 that the rising edge of the cam pulse has not passed, the process returns to step S10 to detect the crank pulse and the cam pulse again.

ステップS15では、カムパルスの立下りエッジが通過したか否かが判定され、通過したと判定されると、ステップS16に進んで、クランクパルスカウントの記録が行われる。本実施形態では、クランクシャフト回転角が307.5°に達した時点で凸側から凹側に変わる立下りエッジが検出される(図3参照)ので、これまでにカウントされたクランクパルス個数の「2」が、前記パルスパターン検知部13に記録される。なお、前記ステップS15でカムパルスの立下りエッジが通過していないと判定されると、ステップS14に戻ってクランクパルスのカウントを継続する。   In step S15, it is determined whether or not the falling edge of the cam pulse has passed. If it is determined that the cam pulse has passed, the process proceeds to step S16 to record the crank pulse count. In this embodiment, when the crankshaft rotation angle reaches 307.5 °, a falling edge that changes from the convex side to the concave side is detected (see FIG. 3), so the number of crank pulses counted so far is detected. “2” is recorded in the pulse pattern detector 13. If it is determined in step S15 that the falling edge of the cam pulse has not passed, the process returns to step S14 to continue counting the crank pulse.

続くステップS17でパルスパターンの照合処理が完了すると、ステップS18に進んでクランクシャフトの回転位置を確定し、回転位置検出処理を終了する。前記ステップS17における照合処理に使われるパルスパターンは、前記パルスパターン検知部13に記録されたクランクパルス個数であり、本実施形態では「2」である。ここで、前記パルスパターン記憶部14(図1参照)に格納される照合用の記憶パターンを示した図4を参照する。   When the pulse pattern matching process is completed in the subsequent step S17, the process proceeds to step S18 to determine the rotational position of the crankshaft, and the rotational position detection process is terminated. The pulse pattern used for the collation process in step S17 is the number of crank pulses recorded in the pulse pattern detector 13, and is “2” in this embodiment. Here, reference is made to FIG. 4 showing a memory pattern for verification stored in the pulse pattern storage unit 14 (see FIG. 1).

図4は、照合用の記憶パターンと、各記憶パターンに対応する次ステージ数および次回点火気筒番号を示した一覧表である。前記したように、本実施形態で適用されるパルスパターンは「2」であるので、該表との照合によって、次ステージ数は「22」、次回点火気筒番号は「1」であると判明する。なお、次回点火気筒番号は、ステージ数に基づいて判明した各気筒の行程や点火タイミング等から導き出される事項であるため、図示のようなデータテーブルに独立して格納されていなくてもよい。   FIG. 4 is a list showing the memory patterns for verification, the number of next stages and the next ignition cylinder number corresponding to each memory pattern. As described above, since the pulse pattern applied in the present embodiment is “2”, it is determined by comparison with the table that the number of next stages is “22” and the next ignition cylinder number is “1”. . Since the next ignition cylinder number is a matter derived from the stroke, ignition timing, etc. of each cylinder determined based on the number of stages, it need not be stored independently in the data table as shown.

図3に戻って、前記した次ステージ数は、パルスパターン照合処理後の最初のクランクパルスが検知された時点で適用されるため、本実施形態では、クランクシャフト回転角307.5°での照合処理後、同315°にて次のクランクパルスが検出された時点でステージ数の22が適用されることになる。したがって、上記実施形態の処理例では、クランクシャフト1sがクランキング開始から45°回転した時点で、回転位置検出処理が完了することとなる。   Returning to FIG. 3, the number of the next stage described above is applied when the first crank pulse after the pulse pattern matching process is detected. Therefore, in this embodiment, the matching at the crankshaft rotation angle of 307.5 ° is performed. After the processing, the stage number of 22 is applied when the next crank pulse is detected at 315 °. Therefore, in the processing example of the above embodiment, the rotational position detection process is completed when the crankshaft 1s rotates 45 ° from the start of cranking.

