JPH0791281A - ４サイクル内燃機関のシリンダにおける順次連続する燃料または点火分配の同期方法 - Google Patents

４サイクル内燃機関のシリンダにおける順次連続する燃料または点火分配の同期方法

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JPH0791281A
JPH0791281A JP6224035A JP22403594A JPH0791281A JP H0791281 A JPH0791281 A JP H0791281A JP 6224035 A JP6224035 A JP 6224035A JP 22403594 A JP22403594 A JP 22403594A JP H0791281 A JPH0791281 A JP H0791281A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 そのピストンが同じ位置および運動方向を有
する２つのシリンダが群Ａ：Ｉ＋IV，Ｂ：II＋IIIを形
成する、偶数シリンダの４サイクル内燃機関のシリンダ
における順次連続する燃料または点火分配同期方法を、
カム軸センサなしに、クランク軸センサ／その出力信号
を用いることだけで同期可能にする。 【構成】 機関スタートから前以て決められた機関作動
状態に達するまでは群で燃料噴射および点火を実施し、
この機関作動状態に達した後、所定のシリンダＩの燃料
噴射／点火を少なくとも１つの機関行程サイクルの間停
止し、燃料噴射／点火が最初に停止される機関サイクル
によって始まる２つの機関行程サイクル内で燃焼が行わ
れなかった場合、シリンダＩおよび他の場合には同一群
Ａの別のシリンダIVに基づいて同期し、同期後順次連続
する燃料噴射／点火に切り替わる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、常に、そのピストンが
その都度同じ位置および運動方向を有する２つのシリン
ダが１つの群を形成する、偶数のシリンダ数を有する４
サイクル内燃機関のシリンダにおける順次連続する燃料
または点火分配の同期方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多シリンダ内燃機関のシリンダを識別す
るために、米国特許第４４５９９６８号明細書から読み
取ることができるように、通例、カム軸センサのみから
の信号またはこのセンサおよび付加的なクランク軸セン
サからの信号が機関制御装置において処理される。
【０００３】確かに個々のシリンダの点火順序は決めら
れているが（４シリンダ４サイクル機関では例えばＩ−
III−IV−II）、それはクランク軸(ＫＷ)の完全な２回
転にわたって延在し、７２０°ＫＷの機関サイクル（作
業サイクルとも称す）当たり２つのＫＷ基準信号を有す
る。機関サイクル当たり（カム軸回転当たりないし２回
のクランク軸回転当たり）に基準信号がないと、同期は
（燃料噴射および点火の、個別シリンダに対する一義的
な対応）は不可能である。というのは、同じクランク軸
位置の期間に、例えば４シリンダ機関の場合、シリンダ
Ｉ並びにシリンダIVないしシリンダIIおよびシリンダII
Iが、異なった機関サイクルではあるが（例えばシリン
ダＩ：圧縮＋点火およびシリンダIV：燃焼された混合気
の排気、またはその逆の状態）、同一のピストン位置お
よびピストン運動方向を有しているからである。１つの
機関サイクルは１８０°ＫＷにわたって延在している。
【０００４】確かに、点火プラグおよび燃料噴射弁は機
関制御装置によって意図的に制御可能であるが、最初、
正しいシリンダのクランク軸位置に基づいてのみでは正
確に決定することができない。というのは、所定のクラ
ンク軸位置において例えばシリンダＩかまたはシリンダ
IVが点火または燃料供給する可能性があるからである。
しかし、２つのシリンダのいずれがその時実際に使用さ
れるはずなのかはわからない。このために、通例カム軸
センサを用いて実施される、正しいシリンダの識別（同
期）が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、カム
