JPS58133481A - 内燃機関のタイミング検知装置 - 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】 本発明は内燃機関における燃料噴射時期又は点火時期環
のタイミング検知装置に関し、特に時分割方式で、回転
速度が過渡的に変化する場合にも好適なタイミング検知
装置に関する。

従来、内燃機関において燃料噴射時期又は点火時期を検
知する場合に、クランク軸の基準位置（例えば第１気筒
の上死点や、それを含む形で１２０゜毎に勢分割した位
置）Ｋ係る基準信号（レファレンス信号）と、０．５°
又はｆ毎の単位信号（ポジシ曹ン信号）とを発生する装
置を用いることはよく知られている。

一方、上記単位信号を発生する装置はコスト高になるこ
とから、上記基準信号のみを発生する装置と、基準信号
間の時間を計測する装置と、基準信号と例えば燃料噴射
時期信号との間の時−」を計測する装置とによって、基
準信号間の時間により求められるエンジンの回転速＆（
又はクランク軸の角速度）と、基準信号と燃料噴射時期
信号との間の時間とから、燃料噴射時期のクランク角度
を計算する方式も考えられている（例えば日量自動車（
株）、昭和５４年６月発行技術解説４１Ｆ１９７９［Ｅ
ＣＣ８Ｌ系エンジンＪ　Ｐ、１７〜Ｐ、　２１　）。

しかしながら、このような従来の時分割方式の燃料噴射
時期又は点火時期轡の検知装置にあっては、クランク角
度の基準信号間の時間を計測することによってその間の
エンジンの平均回転速１を算出し、基準信号と例えば燃
料噴射時期信号との間の時間を計測して、その時間と上
記平均（ロ）転速度とから燃料噴射時期信号のクランク
角度を算出する方式となっていたため、エンジンの回転
速度が急に変化する場合や、ディーゼルエンジンのよ５
に吸気、圧縮、燃焼、排気の４サイクル間の回転速度の
サイクル変動が大きい場合１にクランキング時やアイド
リンク時）には、燃料噴射時期轡な正しく検知できない
という間亀点があった。

このため、燃料噴射時期等を検知して、それら自身や他
のエンジン条件を制御する装置にあっては、制御が不正
確になり、エミッション、騒音、燃費、運転性等が悪化
するという間組点があった。

本発明はこのような従来の…ｊ題点に着目し、これを解
決することを目的としてなされたものであって、基準信
号間のクランク軸の角速度の変化率（角加速度）を演算
し、これに基づいて補正しつつ燃料噴射時期又は点火時
期のクランク角度を演算するようにしたものである。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

尚、以下では噴射時期の検知装置として述べるが、点火
時期についても同様に検知できるものである。

第１図は本発明を適用する噴射時期検知装置の一例を示
している。

給１図において、１０１は噴射時期信号（以下ＩＴ傷信
号いう）を検知して波形成形しパルスを発生するＩＴＱ
号発生装飯、１０２はクランク軸の基準位置（上死点や
１２０°毎の位置）に係る基準信号（以下Ｒ＠ｆ信号と
いう）を検知して波形成形しパルスを発生するＲ＠ｆ信
号発生装置である。１０３はＲ＠ｆ信号と！Ｔ傷信号の
間の時間を１浪りするＩＴカウンタ、１０４はＲ＠ｆ信
号信号待間をＨｔｔｌｌＪするＲＩｆカウンタ、１０５
はＩＴカウンタ１０３及びＲ＠ｆカウンタ１０４にクロ
ックパルスを出力するクロックパルス発生装置である。

１０６はカラン／１０ｍ、１０４からの信号＋ＩＴ信号
、Ｒ＠ｆ信号を入力処理する入力インタフェース、１０
７はマイクロプロセッシングユニットであって、これが
噴射時期を演算する演算部となる。

但し、記憶素子としてのＲＯＭ及びＲＡＭをもつものを
示した。１０８は演算した噴射時期を外部に出力するた
めの出力インタフェース、１０９は噴射時期表示装置で
ある。

本発明は噴射時期の演算部に関するものであり、先ず噴
射時期の演算の考え方について述べる。

Ｒ・ｆ信号がクランク軸１回転（３６０°）に１個ある
とする。したがって、各Ｒｓｆ信号間の角度（０ｒ）は
、＃ｒ−甜曵ｄ＠ｇとなる。

また、第２図に示すように、各Ｒ＠ｆ信号の時刻を一一
、　ｔｎ−２，ｔｎ−１，ｔｎ、ｔｎ＋１　、　ｔｎ＋
２．−−−とし、ＩＴ１号の時刻をｔｌとする。ｔｌは
ｔｎとｔｎ＋１との間にあるとする。