一方、前記点火コイル通電手段19(図1参照)においても、回転位置検出処理が完了した時点で、点火コイル20に通電する準備が整うことになる。ここでは、回転位置検出処理の完了後、クランクシャフト回転角352.5°で点火タイミングを迎える1番気筒において、その点火コイルへの通電開始タイミングよりも前に通電準備が整うため、フルトランジスタ点火方式による前記タイムラグが存在しても、確実に1番気筒の点火プラグに点火することができるようになる。このような効果を奏するのは、カムパルスにおける立下りエッジから次の立上りエッジまでの間隔、すなわちLレベル期間が、通電開始から点火プラグまでに要する期間より長くなるように設定されているためである。例えば、回転位置検出処理が完了してから次の点火タイミングまでの期間が前記タイムラグより短いと、点火タイミングが判明していても実際の点火が間に合わず、さらにその次の点火タイミングまで待たなくてはならないが、本発明に係る内燃機関の回転位置検出装置においては、こうした事態が起こらないように前記センサ歯2a〜2eの各間隔が設定されている。   On the other hand, the ignition coil energization means 19 (see FIG. 1) is ready to energize the ignition coil 20 when the rotational position detection process is completed. Here, after completion of the rotational position detection process, in the first cylinder that reaches the ignition timing at a crankshaft rotation angle of 352.5 °, the energization preparation is completed before the energization start timing for the ignition coil. Even if the time lag due to the method exists, the ignition plug of the first cylinder can be reliably ignited. The reason for this effect is that the interval from the falling edge to the next rising edge in the cam pulse, that is, the L level period is set to be longer than the period required from the start of energization to the spark plug. . For example, if the period from the completion of the rotational position detection process to the next ignition timing is shorter than the time lag, even if the ignition timing is known, the actual ignition is not in time, and it is not necessary to wait until the next ignition timing. However, in the rotational position detecting device for an internal combustion engine according to the present invention, the intervals between the sensor teeth 2a to 2e are set so that such a situation does not occur.

上記したような構成によれば、クランキング開始時のクランクシャフト回転角が何度の位置にあっても、図4に示した5種のパルスパターンのいずれかに該当して、正確な回転位置検出を行うことができるようになる。また、回転位置検出処理後に最初に現れる点火タイミングで確実に点火プラグに点火することができるので、回転位置検出処理の完了からエンジンが始動するまでの時間を短縮することができるようになる。さらに、カムパルスの立上りエッジ、すなわちカムパルスロータのセンサ歯の立上りエッジ部が、各気筒の圧縮上死点と対応するように設定したので、エンジンの組み立て時やメンテナンス時に基準位置を合致させやすくなり、組み付け性とメンテナンス性を向上させることができるようになる。なお、本実施形態において、クランキング開始から最初の点火が行われるまでの回転角は、上記した処理例における82.5°が最小値であり、最大値でも、クランクシャフト回転角360°でクランキングを開始した場合の352.5°となり、少ない回転角度、換言すれば、短い時間でエンジンが始動できるようになることが明らかである。   According to the configuration as described above, even if the crankshaft rotation angle at the start of cranking is in any number of positions, it corresponds to one of the five types of pulse patterns shown in FIG. Detection can be performed. In addition, since the spark plug can be reliably ignited at the first ignition timing that appears after the rotational position detection process, the time from the completion of the rotational position detection process to the start of the engine can be shortened. Furthermore, the rising edge of the cam pulse, that is, the rising edge of the sensor teeth of the cam pulse rotor, is set to correspond to the compression top dead center of each cylinder, making it easier to match the reference position during engine assembly and maintenance. As a result, assembly and maintenance can be improved. In the present embodiment, the rotation angle from the start of cranking to the first ignition is 82.5 ° in the above-described processing example, and the minimum value is 82.5 °. Even at the maximum value, the crankshaft rotation angle is 360 °. It is clear that 352.5 ° when ranking is started, and that the engine can be started in a small rotation angle, in other words, in a short time.

