JP2007198366A - 内燃機関の制御システム及びタイミングロータ - Google Patents

Abstract

【課題】任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関にあって、点火時期等の設定をより高精度に行なうことのできる制御システム及びタイミングロータを提供する。
【解決手段】ガソリン機関１０は、２気筒からなり、これら各気筒のピストン２２の上死点間の角度間隔θは、「３６０°ＣＡ」の整数分の１とならない。タイミングロータ２６には、歯部２８が複数設けられている。このタイミングロータ２６は、歯部２８が、上記角度間隔θの整数分の１にて等間隔に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関に適用される内燃機関の制御システム、及びタイミングロータに関する。

例えば下記特許文献１に見られるように、２気筒のＶ型の内燃機関において、気筒間のピストン上死点の角度間隔が「６０°ＣＡ」とされるものがある。この内燃機関では、その出力時の回転角度を検出するためのタイミングロータとして、２つの歯部が互いに上記ピストン上死点の角度間隔だけ離間して設けられている。そして、これら各歯部が回転角度センサによって検出されることに基づき、各気筒の点火パルス信号を生成するようにしている。

ところで、近年、こうした多気筒内燃機関にあっても、点火時期の設定や、燃料噴射開始時期、燃料噴射期間の設定をより高精度で行なう要求が生じてきている。ただし、上記タイミングロータを用いたのでは、１回転の回転に要する平均時間や１回転の平均回転速度を用いて上記点火時期等の設定を行なうこととなるため、これを高精度に行なうことが困難であった。

ここで、１回転の整数分の１の角度毎に等間隔に歯部を多数設けたタイミングロータを用いることも考えられる。ただし、この場合、上記角度間隔が例えば「５５°ＣＡ」であるもの等、任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関にあっては、点火時期等の設定を高精度で行なうことができないおそれがある。これは、ピストン上死点と歯部との間隔が気筒間でばらつくことなどのためである。
特開第３０７６５５６号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関にあって、点火時期等の設定をより高精度に行なうことのできる制御システム及びタイミングロータを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記被検出部が、前記角度間隔の整数分の１の間隔にて等間隔に設けられてなることを特徴とする。

タイミングロータの被検出部の数を各気筒毎に１つずつ設けるものよりも増加させることで、点火時期等の設定をより高精度に行なうことができる。この際、複数の被検出部は、等間隔で設けることが望ましい。等間隔に設けないと、検出手段の出力に基づいて回転角度を把握することが非常に困難となるからである。

一方、圧縮上死点と被検出部との関係を、気筒間で等しくすることが望ましい。特に、内燃機関の低速度運転領域等においては、内燃機関の出力軸の回転変動が大きいことなどから、特定の被検出部が検出手段によって検出されるタイミングで、点火時期制御や燃料噴射制御を行なうことが望まれる。こうした制御を行うためには、特定の被検出部を、各気筒の圧縮上死点近傍に対応付けておくことが望ましい。

この点、上記構成では、上記等間隔を、上記角度間隔の整数分の１の間隔とすることで、各気筒の圧縮上死点近傍に特定の被検出部を設けて且つ等間隔に複数の被検出部を設けることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記タイミングロータは、前記被検出部が設けられない欠部を有し、該欠部が前記等間隔よりも広いことを特徴とする。

上記構成では、上記角度間隔の整数分の１の間隔で等間隔に被検出部を設けるため、必ず１箇所、隣接する被検出部間の間隔が他のものと異なる部分（異間隔部）が生じる。このため、この異間隔部を基準となる角度を検出するために用いることができる。ただし、内燃機関の出力軸の回転速度には回転変動が伴うため、検出手段の検出結果に基づき異間隔部を確実に把握するためには、異間隔部の間隔を、上記等間隔と大きく異なるようにすることが望まれる。一方、点火時期等の設定をより高精度に行なうためには、上記等間隔を狭くすることが望ましい。このため、異間隔部の間隔を上記等間隔よりも狭くすることでは、これら２つの異なる間隔の差を大きくすることができない。

この点、上記構成では、異間隔部を等間隔よりも広い欠部とすることで、基準となる角度を適切に検出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記内燃機関がガソリン機関であり、前記内燃機関の所定の運転状態において、特定の被検出部が前記検出手段によって検出されるタイミングを点火時期とすることを特徴とする。

上記構成では特定の被検出部が検出されるタイミングを点火時期とすることで、被検出部の検出によっては出力軸の回転速度を精度良く算出することができない運転状態であっても、点火時期を高精度に制御することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関がガソリン機関であり、前記各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき、前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から点火時期までの時間を設定する点火時期設定手段を備えることを特徴とする。

