JPS62199947A

JPS62199947A - 多気筒機関のクランク角検出装置

Info

Publication number: JPS62199947A
Application number: JP4285686A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Anpo; 安保　敏巳
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-03

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）この発明１土多γ饋尋関のクランク角締出装置斤に関す
る。

（従来の技術）火花式内燃機関では、クランク角検出装置が点火時期制
御に必要不可欠であり、点火時期制御の内容に応じて検
出装置の構成も様々である。

たとえば、時間管理方式の点火時期制御では、クランク
角の単位角度を検出する単位角度検出センサを必要とし
ないので、制御精度は及ばないものの、装置が簡便に構
成される。

こうした時間管理方式の点火時期制御装置を第８ＩＡに
示すと（たとえば、特開昭５２−５４８４２号公報参照
。）、図示したように、クランク紬に同期して回転する
円板１と、この円板周縁の突起２　Ａ、２　Ｂに対向し
て設けた１個の基準位置検出センサ（電磁ピックアップ
）３とから信号発生手段が構成され、このセンサ３は各
突起２　Ａ、２　Ｂの通過のたびにｆｊｒＪ９図の信号
Ｓ１に示す基準位置信号を発生する。この基準位置は基
準気筒の所定のクランク角（たとえば圧縮上死、α前９
０°）となるように設定される。

こうして得られる基準位置信号Ｓ１を整形増幅器４にて
整形した基準パルスＳ２はコントロールユニット７に入
力される。なお、５は点火装置、６はパワトランジスタ
である。

フントロールユニット内では、基準パルスＳ２から得ら
れる機関回転速度Ｎ　（ｒｐｍ）と他の運転変数に基づ
いて要求点火時期ＡＤＶがＨヰされる。

ここに、ＡＤＶは圧縮上死点面のクランク角を表す数値
であり、このＡＤＶと前記回転速度Ｎを用いて基準位置
から要求点火時期までの時間ＴＡＤＶが演算される。

ＴＡＤＶ＝（Ｔ／１８０）Ｘ（９０−ＡＤＶ）ただし、
Ｔは周期で、Ｎとの開には逆数関係を有する。

この換算時間ＴＡＤＶはＩ１０レジスタにセットされ、
このｌ１０Ｌ／ノスタから出力されるパルスにて点火コ
イルの１次電流を遮断する点火指令信号が作られる。す
なわち、基準位置からＴＡＤ■経過後に点火が行なわれ
る。このため、こうした時間管理方式によれば、信号発
生手段が簡素に構成されるのである。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、こうした検出装置では、各気筒の基準位置を
知ることはできるが、気筒判別を行なうことはできない
ので、こうした装置だけでは、多気筒機関に適用するこ
とができず、このため多気筒機関において実行される電
子配電、気筒別点火時期制御、気筒別燃料噴射を行なう
ことができな１１゜そこで、気筒判別を行なうようにするには、気筒判別用
の別の信号発生手段を設けることが考えられるが、それ
では装置の複雑化を招く。また、たとえ気筒判別用の信
号発生手段を設けたとしても、基準位置信号あるいは気
筒判別信号を発生する手段のいずれかが不調になっては
正常な動作を実行することができなくなる。

この発明は、こうした従来の問題点に着目してなされた
もので、基準位置信号発生手段に補助信号発生手段の機
能を付加して気筒判別を行なえるようにするともに、こ
の信号発生手段を位相をずらして２個設け、一方に不調
を招いても他方により正常な動作が確保されるようにし
た検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明では、第１図に示すように、互いに位相の異な
る信号を発生する２個の信号発生手段であって、それぞ
れ所定のクランク角を各気筒の第１及びＰＩＳ２の基準
位置として信号を発生するとともに、気筒数分の第１及
びｆ５２の基準位置のうちいずれか１の基準位置の直後
のクランク角を補助位置として信号を発生するもの１１
．１２と、これらの信号発生手段１１．１２からの信号
を入力し前記第１及び＠２の基準位置で割り込み信号を
発生する割り込み信号発生手段１３と、同じくこれらの
信号発生手段１１．１２からの信号を入力しいずれの信
号発生手段１１．１２からの信号であるかを判別した１
″ＪｉＪｉ別信生する判別信号発生手段１４とを設けた
。

（作用）基準位置信号の直後に補助信号を発生させるようにする
ことは、気筒判別用の別の信号発生手段を付加する場合
に比べて簡単であり装置の複雑化を招くことがない。ま
た、気筒判別は補助信号を伴う基準位置信号から得られ
る２つの信号（割り込み信号と判別信号）を信号処理す
ることにより、容易に行なうことができる。これにより
簡素にして気筒判別の可能な検出装置が構成され、多気
筒機関への適用が可能となる。

