JP2000352348A - 内燃機関の気筒判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク角信号発生手段のみで気筒判別が実
施できるようにしてカム軸のセンサーを不要にでき、か
つ、カム軸のみで気筒判別する方式に対して精度が良い
内燃機関の気筒判別装置を提供する。 【解決手段】 単気筒、３気筒、あるいは５気筒等の奇
数の気筒を有する４サイクル内燃機関において、内燃機
関のクランク軸の１回転毎に各気筒に対応する所定のク
ランク角信号を発生する手段１０と、前記クランク軸の
回転変動を検出する手段と、前記クランク角信号と回転
変動に基づき、各気筒の工程を判別する気筒判別手段と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１または３等の奇
数気筒を有する内燃機関において、基準クランク角に基
づく気筒別の点火時期制御、燃料噴射時期制御等の各種
エンジン制御に用いる気筒判別信号を出力する内燃機関
の気筒判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル内燃機関においては、クラン
ク軸の２回転で吸気工程、圧縮工程、燃焼工程、排気工
程を順次に行う訳であるので、今回と次回の回転におい
て同一のクランク角で圧縮工程と排気工程等を行うこと
になる。気筒別に点火時期や燃料噴射制御を行う為に、
従来、クランク軸の回転に対して１／２の比率で回転す
るカム軸から検出される信号を使用して、気筒がいずれ
の工程であるかを判別する気筒判別信号を発生するよう
にしていた。すなわち、カム軸回転を検出するのは、４
サイクル内燃機関では２回転１サイクルであり、単純に
クランク角信号だけでは気筒判別ができず、気筒別に点
火時期や燃料噴射制御を行うことができない為である。

【０００３】しかしながら、カム軸はクランク軸からベ
ルト等で駆動される為、機関の運転状態やベルトのたる
み等により、カム軸とクランク軸との間に位相のズレが
生じ、検出角度精度が劣る場合がある。また、精度を向
上させる為に、基準角度をクランク角で検出し、その信
号をカム軸信号と比較して気筒判別する方式がある。た
だし、この場合は少なくともクランク軸とカム軸に１個
ずつの角度検出センサーが必要となりセンサー数的には
減らすことができずコスト低減がしにくいものである
（例えば特開平３−１７２５５８号、同３−１７２５５
９、同３−１６８３４６、同３−１７２５６０，同３−
１７２５６１等の各公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点に鑑みてなされたものであって、クランク角信号
発生手段のみで気筒判別が実施できるようにしてカム軸
のセンサーを不要にでき、かつ、カム軸のみで気筒判別
する方式に対して精度が良い内燃機関の気筒判別装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、次の構成を有する。請求項１の発明は、単
気筒、３気筒、あるいは５気筒等の奇数の気筒を有する
４サイクル内燃機関において、内燃機関のクランク軸の
１回転毎に各気筒に対応する所定のクランク角信号を発
生する手段と、前記クランク軸の回転変動を検出する手
段と、前記クランク角信号と回転変動に基づき、各気筒
の工程を判別する気筒判別手段とを備えたことを特徴と
する内燃機関の気筒判別装置である。請求項２の発明
は、回転変動が顕著に現れるクランク角度域の回転変動
を検出し、検出された変動量から気筒判別を行うことを
特徴とする請求項１に記載の内燃機関の気筒判別装置で
ある。請求項３の発明は、回転変動が山型になるクラン
ク角度域の平均回転数とその１回転前の同一角度域の平
均回転数とを比較して気筒判別を行うことを特徴とする
請求項１に記載の内燃機関の気筒判別装置である。請求
項４の発明は、気筒の判別は複数回行い、判別結果が一
致したときに判別を完了する手段を有することを特徴と
する請求項２または３に記載の内燃機関の気筒判別装置
である。請求項５の発明は、請求項２記載の気筒判別と
請求項３記載の気筒判別を双方行い、双方の判別結果が
一致したときに判別を完了することを特徴とする請求項
１に記載の内燃機関の気筒判別装置。請求項６の発明
は、内燃機関の所定の低回転域で気筒判別を行い、一
方、高回転域では、低回転域時の判別結果を利用するこ
とを特徴とする請求項１ないし５のうちのいずれか１に
記載の内燃機関の気筒判別装置である。請求項７の発明
は、所定のスロットル開度および所定のブースト圧のと
きに気筒判別を行うことを特徴とする請求項１ないし６
のうちのいずれか１に記載の内燃機関の気筒判別装置で
ある。請求項８の発明は、気筒判別を点火あるいは噴射
カット中は実施しないことを特徴とする請求項１ないし
７のうちのいずれか１に記載の内燃機関の気筒判別装置
である。請求項９の発明は、気筒の判別信号に基づい
て、点火の無駄火カットを１気筒について実施し、無駄
火カットの結果回転変動に以上の生じないときには他の
気筒について無駄火カット制御やその他の気筒別制御を
行うことを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれ
か１に記載の内燃機関の気筒判別装置である。

