JP3634137B2 - Cylinder discrimination method and apparatus for internal combustion engine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃燃機関の気筒を判別する内燃機関の気筒判別方法及び気筒判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に用いられている内燃機関は、各気筒のピストンをクランクシャフトに連結することによってピストンの往復運動を回転運動に変換して取り出している。
ここで、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程のサイクルをクランクシャフトの２回転で行なう４サイクル内燃機関を多気筒連結している場合には、クランクシャフトの回転角度を検出するのみではどの気筒が点火時期、燃料噴射時期、排気位置等にあるか、すなわち気筒判別を正確に行なうことができない。
このため、通常は、クランクシャフトにタイミングベルト等の連結手段を介して連結され、吸排気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトの回転角度とクランクシャフトの回転角度とを検出し、両シャフトの回転角度に基づいて気筒判別を行なっている。
【０００３】
従来、特開平５−１３３２６８号公報に記載されているような内燃機関の気筒判別装置が知られている。しかしながら、この内燃機関の気筒判別装置は、クランクシャフトが３６０度回転しないと気筒判別を行うことができないため、エンジン始動時における点火制御や燃料噴射制御等の開始時期が遅れるという問題点があった。
そこで、特開平７−４３００号公報に記載されているような、クランクシャフトが３６０度回転する前に気筒判別を行うことができる内燃機関の気筒判別装置が開発されている。この内燃機関の気筒判別装置に用いられているカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タを図４ａ及び図４ｂに示す。
カムシャフトに連結されているカム角検出用ロ−タ１００は、強磁性材料により形成され、１８０度に渡る大径部１０１と、１８０度に渡る小径部１０２が設けられている。また、大径部１０１の回転方向始端より９０度〜１００度に渡り小径部１０２と同一径の凹部１０３が設けられ、小径部１０２の回転方向始端より８０度〜９０度に渡り大径部１０１と同一径の凸部１０４が設けられている。このカム角検出用ロ−タ１００の外周に対向してホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のカム角センサ１１０が配設されている。カム角センサ１１０は、例えばクランクシャフトが４番気筒の圧縮上死点（ＴＤＣ）位置にある状態で小径部１０２の回転方向始端より５度の位置に配設されている。
一方、クランクシャフトに連結されているクランク角検出用ロ−タ１２０は、強磁性材料で形成され、１０度間隔で歯１２１が設けられているとともに、連続する２つの歯を欠き落とした欠歯部１２３が設けられている。このクランク角検出用ロ−タ１２０の外周に対向してホール素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のクランク角センサ１３０が配設されている。クランク角センサ１３０は、例えばクランクシャフトが４番気筒の圧縮上死点の位置にある状態で欠歯部１２３の回転方向終端位置に配設されている。
カム角センサ１１０から出力されるカム角信号、クランク角センサ１３０から出力されるクランク角信号は、例えばカム角検出用ロ−タ１００、クランク角検出用ロ−タ１２０の外周との間隔が狭い時にＨｉ、広い時にＬｏとなる。
また、カム角センサ１１０からのカム角信号及びクランク角センサ１３０からのクランク角信号に基づいて気筒判別を行う気筒判別手段が設けられている。
【０００４】
この従来の内燃機関の気筒判別装置は、カム角信号及びクランク角信号に基づいて図５に示すように気筒判別を行う。
まず、クランク角信号の立上りから次の立上りまでの時間間隔、すなわちパルス間隔Ｔ（ｎ）を測定する。
そして、今回のパルス間隔Ｔ（ｎ）が前回のパルス間隔Ｔ（ｎ−１）より大きいか否かを判断し、大きい時、すなわち欠歯部１２３の位置にある時は、クランクシャフトがクランク角で０度か３６０度の位置にあると認識する。次いで、カム角信号がＨｉであるかＬｏであるかを判断し、Ｈｉであれば１番気筒の圧縮上死点位置であり、Ｌｏであれば４番気筒の圧縮上死点位置であると認識する。
一方、今回のパルス間隔Ｔ（ｎ）が前回のパルス間隔Ｔ（ｎ−１）より大きくない時、すなわち歯１２１の位置にある時は、クランクシャフトがクランク角で１８０度あるいは５４０度の位置にある状態を検出する。例えば、クランク角信号のパルスを２個計数する間にカム角信号がＨｉ→Ｌｏ→ＨｉあるいはＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏに変化する時点を検出する。そして、その時にカム角信号がＨｉであれば３番気筒の圧縮上死点位置であると認識し、Ｌｏであれば２番気筒の圧縮上死点位置であると認識する。さらに、この時のパルス間隔Ｔ（ｎ）に基づいてエンジン回転数を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の気筒判別装置は、クランクシャフトがクランク角で０度あるいは３６０度の位置にあることはクランク角検出用ロ−タの欠歯部１２３の検出とカム角信号のレベルとによって認識することができる。しかしながら、クランクシャフトがクランク角で１８０度あるいは５４０度の位置にあることはクランク角信号のパルスを２個計数する間にカム角信号がＨｉ→Ｌｏ→ＨｉあるいはＬｏ→Ｈｉ→Ｌｏに変化する時点を検出する必要がある。このため、複雑な処理が必要となり、気筒判別装置の負担が大きい。
本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、簡単な処理で、早期に気筒判別を行うことができる内燃機関の気筒判別方法及び気筒判別装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別方法であって、周縁部の全周に渡って基準角度毎に設けられている多数の歯と、前記歯の欠けた部位であり、所定角度毎に設けられている欠歯部とを備えるクランク角検出用ロータを前記クランクシャフトに装着した状態で、クランク角センサによって前記クランク角検出用ロータの欠歯部を検出することにより、前記クランクシャフトが複数の所定角度位置のいずれに位置するかを示すクランク角情報を求める工程と、ほぼ 180 °に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータを前記カムシャフトに装着した状態で、カム角センサによって前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を求める工程と、前記クランク角情報とカム角情報とに基づいて気筒判別を行う工程とを有することを特徴とする。
