JPH0321815A - 内燃機関のクランク角検出装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関のクランク角検出”７６Ｈに関し、特
に機関始動時における検出精度を向上した装置に関する
。

く従来の技術〉 従来から、燃料供給時期や点火時期などを電子制御する
よう構成された内燃機関においては、クランク角検出装
置を備え、これによって検出されるクランク角位置に基
づいて各種機関制御時期をコントロールするようにして
いる（特開昭５９１５５５４０号公報等参照）． クランク角検出装置としては、例えば、機関回転に同期
して回転するシグナルプレートの同一円周上に、クラン
ク軸の基準角度位置（例えば４気筒では、１８０゜間隔
に４か所）に対応させてスリットを形成し、このシグナ
ルプレートを挾んで一方に光源を、他方に検出部を設け
、スリットを通過した光を検出部で検出することにより
、スリノト通過光を検出したときにハイレベルとなるパ
ルス信号を出力するよう構成した光学式のクランク角セ
ンサがある． そして、このようなクランク角センサから出力されるパ
ルス信号の立ち上がりが、検出したい基準角度位置相当
となるように設定し、スライスレベルとの比較によって
パルス信号の立ち上がりを判別して、クランク軸の基準
角度位置が検出されるようにしている。

かかる基準角度位置の検出を受けて行われる機関制御と
しては、例えば第８図に示すように、基準角度位置が検
出されたときに燃料噴射弁等による燃料供給を開始する
燃料供給開始時期の制御がある。第８図に示す例では、
機関が始動されると、最初のパルス信号の立ち上がりで
所定時間の燃料噴射が開始され、その次の立ち上がりで
は燃料供給を行わず、２回目の立ち上がりで再び燃料が
供給されるようになっており、以後、パルス信号の２回
の立ち上がりに対して１回だけ燃料供給が行われる． 〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、機関の停止状態において、クランク角センサ
からのパルス信号がハイレベルになっているときに、機
関を始動させるためのスタータモータ（セルモータ）の
駆動によって大きな電圧降下が発生すると、第９図に示
すように、この電圧降下の影響を受けてクランク角セン
サのパルス信号もクランク角とは無関係に降下してしま
い、この電圧降下による信号レベルの低下が復帰したと
きに、正常時のパルスの立ち上がりと区別できないため
に、基準角度位置が検出された状態となってしまう。

このようにして、基準角度位置が誤検出されると、前述
のように基準角度位置毎に燃料供給するｔＭ戒のもので
は、余分な燃料が供給されることになり、機関始動時の
燃料供給精度が悪化して始動性が低下するという問題が
ある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、機関始
動時における電圧降下によって基準角度位置が誤検出さ
れることを回避して、機関始動時における機関制御性を
向上させることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため、本発明では、第１図に示すように、クランク
軸の基準角度位置毎に立ち上がる検出パルス信号を出力
するクランク角検出手段と、前記検出パルス信号と所定
のスライスレベルとを比較することにより検出パルス信
号の立ち上がりを判別して前記基準角度位置を検出する
基準角度位置検出手段と、機関の停止状態において前記
クランク角検出手段から出力された検出パルス信号がハ
イレベルであるときに機関始動から所定期間だけ前記基
準角度位置検出手段による基準角度位置の検出を無効に
する所定期間無効処理手段と、を含んでクランク角検出
装置を構成した。

また、第２図に示すように、クランク軸の基準角度位置
毎に立ち上がる検出パルス信号を出力するクランク角検
出手段と、前記検出パルス信号と所定のスライスレベル
とを比較することにより検出パルス信号の立ち上がりを
判別して前記基生角度位置を検出する基準角度位置検出
手段と、クランク角検出手段の電源電圧を検出する電源
電圧検出手段と、機関の停止状態において前記クランク
角検出手段から出力された検出パルス信号がハイレベル
で、かつ、機関回転中に検出された電源電圧が所定値以
下であるときに前記基準角度位数検出手段による基準角
度位置の検出を無効にする電圧低下時無効処理手段と、
を含んでクランク角検出装置を構成しても良い。

く作用〉 かかる構成によると、クランク角検出手段がクランク軸
の基準角度位置毎に立ち上がる検出パルス信号を出力し
、基準角度位置検出手段がこの検出パルス信号と所定の
スライスレベルとを比較して検出パルス信号の立ち上が
りを判別し前記基準角度位置を検出する。