軸センサなしに、クランク軸センサないしその出力信号
を用いることだけで同期を実施することができる方法を
提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、冒頭に述べた形式の方法から出発して、機関スタ
ートから前以て決められた機関作動状態に達するまで、
それぞれの群毎に燃料噴射および点火を共同的に実施
し、前記前以て決められた機関作動状態に達した後、１
つの前以て決められたシリンダの燃料噴射かまたは点火
を少なくとも１つの機関行程サイクルの間停止し、かつ
燃料噴射または点火が最初に停止される機関行程サイク
ルによって始まる２つの機関行程サイクル（作業サイク
ル）内で燃焼が行われなかった場合、前以て決められた
シリンダおよび他の場合には同一群の別のシリンダに基
づいて同期し、かつ同期が実施された後、順次連続的な
燃料噴射または点火に切り替わるようにしたことによっ
て解決される。
【０００７】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。
【０００８】図１には、４つのシリンダＩ，II，IIIお
よびIVと、その回転運動がクランク軸センサ４によって
検出されるクランク軸３と、シリンダ個々の燃料噴射に
対してそれぞれの１つの、燃料導管５ａを介して燃料供
給される燃料噴射弁５と、それぞれのシリンダに対する
点火プラグ６とを有する内燃機関１が略示されている。
点火プラグの操作（１つまたは複数の点火コイルＺｓを
介する）および噴射弁は、それ自体公知の電子機関制御
装置２によって該制御装置に供給される入力信号Ｄに基
づいて行われる。
【０００９】機関制御装置２のこれら入力信号に、クラ
ンク軸センサ４の出力信号も属している。これらは、機
関制御装置２によって必要とされるセンサ信号ｓ（歯お
よび／またはセグメント信号）と、所定のクランク軸位
置に対応している基準信号ｒとから成っている（後者は
例えば、セグメント発信器ではセグメント始端または歯
発信器では比較的大きな歯隙間に対応付けることができ
る）。
【００１０】センサ信号および基準信号は、それ自体公
知の、この実施例では機関制御装置２に集積されている
装置７にも供給される。この装置は、内燃機関のシリン
ダの１つにおける燃焼停止の検出の際に信号ｖを機関制
御装置２の別の回路部分に送出する。
【００１１】装置７の可能な動作機能は数多くの文献、
例えば国際特許出願ＷＯ９１／０２１４０明細書から公
知である。この文献には、２つの所定のシリンダ位置
（燃焼行程における上死点後）においてそれぞれのシリ
ンダに対する回転数値を検出しかつそこからそれぞれの
機関行程サイクルに対するクランク軸の加速度値を求め
る、所謂走行不安定性の評価によって内燃機関のシリン
ダにおける不規則な燃焼を検出する方法が記載されてい
る。不規則な燃焼は、加速度値が前以て決められた限界
値を下回るときに、検出される。
【００１２】限界値ｇの適当な選択によって、正常な燃
焼および“希薄”燃焼が区別される。加速度値が限界値
を下回ったとき、装置７は出力信号ｖを送出する。
【００１３】カム軸センサなしで同期方法を実施するた
めに内燃機関はまず、始動の際およびさらに引き続き、
前以て決められた機関作動状態が生じるまでの間、群毎
の噴射および点火によって駆動される。
【００１４】“群毎”とは、例えば４シリンダ内燃機関
では、シリンダＩおよびIVが群Ａにまとめられ並びにシ
リンダIIおよびIIIが群Ｂにまとめられることを意味
し、その際１つの群の２つのシリンダにおける燃料噴射
および点火が同時に行われる（図２ないし図４の行ｂお
よびｃ参照）。しかしこのことは、群Ａにおいてシリン
ダＩに対する正しい時期における点火の際、シリンダIV
に対する点火が排気行程において行われ（およびその
逆）、確かにそれは場所的に誤っているが、なんらの損
傷も惹き起こさない。同じことが群Ｂに対して当てはま
る。
【００１５】群毎の燃料噴射はこの場合、点火毎に１つ
のシリンダにおける２回の噴射過程が、例えば圧縮行程
の期間に１回および排気行程の期間に１回、常時入口弁
が閉じている状態において行われることを意味し、その
