JP4908438B2 - 気筒判別装置 - Google Patents

Description

この出願の発明は、例えば、内燃機関の吸気弁や排気弁の開閉タイミングを運転状態に応じて可変制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置のカムシャフトなどの回転角度を検出する回転体位置検出装置や内燃機関の気筒判別装置及び前記内燃機関のバルブタイミング制御装置に関する。

この種従来の回転体位置検出装置や内燃機関の気筒判別装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが提案されている。

この気筒判別装置は、クランクシャフトの信号板に、各気筒の基準クランク角度位置に対応する位置に複数の基準マーカが設けられ、この基準マーカをクランク角センサによって検出し、前記基準マーカの検出時点で、カムシャフトの信号板に形成された気筒識別マーカを、第１カムセンサと、該第１カムセンサと所定の角度だけ離間して配設された第２カムセンサとによって検出する。

そして、前記第１カムセンサと第２カムセンサが出力した２つの気筒識別パターン信号に基づいてクランク角センサが検出した基準マークに対応する気筒を識別するようになっている。
特開平９−５３５０２号公報

しかしながら、前記従来の装置は、クランクシャフトの信号板やカムシャフトの信号板がそれぞれ回転して基準マーカがクランク角センサを通過し、また気筒識別マーカが第１，第２カムセンサを通過しないと、気筒を判別することができない。つまり、前記各信号板が回転して初めて気筒を判別できるようになっている。

したがって、各信号板の基準マーカや気筒識別マーカを検出するまでに時間が掛かると共に、クランクシャフトやカムシャフトが回転した状態でなければ気筒を判別することができない。

このため、内燃機関の例えば燃料噴射弁や点火プラグの制御応答性が低下して精度良く制御することが困難になるおそれがある。

前記課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、機関のクランクシャフトによって回転駆動される回転部材と該回転部材から回転力が伝達され、外周に駆動カムを有するカムシャフトとのいずれか一方に設けられ、前記カムシャフトと同軸上で回転するロータと、該ロータの外周面の円周方向の９０°の角度位置に４つ配置された基準位置と、前記４つの基準位置によって区画された４つの区間のうちの２つの区間の１８０°の角度範囲に形成された検出区間及び前記他の２つの区間の１８０°の角度範囲に形成された非検出区間と、前記ロータの回転軸心を中心に円周方向の９０°間隔位置に２つ設けられて、前記検出区間を検出すると共に、非検出区間を検出しない検出手段と、を備え、
前記検出手段が前記検出区間の検出信号と非検出区間の非検出信号の信号パターンの組み合わせによって気筒を判別することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記機関始動前に、該機関始動後に最初に上死点を迎える気筒を判別することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、前記検出区間は磁界によって形成され、前記検出手段は前記磁界を検出して信号を出力することを特徴としている。

この発明の場合、ロータに形成された検出区間と非検出区間が所定の角度範囲内において連続的に区画され、かつ前記検出区間が例えば磁界が常に発生している状態となっていることから、回転体が回転する前に、複数の検出手段によって検出された信号パターンによって回転体の回転位置を検出することができる。

したがって、内燃機関の気筒判別に適用された場合には、例えば燃料噴射弁や点火プラグの制御応答性が向上する。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて詳述する。

図２は本発明に係る気筒判別装置（回転体位置検出装置）を、直列４気筒４サイクルガソリン機関に適用した第１の実施形態を示し、シリンダブロックとシリンダヘッドとからなる機関本体の内部に、図中左から＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒が直列に並設されていると共に、前記シリンダブロックの下部内にクランクシャフト１が軸受けを介して回転自在に支持されている。また、前記各気筒（＃１〜＃４）の各シリンダ２内には、それぞれピストン３が上下摺動自在に収容されており、該各ピストン３は、コンロッド４を介して前記クランクシャフト１に連結されている。

また、前記シリンダヘッドには、各燃焼室を開閉する吸気弁５と排気弁６がそれぞれ摺動自在に支持されていると共に、外周に前記各吸気弁５と排気弁６を開閉作動させる駆動カム８、９を有するカムシャフト７が軸受けを介して回転自在に支持されている。前記カムシャフト７の一端側には、前記クランクシャフト１から駆動プーリ１ａとタイミングベルト１０を介して回転力が伝達されるタイミングプーリ１１が図外のカムボルトによって固定されている。