一方、所定期間無効処理手段は、機関の停止状態におい
て検出パルス信号がハイレベルであるときに、機関始動
から所定期間だけ基準角度位置検出手段による基準角度
位置の検出を無効にし、基準角度位置検出手段により検
出パルス信号の立ち上がりが検出されても、前記所定期
間、換言すれば、始動直後で立ち上がりの誤検出の可能
性があるときには、かかる立ち上がりに基づく燃料供給
制御等の各種制御及び演算がキャンセルされるようにす
る。

また、前述のように始動から所定期間だけ立ち上がり検
出を無効にする代わりに、電圧低下時無効処理手段は、
電源電圧検出手段で検出したクランク角検出手段の電源
電圧が機関回転中に所定値以下で、かつ、機関の停止状
態において検出パルス信号がハイレベルであったときに
、基準角度位置検出手段による基準角度位置の検出を無
効にする。即ち、機関停止状態における検出パルス信号
がハイレベルであるときには、その後の機関回転中にお
いて電＃電圧が所定値以下に低下したときには、立ち上
がりを誤検出する可能性が大であるから、検出パルス信
号の立ち上がりが検出されても、この電圧低下時の立ち
上がり検出に基づく燃料供給制御等の各種制御及び演算
がキャンセルされるようにした。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を説明する。

一実施例を示す第３図において、機関１６こは、エアク
リーナ２から吸気ダクト３．スロットル弁４及び吸気マ
ニホールド５を介して空気が吸入される。吸気マニホー
ルド５のブランチ部には、各気筒毎に燃料噴射弁６が設
けられている。燃料噴射弁６は、ソレノイドに通電され
て開弁し、通電停止されて閉弁する電磁式燃料噴射弁で
あって、後述するコントロールユニット１２からの駆動
パルス信号によりｉｌｌ電されて開弁し、図示しない燃
料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレー夕により
所定の圧力に調整された燃料を噴射供給する。

機関ｌの燃焼室には、点火栓７が設けられていて、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。そして、
機関ｌからは、排気マニホールド８，排気ダクト９，三
元触媒ｌＯ及びマフラー１１を介して排気が排出される
。

コントロールユニット１２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ．ＲＡＭ
，Ａ／Ｄ変換器及び人出力インタフェイスを含んで構成
されるマイクロコンピュータを備え、各種センサからの
入力信号を受け、後述の如く演算処理して、燃料噴射弁
６の作動を制御する。

前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３中に熱線式或
いはフラップ弐のエアフローメータｌ３が設けられてい
て、吸入空気流量Ｑに応した電圧信号を出力する。

また、光学式や発電式などによってクランク軸の基準角
度位置を検出するクランク角検出手段としてのクランク
角センサｌ４が設けられていて、４気筒機関の場合、１
８０”毎（例えば各気簡の吸気Ｂ′ｒＤＣ９０゜辱の基
準角度位置毎〉に立ち上がる基準角度信号ＲＥＦ　（検
出パルス信号）を出力する。

尚、クランク角センサ１４の検出方式を問うものではな
く、クランク軸の回転に伴って一定時期で立ち上がるパ
ルス信号を発生させるものであれば良い 更に、機関ｌのウォータジャケットの冷却水温度Ｔｗを
検出する水温センサｌ５等が設けられている。また、排
気マニホールド８の集合部に酸素センサｌ６が設けられ
、排気中の酸素濃度を介して機関１に吸入される混合気
の空燃比を検出する。

コントロールユニット１２には、その動作電源としてま
た電源電圧Ｖｌｌの検出のためバッテリｌ７がイグニッ
ションスイッチ（　ＩＣ／ＳＷ）１Ｂを介して接続され
ていると共に、図示しないスタータモータの駆動を制御
するスタートスイッチ（ＳＴＡＲＴ／ＳＷ）１９のＯＮ
−ＯＦＦ信号が入力される．ここで、コントロールユニ
ットｌ２は、クランク角センサ１４から出力される基準
角度信号ＲＥＦ（検出パルス信号）と所定のスライスレ
ベルとを比較することにより、基準角度位置における検
出パルス信号の立ち上がりを検出する。そして、前記立
ち上がりの周期に基づいて算出される機関回転速度Ｎと
吸入空気流量Ｑとに基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを演算
し、この基本燃料噴射！’Ｔ’ｐを冷却水温度Ｔｗや排
気中酸素濃度等に基づいて補正して最終的な燃料噴射ｉ
１Ｔｉを演算し、前記基準角度信号ＲＥＦの立ち上がり
を基準とする所定の噴射タイミングにおいて、前記燃料
噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の駆動パルス信号を各燃
料噴射弁６毎に出力する。