この内燃機関の気筒判別方法を用いれば、簡単な処理で、早期に気筒判別を行うことができる。
請求項２の発明によれば、クランク角情報を求める工程では、クランク角検出用ロータの歯を検出するクランク角センサが、任意の歯を検出したタイミングからその次の歯を検出するタイミングまでの間の時間間隔を記憶し、前回測定した時間間隔よりも今回測定した時間間隔が２倍以上であれば、欠歯部と判定することを特徴とする。
請求項３の発明は、各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別装置であって、前記クランクシャフトに装着されており、周縁部の全周に渡って基準角度毎に設けられている多数の歯と、前記歯の欠けた部位であり、所定角度毎に設けられている欠歯部とを備えるクランク角検出用ロータと、前記クランク角検出用ロータの欠歯部を検出することにより、前記クランクシャフトが複数の所定角度位置のいずれに位置するかを示すクランク角情報を出力するクランク角情報出力手段と、前記カムシャフトに装着されており、ほぼ 180 °に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータと、前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を出力するカム角情報出力手段と、前記クランク角情報とカム角情報とに基づいて気筒判別を行う気筒判別手段とを有することを特徴とする。
請求項３に記載の内燃機関の気筒判別装置を用いれば、構成が簡単である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１ａは本発明の一実施の形態で用いるカム角検出用ロ−タを、図１ｂはクランク角検出用ロ−タを示す。本実施の形態は、８気筒エンジンに適用したものである。
カム角検出用ロ−タ１０は、強磁性体で形成され、カム角検出用ロ−タ１０が１８０度の区間のいずれに位置しているかを示すカム角情報を形成する大径部１１と小径部１２がほぼ１８０度に渡り設けられている。このカム角検出用ロ−タ１０の外周に対向して、大径部１１及び小径部１２を検出するホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のカム角センサ２０が配設されている。
クランク角検出用ロ−タ３０は、強磁性体で形成され、基準角度、図１ｂでは１０度毎に歯３１が設けられている。また、クランク角検出用ロ−タ３０には、クランク角検出用ロ−タ３０が複数の所定回転角度位置のいずれに位置しているかを示すクランク角情報を形成する部材が設けられている。図では、０度の回転角度位置を示すために１個の歯が欠き落とされた２０度の欠歯部３３、９０度の回転角度位置を示すために２個の歯が欠き落とされた３０度の欠歯部３４、１８０度の回転角度位置を示すために３個の歯が且つき落とされた４０度の欠歯部３５、２７０度の回転角度位置を示すために４個の歯が欠き落とされた５０度の欠歯部３６が設けられている。このクランク角検出用ロ−タ３０の外周に対向して、歯３１、欠歯部３３〜３６を検出するホ−ル素子や磁気抵抗素子を用いた磁気センサ等のクランク角センサ４０が配設されている。
カム角センサ２０及びクランク角センサ４０の出力信号は、カム角検出用ロ−タ１０及びクランク角検出用ロ−タ３０との距離が小さい場合にＨｉ、大きい場合にＬｏとなる。
なお、カム角検出用ロ−タ１０とカム角センサ２０とによって本発明のカム角情報出力手段が構成され、クランク角検出用ロ−タ３０とクランク角センサ４０とによって本発明のクランク角情報出力手段が構成されている。
【０００８】
次に、本発明の内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態の構成を図２に示す。気筒判別装置は、カム角検出用ロ−タ（図示せず）、カム角センサ２０、クランク角検出用ロ−タ（図示せず）、クランク角センサ４０、気筒判別手段５０に等より構成されている。
気筒判別手段５０は、中央演算処理回路（ＭＰＵ）５１、中央演算処理回路５１等にマスタ−クロックを供給するクロック発生器５２、クランク角センサ４０から出力されるクランク角信号をパルス信号に波形整形するパルス判別回路５３、カム角センサ２０からのカム角信号やパルス判別回路５３により波形整形されたクランク角センサ４０からのクランク角信号を入力する入力ポ−ト５４、処理プログラム等を格納したリ−ドオンリメモリ（ＲＯＭ）５５、作業領域等として用いられるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５５、これらを接続するバスライン５７を備えている。なお、パルス判別回路はセンサに内蔵されている場合もある。
【０００９】
気筒判別手段５０による気筒判別処理を図３に示すタイムチャ−ト図を用いて説明する。なお、図３のクランク角信号は、クランク角センサ４０が歯３１を検出している時にＬｏ、欠歯部３３〜３６を検出している時にＨｉとなっている。まず、気筒判別手段５０は、クランク角センサ４０から出力されるクランク角信号の各周期の時間間隔Ｔ（ｎ）を計測する。各周期の時間間隔Ｔ（ｎ）は、例えば、クランク角信号の立上りから立下りまでの時間間隔（Ｈｉ時間間隔）ＴＨ（ｎ）及び立下りから立上りまでの時間間隔（Ｌｏ時間間隔）ＴＬ（ｎ）を計測し、Ｔ（ｎ）＝ＴＨ（ｎ）＋ＴＬ（ｎ）により計測する。本実施の形態では、歯３１が設けられている基準角度部分に対応する時間間隔をｔ０とした場合、欠歯部３３、３４、３５、３６に対応する時間間隔ｔ１〜ｔ４が、ｔ１＝２ｔ０、ｔ２＝３ｔ０、ｔ３＝４ｔ０、ｔ４＝５ｔ０となるように設定している。
【００１０】
次に、計測した時間間隔Ｔ（ｎ）と前回の時間間隔Ｔ（ｎ−１）とに基づいてクランク角検出用ロ−タ３０の回転角度位置を認識する。例えば、時間間隔の比［Ｔ（ｎ）／Ｔ（ｎ−１）］を求め、求めた比がほぼ１の時には０度、９０度、１８０度、２７０度以外の回転角度位置にあると認識し、比がほぼ２の時には欠歯部３３、すなわち０度の回転角度位置にあると認識し、比がほぼ３の時には欠歯部３４、すなわち９０度の回転角度位置にあると認識し、比がほぼ４の時には欠歯部３５、すなわち１８０度の回転角度位置にあると認識し、比がほぼ５の時には欠歯部３６、すなわち２７０度の回転角度位置にあると認識する。
