JPS60219464A - 機関の現象発生時期検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、機関の現象発生時期検出装置に関し、特に
、例えばガソリン機関、ディーゼル機関、ガス機関、ア
ルコール機関などの容積型機関における例えば開弁時期
、閉弁時期、燃料噴射時期、点火時期３着火時期、鰻高
圧力時期などの検知目的現象の発生時期を、機関の回転
角度として検出する装置に関する。

機関において開弁時期などを測定することは、機関の運
転状態の監視や各種制御のために必要であり、従来から
様々の測定装置が知られている。

その−例では、所定の周期のクロックパルスの数を基準
時から検知目的現象発生時まで計数して時間間隔を得、
これを他の手段で測定した機関回転速度を用いて角度に
換算し、回転角度として時期のデータを得ている。また
他の一例では、機関の回転軸に結合している歯車の一つ
を利用して、基準時から検知目的現象発生時までに回転
する歯数と全山数の比から回転角度を得ている。

しかし、−ヒ記従来装置例の前者のものは、基準時から
検知目的現象発生時までの機関回転速度の変動により誤
差を生じる欠点があり、しかも基準時から検知目的現象
発生時までには通常は必ず機関回転速度の変動があるか
ら、十分な精度を得ることができない欠点がある。

また、上記従来装置例の後者のものは、歯車の歯数によ
って分解能が定まり、たとえば３６０ケの歯数の歯車が
仮にあったとしてこれを用いたとしても高々１°の分解
能を得られるにすぎず、モジュールｌの場合でもその直
径は約３６０１％となることから分るように、現実的な
歯車の歯数では高い分解能を得られない欠点がある。

この発明は、近年の技術の進歩にともなって高精度、高
分解能の測定が要求される状況となってきたことに鑑み
てなされたもので、機関用の高精度かつ高分解能の現象
先住時期検出装置を提供することを目的とするものであ
る。

而してこの発明によれば、機関の回転軸の回転に応じ回
転軸の所定の角度位置で基準信号を出力する基準信号出
力手段、機関の回転軸の１／ｎ回転（ｎ：２以上の整数
）毎に上記基準信号から所定の角度で角度信号を出力す
る角度信号出力手段、所定周期のクロック信号を出力す
るクロック信号出力手段、検知目的現象の発生を検知し
て検知信号を出力する検知手段、および前記基準信号と
その基準信号発生から前記検知信号発生までの間の角度
信号とに基づいてその基準信号に対する検知信号発生直
前の角度信号の発生時期を算出し、かつ前記角度信号と
前記クロック信号とに基づいて前記検知信号発生直前の
角度信号に対する検知信号の発生時期を算出し、これら
の発生時期を加算することにより前記基準信号に対する
前記検知信号の発生時期を算出する演算手段、を具備し
てなることを構成上の要旨とする機関の現象発生時期検
出装置が提供される。

上記構成において、基準信号出力手段は、たとえばディ
ーゼル機関のフライホイールの一部位を検出してパルス
信号を出力する従来公知の磁気的あるいは光学的なセン
サを用いることができ、またその他の公知手段を用いて
もよい。要するに機関の１ザイクルに１以上の基準信号
を所定の角度位置で出力するものであればよい。

角度信号出力手段は、たとえばディーゼル機関のカムギ
ヤの歯を検出する毎にパルス信号を出力する従来公知の
磁気的あるいは光学的なセンサを用いることができ、ま
たその他の公知手段を用いてもよい。要するに機関の１
回転を２以上に等分割するものでかつ基準信号から所定
の角度で出力信号を発するものであればよい。これは主
として機関回転速度の変動の影響を排除して検出精度を
上げる役割を果たすものであり、この観点から分割数ｎ
は機関の速度変動率が大きいほど多くするのが望ま°し
い。好ましい具体例としては、通常の船舶用ディーゼル
機関で１２〜９９である。

クロック信号出力手段は、従来公知のクロック回路を用
いることができる。クロック周期は、必要とする分解能
１機関の回転速度、前記角度信号の分割数ｎを勘案して
選択すればよく、これらが大きいほど短くするのが望ま
しい。しかし、最低条件として分解能１°９回転速度１
１００ｒｐの場合、ｌ°面回転るのに要する時間が約１
．６　ｍ５ｅｃであるから、少なくともクロック周期は
１．６　ｍ５ｅｃ以下としなければ現実的ではない。好
ましい具体例としては、通常の船舶用ディーゼル機関で
１００μｓｅｃ　−１μｓｅｃである。

