JPS61212650A - 多気筒エンジンの回転速度検出方法 - Google Patents

多気筒エンジンの回転速度検出方法

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JPS61212650A
JPS61212650A JP5402085A JP5402085A JPS61212650A JP S61212650 A JPS61212650 A JP S61212650A JP 5402085 A JP5402085 A JP 5402085A JP 5402085 A JP5402085 A JP 5402085A JP S61212650 A JPS61212650 A JP S61212650A
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cylinder
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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】
(産業上の利用分野] 本発明は、多気筒エンジンの回転速度検出方法に係り、
特に、■型エンジン、水平対向エンジン、W型エンジン
、!型エンジン等の、吸気弁及び排気弁の少くともいず
れか一方を駆動するためのカム軸を独立して複数組備え
た多気筒エンジンに用いるのに好適な、前記カム軸の回
転状態からエンジン1転速度を検出するようにした多気
筒エンジンの回転速度検出方法の改良に関する。 に従来の技術】 多気筒エンジンの回転速度検出に際して、従来は、エン
ジンの燃焼間隔によるクランク軸の回転変動を重視し、
4気筒エンジンの場合は、720’/4−180”クラ
ンク角(以下CAと略記する)間、6気筒エンジンの場
合は、720’/6−120″″CA間だけクランク軸
が回転するに要する時間からその閏の平均速度を検出し
て、検出回転速度のばらつきを抑えるようにしていた(
例、特開昭55−82965)。 しかしながら、V型エンジンや水平対向エンジンのよう
に、シリンダブロックが2列以上になる多気筒オーバー
ヘッドカムシャフト〈以下OHCと称する)エンジンに
おいて、吸気弁及び/又は排気弁を駆動するための、シ
リンダブロック毎に独立したカム軸からエンジン回転速
度を検出する場合、例えば6気筒エンジンでは、両パン
クのカムの駆動力が240″OA周期で変動するなど回
転変動周期が720°CA/気筒数より長くなるため、
従来のような検出方法では、検出回転速度のばらつきが
大きくなり、点火時期や噴射制御の誤差が大きくなると
いう問題点を有していた。 即ち、上、記の場合カム軸の回転速度は第8図の(B)
、(C)のように変動し、特に高回転時に720′″C
A/気箇数だけクランク軸が回転する時間から平均回転
速度を求めると、第8図の区間Aでは実際の回転速度よ
り高い値を、一方、区間8では低い値を検出し、正確な
平均回転速度を得ることができない。 このような問題点を解消するものとして、出願人は既に
特願昭59−258546や特願昭59−258547
で、エンジンの気筒数をN1カム軸の組数をnとした時
、エンジン高回転時や定常時は、カム軸の回転変動の影
響を避けるため、前記カム軸が(720/N)xn @
CA回転するのに要した時間からエンジン回転速度を求
め、エンジン低回転時や過渡時は、エンジン回転速度の
検出遅れを防ぐため、前記カム軸が720/N″CA回
転するのに要した時間からエンジン回転速度を求めるよ
うにした多気筒エンジンの回転速度検出方法を提案して
いる。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、これらの方法においては、タイミングベ
ルトの張力が低くなり、カム軸の回転変動が大きいエン
ジン低温時も、エンジン回転速度又は過渡状態と定常状
態の区別のみに応じて、エンジン回転速度の検出に用い
るクランク角の切換えを行うようにしているので、エン
ジン低温時に720/N’ CAのクランク角が用いら
れると、点火時期のばらつきや空燃比の変動が大きくな
り、ひいては、運転性や排ガス組成に悪影響を及ぼすと
いう問題点を有していた。 又、エンジン回転速度の検出に用いるクランク角を切換