４サイクル内燃機関はクランクシャフトの２回転によって各行程を実行するため、クランクシャフトの回転角度位置を認識しただけでは正確に気筒判別を行なうことができない。
そこで、このようにして認識したクランクシャフトの回転角度位置とカム角センサ２０から出力されるカム角信号に含まれているカム角情報、この場合カム角信号のＨｉあるいはＬｏ状態とに基づいて気筒判別を行なう。
【００１１】
時間間隔の比がほぼ１の時は、クランク角検出用ロ−タ３０が０度、９０度、１８０度、２７０度以外の回転角度位置にあるため気筒判別を行うことができない。しかしながら、この時はクランク角検出用ロ−タ３０が基準角度、図では１０度回転したことになるから、求めた時間間隔Ｔ（ｎ）に基づいてエンジンの回転数を求める。エンジンの回転数は、例えば、６０／［３６×Ｔ（ｎ）］により求めることができる。
一方、時間間隔の比がほぼ１でない時は、クランク角検出用ロ−タ３０が０度、９０度、１８０度、２７０度のいずれかの回転角度位置にあるから、カム角信号がＨｉかＬｏかを判断して気筒判別を行う。
時間間隔の比がほぼ２でカム角信号がＬｏの場合には、クランク角検出用ロ−タ３０がクランク角で０度の位置、すなわち１番気筒の圧縮上死点、６番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ２でカム角信号がＨｉの場合には、クランクシャフトがクランク角で３６０度の位置、すなわち６番気筒の圧縮上死点、１番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ３でカム角信号がＬｏの場合には、クランクシャフトがクランク角で９０度の位置、すなわち８番気筒の圧縮上死点、５番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ３でカム角信号がＨｉの場合には、クランクシャフトがクランク角で４５０度の位置、すなわち５番気筒の圧縮上死点、８番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ４でカム角信号がＬｏの場合には、クランクシャフトがクランク角で１８０度の位置、すなわち４番気筒の圧縮上死点、７番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ４でカム角信号がＨｉの場合には、クランクシャフトがクランク角で５４０度の位置、すなわち７番気筒の圧縮上死点、４番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ５でカム角信号がＨｉの場合には、クランクシャフトがクランク角で２７０度の位置、すなわち３番気筒の圧縮上死点、２番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
時間間隔の比がほぼ５でカム角信号がＬｏの場合には、クランクシャフトがクランク角で６３０度の位置、すなわち２番気筒の圧縮上死点、３番気筒の排気上死点の位置にあると認識する。
このように、本実施の形態では、クランク角検出用ロ−タに設けた欠歯部３３〜３６とカム角検出用ロ−タに設けた大径部及び小径部を検出すればよいため、簡単な処理で、早期に気筒判別を行うことができる。
【００１２】
以上の実施の形態では、８気筒エンジンに適用した場合を説明したが、本発明は、４気筒エンジンや６気筒エンジン等種々の気筒数のエンジンに適用することができる。
また、基準角度を１０度としたが、基準角度は、１０度に限定されず、種々変更可能である。
また、欠歯部の角度を基準角度の整数倍に設定したが、欠歯部の角度は、これに限定されず、歯が設けられている部分と区別することができ、且つクランクシャフトが所定回転角度位置にあることを検出することができればよい。
また、欠歯部の数や配置位置は、気筒数等に応じて適宜変更可能である。
また、クランク角情報を形成する部材を欠歯部によって構成したが、クランク角情報を形成する部材の構成は、欠歯部に限定されず、クランクシャフトが複数の所定回転角度位置にあることを検出できればよい。
また、カム角情報を形成する部材をカム角検出用ロ−タに設けた大径部及び小径部によって構成したが、カム角情報を形成する部材は、大径部及び小径部に限定されず、カムシャフトが１８０度に渡る区間のいずれに位置するかを検出することができればよい。
また、カム角センサ及びクランク角センサとして磁気センサを用いたが、これらのセンサは、反射式あるいは透過式の光学式センサ、機械式センサ種々のセンサを用いることができる。
また、カム角検出用ロ−タやクランク角検出用ロ−タ等の配置関係は図３に示した配置関係に限定されない。
また、気筒判別装置の構成は、図２に示した構成に限定されない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項２に記載の内燃機関の気筒判別方法を用いれば、簡単な処理で、早期に気筒判別を行うことができる。
また、請求項３に記載の内燃機関の気筒判別装置を用いれば、構成が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態で用いるカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タの構成図である。
【図２】本発明の内燃機関の気筒判別装置の一実施の形態のブロック構成図である。
【図３】カム角信号及びクランク角信号と気筒判別位置との関係を示すタイミングチャ−ト図である。
【図４】従来のカム角検出用ロ−タ及びクランク角検出用ロ−タの構成図である。
【図５】従来例におけるカム角信号及びクランク角信号と気筒判別位置との関係を示すタイミングチャ−ト図である。
【符号の説明】
１０、１００ カム角検出用ロ−タ
１１、１０１ 大径部
１２、１０２ 小径部
２０、１１０ カム角検出センサ
３０、１２０ クランク角検出用ロ−タ
３１、１２１ 歯
３３、３４、３５、３６、１２３ 欠歯部
４０、１３０ クランク角センサ