【０００６】本発明によれば、奇数の気筒を有する４サ
イクル内燃機関において、内燃機関のクランク軸の一回
転毎に各気筒と対応する所定のクランク角信号を発生す
ると共に、クランク軸の回転変動を検出し、前記クラン
ク角信号と回転変動に基づき、各気筒の工程を判別す
る。したがって、クランク角信号発生手段のみで気筒判
別（気筒の工程判別）を実施することができるので、カ
ム軸のセンサーが不要にでき、かつ、カム軸のみで気筒
判別する方式に対して精度が良い。また、カム軸のみで
は運転状態やベルトのたるみにより精度が悪いことを改
善できる。また、本発明においては、回転変動が顕著に
現れるクランク角度域の回転変動を検出し、検出された
変動量から気筒判別を行う。すなわち、各気筒の隣り合
う上死点（圧縮上死点、排気上死点）前後の回転回転数
を比較することにより回転変動を検出する。回転変動が
顕著に表れる角度域の回転変動を検出するのに、例えば
＃１気筒のＢＴＤＣ（上死点前）４５°からＢＴＤＣ５
°間の平均回転数と、隣り合う＃２気筒のＢＴＤＣ４５
°を比較すれば、その区間は１回転毎に＃１気筒の燃焼
行程による回転変動と＃２気筒の圧縮行程による回転変
動が検出できる。この角度域は、明確な回転変動（上
昇、下降）が検出できる角度域であり、精度良く、燃焼
行程か圧縮行程かの判別ができ、クランク角度センサー
信号の位相との関係から気筒判別ができる。また、上死
点前後は点火の為の基本角度信号として有効な角度域で
あり、同一の信号が利用できる。

【０００７】また、本発明において、回転変動が山型に
なるクランク角度域の平均回転数とその１回転前の同一
角度域の平均回転数とを比較して気筒判別を行うことが
できる。上死点前後の平均回転数を検出する構成にすれ
ば、奇数気筒の内燃機関の場合に、１回転毎に山と谷の
区間を検出することになり、これら平均回転数の比較に
より、回転変動を検出できる。例えば、圧縮上死点前後
の角度域は回転変動の谷となり、１回転後の同一角度間
は排気上死点となり、回転変動の山となる。１回転前の
平均回転数と比較することにより、精度良く行程判別が
できる。また、１回転毎に同一角度間の平均回転数のみ
演算すれば良く、少ない基準角度信号でも判別できると
ともに演算が容易である。また、少ない基準角度信号で
も判別できる。

【０００８】また、本発明において、気筒の判別は複数
回行い、判別結果が一致したときに判別を完了すること
ができる。これにより、一時的な負荷変動や加減速時の
誤判別を防止し精度が向上する。また、本発明におい
て、請求項２記載の気筒判別と請求項３記載の気筒判別
を双方のロジックを行い、双方の判別結果が一致したと
きに判別を完了するこができ、これにより精度が向上す
る。また、本発明において、内燃機関の所定の低回転域
で気筒判別を行い、一方、高回転域では、低回転域時の
判別結果を利用することができる。回転変動が判別しや
すく、精度も高い。回転周期の速い高回転域で演算しな
くてもよい為、演算速度が遅い安価な処理装置で構成で
きる。なお、クランクキング時も気筒判別を行うことが
できる。また、本発明において、所定のスロットル開度
および所定のブースト圧のときに気筒判別を行うことが
できる。例えば、加速、減速時は定常時の回転変動と異
なる場合があり、精度向上の為に、実行しないことも可
能である。また、本発明において、気筒判別を点火ある
いは噴射カット中は実施しないようにできる。つまり、
点火、噴射カット時は定常時の回転変動と異なる為、実
行しないことにより、精度が向上する。また、本発明に
おいては、気筒の判別信号に基づいて、点火の無駄火カ
ットを１気筒について実施し、無駄火カットの結果回転
変動に以上の生じないときには他の気筒について無駄火
カット制御やその他の気筒別制御を行うことができる。
チェックして異常が無い場合に他の気筒の無駄火カッ
ト、および他の気筒別制御を実施する。これにより、例
えば万一、誤判別した場合にもエンストを防止でき、再
度判別が実施できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。実施形態の気筒判別装置は、４サイクル
３気筒エンジン（内燃機関）において、クランク軸のク
ランク角検出器１０の信号から基準角度を検出するとと
もに、回転変動を検出して、気筒の工程判別（気筒判
別）を行うものである。