えるに際して、−瞬で両者を切換えてしまうと、検出回
転速度に大きな段差を生じ、やはり運転性や排ガス組成
に悪影響を及ぼすという問題点を有していた。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、吸気弁及び排気弁の少くともいずれか一方を駆動
するためのカム軸を独立して複数組備えた多気筒エンジ
ンの回転速度を、エンジン低温時にもカム軸の回転状態
から精度良く検出することができ、従って、エンジン低
温時の運転性や排気性能を向上させることができる多気
筒エンジンの回転速度検出方法を提供することを第1の
目的とする。 又、本発明は、同様な多気筒エンジンの回転速度を、カ
ム軸の回転状態から検出するに際して、クランク角切換
時に検出回転速度が急変することがなく、従って、クラ
ンク角切換時の運転性や排気性能を向上させることがで
きる多気筒エンジンの回転速度検出方法を提供すること
を第2の目的とする。
【問題点を解決するための手段】 本発明は、吸気弁及び排気弁の少くともいずれか一方を
駆動するためのカム軸を独立して複数組備えた多気筒エ
ンジンで、前記カム軸の回転状態からエンジン回転速度
を検出するようにした多気筒エンジンの回転速度検出方
法において、第1図にその要旨を示す如く、エンジンの
気筒数をN1カム軸の組数をnとした時、エンジン冷間
時は、前記カム軸がクランク軸の(720/N)Xn 
’OA回転分に相当する回転角、即ち該クランク軸回転
の1/2の回転角だけ回転するのに要した時間T1 (
秒)から下記(1)式によりエンジン回転速度V(rp
m)を求め、エンジン暖機後は、前記カム軸がクランク
軸720/N” CA回転分、即ちカム軸では360/
N’だけ回転するのに戻した時IIT2(秒)から下記
(2)式によりエンジン回転速度V(rps)を求める
ようにして、前記第1の目的を達成したものである。 V = 60 ・720 ・n / 360 N T 
1− (1)■−60・720/36ONT2  ・・
・・・・(2)又、本発明は、同じく多気筒エンジンの
回転速度検出方法において、第2図にその要旨を示す如
く、エンジン運転状態に応じて、エンジン回転速度の検
出に用いるクランク角を、(720/N)×n″OAと
720/N’ CAの2種に切換えるに際して、切換え
時にクランク角を徐々に変化させるようにして、前記第
2の目的を達成したちのである。
【作用】
吸気弁及び排気弁の少くともいずれか一方を駆動するた
めのカム軸を独立して複数組備えた多気筒エンジン、例
えばV型6気筒エンジンの場合、エンジン低温時は、タ
イミングベルトの張力が低くなり、カム軸の回転変動が
大きくなる。従って、エンジン低温時には、たとえエン
ジン低回転時や過渡時であっても、エンジン回転速度の
検出に用いるクランク角を、(720/N)Xn ’ 
CAとする。これによって、エンジン低温時のカム軸の
回転変動が吸収され、低温時に精度良くエンジン回転速
度を検出することができ、噴射量や点火時期の適正化に
よる運転性(応答性)、排気性能や燃費を向上させるこ
とができる。 又、エンジン回転速度の検出に用いるクランク角を、(
720/N)Xn ” CAと720/N”CAの2種
に切換えるに際して、切換え時にクランク角を瞬時に変
化させることなく、徐々に(例えば、段階的に又は連続
的に)変化させる。これによって、検出回転速度の急変
を防止することができ、切換えショックの低減による運
転性の向上や噴射量、点火時期の適正化による排気性能
の向上を図ることができる。
【実施例1 以下図面を参照して、本発明が採用されたV型6気筒シ
ングルオーバーヘッドカムシャフト(以下5OHCと略
記する)エンジンの実施例を詳細に説明する。 本発明の第1実施例が適用される電子制御燃料噴射式の
■型6気筒5OHCエンジンは、第3図に示す如く構成
されている。第3図において、エアクリーナ12から吸
入された空気は、エアフローメータ14、アクセルペダ
ル15に連動するスロットル弁16、サージタンク18
、左右バンクの吸気ボート2OA、20B及び吸気弁2
2A。 22Bを含む吸気通路を介してエンジン本体10の燃焼
室10A、10Bに送られる。 前記燃焼室10A、10Bは、左右バンクのシリンダヘ