また、スタートスイッチ１９により判別される機関１の
始動状態においては、王に冷却水温度Ｔｗに基づいて設
定される始動時用燃料噴射ｆｉＴｉｓｔに相当するパル
ス中の駆動パルス信号を、基準角度信号ＲＥＦの立ち上
がり検出の２回に１回の割合で全燃料噴射弁６に同時出
力するよう構成されている。

次に本発明にかかるクランク角検出装置の実施例を第４
図〜第６図のフローチャートに示すルーチンに従って説
明する。尚、本実施例において、基準角度位置検出手段
，所定期間無効処理手段電源電圧検出手段，電圧低下時
無効処理手段としての機能は、前記第４図〜第６図のフ
ローチャートに示すように、コントロールユニッ目２が
備えている。

第４図のフローチャートに示すルーチンは、本発明にか
かるクランク角検出装置の第１実施例を示すものであり
、まず、ステップ１（図中ではＳＩとしてある。以下同
様）では、イグニッションスイッチ１８のＯＮ・ＯＦ　
Ｆを判別し、ＯＮであるときには、ステップ２において
機関１が回転中であるか否かを判別し、イグニッション
スイッヂ１８がＯＦ　Ｆ’であればそのまま本ルーチン
を終了させる。

ステップ２で機関１が回転していると判別されたときに
は、機関停止状態における基準角度信号？ＥＦのレヘル
を判断できないから本ルーチンヲそのまま終了させるが
、停止中であるときにはステップ３へ進んで基準角度信
号Ｒ　Ｅ　Ｆのレベルを判断する。

ステップ３で基準角度信号Ｒ　Ｅ　Ｆがハイレ、ルであ
ると判別されたとき、即ち、例えば光学式クランク角セ
ンサにおいては、発光素子の光りか受光素子に照射され
る位置関係で機関が停止しているときには、ステップ４
へ進んでパルス信号の立ち上がり検出をマスク処理して
無効とする時間１゛■を決定するための基本時間１゛■
，を、ハッテ１川７の電圧ｖＩｌに基づいて予め設定し
たマップから参照して求める。ここで、求められる基本
時間′「■，は、バッテリ１７の電圧■３が低くスター
タモータの駆動による電圧降下時間が長くなるときほど
長い時間が設定されるようにしてある。

また、次のステップ５では、前記基本時間′「ｌ．Ｉｖ
８を冷却水温度Ｔｗに応じて補正するための補正値Ｔ　
ＭＴＷを、冷却水温度Ｔｗの検出値に基づいてマップか
ら参照して求め、この補正値’ｒＭＴＷによって始動に
時間を要する冷機時ほど前記マスク処理時間Ｔ．が長く
設定されるようにする。

そして、ステップ６では、基本時間’Ｉ’ｌ４ｖｌ＋に
補正｛Ｉ１ｉＴ．？，１を乗算して最終的なマスク処理
時間Ｔ．を演算する。

ステップ７では、スタートスイッチｌ９のＯＮ・ＯＦＦ
を判別し、スター１・スイッチｌ９がＯＮされたときに
ステップ８へ進む。

ステップ８では、スタートスイッチ１９がＯＮされてか
ら前記マスク処理時間Ｔ．が経過するまでは、クランク
角センサｌ４からの基準角度信号ＲＥＦを強制的にハイ
レベルに維持させるが、又は、スライスレベルとの比較
により検出した基準角度信号ＲＥＦの立ち上がりが無視
されるようにして、前記マスク処理時間Ｔ８内では基準
角度信号ＲＥＦの立ち上がり検出を無効にする。従って
、前記マスク処理時間′Ｆ，４内でスライスレベルを前
後する基準角度信号ＲＥＦのレヘル変化があっても、そ
の変化については無かったものとされることになる。