【００１０】図１〜図２は実施形態１に係る４サイクル
３気筒エンジンのタイミングを示すタイミングチャート
およびクランク角検出器の各構成例図、図３〜図４は気
筒判別の手順を示すフローチャートである。なお、図５
は前記エンジンの制御システムの全体を示すブロック図
であり、各実施形態（実施形態１〜実施形態３）で共通
するものである。

【００１１】図５に記すように、この制御システムにお
いては、各検出器（各センサー）には、クランク角検出
器１０（エンジン回転数検出器）、スロットル開度検出
器１２、吸気圧力検出器１４、大気圧力検出器１６、吸
気温度検出器１８、エンジン温度検出器（冷却水温検出
器）２０、およびエンジン傾斜角検出器２２が必要に応
じて設けられ、それらのうちの、少なくともクランク角
検出器１０とエンジン温度検出器２０の信号が処理装置
２４内に入力される。この処理装置２４は、汎用あるい
はカスタムメイドのマイクロコンピュータユニットを用
いて適宜のソフトウェアーで所望する処理を行い得るも
のである。

【００１２】処理装置２４では、それらの信号が入力回
路（入力インターフェイス）２６を介してこの中央処理
部（ＣＰＵ）２８に入力される。この中央処理部２８に
は、外部の通信装置３０に対して信号の入出力をするこ
とができ、信号は通信インターフェイス３２を介して中
央処理部２８内と入出力される。また、中央処理２８に
は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とリードオンリ
メモリ（ＲＯＭ）が搭載され、かつ、ＥＥＰＲＯＭ（消
去書き込み可能ＲＯＭ）等のメモリ３０を別体に設け
る。中央処理部２８の信号は出力回路３２を介して、イ
ンジェクター３４、空気量調整アクチュエータ３６、各
表示装置３８、フューエルポンプ４０、イグニッション
コイル４２動作信号を出力する。なお、イグニッション
コイル４２には、点火装置４４・電源装置４６を介して
点火信号を出力して、点火進角遅角制御するようになっ
ている。

【００１３】図１〜図２では、クランク角検出器１０の
種々の構成例を示す。なお、気筒毎にクランク角信号が
得られれば、他の構成でもよい。図１、図２（ａ）に示
すクランク角検出器１０では、１つのホールセンサーや
近接センサ等の検出センサー体１０ａを有すると共に、
クランク軸に固定されて回転する検出器用のローター４
８には、３つの気筒の特定のクランク角（３つの気筒毎
に第１基準角、第２基準角が有る）に対応する位置に３
つのストライカー１０ｂが設けられている。これによ
り、各検出センサー体１０ａでは各気筒の圧縮行程とそ
の１回転後の排気行程で信号が発生し、かつその気筒判
別の為の信号が得られるように構成されたものである。

【００１４】図２の（ｂ）に示すクランク角度検出器１
０では、３つの気筒の特定のクランク角（３つの気筒毎
に第１基準角、第２基準角が有る）に対応する位置に３
つの３つの検出センサー体１０ａを有すると共に、検出
用のローター４８には、第１基準角、第２基準角に対応
する位置に１つのストライカー１０ｂが設けられてい
る。これらの気筒別の各検出センサー体１０ａ１，１０
ａ２，１０ａ３から、圧縮行程とその１回転後の排気行
程の信号が得られるように構成された実施形態である。

【００１５】図２（ｃ）に示すクランク角検出器１０で
は、１２０°の位相間隔の２つの検出センサー体１０
ａ，１０ａを有すると共に、検出用のローター４８に
は、１２０°のクランク角に対応する長さのストライカ
ー１０ｂが１つ設けられている。これにより、クランク
角センサーの出力極性を利用して気筒別に圧縮行程とそ
の１回転後の排気行程の信号が得られるように構成され
た実施形態である。なお、クランク角検出器から回転数
（回転速度）を検出する。