上記構成において、各気筒の圧縮上死点の近傍の回転速度は、同圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における出力軸の局所的な回転速度と近似する。このため、この局所的な回転速度を用いることで、上記いずれか１つの被検出部から点火時期とされる角度までの移行に要する時間を高精度に設定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき、前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から燃料噴射までの時間を設定する噴射量設定手段を備えることを特徴とする。

上記構成において、各気筒の圧縮上死点の近傍の回転速度は、同圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における出力軸の局所的な回転速度と近似する。このため、この局所的な回転速度を用いることで、上記いずれか１つの被検出部から燃料噴射時期とされる角度までの移行に要する時間を高精度に設定することができる。

請求項６記載の発明は、前記内燃機関の出力制御のために気筒毎に設けられたアクチュエータの操作についての前記内燃機関の所定の運転状態における前記出力軸の回転角度のうちの特定の気筒の回転角度と、前記複数の被検出部のうちの特定の被検出部とを一致させてなることを特徴とする。

上記構成では、出力軸の１回転の整数分の１の間隔で等間隔に複数の被検出部を備える既存のタイミングロータを用いることで、新たなタイミングロータの開発を回避することができる。一方、被検出部の検出によっては出力軸の回転速度を精度良く検出することができない所定の運転条件においては、所定の被検出部が検出手段によって検出されるときにアクチュエータの操作を行なうことが望ましい。しかし、上記タイミングロータを用いたのでは、所定の運転状態におけるアクチュエータの操作時期についての気筒間の間隔は、被検出部の間隔の整数倍とはならないため、こうした制御を行うことは困難である。

この点、上記構成では、特定の気筒については、特定の被検出部の検出に基づきアクチュエータを操作することができるため、所定の運転状態においても操作タイミングを高精度に設定することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記所定の運転状態において、前記特定の気筒については前記特定の被検出部が前記検出手段によって検出されるタイミングを前記アクチュエータの操作時期として且つ、前記特定の気筒以外の気筒については、該気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から前記操作についての回転角度までの回転に要する時間を予測しつつ、該時間の経過時を操作時期として設定する操作時期設定手段を備えることを特徴とする。

上記構成では、特定の気筒については、特定の被検出部が検出されるタイミングをアクチュエータの操作時期することで、所定の運転状態においても操作タイミングを高精度に設定することができる。また、特定の気筒以外の気筒については、所望の操作時期を予測することで、所定の被検出部が検出されるタイミングとする場合と比較して、操作時期を高精度に設定することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記内燃機関がＶ型の２気筒の内燃機関であることを特徴とする。

上記構成では、内燃機関を２気筒のＶ型のものとするため、一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点又は下死点との角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない構成となりやすい。

請求項９記載の発明は、前記被検出部が、前記角度間隔の整数分の１の間隔にて等間隔に設けられてなることを特徴とする。

タイミングロータの被検出部の数を各気筒毎に１つずつ設けるものよりも増加させることで、点火時期等の設定をより高精度に行なうことができる。この際、複数の被検出部は、等間隔で設けることが望ましい。等間隔に設けないと、検出手段の出力に基づいて回転角度を把握することが非常に困難となるからである。

一方、圧縮上死点と被検出部との関係を、各気筒間で等しくすることが望ましい。特に、内燃機関の低速度運転領域等においては、内燃機関の出力軸の回転変動が大きいことなどから、特定の被検出部が検出手段によって検出されるタイミングで、点火時期制御や燃料噴射制御を行なうことが望まれる。こうした制御を行うためには、特定の被検出部を、各気筒の圧縮上死点近傍に対応付けておくことが望ましい。

この点、上記構成では、上記等間隔を、上記角度間隔の整数分の１の間隔とすることで、各気筒の圧縮上死点近傍に特定の被検出部を設けて且つ等間隔に複数の被検出部を設けることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記被検出部が設けられない欠部を有し、該欠部が前記等間隔よりも広いことを特徴とする。

上記構成では、上記角度間隔の整数分の１の間隔で等間隔に被検出部を設けるため、必ず１箇所、隣接する被検出部間の間隔が他のものと異なる部分（異間隔部）が生じる。このため、この異間隔部を基準となる角度を検出するために用いることができる。ただし、内燃機関の出力軸の回転速度には回転変動が伴うため、検出手段の検出結果に基づき異間隔部を確実に把握するためには、異間隔部の間隔を、上記等間隔と大きく異なるようにすることが望まれる。一方、点火時期等の設定をより高精度に行なうためには、上記等間隔を狭くすることが望ましい。このため、異間隔部の間隔を上記等間隔よりも狭くすることでは、これら２つの異なる間隔の差を大きくすることができない。