なお、前記各気筒（＃１〜＃４）の位相は、例えば、＃１気筒のピストン３が圧縮行程の最終の上死点に位置するとき、＃２気筒のピストン３は燃焼行程最終の下死点に位置し、＃３気筒のピストン３は吸気行程最終の下死点に位置し、＃４気筒のピストン３は、排気行程の上死点に位置するようになっている。すなわち、燃焼は＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順序で行われる。

そして、前記気筒判別装置は、図１にも示すように、タイミングプーリ１１の前端面の外周側に一体的に取り付けられたロータ１２と、該ロータ１２の外周側径方向の位置に所定の距離をもって配置された２つの検出手段である検出センサ１３，１４と、該各検出センサ１３、１４から出力された検出信号に基づいてカムシャフト７の回転位置を検出する図外の電子コントローラとから構成されている。

前記ロータ１２は、鉄系金属によってほぼ円環状に形成されて、その中心が前記カムシャフト７の軸心Ｘと同軸上に配置されていると共に、円周方向の９０°間隔位置に４つの基準位置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが設定されていると共に、この１８０°の対向位置にある基準位置１５ｂと基準位置１５ｄとの間の１８０°の領域区間（斜線部）で検出区間１６が形成され、これと対称位置になる１８０°の領域区間が非検出区間１７に形成されている。前記検出区間１６は、前記ロータ１２の前記半円状の範囲をマグネットによって構成することにより磁界が形成されている。また、このロータ１２は、タイミングプーリ１１を介してカムシャフト７と同方向（図１矢印方向）へ回転するようになっている。

前記各基準位置１５ａ〜１５ｂは、前記各気筒＃１〜＃４に対応しており、つまり、基準位置１５ａが＃２気筒に、基準位置１５ｂが＃４気筒に、基準位置１５ｃが＃３気筒に、さらに基準位置１５ｄが＃１気筒にそれぞれ対応している。

なお、前記基準位置１５ａ〜１５ｂや検出区間１６の設定位置については、前記ロータ１２の端面に各基準位置１５ａ〜１５ｄを定義して検出区間１６（磁界）を設けてもよい。また、前記検出区間１６に磁界を形成する方法は、薄板円弧状のマグネット板をロータ１２の外周面に貼り付けたり、あるいは粉末を付着させて着磁させる方法などがある。

前記検出センサ１３，１４は、例えば、一般的なホール素子を用いた磁気センサであって、ホール効果を利用して磁気を検出する。ホール効果は、固体（半導体薄膜）に通電し、その固体に流れる電流に対して磁界が加わると、さらに電流と磁界の双方に対して垂直な方向に電圧が発生する現象である。図３はホール素子の基本原理を示し、半導体薄膜１３ａ、１４ａの入力端子に電圧Ｖを印加して制御電流Ｉｃを流し、半導体薄膜１３ａ、１４ａへ垂直に磁界Ｂを加えると、入力端子の対角となる出力端子へ電圧ＶＨＭが誘起される。

また、前記検出センサ１３，１４としては、磁気抵抗効果素子を用いたい磁気センサであってもよく、これは磁気抵抗効果素子を利用して磁気を検出する。図４は磁気抵抗効果素子の基本原理を示し、感磁部材１８に磁界が印加されない状態では、図４Ａに示すように、電流Ｉは直進するが、磁界が印加されると図４Ｂに示すように、磁束密度からのローレンツ力（電磁場中で運動すう荷電粒子が受ける力）により、電流の進路が曲げられて距離が長くなり、電気抵抗が増大する。

前記図４に基づいて磁気の検出から信号出力までを説明すると、前記各検出センサ１３，１４の先端部の延長線上に磁界１９がある場合はこの磁界１９を検出してコントローラに信号を出力する。この２つの検出センサ１３，１４が出力する磁界１９の有無による信号パターンによって気筒判別を行う。なお、出力信号には閾値を設定しており、磁界１９と非磁界区間の境界線、図１における例えば基準位置１５ｄが前記各検出センサ１３，１４のいずれかの先端部延長線付近に位置する場合の信号については、出力値が設定した閾値を上回れば、信号を出力したと判断され、閾値を下回れば、信号を出力しないと判断される。