【００１６】図１の例によって実施形態１を説明する。
本実施形態１では４サイクル３気筒エンジンの気筒判別
方法について記載する。図１に示すように、各気筒の所
定クランク角度でクランク角信号が発生し、かつその気
筒判別の為の信号が得られるように構成されている。詳
しくは、例えば各気筒の圧縮行程の上死点前（以下、Ｂ
ＴＤＣと略記する）４５°とＢＴＤＣ５°の位置にそれ
ぞれ極性の異なる信号が発生するように各ストライカー
１０ｂ，１０ｂ，１０ｂが配置される。ただし、４サイ
クルエンジンである為にその３６０°後の排気行程のＢ
ＴＤＣ４５°とＢＴＤＣ５°にも信号が発生してしま
う。また、各気筒の信号用とは別に、例えば第１気筒Ｂ
ＴＤＣ４５°の前に気筒判別用の信号が発生するように
ストライカー１０ｃが配置されている。

【００１７】前記検出センサー体１０ａの出力信号は、
ストライカー１０ｂ，１０ｃに検出端が近接して一致し
て行くときには第１基準角信号が発生し、一方、一致か
ら離れて行くときに第１基準角信号とは逆極性の第２基
準角信号を発生する。この極性の異なる第１基準角信号
と第２基準角信号の（時間）間隔（ａ：第１基準角信号
から第２基準角信号の間隔、ｂ：第２基準角信号から第
１基準角信号の間隔）の違いから、前記発生信号がどの
気筒のＢＴＤＣ４５°およびＢＴＤＣ５°信号かを判別
できる。（例えば、図１を参照すると、直前のｂ間隔に
対してａ間隔が所定値以上大きい場合にその信号を第１
気筒のＢＴＤＣ５°信号と認識し、その後の逆極性の信
号を第２気筒のＢＴＤＣ４５°、その後の同一極性の信
号を第２気筒のＢＴＤＣ５°信号、その後の逆極性の信
号を第３気筒のＢＴＤＣ４５°その後の同一極性の信号
を第３気筒のＢＴＤＣ５°信号と順次認識していく。）

【００１８】また、図２の（ｂ）に示すものでは、３つ
のセンサー体１０ａ１，１０ａ２，１０ａ３をそれぞれ
の気筒に対応させており、この構造では発生信号がどの
気筒からのものかの判断は不要であるので、前記図１の
例のものよりも演算の負荷が少なくなる。また、図２
（ｂ）に示すものでは、２つのセンサー体で済みその分
構造を簡略化できる。

【００１９】ただし、前記のクランク角検出器１０出力
のクランク角信号だけでは発生信号が圧縮行程の信号
か、排気行程の信号かの判定はできない。その為、通常
はクランク軸の１／２の比率で回転するカム軸からも回
転信号を検出できるように構成して、各気筒の行程を認
識していた。これに対して、本発明では、前記クランク
角信号から回転変動を検出し、その回転変動から行程を
判別するものであり、前記従来のカム軸の角度センサー
を廃止できる。

【００２０】図４〜図５のフローチャートには、実施形
態１にかかる回転変動の検出の手順の例を示している。
図１に示すように、４サイクル３気筒エンジンの低回転
時の回転（回転数）変動を示す。慣性力が小さい低回転
域では、主に気筒毎の燃焼行程の回転上昇と、圧縮行程
の回転低下により回転変動が生ずる。奇数気筒（単気
筒、３気筒、５気筒など）４サイクルエンジンでは１サ
イクル（２回転）で奇数回の燃焼がおこる為、１回転毎
に同一クランク角度間の回転変動（上昇、下降）は入れ
替わる。発明者はこの点に着目し、同一クランク角度間
の回転変動を検出し、気筒判別を行うものである。な
お、回転変動は、前記の時間間隔で既知のセンサーの取
り付け角度を除する等の演算を行うことにより、コンピ
ュータにより高速かつ容易に演算でき、基準角センサー
の他にクランク回転数を検出するセンサーを取り付ける
必要がない。

【００２１】例えば第１気筒のＢＴＤＣ４５°とＢＴＤ
Ｃ５°間の平均回転数（４０°／そのときの時間間隔
ａ）と第２気筒のＢＴＤＣ４５°とＢＴＤＣ５°間の平
均回転数（４０°／そのときの時間間隔）を比較するこ
とにより、その区間において回転が上昇したか、下降し
たかが判別できる。この区間は第２気筒の圧縮行程の影
響と第１気筒の燃焼の影響が１回転毎に表れる為、フロ
ーチャートに示すようにこの区間の回転数が上昇した場
合には第１気筒の燃焼行程、下降した場合は第２気筒の
圧縮行程と判別できる。１度判別するとその後はサイク
ルが繰り返されることから、一度判別した結果を格納し
ておけばその後は気筒の判別ができる。