ッド10C110D、シリンダブロック10E及びピス
トン11A、11Bによって区画されており、混合気の
燃焼によって生成された排気ガスは、左右バンクの排気
弁24A、24B、排気ポート26A128B、排気マ
ニホールド28A、28B及び排気管30A、30Bを
介して大気へ放出される。 前記エンジンのクランク輪40の回転は、該クランク軸
40に直結されたクランクプーリ42により、タイミン
グベルト44、テンショナ46、左カム軸プーリ48A
1右カム軸プーリ48Bを介して左カム軸50A及び右
カム軸50Bに伝えられている。カム軸50A、50B
は、その軸上に配設されたカム(図示省略)により、前
記吸気弁22A及び排気弁24A又は吸気弁22B及び
排気弁24Bを開閉駆動する。前記右カム軸50Bは、
デストリピユータ52の軸52Aを駆動しており、点火
コイル54で発生した^圧の点火2次信号をエンジン各
気筒の点火プラグ56に配電するようにされている。 前記エアフローメータ14には、吸気温を検出する吸気
温センサ62が設けられている。前記スロットル弁16
には、その開度を検出するスロットルセンサ64が設け
られている。前記シリンダブロック10Eには、エンジ
ン冷却水温、即ちエンジン温度を検出する水温センサ6
6が配設されている。前記排気マニホールド28A、2
8Bの集合部分には、空燃比を検出する目的で排気ガス
中の残存酸素濃度を検出する酸素濃度センサ(以下02
センサと称する>68A、68Bが配設されている。前
記デストリピユータ52の内部には、デストリピユータ
軸52Aの回転状態からクランク軸40のクランク角度
を検出するクランク角センサ70が配設されている。 これらのセンサ14.62.64.66.68A、68
B、70の出力及びバッテリ72の電圧は、電子制御ユ
ニット(以下ECUと称する)74に入力される。該E
CU74は、各センサからの入力信号をパラメータとし
て燃料噴射量を計算し、計算した燃料噴射量に対応した
15ルス幅の電気パルスをインジェクタ80に送る。該
インジェクタ80は、各気筒に対応して前記各吸気ボー
ト20A、20Bの近傍にそれぞれ設けられており、該
インジェクタ80には、燃料タンク82の燃料が燃料ポ
ンプ84を介して圧送されている。ECL174は、又
、点火コイル54を制御している。 前記ECU74は、第4図に詳細に示す如く、マイクロ
プロセッサからなる中央処理装置(以下CPUと称する
)74Aと、リードオンリーメモリ(以下ROMと称す
る)74Bと、ランダムアクセスメモリ(以下RAMと
称する)74Cと、マルチプレクサ機能を有するアナロ
グ−デジタル変換器(以下A/Dコンバータと称する)
74Dと、バッファ機能を有する入出力ボート(以下■
10ボートと称する)74Eと、前記各構成機器間を接
続するコモンバス74Fとから構成されている。前記エ
ア70−メータ14、吸気温センサ62、水温センサ6
6.02センサ68A、68B及びバッテリ72の出力
は前記A/Dコンバータ740に入力される。又、前記
スロットルセンサ64及びクランク角センサ70の出力
は前記I10ポート74Eに入力される。又、前記点火
コイル54、インジェクタ80は、前記I10ボート7
4Eを介して前記CPU74Aから制御指令を入力され
る。 以下第1実施例の作用を説明する。 前記クランク角センサ70は、クランク角30度毎に1
パルスの信号を出力するように構成されており、前記E
CU74は、該パルス毎に割込みを発生させるルーチン
により、第5図に示すような流れ図に従って、クランク
角240度の経過時11T2400A (エンジン冷間
時)又はクランク角120度の経過時間TI 2OCA
 (エンジン暖機後)より、エンジン回転速度NEを求
める。即ち、まずステップ110で、前記CPLI74
A内のフリーランタイマ(図示省略)の時刻(単位μs
ec )を読取る。次いでステップ112に進み、前回
のタイマ値をRAM 74 Gより読出し、ステップ1
14で、今回のタイマ値をそのRAM74Cにストアす
る。次いでステップ116に進み、今回のタイマ値から
前回のタイマ値を引いた値、即ち、クランク角30度の
移動に要した時間T30CA(μsec )を算出する
。次いでステップ118に進み、過去8回に亘るT30