次に、図５に示すフローチャート図と、図６に示す気筒識別パターンによって気筒識別判断の手順を説明する。

まず、図５のステップ１では、機関停止状態からイグニッションキースイッチをオンすると、ステップ２において前記各検出センサ１３，１４の先端部延長線の磁界１９の有無を検出し、これを信号として出力する。この時点では、機関はいまだ始動していない。

次に、ステップ３では、第１検出センサ１３がオン信号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力したと判別した場合は、ステップ４に移行する。ここでは、第２検出センサ１４がオン号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力したと判別した場合は、両方の検出センサ１３，１４がオン信号を出力しているのでステップ５に移行する。

このステップ５では、例えば最初に上死点に来る気筒を＃１気筒として識別して終了する。

つまり、図１及び図６に示すように、例えば第１検出センサ１３の先端部延長線上に、磁界１９を有する基準位置１５ｄと１５ａの間があり、第２検出センサ１４の先端部延長線上にも磁界１９を有する基準位置１５ａと１５ｂの間がある場合は、第１、第２検出センサ１３，１４から信号が出力され、機関始動後に最初に上死点を迎えるのは＃１気筒であると識別される。

また、前記ステップ３において第１検出センサ１３がオン信号を出力していないと判別した場合は、ステップ６に移行し、ここでは第２検出センサ１４がオン信号を出力しているか否を判別し、オン信号を出力していると判別した場合は、ステップ７で最初に上死点に来る気筒を＃３気筒と識別して終了する。

つまり、図１及び図６に示すように、第１検出センサ１３の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置１５ｃと１５ｄの間があり、第２検出センサ１４の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置１５ｄと１５ａ間がある場合は、第２検出センサ１４のみから信号が出力されて、機関始動後の最初に上死点を迎えるのは＃３気筒である識別する。

前記ステップ６において第２カムセンサ１４がオン信号を出力していないと判別した場合は、ステップ８において最初に上死点に来る気筒を＃４気筒と認識して終了する。

つまり、図１及び図６に示すように、第１検出センサ１３の先端部延長線上に、磁界１９がない基準位置１５ｂと１５ｃの間がある場合は、第１、第２検出センサ１３，１４の両方から信号が出力されず、したがって、機関始動後に最初に上死点を迎えるは＃４気筒であると識別されるのである。

また、前記ステップ４で第２検出センサ１４がオン信号を出力していないと判別した場合は、ステップ９に移行し、ここで最初に上死点に来る気筒を＃２気筒と認識して終了する。

つまり、第１検出センサ１３の先端部延長線上に、磁界１９を有する基準位置１５ａと１５ｂの間があり、第２検出センサ１４の先端部延長線上に、磁界のない基準位置１５ｂと１５ｃの間がある場合は、第１検出センサ１３のみからの信号が出力され、機関始動後に最初に上死点を迎えるのが＃２気筒であると認識されるのである。

前記磁界１９を有する範囲については、区画された４箇所のうち、必ず連続した２箇所に磁界を有する区間とし、かつ、その２箇所は隣接していなければならないが、その条件が満たされれば、磁界１９の位置は各基準位置１５ｄ−１５ａ−１５ｂの間、基準位置１５ａ−１５ｂ−１５ｃの間、基準位置１５ｂ−１５ｃ−１５ｄの間、基準位置１５ｃ−１５ｄ−１５ａの間のいずれでもよい。

磁界１９の位置を基準位置１５ｄ−１５ａ−１５ｂの間以外とする場合は、前記識別パターンとは相違する。

本実施例では、前記検出手段について磁気センサによって磁界を検出し、信号を出力する例を説明したが、この他の手段として、ロータ１２に光反射板を設置して、光源を有するセンサからの光を反射板が反射し、その反射光をセンサが検出して信号を出力する法方でもよい。

以上のように、本実施例によれば、前記検出区間１６と非検出区間１７が連続的に計４箇所に区画されているため、直列４気筒内燃機関、あるいはＶ型８気筒内燃機関など、１つのシリンダブロックに４気筒を有する内燃機関が始動する前に、第１、第２検出センサ１３，１４からの信号パターンによるカムシャフト７の回転位置(気筒)を予め識別することができる。これにより、例えば、機関始動後に最初に燃焼行程に入る気筒を識別でき、燃料噴射タイミングや点火タイミングの制御応答性が良好になって制御精度が向上する。