【００２２】図４〜図５のフローチャートに示す手順を
詳細に説明する。この手順は、適宜のＯＳや言語による
プログラムなどのソフトウェアを作成して、これを前記
制御装置のＲＯＭやメモリに格納することにより実行で
きる。すなわち、第１基準角信号を検出し、直前の第２
基準角信号との間隔ｂを演算し（ステップ（以下Ｓと略
記する）１）し、第２基準角信号を検出し、直前の第１
基準角信号との間隔ａを演算する（ステップＳ２）。こ
の間隔ａ，ｂの比較を、ａ＞ａ＋ｂが成立するか否かに
より行う（Ｓ３）。成立しなければ（Ｎｏ）、Ｓ１に戻
る。

【００２３】一方、成立したら第１気筒（以下＃１と略
記する）のＢＴＤＣ５°を認識し、第１気筒のＢＴＤＣ
４５°信号とＢＴＤＣ５°信号との間の平均回転数を演
算し（＃１Ａ）記憶する（Ｓ４）。次いで、＃１の基準
角信号を検出し、＃２のＢＴＤＣ４５°信号と認識する
（Ｓ５）。第２基準角信号を検出し、＃２のＢＴＤＣ５
°を認識し、＃２のＢＴＤＣ４５°信号とＢＴＤＣ５°
信号との間の平均回転数を演算し（＃２Ａ）記憶する
（Ｓ６）。そして、演算した平均回転数＃１Ａ，＃２Ａ
の回転差Ｘ（＝＃２Ａ−＃１Ａ）を算出し（Ｓ７）、こ
の回転差が０より小さいか否か（Ｘ＜０）から回転数の
比較をする（Ｓ８）。この場合、回転差が０以上であれ
ば回転数は上昇し、一方、０より小さいと回転数は減少
することが分かる。

【００２４】Ｓ８の判断の結果がＹｅｓであれば回転数
は減少しており、Ｓ９〜Ｓ２４の処理に進み、一方、Ｎ
ｏであれば、回転数は増加しており、図５に示す、Ｓ２
５〜Ｓ４０の処理に進む。

【００２５】Ｓ９以降の処理では、第１基準角信号を検
出し、第３気筒の排気工程のＢＴＤＣ４５°信号と認識
し（Ｓ９）、第２基準角信号を検出し、これを第３気筒
の排気工程のＢＴＤＣ５°信号と認識する（Ｓ１０）。
次いで、第１基準角信号を検出し（Ｓ１１）、第２基準
角信号を検出する（Ｓ１２）。この基準角信号によりク
ランク軸と第１気筒との対応を取る。次いで、第１基準
角信号を検出し、これを第１気筒の圧縮工程のＢＴＤＣ
４５°信号と認識し（Ｓ１３）、第２基準角信号を検出
し、これを第１気筒の圧縮工程のＢＴＤＣ５°信号と認
識する（Ｓ１４）。そして、第１基準角信号を検出し、
これを第２気筒の排気工程のＢＴＤＣ４５°信号と認識
し（Ｓ１５）、第２基準角信号を検出し、これを第２気
筒の排気工程のＢＴＤＣ５°信号と認識する（Ｓ１
６）。次いで、第１基準角信号を検出し、これを第３気
筒の圧縮工程のＢＴＤＣ４５°信号と認識し（Ｓ１
７）、第２基準角信号を検出し、これを第３気筒の圧縮
工程のＢＴＤＣ５°信号と認識する（Ｓ１８）。そし
て、第１基準角信号を検出し（Ｓ１９）、第２基準角信
号を検出する（Ｓ２０）。次いで、第１基準角信号を検
出し、これを第１気筒の排気工程のＢＴＤＣ４５°信号
と認識し（Ｓ２１）、第２基準角信号を検出し、これを
第１気筒の排気工程のＢＴＤＣ５°信号と認識する（Ｓ
２２）。次いで、第１基準角信号を検出し、これを第２
気筒の圧縮工程のＢＴＤＣ４５°信号と認識し（Ｓ２
３）、第２基準角信号を検出し、これを第２気筒の圧縮
工程のＢＴＤＣ５°信号と認識する（Ｓ２４）。そし
て、Ｓ９に戻る。