検知手段は、検知目的現象の性質により従来公知の種々
の検知手段を選択して用いることができる。その具体例
を挙げれば、検知目的現象が開弁時期であるならばその
弁と連動するロッドのリフトを検知する磁気センサがあ
り、検知目的現象が点火時期であるならばピックアップ
がある。

演算手段は、コンピュータおよび若干の周辺回路を用い
て構成することができる。その基本的特徴は、角度信号
により分割されたｎ１ｌｌｉｌの区間の何れにおいて検
知目的現象が発生するかを判定してこれによりその発生
区間の始まりの角度を算出すること、その検知目的現象
の発生区間またはその直前区間のクロック信号から回転
速度情報を得てこれに基づいてその発生区間の始まりか
ら発生時点までの時間を角度に換算すること、および得
られた両角度を加算することによって基準位置に対する
検知目的現象の発生時期を算出することにある。

以下、添付図面を参照しつつ、この発明を具体化した実
施例に基づきこの発明を詳説する。ここに第１図はこの
発明の一実施例の機関の現象先住時期検出装置の構成ブ
ロック図、第２図は第１回に示す装置の作動説明のため
のタイムチャート、第３図は同じ（作動説明のためのフ
ローチャートであ、る。

第１図に示す装置１は、８気筒、４ザイクルのディーゼ
ル機関に用いられ、クランク軸の一ヒ死点（第１気筒に
おける上死点）に対する各気筒の燃料噴射角度を検出す
る装置である。

基準信号出力手段は、フライホイール（１１７１子宮略
）の周縁近傍に設けた小孔（図示省略）を検出して基準
パルスａを出力する磁気セン＋２である。

磁気センサ２の設置位置によって基準パルスａの出力時
点は異なるが、位置を固定すれば、クランク軸の上死点
との角度差Ｔは一意的に定まるから、固定的な位置であ
れば、任意の位置に固設しても問題はない。いまこの実
施例では、ｒ＝ｏすなわちクランク軸の上死点において
基準パルスａを出力する位置に設置されている。

角度信号出力手段は、クランク軸に設けられている歯数
２０のカムギヤ（図示省略）の歯を検出して角度パルス
ｂを出力する磁気センサ３である。

歯数２０であるから、クランク軸が３６０°／２０−１
８°回転する毎に角度パルスｂを出力する。

つまり１つの区間の角度βは１８°である。磁気センサ
３の設置位置は上記と同じ理由により任意である。すな
わちカムギヤとフライホイールとは共にクランク軸に結
合されていて相対的な位置関係が固定されているから、
前記フライホイールの小孔が前記磁気センサ２で検出さ
れた後に磁ネセンサ３で初めて検出されるカムギヤの歯
は、磁気センサ３の位置を固定すれば一意的に定まる固
定的なものとなり、この１つ目の歯の検出時と前記小孔
の検出時の間の角度差もまた一意的に定まる固定された
ものとなる。いまこの実施例ではクランク軸の上死点か
ら１５°遅れた位置に１つ目の歯がある。したがって、
基準パルスａに対する角度パルスｂの遅れ角αは１５°
である。

クロック信号出力手段は、従来公知のクロック発振回路
４で、周期１３．８９μｓｅｃのクロックパルスＣを出
力する。この周期は　１２０Ｏｒｐｍにおいてクランク
軸が０．１°回転する時間である。っまり１２００ｒｐ
ｍにおいて０．１°の分解能を得られるよう選択されて
いる。

燃料噴射時点の検知手段は、各気筒の燃料噴射用針弁に
取り付けた検知ロッドの一端の変位を検知する磁気セン
サ５ａ〜５ｈである。各磁気センサ５ａ〜５ｈの検知信
号ｄ、−ｄ、は、針弁間で文士かり、針弁間で立下がる
。またクランク角度が９０°であるとすれば、各磁気セ
ン号５ａ〜５ｈからの検知信号ｄ、−ｄ、は約９０°ず
つ位相差がある。

演算手段は、コンビコータ６、角度パルス・カウンタ７
、角度パルス・ラッチ８１時計・カウンタ９２時針・ラ
ンチ１０．０ＲゲートＩＩおよびセレクタ１２からなっ
ている。セレクタ１２は、コンピュータ６から′の指令
に基づいて、各気筒のいずれかの検知信号ｄ、〜ｄ８を
選択して選択信号ｄとして出力するものである。