〔第２の実施の形態〕
以下、本発明が直列３気筒内燃機関、あるいはＶ型６気筒内燃機関など、１つのシリンダブロックに３つの気筒を有する内燃機関に適用された第２の実施の形態を説明する。

なお、基本構成は、前記第１の実施形態と共通のため同一符号を付して説明する。図７は、本実施形態の概略構成を示し、機関のタイミングプーリ１１の前端面外周にロータ１２が取り付けられていると共に、該ロータ１２の外周面の外側の回転軸Ｘを中心に１２０°の間隔位置に２つの第１、第２検出センサ１３，１４が設けられている。機関運転時には、ロータ１２がカムシャフト７と共に図中時計回り（矢印方向）に回転する。ロータ１２は、鉄系金属によって円環状に形成され、３つの基準位置２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって外周を円周方向に１２０°ずつ３つに区画されており、このうち基準位置２０ｃ−２０ａ間、及び基準位置２０ａ−２０ｂ間の２箇所の計２４０°の範囲(区間)で検出区間として磁界１９を有する。これらの基準位置は各気筒に対応しており、基準位置２０ａは＃２気筒が、基準位置２０ｂは＃３気筒が、基準位置２０ｃは＃１気筒がそれぞれ対応している。

前記基準位置２０ａ〜２０ｃや磁界１９の設置位置については、ロータ１２の端面に、各基準位置２０ａ，２０ｂ，２０ｃを定義して磁界１９を設けてもよい。

また、磁界１９の設置方法については、第１の実施の形態と同様に、マグネットをロータ１２に貼り付ける方法や粉末によって着磁する方法など、いずれの方法でもよい。

第１カム各センサ１３，１４の基本原理は前記第１の実施形態と同様であり、磁界の検出から信号出力までについて簡単に説明すると、その各先端部延長線上に磁界１９がある場合に、この磁界１９を検出して信号を出力する。この２つの検出センサ１３，１４が出力する磁界１９の有無による信号パターンによって、気筒判別を行う。

なお、出力信号は閾値を設定しており、検出区間１６(磁界１９)と非検出区間１７（非磁界）の境界線、例えば図７における基準位置２０ｃが各検出センサ１３，１４のいずれかの先端部延長線上付近に位置する場合の信号については、出力値が設定した閾値を上回れば、信号を出力したと判断され、閾値を下回れば、信号を出力しないと判断される。

次に、気筒識別手順を、図８の気筒識別手順のフローチャートと、図９の気筒識別パターンに基づいて説明する。

まず、ステップ１１でイグニツションスイツチをオンにすると、ステップ１２で各検出センサ１３，１４へ電流が出力され、各先端部延長線上の磁界１９の有無を検出してコントローラへの信号出力が可能になる。

ステップ１３では、第１検出センサ１３からコントローラに信号がオンされた否かを判別し、信号がオンされたと判別した場合は、ステップ１４に移行する。このステップ１４では、今度は第２検出センサ１４がオン信号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力した場合は、ステップ１５において最初に上死点に来る気筒が＃１気筒であると識別して終了する。

つまり、図７及び図９に示すように、例えば、第１検出センサ１３の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２０ｃ−２０ａ間があり、センサ１４の長手方向先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２０ａ−２０ｂ間がある場合は、２つのセンサ１３，１４からコントローラに信号が出力されて、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃１気筒であると識別されるのである。

前記ステップ１３において第１検出センサ１３でオン信号が出力されていない場合は、ステップ１６に移行して、ここでは第２検出センサ１４がオン信号を出力していることからステップ１７で、最初に上死点に来る気筒は＃３気筒であると識別して終了する。

つまり、第１検出センサ１３の先端部延長線上に、磁界１９のない基準位置２０ｂ−２０ｃ間があり、第２検出センサ１４の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２０ｃ−２０ａ間がある場合は、第２検出センサ１４のみから信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃３気筒であると識別される。

同様に前記ステップ１４において第２検出センサ１４がオン信号を出力していないと判別された場合は、ステップ１８で最初に上死点に来る気筒は＃２気筒であると識別して終了する。

つまり、第１検出センサ１３の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２０ａ−２０ｂ間があり、第２検出センサ１４の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２０ｂ−２０ｃ間がある場合は、第１検出センサ１３のみから信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎えるのは＃２気筒であると識別される。

