JPH0678967B2 - エンジンの上死点の位置決め方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内燃機関の上死点の位置を正確に位置決めする
改良された方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点） 自動車のエンジン制御パラメータの精度は、自動車エン
ジンからの大気中への排出物質を減らすこと及び経済性
を改良することにおいてますます重要になつてきた。排
出物質と経済性とに著しく影響を及ぼすパラメータの１
つは自動車エンジンのシリンダーの中の燃焼のタイミン
グである。ガソリンを燃料としたエンジンにおいて、こ
のタイミングはスパークのクランク軸の角度位置に係わ
る。ディーゼル燃料を燃料としたエンジンにおいては、
該タイミングは燃料噴射のクランク軸の角度位置に係わ
る。

ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとの両方におい
て、クランク軸のタイミング角度は、エンジンシリンダ
ー中のピストンの作動が反転し、燃焼室の容量が最小で
ある正確な幾何学的位置であるエンジンピストンの上死
点に関連づけられる。従つて、燃焼タイミングを確立
し、または監視するための任意の制御または診断的な配
置の精度は、ピストンの上死点の位置の精度より良いこ
とはありえない。それ故に、エンジンのタイミングを正
確に確立するまたは監視するために、ピストンの上死点
の位置の正確な決定が要求されることは明らかである。

ピストンが上死点の位置に達つするクランク軸の角度の
指示を与える非常に多くの配置が採用されてきた。例え
ば、そのような配置の１つは、上死点に関するエンジン
の基準角度位置を与える、エンジンのはずみ車上の１回
転に一度ピックアップする装置を採用している。エンジ
ンの回転の小さい角度の増分で与えられるパルスと関連
したこのパルスは、各ピストンの上死点の検出を与え
る。典型的には、エンジンの回転の角度の増分で与えら
れるパルスは、エンジンの環状歯車上の歯の通過を電磁
ピックアップにより監視することによつて得られる。こ
れらの歯は環状歯車の周囲に２乃至３度の間隔で配置さ
れ、電気的パルスがエンジンの２乃至３度の角度回転ご
とに与えられる。基準パルスは、典型的には、電磁ピッ
クアップにより監視された単一の歯により与えられ、そ
して該電磁ピックアップの出力は基準エンジン角度位置
を表わす信号である。

角度の基準エンジン位置を表わす歯の通過を感知して、
その後に環状歯車の歯を計数することによつて、配置は
エンジンの回転の際に各ピストンの上死点の位置を連続
的に決定しうる。しかしながら、この種の配置の精度
は、基準の歯が上死点の位置に関するエンジンのはずみ
車上に配置された精度により制限される。更に、基準パ
ルスが、燃料ポンプの中に配置されたピックアップによ
り与えられうるディーゼルエンジンの場合には、エンジ
ンの上死点の位置に関する基準パルスの精度は、それに
よりエンジンの上死点の位置の決定における精度に影響
を及ぼす所望位置からかなり変りうる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明に従つて、エンジンの上死点の位置を位置決めす
る方法は、特許請求の範囲第１項の特徴部分に特定され
る特徴により特徴づけられる。

内燃機関が動力を周期的な仕方で発生し、それがエンジ
ン速度の周期的な変化を引き起こすことは周知である。
これらの速度周期はエンジンのはずみ車により最小化さ
れる一方、該速度周期は特にエンジンの空転速度で容易
に測定されうる。シリンダーの圧縮行程の各々におい
て、エンジン速度は対応するピストンの上死点の位置に
実質的に一致する最小速度まで減少し、その後動力行程
において増大する。

エンジン速度の波形特性は、ピストンの上死点の位置の
前後の小さい角度範囲内では実質的に対称である。この
速度の対称性は、内燃機関の各各のピストンの上死点の
位置を正確に決定する本発明の原理に従つて利用され
る。

本発明に従つて、エンジンの速度は、ピストンの上死点
の位置の前に、エンジンの回転の各々においてエンジン
の同じ（しかし正確にはわからない）角度位置で発生さ
れる基準信号の位置に関する測定されたエンジンの角度
位置で測定される。１つの実施例においては、エンジン
速度が測定される基準信号の位置に関するエンジンの既
知の角度位置は、エンジンの作動中に適応性よく調整さ
れ、速度測定は上死点前で、エンジン速度の波形がピス
トンの上死点の位置に関して対称である角度範囲内に行
なわれる。