また、信号発生手段が複数設けられたので、たとえ一方
に不調をきたしても正常な他方の動作により、確実にク
ランク角の検出が行なえ、検出装置としての信頼性が向
上する。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（実施例）第２図はこの発明を電子制御式４気筒機関に適用したｆ
５１実施例の機械的構成を示し、同図において、信号発
生手段は、クランク紬の１７２で同期回転する回転体２
１と、互いに位相の異なる信号を発生する２個の基準位
置検出センサ２３，２４とから６１成される。

ここには電磁式の信号発生手段を示し、４気筒機関では
各気筒の行程がクランク角で１８０°ずれているので、
基準位置信号は１８０°毎に立ち上がる信号でよく、こ
のため、回転体周縁に、９０°の回転角毎に突起２２Ａ
〜２２Ｄが設けられる。

こうした基準位置用突起２２Ａ〜２２Ｄだけでは気筒判
別を行なうことができないことを前述したが、この発明
では、これらの突起２２Ａ〜２２Ｄの１つの直ぐ近く、
たとえば突起２２Ａの直ぐ近くに補助突起２２Ｅを設け
る。この点がこの発明の要部であり、この補助突起２２
Ｅは気筒判別用に形成されるものである。なお、この補
助突起２２Ｅによる補助信号が基準位置信号の直後に立
ち上がるように回１に体２１の回転方向を考慮して設け
る。また、こうして設ける突起２２Ａ〜２２Ｅは、セン
サ２３．２４（電磁ピックアップ）との間に磁束変化を
生じさせるものであり、したがって四部として設けるも
のであっても構わない。

次に、突起２２Ａ〜２２Ｅに対向してセンサ２３．２４
を設けるのであるが、この場合、突起２２Ａと２２Ｅの
間隔よりも離して２つのセンサ２３．２４を配置する。

これは７ヱイルセー７成１泄を持たせるために複数とし
ているのであり、この点もこの発明の要部となる。

したがって、これらのセンサ２３，２４から出力される
それぞれの信号ｂｌ　、ｃｌは、第３図に示すように、
互いに位相の異なる基準位置信号となる。なお、以下の
説明の都合上、信号ｂ１にて得られる基準位置を第１の
基準位置、信号ｃ１にて得られる基準位置をＰＩＳ２の
基準位置とする。

次に、２７は割り込み信号発生手段として構成されるオ
アデートで、これらの信号ｂｌ　＋ｃｌを入力し、ｆ５
３図に示すように、ｆ５１及び第２の基準位置で割り込
み信号ｄ１を発生する。

２８は判別信号発生手段としてのＲＳフリップ７０ツブ
で、信号ｂ１をセット信号、信号ｃ１をリセット信号と
して入力し、いずれのセンサ２３゜２４からの信号であ
るかを判別した判別信号ｅ１を出力する。すなわち、信
号ｅ１がハイレベルのときは一方のセンサ２３からの信
号であると、反対にローレベルであるときは、他方のセ
ンサ２４であると判別することができる。なお、この判
別信号は以下、ハイレベルのときを数字の“１″、ロー
レベルのときを“０″で示すこととし、割り込み信号ｄ
１が発生するときの判別信号を第３図の信号ｄ１の下に
括弧付きで表している。２５．２６は整形増幅器である
。

次に、こうして構成された検出装置を多気筒機関につい
ての時間管理方式の点火時期制御に適用した例について
説明する。

こうした場合、検出装置に付加されるのは、これらの割
り込み信号ｄ１と判別信号ｃｌを入力するコントロール
ユニット３０と、従来例と同様の点火装置、パワトラン
ジスタ（図示しない）である。

そこで、コントロールユニット３０で’ｌＴ３れる動作
を第４図、第５図の流れ図を参照しながら説明する。な
お、コントロールユニット３０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍｔ１１０イン９７ｘ−ス等からなるマイクロコンピュ
ータにて構成すればよい。

図中の番号は処理番号を示す。

ｆｆ１５図は、前記割り込み信号の入力毎に実行される
ルーチンであり、５０〜５２．５３．５９にて気筒判別
が行なわれる。

すなわち、前記補助信号を用いて気筒判別を行なうので
あるが、補助信号は１サイクル当たり１回発生するので
、この補助信号の発生を捕らえて基準となる気筒との対
応付けが行なわれる。

具体的には、第３図にも示すように、補助信号の発生す
る箇所で、１゛す別信号が同じ値を連続する。

そこで、同じ値が連続することを判別した場合には、基
準気筒（たとえば１番気箭）に設定するのである。

こうした動作を実行するのが５０〜５２であり、判別（
ｇ号が１１ｗ回と同じであれば、気筒判別用カウンタの
カウンタ値ＣＹＬＮＯをＯにセットする。

ここに、４気筒であれば、ＣＹ　Ｌ　Ｎ　Ｏの数字Ｏ〜
３が１〜４番気筒に割り振られる。

そして、基準気筒の設定が終了した後は、いずれかの基
準位置信号（この例では信号＋ａ　）の入力毎、すなわ
ち判別信号がＯのときにこのカウンタ値ＣＹＬＮＯを１
づつ増加していく（ステップ５３．５９）。こうして得
られるカウンタ値ＣＹＬＮＯが第３図下段に示す数値で
ある。これにより、気筒判別が実行されたことになる。