このように、機関始動後に最初に上死点を迎える気筒が識別された後、燃料噴射タイミングや点火タイミングの制御に反映されて機関が始動される。

なお、この第１、第２検出センサ１３，１４と磁界１９の配置では、磁界１９がない非検出区間１７はロータ１２の区画された３箇所のうち、１箇所のみであるため、第１，第２検出センサ１３，１４が共に信号を出力しないパターンは存在せず、第１検出センサ１３，１４のいずれか一方が信号を出力しない場合は、必然的に他方のセンサは信号を出力する。

この実施の形態では、磁界１９を有する範囲(検出範囲１６)については、２箇所２４０°の範囲で磁界１９を有する場合を説明したが、ロータ１２の区画された３箇所のうち、１箇所１２０°の範囲でもよい。さらに、磁界１９の位置も２基準位置２０ａ−２０ｂ間、基準位置２０ｂ−２０ｃ間、基準位置２０ｃ−２０ａ間のいずれの区間でもよい。この場合、前記識別パターンとは異なり、磁界１９を有する区間はロータ１２の区画された３箇所のうち、１箇所のみであるため、両検出センサ１３，１４が共に信号を出力するパターンは存在せず、逆に両検出センサ１３，１４が共に信号を出力しないパターンが発生する。

本実施の形態によれば、検出区間１６と非検出区間１７が連続的に計３箇所に区画されているため、直列３気筒内燃機関、あるいはＶ型６気筒内燃機関など、１つのシリンダブロックに３気筒を有する内燃機関が始動する前に、２つの検出センサ１３，１４からの信号のパターンによるカムシャフト７の回転位置を識別することができる。これにより、例えば、機関始動前に、最初に燃焼行程に入る気筒を識別できるので、燃料噴射タイミングや点火タイミングの制御応答性が良好になり、制御の精度が向上する。

〔第３の実施の形態〕
以下、本発明が直列６気筒内燃機関、あるいはＶ型１２気筒内燃機関など、１つのシリンダブロックに６つの気筒を有する内燃機関に適用された第３の実施の形態を説明する。

図１０は、本実施の形態の概略構成を示し、機関のカムシャフト７の外周面にロータ１２が取り付けられており、ロータ１２の回転軸を中心に放射状に６０°の間隔で３つの第１〜第３検出センサ２１，２２，２３が設けられている。

機関運転時には、ロータ１２がカムシャフト７と共に図中時計回り(矢印方向)に回転する。ロータ１２は鉄系金属によって円筒状に形成され、６つの基準位置２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆによって外周を円周方向に６０°ずつ６箇所に区画されており、このうち基準位置２４ｆ−２４ａ間、基準位置２４ａ−２４ｂ間、及び基準位置２４ｂ−２４ｃ間の３箇所計１８０°の範囲(区間)で検出区間１６として磁界１９が形成されている。これらの基準位置２４ａ〜２４ｆは各気筒＃１〜＃６に対応しており、基準位置２０ａは＃２気筒が、基準位置２０ｂは＃３気筒が、基準位置２４Ｃは＃４気筒が、基準位置２４ｄは＃５気筒が、基準位置２４ｅは＃６気筒が、基準位置２４ｆは＃１気筒がそれぞれ対応している。

前記各基準位置２４ａ〜２４ｆや磁界１９の設置位置については、ロータ１２の端面に、各基準位置２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆを定義して磁界１９を設けてもよい。また、磁界１９の設置方法については、前記各実施の形態と同様である。

第１〜第３センサ２１、２２，２３の基本原理は前記第１の実施形態と同様であり、磁気の検出から信号の出力までについて説明すると、各先端部延長線上に磁界１９がある場合には、該磁界１９を検出してコントローラに信号を出力する。この３つのセンサ２１，２２，２３が出力する磁界１９の有無による信号のパターンによって気筒判別を行う。

なお、出力信号には閾値を設定しており、検出区間１６である磁界１９と非検出区間１７の非磁界区間の境界線、例えば図１０における基準位置２４ｆが各センサ２１，２２，２３のいずれかの先端部延長線上に位置する場合の信号については、出力値が設定した閾値を上回れば信号を出力したと判断され、閾値を下回れば信号を出力しないと判断される。