５０ 気筒判別手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder discriminating method and a cylinder discriminating apparatus for an internal combustion engine that discriminate cylinders of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An internal combustion engine used in an automobile or the like converts a piston's reciprocating motion into a rotational motion and extracts it by connecting the piston of each cylinder to a crankshaft.
Here, when a four-cycle internal combustion engine in which a four-stroke cycle of intake, compression, expansion, and exhaust is performed by two rotations of the crankshaft is connected to a multi-cylinder, which cylinder only needs to be detected by detecting the rotation angle of the crankshaft. Is in the ignition timing, fuel injection timing, exhaust position, etc., that is, cylinder discrimination cannot be performed accurately.
For this reason, normally, the rotation angle of the camshaft and the rotation angle of the crankshaft, which are connected to the crankshaft via connecting means such as a timing belt and have a cam for opening and closing the intake and exhaust valves, are detected. Cylinder discrimination is performed based on the rotation angle.
[0003]
Conventionally, a cylinder discrimination device for an internal combustion engine as described in JP-A-5-133268 is known. However, this cylinder discrimination device of the internal combustion engine has a problem that the start timing of ignition control, fuel injection control, etc. at the time of engine start is delayed because the cylinder cannot be discriminated unless the crankshaft rotates 360 degrees. .
Accordingly, a cylinder discrimination device for an internal combustion engine has been developed that can perform cylinder discrimination before the crankshaft rotates 360 degrees, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-4300. 4a and 4b show a cam angle detection rotor and a crank angle detection rotor used in the cylinder discrimination device of the internal combustion engine.
The cam angle detecting rotor 100 connected to the camshaft is made of a ferromagnetic material, and is provided with a large-diameter portion 101 extending 180 degrees and a small-diameter portion 102 extending 180 degrees. Further, a recess 103 having the same diameter as that of the small-diameter portion 102 is provided 90 to 100 degrees from the rotation direction start end of the large-diameter portion 101, and the large-diameter portion 101 is 80 to 90 degrees from the rotation direction start end of the small-diameter portion 102. The convex part 104 of the same diameter is provided. A cam angle sensor 110 such as a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element is disposed facing the outer periphery of the cam angle detection rotor 100. The cam angle sensor 110 is disposed, for example, at a position 5 degrees from the rotation direction start end of the small diameter portion 102 in a state where the crankshaft is at the compression top dead center (TDC) position of the fourth cylinder.