角度パルス・カウンタ７は、基準パルスａによりクリア
され、角度パルスｂを計数する。角度パルス・う、チ８
は、選択信号ｄの立上りエツジにより角度パルス・カウ
ンタの計数値をう、チする。

そこで角度パルス・ラッチ８の出力値には、基準パルス
ａの発生から選択信号ｄの立上りまでの角度パルス数で
ある。

時計・カウンタ９は、基準パルスａによりクリアされ、
クロ・７クパルスＣを計数する。時計・ラッチ１０は、
角度パルスｂまたは選択信号ｄの立上りエツジにより時
針・カウンタ９の計数埴をうノヂする。そこで時計・ラ
ッチ１０の出力値Ｍは、基準パルスａの発汁から角度パ
ルスｂの先住まで又は選択信ｌｉｔ　ｄの立子りまでの
クロックパルス数である。

次にコンピュータ６の作動を、第２図および第３図を参
照して一般的に説明すると、コンピフ、−夕６は、基準
パルスａが入力されることによりクランク軸の１死点を
認識し、所定の順に作υノしている炉料噴射用旧弁の各
θヶ気センザのうちＩｉｌれを次に選択すべきかを判断
し、セレクタＩ２へ選択指令を出力する。次いで、角度
パルスｈ、、ｂ。

、・が入力される毎に時計・ラッチ１０の出力４ｆｊＭ
、、Ｍ、、・・・を読み込め、最新の読込み値とその前
回の読込め値をそれぞれ換算用データ八、１３として富
に更新しつつ記１ａシておく。次いで選択した磁気セン
サからの検知信号がセレクタ１２を介して＆＞Ｒ信号ｄ
として入力されると、時計・ラッチ１０の出力値Ｍ′を
読み込め、かつ角度パルス・ラッチ８の出力値ｋを読み
込む。

次にコンピュータ６は、０式に基づいて、選択れる直前
の角度パルス（第２図に示すｂ□）の基準パルスａに対
する角度θ１を算出する。

θ、−α＋β　（ｋ−１）　・・０ 次に、■式に基づいて、前記直前の角度パルスｂに対す
る選択信号ｄすなわら選択したーっの検知信号の角度θ
、を算出する。

θクー（Ｍ’　＝Ａ）　β／（Ａ−Ｂ）・・・■なお、
角度パルス数がｋであるから、Ａ＝Ｍ、。

Ｂ　＝　Ｍｋ−１とあられずことができ、■式は、θ２
−（Ｍ’　−Ｍｂ　）　・β／（Ｍｂ　Ｍｋ−１）・・
・■と表現してもよい。

最後に、算出したこれらの角度θ１．θりを加算するこ
とにより、基準信号ａに対する選択信号ｄすなわち選択
した一つの検知信号の角度θを算出する。

θ−θ１　＋θ２　・・・■ 具体的数値例として、いまＭｂ　−６８８、Ｍｋ−ｔ＝
５０８．に＝４．Ｍ’　＝８１８が得られたとするなら
ば、前述のようにα−工５°、β−Ｉ８゜であるから、 θ＋＝Ｉ５°＋１８°　・　（４−１）　−６９゜θ、
＝　（８１Ｂ−６８８）　・１８°　／　（６８８−５
０８）　＝１３゜θ−６９°　＋１３°−８２゜ となる。もし基準パルスａの発生位置と上死点とが一致
していないならば、つまりγ≠０であるならば、ト記θ
にγの値をさらに加えればよいだけである。

コンピュータ６は、所定の順に各気筒に対応する各磁気
センサ５ａ〜５ｈをセレクタ１２により選択し７．１−
記と同様の処理を行うことで、−ヒ死点にり１する各気
筒の燃料噴射時期すなわち十記角度θを算出する。

さて１−記装置ｖ１において、角度θの分解能および精
度は、実質的に角度０゜によって決まる。ところが角度
θ２は、周期１３．８９μｓｅｃのクロックを用いるこ
とにより回転速度１２００ｒｐｍにおいて分解能０．１
°で、実用上十分に高分解能である。また、検知信号発
生直前の角度パルスとその１つ前の角度パルスの間の時
間を用いることにより機関の回転速度の変動の影響を受
けに＜＜シているから、実用上十分に高精度である。し
たがって、角度θは実用土十分に高分解能、高精度で検
出されることとなる。