次に、気筒識別手順を、図１１の気筒識別手順のフローチャートと、図１２の気筒識別パターンに基づいて説明する。

ステップ２１においてイグニツションスイツチをオンにすると、ステップ２２で、各検出センサ２１〜２３に電流が出力され、各検出センサ２１〜２３の先端部延長線上の磁界１９の有無を検出し、信号として出力する。この時点では、まだ機関は始動しない。

ステップ２３では、第１検出センサ２１がオン信号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力したと判別した場合は、ステップ２４に移行する。

このステップ２４では、第２検出センサ２２がオン信号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力したと判別した場合は、ステップ２５に移行する。

このステップ２５では、第２検出センサ２３がオン信号を出力したか否かを判別し、オン信号を出力したと判別した場合は、ステップ２６に移行する。

ここでは、最初に上死点に来る気筒を＃１気筒と識別して終了する。

つまり、図１０及び図１２に示すように、例えば、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｆ−２４ａ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ａ−２４ｂ間があり、第３検出センサ２３の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｂ−２４ｃ間がある場合は、３つの検出センサ２１，２２，２３全てから信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える＃１気筒であると識別される。

前記ステップ２３において、第１検出センサ２１においてオン信号が出力されていないと判別した場合はステップ２７に移行し、ここで第２検出センサ２２がオン信号を出力されているか否かを判別する。ここで、オン信号が出力されている場合は、ステップ２８に移行して第３検出センサ２３でオン信号を出力し、ステップ２９において最初に上死点に来る気筒を＃２気筒と識別して終了する。

つまり、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｅ−２４ｆ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｆ−２４ａ間があり、第３検出センサ２３の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ａ−２４ｂ間がある場合は、第２、第３検出センサ２２，２３から信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃２気筒であると識別される。

次に、ステップ２７において、第２検出センサ２２のオン信号が出力されていないと判別した場合は、ステップ３０に移行し、ここでは、第３検出センサ２３でオン信号が出力されているか否かを判別する。ここで、オン信号が出力されていると判別した場合は、最初に上死点に来る気筒が＃３気筒であると識別して終了する。

すなわち、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｄ−２４ｅ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上にも磁界１９がない基準位置２４ｅ−２４ｆ間があり、第３カムセンサ２３の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｆ−２４ａ間がある場合は、第３カムセンサ２３のみから信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃３気筒であると識別されるのである。

前記ステップ３０において第３検出センサ２３がオン信号を出力していないと判別された場合は、ステップ３２において最初に上死点に来る気筒を＃４気筒である識別して終了する。

つまり、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｃ−２４ｄ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｄ−２４ｅ間があり、第３検出センサ２３の先端部延長線上にも磁界１９がない基準位置２４ｅ−２４ｆ間がある場合は、第１〜第３センサ２１〜２３共に信号が出力されず、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃４気筒であると識別される。

前記ステップ２４において第２検出センサ２２がオン信号を出力していないと判別された場合は、ステップ３３に移行する。ここでは、第３検出センサ２３にオフ信号を出力する処理を行い、これによってステップ３４で、最初に上死点に来る気筒が＃５気筒と識別して終了する。

つまり、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｂ−２４ｃ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｃ−２４ｄ間があり、第３検出センサ２３の長手方向先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｄ−２４ｅ間がある場合は、第１検出センサ２１のみから信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃５気筒であると識別されるのである。

前記ステップ２５において第３検出センサ２３からオン信号が出力されていないと判別すると、ステップ３５で最初に上死点に来る気筒は＃６気筒であると識別して終了する。

つまり、第１検出センサ２１の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ａ−２４ｂ間があり、第２検出センサ２２の先端部延長線上に磁界１９を有する基準位置２４ｂ−２４ｃ間があり、第３検出センサ２３の先端部延長線上に磁界１９がない基準位置２４ｃ−２４ｄ間がある場合は、第１、第２センサ２１，２２から信号が出力され、機関始動後、最初に上死点を迎える気筒は＃６気筒であると識別されるのである。