さらに、第３図に示すように、クランク角度をθ（１）
とし、時間の関数とする。

ここにおいて、ｎ番目のＲ＠ｆ信号からＩＴ倍信号での
クランク角度を検知することが、噴射時期を検知するこ
とになる。

噴射時期をθｉ　（ｄ＠ｇ）とすると、となる。

ただし、ωは角速度で、ａ＋＋（ｄ＠ｇ／…）−計であ
る。また、エンジンの回転速度なＮ（ｒｐｍ）とすると
、ω−６Ｎである。

第３図を参照し、 （１）ω−一定（角速度一定）のときは、即ち、Ｒ＠ｆ
信号と１１ｇ１号との間の時間（ｔｉ−ｉｎ）と、その
直前のＲ＠ｆ信号信号待間（ｔＩＩ−ｉｎ−１）とを計
測し、Ｉ丁信号の入力と同時に上記（１）式の演算を行
なえば、噴射時期＃ｌ（ｄ＠ｇ）を求めることができる
。尚、ω＝一定であるので、Ｒ＠ｆ信号信号待間ときは
、 ここで、鼻の値（角加速度）を近似的に角速度変化分Δ
・と、Δωの変化をもたらした時間ｌ５ｌＩｌ隔Δｔと
の比で置きかえる。

ｄω　　　Δω 畠　＝−触□ ｄｔ　　　　Δｔ Δ・のとり方には次の３種類がある。尚、縞４図を参照
し、例えばωｎ　、　ｎ−１は時刻ｔｎ−１とｔｍとの
間の平均角速度である。

Δω１＊ωｎ、ｎ−１−ωｍ−１．１−１△ω２諺ωｎ
＋１．ｎ−ωＩＩ、ｎ−１Δω１腸ωｎ＋ｘ＋ｎ＋ｔ　
−０ｍｌ＋１．ｎΔｔは、ωの値が決まる時点ｒ＆ｉＪ
（例えばωｎ、ｎ−１は時刻ｔｎ−ｔからｔｎで値が決
まる）の時間差と考えると、上記Δω１．Δω２．Δω
３に対応するのは、それぞれ次の如くとなる。

△ｔ１　ｍ　　ｔｎ　　−ｔｎ−ｓ Δｔ！　蹴　ｔＨ＋＊　−ｔｍ Δｋ　ｌ　　＝　　ｔｌｌ＋ｌ　−ｔｌｋ＋１従って、
角加速度ａの値は、それぞれ、Δ４ｂ１１　６）Ｉしｔ
ｌ−１−ヱ三止−２−Δｔｌｔｎ−ｔｎ−１ Δω１　　　ωＢ＋１　　ｎ−ωｎ　　ｎ−１Δｔ！　
　　　　　　ｔｎ＋１　−　ｔｎとなる。

また、ｂの値は、１■Ｏの場合の（１）式で表わさ応し
て、 θｒ ｔｍ　−ｔｎ−□””−” ＃ｒ ｔ＊＋ｓ　−ｔｎ　　　””　” ＃ｒ ｔｌｌ＋１．−１ｎ４１　　”ｎ　”　＊　ｒ　ＩＩ＋
　＊となる。

つまり、従来は（１）の如く角速度（ω）が一定という
近似のもので噴射時期＃１を（１）弐にしたがって１算
していたのであるが、本発明では（Ｍ）の如（角加速度
（ａ）が一定という近似のもとで噴射時期θｉを求めよ
うとするのである。

ただし、（ｔｌ−ｔｓｓ）の値に応じて計算方法を変え
てより正確な噴射時期を計算する工夫をしである。即ち
、次の（イ）、ｃ口１．（＝うの場合に分けて噴射時期
の計算式を変えるようにしである。

（イ）　　ｔｉ−ｔＩ＆が小さいとき（第５図Ａ）＃ｉ
閣鴨蔀淵佇×（旧のωｎ、ｎ−１ ｘ　（ｔｉ−ｔｎ）　−−−−−−−−−−−−−−（
２）（ａ）　　ｔ　ｉ　−ｔ　ｎが大きいとき（第５図
Ｃ）＋ωｎ＋ａ、ｎ＋１ｘ（ｔｉ−ｔｎ）　−−−−−
−（３）（ハ）　ｔｉ−ｔｎが上記ビ）、（ロ）の中間
のとき（＠５図Ｂ） ｘ　（ｔｓ−ｔｎ）　−−−−−−−−−−−−−−（
４）ｒ 尚、例えばω””””　ｔｎ−ｔｎ−１である。