次に、割り込み信号ｄ１　と判別信号ｅ１に基づく点火
時期の時間換算制御について説明する。

ここに述べる点火時期制御の特徴は、前記ｍｌの基準位
置を始動時ないしはアイドル運転時の要求点火進角値近
傍、前記第２の基準位置を最大点火進角値近傍のクラン
ク角としてそれぞれ設定し、運転条件によって、要求点
火時期にいずれか近いほうの基準位置を選択して、これ
を基準にして点火時期を制御するようにした点にある。

まず、第４図は所定時間毎あるいはバックグラウンドル
ーチンにて実行されるもので、機関回転速度Ｎと他の機
関運転変数とに基づいてクランク角単位の要求点火時期
ＡＤＶを求める（ステップ４０）。これは、公知のテー
ブル検索による処理により行なわれ、圧縮上死点前のク
ランク角を示す数値として求められる。

こうして演算したＡＤＶに基づき、このＡＤＶに近いほ
うの基準位置が選択される（ステップ４１）。たとえば
、ｆ５１の基準位置を境にしてＡＤＶが第１の基準位置
よりも進角側にある場合には第２の基準位置を選択しく
７ラグＦＬＧを１にセットする。）、反対にＡＤＶが第
１の基準位置よりも遅角側にあるときは第１の基準位置
を選択する（ＦＬＧをＯにセットする）。なお、この７
ラグＦＬＧは、第５図において判別信号として使用され
る。

次に、ＡＤＶと周期１゛を用いて次式によりｔｊＳ２の
基準位置（たとえば上死点前５０°）から要求式χ火時
期までの時間ＴＡＤＶ２あるいはｆｊＳｌの基準位置（
たとえば上死、α前２０°）からの時間ＴＡＤ■１を演
算する。

ＴＡＤＶ２＝（Ｔ／１８０）Ｘ（５０ＡＤＶ）ＴＡＤＶ
＋　＝（Ｔ／１８０）Ｘ（２０−ＡＤＶ）ここに、これ
らの式の第２の因子（５０−ＡＤＶ）、（２０−ＡＤＶ
）はそれぞれ１５２の基準位置。

ｆ５１の基準位置から要求点火時期までのクランク角差
、第１の因子（Ｔ／１８０）はクランク角１゜当たりに
要する平均時間を示す。

次に、こうして演算されたＴＡＤＶ２　、ＴＡＤ■１を
Ｉ１０レジスタにセットする。たとえば第２の基準位ｆ
ａ倍信号Ｉの入力からＴＡＤＶ２経過後に点火が行なわ
れるようにするには、判別信号がＯｌすなわちこの４３
号ｃ１．が入力した場合に、ＴＡＤＶ２をＩ１０レジス
タにセットさせればよい（ステップ５３．５８）。

こうした制御を実行するのが、今述べた第５図の５３．
５８と１１１別信号が１となる場合の５３，５５である
。なお、信号ｃ１が入力したときにＡＤＶ１が、また信
号ｂ１が入力したときにＡＤＶ２がセットされないよう
に、前記７ラグＦＬＧの値を判別信号として使用してい
る（５７．５４）。

最後に、ステップ５６では前回の信号ｂ１の入力）、？
から今回のｂｌの入力時までに要した時間（この時間は
１８０°パルスゆえ周期Ｔの１／２である。）をクロッ
クパルスを計数することにより求め、この値から回転速
度Ｎを演算する。この回転速度Ｎが次点火サイクルにて
使用される６なお、通電開始時期制御も同様に行なわれ
る（ステップ４２＋５５＊５８等）こうした点火時期の制御により、機関の全運転域にわた
って要求点火時期からのずれを小さくして制御精度を向
上することができろ。

次に、クランク角検出装置としての作用を述べると、ｔ
ｔＳ２ＩＡに示すように、基準位置信号の直後に補助信
号を発生させるように補助突起２２Ｅを設けることは、
新たに気筒判別用の別の信号発生手段を付加する場合に
比べて簡単であり、このため装置の複雑化を招くことが
ない。

また、気筒判別は点火時期制御でも説明したように（ス
テップ５０〜５２）、２つの信号（割り込み（Ｗ号ｄ１
　と判別信号ｃ＋　）を信号処理することにより容易に
行なわれる。すなわち、こうした検出装置によれば、簡
素にして気筒判別の可能な検出装置が構成されるのであ
り、多気筒機関への適用が可能となるのである。