このように、機関始動後に最初に上死点を迎える気筒が識別された後、燃料噴射タイミングや点火タイミングの制御に反映され、機関が始動される。

なお、この第１〜第３検出センサ２１〜２３と磁界１９の配置では、前記３つのセンサ２１〜２３は連なり、磁界１９を有する検出区間１６はロータ１２の区画された６箇所のうち３箇所で連なり、残りの磁界１９がない非検出区間１７が３箇所も同様に連なっている。前記３つの検出センサ２１〜２３のうち、第１、第３検出センサ２１，２３が信号を出力し、第２検出センサ２２のみが信号を出力しないパターンは存在せず、第１、第３検出センサ２１，２３のいずれか一方が信号を出力し、第２検出センサ２２が信号を出力しない場合は、必然的に他方のセンサは信号を出力しない。

本実施の形態では、磁界１９を有する範囲については、３箇所１８０ｏの範囲で磁界１９を有する場合を説明したが、第１〜第３検出センサ２１〜２３の配置を１２０°間隔とすれば、ロータ１２の区画された６箇所のうち、磁界１９を有する区間を１箇所６０°、磁界１９がない区間を１箇所６０°、磁界１９を有する区間を２箇所１２４°、磁界１９がない区間を２箇所１２４°という順序で設けてもよい。

また、磁界１９の設置位置も前記順序であれば、どの区間でもよい。この場合、前記識別パターンとは異なり、磁界１９を有する区間は１区間分隔離されているため、各検出センサ２１〜２３が全て信号を出力するパターン及び各検出センサ２１〜２３が全て信号を出力しないパターンは存在せず、第１、第３検出センサ２１，２３が信号を出力し、第２検出センサ２２のみが信号を出力しないパターン、及び第２検出センサ２２のみが信号を出力し、第１、第３検出センサ２１，２３が信号を出力しないパターンが発生する。

なお、磁界１９を点対称に配置すると気筒間で信号パターンが重複し、気筒識別は成立しない。

また、本実施例のように、１つのシリンダブロックに６気筒を有する内燃機関に適用する場合、各気筒が異なるように６パターンの信号を示せばよい。センサの数をＮとすると、センサから出力できる信号パターン数は２Ｎとなる。従って、本実施例のように、センサを３つ用いる場合は、最大で２³＝８パターンとなる。センサの数は気筒数に応じて設定すればよい。例えば、１つのシリンダブロックに１気筒又は２気筒有する場合はセンサを１つ、３気筒又は４気筒有する場合はセンサを２つ、５〜８気筒有する場合はセンサを３つ、９〜１６気筒有する場合はセンサを４つ用いることになる。

〔第４の実施の形態〕
図１３は第４の実施の形態を示し、基本構造は第１の実施の形態ものと同じであるが、気筒判別装置の配置を変更したものある。

概略を説明すれば、外周に前記各吸気弁５と排気弁６を開閉作動させる駆動カム８、９を有するカムシャフト７が軸受けを介して回転自在に支持されている。前記カムシャフト７の一端側には、前記クランクシャフト１から図外の駆動スプロケットとタイミングチェーンを介して回転力が伝達されるタイミングスプロケット１１がカムボルト３０によって固定されている。

前記タイミングスプロケット１１の前端部には、アダプタシャフト３１が前記カムボルト３０を介して共締め固定されている。このアダプタシャフト３１は、カムボルト３０によって固定される円筒状の本体３１ａと、該本体の前端部に一体に有するフランジ部３１ｂとから構成されて、前端側がカバー３２によって覆われている。

そして、前記アダプタシャフト３１のフランジ部３１ｂの前端面に気筒判別装置を構成する円環状のロータ１２が一体的に固定されていると共に、カバー３２の内周面の前記ロータ１２の外周側径方向位置には、第１、第２検出センサ１３，１４が円周方向の１２０°位置に配置固定されている。

したがって、この実施の形態も第１実施の形態と同様な作用効果が得られる。

〔第５の実施の形態〕
図１４は第５の実施の形態を示し、前記気筒判別装置を本出願人が先に出願した例えば特開２００４−９２５７７号公報に記載された電磁ブレーキ式の内燃機関のバルブタイミング制御装置に適用したものである。

