JPH11210546A - エンジンの圧縮上死点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は，クランク角度と筒内圧力とを検
出することにより，圧縮上死点を高精度で検出するエン
ジンの圧縮上死点検出装置を提供する。 【解決手段】 クランク軸５の単位クランク角度（１°
毎）は，円板６の周囲に形成した歯をクランク角度セン
サ１０によって検出される。各気筒＃１〜＃４の筒内圧
力は，筒内圧力センサ４１〜４４によって検出される。
コントローラ７は，多気筒エンジン１の始動クランキン
グ開始時のような非燃焼状態において検出した各気筒の
筒内圧力データに基づいて各気筒の最高筒内圧力を求
め，最高筒内圧力検出時のクランク角度を各気筒の圧縮
上死点と決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，筒内圧力センサ
が検出した筒内圧力に基づいてエンジンの圧縮上死点を
検出するエンジンの圧縮上死点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンエンジンやディーゼルエンジン
においては，燃料消費量の低減，排気ガス特性の改善等
のエンジン性能の向上のため，燃料の着火時期或いは燃
料噴射時期及び燃料噴射量をエンジンの運転状態に応じ
て精度良く目標値に一致するように制御することが行わ
れている。このため，燃料噴射時期及び燃料噴射量等に
ついてエンジンの運転制御を電子的に高精度で行うこと
が提案されている。

【０００３】エンジンにおけるクランク角度の検出は，
従来，図１５に示されているような上死点検出機構によ
って行われている。この上死点検出機構においては，ク
ランク軸にＴＤＣ（Ｔｏｐ Ｄｅａｄ Ｃｅｎｔｅｒ：
上死点）検出用歯車５０を取り付け，クランク軸の１回
転で２つの気筒の圧縮上死点に対応する上死点信号を得
るため，歯車の直径方向に対向した２つの歯５１を電磁
ピックアップ式のセンサ５２によって検出している。Ｔ
ＤＣ検出用歯車５０に加えて，１°毎のクランク角度検
出用の歯車（図示せず）も設けられる。上死点に対応し
てセンサ５２が検出用歯車５０の歯５１を検出するよう
に，クランク軸に対する検出用歯車５０とフレームに対
するセンサ５１の取付角度が予め設定されている。ま
た，ＴＤＣに代えて，ＴＤＣの予め定められた角度だけ
前方に配置した上死点前信号を検出することもある。更
に，多気筒エンジンにおいては，どの気筒について燃料
噴射を行うべきかを判断する必要があるため，４サイク
ルで駆動されるエンジンでは，例えば，特定の気筒に対
応してカムシャフト上の特定の角度を検出して基準信号
を出力する気筒判別センサが配設されている。

【０００４】しかしながら，これらのクランク角度検出
用歯車をクランク軸に組み付ける際の組付け誤差，及び
センサの取付け誤差等による誤差が避けられず，上死点
に相当するクランク角度の検出に精度を欠いていた。上
記のセンサの取付け精度を向上すれば検出精度も向上す
るが，そのための調整作業が煩雑でありエンジンの組立
の生産性に影響が生じる。一方，最近の技術開発に伴っ
て，エンジンの運転制御を電子的に高精度で行うように
なってきているが，かかる制御の基本となるクランク角
度の検出精度が低い状態では，エンジンの高精度な電子
制御を充分に発揮させることができない。例えば，上死
点の検出誤差が生じると，熱発生率が図１６に示すよう
に変化する。図１６は，クランク角度で見た上死点誤差
に対する燃焼室内での熱発生率の影響を示すグラフであ
る。例えば，クランク角度での上死点の検出誤差が上死
点前側に＋１°又は−１°ずれると，それぞれ，正常に
検出する場合（グラフａ）と比較して早期に燃料が噴射
されて熱発生率が増加（グラフｂ）又は減少（グラフ
ｃ）する傾向にある。このように，クランク角度の検出
に誤差を生じていると，エンジンの運転領域全般につい
て，目標となるエンジン運転状態が得られず，エンジン
の性能を充分に利用することができない。

【０００５】したがって，上死点センサの取付け誤差を
何らかの手段で検出して，エンジンの制御に反映させる
必要があるが，上死点センサの取付け誤差を筒内圧力に
よって補正する技術が，特公昭６４−１１８１９号公
報，及び特公平３−１９５００号公報に開示されてい
る。即ち，特公昭６４−１１８１９号公報には，クラン
ク角センサでクランクシャフトの単位回転角を検出する
と共に，慣性走行時や始動クランキング時等の非燃焼時
の筒内圧力を圧電素子から成る圧力センサで検出し，圧
力波形に微分等の波形処理を施して筒内圧力のピーク値
を検出し，ピーク値を検出する時期をピストン上死点で
あるとして，予め設定された所定のクランク角基準位置
から上死点検出時期までのパルスカウント又は時間分割
によって基準位置からの上死点の設定値を補正して，正
確な上死点位置を求め，その補正して得られた上死点位
置に基づいて燃料即噴射時期等の時期を制御可能とした
エンジンのクランク位置検出装置が開示されている。