さらに、第５図では一方のセンサ出力信号ｂｌの周期を
用いて回転速度Ｎを求めるようにしているが、７工イル
セー７代能を付与するには、両方のセンサ出力信号ＩＪ
Ｉ　ｔｅｌの周期を用いてそれぞれ回転速度Ｎｂｌ　、
Ｎｃｌを演算し、この２つのＮｂＩ　ｖＮｃｌを比較す
ることにより一方のセンサの不調あるいは故障を判別す
ることができる。

すなわち、信号発生手段が複数設けられたので、たとえ
一方に不調、故障をさたしても正常な他方の動作により
、確実にクランク角の検出が行なえ、検出装置としての
信頼性が向上するのである。

なお、オアデート２７により２つの基準位置信号１）Ｉ
　ｔｅｌをまとめて一つの信号ｄ１　としているので、
一つの割り込み入力端子で処理することが可能となって
いる。

次に、第６図はこの発明の第２実施例の機械的構成を示
し、信号発生手段を光学的に構成したものである。なお
、この例６４気筒機関に適用したものである。

光″７的信号発生手段ではスリットを設けた回転円板６
１と、スリットを間に置いて対峙される発光源と受光素
子とから構成されるもので、発光源６３と受光素子６４
．６５間をスリン）６２Ａ〜Ｇ２Ｄの通過している間だ
け受光素子６４．６５からハイレベルとなる信号ｔ）２
　＋ｅ２が第７図に示すように出力される。

第１実施例との相違は、気筒判別用にスリットの一つ６
２Ａを幅広に設け、かつ信号の立ち上がりを検出する立
ち上がり検出器７０．７１を付加した点にあるが、この
例でもｆ５１実施例と同様の作用効果を奏するものであ
る。

ただし、こうした構成においては、幅広に設けたスリン
）６２Ａのクランク角幅θと２個の受光素子６４．６５
間の位相差φとの間にθ〉φなる関係を持たせる必要が
ある。

これは、もしｅとφの関係を逆にすると、同じ値のｔｌ
ｌｌｌ秒信号続させることができず、気筒判別を行なう
ことができなくなるためである。

（発明の効果）以上説明した通りこの発明によれば、所定のクランク角
を各気筒の基準位置として信号を発生するとともに、気
筒数分の基準位置のうちいずれか１の基準位置の直後の
クランク角を補助位置として信号を発生する２つの信号
発生手段を、互いに位相の異なるように配置し、これら
の信号発生手段から出力される第１及び１２の基準位置
信号の両方を処理することにより、第１及Ｖ第２の基準
位置にて発生する割り込み信号と、いずれの信号発生手
段からの信号であるかを判別した判別信号とを出力させ
るようにしたので、ｍζ匹な構成により気筒判別が行な
え多気筒機関への適用を可能とするとともに、検出装置
としての信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成概念図である。ｔｊＳ２図はこ
の発明の第１実施例の機械的６５戒を示す概略図、１３
図はこの実施例の作用を示す波形図である。１４図、第
５図はこの実施例を点火時期制御に適用した一例におけ
る動作内容を表す流れ図である。ｍ６図はこの発明の第２実施例の機械的構成を示す概略
図、第７図はこの実施例における作用を示す波形図であ
る。第８図は従来例の機械的構成を示す概略図、第９図は同
じ〈従来例の作用を説明する波形図である。１１・・・第１の信号発生手段、１２・・・第２の信号
発生手段、１３・・・割り込み信号発生手段、１４・・
・判別信号発生手段、２１・・・回転体、２２Ａ〜２２
Ｄ・・・突起、２２Ｅ・・・補助突起、２３．２４・・
・センサ、２７・・・オアデート、２８・・・Ｒ３７り
ンプ７０・ンプ、３０・・・コントロールユニット、６
１・・・回転円板、６２Ａ・・・幅広のスリット、６２
Ｂ〜６２Ｄ・・・スリット、６３・・・発光源、６４．
６５・・・受光素子、７０．７１・・・立ち上がり検出
器。（外１名）第５図第８図第９図クランク門（・）

Claims

【特許請求の範囲】

　互いに位相の異なる信号を発生する２個の信号発生手
段であって、それぞれ所定のクランク角を各気筒の第１
及び第２の基準位置として信号を発生するとともに、気
筒数分の第１及び第２の基準位置のうちいずれか１の基
準位置の直後のクランク角を補助位置として信号を発生
するものと、これらの信号発生手段からの信号を入力し
前記第１及び弟２の基準位置で割り込み信号を発生する
割り込み信号発生手段と、同じくこれらの信号発生手段
からの信号を入力しいずれの信号発生手段からの信号で
あるかを判別した判別信号を発生する判別信号発生手段
とを設けたことを特徴とする多気筒機関のクランク角検
出装置。