即ち、基準角度信号ＲＥＦがハイレベルの状態でスター
トスイッチ１９がＯＮされてスタータモータが駆動され
ると、第７図に示すように電圧■８が低下して、この電
圧低下に伴う基準角度信号ＲＥＦのレベル低下が正常な
基準角度信号ＲＥＦの変化と誤検出されて、本実施例の
場合であれば、燃料噴射が誤った基準角度位置でなされ
ることになってしまう。このため、始動前の電圧Ｖｌｌ
と冷却水温度′Ｉ″Ｗとに基づいて電圧低下が予測され
る時間Ｔ．を求め、この時間Ｔ．内における基準角度位
置の検出に基づいて各種制御や演算が行われないように
したものであり、電圧低下によって基準角度位置が誤検
出されないので、始動時の燃料制御性が確保され、拍動
性が向上する。

上記第４図のフローチャートに示すルーチンでは、始動
から所定時間だけ基準角度信号ＲＥＦの立ち上がりを無
効にする例であったが、始動時からの時間管理ではなく
立ち上がりの回数に基づく始動からの所定期間だけ立ち
上がり検出を無効とする処理を行っても良い。

かかる第２実施例を第５図のフローチャートに示すルー
チンに従って説明する。

ここで、ステップ１１〜ステップ１３における処理は、
第４図のフローチャートにおけるステンブｌ〜ステップ
３と同様であるから説明を省略する。

そこで、機関停止中において基準角度信号ＲＥＦ（検出
パルス信号）がハイレベルであると判別されてステップ
１４へ進むと、ステップｌ４では、冷却水温度Ｔｗに基
づいて基準角度信号ＲＥＦの立ち上がり検出を始動時か
らキャンセルする（無効にする）回数Ｃを設定する。

そして、ステップ１５でスタートスイッナＩ９がＯＮさ
れたことが検出されると、ステップ１６では基準角度信
号Ｒ　Ｅ　ｌ”の立ち上がり検出があったか否かを判別
する。

ここで、立ち上がり検出が有ると、ステップｌ７へ進ん
でカウンタａｎｔを１アンプし、次のステップ１８でエ
アップしたカウンタｃｎｔが前記ステップ１４で設定し
たキャンセル回数Ｃ以下であるか否かを判別する。

カウンタｃｎｔがキャンセル回数Ｃ以下であるときには
、ステップ１９へ進んで今回の立ち上がり検出をキャン
セルして、立ち上がり検出が無かったものとし、再びス
テップ１６へ戻る（第７図参照）。

そして、立ち上がりをキャンセルした回数がキャンセル
回数Ｃを越えると、ステップ２０へ進んでカウンタｃｎ
ｔをゼロリセットしてから本ルーチンを終了させ、その
後の立ち上がり検出に関しては何らの無効処理が施され
ることなく機関制御に用いられるようにする。

従って、この第５図のフローチャートに示す制御例にお
いても、始動時のスタータモータの駆動によって電ａ電
圧が低下して、基準角度信号ＲＥＦのレベル低下が発生
しても、このレベル低下の復帰時における立ち上がり検
出が無効とされるので、基準角度位置検出時に行われる
燃料供給が誤制御されることを回避できる。

以上説明した第４図及び第５図に示す例では、いずれも
始動時から所定期間内における基準角度信号ＲＥＦの立
ち上がりを無効とする処理を行ったが、第６図のフロー
チャートに示すように、ハッテリｌ７の電圧ＶＢを直接
観察して、基準角度信号ＲＥＦの立ち上がり検出の無効
処理を行うようにしても良い。

第６図のフローチャートに示すルーチンにおいて、機関
ｌの停止状態における基準角度信号ＲＥＦがハイレベル
であることが判別されると（ステンブ３ｌ〜ステップ３
３）、ステップ３４へ進んでフラグＦに１をセットし、
一方、停止状態で基準角度信号Ｒ巳Ｆがローレベルであ
るときにはステップ３５でフラグＦにゼロをセットし、
前記フラグＦによって機関停止状態における基準角度信
号ＲＥＦのレベルが判別できるようにする。