概略を説明すると、前記バルブタイミング制御機構は、機関のクランクシャフト１によって回転駆動される回転部材であるタイミングスプロケット１１と、該タイミングスプロケット１１から回転力が伝達される前記カムシャフト７と、前記タイミングスプロケット１１とカムシャフト７との間、あるいはカムシャフト７の前端部に一体的に設けられた従動部材との間に設けられ、機関運転状態に応じて前記タイミングスプロケット１１とカムシャフト７との相対的な組み付け角を変化させる組付角操作機構３３と、前記機関運転状態に応じて前記組付角操作機構３３を作動させる電磁アクチュエータであるヒステリシスブレーキ機構３４と、該ヒステリシスブレーキ機構３４の電磁コイル３４ａに制御電流を出力する図外の電子コントローラと、を備えている。

また、前記組付角操作機構３３の後端側に、前記カムシャフト７の回転角度を検出する回転角検出機３５が設けられている。

前記回転角検出機構３５は、前記第１実施の形態の気筒判別機構と同じ構成であって、前記組付角操作機構３３の後端部に一体的に設けられて、前記円周方向に検出区間１６と非検出区間１７が連続的に形成されたロータ１２と、該ロータ１２の外周側径方向に円周方向１２０°位置に設けられた２つの第１，第２検出センサ１３，１４と、該両センサ１３，１４からの検出信号を入力する図外のコントローラとから構成されている。

なお、前記検出区間１６と各センサ１３，１４は、前記図６に示すように、信号パターンの組み合わせが前記ロータ１２の回転位置によって重複することがないように配設されている。

そして、この実施の形態も、第１の実施の形態の場合と同じ作用によってカムシャフト７の回転位置を検出するようになっており、したがって、第１実施の形態と同じ効果が得られる。

本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば、気筒判別用と回転位置検出用の２つの機構を設けてもよく、また、適用対象としては、前記ヒステリシスブレーキ機構を備えたバルブタイミング制御装置以外に例えば特開２００６−７０７２６号公報などに記載されたベーンタイプの油圧式バルブタイミング制御機構などに適用することも可能である。

本発明の第１の実施の形態の気筒判別装置を示す概略図である。 本実施の形態が適用される４気筒内燃機関の概略断面図である。 本実施の形態に供されるセンサに用いられる一例としてのホール素子の基本構造を示す概略図である。 本実施の形態のセンサに用いられる素子の一例である磁気抵抗効果素子の基本構造を示す概略図である。 本実施の形態における気筒識別手順を示すフローチャート図である。 本実施の形態における気筒識別パターンの特性図である。 第２の実施の形態の気筒判別装置を示す概略図である。 本実施の形態における気筒識別手順を示すフローチャート図である。 本実施の形態における気筒識別パターンの特性図である。 第３の実施の形態の気筒判別装置を示す概略図である。 本実施の形態における気筒識別手順を示すフローチャート図である。 本実施の形態における気筒識別パターンの特性図である。 第４の実施の形態を示す概略構成図である。 第５実施の形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１…クランクシャフト
７…カムシャフト
１１…タイミングプーリ(回転部材)
１２…ロータ(回転体)
１３・１４…検出センサ
１５ａ〜１５ｄ…基準位置
２０ａ〜２０ｃ…基準位置
２４ａ〜２４ｆ…基準位置
３３…組付角操作機構
３４…ヒステリシスブレーキ機構（アクチュエータ）

Claims (3)

1. 機関のクランクシャフトによって回転駆動される回転部材と該回転部材から回転力が伝達され、外周に駆動カムを有するカムシャフトとのいずれか一方に設けられ、前記カムシャフトと同軸上で回転するロータと、
   該ロータの外周面の円周方向の９０°の角度位置に４つ配置された基準位置と、
   前記４つの基準位置によって区画された４つの区間のうちの２つの区間の１８０°の角度範囲に形成された検出区間及び前記他の２つの区間の１８０°の角度範囲に形成された非検出区間と、
   前記ロータの回転軸心を中心に円周方向の９０°間隔位置に２つ設けられて、前記検出区間を検出すると共に、非検出区間を検出しない検出手段と、を備え、
   前記検出手段が前記検出区間の検出信号と非検出区間の非検出信号の信号パターンの組み合わせによって気筒を判別することを特徴とする気筒判別装置。
2. 前記機関始動前に、該機関始動後に最初に上死点を迎える気筒を判別することを特徴とする請求項１に記載の気筒判別装置。
3. 前記検出区間は磁界によって形成され、前記検出手段は前記磁界を検出して信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の気筒判別装置。

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