【０００６】また，特公平３−１９５００号公報には，
例えば，減速時，或いはクランキング時等の特定の運転
状態に応じてエンジンを非燃焼状態として燃焼による圧
力を影響を除き，この非燃焼状態での筒内圧力の最高圧
力時期が圧縮上死点と対応していることから，センサで
検出した筒内圧力に基づいて真の上死点である最高圧力
時期を検出し，クランク角センサが当初の取付け状態に
基づいて出力する上死点信号をこの最高圧力時期を用い
て補正し，補正された上死点信号に基づいて正確なクラ
ンク角度を検出するようにしたエンジンのクランク角度
検出装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の先行例のよう
に，従来のクランク角度，特に圧縮上死点（ＴＤＣ）の
検出については，クランク角の基準角度から予めＴＤＣ
角度を設定しておき，実際の上死点がエンジンが非燃焼
状態での筒内圧力の最大圧力検出時期であることに基づ
いて，予め設定したＴＤＣ角度を補正して真のＴＤＣ角
度を求めているので，センサとしては，基本的に単位の
クランク角度（例えば１°毎のクランク角度）を検出す
るセンサと共に，クランク角度の基準となる角度位置を
検出するセンサを必要としている。これらのセンサを光
学的なセンサや磁気的なセンサとすると，一つの回転プ
レートに種類の異なる透孔又は歯や２つのフォトセンサ
又はピックアップを設ける必要がある。また，４サイク
ルで駆動される多気筒エンジンの場合には，特定の気筒
の上死点を判定するため，例えば，カムシャフトに関連
して気筒判別センサをも取り付ける必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は，上記
問題を解決することであって，上死点や上死点前の予め
決められた角度位置に対応して燃料噴射等の制御の基準
となるクランク角度を定めるセンサや，多気筒エンジン
で特定の気筒を判別する気筒判別センサを設ける必要が
なく，筒内圧力を検出するのみで高精度でエンジンの圧
縮上死点を検出することができるエンジンの圧縮上死点
検出装置を提供することである。

【０００９】この発明は，エンジンのクランク角度を検
出するクランク角度センサ，前記エンジンの各気筒に設
けられて前記各気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力セン
サ，及び前記筒内圧力センサの出力に基づいて前記エン
ジンの非燃焼状態における前記各気筒の最高筒内圧力を
求めると共に最高筒内圧力時の前記クランク角度を前記
各気筒の圧縮上死点と決定するコントローラから成るエ
ンジンの圧縮上死点検出装置に関する。

【００１０】また，このエンジンの圧縮上死点検出装置
において，前記クランク角度センサは単位クランク角度
毎のクランク角度を検出するセンサであり，前記筒内圧
力センサは前記クランク角度センサによる前記クランク
角度の検出と同期して前記筒内圧力を検出している。

【００１１】また，このエンジンの圧縮上死点検出装置
において，前記エンジンの非燃焼状態はエンジン始動ク
ランキング開始時における前記エンジンの状態であり，
前記エンジンは４サイクルで駆動され，前記コントロー
ラは，エンジンのクランク軸が少なくとも２回転する間
に前記筒内圧力センサが検出した前記筒内圧力の最大値
を最高筒内圧力として記憶する。

【００１２】また，このエンジンの圧縮上死点検出装置
において，前記コントローラは，前記クランク軸の回転
開始直後の少なくとも半回転した後に前記筒内圧力セン
サが検出した前記筒内圧力を，前記各気筒の最高筒内圧
力を求めるためのデータとして採用する。

【００１３】また，このエンジンの圧縮上死点検出装置
において，前記コントローラは，前記圧縮上死点と決定
された前記クランク角度に基づいて，各気筒への燃料噴
射に関する基準となる予め決められたクランク角度を決
定している。

【００１４】更に，このエンジンの圧縮上死点検出装置
において，予め決められた前記クランク角度は，各気筒
における前記圧縮上死点より予め設定された角度を逆上
った上死点前クランク角度，及び気筒判別のための基準
クランク角度である。

【００１５】この発明によるエンジンの圧縮上死点検出
装置によれば，クランク角度センサがエンジンのクラン
ク角度を，例えば単位クランク角度（１°毎）に検出
し，エンジンの各気筒に設けられた筒内圧力センサが，
各気筒の筒内圧力を検出する。コントローラは，エンジ
ンの非燃焼状態において，筒内圧力センサの出力に基づ
いて各気筒の最高筒内圧力を求め，最高筒内圧力を検出
した時のクランク角度を各気筒の圧縮上死点と決定す
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下，図面を参照して，この発明
によるエンジンの圧縮上死点検出装置について説明す
る。図１はこの発明によるエンジンの圧縮上死点検出装
置が適用されたエンジンの概要を示す模式図である。図
２は図１に示すエンジンのクランク角度の経過に伴う各
インジェクタでの筒内圧力及びインジェクタ処理の概要
を示すグラフである。図１に示されたエンジンは４気筒
から成る多気筒エンジン１であり，４つの気筒＃１〜＃
４には，内部に形成される燃焼室（図示せず）にそれぞ
れ燃料を噴射するインジェクタ３１，３２，３３，３４
（総称するときは３を用いる）が配設されている。イン
ジェクタ３への燃料供給は，圧力制御されたコモンレー
ル２２から，燃料流路の一部を構成する分岐管２３を通
じて行われる。燃料は所定圧力に昇圧した制御状態でコ
モンレール２２に貯留され，インジェクタ３は，電子制
御ユニットであるコントローラ７の制御の下で，燃料を
適当な噴射時期及び噴射量で対応する燃焼室内に噴射す
る。コモンレール燃料噴射システムそれ自体は，従来公
知のものであり，これ以上の詳細な説明を省略する。