そして、機関ｌが回転すると、今度はステップ３２から
ステップ３６へ進み、前記フラグＦの判別を行う。フラ
グＦがゼロであれば、立ち上がり検出の無効処理を行う
ことなく、本ルーチンをそのまま終了させるが、フラグ
Ｆが１であるときにはスタータモータの駆動による電圧
低下により検出パルス信号の立ち上がりが誤検出される
ことがあるので、ステップ３７へ進む。

ステップ３７では、バッテリｌ７の電圧■８と所定電圧
■８，とを比較し（第７図参照）　、Ｖａ　＜Ｖ＋＋ｓ
であるときにはこの電圧低下に伴って基準角度信号ＲＥ
Ｆのレヘルも一時的に低下して、基準角度位置が誤検出
される惧れがあるので、ステップ３８へ進んで立ち上が
り検出がマスクされて無効となるようにする。

従って、本実施例によれば、機関始動時にスタータモー
夕の駆動によって電圧■，が低下したときには、そのと
きの立ち上がり検出については無効扱いされることにな
り、スタータモータの駆動によって電圧低下が発生して
も、始動時の燃料制御性が悪化することを防止できる。

尚、本実施例では、基準角度信号ＲＥＦの立ち上がり検
出に基づいて燃料供給時期が制御されるものについて述
べたが、点火時期制御等の他の機関制御に用いても良い
。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、タランク軸の所
定基準角度位置で立ち上がる検出パルス信号と、所定の
スライスレベルとを比較して基準角度位置が検出される
クランク角検出装置において、機関停止状態において検
出パルス信号のレベルがハイレベルであったときには、
始動から所定期間だけ立ち上がり検出を無効にするよう
構成したので、始動時におけるスタータモータの駆動に
よる電圧降下に伴って検出パルス信号のレヘルが変化し
たときのパルスの立ち上がりを基準として各種機関制御
がなされることを回避でき、始動時における燃料供給制
御性等が向上ずる。

また、機関停止状態における検出パルス信号がハイレベ
ルであり、機関回転中における電源電圧が所定値以下で
あるときに検出パルス信号の立ち上がり検出を無効にす
ることにより、検出パルス信号のレベル変化が予測され
る電圧降下時に育ち上がりが誤検出されることを防止で
き、同様に機関始動時の機関制御性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の構成を示すブロッ
ク図、第３図は本発明の一実施例を示すシステム概略図
、第４図〜第６図はそれぞれクランク角検出制御の実施
例を示すフローチャート、第７図は前記第４図〜第６図
それぞれに示す制御内容の特性を示すタイムチャート、
第８図は始動時の燃料供給制御の一例を示すタイムチャ
ート、第９図は従来の検出装置における問題点を説明す
るためのタイムチャートである。 １・・・４］関１２・・・コントロールユニット１４・
・・クランク角センサ　　１７・・・バッテリ１８・・
・イグニッションスイソチ　　１９・・・スタータスイ
ッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸の基準角度位置毎に立ち上がる検出パ
   ルス信号を出力するクランク角検出手段と、前記検出パ
   ルス信号と所定のスライスレベルとを比較することによ
   り検出パルス信号の立ち上がりを判別して前記基準角度
   位置を検出する基準角度位置検出手段と、 機関の停止状態において前記クランク角検出手段から出
   力された検出パルス信号がハイレベルであるときに機関
   始動から所定期間だけ前記基準角度位置検出手段による
   基準角度位置の検出を無効にする所定期間無効処理手段
   と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関のクランク
   角検出装置。
2. （２）クランク軸の基準角度位置毎に立ち上がる検出パ
   ルス信号を出力するクランク角検出手段と、前記検出パ
   ルス信号と所定のスライスレベルとを比較することによ
   り検出パルス信号の立ち上がりを判別して前記基準角度
   位置を検出する基準角度位置検出手段と、 前記クランク角検出手段の電源電圧を検出する電源電圧
   検出手段と、 機関の停止状態において前記クランク角検出手段から出
   力された検出パルス信号がハイレベルで、かつ、機関回
   転中に検出された電源電圧が所定値以下であるときに前
   記基準角度位置検出手段による基準角度位置の検出を無
   効にする電圧低下時無効処理手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関のクランク
   角検出装置。