この点、上記構成では、異間隔部を等間隔よりも広い欠部とすることで、基準となる角度を適切に検出することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の制御システム及びタイミングロータを、自動２輪車に搭載される２気筒Ｖ型ガソリン機関に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。

図示されるように、ガソリン機関１０の各吸気通路１２には、各気筒に対応して各燃料噴射弁１４が設けられている。また、吸気通路１２は、吸気バルブ１６の開動作によって、燃焼室１８と連通される。この燃焼室１８には、点火プラグ２０が設けられている。そして、吸気通路１２へ吸入される空気と燃料噴射弁１４によって噴射される燃料との混合気が、点火プラグ２０による火花放電によって、燃焼室１８内で燃焼に供される。そして、この燃焼エネルギにより、ピストン２２を介してクランク軸２４の回転力が生成される。

また、エンジンシステムは、クランク軸２４に設けられるタイミングロータ２６の歯部２８を検出する回転角度センサ３０や、カム軸の回転角度を検出するカム角センサ３２等、ガソリン機関１０の運転状態を検出する各種センサを備えている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ４０）は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、上記各種センサの検出値に基づき、ガソリン機関１０の出力を制御する。特にＥＣＵ４０は、ガソリン機関１０の出力を制御すべく、燃料噴射制御や点火時期制御等を行なう。

ここで、本実施形態にかかるタイミングロータ２６について説明する。

上記燃料噴射制御や点火時期制御等において、これらのタイミングを微調整する場合には、歯部２８のいずれか１つが検出されてから所望のタイミングまでの回転角度を時間換算することが望まれる。そして、この時間換算のためには、上記いずれか１つの歯部２８に極力近接した回転角度における局所的な回転速度を算出することが望ましい。更に、上記いずれか１つから所望のタイミングまでの角度間隔が大きくなり過ぎないことが望ましい。こうした観点から、歯部２８の数を極力多くすることが望ましい。

また、この際、隣接する歯部２８間の間隔を互いに等しくすることが望ましい。歯部２８間の間隔がそれぞれ異なる場合には、次のような不都合が生じるからである。すなわち、クランク軸２４には、通常、回転変動が伴うために、上記間隔がそれぞれ異なる場合には、回転角度センサ３０の出力からいずれの歯部２８が検出されたのかを把握することが困難なものとなる。

一方、ガソリン機関１０の所定の運転状態においては、特定の歯部２８を検出するときに点火プラグ２０による点火を行なうことが望まれる。このため、少なくとも各気筒における基準となる点火時期に対応付けられた歯部２８を設けることも望まれる。

ところで、本実施形態では、各気筒のピストン２２の上死点間の角度間隔θは、「５５°ＣＡ」とされている。このため、「３６０°ＣＡ」の整数分の１の角度を単位とする歯部を複数備える従来のタイミングロータを用いたのでは、各気筒における基準となる点火時期と歯部との対応付けを行なうことができない。

そこで本実施形態では、図２に示すように、複数の歯部２８を等間隔に設けるとともに、各歯部２８間の間隔を、上記「５５°ＣＡ」の「１／３」である「１８°２０´」に設定する。これにより、各気筒における基準となる点火時期と対応付けられる歯部２８を有する構成とすることができる。

更に、本実施形態のタイミングロータ２６は、基準となる回転角度を回転角度センサ３０により検出するための欠け歯部２９を備えるとともに、同欠け歯部２９の間隔が、等間隔の歯部２８間の角度の３倍以上である「６６°４０´」に設定されている。これにより、基準となる回転角度を確実に検出することが可能となる。ここで、上記ピストン２２の上死点間の角度間隔のＮ（Ｎ：２以上の整数）分の１の間隔で歯部２８を等間隔に設ける場合、歯部２８間の間隔が上記等間隔とならない異間隔部が生じる。この異間隔部を利用することで、基準となる回転角度を検出することが可能となるが、この異間隔部を上記等間隔よりも狭くする場合には、基準となる回転角度を検出することが困難となるおそれがある。これは、上述した理由から等間隔をあまり大きな角度とすることができないため、異間隔部を等間隔よりも狭くすると、これら２つの間隔の差を大きくとることができず、クランク軸２４の回転変動の影響により、これら２つの間隔の相違を回転角度センサ３０によって検出することが困難となるためである。この点、本実施形態では、上記異間隔部を等間隔よりも広い欠け歯部２９として構成することで、欠け歯部２９の間隔と上記等間隔との差を、回転変動にかかわらず回転角度センサ３０によって把握することができる十分な大きさとすることができる。