エンジン速度が実質的に上死点の位置で最小にまで減少
し、その後同じ速度にまで増大するので、速度測定が行
なわれるエンジンの角度位置から、エンジンの回転の角
度は測定され、そしてそれは基準信号の位置に関するエ
ンジンの既知の角度位置で先に測定されたものより大き
い。エンジン速度が上死点に関して実質的に対称である
ことから、ピストンの上死点の位置は基準信号に関する
エンジンの既知の角度位置からの、測定されたエンジン
の角度回転の実質的に２分の１である。次に、基準パル
スに関する上死点の位置が、基準信号の位置に関するエ
ンジンの既知の角度位置と、測定された速度の整合点間
に測定されたエンジンの回転に経験的に決定された分数
（例えば２分の１）を掛けたものとを加えることにより
正確に決定される。

本発明の１つの特性においては、エンジンの各回転でも
つて与えられる基準パルスが、ディーゼルエンジンによ
り駆動される燃料ポンプにより与えられる。180度離れ
て配置された２つの歯は該燃料ポンプの駆動される部分
上に配置され、該駆動される部分はエンジンの速度の２
分の１で回転して、エンジンの回転の各々において、動
力伝達系路の遊びを含む要因による１周期１回の基準パ
ルスの周期的な発生における変化を最小にするように、
実質的にシリンダーの上死点の位置の前のエンジンの角
度位置で、かつ周期の最も反作用のない部分で、基準位
置を確立する。この位置は、実質的に速度の対称が存在
する上死点の位置の前後で実質的にエンジンの回転範囲
の外側にありうる。ポンプのみが、基準パルスを反作用
のない周期の位置で発生させ、角度変位がエンジンのは
ずみ車の歯から決定されることから、たとえパンプとエ
ンジンとの関係が周期の残りの部分の間にあるとして
も、燃料ポンプをエンジンに対して同期させることが非
常に正確に決定されうる。本発明のこの特性において、
ソフトウェアの基準信号が、速度の対称がシリンダーの
上死点の位置の前後に存在する範囲内で与えられ、該範
囲から上死点の正確な位置が前述の如く決定される。

（実施例） 次に例により添付図面に関連して本発明を説明する。

本発明の好ましい実施例は、８シリンダーディーゼルエ
ンジン10であつて、それにより燃料を個々のシリンダに
噴射するため回転される燃料ポンプ12を有する８シリン
ダーディーゼルエンジン10に関して記述されている。燃
料ポンプ12は、個々のシリンダーに噴射される燃料のタ
イミング及び量を制御するように、ディーゼルエンジン
の位置に対して一定時刻に作動される関係で付勢される
ソレノイドを備える公知の形状のポンプである。

ディーゼルエンジン10は、周縁部に、例えば、３度間隔
で配置された歯を有するはずみ車14を備える。はずみ車
14がエンジンのクランク軸（図示されず）により回転さ
れるにつれて、電磁センサ16がはずみ車14上の歯を感知
するように配置される。電磁センサ16の出力は矩形波増
幅器17に与えられるが、該矩形波増幅器17の出力は、制
御ユニット18にはずみ車が３度回転する毎に与えられる
はずみ車（FW）パルスを形成する。

燃料をディーゼルエンジン10に送るための燃料ポンプ12
の制御は、タイマー20と関連して制御ユニット18により
与えられる。FWパルスのほかに、制御ユニット18は、デ
ィーゼルエンジン10に入る空気流量を表わす空気流量セ
ンサからの入力と、操作者が調整する通常のアクセルペ
ダルの位置を表わすアクセルペダル位置センサからの入
力を受取る。制御ユニット18はまた、１つのエンジンピ
ストンの上死点前の角度位置で１回転に１個の同期パル
スSYNCを受取り、かつ各々のエンジンピストンの上死点
位置でタイマー20から上死点信号TDCを受取る。

１つの実施例においては、前記同期パルスSYNCは、はず
み車14が備える歯とそれに関連した電磁センサとによっ
て、ピストンの上死点位置（これに関してエンジン速度
は対称である）を含む角度範囲内で、エンジンの各々の
回転の間に発生される。しかしながら、本実施例におい
ては、１回転に１個の同期パルスSYNCは燃料ポンプ12内
のパルス発生器によって与えられる。このパルス発生器
は、燃料ポンプ12の軸とともに回転される、180度離れ
て配置された２つの歯と、電磁センサ16と同様の歯の通
過を感知する電磁センサとの形を取りうる。該電磁セン
サの出力は次に矩形波増幅器22に与えられ、該矩形波増
幅器22は１回転に１個の同期パルスSYNCを制御ユニット
18に与え、またタイマー20にも与える。他の実施例にお
いては、燃料ポンプ12の軸により回転される単一の歯が
設けられて各々のエンジン周期に対して１つのパルスを
与えることができ、または複数の歯が各々のエンジンシ
リンダーに対して１個のパルスを与えるのでもよい。