CAのRAM値、T30CA1〜8を全て1回分更新す
る。次いでステップ120に進み、エンジン冷却水温、
油温、シリンダヘッド温度、シリンダブロック温度等で
代表されるエンジン温度が設定値以下の冷間時であるか
否かを判定する。判定結果が正であるエンジン冷間時に
は、ステップ122に進み、130CA1〜8の合計を
算出して、クランク角240度の移動に要した時11T
240cA (μ5eC)を求める。次いでステップ1
24に進み、次式で求められる定数01をT240CA
で割ることにより、エンジン回転速度NE(rpm)を
算出する。 C1= 60X (1000)鵞x (240/ 36
0)・・・(3)ここで、右辺の係数60は、秒単位を
分単位に換算するための係数、係数1000は、μse
c単位を秒単位に換算するための係数である。 一方、前出ステップ120の判定結果が否であるエンジ
ン暖機後は、ステップ126に進み、■30CA1〜4
の合計を算出し、クランク角度120度の移動に要した
時間T12OCA (μsec >を求める。次いでス
テップ128に進み、次式に示される定数C5をTl2
0CAで割ることによって、エンジン回転速度NE(r
u)を算出する。 C,−60x (1000) 2x (12G/ 36
0) ”−(4)ステップ124又は128終了後、ス
テップ130に進み、算出されたエンジン回転速度NE
をRAM74Cにストアして、このルーチンを終了する
。 この第1実施例においては、T24OCA又はT12O
CAを求める際に、クランク角30度毎に最新の値を求
めるようにしているので、検出遅れが非常に小さい。な
お、T24OCA又はT12OCAを求める方法は、こ
れに限定されない。 又、この第1実施例においては、エンジン温度のみに応
じてクランク角の切換えを行うようにしているので、制
御が比較的単純である。なお、エンジン温度に応じてク
ランク角を切換える方法はこれに限定されず、例えば第
6図に示す第2実施例の如く、前出第5図に示した30
°CA毎割込みルーチンのステップ120に、更に、そ
の判定結果が否であるエンジン暖機後は、定常時である
か否かを判別するステップ210を付加し、該ステップ
210の判定結果が正である定常時では前出ステップ1
22に戻り、一方、該ステップ210の判定結果が否で
ある過渡時のみ前出ステップ126に進むように構成す
ることも可能である。 この場合には、定常時、過渡時の別に応じて、より適確
なりランク角の切換えが行われる。 このようにして、エンジン温度(及び定常時、過渡時の
別)に応じてクランク角を切換えることにより、エンジ
ン冷間時のタイミングベルト張力の低下に伴う検出回転
速度の変動を防止することができる。 なお、クランク角の切換えに際して、瞬時にクランク角
を切換えてしまうと、検出回転速度が急変し、運転性や
排気性能に悪化を生じる可能性がある。次に、このよう
な問題を解消した、本発明の第3実施例を詳細に説明す
る。 この第3実施例は、前出第3図及び第4図に示したよう
な第1実施例と同様の多気筒エンジンの回転速度検出に
際して、前記ECtJ74内で、第7図に示すような3
0’ CA毎割込みルーチンにより、エンジン回転速度
を検出するようにしたものである。 即ち、第7図に示す如く、前出第1実施例と同様のステ
ップ110〜118終了後、ステップ310に進み、例
えばエンジン回転速度、定常時と過渡時の別、エンジン
暖機の程度等に応じて、回転速度の検出に用いるクラン
ク角が240″CAの運転状態であるか否かを判定する
。判定結果が正である場合には、ステップ312に進み
、回転速度の検出に用いるクランク角が120″CAの
運転状態から240’ CAの運転状態に変化して3回
目であるか否かを判定する。判定結果が否である場合に
は、ステップ314に進み、同じく2回目であるか否か
を判定する。判定結果が否である場合には、ステップ3
16に進み、同じく1回目であるか否かを判定する。判
定結果が否である場合、即ち、回転速度の検出に用いる
クランク角が120″CAの運転状態から240″CA
の運転状態に変化してから4回目以降であると判断され
る時には、前出第5図に示した第1実施例と同様のステ
ップ122及び124に進む。 一方、前出ステップ310の判定結果が否である場合に