図３に、本実施形態にかかるタイミングロータ２６の各歯部２８と、４ストロークエンジンとしてのガソリン機関１０の各行程との関係を示す。

図示されるように、１番気筒（図中、＃１）の圧縮上死点と２番気筒（図中、＃２）の圧縮上死点とは、「３０５°」だけ離間している。また、欠け歯部２９は、１番気筒の吸入行程と圧縮行程との間のピストン下死点を含んで設けられている。

以下、タイミングロータ２６と回転角度センサ３０とを用いたクランク軸２４の回転角度の検出に基づく各種制御について説明する。

ここでは、まずクランク軸２４の回転速度の算出手法について説明する。図４に、本実施形態にかかる回転速度の算出の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、上記歯部２８の検出信号の入力に同期して実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、ガソリン機関１０の停止後、回転角度センサ３０による歯部２８の検出信号が初めて入力された状態か否かを判断する。ここでは、エンジンストールによってガソリン機関１０が停止してから始動されたり、イグニッションスイッチがオフとされてから再度オンとされたりすることで、クランク軸２４が回転し始め、回転角度センサ３０による歯部２８の検出信号が初めて入力されたか否かを判断する。そして、初めて入力された状態であるときには、カウンタｎを初期化するとともに、算出許可フラグをオフとする。

一方、初めて入力された状態でないときには、ステップＳ１４において、今回の検出信号と前回の検出信号との間の時間間隔Ｔ［ｎ］を算出する。続くステップＳ１６では、カウンタｎが、所定数ｘと同一となったか否かを判断する。この所定数ｘは、「（歯部２８の数）−１」とされている。そして、同一とならないときには、ステップＳ１８において、カウンタｎをインクリメントする。一方、同一となると判断されると、ステップＳ２０において、カウンタｎを初期化する。続いてステップＳ２２においては、算出許可フラグをオンとする。

上記ステップＳ１８の処理やステップＳ２２の処理が完了すると、ステップＳ２４に移行する。ステップＳ２４では、算出許可フラグがオンとなっているか否かを判断する。そして、算出許可フラグがオンとなっていると判断されると、ステップＳ２６において、ステップＳ１４で算出される時間間隔Ｔ［ｎ］の「ｎ＝０〜ｘ」までを加算することで、「３６０°ＣＡ」の所要時間ＴＡを算出する。続くステップＳ２８では、「６０／ＴＡ」によってクランク軸２４の回転速度を算出する。続くステップＳ３０では、算出許可フラグをオフとする。

なお、上記ステップＳ１２の処理が完了するときや、ステップＳ２４において否定判断されるとき、ステップＳ３０の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

次に、ガソリン機関１０の低速度運転時における点火時期制御の処理手順を図５に示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、先の図４に示した処理によって算出される回転速度が予め定められた速度α以下であるか否かを判断する。ここで、速度αは、クランク軸２４の回転変動の影響が大きく、歯部２８から離間した回転角度に点火時期を設定する微調整を良好に行なうことが困難な状況か否かを判断するためのものである。そして、速度α以下であると判断されるときには、ステップＳ４２において、各気筒の圧縮上死点近傍と対応する特定の歯部２８が検出されるか否かを判断する。なお、この判断は、回転角度センサ３０の出力とカム角センサ３２の出力とに基づき行なう。

そして、特定の歯部２８が検出されるときには、ステップＳ４４において、該当する気筒の点火プラグ２０による点火を行なう。

なお、ステップＳ４０やステップＳ４２において否定判断されるときや、ステップＳ４４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図６に、ステップＳ４０において否定判断されるときの点火時期制御にかかる処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、ガソリン機関１０の運転状態に基づき点火時期を回転角度にて算出する。続くステップＳ５２では、隣接する２つの歯部２８間の回転に要する時間Ｔ（ｎ）を算出する。そして、ステップＳ５４においては、ステップＳ５２において算出される時間Ｔ（ｎ）に基づき、回転角度センサ３０によって特定の歯部２８が検出されてから上記点火時期までに要する所要時間を算出する。ちなみに、この時間Ｔ（ｎ）は、ステップＳ５２において用いた隣接する２つの歯部２８間の局所的な回転速度と対応する。そして、ステップＳ５６では、上記特定の歯部２８が検出されてからの所要時間をタイマにて設定し、所要時間経過時に点火プラグ２０による火花放電を行なう。