【００２６】一方、Ｓ２５〜Ｓ４０以降の処理では、検
出した第１基準角信号と第２基準角信号についての圧縮
工程か排気工程かの認識は、前記のＳ９〜Ｓ２４との逆
の認識をしており、その説明は省略する。

【００２７】図６〜図７に示すフローチャートは急激な
負荷変動などにより回転変動の周期性が一時的に乱れた
時に上記判別を行って、誤判別してしまうことを考慮
し、判別後も周期的に再判別する手順例である。すなわ
ち、Ｓ１〜Ｓ１８までは図４の各ステップＳ１〜Ｓ１８
と同様手順で処理を実行し、Ｓ４１〜Ｓ４８の手順で
は、前記Ｓ１〜Ｓ８と同様の手順を実行し、また、Ｓ２
５〜Ｓ３４も図５と同様の手順を実行し、Ｓ５１〜Ｓ５
８では前記Ｓ１〜Ｓ８と同様の手順を実行して、再判別
を行う。つまり、Ｓ４８とＳ５８では、当初のＳ８の判
断結果と異なるならば、気筒が排気工程と圧縮工程を逆
にして判別する。

【００２８】また、判別速度よりも、判別の正確性を重
視する場合は複数回にわたって判別を実施し、複数回の
判別結果が一致した場合に気筒判別を終了させることも
可能である。また、回転慣性力が小さく、回転変動が大
きく表れる低回転域（クランキング中も含む）で判別を
実施し、回転変動の小さな高回転域は低回転域での判別
パターンで継続することも可能である。この場合は演算
速度の遅い安価な演算処理装置でも構成できる。

【００２９】本発明の実施は、３気筒エンジンに限られ
ず、それ以外の奇数気筒数の４サイクルエンジンにおい
て、同様の効果が得られる。

【００３０】次に、本発明の実施形態２について、図８
に基づき説明する。図８は４サイクル３気筒エンジンの
タイミングを示すものである。実施形態２は基準クラン
ク角信号数が少ない（１回転に１２０°毎の３信号）場
合の気筒判別するものである。本実施形態２は、図２
（ｃ）と同様の２個のクランク角センサー体１０ａ、１
０ａの出力極性を利用して、各気筒毎の基準クランク角
信号（＃１α：第１気筒用基準信号、＃２α：第２気筒
用基準信号、＃３α：第３気筒用基準信号）が１２０°
毎に検出できるように構成されている。この基準角を圧
縮上死点前後の１２０°となるように配置し、信号入力
毎に前回の基準クランク角信号から１２０°間の平均回
転数を演算すると、３気筒の場合、必然的に＃１の圧縮
上死点付近の平均回転数、＃２の排気上死点付近の平均
回転数、＃３圧縮上死点付近の平均回転数、＃１排気上
死点付近の平均回転数、＃２圧縮上死点付近の平均回転
数、＃３排気上死点付近の平均回転数、の順序で検出で
きる。

【００３１】ｉ）この１２０°毎の平均回転数の差を演
算することにより、少ないクランク角信号でも正確に気
筒判別ができる。例えば図８において、＃１αと＃２α
間の平均回転数ａと、＃２αと＃３α間の平均回転数ｂ
の差：Ａ＝ｂ−ａが正であれば、今回の＃３αは第３気
筒圧縮行程の基準信号であると判別できる。逆に、図８
において、＃１αと＃２α間の平均回転数ｄと、＃２α
と＃３α間の平均回転数ｅの差：Ｄ＝ｅ−ｄが負である
ことから、今回の＃３αは第３気筒排気行程の基準信号
であると判別できる。

【００３２】ii）また、より少ない基準信号、例えば＃
２αと＃３αだけでも、３６０°毎にその区間は圧縮に
よる回転低下が表れる圧縮上死点付近平均回転数と、燃
焼による回転上昇が表れる排気上死点付近の平均回転数
になる為、３６０°毎の回転差を演算することにより正
確に気筒判別ができる。例えば図８においてｅ−ｂが負
であること（ｅ−ｂ＜０）から今回の＃３αは第３気筒
排気行程の基準信号であると判別できる。逆にｂ−ｅが
正であることから今回の＃３αは第３気筒圧縮行程の基
準信号であると判別できる。iii）また、上記ｉ）、i
i）でそれそれ判別し、判別結果が一致した場合に判別
完了とすることもできる。