燃料ポンプ12は、エンジン速度が対称となる上死点近く
の所望角度範囲の十分前で同期パルスSYNCを発生し、エ
ンジンの角度位置に関する同期パルスの位置ずれを避け
る。この位置ずれは動力伝達経路の遊びを含む要因によ
り引き起こされる。この予防措置をもってしても、エン
ジンの角度位置に関する１回転に１個の同期パルスの発
生は、種々な機械加工、組立て、及び取付けの交差によ
り正確に知りえない。以下に述べられるように、本発明
は、たとえエンジンの位置に関する同期パルスの位置が
正確にわからなくても、燃料ポンプ12により与えられる
１回転に１個の同期パルスに関する、ディーゼルエンジ
ン10の各々のピストンの上死点位置の正確な決定を与え
る。

はずみ車の歯の信号の周波数の所定の倍数である周波数
を有する信号がタイマー20に位相同期ループ回路24によ
って与えられる。該位相同期ループ回路24は通常のもの
であり、はずみ車の歯の周波数の倍数を該回路の帰還経
路の中の割り算器によって与える。

エンジンの上死点の位置に正確に合わされた燃料噴射を
与えるように、燃料ポンプ12への入力を制御する第１図
の装置の動作は、第３図のタイマー20の概略図と関連し
て第２図のタイミング図に示されている。第３図のタイ
マー20は、位相同期ループ24のパルス出力により各々が
クロックされる個々の計数回路26〜34からなる。該計数
回路26〜34は、各々エネーブルされて、位相同期ループ
の所定数のパルスにより表わされるエンジンの回転角度
に基づいた所定間隔を、該計数回路のゲート入力に与え
られる同期パルスSYNCのエッジトリガーにより計り、す
なわち計数する。

計数回路26〜34の各々により計られ、すなわち計数され
る継続時間は、位相同期ループの所定数のパルスで表わ
されたエンジンの角度回転の値をそれぞれの計数回路に
周期的に設定する制御ユニット18により確立される。そ
の上、計数回路26〜34は、（１）制御ユニット18により
その中に設定された数がトリガ信号に応答して１回だけ
計数される単発モードか、（２）制御ユニット18により
その中に設定された数が繰り返し計数される連続モード
かのいずれかに選択的に設定される。

第２図と第３図とを一緒に説明する。燃料ポンプ12の１
回転に１個のパルス出力の形式で基準パルスを発生する
ことから説明を始めると、１回転に１個の同期パルスSY
NCはエンジンの１回転毎に１回矩形波増幅器22により発
生される。単発モードに設定された計数回路26は同期パ
ルスの立下り縁により時刻t₁にエネーブルされて、t₁か
らt₂までの継続時間を有する割込みパルスINTを該計数
回路の出力０に発生する。この継続時間は、計数される
べく制御ユニット18により設定された位相同期ループの
所定数のパルスによって規定される所定の回転角度によ
り決定される。以下で述べられるように、エンジンの速
度の波形が上死点に関して対称である角度範囲内で該割
込みパルスの立下り縁がピストンの上死点の前にあるよ
うに、割込みパルスにより表わされたエンジンの角度回
転は適応性よく調整される。この立下り縁は制御ユニッ
ト18により実行されるプログラムのための割込みとして
作用する。

単発モードに設定された計数回路28は計数回路26からの
割込パルスの立下り縁により時刻t₂でエネーブルされ
て、計数されるべく制御ユニット18によりその中に設定
された位相同期ループの所定数のパルスによって決定さ
れたt₂からt₃までの継続時間を有するKTOPパルスを計数
回路28の出力０に発生する。以下で述べられるように、
KTOPパルスの立下り縁がピストン上死点の位置で発生す
るように、KTOPパルスの継続時間を確立する位相同期ル
ープのパルス数は本発明に従って決定される。

連続モードに設定された計数回路30は、計数回路28から
のKTOPパルスの立下り縁により時刻t₃で初期化される。
その後、計数回路30の出力０は、KTOPパルスの立下り縁
における高から低への遷移で始まるディーゼルエンジン
10の45度ごとの回転で状態を変化させる。この点で、計
数回路30に恒久的に設定された位相同期ループのパルス
数はエンジンの45度の回転におけるパルス数であり、そ
の結果上死点信号TDCの高から低への遷移が90度間隔で
かつディーゼルエンジン10の上死点の位置の各々で発生
する。