On the other hand, the crank angle detection rotor 120 connected to the crankshaft is made of a ferromagnetic material, provided with teeth 121 at intervals of 10 degrees, and missing teeth with two consecutive teeth missing. A portion 123 is provided. A crank angle sensor 130 such as a magnetic sensor using a Hall element or a magnetoresistive element is disposed opposite to the outer periphery of the crank angle detection rotor 120. The crank angle sensor 130 is disposed at the rotational end position of the missing tooth portion 123 in a state where, for example, the crankshaft is at the compression top dead center position of the fourth cylinder.
For example, the cam angle signal output from the cam angle sensor 110 and the crank angle signal output from the crank angle sensor 130 are narrowly spaced from the outer periphery of the cam angle detection rotor 100 and the crank angle detection rotor 120. Hi at times, Lo at wide.
In addition, cylinder discrimination means for performing cylinder discrimination based on the cam angle signal from the cam angle sensor 110 and the crank angle signal from the crank angle sensor 130 is provided.
[0004]
This conventional cylinder discrimination device for an internal combustion engine performs cylinder discrimination as shown in FIG. 5 based on the cam angle signal and the crank angle signal.
First, the time interval from the rise of the crank angle signal to the next rise, that is, the pulse interval T (n) is measured.
Then, it is determined whether or not the current pulse interval T (n) is larger than the previous pulse interval T (n−1). It is recognized that the position is 0 degree or 360 degrees. Next, it is determined whether the cam angle signal is Hi or Lo. If it is Hi, it is the compression top dead center position of the first cylinder, and if it is Lo, it is the compression top dead center position of the fourth cylinder. recognize.
On the other hand, when the current pulse interval T (n) is not larger than the previous pulse interval T (n−1), that is, when the tooth 121 is in position, the crankshaft is at a crank angle of 180 ° or 540 °. Detect a condition. For example, the time point when the cam angle signal changes from Hi → Lo → Hi or Lo → Hi → Lo while counting two pulses of the crank angle signal is detected. At that time, if the cam angle signal is Hi, it is recognized as the compression top dead center position of the third cylinder, and if it is Lo, it is recognized as the compression top dead center position of the second cylinder. Further, the engine speed is detected based on the pulse interval T (n) at this time.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional internal combustion engine cylinder discriminating device, the fact that the crankshaft is at a 0 or 360 degree crank angle is recognized by the detection of the missing tooth portion 123 of the crank angle detecting rotor and the level of the cam angle signal. can do. However, if the crankshaft is at a position of 180 degrees or 540 degrees in crank angle, the cam angle signal changes from Hi → Lo → Hi or Lo → Hi → Lo while counting two pulses of the crank angle signal. Need to be detected. For this reason, complicated processing is required, and the burden of the cylinder discrimination device is large.
The present invention was devised to solve such problems, and provides a cylinder discrimination method and a cylinder discrimination device for an internal combustion engine that can perform cylinder discrimination at an early stage with simple processing. Let it be an issue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above-described problems are solved by the inventions of the claims.
The invention according to claim 1 is a cylinder discrimination method for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft, wherein the reference angle extends over the entire circumference of the peripheral portion. The crankshaft is mounted on the crankshaft with a crank angle detecting rotor provided with a large number of teeth provided every time and a portion where the teeth are missing, and a missing tooth portion provided every predetermined angle. by detecting the toothless portion of the crank angle detecting rotor by angular sensor, a step of determining a crank angle information indicating whether the crankshaft is positioned at any of a plurality of predetermined angular positions, provided over substantially 180 ° With the cam angle detection rotor having a large diameter portion and a small diameter portion mounted on the cam shaft, the cam angle detection rotor is By detecting part or the small diameter portion, a step of determining a cam angle information indicating whether the camshaft is positioned at any of the section over 180 °, the cylinder discrimination based on said crank angle information and the cam angle information And performing the process .
If this cylinder discrimination method for an internal combustion engine is used, cylinder discrimination can be performed early with simple processing.
According to the second aspect of the present invention, in the step of obtaining the crank angle information, the crank angle sensor that detects the teeth of the crank angle detecting rotor is from the timing at which an arbitrary tooth is detected to the timing at which the next tooth is detected. The time interval is memorized, and if the time interval measured this time is twice or more than the time interval measured last time, it is determined as a missing tooth portion.
The invention of claim 3 is a cylinder discrimination device for an internal combustion engine having a crankshaft connected to the piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft, and is mounted on the crankshaft, A crank angle detecting rotor comprising a large number of teeth provided for every reference angle over the entire circumference of the part, and a missing tooth part that is a part where the teeth are missing and is provided for each predetermined angle; by detecting the toothless portion of the crank angle detecting rotor, a crank angle information output means for outputting a crank angle information indicating whether the crankshaft is positioned at any of a plurality of predetermined angular positions, said cam shaft It is attached, and the cam angle detecting rotor and a large diameter portion and a small diameter portion provided over approximately 180 °, the large diameter portion or the small diameter portion of the cam angle detecting rotor By leaving a cam angle information output means for outputting the cam angle information indicating whether the camshaft is positioned at any of the section over 180 °, the cylinder discrimination based on said crank angle information and the cam angle information And a cylinder discriminating means for performing .