【００１７】多気筒エンジン１のクランク軸５の軸端に
は，単位のクランク角度（１°）毎に対応して検出歯が
形成された円板６が取り付けられている。円板６に近接
してクランク角度センサ１０が，車体フレーム（図示せ
ず）に取り付けられている。クランク角度センサ１０
は，クランク軸５の回転にしたがってクランク角度１°
毎に検出信号をコントローラ７に出力する。４つの気筒
＃１〜＃４の各燃焼室に臨んで，それぞれ，燃焼室内の
圧力（筒内圧力）を検出する圧力検出手段としての筒内
圧力センサ４１，４２，４３，４４（総称する時には４
を用いる）が配設されている。筒内圧力センサ４が検出
した各気筒＃１〜＃４の筒内圧力を表す信号は，チャー
ジアンプ８で増幅されて後，コントローラ７に出力され
る。

【００１８】多気筒エンジン１の燃焼順序ｉは，気筒番
号ｎを列の並びに従って＃１〜＃４とすると，＃１→＃
３→＃４→＃２の順である。クランク角度θは，特に断
らない限り，クランク角１°毎に１をカウントするクラ
ンク角度のカウント値であるとする。４サイクルで駆動
するエンジンでは，クランク角度θは，＃１気筒の圧縮
上死点で０であり，クランク軸５の２回転，即ち，カウ
ント値７１９で一巡する絶対（各気筒毎のクランク角度
ではない）クランク角度である。図２の上段の４つのグ
ラフは，それぞれ気筒＃１〜＃４のクランク角度θの経
過に伴う筒内圧力Ｐｃの変化を表している。

【００１９】各気筒＃１〜＃４では，クランキング初期
等の燃料の燃焼を伴わないときには，上記の順に次々と
圧縮・膨張行程を迎え，ある気筒が膨張行程を経過する
ときに，次の気筒は圧縮行程に入っている。＃１気筒に
ついては，圧縮上死点前１８０°から圧縮上死点後１８
０°まで，即ち，クランク角度θにして５４０以上で１
８０未満であるときに＃１気筒が圧縮・膨張行程を迎
え，圧縮上死点を挟む前後の期間で筒内圧力Ｐｃが大き
く変化する。排気上死点では，圧縮上死点のような顕著
な圧力上昇が生じないので，閾値を設ければ圧縮上死点
と排気上死点とを区別することができる。燃料が燃焼す
る場合には，燃焼による圧力上昇があるために一般には
最高圧力時が圧縮上死点とはならない。クランク角度の
進行と共に逐次検出して格納した筒内圧力データに基づ
いて，燃料噴射時期及び噴射期間を制御することもでき
る。圧縮上死点後１８０°からの所定の時間内にメイン
処理が演算され，次回のＴＤＣ割込み信号に基づいてイ
ンジェクタ３１の処理が行われる。図２の下段のグラフ
は，クランク角度θの増加に従って各気筒＃１〜＃４に
おける各インジェクタ３の処理の順序及びタイミングを
概略的に示している。

【００２０】図３は，多気筒エンジン１について筒内圧
センサを含む各種のセンサが検出した信号を受けて，イ
ンジェクタ３等への制御信号を出力する多気筒エンジン
１の燃料噴射を含む制御を行うコントローラ７のブロッ
ク図である。多気筒エンジン１の回転センサは，クラン
ク角度を１°毎に検出するクランク角度センサ１０のみ
から成る。コントローラ７においては，上記のクランク
角度センサ１０に加えて，多気筒エンジン１の運転状態
を表すものとして，例えば，アクセル開度量を検出する
アクセル開度量センサ１１，コモンレール２２に配設さ
れた燃料圧力（コモンレール圧力）センサ１２，及びエ
ンジン冷却水の温度を検出する水温センサ１３が中央処
理装置（ＣＰＵ）１４に入力される。

【００２１】筒内圧力センサ４が検出した筒内圧力Ｐｃ
のアナログ信号は，ＡＤ変換器１９に入力されてデジタ
ル信号に変換され，ＤＳＰバス１８を通じて高速加減算
が可能な素子であるＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎ
ａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５に送られる。ＣＰＵ１
４とＤＳＰ１５との間のデータの遣り取りは，ＣＰＵ１
４とＤＳＰ１５とのどちら側からも読み書きが可能な共
通ＲＡＭであるデュアルポートメモリ１６を介して行わ
れる。ＣＰＵ１４とデュアルポートメモリ１６との間は
ＣＰＵバス１７を通じて接続されており，ＤＳＰ１５と
デュアルポートメモリ１６との間はＤＳＰバス１８を通
じて接続されている。