は、ステップ320に進み、回転速度の検出に用いるク
ランク角が240’ OAの運転状態から120″CA
の運転状態に変化して1回目であるか否かを判定する。 判定結果が否である場合には、ステップ322に進み、
同じく2回目であるか否かを判定する。判定結果が否で
ある場合には、ステップ324に進み、同じく3回目で
あるか否かを判定する。判定結果が否である場合、即ち
、回転速度の算出に用いるクランク角が2409CAの
運転状態から120°CAの運転状態に変化して4回目
以降であると判断される時には、前出第5図に示した第
1実施例と同様のステップ126及び128に進む。 一方、前出ステップ312又は320の判定結果が正で
ある場合、即ち、回転速度の検出に用いるクランク角が
120″CAから240°GAに変化して3回目である
時、又は、240°GAから120°GAに変化して1
回目である時には、ステップ330に進み、T30CA
1〜7の合計を算出して、クランク角210°の移動に
要した時間T210CA(μsec )を求める。次い
でステップ332に進み、次式で求められる定数C2を
T210CAで割ることにより、エンジン回転速度NE
(rplを算出する。 C2−60x (100G) ’ X (21G/ 3
6G)・・・(5)一方、前出ステップ314又は32
2の判定結果が正である場合、即ち、回転速度の検出に
用いるクランク角が120°CAから240″OAに変
化して2回目である時、又は、240′″CAから12
0°GAに変化して2回目tある時には、ステップ33
4に進み、T30CA1〜6の合計を算出して、クラン
ク角180°の移動に要した時117180CA(μs
ec )を求める。次いでステップ336に進み、次式
で求められる定数03をT180CAで割ることにより
、エンジン回転速度NE(rps)を算出する。 Cs =60X (1000) ’ X (180/ 
360)・・・(6)一方、前出ステップ316又は3
24の判定結果が正である場合、即ち、回転速度の検出
に用いるクランク角が120″CAから240°GAに
変化して1回目である時、又は、240″CAから12
0°GAに変化して3回目である時には、ステップ33
8に進み、T30CA1〜5の合計を算出して、クラン
ク角1500の移動に要した時111TI 50CA 
(μsec > !求メロ。次イテステップ340に進
み、次式で求められる定数04をT150CAで割るこ
とにより、エンジン回転速度NE(rom)を算出する
。 Ca = 60X (1000) 、’ X (150
/ 360)・・・(7)前出ステップ124.332
.336.340又は128終了後、前出第5図に示し
た第1実施例と同様のステップ130に進み、算出され
たエンジン回転速度NEをRAM74Gにストアして、
このルーチンを終了する。 このように、回転速度を検出するためのクランク角の切
換えを30” CAずつ段階的に行うことによって、ク
ランク角切換え時の検出回転速度の急変を防ぐことがで
き、切換えショックの低減を含む運転性の向上や噴射量
、点火時期の適正化による排気性能の向上を図ることが
できる。 この第3実施例においては、クランク角の切換えを、設
定クランク角回転時間の更新タイミングと合わせて、3
0″OA毎に4段階で行うようにしているので、制御が
比較的単純である。なお、クランク角を1206CAと
240” CAで徐々に切換える方法はこれに限定され
ず、例えば連続的に切換えることも可能である。又、常
に30゜CA毎切換えるのではなく、例えばスロットル
開度変化量が大きい等で代表される急加速要求時は、前
記段階の一部又は全てを飛ばして、クランク角を迅速に
変化させることが可能である。 前記実施例においては、いずれも、本発明が、等閤隔燗
発型のV型6気筒5OHCエンジンに適用されていたが
、本発明の適用範囲はこれに限定されず、不等間隔爆発
エンジンや水平対向エンジン、W型エンジン、!型エン
ジン、更にはダブルオーバーヘッドカムシャフトエンジ
ンにも同様に適用できることは明らかである。 又、従来エンジン回転速度によらず、直接T12OCA
を用いて制御を行っていた項目について、T240CA
 (エンジン冷間時)又はT12OCA(エンジン暖機
後)等を用いた制御とすることも、本発明の範囲に含ま