際開放されている入口弁において噴射される燃料量は流
入する空気を通して一緒にシリンダ内にてさく裂され
る。過度に濃い混合気が生じないようにするために、群
毎の噴射では（点火毎に２回）その都度所要燃料量の半
分のみが噴射されることが許されている。
【００１６】前以て決められた機関作動状態はこの実施
例では、始動過程が成功裡に終了しかつ内燃機関が１０
００および２０００ｒ．ｐ．ｍの間の領域における機関
回転数にある部分負荷領域（例えば３０％＜負荷＜８０
％）にありかつダイナミックな回転数変動が生じていな
いような状態であるべきである。
【００１７】本発明の方法の第１の実施例を、正常作動
（始動および同期後）において燃焼噴射も点火も（個別
点火コイルを介して）シリンダ個別に実施される、内燃
機関における同期過程に基づいて説明する。
【００１８】図２ないし図４において、行ａないしｃ並
びに列１ないし１６において波形図ｄおよびｅが示され
ている。列は、個々の、連続的に（ここで選択された点
火順序列Ｉ−III−IV−IIにおいて）繰り返される機関
行程サイクルに対応付けられており、その際 列（縦欄）１＝圧縮行程＋シリンダＩにおける点火
（Ｚ.Ｉ） 列２＝シリンダＩにおける膨張行程（＝点火Ｚ.III） 列３＝シリンダＩにおける排気行程（＝点火Ｚ.IV） 列４＝シリンダＩにおける吸気行程（＝点火Ｚ.II） 以下同様に続く。
【００１９】行ａには、個々の機関サイクルにおいてど
のシリンダにおいて入力弁が開放されているかが示され
ており、それによれば列１においてシリンダIIIによっ
て始まりかつ引き続いて点火順序Ｉ−III−IV−IIにお
いて行われる。
【００２０】行ｂは、何時、どのシリンダにおいて（な
いしその吸気管において）燃料噴射が行われるかが示さ
れており、その際行程サイクル１ないし１０において
“群毎に”その都度２回半分の燃料量が個別シリンダに
調量されかつ行程サイクル１１からシリンダ個別に全部
の量が正しい時期に噴射される。その際シリンダ個別の
噴射に移行する際に、同期の前に既に１／２の燃料量が
供給されたシリンダが同期後の最初の噴射の際に同様に
１／２の燃料量を得るように考慮しなければならない。
【００２１】行ｃには、何時、どのシリンダが点火され
るかが示されており、その際この場合も行程サイクル１
ないし１０において群毎にかつ行程サイクル１１ないし
１６においてシリンダ個別に（図２）または群毎に（図
３および図４）点火される。シリンダＩに対する正しい
点火時期は、行程サイクル１、５、９および１３にある
べきである。
【００２２】波形図ｄにおいて、時間に関して、クラン
ク軸の回転速度８が示されており、この回転速度はそれ
ぞれの機関行程サイクルにおいて個別シリンダにおける
燃焼過程によって加速されかつ引き続いて再び多少減速
される。機関行程サイクルにおいて燃焼が行われないと
（行程サイクル１０）、クランク軸はこの行程サイクル
において加速されず、減速のみされる。
【００２３】波形図ｅには、（測定および計算動作がほ
ぼ１／２機関行程サイクルだけ遅延されるため）個別行
程サイクルにおいて装置７によってその都度、燃焼過程
の期間に２回測定される速度値から求められる正（＋
ｂ）または負（−ｂ）の、クランク軸の加速度値９が示
されており、これらは前以て決められた限界値ｇと比較
される。加速度値９が、所定の減速値に相応する前以て
決められた限界値ｇより小さい場合（行程サイクル１
０）、信号ｖが送出される。しかし別の公知の方法を使
用することもできる。
【００２４】図２の第１の実施例では、燃料噴射（行
ｂ）および点火（行ｃ）が始動過程の始めから同期に至
るまで（列１ないし１０）群毎に行われる。前以て決め
られた作動状態に達すると（例えば列８に対応する行程
サイクルにおいて）、シリンダＩにおける次の点火（図
２において行ｃおよび列９の交点における太い枠の中）
が抑圧される。行程サイクル９において、これに応じて
シリンダＩＶ（その排気行程において）のみが点火され
る。
【００２５】これに基づいてこの点火に続く行程サイク
ル１０（シリンダＩにおける燃焼行程）において装置７
によって測定された減速のため（波形図ｄにおける実線