単発モードに設定された計数回路32は、計数回路30から
の上死点信号TDCの高から低への遷移によりエネーブル
されて、計数されるべく制御ユニット18によりその中に
設定される所望噴射タイミング角度を表わす位相同期ル
ープの所定数のパルスにより決定された継続時間を有す
る進みパルスADVを計数回路32の出力０に発生する。

単発モードに設定された計数回路34は、計数回路32から
の進みパルスADVの立下り縁によりエネーブルされて、
所望噴射燃料の量を表わす位相同期ループの所定数のパ
ルスによって決定された継続時間を有する燃料パルス信
号FUELを計数回路34の出力０に発生する。この所定数は
ディーゼルエンジン10に入る空気流量とアクセルペダル
の位置とを含む要因に基づいて制御ユニット18により計
数回路34に設定される。

第４図のタイミング図は、第２図のKTOPパルスの継続時
間を決定する本発明の動作を説明する。KTOPパルスの継
続時間は、割込みパルスの時刻t₂における終了からエン
ジンの上死点までのディーゼルエンジン10の所要角度回
転を表わす位相同期ループのパルス数により決定され
る。

割込みパルスの時刻t₂における立下り縁において、制御
ユニット18は、はずみ車の次の歯（各歯は矩形波増幅器
17により与えられたFW信号の出力の立下り縁により表わ
される）までの期間td₁を測定するように機能する。第
４図で見られるように、はずみ車の次の歯は時刻t₄で感
知される。次に、制御ユニット18は、時刻t₅で感知され
るはずみ車の次の歯までの時間td₂を測定する。はずみ
車の歯間の角度間隔に関連して時刻t₄とt₅との時間間隔
td₂は瞬時エンジン速度の尺度を与える。

エンジン速度はエンジンの上死点の位置まで減少し、そ
の後増大するにつれ、制御ユニット18は、はずみ車の連
続する歯の間の時間により表わされた瞬時エンジン速度
を監視しながら、はずみ車の歯を計数するが、連続する
はずみ車の歯の間の時間td₃が時間td₂と等しいかそれよ
り小さくなるまで制御ユニット18の計数は行われる。td
₂＝td₃のとき、td₃は時間td₂によって表わされる上死点
の前の速度に等しい上死点後の速度を表わす。以上の情
報から時刻t₂における割込みパルスの終了に関するエン
ジンの上死点の位置を正確に決定しうる。

割込みパルスに関するエンジンの上死点の位置は、期間
td₁の間のエンジンの角度回転（それは時間間隔td₂に基
づくエンジン速度から決定されうる）、及び、上死点の
前後のエンジン速度の等しい点の間のエンジンの角度回
転d₄の２分の１に等しい。位相同期ループのパルスのこ
の値は、第３図のタイマー20に制御ユニット18により挿
入されるKTOPパルスの継続時間を規定する。

第１図の制御ユニット18は、中央処理装置、ランダムア
クセス記憶装置、読出し専用記憶装置、持久記憶装置、
入出力装置、アナログ−ディジタル変換器及びクロック
を備える標準構成のディジタルコンピュータの形態を取
る。制御ユニット18の動作は、読出し専用記憶装置に恒
久的に格納されたプログラムにより与えられ、該プログ
ラムはエンジンの上死点の位置を決定するため、及び燃
料ポンプ12により送られる燃料を制御するため、繰り返
し実行される。第５図から第９図までは、本発明の原理
を遂行することと、燃料ポンプ12を制御するためのプロ
グラムの動作を説明する流れ図である。

第５図に言及すると、自動車のイグニションスイッチの
作動などにより電力が制御ユニット18に最初に加えられ
た場合、プログラムはステップ36で始まるバックグラウ
ンドループに進み、次にディジタルコンピュータが初期
化を与えるステップ38に進む。例えば、このステップ38
では、読出し専用記憶装置に格納された初期値がランダ
ムアクセス記憶装置に入り、計数器、フラッグ、及びタ
イマーが初期化される。

初期化に続いて、次にプログラムは連続的に繰り返され
るプログラムループに進む。このプログラムループは、
制御ユニット18に入る種々の入力が読取られ、スケール
され、及び記憶装置に格納されるステップ40を備える。
これらの入力は空気量信号とアクセルペダル位置とを含
む。ステップ40に続いて、動的上死点ルーチンがステッ
プ42で実行される。この動的上死点ルーチンは、KTOPパ
ルスの継続時間を規定する位相同期ループのパルス数を
決定し、また計数回路26により与えられる割込みパルス
の継続時間を規定する位相同期ループのパルス数も決定
する。このルーチンは第９図に関連して詳細に記述され
るであろう。次にプログラムは、ステップ44に進み、そ
こで他のバックグラウンドルーチンが実行される。これ
らのバックグラウンドルーチンは、例えば、診断ルーチ
ンを含みうる。ステップ44に続いて、プログラムはステ
ップ40に戻り、以上のサイクルが繰り返される。