【００２２】ＣＰＵ１４は，各センサ１０〜１３から直
接に入力される多気筒エンジン１の運転状態を表す情報
と，筒内圧力センサ４からの筒内圧力に関してＤＳＰ１
５で処理された結果等とに基づいて演算を行い，エンジ
ン出力及び排気ガス特性が運転状態に即した最適なもの
となるように，各気筒＃１〜＃４にそれぞれ対応して設
けられているインジェクタ３１〜３４の燃料噴射時期，
燃料噴射量，燃料噴射圧力制御等の燃料噴射に関する制
御を行う。ＤＳＰ１５は，筒内圧力Ｐｃに関するデジタ
ル信号の加減算の処理を高速で行う。この処理はデジタ
ル処理であるので，筒内圧力Ｐｃの微分や積分も同様に
高速で演算することができる。また，ＣＰＵ１５は，コ
モンレール２２の圧力を制御するため可変式燃料ポンプ
２０の吐出量を制御し，排気ガス循環量を制御するため
ＥＧＲバルブ２１を制御する。

【００２３】ＣＰＵ１４は，図４に示すメイン処理を行
う。図４は，図３に示したコントローラにおけるＣＰＵ
１４のメイン処理を示すフローチャートである。このメ
イン処理は，以下の各ステップから成る。 （１）ＣＰＵ１４の初期化が行われる（ステップ１，Ｓ
１と略す。以下同じ）。 （２）センサ信号の処理を行う（Ｓ２）。図４に示した
ようにＣＰＵ１４に入力される各種のセンサからの検出
信号の処理を行う。 （３）Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に基づい
て，各インジェクタ３が噴射すべき燃料量，即ち，燃料
噴射量の計算を行う（Ｓ３）。多気筒エンジン１の運転
状態，即ち，アクセル開度量とエンジン回転数とによっ
て予め決められ且つメモリに記憶されている燃料噴射量
特性マップにおいて，現在の運転状態，即ち，アクセル
開度センサ１１が検出した現在のアクセル開度とエンジ
ン回転数とに対応した目標燃料噴射量が求められる。 （４）また，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，各インジェクタ３が燃料を噴射すべき時期，
即ち，燃料噴射時期が計算される（Ｓ４）。 （５）更に，Ｓ２で行われた信号処理で得られた情報に
基づいて，且つＳ３で求められた燃料噴射量を，Ｓ４で
求められた燃料噴射時期に噴射できるように，燃料を噴
射する圧力，即ち，燃料噴射圧力が計算される（Ｓ
５）。燃料噴射圧力の制御は，燃料噴射量とエンジン回
転数から目標噴射圧力を求めることにより行われ，更に
具体的には，コモンレール圧力センサ１２が検出するコ
モンレール圧力（燃料圧力）が目標噴射圧力となるよう
に，燃料ポンプに関連して設けられる流量制御弁を制御
することにより行われる。Ｓ１でＣＰＵ１４が初期化さ
れた後は，燃料噴射を実行すべき各インジェクタ３１〜
３４に対してＳ２〜Ｓ５がそれぞれ順に実行される。

【００２４】次に，図５を参照してＤＳＰ１５のメイン
処理を説明する。図５は，図３に示したコントローラに
おけるＤＳＰメイン処理を示すフローチャートである。 （１）ＤＳＰの初期化を行う（Ｓ１０）。 （２）Ｓ１０において一旦，初期化が完了すると，気筒
＃１〜＃４の筒内圧力データを処理して圧縮上死点（Ｔ
ＤＣ）の検出を行い（Ｓ１１），以後，圧縮上死点（Ｔ
ＤＣ）の検出動作を繰り返す。圧縮上死点（ＴＤＣ）の
検出の詳細については，後述する。

【００２５】ＤＳＰにおいては，図６に示すＡＤ変換終
了割込み処理が行われる。図６は，図５に示したＤＳＰ
メイン処理におけるＡＤ変換終了時の割込み処理を示す
フローチャートである。この割込み処理では，筒内圧力
（即ち，燃焼室圧力）のＡＤ変換結果の読込みからクラ
ンク角度の更新の各ステップが，クランク角度の１°毎
の信号に同期して実行される。 （１）筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）を読み込む
（Ｓ２０）。各筒内圧力のＡＤ変換結果ＡＤｒ（ｉ）
は，燃焼順序ｉ（＝１〜４）にＰｃ（ｉ）として読み込
まれる。 （２）次に，クランク角度の初期化が行われる（Ｓ２
１）。 （３）筒内圧力データが，メモリに格納される（Ｓ２
２）。 （４）気筒判別のための信号，即ち，ＲＥＦ信号が出力
される（Ｓ２３）。 （５）上死点前信号，即ち，ＢＴＤＣ（Ｂｅｆｏｒｅ
Ｔｏｐ ＤｅａｄＣｅｎｔｅｒ）信号が出力される（Ｓ
２４）。 （６）クランク角度が更新される。（Ｓ２５）。 Ｓ２１〜Ｓ２５については，それぞれ，以下に詳細を説
明する。