の線部分８ａ）燃焼停止が検出されると（加速度値９は
波形図ｅにおける限界値ｇより小さい）、このことは明
らかに次のことを示している。すなわち、行程サイクル
９においてシリンダＩの正しい点火時期において点火が
行われず、かつしたがって順序正しくは行程サイクル９
およびその都度４番目の次の行程サイクルがシリンダＩ
の圧縮および点火サイクルであり、かつしたがってシリ
ンダＩにおける点火後ピストンによって達成せらる上死
点（ＯＴ）が、この実施例において機関制御装置２がそ
れに基づいて別のシリンダを点火順序Ｉ−III−IV−II
において同期するＯＴ（点火−ＯＴないし高圧−ＯＴ）
である。
【００２６】それからこの同期によって、機関制御装置
２は、行程サイクル１１から、行ｂおよびｃの列１１な
いし１６に示されているように、このためにカム軸基準
信号を必要とすることなしに、シリンダ個別の燃料噴射
（既に噴射された燃料部分量を考慮した）および点火に
切り替わることができる。
【００２７】しかし行程サイクル９における点火時期が
シリンダＩに対する正しい点火時期ではなく、シリンダ
IVに対する正しい点火時期、したがってシリンダＩに対
する排気行程であるとすれば、シリンダＩ（その排気行
程）において停止された点火が引き続く行程サイクル１
０において燃焼（シリンダIVにおける）を妨げることが
できなくなる。このことが生じたとする（波形図ｄにお
ける破線８ｂ）。しかしその場合このことは、シリンダ
Ｉの排気行程において点火が行われたこと、したがって
順序正しくサイクル９ではなくて、サイクル７およびそ
の都度４番目の続くサイクルがシリンダＩの圧縮および
点火行程サイクルであり、この行程サイクルに基づいて
ないしこれに続くＯＴに基づいて、機関制御装置２が同
期しかつそれからこの同期によって行程サイクル１１か
らシリンダ個別の燃料噴射および点火に切り替わなけれ
ればならないことを示している。
【００２８】機関制御装置が、前以て決められた作動状
態の存在後、同期を実施するために、燃料噴射を停止し
かつ通常作動において（始動および同期後）シリンダ個
別の燃料噴射に切り替わるが、例えば点火装置が２重火
花点火コイルを装備しているという理由から、点火は引
き続き群毎に実施する、内燃機関に対する第２の実施例
を図３および図４に基づいて説明する。しかし機関制御
装置はここでも、作動を何ら妨害することなく、シリン
ダ個別の点火によって動作することができる。
【００２９】図３について：群毎の噴射および点火の期
間に、ここでは例えば行程サイクル３において前以て決
められた作動状態に達すると、行程サイクル３、５およ
び７においてシリンダＩにおける次の３つの燃料噴射
（行ｂ、列３、５および７における太枠の中）が停止さ
れる。その結果として、第１の停止された噴射（行程サ
イクル３）に続く、サイクル５における点火に、行程サ
イクル６における“希薄”な燃焼が続くことになる。そ
の理由は、シリンダＩは行程サイクル２において１／２
の燃料量しか得ないが、行程サイクル３では全く得なか
ったからである。このことは、一層僅かな加速度におい
て表れるが（波形図ｅにおける行程サイクル６）、それ
は限界値ｇを下回ってはいない。
【００３０】それから行程サイクル９における次の（時
間正しい）点火に、行程サイクル１０において、燃焼停
止が続く。その理由は、確かに行程サイクル５および７
においてシリンダＩに燃料が噴射されなかったからであ
る。このことは、ここでも明らかに次のことを表してい
る。すなわち、燃焼停止に先行する行程サイクル９およ
びその都度４番目の続く行程サイクルがシリンダＩの圧
縮および点火行程サイクルであること、したがってシリ
ンダＩにおける点火後ピストンによって達っせられる上
死点が、この実施例においてもそれに基づいて別のシリ
ンダが点火順序Ｉ−III−IV−IIにおいて同期されるＯ
Ｔである。
【００３１】これによりその後、行程サイクル１１か
ら、行ｂの列１１ないし１６に示されているように、こ
のためにカム軸基準信号を必要とすることなく、シリン
ダ個別の燃料噴射に切り替わることができる。
【００３２】図４には、前以て決められた作動状態が行