制御ユニット18による第５図のバックグランドループの
反復的な実行は、計数回路30の上死点信号の検出（第２
図のTDC波形の立下り縁）の際、または計数回路26から
の割込みパルスの立下り縁の検出の際のいずれかにおい
て、周期的に割込まれる。これらの割込み信号のいずれ
か１つが検出される場合は、プログラムは第６図に示さ
れる割込みルーチンを実行する。

第６図に言及すると、該割込みルーチンに点46で入り、
ステップ48に進み、そこでプログラムは、割込みが上死
点信号に応答して行われたのか、またはエンジンの回転
ごとに一回発生する割込み信号に応答して行われたのか
を決定する。割込みが該割込み信号に応答して行われた
と仮定すると、プログラムは次にステップ50に進み、そ
こで１回転１回フラッグがセットされ歯計数レジスタの
計数は零にセットされる。次にプログラムはステップ52
を実行して、制御ユニット18のクロックによりクロック
される自走タイマー計数器の計数により表わされ、かつ
第２図と第４図の時刻t₂に対応する時刻tintを表わす時
刻が記憶装置に格納される。

次に、ステップ54で、プログラムは、第４図の時刻t₄で
発生するはずみ車の信号FWが検出されるまで待つ。プロ
グラムはそれからステップ56に進み、そこで時刻t₁stを
表わす自走タイマーの計数が記憶装置に格納される。ス
テップ58で、ステップ52で格納された時刻とステップ56
で格納された時刻との差を表わす時間td₁が決定され
る。この時間は割込みパルスから第１の歯の検出までの
時間を表わす。

ステップ60で、プログラムははずみ車の次の歯の検出を
待つ。第４図の時刻t₅で検出された場合は、プログラム
はステップ62に進み、そこで時刻t₂ndを表わす自走タイ
マーの計数が再び記憶装置に格納され、歯計数器が増分
される。ステップ64で、割込みパルス後に検出された最
初の２つの歯と歯との間の時間td₂が、格納された時刻t
₂ndとt₁stとから決定される。はずみ車の歯と歯との角
度間隔に関連するこの時間は、エンジンピストンの上死
点前の或る角度で瞬時エンジン速度を表わす。

プログラムは次にステップ66に進み、はずみ車の別の歯
が感知されたか否かを決定する。まだ感知されていない
場合はプログラムはステップ68に進み、そこで第３図の
タイマー20からの上死点信号を受取つた際にセットされ
るTDCフラッグの状態が感知される。該TDCフラッグがリ
セットされている場合は、プログラムはステップ66に戻
る。このサイクルははずみ車の歯が感知されるまで繰り
返され、感知されたときにプログラムはステップ70に進
み、歯計数器を増分する。

ステップ70から、プログラムはステップ68に進み、ピス
トンが実質的に上死点にあることを指示する上死点信号
（計数回路30の出力の下降縁）が感知されるまで、ステ
ップ66,68,70が上記の如く繰り返される。ステップ68で
感知された場合は、プログラムは直接ステップ72に進
み、そこで上死点ルーチンが実行される。ステップ72か
ら、第６図の割込みルーチンは第５図のバックグラウン
ドループに戻る。

第６図のステップ72の上死点ルーチンは第７図に図示さ
れる。このルーチンにステップ74で入り、ステップ76に
進み、そこでプログラムははずみ車の次の歯を待つ。は
ずみ車の次の歯が感知された場合は、プログラムはステ
ップ78に進み、そこで格納された時刻t₁stが自走タイマ
の計数に等しく設定される。その後に、歯計数器がステ
ップ80で増分される。

ステップ82で、プログラムは再びはずみ車の次の歯を待
つ。次の歯が感知された場合は、格納された時刻t₂ndは
ステップ84で自走タイマーの計数に等しく設定され、歯
計数器はステップ86で増分される。ステップ88で、時刻
t₁stとt₂ndは記憶装置に格納される。

ステップ90で、プログラムは１回転１回フラッグがセッ
トされているか否かを決定する。該フラッグがステップ
50でセットされたことから、プログラムはステップ92に
進み、そこではずみ車時間整合ルーチンが実行される。
このルーチンは第８図に図示される。