【００２６】図７に示すフローチャートを参照してＳ２
１におけるクランク角度の初期化について説明する。図
７は，図６に示するＡＤ変換終了時の割込み処理におけ
るクランク角度の初期化の処理を示すフローチャートで
ある。 （１）エンジンの始動が行われるような場合に，クラン
ク角度の初期化が既に完了しているか否かを判定する
（Ｓ３０）。クランク角度の初期化が完了していれば，
直ちにＡＤ変換終了割込みのルーチンに戻る。 （２）クランク角度の初期化が完了していなければ，コ
ントローラ７の作動開始時にクランク角度θを０に設定
する（Ｓ３１）。 （３）Ｓ３１におけるクランク角度θの設定の終了で，
クランク角度の初期化が完了する（Ｓ３２）。

【００２７】次に，図８に示すフローチャートを参照し
て，Ｓ２２における筒内圧力データのメモリへの格納処
理について説明する。図８は，図６に示するＡＤ変換終
了時の割込み処理における筒内圧データのメモリへの格
納処理を示すフローチャートである。 （１）筒内圧力データの格納が終了しているか否かを判
定する（Ｓ４０）。筒内圧力データの格納が終了してい
れば，このルーチンを実行することなく，ＡＤ変換終了
時の割込み処理（図６）に戻る。 （２）筒内圧力データの格納が終了していないと，筒内
圧力データの格納を開始するか否かを判定する（Ｓ４
１）。Ｓ４１への移行は，エンジンの始動クランキング
中の最初の２回転半においてのみ行われる。ただし，エ
ンジンの始動クランキング中の最初の半回転中の筒内圧
力は圧縮上死点の検出に利用されないので，筒内圧力デ
ータの格納を開始せずにＡＤ変換終了時の割込み処理
（図６）に戻る。かかる筒内圧力データの格納の開始と
終了においては，クランク角度の更新処理Ｓ２５で詳述
する。 （３）筒内圧力データの格納を開始する始動クランキン
グ中では，各気筒＃１〜＃４のその時のクランク角度θ
における４気筒分の筒内圧力Ｐｃ（１）〜Ｐｃ（４）
を，それぞれＰｃ（θ，１）〜Ｐｃ（θ，４）として格
納する（Ｓ４２）。 （４）クランク角度θが７１９であるか否かを判定する
（Ｓ４３）。クランク角度θが７１９でなければ，ま
だ，各気筒＃１〜＃４における４サイクルの動作が一巡
していないので，筒内圧力データの格納を続行するため
クランク角度θが１°更新されて上記の処理が再度行わ
れる。 （５）クランク角度θが７１９であると，各気筒＃１〜
＃４における各サイクルが一巡しているので，筒内圧力
データの格納が終了する（Ｓ４４）。

【００２８】次に，図９に示すフローチャートを参照し
て，Ｓ２３における気筒判別信号（ＲＥＦ信号）の出力
処理について説明する。図９は，図６に示すＡＤ変換終
了時の割込み処理におけるＲＥＦ信号の出力処理を示す
フローチャートである。 （１）上死点（ＴＤＣ）検出（詳細は，後述）が終了し
ているか否かを判定する（Ｓ５０）。ＴＤＣの検出が終
了していなければ，このルーチンを実行することなく，
ＡＤ変換終了時の割込み処理（図６）に戻る。 （２）ＴＤＣの検出が終了していると，このルーチンを
実行している時のクランク角度θが，気筒＃１について
ＴＤＣ検出時のクランク角度，即ち，θｔ（１）である
か否かを判定する（Ｓ５１）。クランク角度θがθｔ
（１）でなければ，ＡＤ変換終了時の割込み処理（図
６）に戻る。 （３）クランク角度θがθｔ（１）であると，ＤＳＰ１
５は，ＣＰＵ１４に対してクランク軸の２回転で１パル
スのＲＥＦ信号を出力する（Ｓ５２）。このＲＥＦ信号
出力時には，予め定めた気筒が圧縮上死点に到達してい
るので，他の気筒における燃料噴射制御が基準気筒から
の燃焼順序に基づいて定められる。

【００２９】次に，図１０に示すフローチャートを参照
して，Ｓ２４における上死点前（ＢＴＤＣ）信号の出力
処理について説明する。図１０は，図６に示すＡＤ変換
終了時の割込み処理におけるＢＴＤＣ信号の出力処理を
示すフローチャートである。 （１）上死点（ＴＤＣ）検出が終了しているか否かを判
定する（Ｓ６０）。ＴＤＣの検出が終了していなけれ
ば，このルーチンを実行することなく，ＡＤ変換終了時
の割込み処理（図６）に戻る。 （２）ＴＤＣの検出が終了しているのであれば，クラン
ク角度θ（カウント値）が，気筒＃１についてのＴＤＣ
に対応するクランク角度θｔ（１）の前６０であるか否
かを判定する（Ｓ６１）。 （３）Ｓ６１でクランク角度がθｔ（１）の前６０でな
ければ，クランク角度が，気筒＃２についてのＴＤＣに
対応するクランク角度θｔ（２）の前６０であるか否か
を判定する（Ｓ６２）。 （４）同様に，クランク角度が，それぞれ，気筒＃３又
は気筒＃４についてのＴＤＣに対応するクランク角度θ
ｔ（３）又はθｔ（４）の前６０であるか否かを判定す
る（Ｓ６３）（Ｓ６４）。 （５）Ｓ６１〜Ｓ６４のいずれかで判定が是であれば，
ＤＳＰ１５は，各判定時にＣＰＵ１４に対して各気筒に
ついてのＢＴＤＣ信号を出力する（Ｓ６５）。ＢＴＤＣ
信号は，クランク軸の２回転で合計４パルス出力され
る。