なお、上記装Ｗ１において、選択信号ｄの立上リエノジ
に代えて立下りエツジを、ラッチ８，１０およびコンピ
ュータ６に対する有効信号とずれば、燃料噴射時期すな
わち針弁の開時期に代えて針弁の閉時期を検出すること
ができる。また角度パルスの計数には十分な時間的余裕
があるから、コンピュータ６でこの計数を行うものとす
れば、カウンタ７およびラッチ８を省略することができ
る。さらに磁気センサ５ａ〜５ｈの外に任意の検知目的
現象（例えば吸・排気弁の開閉９機関最高圧力、プラグ
への通電など°）の検知手段を追加すれば、他の任意の
検知目的現★の発生時期検出を乃１うごとができる。ま
たさらに、検知信号発住直後の時計・ラッチ１０の出力
値Ｍｋ＋ｌを換算データＭｋ−＋に代えて用いてもよい
。この場合、検知信号発生直後の角度パルスと直前の角
度パルスの間の時間を用いて、その直前の角度パルスか
ら検知信号発生までの時間を角度に換算するものとなる
。

以」の説明から理解されるように、この発明の機関の現
象発生時期検出装置は、機関の回転軸の回転に応し回転
軸の所定の角度位置で基準信号を出力する基準信号出力
手段、機関の回転軸の１／ｎ回転（ｎ・２以上の整数）
毎に十記茫準信号から所定の角度で角度信号を出力する
角度信号出力手段、所定周期のクロック信号を出力する
クロック信号出力手段、検知目的現象の発生を検知して
検知信号を出力する検知手段、および前記基準信号とそ
の基準信号発生から前記検知信号発生までの間の角度信
号とに基づいてその基準信号に対する検知ｍ号先住直前
の角度信号の発生時期をＷ出し、かつ前記角度信号と前
記クロック信号とに基づいて前記検知信号発生直１１ｉ
の角度信号に対する検知信号の発生時期を算出し、これ
らの発生時期を加算することにより前記基準信号に対す
る前記検知信号の発生時期を算出する演算手段、を具備
してなるものであり、これによれば、機関における開弁
時期などの検知目的現象の発生時期を高分解能で、かつ
回転速度変動の影響を抑えて高精度に検出できることと
なる。

そこで、たとえば燃料噴射時期可変の内燃機関の燃料噴
射時期の自動制御や故障の発見等にこの発明の装置を適
用すれば、高度の精密制御やψり障の早期発見等を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の機関の現象発η：時期検
出装置の構成ブロック図、第２図は第１図に示す装置の
作動説明のためのタイムチャート、第３図は同じく作動
説明のためのフローチャートである。 （符号の説明） １・・・ディーゼル機関の燃料噴射角度検出装置２．３
．５ａ〜５ｈ・・・磁気センサ ４・・・クロック発振回路 ６・・・コンピュータ ７・・・角度パルス・カウンタ ８・・・角度パルス・ランチ ９・・・時ｎトカウンタ　ｌＯ・・・時計・う・ノチ１
１・・・ＯＲゲート　１２・・セレクタａ・・・基準パ
ルス　ｂ・・・角ＩＪｊ　パルスＣ・・・り「１ツクパ
ルス　ｄ・・・選択信号ｄ、〜ｄ８・・・検知信号 θ１・・・基準パルスに刻する選択信号発／４を直前の
角度パルスの角度 θ、・・・選択信号発生直前の 角度パルスにり４する選択信号発生時の角度θ・・・括
ｒｌ’＋パルスに対する選択信号発生時の角度。 出願人　ダイハツディーセル株式会社 代理人　弁理士　本庄　武男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）機関の回転軸の回転に応じ回転軸の所定の角
   度位置で基準信号を出力する基準信号出力手段、 （ｂ）機関の回転軸の１／ｎ回転（ｎ；２以上の整数）
   毎に上記基準信号から所定の角度で角度信号を出力する
   角度信号出力手段、 （Ｃ）所定周期のクロック信号を出力するクロック信号
   出力手段、 （ｄ）検知目的現象の発生を検知して検知信号を出力す
   る検知手段、および （ｅ）前記基準信号と、その基準信号発生から前記検知
   信号発生までの間の角度信号とに基づいて、その基準信
   号に対する検知信号発生直前の角度信号の発生時期を算
   出し、かつ前記角度信号と、前記クロック信号とに基づ
   いて、前記検知信号発生直前の角度信号に対する検知信
   号の発生時期を算出し、これらの発生時期を加算するこ
   とにより前記基準信号に対する前記検知信号の発生時期
   を算出する演算手段、 を具備してなることを特徴とする機関の現象発生時期検
   出装置。