また、本発明に係るクランクパルサロータおよびカムパルサロータのセンサ歯の個数や形状、クランクパルスをカウントする時期および範囲、照合用のパルスパターン等が、上記した実施形態のものに限られずに種々の変形を可能とすることは勿論である。例えば、前記クランクパルサロータ1のセンサ歯列に任意の数の欠歯部を設け、このクランクパルスの凹部が他より広くなる箇所に、前記カムパルスのエッジ部の一部または全部が対応するようにカムパルサロータ2のセンサ歯を形成することもできる。このように構成すると、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝える伝達機構の中で、歯車部品のバックラッシュ等で若干の回転ずれが生じるような場合でも、前記カウント数の誤検出を抑制することができるようになる。   Further, the number and shape of the sensor teeth of the crank pulsar rotor and cam pulsar rotor according to the present invention, the timing and range for counting the crank pulses, the pulse pattern for collation, etc. are not limited to those of the above-described embodiments, but various Needless to say, the deformation is possible. For example, an arbitrary number of missing teeth are provided in the sensor tooth row of the crank pulsar rotor 1, and a part or all of the edge portion of the cam pulse corresponds to a portion where the recess of the crank pulse becomes wider than the others. The sensor teeth of the cam pulser rotor 2 can also be formed. With this configuration, it is possible to suppress erroneous detection of the count number even in the case where a slight rotational deviation occurs due to backlash of gear parts in the transmission mechanism that transmits the rotation of the crankshaft to the camshaft. become able to.

本発明に係る内燃機関の回転位置検出装置の一実施形態のブロック図である。1 is a block diagram of an embodiment of a rotational position detection device for an internal combustion engine according to the present invention. 回転位置検出の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of rotational position detection. 回転位置検出の手順を示したタイミングチャートである。It is a timing chart showing a procedure of rotation position detection. 照合用パルスパターンに対応するステージ数および次回点火気筒番号である。The number of stages and the next ignition cylinder number corresponding to the collating pulse pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1…クランクパルサロータ、1s…クランクシャフト、1a…センサ歯、1b…欠歯部、2…カムパルサロータ、2s…カムシャフト、2a〜2e…センサ歯、3…クランクパルス発生器、4…カムパルス発生器、10…ECU、11…クランクパルス検知部、12…カムパルス検知部、13…パルスパターン検知部、14…パルスパターン記憶部、15…パルスパターン照合部、16…回転位置検出部、19…点火コイル通電手段、20…点火コイル、21…点火プラグ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Crank pulsar rotor, 1s ... Crank shaft, 1a ... Sensor tooth, 1b ... Missing tooth part, 2 ... Cam pulsar rotor, 2s ... Cam shaft, 2a-2e ... Sensor tooth, 3 ... Crank pulse generator, 4 ... Cam pulse Generator 10, ECU 11, crank pulse detector 12, cam pulse detector 13, pulse pattern detector 14, pulse pattern storage 15, pulse pattern collator 16, rotational position detector 19 Ignition coil energizing means, 20 ... ignition coil, 21 ... ignition plug

Claims (5)