【００３０】次に，図１１に示すフローチャートを参照
して，Ｓ２５におけるクランク角度の更新処理について
説明する。図１１は，図６に示すＡＤ変換終了時の割込
み処理におけるクランク角度の更新処理を示すフローチ
ャートである。 （１）クランク角度θを単位量（１カウント）更新する
（Ｓ７０）。 （２）エンジン１が停止状態から回転を開始して，筒内
圧力データの格納が終了したか否かが判定される（Ｓ７
１）。筒内圧力データの格納は，エンジンの停止状態か
らクランク軸が２回転半するまでは終了しない。特に吸
気弁が閉じて圧縮過程途中にエンジン停止状態となった
気筒については，エンジン停止中に圧力漏れが生じるの
で，クランク軸の最初の半回転の間では筒内圧力の最大
値を正常に検出することができない場合がある。圧縮上
死点の検出にこの期間の筒内圧力データが利用されな
い。また必要なデータ量を格納するには，クランク軸は
２回転することを要する。 （３）筒内圧力データの格納が開始されたか否かが判定
される（Ｓ７２）。エンジン１が停止状態から半回転の
間では筒内圧力データが取り込まれないので，Ｓ７２で
はＮＯと判定される。 （４）クランク角度θが１８０であるか否かを判定する
（Ｓ７３）。クランク角度θを更新しているので，θが
次第に増加して１８０になると，クランク角度θは０に
リセットされると共に，筒内圧力データの格納が開始さ
れる（Ｓ７４）。 （５）筒内圧力データの格納が開始されていると，クラ
ンク角度θの更新毎に，Ｓ７２でＹＥＳに分岐して，ク
ランク角度θが７２０未満であるか否かが判定される
（Ｓ７５）。Ｓ７４でクランク角度θのリセット後，ク
ランク軸が２回転（カウント値で７２０）するまでは，
筒内圧力データの格納が続行される。 （６）クランク軸が２回転すると，Ｓ７５での判定はＮ
Ｏとなり，クランク角度θが０にリセットされる（Ｓ７
６）。

【００３１】次に，図１２に示すフローチャートを参照
して，Ｓ１１における上死点（ＴＤＣ）の検出処理につ
いて説明する。図１２は，図５に示すＤＳＰのメイン処
理におけるＴＤＣの検出処理を示すフローチャートであ
る。 （１）既に，ＴＤＣの検出が終了したか否かが判定され
る（Ｓ８０）。ＴＤＣの検出が終了していれば，このフ
ローは実行されない。 （２）ＴＤＣの検出が終了していない場合には，筒内圧
力データの格納が終了しているか否かが判定される（Ｓ
８１）。筒内圧力データの格納が終了していない場合
も，このフローは実行されない。 （３）筒内圧力データの格納が終了すると，計算処理上
のクランク角度θが０に設定される（Ｓ８２）。 （４）各気筒＃１〜＃４について格納される最高筒内圧
力Ｐｍ（１）〜Ｐｍ（４）を０に設定して初期化する
（Ｓ８３）。 （５）Ｓ８４及びＳ８５は，気筒＃１についてのステッ
プである。クランク角度θ（当初は０から開始する）に
おいて，データとして格納した気筒＃１の筒内圧力Ｐｃ
（θ，１）がＰｍ（１）より大であるか否かを判定する
（Ｓ８４）。 （６）Ｓ８４の判定がＹＥＳである場合には，筒内圧力
Ｐｃ（θ，１）をＰｍ（１）に代入して置き換える。ま
た，その時のクランク角度θを，気筒＃１の最高筒内圧
力検出時のクランク角度θｍ（１）として更新する（Ｓ
８５）。 （７）Ｓ８６及びＳ８７は，気筒＃２についてのステッ
プである。気筒＃２の筒内圧力Ｐｃ（θ，２）がＰｍ
（２）より大であるか否かの判定（Ｓ８６）と，筒内圧
力Ｐｃ（θ，１）のＰｍ（１）への置換及び最高筒内圧
力検出時のクランク角度θｍの更新（Ｓ８７）について
は，Ｓ８４及びＳ８５と同様に行われる。 （８）気筒＃３及び＃４についても，Ｓ８４〜Ｓ８７で
示した気筒＃１及び＃２と同様の処理が行われる（Ｓ８
８）。 （９）クランク角度θを単位量（１カウント）更新する
（Ｓ８９）。 （１０）クランク角度θが７２０を超えたか否かを判定
する（Ｓ９０）。クランク角度θが７２０以下である
と，Ｓ８４に戻って，最高筒内圧力Ｐｍとそれを検出時
のクランク角度θｍを求めるルーチンを繰り返す。 （１１）クランク角度θが７２０を超えると，各気筒＃
１〜＃４について最高筒内圧力検出時のクランク角度θ
ｍ（１）〜θｍ（４）を，それぞれθｔ（１）〜θｔ
（４）とする（Ｓ９１）。 （１２）θｔ（１）〜θｔ（４）が求まると，ＴＤＣの
検出が終了する（Ｓ９２）。