第８図に言及すると、該はずみ車時間整合ルーチンに点
94で入り、そこからステップ96に進み、そこで最新の情
報フラッグの状態がサンプリングされる。該フラッグが
リセットされている場合は、該フラッグは、KTOPパルス
の継続時間の最新の決定値を組み込んで信号が作られた
ことを指示する。該フラッグがリセットされている場合
は、プログラムはステップ98に進み、エンジン速度が所
定の範囲内であるか否かを決定する。この速度は、ステ
ップ88で格納された時刻t₁stとt₂ndとから決定され、該
時刻t₁stとt₂ndとの差ははずみ車の連続的な歯間の時間
を表わし、従つて瞬時エンジン速度を表わす。瞬時エン
ジン速度の周期的な変化の各々が、ピストンの上死点の
位置附近に関して少くとも所定の角度範囲内において実
質的に対称である空転状態にエンジン速度がある場合
は、プログラムは100に進み、そこで格納された時刻t₁s
tは格納された時刻t₂ndに等しく設定される。その後
に、プログラムはステップ102ではずみ車の次の歯を待
つ。

ステップ104で、格納された時刻t₂ndが自走タイマーの
計数に等しく設定され、その後t₂ndとt₁stとの差に等し
い時間間隔td₃がステップ106で決定される。時間td₃は
はずみ車の２つの連続する歯間の時間であり、従つて瞬
時はずみ車速度を表わす。ステップ108で、この瞬時速
度は、上死点の前で記録され第６図のステップ64で格納
された時間td₂により表わされたエンジン速度と比較さ
れる。td₃がtd₂より大きく、上死点後のエンジン速度が
時間td₂により表わされたエンジン速度より小さいこと
を表わす場合は、プログラムはステップ110に進み、そ
こで歯計数器は増分される。

エンジン速度が、ピストンの上死点の前で測定された時
間td₂により表わされたエンジン速度に等しくなるかま
たはそれより大きくなるまで、ステップ100から110まで
は連続的に繰り返されて瞬時エンジン速度を監視する。
td₃≦td₂が感知された場合は、プログラムはステップ11
1に進み、そこで格納された値C₄が歯計数器のはずみ車
の歯の計数に等しく設定される。C₄は、角度回転を、時
間td₂とtd₃とにより表わされた等しい速度間のはずみ車
の歯数に置き換えて表わしている。

ステップ112で時間td₁と歯の計数C₄は記憶装置の各々の
場所に格納される。その後ステップ114で最新の情報フ
ラッグがセットされて、新しい情報の蓄積が完了し、そ
の平均をとつてKTOPパルス値とすることを指示する。

ステップ116で、これから記述されるようにして決定さ
れるKTOPfiltの値は第３図の（KTOP）計数回路28に設定
される。その後に、ステップ50で先にセットされた１回
転１回フラッグがステップ118でリセットされる。

ステップ96で、最新の情報フラッグがセットされて、最
後に感知された情報がまだKTOPfiltの値に組み込まれて
いなかったことを指示する場合、またはエンジン速度が
ステップ98で所定の範囲になかつた場合は、プログラム
はそれらのステップから直接ステップ116に進む。

第７図に戻ると、ステップ92のはずみ車時間整合ルーチ
ンの完了と同時に、または１回転１回転フラッグがリセ
ットの状態であつた場合にはステップ90から、プログラ
ムはステップ120に進み、そこでプログラムはステップ8
8で格納された時刻t₁stとt₂ndとに基づいてはずみ車の
速度を計算する。この計算に続いて、プログラムはステ
ップ122に進み、そこでプログラムは、特定のエンジン
作動状態に要求される噴射のタイミング及び燃料の量と
を決定する。例えば、このステップで、燃料の量は、第
５図のバックグラウンドループルーチンのステップ40で
測定されて格納された、アクセルペダルの位置及びエン
ジンに入る空気流量とに基づいて決定されうる。

ステップ124で、プログラムは、ステップ120で決定され
たエンジン速度が、エンジンの上死点の位置を決定する
ための所望速度範囲内にあるか否かを決定する。先に示
されたように、実質的に該速度範囲は、瞬時エンジン速
度がエンジンの上死点の位置に関して実質的に対称であ
る空転速度にある。エンジンが所望速度範囲の外側であ
る場合は、プログラムはステップ126に進み、そこで１
回転１回割込みが禁止される。ステップ124でエンジン
速度が所望範囲内であることが決定される場合は、プロ
グラムはステップ128に進み、そこで１回転１回割込み
がエネーブルされる。ステップ126または128のいずれか
に続いて、プログラムは上死点ルーチンを出て、その後
プログラムは第６図の割込みルーチンから第５図のバッ
グクラウンドループルーチンに戻る。