If the cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to claim 3 is used, the configuration is simple.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1a shows a cam angle detecting rotor used in an embodiment of the present invention, and FIG. 1b shows a crank angle detecting rotor. The present embodiment is applied to an 8-cylinder engine.
The cam angle detection rotor 10 is made of a ferromagnetic material, and has a large diameter portion 11 that forms cam angle information indicating in which of the 180 degree sections the cam angle detection rotor 10 is located. The small diameter portion 12 is provided over almost 180 degrees. A cam angle sensor 20 such as a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element that detects the large diameter portion 11 and the small diameter portion 12 is disposed opposite to the outer periphery of the cam angle detection rotor 10. ing.
The crank angle detection rotor 30 is made of a ferromagnetic material, and is provided with teeth 31 every 10 degrees in the reference angle, FIG. 1b. Further, the crank angle detecting rotor 30 is provided with a member for forming crank angle information indicating which of the plurality of predetermined rotation angle positions the crank angle detecting rotor 30 is located. In the figure, a 20-degree missing tooth portion 33 in which one tooth is missing to show a rotation angle position of 0 degree, and two teeth are missing to show a rotation angle position of 90 degrees in the figure. The tooth part 34 of the degree, three teeth are shown to show the rotational angle position of 180 degrees, and the tooth part 35 of 40 degrees is scraped off and four teeth are shown to show the rotational angle position of 270 degrees. A missing tooth portion 36 of 50 degrees is provided. A crank angle sensor 40 such as a magnetic sensor using a hall element or a magnetoresistive element that detects the teeth 31 and the missing tooth portions 33 to 36 is disposed opposite to the outer periphery of the crank angle detection rotor 30. Has been.
The output signals of the cam angle sensor 20 and the crank angle sensor 40 are Hi when the distance from the cam angle detecting rotor 10 and the crank angle detecting rotor 30 is small, and Lo when the distance is large.
The cam angle detection rotor 10 and the cam angle sensor 20 constitute the cam angle information output means of the present invention. The crank angle detection rotor 30 and the crank angle sensor 40 constitute the crank angle information of the present invention. Output means is configured.
[0008]
Next, FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of the cylinder discrimination device for an internal combustion engine of the present invention. The cylinder discrimination device includes a cam angle detection rotor (not shown), a cam angle sensor 20, a crank angle detection rotor (not shown), a crank angle sensor 40, a cylinder discrimination means 50, and the like. ing.
The cylinder discriminating means 50 has a central arithmetic processing circuit (MPU) 51, a clock generator 52 for supplying a master clock to the central arithmetic processing circuit 51 and the like, and a crank angle signal output from the crank angle sensor 40 as a pulse signal. A pulse discriminating circuit 53, a cam angle signal from the cam angle sensor 20, an input port 54 for inputting a crank angle signal from the crank angle sensor 40 whose waveform is shaped by the pulse discriminating circuit 53, a processing program and the like stored therein. -A memory (ROM) 55, a random access memory (RAM) 55 used as a work area, and a bus line 57 for connecting them. The pulse discrimination circuit may be built in the sensor.
[0009]
The cylinder discrimination process by the cylinder discrimination means 50 will be described with reference to the time chart shown in FIG. The crank angle signal in FIG. 3 is Lo when the crank angle sensor 40 detects the teeth 31 and Hi when the missing tooth portions 33 to 36 are detected. First, the cylinder discriminating means 50 measures the time interval T (n) of each cycle of the crank angle signal output from the crank angle sensor 40. The time interval T (n) of each cycle includes, for example, a time interval (Hi time interval) TH (n) from the rise to the fall of the crank angle signal and a time interval (Lo time interval) TL ( n) is measured and measured by T (n) = TH (n) + TL (n). In the present embodiment, when the time interval corresponding to the reference angle portion where the teeth 31 are provided is t0, the time intervals t1 to t4 corresponding to the missing tooth portions 33, 34, 35, and 36 are t1 = 2t0. T2 = 3t0, t3 = 4t0, and t4 = 5t0.
[0010]
Next, the rotational angle position of the crank angle detection rotor 30 is recognized based on the measured time interval T (n) and the previous time interval T (n−1). For example, a time interval ratio [T (n) / T (n-1)] is obtained, and when the obtained ratio is approximately 1, it is recognized that the rotation angle position is other than 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees. When the ratio is approximately 2, the tooth missing part 33 is recognized as being at a rotation angle position of 0 degrees, and when the ratio is approximately 3, the tooth missing part 34 is recognized as being at a rotation angle position of 90 degrees, When the ratio is approximately 4, it is recognized that the tooth missing portion 35 is located at a rotation angle position of 180 degrees, and when the ratio is approximately 5, it is recognized that the tooth missing portion 36 is located at a rotation angle position of 270 degrees.