【００３２】ＲＥＦ信号が出力されると，図１３に示す
ようなＲＥＦ割込み処理が行われる。図１３は，図４に
示すメイン処理においてＲＥＦ信号がＣＰＵ１４に入力
されたときの割込み処理を示すフローチャートである。
この割込み処理では，ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂ
を０にするリセット処理が行われる。即ち，エンジン１
は４気筒エンジンであるので，このカウント値ＣＮｂは
０から３までの４つの整数を取り得る。カウント値ＣＮ
ｂが０のときから各気筒での燃料の噴射と着火とが一巡
して，カウント値ＣＮｂが４になる前に，ＲＥＦ信号が
出力されて割込処理が行われて，カウント値ＣＮｂが０
にセットされる（Ｓ１００）。

【００３３】Ｓ６５に基づいてポンプ軸１回転当たり４
回のＢＴＤＣ信号が出力される。ＢＴＤＣ信号がＣＰＵ
１４に入力されると，図１４に示するようなＢＴＤＣ信
号割込み処理が行われる。図１４は，図４に示したＣＰ
Ｕメイン処理における，ＢＴＤＣ信号が入力されたとき
の割込み処理を示すフローチャートである。 （１）エンジン１の回転速度が計算される（Ｓ１１
０）。即ち，前回のＢＴＤＣ信号が出力されてから今回
のＢＴＤＣ信号が出力されるまでに要した時間に基づい
て，単位時間当たりのエンジン１の回転速度が算出され
る。 （２）ＢＴＤＣ信号のカウント値ＣＮｂが０であるか否
かを判定する（Ｓ１１１）。カウント値ＣＮｂが０であ
れば，燃焼順序ｉ＝１の気筒（＃１）に設けられたイン
ジェクタ３１の燃料噴射処理（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃
料噴射の実行）を行う（Ｓ１１２）。このインジェクタ
の処理のタイミングの概要については，図３の最下段の
グラフに示されている。 （３）Ｓ１１１での判定においてカウント値ＣＮｂが０
でなければ，直ちにＳ１１３に移行し，カウント値ＣＮ
ｂが１であるか否かを判定する（Ｓ１１３）。 （４）カウント値ＣＮｂが１であれば，ｉ＝２の気筒
（＃３）に設けられたインジェクタ３３の燃料噴射処理
（Ｓ２〜Ｓ５とその後の燃料噴射の実行）を行う（Ｓ１
１４）。 （５）Ｓ１１３での判定においてカウント値ＣＮｂが１
でなければ，直ちにＳ１１５に移行し，以下上記と同様
な判定処理と判定処理においてＹＥＳである場合のイン
ジェクタの燃料噴射処理とが行われる（Ｓ１１５）。 （６）Ｓ１１２，Ｓ１１４，或いは，Ｓ１１５で，＃１
〜＃４の何れかのインジェクタ３の燃料噴射処理を行う
と，対応していたカウント値ＣＮｂの判定以外の判定で
は必ずＮＯとなるので，カウント値ＣＮｂに１を増加し
たものを新たなカウント値ＣＮｂにして（Ｓ１１６），
この割込み処理を終了する。次回のこの割込み処理にお
いても，次のカウント値ＣＮｂに対する判定は，Ｓ１１
１，Ｓ１１３又はＳ１１５での同様の判定のいずれかで
ＹＥＳとなる。順次増加するカウント値ＣＮｂが３にな
ると，カウント値ＣＮｂが４になる前にＲＥＦ信号の割
込み処理（Ｓ１００）にて，カウント値ＣＮｂは０にリ
セットされる。

【００３４】

【発明の効果】この発明によるエンジンの圧縮上死点検
出装置は，上記のように構成されているので，次のよう
な効果を奏する。即ち，コントローラは，エンジンの非
燃焼状態において，エンジンの各気筒に設けられた筒内
圧力センサの出力に基づいて各気筒の最高筒内圧力を求
め，最高筒内圧力検出時にクランク角度センサが検出し
たクランク角度を各気筒の圧縮上死点と決定する。各気
筒の上死点を決定するために上死点位置や上死点前の予
め決められた角度位置にクランク角度を定めるセンサ
や，多気筒エンジンで特定の気筒を判別する気筒判別セ
ンサを設ける必要がなく，エンジンの回転に関するセン
サとしては，基本的に単位のクランク角度（例えば１°
毎のクランク角度）を検出するセンサと，燃料噴射制御
に用いる筒内圧力を検出するセンサとのみで高精度でエ
ンジンの圧縮上死点が検出される。上死点や気筒判別用
の光学的或いは電磁的なセンサを設けるとすると，一つ
の回転板に種類の異なる透孔又は歯や２つのフォトセン
サ又はピックアップを設ける必要があるが，そのような
回転板やセンサ類が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエンジンの圧縮上死点検出装置
が適用されたエンジンの概要を示す模式図である。

