JPH02140463A - 内燃機関のクランク角センサ - Google Patents

内燃機関のクランク角センサ

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JPH02140463A
JPH02140463A JP29525188A JP29525188A JPH02140463A JP H02140463 A JPH02140463 A JP H02140463A JP 29525188 A JP29525188 A JP 29525188A JP 29525188 A JP29525188 A JP 29525188A JP H02140463 A JPH02140463 A JP H02140463A
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signal
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slits
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Toshio Takahata
敏夫 高畑
Masahiro Hisatomi
久富 正博
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Nissan Motor Co Ltd
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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、多気筒内燃機関のクランク軸回転数や各気筒
を検出してコンピュータによる燃料供給量や点火時期制
御用等に供するクランク角センサの改良に関する。
従来の技術 周知のように、火花点火式4サイクル内燃機関に用いら
れる従来のクランク角センサとしては電磁ピックアップ
を用いたピックアップ方式のものや光電素子を用いた光
電方向のものなど種々提供されている。その光電方式の
一例としては、特開昭60−98171号や特開昭60
−261978号公報に記載されたもののように、ディ
ストリビュータに内蔵されてクランク軸と同期回転する
ロータプレートの外周側に、クランク角度位置検出用の
複数のシグナルスリットを形成する一方、内周側に各気
筒判別用のシグナルスリットを形成し、夫々のシグナル
スリットから2つの信号をピックアップしてマイクロコ
ンピュータに出力している。マイクロコンピュータは、
斯かる各信号等に基づき、主として固定点火時期や可変
点火時期による点火時期制御や燃料噴射量制御等を行な
っている。
発明が解決しようとする課題 然し乍ら、上記従来のクランク角センサにあっては、ロ
ータプレートに内外多重のシグナルスリットが形成され
、特にクランク角度位置検出用スリットは微小に形成さ
れるため製造が複雑でかつその製造作業が煩雑となり、
したがってコストの高騰が余儀なくされる。
また、特に後者の従来例にあっては、気筒判別用スリッ
トがクランク軸の圧縮上死点位置とは関連のない位置に
形成されているため、例えば機関始動時などにおいて、
気筒判別ができない場合には、クランク角度位置信号に
よる場合の他、気筒判別信号によって点火するので、イ
グニッションコイルへの誤配電により例えば吸気行程時
に点火してしまう虞れがある。
課題を解決するための手段 本発明は、上記従来の各問題点に鑑みて案出されたもの
で、例えば光電式クランク角センサの構成を前提として
、とりわけロータプレートに気筒数に対応したシグナル
スリットと1つの気筒判別基準信号スリットとを同一円
周上の設けると共に、上記各シグナルスリットを周方向
へ等間隔に配置しかつクランク再圧縮上死点前90°以
内の位置に形成する一方、上記気筒判別基準信号スリッ
トを圧縮上死点後30°以内の位置に形成したことを特
徴としている。
作用 上記構成の本発明によれば、ロータプレートに設けられ
る9全部のスリットを同一円周上に設け、また全スリッ
ト数が気筒数プラス1つだけであるめ、ロータプレート
の簡素化が図れると共に製造作業性が向上する。しかも
、各スリットを上述のような特異な配置構成としたため
、例えば始動時において気筒判別ができない場合であっ
ても、点火時期を第1気筒の圧縮上死点前で点火した後
、気筒判別基準パルス信号によって更に圧縮上死点後3
0°以内に点火するように制御される。したがって、誤
配電による例えば吸気行程時の点火等が確実に防止され
る。
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
第3図は本発明が適用される4サイクル4気筒の電子制
御式内燃機関Iにおける機械的構成を示しており、2は
CPU3.ROM4.RAM5゜110ポート6を備え
たコントローラたるマイクロコンピュータであって、こ
のマイクロコンピュータ2は、吸気管7のエアフローメ
ータ8からの吸気量信号Qaや、スロットルバルブ9の
開度検出センサlOからの開度量信号TVOや、水温セ
ンサ11からの冷却水温信号T、の他、排気管12に設
けられたO、センサ13からの基準電圧■、や、ディス
トリビュータ14に内蔵された光電式のクランク角セン
サ2Iからの機関回転数信号N等を人力して現在の機関
運転状態を検出し、最適な点火時期制御を行なってその
信号を点火プラグ15に出力している一方、噴射燃料電
を制御してその信号を燃料噴射弁16に出力している。
そして、上記クランク角センサ21は、第1図に示すよ
うにディスシャフト17に連結されたロータブレー1・
22と、該ロータプレート22の上下にセットされた図
外の発光ダイオード及び受光ダイオードと、信号処理部
とを備えており、上記ロータプレート22には、#1.