第６図の割込みルーチンの実行に続いて、そこで決定さ
れたtd₁とC₄との値は第５図のバックグラウンドループ
ルーチンのステップ42の動的上死点ルーチンで利用され
て、ディーゼルエンジン10の上死点の位置を確立するKT
OPパルスの継続時間の値を決定する。

第９図に言及すると、動的上死点ルーチン42はステップ
130で入つてステップ132に進み、そこで最新の情報フラ
ッグがサンプリングされて割込みルーチンで決定された
最新の情報が平均KTOP値に組込まれてしまつたか否かを
決定する。該フラッグがセットされてまだ使用されない
新しい情情があることを指示する場合は、プログラムは
ステップ134に進み、時間td₁の値と歯の計数C₄とは位相
同期ループのパルスに変換される。時間td₁の値は、第
６図の割込みルーチンのステップ64で決定された歯の期
間td₂に基づくエンジン速度で、期間td₁の間のディーゼ
ルエンジン10の角度回転を表わす位相同期ループのパル
ス数d₁に変換される。C₄は、第１図の位相同期ループ回
路24の倍増ファクタに基づいて位相同期ループのパルス
数d₄に変換される。

プログラムは次にステップ136に進み、そこでKTOPの値
は、位相同期ループのパルスd₁と、位相同期ループのパ
ルスd₄に経験的に決定された分数（例えば２分の１）を
掛けたものとを加えることによつて決定される。これ
は、計数回路26の割込みパルスの終了からエンジンの上
死点の位置までのエンジンの角度回転を表わす。割込み
パルスからの位相同期ループのパルスのこの数に基づい
て期間を設定することによつて、たとえエンジンの回転
位置に関する１回転１個の同期パルスの位置が正確にわ
からなくても、エンジンの上死点の位置が燃料ポンプ12
により与えられる１回転１個の同期パルスに関して正確
に決定される。

好ましい実施例においては、KTOPパルスの継続時間の値
は、上記の如く決定された多数のKTOPの値のフィルター
された値である。このフィルターされた値はステップ13
8で決定され、そこでその決定された最新の値は、第８
図のステップ116で（KTOP）計数回路28に挿入されたフ
ィルターされた値KTOPfiltに組み込まれる。

プログラムは次にステップ140に進み、時間td₂とtd₃と
によつて表わされた等速度点間に計数されたはずみ車の
歯数であるC₄の値が、４の如き定数と、または別の実施
例においては４≦C₄≦８の如き範囲と比較される。等速
度点が、エンジン速度の波形が対称である上死点に関す
る指定角度範囲で常に発生するように、C₄は選択され
る。例えば、C₄の値が定数より大きい場合は、プログラ
ムはステップ142に進み、そこで計数回路26により発生
された割込みパルスの継続時間を規定する位相同期ルー
プのパルス数が、はずみ車の歯ごとの位相同期ループの
パルス数により増分される。はずみ車の１つの歯の期間
に対応する量だけ割込みパルスを増すことによつて、エ
ンジンの角度回転C₄はKTOPの次の決定の間に歯１つ、ま
たは歯２つだけ減少される。このようにして、C₄の値は
調整されて、エンジン速度の波形が上死点に関して対称
であるピストンの上死点のまわりの所望のエンジンの角
度範囲内で、t₂が発生するようにする。別の実施例にお
いては、C₄が定数（または範囲）より小さい場合は、割
込みパルスを規定する計数の値が減少されて、C₄の値が
いずれかの方向に適応性よく調整され定数に等しくな
る、または指定範囲内にあるようにしうる。

ステップ142から、またはC₄の値が定数に等しいか若し
くは小さい場合はステップ140から、プログラムはステ
ップ114に進み、そこで最終情報フラグがリセットされ
て、KTOPの値を確立するための最終決定情報が利用され
たことを指示する。第９図の動的上死点ルーチンの次の
実行において、プログラムは、第９図の動的上死点ルー
チンをステップ132から出ることにより該ルーチンをバ
イパスする。

再び第６図に戻ると、割込みルーチンが、計数回路30か
らの上死点パルスの上死点遷移により開始された場合
は、プログラムはステップ48からステップ72に直接進
み、そこでステップ72の上死点ルーチンが実行される。
第７図に示されるこのルーチンは、燃料ポンプ12により
噴射される燃料の制御を与えるために、計数回路34の燃
料タイマーと計数回路32の前進タイマーとに挿入される
べき噴射のタイミング及び継続時間の決定を与える。