れることは明らかである。 【発明の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、カム軸を独立して
複数組備えた多気筒エンジンで、カム軸の回転状態から
エンジン回転速度を検出するに際して、エンジン冷間時
のタイミングベルト張力の低下による回転変動の影響を
防止することができる。又、検出クランク角の変更に際
して、検出回転速度の急変を防ぐことができる。従って
、エンジン回転速度のばらつきや検出遅れによる、燃料
噴射量や点火時期のばらつきや遅れを解消することがで
き、排気ガス浄化性能、燃費性能や応答性の向上、エン
ジンのトルク変動、車両サージやノックの防止を図るこ
とが可能となる。更に、点火時期のばらつきが小さくな
るのでノック等に対する余裕をとる必要がなくなるため
、エンジン出力を向上することができる。又、タイミン
グベルト等の張力を非常に強めて、左右のカム軸とクラ
ンク軸とを一体化し、カム軸相互の位相ずれが小さくな
るようにしてカム軸の回転変動周期を強制的に120°
CAとする先行技術と比較すると、タイミングベルトの
耐久性を損ったり、エンジンの摩擦を高めたりすること
がない。更に、クランク角センサ及び気筒判別センサ・
を共にカム軸に配設できるため、カム軸に気筒判別セン
サを、クランク軸にクランク角センサを配設した先行技
術と比較して、小型に且つ安価に構成できる等の優れた
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明に係る多気筒エンジンの回
転速度検出方法の要旨を示す流れ図、第3図は、本発明
が採用されたV型6気筒5OHCエンジンの第1実施例
の全体構成を示す断面図、第4図は、前記第1実施例で
用いられている電子制御ユニットの構成を示すブロック
線図、第5図は、同じく、エンジン回転速度の計算手順
を示す流れ図、第6図は、本発明の第2実施例で用いら
れている、エンジン回転速度の計算手順の要部を示す流
れ図、第7図は、本発明の第3実施例で用いられている
、エンジン回転速度の計算手順を示す流れ図、第8図は
、■型6気筒エンジンにおけるクランク軸及び左右カム
軸の軸速度の変化状態の例を示す線図である。 10・・・エンジン本体、 14・・・エア70−メータ、 16・・・スロットル弁、 22A122B・・・吸気弁、 24A、24B・・・排気弁、 40・・・クランク軸、 44・・・タイミングベルト、 50A、50B・・・カム軸、 54・・・点火コイル、 64・・・スロットルセンサ、 66・・・水温センサ、 70・・・クランク角センサ、 74・・・電子制御ユニット(ECLJ)、80・・・
インジェクタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)吸気弁及び排気弁の少くともいずれか一方を駆動
    するためのカム軸を独立して複数組備えた多気筒エンジ
    ンで、前記カム軸の回転状態からエンジン回転速度を検
    出するようにした多気筒エンジンの回転速度検出方法に
    おいて、エンジンの気筒数をN、カム軸の組数をnとし
    た時、 エンジン冷間時は、前記カム軸が(720/N)×n°
    CA回転するのに要した時間からエンジン回転速度を求
    め、 エンジン暖機後は、前記カム軸が720/N°CA回転
    するのに要した時間からエンジン回転速度を求めること
    を特徴とする多気筒エンジンの回転速度検出方法。
  2. (2)吸気弁及び排気弁の少くともいずれか一方を駆動
    するためのカム軸を独立して複数組備えた多気筒エンジ
    ンで、前記カム軸の回転状態からエンジン回転速度を検
    出するようにした多気筒エンジンの回転速度検出方法に
    おいて、エンジンの気筒数をN、カム軸の組数をnとし
    た時、 エンジン運転状態に応じて、エンジン回転速度の検出に
    用いるクランク角を、(720/N)×n°CAと72
    0/N°CAの2種に切換えるに際して、 切換え時にクランク角を徐々に変化させることを特徴と
    する多気筒エンジンの回転速度検出方法。
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