【００３３】図９に本発明の実施形態３を示す。図９は
基準クランク角信号数が少なく（１回転に１２０°毎の
３信号）、かつ、点火の基準位置で入力するように構成
したものである。実施形態３では、２個のクランク角セ
ンサーの出力極性を利用して、各気筒毎の基準点火クラ
ンク角信号（＃１α：第１気筒用基準信号、＃２α：第
２気筒用基準信号 、＃３α：第３気筒用基準信号）が
１２０°毎に検出できるように構成されている。

【００３４】この１２０°毎の平均回転数の差を演算
し、その平均回転数毎の回転差Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ
を演算する。各気筒の燃焼行程の回転差Ａ、Ｃ、Ｅは燃
焼の状態を反映し、燃焼が良ければ正となる。逆にＢ、
Ｄ、Ｆは主に圧縮行程を反映し、正となることはない。
このことから、回転差が正になる区間を検出することに
より、気筒判別が可能である。また、本実施形態３のよ
うに、条件の悪い区間で判別する場合においても複数回
判別し、判別結果が一致した場合に判別完了とすること
で精度良く判別できる。

【００３５】なお、前記実施形態１〜３の気筒判別には
次の条件を加えるとができる。内燃機関において、加
速、減速時は定常時の回転変動と異なる場合があり、ス
ロットル開度変化や、ブースト（吸気負圧）の変化、設
定値以上の回転変動量等から加速、減速を検出し、設定
値以上の加速、減速中は判別を実施しない構成とするこ
とにより、誤判別を防止し、判別精度を向上できる。ま
た、点火及び、噴射カット時は定常時の周期性のある回
転変動と異なる為、実行しない。これにより誤判別を防
止し、判別精度を向上できる。

【００３６】また、実施形態の気筒判別結果から、ムダ
火カット（排気上死点での点火カット：燃焼に無関係な
点火による点火エネルギーの浪費を防止できるととも
に、不要な点火による点火制御回路及び、イグニツショ
ンコイルの発熱・温度上昇を防止でき、消費電力削減、
信頼性向上となる。特に点火周期の短い高回転域で有効
である。本案では低回転域で判別し、その後はムダ火カ
ット制御が実行できる。）や気筒別タイミング噴射角制
御、気筒別点火時期制御、気筒別噴射量制御などを実施
する場合に、まず１気筒のみムダ火をカットし、その後
の回転変動を検出して、異常（失火などの極度の回転低
下）がない場合にのみ残りの気筒のムダ火カット制御
や、上記気筒別制御を実施する。これにより、例えば万
一、誤判別した場合にもエンスト（エンジンストール）
を防止でき、再度判別が実施できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、奇数
の気筒を有する４サイクル内燃機関において、前記クラ
ンク角信号と回転変動に基づき、各気筒の工程を判別す
るので、クランク角の信号発生手段のみで気筒判別（気
筒の工程判別）を実施することができるので、カム軸の
センサーが不要にでき、かつ、カム軸のみで気筒判別す
る方式に対して精度が良い。また、カム軸のみでは運転
状態やベルトのたるみにより精度が悪いことを改善でき
る。また、本発明においては、回転変動が顕著に現れる
クランク角度域の回転変動を検出し、検出された変動量
から気筒判別を行うようにすれば、各気筒の隣り合う上
死点（圧縮上死点、排気上死点）前後の回転回転数を比
較することにより回転変動を検出できる。

【００３８】また、本発明によれば、上死点前後の平均
回転数を検出する構成にすることにより、奇数気筒の内
燃機関の場合に、１回転毎に山と谷の区間を検出するこ
とになり、これら平均回転数の比較により、回転変動を
検出できる。例えば、１回転前の平均回転数と比較する
ことにより、精度良く行程判別ができる。また、１回転
毎に同一角度間の平均回転数のみ演算すれば良く、少な
い基準角度信号でも判別できるとともに演算が容易であ
る。また、少ない基準角度信号でも判別できる。また、
本発明において、気筒の判別は複数回行い、判別結果が
一致したときに判別を完了することにより、一時的な負
荷変動や加減速時の誤判別を防止し精度が向上する。ま
た、本発明において、各種の気筒判別のロジックを行
い、双方の判別結果が一致したときに判別を完了するこ
とにより精度が向上する。