前述のようにして、基準パルスに関するエンジンの各々
のシリンダーの上死点の位置は、その位置が正確にわか
らなくても、エンジンの作動の間に正確に決定されて、
ディーゼルエンジン10に対する燃料の正確なタイミング
及び計量を可能とする。

多くの変更が、上記の配置に対して、当該技術の熟練の
実行により本発明の範囲から逸脱することなしになされ
うる。例えば、各々のピストンの上死点の位置決めは代
替の方法により決定されてもよく、位相同期ループのパ
ルスははずみ車の歯またはクロックパルスの代わりに計
数されてもよく、また位相同期ループのパルスは消去さ
れてもよい。後者の実施例においては、種々の間隔は時
間に基づいていて、エンジン速度に基づいた角度に変換
され、後にエンジン速度に基づく時間に変換され返され
て、それらに基づく上死点と燃料噴射のタイミング及び
継続時間とを確立するのに使われる。更に、この後者の
実施例においては、等速度点に対する歯の計数C₄は分数
（td₂−td₃）／（td₅−td₃）（ここでtd₅は期間td₃の直
前のはずみ車の歯の期間）により調整されうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に従つてエンジンの上死点の位
置を決定するエンジンとその制御配置を一般的に示し、 第２図は、本発明の原理を遂行するに際し発生される種
々の信号のタイミング図であり、 第３図は、第１図のタイマーの図であり、 第４図は、エンジンの基準位置に関係してエンジンの上
死点の位置の位置決定を示すタイミング図であり、 第５図から第９図まではそれぞれ第１図の制御ユニット
の動作を示す流れ図である。 10:ディーゼルエンジン 12:燃料ポンプ、14:はずみ車 16:電磁センサ、17,22:矩形波増幅器 18:制御ユニット、20:タイマー 24:位相同期ループ回路 26,28,30,32,34:計数回路

フロントページの続き (72)発明者 パメラ・アイリーン・ラバーン アメリカ合衆国ミシガン州48043，マウン ト・クレメンズ，スプリング・レーン 24662

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダの燃焼周波数で周期的変化を受け
   且つ実質的に上死点の位置で最小値を有する瞬間回転速
   度を有する出力軸を備える多シリンダ型のエンジン（1
   0）の上死点の位置を決める方法において、 前記シリンダの１つの上死点の前の前記出力軸の基準角
   度位置で基準信号（22、24、26）を発生するステップ
   と、 前記出力軸が回転するに従って、前記出力軸の連続的な
   等間隔の位置に対応する周期的な速度パルス（16、17）
   を発生するステップと、 前記基準信号とそれに続いて起こる速度パルスとの間の
   前記出力軸の回転角度d₁を決定するステップ（52、54、
   56、58、18）と、 実質的に前記続いて起こる速度パルスの発生の時刻に前
   記出力軸の回転速度（td₂,64）を測定するステップと、 前記続いて起こる速度パルスから、前記出力軸の回転速
   度が前記の測定された回転速度に最初に等しくなる前記
   出力軸の角度位置までの、前記出力軸の回転角度d₄を測
   定するステップ（100−110、134）と、 d₁＋（d₄×ｋ）（ただし、ｋは所定の定数）に等しい角
   度により、前記基準角度位置からの前記出力軸の角度位
   置のオフセットで前記上死点の位置を指示するステップ
   （136）と、 を備えることを特徴とする上死点位置決め方法。
2. 【請求項２】ｋが0.5に等しいことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】前記出力軸の前記回転角度d₁が、前記基準
   信号から最初に生じる速度パルスまでで決定される特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の方法であって、 第１番目に発生する速度パルスから第２番目に発生する
   速度パルスまでの時間間隔td₂を測定するステップと、 第２番目に発生する速度パルスから、連続する速度パル
   ス間の時間td₃がtd₂に等しくなるか又は小さくなるま
   で、前記速度パルスＣを係数するステップと、 を備え、オフセットの角度がd₁＋（Ｃ×ｋ）に等しいこ
   とを特徴とする方法。
4. 【請求項４】１つの前記シリンダの上死点前に基準パル
   スを発生し、前記基準信号が、前記出力軸の所定の回転
   角度だけ前記基準パルスからの基準角度位置のオフセッ
   トで発生されるステップと、 前記d₄の値が、前記出力軸の回転速度が対称である前記
   シリンダの上死点の位置の回りの所定の角度範囲より大
   きい場合は、前記所定の回転角度の値を所定量だけ増大
   させるステップと、 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。