また、演算するタイミングは、（イ）の場合、時刻ｔ１
．（ｏ）の場合、時刻ｔｎ＋ｚ、（ハ）の場合、時刻ｔ
ｎ＋ｔとなる。

以上述べた噴射時期の演算方法をフローチャートで示し
たものが第６図である。

このルーチンはＲ＠ｆ信号とＩＴ信号毎に入力インタフ
ェース（＠１図１０６）で割込信号（ＩＲＱ）が発生し
、マイクロプロセッシングユニット（第１図１０１）の
ＩＲＱ端子に入力されて、１ＲＱＡ−チンとして、演算
がスタートされる。

２０１でＩＴ傷信号割込かＲ＠ｆ信号の割込かを判定し
、ＩＴ傷信号あれば、２０２でＲ＠ｆ信号を識別するた
めのカクンタ（Ｒ＠ｆ織別カウンタ）をリセットする。

Ｒ＠ｆ信号であれば、２０３でＲ・ｆ識別カクンタを１
だけカウントアツプする。

したがって、ＩＴ信号直後では、Ｒ＠ｆ繊別大別カウン
タは１となり、ＩＴ信号直前のＲ＠ｆ信号であれば、Ｒ
＠ｆ臓別識別ンタの値はＴとなる。

２０４でＲ＠ｆｌｌ別カウンタがｒ−ｔかどうかを判定
し、ｒ−１であれば、２０Ｂで時刻ｔｒ−２とｔｒ−１
の時間差（ｔｒ−ｔ　−ｔｒ−ｖ　）をＲ＠ｔカウンタ
（第１図１０４）から耽込み、２０６で角速度（ｌＪｒ
−１、ｒ−Ｒｃｍ　Ｊｒ／（ｔｒ−１−ｔｒ−ｘ）を計
算する。

２０４の判定が■・であれば、２０１でＲ・ｌｌ別カウ
ンタの値がｒであるかどうかを判定し、ｒであれば、２
０８で時間差（ｔｒ−４ｒ−１）を読込み、２０９で角
速度ωｒ　、　ｒ−１を計算する。

２０Ｔの判定がＮｏであれば、２１０へ行くが、１番目
のＲ・ｆ信号の次にはＩＴ侶号が必ず入力されるように
設定されており、２０１の判定で、２０２の方にルーチ
ンが流れる。

２０２でＲ＠ｆ識別カウンタをリセットした後、２１１
で（ｔｉ　−ｔｒ）の値をＩＴカウンタ（第１図１０３
）から耽込む。そして、２１２で（ｔｌ−１ｎ）が予め
決められた値Δｔｓ、Δｔｚ（Δｔｓ＜△ｔりと比較さ
れる。

ｔｉ−ｔｒ≦Δｔ１のときは、２１３で前記（２）式に
より噴射時期ａｔ　（ａ＠ｇ）を計算する。

ｘ　（ｔｓ−ｔｒ）　　−−−−−−−−−−−−（２
ｍ）Δｔ＊＜ｔｉ−ｔｒ≦Δｔ！のときは、それを意味
するＦＬＡＧｌを２１４でセットする。

Δｔｍ＜ｔｌ−ｔｒのときは、それを意味するＦＬＡＧ
　２ｖ２１　ｓ”ｃ”４ツトスルａ　１ｔｌｉ、ＦＬＡ
Ｇ　１　、２はｔｉ−１ｒ≦Δｔ１のときに２２６でク
リアされる。

ＩＴ＠号の次にはＲ＠ｆ＠号が入力されるが、その番号
は１となる。

２１０での判定でＹ■となれば、２１６で時間差（ｔｌ
−ｔｒ）をＲ＠ｆカウンタ（縞１図１０４）から読込み
、２１１で角速度ω真、ｒ　ｍ　ａｔ／　（ｔｘ−ｔｒ
）を計算する。そして、２１８でＦＬＡＧｌをチェック
して、セットされていれば、即ち、Δｔｘ＜ｔｉ−ｔｒ
≦Δを雪であれば、２１−で前記（４）式により噴射時
期＃１を計算する。

ｘ　（ｔｓ　−ｔｒ）　　−−−−−−−−−−−（４
ｍ）２１８でＮｏであればエンドに行く。

２１０でＮｏと判定されれば、２２ＧでＲａｆ％号が２
かどうかを判定す−る。これがＹ・ｌであれば、２２１
で時間差（ローＮ）を読込み、２２２で角速度ωｓ、ｘ
ｍ＃ｒ／（ｔｚ−Ｈ）を計算する。そして、２２３でＦ
ＬＡＧ２をチェックし、セットされていれば、即ちΔｔ
！＜ｔｉ−ｔｒであれば、２２４で前記（３）式により
噴射時期＃量を計算する。