程サイクル５においてようやく実現されることを仮定し
た同じ第２の実施例が示されている。この場合これに続
く３つの、行程サイクル５、７および９におけるシリン
ダＩへの燃料噴射が停止される（行ｂ、列５、７および
９において太枠で示された部分）。その際第１および第
２の停止された噴射（行程サイクル５および７）に続
く、行程サイクル９における点火に、行程サイクル１０
において燃焼停止が続き、その結果この場合も、燃焼停
止に先行する行程サイクル９およびその都度４番目に続
く行程サイクルがシリンダＩの圧縮および点火行程サイ
クルであり、かつしたがってシリンダＩにおける点火後
ピストンによって達せられる上死点が、機関制御装置２
がそれに基づいて、この実施例においても、別のシリン
ダを点火順序Ｉ−III−IV−IIにおいて同期するＯＴで
ある。
【００３３】行程サイクル９において停止された燃料噴
射に、行程サイクル１４において希薄な燃焼は続かな
い。その理由は、行程サイクル１１からのシリンダ個別
の燃料噴射への切替後、行程サイクル１１からかつその
都度４番目の続く行程サイクルにおいてシリンダＩに完
全な燃料量が調量されるからである。
【００３４】煩雑な計算および制御動作を実施するため
の公知の機関制御装置は通例マイクロプロセッサを装備
しているので、同期の上述の方法を実施するための変更
ないし補足は既存のマイクロプロセッサプログラムの変
更および補足によって実現することができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は、カム軸センサを使用しない
で、クランク軸センサのみを用いて内燃機関の同期を実
施することができるという特長を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子機関制御装置を有する内燃機関の概略図で
ある。
【図２】点火が停止される第１の実施例の作用法を説明
する線図である。
【図３】燃料噴射が停止される第２の実施例の作用法を
説明する線図である。
【図４】燃料噴射が停止される別の第２の実施例の作用
法を説明する線図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ 機関制御装置、 ４ クランク軸
センサ、 ５ 燃料噴射弁、 ６ 点火プラグ、 Ｉ，
II，III，IV シリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 常に、そのピストンがその都度同じ位置
    および運動方向を有する２つのシリンダが１つの群
    （Ａ：Ｉ＋IV，Ｂ：II＋III）を形成する、偶数のシリ
    ンダ数を有する４サイクル内燃機関のシリンダ（Ｉ，I
    I，III，IV）における順次連続する燃料または点火分配
    の同期方法において、機関スタートから前以て決められ
    た機関作動状態に達するまで、それぞれの群（Ａ，Ｂ）
    毎に燃料噴射および点火を共同的に実施し、前記前以て
    決められた機関作動状態に達した後、１つの前以て決め
    られたシリンダ（Ｉ）の燃料噴射かまたは点火を少なく
    とも１つの機関行程サイクルの間停止し、かつ燃料噴射
    または点火が最初に停止される機関行程サイクルによっ
    て始まる２つの機関行程サイクル（作業サイクル）内で
    燃焼が行われなかった場合、前以て決められたシリンダ
    （Ｉ）および他の場合には同一群（Ａ）の別のシリンダ
    （IV）に基づいて同期し、かつ同期が実施された後、順
    次連続的な燃料噴射または点火に切り替わることを特徴
    とする４サイクル内燃機関のシリンダにおける順次連続
    する燃料または点火分配の同期方法。
  2. 【請求項２】 燃焼が行われなかったことを、クランク
    軸の加速度値が前以て決められた限界値（ｇ）より小さ
    いときに検出する請求項１記載の４サイクル内燃機関の
    シリンダにおける順次連続する燃料または点火分配の同
    期方法。
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