これらステップＳ５２〜Ｓ５６の処理は、具体的には、図７に示す態様にて行なう。図７（ａ）に、上記処理の一実施例を示す。この図７（ａ）では、点火時期の直前に検出される２つの歯部２８間の回転に要する時間を上記時間Ｔ（ｎ）として、これに基づき上記所要時間を算出する。ここで、時間Ｔ（ｎ）は、点火時期の直前に検出される２つの歯部２８間の回転速度と対応し、この回転速度は、点火時期の直前の歯部２８が検出されてから点火時期となるまでのクランク軸２４の回転速度を近似するものと想定されている。具体的には、直前の歯部２８から点火時期までの回転角度Δを用いて、所要時間を「Ｔ（ｎ）×Δ／１８°２０´」とする。

この図７（ａ）に例示した実施例に代えて、図７（ｂ）に示す実施例のように、現在の回転角度よりも所定量だけ前の回転角度前後の各角度領域の回転に要する時間に基づき、現在のクランク角度の前後の各角度領域の回転に要する時間の間の相対的な関係を予測することで上記所要時間を算出するようにしてもよい。図７（ｂ）では、上記所定量を「７２０°ＣＡ」とし、点火時期直前の歯部２８を現在の回転角度としている。そして、点火時期直前の歯部２８の前後についての隣接する２つの歯部２８間の回転に要する時間Ｔ（ｎ）及びＴ（ｎ＋１）の相対的な関係が、「７２０°ＣＡ」前の時間Ｔ（ｎ−３５）及びＴ（ｎ−３４）の相対的な関係と等しいと仮定して、上記直前の歯部２８とその次に検出される歯部２８の間の回転態様を予測する。これにより、直前の歯部２８から点火時期までの回転角度Δを用いて、上記所要時間を「Ｔ（ｎ）×（Ｔ（ｎ−３４）／Ｔ（ｎ−３５））×Δ／１８°２０´」と算出する。

なお、点火時期制御においては、通常、点火プラグ２０に火花放電を生じさせる点火時期のみならず、点火プラグ２０にエネルギを蓄えるタイミングの制御も望まれる。これについても、図７に例示する処理と同様にして行なうことができる。なお、点火プラグ２０にエネルギを蓄えるタイミングの設定手法や、図７（ｂ）に例示した手法の詳細については、例えば特開２００５−４８６４４号公報に記載された手法を用いてもよい。

次に、本実施形態にかかる燃料噴射制御について説明する。図８に、燃料噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図８に示す処理では、先の図６に示した処理と同様の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、まずステップＳ５０ａにおいて、ガソリン機関１０の運転状態に基づき噴射時期を算出する。続いて、先の図６のステップＳ５２の処理と同様の処理を行なう。更にステップＳ５４ａでは、先の図６のステップＳ５４と同様にして、噴射時期までの所要時間を算出する。そして、ステップＳ５６では、先の図７の処理と同様、燃料噴射時期までの所要時間に基づきタイマを設定する。そして、所要時間の経過時に燃料噴射弁１４により燃料噴射を行なう。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）タイミングロータ２６の歯部２８を、各気筒の上死点間の回転角度の整数分の１の間隔にて等間隔に設けた。これにより、各気筒の圧縮上死点近傍の所定角度に特定の歯部２８を設けて且つ等間隔に複数の歯部２８を設けることができる。

（２）タイミングロータ２６に歯部２８が設けられない欠け歯部２９を設け、該欠け歯部２９を、上記等間隔よりも広い角度領域を有するように設定した。これにより、欠け歯部２９を用いて、基準となる角度を適切に検出することができる。

（３）欠け歯部２９の角度領域を上記等間隔の３倍以上とすることで、欠け歯部２９を用いて基準となる角度をより適切に検出することができる。

（４）ガソリン機関１０の低速度運転状態において、圧縮上死点近傍の特定の歯部２８が回転角度センサ３０によって検出されるタイミングを点火時期とした。これにより、歯部２８の検出によってはクランク軸２４の局所的な回転に要する時間を精度良く算出することができない低速度運転状態であっても、点火時期を高精度に制御することができる。