クランク軸(1s)の回転に同期して回転する第1回転体(1)の周部に等間隔に設けられた凸部(1a)または凹部を検出してパルス信号を生成・出力する第1信号発生手段(3)と、
カム軸(2s)の回転に同期して回転する第2回転体(2)の周部に不等長に設けられた凸部(2a,2b,2c,2d,2e)または凹部を検出して、その形状に対応した矩形波信号を生成・出力する第2信号発生手段(4)と、
前記第1信号および第2信号を対応づけて、第2信号の連続するエッジ間に対応する第1信号の個数をパターンとして検知するパターン検知手段(13)と、
前記第1信号のパターンを、予め記憶され、クランク軸(1s)の回転位置に関連づけられた記憶パターンと照合するパターン照合手段(15)と、
前記パターン照合手段(15)による照合の結果、前記第1信号のパターンと一致した前記記憶パターンに基づいて、前記クランク軸(1s)の回転位置を決定する回転位置検出手段(16)と、
点火プラグ(21)に連結される点火コイル(20)に通電させ、前記パターンの照合を行ったエッジ間の次のエッジが検出されるタイミングで点火プラグ(21)を点火させる点火コイル通電手段(19)とを具備し、
前記第2回転体(2)に形成される凸部(2a,2b,2c,2d,2e)または凹部は、エンジンの気筒数と同じ数だけそれぞれ不等間隔に設けられており、
前記凸部(2a,2b,2c,2d,2e)または凹部の隣接するエッジの間隔のうちの最も短い間隔を、点火コイル通電手段(19)により点火コイル(20)へ通電を始めてから点火プラグ(21)が点火するまでの時間に対応するクランク軸(1s)の回転角度よりも大きく設定したことを特徴とする内燃機関の回転位置検出装置。
A first that generates and outputs a pulse signal by detecting convex portions (1a) or concave portions provided at equal intervals on the peripheral portion of the first rotating body (1) that rotates in synchronization with the rotation of the crankshaft (1s) . Signal generating means (3) ;
By detecting convex portions (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) or concave portions provided at unequal lengths on the peripheral portion of the second rotating body (2) rotating in synchronization with the rotation of the cam shaft (2s) Second signal generating means (4) for generating and outputting a rectangular wave signal corresponding to the shape;
Pattern detecting means (13) for associating the first signal and the second signal, and detecting the number of first signals corresponding to successive edges of the second signal as a pattern;
Pattern collating means (15) for collating the pattern of the first signal with a memory pattern stored in advance and associated with the rotational position of the crankshaft (1s) ;
A rotational position detecting means (16) for determining a rotational position of the crankshaft (1s) based on the stored pattern that matches the pattern of the first signal as a result of the collation by the pattern collating means (15) ;
Is connected to the spark plug (21) is energized the ignition coil (20), next edge ignition coil energizing means for igniting the spark plug (21) with timing detected between edges of performing collation of the pattern ( 19)
The convex portions (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) or the concave portions formed on the second rotating body (2) are provided at unequal intervals as many as the number of cylinders of the engine,
The spark plug after the energization means (19) starts energizing the ignition coil (20) with the shortest interval among the adjacent edges of the convex portions (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) or the concave portion. The rotational position detecting device for an internal combustion engine, characterized in that it is set larger than the rotational angle of the crankshaft (1s) corresponding to the time until ignition of (21) .
前記点火プラグ(21)の点火タイミングを、前記第2信号の凸部(2a,2b,2c,2d,2e)の立上りエッジまたは立下りエッジに合致するように設定し、
前記第2信号の凸部(2a,2b,2c,2d,2e)の立上りエッジまたは立下りエッジを、各気筒の圧縮上死点に対応させたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の回転位置検出装置。
The ignition timing of the spark plug (21) is set so as to coincide with the rising edge or falling edge of the convex portion (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) of the second signal,
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a rising edge or a falling edge of the convex portion (2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e) of the second signal corresponds to the compression top dead center of each cylinder. Engine rotational position detection device.
前記点火プラグ(21)の点火タイミングを、前記第2信号の凸部(2a,2b,2c,2d,2e)の立上りエッジに合致するように設定し、The ignition timing of the spark plug (21) is set so as to coincide with the rising edges of the convex portions (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) of the second signal,
前記第2信号の凸部(2a,2b,2c,2d,2e)の立上りエッジを、各気筒の圧縮上死点に対応させたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の回転位置検出装置。The rotational position of the internal combustion engine according to claim 2, wherein rising edges of the convex portions (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) of the second signal correspond to the compression top dead center of each cylinder. Detection device.
前記第2回転体(2)の凸部(2a,2b,2c,2d,2e)または凹部のエッジ部分の一部または全部に対応する、第1回転体(1)の凸部(1a)または凹部の配置を、その他の部分に対応する第1回転体(1)の凸部(1a)または凹部の配置とは異なる配置としたことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の回転位置検出装置。 The convex portion (1a) of the first rotating body (1 ) or the convex portion (1a) of the first rotating body (1) corresponding to a part or all of the convex portion (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) or the edge portion of the concave portion of the second rotating body (2) The rotational position of the internal combustion engine according to claim 2, wherein the concave portion is arranged differently from the convex portion (1a) or the concave portion of the first rotating body (1) corresponding to the other portion. Detection device. 前記異なる配置は、前記エッジ部分の一部または全部に対応する第1回転体(1)の凸部(1a)または凹部の間隔を、その他の部分に対応する第1回転体(1)の凸部(1a)または凹部の間隔より大きくした配置であることを特徴とする請求項に記載の内燃機関の回転位置検出装置。 The different arrangement is such that the interval between the convex portions (1a) or the concave portions of the first rotating body (1) corresponding to a part or all of the edge portions is different from the convex portions of the first rotating body (1) corresponding to the other portions. The rotational position detection device for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the arrangement is larger than the interval between the portions (1a) or the recesses.
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