Since the 4-cycle internal combustion engine executes each stroke by two rotations of the crankshaft, it is not possible to accurately determine the cylinder only by recognizing the rotation angle position of the crankshaft.
Therefore, based on the recognized rotational angle position of the crankshaft and the cam angle information included in the cam angle signal output from the cam angle sensor 20, in this case, the cylinder based on the Hi or Lo state of the cam angle signal. Make a decision.
[0011]
When the time interval ratio is approximately 1, the crank angle detection rotor 30 is in a rotational angle position other than 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, so that cylinder discrimination cannot be performed. However, at this time, the crank angle detection rotor 30 has rotated at a reference angle, which is 10 degrees in the figure, and therefore the engine speed is determined based on the determined time interval T (n). The engine speed can be determined by, for example, 60 / [36 × T (n)].
On the other hand, when the time interval ratio is not approximately 1, the crank angle detection rotor 30 is at any rotation angle position of 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, so the cam angle signal is Hi. Cylinder discrimination is performed by determining whether it is Lo.
When the time interval ratio is approximately 2 and the cam angle signal is Lo, the crank angle detection rotor 30 is located at a crank angle of 0 degrees, that is, the compression top dead center of the first cylinder and the exhaust of the sixth cylinder. Recognize at the top dead center position.
When the time interval ratio is approximately 2 and the cam angle signal is Hi, the crankshaft is at a 360 ° crank angle, that is, the compression top dead center of the sixth cylinder and the exhaust top dead center of the first cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 3 and the cam angle signal is Lo, the crankshaft is at the 90 ° crank angle, that is, the compression top dead center of the eighth cylinder and the exhaust top dead center of the fifth cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 3 and the cam angle signal is Hi, the crankshaft is at a 450 degree crank angle, that is, the compression top dead center of the fifth cylinder and the exhaust top dead center of the eighth cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 4 and the cam angle signal is Lo, the crankshaft is at a 180 degree crank angle, that is, the compression top dead center of the fourth cylinder and the exhaust top dead center of the seventh cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 4 and the cam angle signal is Hi, the crankshaft is at a position where the crank angle is 540 degrees, that is, the compression top dead center of the seventh cylinder and the exhaust top dead center of the fourth cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 5 and the cam angle signal is Hi, the crankshaft is at the 270 degree crank angle, that is, the compression top dead center of the third cylinder and the exhaust top dead center of the second cylinder. Recognize that there is.
When the time interval ratio is approximately 5 and the cam angle signal is Lo, the crankshaft is at a crank angle of 630 degrees, that is, the compression top dead center of the second cylinder and the exhaust top dead center of the third cylinder. Recognize that there is.
As described above, in the present embodiment, the missing tooth portions 33 to 36 provided in the crank angle detection rotor and the large diameter portion and the small diameter portion provided in the cam angle detection rotor may be detected. Cylinder discrimination can be performed early by simple processing.
[0012]
Although the case where the present invention is applied to an 8-cylinder engine has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to engines having various numbers of cylinders such as a 4-cylinder engine and a 6-cylinder engine.
Further, although the reference angle is 10 degrees, the reference angle is not limited to 10 degrees and can be variously changed.
Further, the angle of the missing tooth portion is set to an integral multiple of the reference angle, but the angle of the missing tooth portion is not limited to this, and can be distinguished from the portion where the teeth are provided, and the crankshaft is predetermined. What is necessary is just to be able to detect that it exists in a rotation angle position.
Further, the number and arrangement positions of the missing teeth can be appropriately changed according to the number of cylinders and the like.
In addition, although the member that forms the crank angle information is configured by the missing tooth portion, the configuration of the member that forms the crank angle information is not limited to the missing tooth portion, and the crankshaft is at a plurality of predetermined rotation angle positions. It only has to be detected.
In addition, the member that forms the cam angle information is configured by the large diameter portion and the small diameter portion provided in the cam angle detection rotor, but the member that forms the cam angle information is not limited to the large diameter portion and the small diameter portion. It suffices if the camshaft can be detected in any of the sections over 180 degrees.
Further, although the magnetic sensor is used as the cam angle sensor and the crank angle sensor, various sensors such as a reflection type or a transmission type optical sensor or a mechanical sensor can be used.
Further, the arrangement relationship of the cam angle detection rotor, the crank angle detection rotor, and the like is not limited to the arrangement relationship shown in FIG.
Further, the configuration of the cylinder discrimination device is not limited to the configuration shown in FIG.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, by using the cylinder discrimination method for an internal combustion engine according to claim 1 and claim 2, cylinder discrimination can be performed early with simple processing.
If the cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to claim 3 is used, the configuration is simple.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cam angle detecting rotor and a crank angle detecting rotor used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a cylinder discrimination device for an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a timing chart showing a relationship between a cam angle signal and a crank angle signal and a cylinder discrimination position.
FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional cam angle detection rotor and crank angle detection rotor.