（５）各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の歯部２８間の間隔におけるクランク軸２４の局所的な回転速度に基づき、複数の歯部２８のうちのいずれか１つから点火時期までの所要時間を設定することで、点火時期制御を行った。これにより、上記いずれか１つの歯部２８から点火時期とされる角度までの移行に要する所要時間を高精度に設定することができる。

（６）各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の歯部２８間の間隔におけるクランク軸２４の局所的な回転速度に基づき、複数の歯部２８のうちのいずれか１つから噴射時期までの所要時間を設定することで、燃料噴射制御を行った。これにより、上記いずれか１つの歯部２８から噴射時期とされる角度までの移行に要する所要時間を高精度に設定することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図９に、本実施形態にかかるタイミングロータ２６を示す。なお、図９において、先の図２に示す部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。

図示されるように、本実施形態では、クランク軸２４の一回転の整数分の１である「１５°ＣＡ」間隔に歯部２８を設ける。そして、欠け歯部２８の角度間隔を、「４５°ＣＡ」とする。このタイミングロータ２６は、自動４輪車の内燃機関において、従来用いられているものをガソリン機関１０に流用したものである。ただし、この場合、歯部２８間の間隔が、上記「５５°ＣＡ」の倍数とならないために、ガソリン機関１０の所定の運転状態についての各気筒における基準となる点火時期と歯部２８とを対応付けることができない。

そこで本実施形態では、４ストロークエンジンとしてのガソリン機関１０の各工程とタイミングロータ２６の各歯部２８との関係を、図１０に示すように設定する。すなわち、１番気筒の点火時期に対応する回転角度と特定の歯部２８とを一致させる。詳しくは、ここでは、欠け歯部２９に最近接した歯部２８を０番目の歯部２８とするとの前提の下、１１番目の歯部２８と１番気筒の点火時期とを一致させる。これにより、ガソリン機関１０の低回転速度運転時、１番気筒については、上記１１番目の歯部２８が検出されるときを点火時期とすることができる。

ただし、この場合、２番気筒の点火時期に対応する回転角度には、いずれの歯部２８も設けられていない。詳しくは、最近接して且つ進角側の歯部２８である３１番目の歯部２８と２番気筒の点火時期に対応する回転角度とは、間隔ΔＡだけ離間している。そこで本実施形態では、２番気筒の点火時期については、ガソリン機関１０の回転速度にかかわらず、２番気筒の圧縮上死点よりも進角の所定の２つ以上の被検出部間の間隔におけるクランク軸２４の局所的な回転速度に基づき歯部２８のいずれかから点火時期までの時間を予測することで、点火操作を行なう。

図１１に、ガソリン機関１０の低速度運転時における本実施形態の点火時期制御の処理手順を示す。この処理はＥＣＵ４０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図５及び図６に示した処理と同一の処理については、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ４０において回転速度が上記速度α以下であると判断されると、ステップＳ６０に移行する。そして、ステップＳ６０においては、１番気筒の上死点近傍であるか否かを判断する。この処理は、１番気筒の点火時期近傍の期間にあるか否かを判断するものである。そして、ステップＳ６０において肯定判断されるときには、ステップＳ４２，Ｓ４４の処理を行う。

一方、ステップＳ６０において、１番気筒の上死点近傍にないと判断されるときには、ステップＳ６２において、２番気筒の上死点近傍にあるか否かを判断する。この処理は、２番気筒の点火時期近傍の期間にあるか否かを判断するものである。そして、ステップＳ６２において肯定判断されるときには、ステップＳ６４に移行する。ステップＳ６４においては、歯部２８のいずれかから２番気筒の点火時期までの所要時間を予測することで、点火時期制御を行う。ここでは、２番気筒の点火時期と最近接して且つ進角側にある３1番目の歯部２８から点火時期までの所要時間を予測することが望ましい。この処理は、先の図６に示した処理と同様にして行えばよい。

なお、ステップＳ４０，Ｓ４２，Ｓ６２において否定判断されるときや、ステップＳ４４、Ｓ６４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）、（５）及び（６）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（７）ガソリン機関１０の所定の運転状態における１番気筒の基準となる点火時期と、特定の歯部２８とを一致させた。これにより、１番気筒については、特定の歯部２８の検出に基づき点火時期を定めることができるため、所定の運転状態においても点火時期を高精度に設定することができる。