【００３９】また、本発明において、内燃機関の所定の
低回転域で気筒判別を行い、一方、高回転域では、低回
転域時の判別結果を利用することができ、これにより、
回転変動が判別しやすく、精度も高い。回転周期の速い
高回転域で演算しなくてもよい為、演算速度が遅い安価
な処理装置で構成できる。なお、クランクキング時も気
筒判別を行うことができる。また、本発明において、所
定のスロットル開度および所定のブースト圧のときに気
筒判別を行うことができる。例えば、加速、減速時は定
常時の回転変動と異なる場合があり、精度向上の為に、
実行しないことも可能である。また、本発明において、
気筒判別を点火あるいは噴射カット中は実施しないよう
にでき、これにより、点火、噴射カット時は定常時の回
転変動と異なる為、実行しない。精度が向上する。ま
た、本発明においては、気筒の判別信号に基づいて、点
火の無駄火カットを１気筒について実施し、無駄火カッ
トの結果回転変動に以上の生じないときには他の気筒に
ついて無駄火カット制御やその他の気筒別制御を行うこ
とができる。チェックして異常が無い場合に他の気筒の
無駄火カット、および他の気筒別制御を実施する。これ
により、例えば万一、誤判別した場合にもエンストを防
止でき、再度判別が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る４サイクル３気筒エ
ンジンのタイミングを示すタイミングチャートおよびク
ランク角検出器の構成例説明図である。

【図２】８ａ）〜（ｃ）は、実施形態１にかかるエンジ
ンの回転数変化状態とクランク角検出器の構成例と出力
タイミングチャートの説明図である。

【図３】本発明を実施する内燃機関の制御装置のブロッ
ク図である。

【図４】実施形態１にかかる気筒判別の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図４に続くフローチャートである。

【図６】実施形態１にかかる気筒判別の他の手順を示す
フローチャートである。

【図７】図６に続くフローチャートである。

【図８】本発明の実施形態２に係る４サイクル３気筒エ
ンジンのエンジン回転数および基準角信号等のタイミン
グを示すタイミングチャートおよびクランク角検出器の
構成例説明図である。

【図９】実施形態３に係る４サイクル３気筒エンジンの
エンジン回転数および基準角信号等のタイミングを示す
タイミングチャートおよびクランク角検出器の構成例説
明図である。

【符号の説明】

１０ クランク角検出器 １０ａ センサー体 １０ｂ ストライカー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 奇数の気筒を有する４サイクル内燃機関
   において、 内燃機関のクランク軸の１回転毎に各気筒に対応する所
   定のクランク角信号を発生する手段と、 前記クランク軸の回転変動を検出する手段と、 前記クランク角信号と回転変動に基づき、各気筒の工程
   を判別する気筒判別手段とを備えたことを特徴とする内
   燃機関の気筒判別装置。
2. 【請求項２】 回転変動が顕著に現れるクランク角度域
   の回転変動を検出し、検出された変動量から気筒判別を
   行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の気筒
   判別装置。
3. 【請求項３】 回転変動が山型になるクランク角度域の
   平均回転数とその１回転前の同一角度域の平均回転数と
   を比較して気筒判別を行うことを特徴とする請求項１に
   記載の内燃機関の気筒判別装置。
4. 【請求項４】 気筒の判別は複数回行い、判別結果が一
   致したときに判別を完了する手段を有することを特徴と
   する請求項２または３に記載の内燃機関の気筒判別装
   置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の気筒判別と請求項３記載
   の気筒判別を双方行い、双方の判別結果が一致したとき
   に判別を完了することを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の気筒判別装置。
6. 【請求項６】 内燃機関の所定の低回転域で気筒判別を
   行い、一方、高回転域では、低回転域時の判別結果を利
   用することを特徴とする請求項１ないし５のうちのいず
   れか１に記載の内燃機関の気筒判別装置。
7. 【請求項７】 所定のスロットル開度および所定のブー
   スト圧のときに気筒判別を行うことを特徴とする請求項
   １ないし６のうちのいずれか１に記載の内燃機関の気筒
   判別装置。
8. 【請求項８】 気筒判別を点火あるいは噴射カット中は
   実施しないことを特徴とする請求項１ないし７のうちの
   いずれか１に記載の内燃機関の気筒判別装置。
9. 【請求項９】 気筒の判別信号に基づいて、点火の無駄
   火カットを１気筒について実施し、無駄火カットの結果
   回転変動に以上の生じないときには他の気筒について無
   駄火カット制御やその他の気筒別制御を行うことを特徴
   とする請求項１ないし８のうちのいずれか１に記載の内
   燃機関の気筒判別装置。