【図２】図１に示すエンジンのクランク角度の経過に伴
う各インジェクタでの筒内圧力及びインジェクタ処理の
概要を示すグラフである。

【図３】この発明によるエンジンの燃焼噴射に関する制
御を行うコントローラの概要を示すブロック図である。

【図４】図３に示したコントローラにおけるＣＰＵのメ
イン処理を示すフローチャートである。

【図５】図３に示したコントローラにおけるＤＳＰメイ
ン処理を示すフローチャートである。

【図６】図５に示したＤＳＰメイン処理におけるＡＤ変
換終了時の割込み処理を示すフローチャートである。

【図７】図６に示すＡＤ変換終了時の割込み処理におけ
るクランク角度の初期化の処理を示すフローチャートで
ある。

【図８】図６に示すＡＤ変換終了時の割込み処理におけ
る筒内圧データのメモリへの格納処理を示すフローチャ
ートである。

【図９】図６に示すＡＤ変換終了時の割込み処理におけ
るＲＥＦ信号の出力処理を示すフローチャートである。

【図１０】図６に示すＡＤ変換終了時の割込み処理にお
けるＢＴＤＣ信号の出力処理を示すフローチャートであ
る。

【図１１】図６に示すＡＤ変換終了時の割込み処理にお
けるクランク角度の更新処理を示すフローチャートであ
る。

【図１２】図５に示すＤＳＰのメイン処理におけるＴＤ
Ｃの検出処理を示すフローチャートである。

【図１３】図４に示すメイン処理においてＲＥＦ信号が
ＣＰＵ１４に入力されたときの割込み処理を示すフロー
チャートである。

【図１４】図４に示したＣＰＵメイン処理における，Ｂ
ＴＤＣ信号が入力されたときの割込み処理を示すフロー
チャートである。

【図１５】従来の上死点検出機構を示す図である。

【図１６】図１６はクランク角度で見た上死点誤差に対
する燃焼室内での熱発生率の影響を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 多気筒エンジン ３，３１〜３４ インジェクタ ４，４１〜４４ 筒内圧力センサ ５ クランク軸 ７ コントローラ １０ クランク角度センサ θ クランク角度 θｍ 最高筒内圧力検出時のクランク角度 θｔ 圧縮上死点検出時のクランク角度 Ｐｃ 筒内圧力 Ｐｍ 最高筒内圧力

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのクランク角度を検出するクラ
   ンク角度センサ，前記エンジンの各気筒に設けられて前
   記各気筒の筒内圧力を検出する筒内圧力センサ，及び前
   記筒内圧力センサの出力に基づいて前記エンジンの非燃
   焼状態における前記各気筒の最高筒内圧力を求めると共
   に最高筒内圧力時の前記クランク角度を前記各気筒の圧
   縮上死点と決定するコントローラから成るエンジンの圧
   縮上死点検出装置。
2. 【請求項２】 前記クランク角度センサは単位クランク
   角度毎のクランク角度を検出するセンサであり，前記筒
   内圧力センサは前記クランク角度センサによる前記クラ
   ンク角度の検出と同期して前記筒内圧力を検出すること
   から成る請求項１に記載のエンジンの圧縮上死点検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記エンジンの非燃焼状態はエンジン始
   動クランキング開始時における前記エンジンの状態であ
   り，前記エンジンは４サイクルで駆動され，前記コント
   ローラは，エンジンのクランク軸が少なくとも２回転す
   る間に前記筒内圧力センサが検出した前記筒内圧力の最
   大値を最高筒内圧力として記憶することから成る請求項
   １又は２に記載のエンジンの圧縮上死点検出装置。
4. 【請求項４】 前記コントローラは，前記クランク軸の
   回転開始直後の少なくとも半回転した後に前記筒内圧力
   センサが検出した前記筒内圧力を，前記各気筒の最高筒
   内圧力を求めるためのデータとして採用することから成
   る請求項３に記載のエンジンの圧縮上死点検出装置。
5. 【請求項５】 前記コントローラは，前記圧縮上死点と
   決定された前記クランク角度に基づいて，各気筒への燃
   料噴射に関する基準となる予め決められたクランク角度
   を決定していることから成る請求項１〜４のいずれか１
   項に記載のエンジンの圧縮上死点検出装置。
6. 【請求項６】 予め決められた前記クランク角度は，各
   気筒における前記圧縮上死点より予め設定された角度を
   逆上った上死点前クランク角度，及び気筒判別のための
   基準クランク角度であることから成る請求項５に記載の
   エンジンの圧縮上死点検出装置。