（８）２番気筒の点火時期を、ガソリン機関１０の回転速度にかかわらず、圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の歯部２８間の間隔におけるクランク軸２４の局所的な回転速度に基づき、歯部２８のうちのいずれか１つから基準となる点火時期までの回転に要する時間を予測し、同時間の経過時を点火時期として設定した。これにより、２番気筒については、所定の歯部２８が検出されるタイミングを点火時期とする場合と比較して、点火時期を高精度に設定することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第１の実施形態において、歯部２８の間隔は、「１８°２０´」に限らない。図１３（ａ）に、歯部２８を、「１３°４５´」で等間隔にて２４個設け、欠け歯部２９の角度領域を「４３°４５´」とする例を示す。このように、歯部２８間の間隔等は適宜変更してよいが、この間隔を余り狭くするとＥＣＵ４０の演算負荷が過大となることを考慮することが望ましい。特に自動二輪車においては四輪車と比較して、クランク軸２４の回転速度が高回転となる傾向にあるため、ＥＣＵ４０の演算負荷の低減の観点から、「１０°ＣＡ」以上「２０°ＣＡ」以下とすることが望ましい。

・Ｖ型２気筒のガソリン機関１０としては、各気筒の上死点間の角度間隔θが「５５°ＣＡ」であるものに限らない。図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）に、角度間隔が「５３°ＣＡ」であるものを例示する。ここで、図１２（ｂ）は、歯部２８を、「１７°４０´」で等間隔にて１８個設け、欠け歯部２９の角度領域を「５９°４０´」とする例を示す。また、図１２（ｃ）は、歯部２８を、「１３°１５´」で等間隔にて２５個設け、欠け歯部２９の角度領域を「４２°」とする例を示す。

・上記第２の実施形態において、歯部２８の間隔は、「１５°ＣＡ」に限らない。クランク軸２４の１回転の整数分の１の間隔毎に歯部２８が設けられているなら、第２及び第３の実施形態の作用効果を好適に奏することができる。

・特定の歯部２８が検出されるタイミングを点火時期とする制御は、低速度運転状態に限らず、要は、局所的な回転速度に基づきいずれか１つの歯部２８から点火時期までの時間を精度良く設定することが困難な所定の運転状態であればよい。更に、特定の歯部２８が検出されるタイミングを点火時期とする制御を行わない制御システムであっても、局所的な回転速度に基づきいずれか１つの歯部２８から点火時期や噴射時期までの時間を設定するものにあっては、第１の実施形態で例示した本発明の適用は有効である。すなわち、この場合、上記いずれか１つの歯部２８と点火時期や噴射時期とは極力近接することが望ましく、これらの間隔の大小に応じて上記時間の設定精度が変動すると考えられる。このため、歯部２８間の間隔を「３６０°ＣＡ」の整数分の１とするのでは、各気筒間で時間の設定精度が変動するおそれがある。これに対し、第１の実施形態で例示した本発明を適用すれば、上記いずれか１つの歯部２８と点火時期や噴射時期との間隔を気筒間で一致させることができ、こうした問題を回避することができる。

・上記各実施形態においては、点火時期制御や燃料噴射操作を４ストロークに１回行う例を示したが、始動時においては、４ストロークに２回行ってもよい。すなわち、例えば第１の実施形態において、圧縮上死点近傍と対応する特定の歯部２８に加えて、排気上死点近傍と対応する特定の歯部２８（物理的にはこれらは互いに同一の歯部２８）が検出されるときに点火操作を行なってもよい。また、第２の実施形態においては、１番気筒については、圧縮上死点近傍及び排気上死点近傍の双方と対応する特定の歯部２８が検出されるときに点火操作を行ない、２番気筒については、上記圧縮上死点近傍及び排気上死点近傍の双方のタイミングを先の図６に示した処理と同様の処理によって設定すればよい。また、これに代えて、いずれの気筒においても、特定の歯部２８（１１番目の歯部２８及び３１番目の歯部２８）が検出されるときに点火操作を行なってもよい。

これにより、クランク軸２４の回転角度を４ストロークエンジンの各気筒の各工程と対応付けるいわゆる気筒判別処理が完了する前においてもガソリン機関１０において燃焼を生じさせることができ、ひいては、始動を迅速に行うことができる。

・内燃機関としては、ガソリン機関に限らず、ディーゼル機関であってもよい。この場合であっても、燃料噴射制御を高精度に行なうためには、本発明の適用は有効である。

・上記実施形態では、４ストロークエンジンとしてのガソリン機関１０において、回転角度センサ３０によって検出される回転角度と、４ストロークにおける角度とを対応付けるべく、カム角センサ３２を用いたが、これに限らない。例えば吸気通路１２内の圧力を検出する吸気圧センサを備え、吸気圧センサによって検出される吸気圧の挙動に基づき、回転角度センサ３０の回転角度と、４ストロークにおける角度との対応付けを行なってもよい。