Ｘ　（ｔｌ　−ｔｒ）　　−−一−−−−−−−−−（
３ｍ）尚、以上においてはΔｔｘ、Δｔ２は予め決めら
れた同定数として述べたが、Δｔ１と△ｔ２は角速度ω
（回転速度Ｎ）によって変化させることが望ましい。

２２５では算出された噴射時期θ１を出力する。

出力された値は出力インタフェース（第１図１０８）に
書込まれ【、新しい値が書込まれるまで同じ値が保持さ
れ、その値が表示装置（第１図１０８）で表示される。

第７図には！６１ｍのフローチャートを実現する回路を
ブロック図で示す。但し、Ｒｅｆ繊別カウンタ３０３は
ＩＴ傷信号リセットされる上、さらにＲ・ｆ信号がｒ個
に達すると同時に自動的にリセットするようなカウンタ
である。

構成及び作用を説明すると、ＩＴ＠号発住装置３◎１、
Ｒ＠ｆ佃号発生装置３０２及びり戸ツクパルス発生装置
３１５の信号が、ＩＴカウンタ３１４に入力される。Ｉ
Ｔカウンタ３１４はＲ＠ｆ信号で起動されて、クロック
パルスをカウントし始め、ＩＴ傷信号カウントを停止し
て時間差（ｔｉ−ｔｒ）を計測する。

Ｒ＠ｆ信号識別カウンタ３０３にはＲ・ｆ信号発生装置
３０２の信号が入力され、このカウンタ３０３はＲ・ｆ
信号が入力される毎に＋１ずつカウントアツプされる。

モし【、カウント値がｒになると自動的にカウント値が
クリアされるが、ＩＴ化号の直後のＲｅｆ信号からカウ
ントアツプを開始させるために、■丁信号でもリセット
される。

比較器３０４，３０５，３０１ｉ、３０Ｆは、カウント
値がそれぞれｒ−２，ｒ−１，１，２以上になったとき
に高レベルの信号を出力し、それ以外のときは低レベル
の信号を出力するようＫなっている。したがって、比較
器３０４，３０５，３０６，３０７の各出力信号８１．
８ｍ、８ｓ、Ｓａは第８図に示す如くとなる。更に３つ
のＮＯＴ回路３０８，３０９，３１０と２つのムＮＤ回
路３１２，３１３とによって、信号Ｓ薯、８・、Ｂｙが
得られ、これらの信号Ｓｓ　、Ｂｅ　。

Ｓｌも第８図に示す如くとなる。信号Ｓｓ、ｆ３ｚ、Ｓ
ｍ。

８丁はそれぞれスイッチング回路ｓｔａ’；ａ１ｒ。

３ＮＩ、３１１１へ入力される。

スイッチング回路３１６，３１７，３１５１．３１９は
それぞれへの信号８ｍ、Ｓｓ、８φ、Ｂｔが高レベルで
入力されると、Ｒ＠ｆ＠号発生装置３０２と、対応する
Ｒｓｆカウンタ３２０，３２１．３２２，３２３とを導
通状態にする。

Ｒ−ｆカウンタ３２０，３２１．３２２，３２３は、そ
れぞれ時刻ｔｒ−！からｔｒ−ｘ　、時刻ｔｒ−１から
ｔｒ。

時刻ｔｒからｔｌ、時刻ｔ１からｔ２の閣、即ち上記各
信号Ｓｓ、Ｓｍ、８Ｂ８ｔが高レベルの間、クロックパ
ルス発生装置からのクロックパルス数をカウントし、そ
れぞれ時間差（ｔｒ−１−ｔｒ−ｍ）、　（ｔｒ−ｔｒ
−ｔ）、（ｔｓ−ｔｒ）、（Ｈ−ｔｔ）を計測する。

計測されたこれらの時間差はそれぞれの区間の平均角速
度ωｙ−１，ｒ−１，ωｒ、ｒ−１，ω２．１を演算す
る角速度演算回路３２４，３２５，３２１ｉ、３２７へ
入力される。

角速度演算回路３２４，３２５，３２６，３２７で演算
された上記角速度は３つの噴射時期演算回路３３３．３
３４．３３５へ入力され、これらの噴射時期演Ｓ回路３
３３，３３４，３３５はＩＴカウンタ３１４からの入力
（ｔｔ−ｔｒ）とあわせて前記（２ａ）。