FIG. 5 is a timing chart showing a relationship between a cam angle signal and a crank angle signal and a cylinder discrimination position in a conventional example.
[Explanation of symbols]
10, 100 Cam angle detection rotor 11, 101 Large diameter portion 12, 102 Small diameter portion 20, 110 Cam angle detection sensor 30, 120 Crank angle detection rotor 31, 121 Teeth 33, 34, 35, 36, 123 Missing portion 40, 130 Crank angle sensor 50 Cylinder discrimination means

Claims (3)

各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別方法であって、
周縁部の全周に渡って基準角度毎に設けられている多数の歯と、前記歯の欠けた部位であり、所定角度毎に設けられている欠歯部とを備えるクランク角検出用ロータを前記クランクシャフトに装着した状態で、クランク角センサによって前記クランク角検出用ロータの欠歯部を検出することにより、前記クランクシャフトが複数の所定角度位置のいずれに位置するかを示すクランク角情報を求める工程と、
ほぼ 180 °に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータを前記カムシャフトに装着した状態で、カム角センサによって前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を求める工程と、
前記クランク角情報とカム角情報とに基づいて気筒判別を行う工程と、
を有することを特徴とする内燃機関の気筒判別方法。A cylinder discrimination method for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft,
A crank angle detecting rotor comprising a large number of teeth provided at every reference angle over the entire circumference of the peripheral edge portion and a missing tooth portion provided at every predetermined angle, which is a portion lacking the teeth. while wearing the crankshaft, by detecting the toothless portion of the crank angle detecting rotor by the crank angle sensor, a crank angle information indicating whether the crankshaft is positioned at any of a plurality of predetermined angular positions The desired process;
With the cam angle detection rotor having a large diameter portion and a small diameter portion provided over approximately 180 ° mounted on the cam shaft, the cam angle sensor uses a large or small diameter portion of the cam angle detection rotor. by detecting the, a step of determining a cam angle information indicating whether the camshaft is positioned at any of the section over 180 °,
Performing cylinder discrimination based on the crank angle information and the cam angle information ;
A cylinder discrimination method for an internal combustion engine, comprising: 請求項１に記載された内燃機関の気筒判別方法であって、A cylinder discrimination method for an internal combustion engine according to claim 1,
クランク角情報を求める工程では、クランク角検出用ロータの歯を検出するクランク角センサが、任意の歯を検出したタイミングからその次の歯を検出するタイミングまでの間の時間間隔を記憶し、前回測定した時間間隔よりも今回測定した時間間隔が２倍以上であれば、欠歯部と判定することを特徴とする内燃機関の気筒判別方法。  In the process of obtaining the crank angle information, the crank angle sensor that detects the teeth of the rotor for detecting the crank angle stores the time interval between the timing of detecting an arbitrary tooth and the timing of detecting the next tooth. A cylinder discrimination method for an internal combustion engine, characterized in that if the time interval measured this time is twice or more than the measured time interval, it is determined as a missing tooth portion. 各気筒のピストンに連結されたクランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結されたカムシャフトを有する内燃機関の気筒判別装置であって、
前記クランクシャフトに装着されており、周縁部の全周に渡って基準角度毎に設けられている多数の歯と、前記歯の欠けた部位であり、所定角度毎に設けられている欠歯部とを備えるクランク角検出用ロータと、
前記クランク角検出用ロータの欠歯部を検出することにより、前記クランクシャフトが複数の所定角度位置のいずれに位置するかを示すクランク角情報を出力するクランク角情報出力手段と、
前記カムシャフトに装着されており、ほぼ 180 °に渡り設けられている大径部と小径部とを備えるカム角検出用ロータと、
前記カム角検出用ロータの大径部あるいは小径部を検出することにより、前記カムシャフトが180°に渡る区間のいずれに位置するかを示すカム角情報を出力するカム角情報出力手段と、
前記クランク角情報とカム角情報とに基づいて気筒判別を行う気筒判別手段と、
を有することを特徴とする内燃機関の気筒判別装置。A cylinder discrimination device for an internal combustion engine having a crankshaft connected to a piston of each cylinder and a camshaft connected to the crankshaft,
A large number of teeth that are attached to the crankshaft and are provided at every reference angle over the entire circumference of the peripheral portion, and a missing tooth portion that is a portion where the teeth are missing and is provided at every predetermined angle A crank angle detection rotor comprising:
Crank angle information output means for outputting crank angle information indicating which of the plurality of predetermined angular positions the crankshaft is located by detecting a missing tooth portion of the crank angle detecting rotor ;
A cam angle detection rotor that is mounted on the camshaft and includes a large diameter portion and a small diameter portion that are provided over approximately 180 °;
Cam angle information output means for outputting cam angle information indicating in which section the camshaft is located over 180 ° by detecting a large diameter portion or a small diameter portion of the cam angle detection rotor ;
Cylinder discrimination means for performing cylinder discrimination based on the crank angle information and the cam angle information;
A cylinder discrimination device for an internal combustion engine characterized by comprising:

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