・内燃機関としては、Ｖ型２気筒のものに限らない。要は、任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関に本発明を適用することは有効である。これは、こうした内燃機関にあっては、通常の「３６０°ＣＡ」の整数分の１の間隔で等間隔に歯部２８を設けるものでは、点火時期制御や燃料噴射制御を好適に行なうことが困難であるためである。

・その他、タイミングロータの被検出部（歯部２８）の構造や数については適宜変更してよい。

一実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかるタイミングロータの構造を拡大して示す平面図。 同実施形態にかかるタイミングロータの歯部と燃焼サイクル内の各行程との関係を示す図。 同実施形態にかかる回転速度の算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態にかかる点火時期制御の処理態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態にかかるタイミングロータの構造を拡大して示す平面図。 同実施形態にかかるタイミングロータの歯部と燃焼サイクル内の各行程との関係を示す図。 同実施形態にかかる点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。 第１の実施形態の変形例におけるタイミングロータの歯部と燃焼サイクル内の各行程との関係を示す図。

符号の説明

１０…ガソリン機関、１４…燃料噴射弁、２０…点火プラグ、２４…クランク軸、２６…タイミングロータ、２８…歯部、２９…欠け歯部、３０…回転角度センサ、４０…ＥＣＵ。

Claims (10)

1. 任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関に適用され、前記出力軸の回転に同期して回転するタイミングロータであって且つ複数の被検出部を備えるタイミングロータと、前記被検出部を検出する検出手段とを備えて前記内燃機関の出力を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
   前記被検出部が、前記角度間隔の整数分の１の間隔にて等間隔に設けられてなることを特徴とする内燃機関の制御システム。
2. 前記タイミングロータは、前記被検出部が設けられない欠部を有し、該欠部が前記等間隔よりも広いことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御システム。
3. 前記内燃機関がガソリン機関であり、
   前記内燃機関の所定の運転状態において、特定の被検出部が前記検出手段によって検出されるタイミングを点火時期とすることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御システム。
4. 前記内燃機関がガソリン機関であり、
   前記各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき、前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から点火時期までの時間を設定する点火時期設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。
5. 前記各気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき、前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から燃料噴射までの時間を設定する噴射量設定手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。
6. 任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関に適用され、前記出力軸の回転に同期して回転するタイミングロータであって且つ前記出力軸の１回転の整数分の１の間隔で等間隔に複数の被検出部を備えるタイミングロータと、前記被検出部を検出する検出手段とを備えて前記内燃機関の出力を制御する内燃機関の制御システムにおいて、
   前記内燃機関の出力制御のために気筒毎に設けられたアクチュエータの操作についての前記内燃機関の所定の運転状態における前記出力軸の回転角度のうちの特定の気筒の回転角度と、前記複数の被検出部のうちの特定の被検出部とを一致させてなることを特徴とする内燃機関の制御システム。
7. 前記所定の運転状態において、前記特定の気筒については前記特定の被検出部が前記検出手段によって検出されるタイミングを前記アクチュエータの操作時期として且つ、前記特定の気筒以外の気筒については、該気筒の圧縮上死点よりも進角した所定の２つ以上の被検出部間の間隔における前記出力軸の局所的な回転速度に基づき前記複数の被検出部のうちのいずれか１つの被検出部から前記操作についての回転角度までの回転に要する時間を予測しつつ、該時間の経過時を操作時期として設定する操作時期設定手段を備えることを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御システム。
8. 前記内燃機関がＶ型の２気筒の内燃機関であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。
9. 任意の２つの気筒のうちの一方の気筒のピストン上死点と他方の気筒のピストン上死点及び下死点のうちの近い方との間の角度間隔が内燃機関の出力軸の１回転の整数分の１とならない多気筒内燃機関に搭載され、前記出力軸の回転に同期して回転し且つ、該出力軸の回転角度を検出する検出手段によって検出される複数の被検出部を備える内燃機関のタイミングロータにおいて、
   前記被検出部が、前記角度間隔の整数分の１の間隔にて等間隔に設けられてなることを特徴とする内燃機関のタイミングロータ。
10. 前記被検出部が設けられない欠部を有し、該欠部が前記等間隔よりも広いことを特徴とする請求項９記載の内燃機関のタイミングロータ。

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