力する。したがって、これらの噴射時期演算回路３ｍ３
，１３４，３３５には角加ａ灸の演算回路が含まれる。

噴射時期演算回路３３３，３３４．３３５の出力は、ス
イッチング回路３３６．３３Ｌ３３８のＯＮ−〇ＦＦＫ
応じ、選択的に噴射時期演算回路３３９に入力される。

スイッチング回路３３６，３３７，３３８はそれぞれへ
の入力信号Ｓｌｏ、８ｔｘ、Ｓ１＊が為レベルとなった
ときに導通状態となるようＫなっており、次の如く制御
される。

比ｅ器３２１．３２１１でＩＴカウｙ／３１４の出力（
ｔｉ−ｔｒ）がそれぞれΔｔｓ、Δを雪という値と比較
されて、それぞれの値を越えたとき、比ｅｂ３２８．３
２１の各出力信号９ｓ、Ｓｓが高レベルとなる。そして
、ＮＯＲ回路３３０．ＥＸＯＲＮＯＲ回路３３１ＮＤ回
路３３２の出力信号Ｓｌｏ、Ｓｔｔ、Ｓ１ｇは、上記信
号８１．８−のレベルによって、次表に示すような関係
でレベルが決まる。尚、次表でｌは高レベルを、０は低
レベルを示している。

かくして、ｔｉ−ｔｒ≦Δｔ１のときは、スイッチング
回路３３６がＯＮとなり、（２ａ）式による噴射時期演
算回路３３３の演算結果か、表示装置！１３３１１に表
示される。

また、Δｔｌ＜ｔｉ−ｔｒ≦△ｔ！のときは、スイッチ
ング回路３３７がＯＮとなり、（４ｍ）式による噴射時
期演算回路３３４の演算結果が、表示される。

更に、Δを意＜ｔｔ−ｔｒのときは、スイッチング回路
３３８がＯＮとなり、（３ｍ）式による噴射時期演算回
路３３５の演算結果が、表示される。

尚、クランク軸３６０°回転内のＲ＠電傷信号数ｒに対
し岸の値がＩＴ傷号の可動範囲相当であれば、前述の如
＜　（２ａ）ｅ（４ｍ）＝（ａｍ）式を用いて演算する
ことが望ましいが、例えばｒ＝０．５（２回転に１回の
Ｒ・ｆ信号）の場合には、Ｒｓｆ信号をＩＴ信号とが接
近していれば、例えば（２ａ）式のみの演算だけでよい
ことは言うまでもない。

以上説明したように本発明によれば、クランク角度の基
準信号と噴射時期又は点火時期信号との間の時間を計測
することによってそれらの時期を検知する場合に、基準
信号間の角速度と、その変化率の両方からそれらの時期
を演算するようにしたため、過渡時の噴射時期又は点火
時期を精度良く検知できるという効果が得られる。よっ
て、噴射時期郷をフィードバック制御するシステムにあ
っては、過渡時やクランキング及びアイドリング時にも
より精４度の高い噴射時期勢の検出と制御が可能となり
、エミッション、騒音、燃費、運転性及び始動性等を向
上させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する噴射時期検知装置の一例図、
第２図〜第５図は噴射時期の演算の考え方を説明するた
めの説明図、第６図は本発明の一集施例な示すフローチ
ャート、第７図は館６図のフローチャートを実現するた
めのブロック回路図、泥８図は第７図における信号の特
性図である。 ３０１・・・ＩＴ信号発住鯨ｔ　　３０２・・・Ｒ＠ｆ
信号発生装置ｔ　　　３０３・・・Ｒ＠ｆ識別カウンタ
　　３１４・・・ＩＴカウンタ　　３１５・・・クロッ
クパルス発生装置　　３２０，３２１，３２２，３２３
・−Ｒｓｆカウンタ　　３２４，３２５，３２６，３２
７・・・角速度演算回路　　３３３，３３４，３３５・
・・噴射時期演算回路　　３３ｓ・・・噴射時期表示装
置特許　出　願人　日童自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄 第５図 ＴＴ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランク角度の基準信号と、燃料噴射時期又は点火時期
   信号との間の時間を計測することによって、それらの時
   期のクランク角度を検知する装置において、基準信号間
   のクランク軸の角速度を演算する回路と、該角速度の変
   化率を演算する回路とを備え、角速度及びその変化率と
   前記時間とから噴射時期又は点火時期のクランク角度を
   演算するようＫしたことを特徴とする内燃機関のタイミ
   ング検知装置。