#2.#3.#4気筒に対応した4つのシグナルスリッ
ト23゜24.25.26と、1つの気筒判別基準信号
用スリット27とが同一円周上に設けられている。
上記4つのシグナルスリット23,24,25゜26は
、周方向へ同一の長さに設定され、互いにディスシャフ
ト17を中心とした対称位置つまり180°の等間隔位
置に配設されている。また、各シグナルスリット23,
24,25.26はそのパルス信号が第2図のaにも示
すようにクランク回転角の圧縮上死点(TDC)前約7
5°付近から立上がり、TDC前約5°付近で立下るよ
うにそのHレベルエツジからLレベルエツジまでの巾長
さが設定されている。一方、気筒判別基準信号用スリッ
ト27は、周方向の長さが各シグナルスリット23,2
4,25.26の長さよりも短く設定され、#l気筒シ
グナルスリット23の近傍つまり上記TDC後約30°
以内に設けられ、Hレベルエツジ(OH)がTDC後約
5°位置に設定されている。
そして、上記各スリット23,24.25.26.27
を通過する光によって第2図aに示すようなりランク角
180°信号と気筒判別基準信号との0N−OFFパル
ス信号が出力されている。
そして、この各パルス信号を入力したマイクロコンピュ
ータ2は、クランク角180°信号間の時間を計測して
エンジン回転数Nを検出し、このエンジン回転数Nとエ
アフローメータ8からの吸気量信号Qaとの関数で求め
られて予め記憶された点火時期値データによって可変点
火時期制御を行なっている(第2図C参照)と共に、ア
イドル時や減速時などには上記点火時期値データを用い
ないエンジン回転数Nに応じた固定点火時期制御を行な
っている(第2図す参照)。尚、上記180゜パルス信
号のHレベル巾は70”、Lレベル巾は110’に設定
されており、上記固定点火時期制御における通電時間は
上記180°パルス中と同一であり、点火時期はLレベ
ルエツジと同時期になっている一方、可変点火時期制御
における通電時間はマイクロコンピュータ2に記憶して
いる通電時間を通電角に演算して求められ、点火時期は
180°信号のHレベルを基準とした所定角度の進角時
期に設定されている。
また、上記マイクロジンピユータ2は、燃料噴射制御に
ついても、機関運転状態に応じて例えば始動時に(よ上
記クランク角度位置検出信号に基づいて全気筒同時噴射
を行ない、一方所定の条件下ではクランク角度位置検出
信号と気筒判別信号に基づいて各気筒の圧縮−F死点前
に順番に噴射する所謂シーケンシャル噴射を行なってい
る。
以下、上記マイクロコンピュータ2の制御作用を第4図
のフローチャートに基づいて説明する。
この基本ルーチンはクランク角センサ21から出力され
たパルス信号の立上りあるいは立下りで割り込みする。
まず、セクション1で各パルス間(第2図DT、〜D 
T n)の時間を読み取り、セクション2で時間比(D
DT)をDTn−1/DTnの式で求める。次にセクシ
ョン3で始動スイッチをONL、た後に入力パルスは所
定の回数以上か否かを判断する。ここでNo1つまりク
ランク軸2回転以下で5パルス発生以下であれば、何ん
の判別もしないためセクション4に進む。ここでは、燃
料噴射をHレベル信号の2回に1回、点火をHレベル信
号で通電、Lレベルで放電の制御フラグ(FLG)を立
てて後述のルーチン(FLGAO)に進む。一方、上記
セクション3でYESであればセクション5でパルス信
号はHレベルか否かを判別し、Hレベルではない場合は
立上りエツジによる割り込みにより次のルーチンへ進む
。このセクション5でHレベルであると判別した場合は
、セクション6に進み、ここでは上記セクション2で計
算した時間比が所定値以上か否かを判別する。すなわち
、ここではパルス信号の今回のLレベル角度θ、と前回
の11レベル角度θ、の比θ、/θ、(第2図参照)が
例えば3よりも大きいか否かを判別する。ここで13以
上」としたのはパルス巾の分解能が発揮できる範囲でか
つ点火時期の固定進角範囲(5°〜lO°)が得られる
値とするためである。ここで、3以上と判断した場合(
5回に1回の気筒判別基準信号の011の場合)は、セ
クション7で気筒認識信号であるF L G Bで1を
立てて、単に気筒を認識する。次に、セクション8で後
述の180°角度間の計測時間T 1110転数Nを演
算する。次に、セクション9で始動スイッチがOFFか
否かを判別し、OFFであればセクション10で上記機
関回転数Nが例えば40Qr−p−m以上か否かを判別
し、400r−p−m以上であればセクション11でF
LGCが1になっているか否かを判別する。つまりここ
では、上記始動スイッチや機関回転数等の全ての条件が
シーケンシャル制御の可能条件を満たしているか否かを
判別し、YESであればセクション12でシーケンシャ
ル噴射1魚火進角を実施するフラグを立てて後述のルー
チン(FLGA=2)に移行する。
一方、上記セクション9.10.11のいずれか1つが
NOであればセクション13に進み、ここではクランク
軸1回転2回の同時燃料噴射と、固定の通電角1点火時
期を実施するフラグを立てて後述のルーチン(FLGA
=1)に移行する。
一方、上記セクション6でNoと判別した場合(気筒判
別基準信号のOHの場合以外)は、セクション14でF
LGBが1になっているか否かを判別し、つまり気筒認
識信号が立っているか否かを判別して、YESであれば
セクション15でMシリンダ(CYL)をOにして基準
を置く。ここでMCYLとは、0,1.2.3を用いる
変数であって、0のときは第1気筒、1のときは第2気
筒としており、上記FLGB=1ではMCYLを0にセ
ットしている。続いて、セクションI6でFLGCを1
に立てて、セクション17で上記のように機関回転数N
を求める要素として180゜間の時間T +e。を ’
EDT、によって計測する。
つまりここでは、セクション15でMCYL=0となっ
ているため、DT、+DTi+DT、+−DTsの4つ
の時間を加算して計測している。次に、セクション18
では、点火時期の基準となるLレベル間(110”)の
時間DTBを計測するものであって、この場合は気筒判
別基準信号27があるため、この信号を含めた i  
DT、によって計測する。つまり、DT3+DT、+D
Tsの3つの時間を加算して計測する。
続いてセクション19では、上記110”間の時間DT
Bを順次更新して新しい基準値を計測して記憶する。こ
れは角加速度骨を計算するために用いられるものである
。次にセクション20でFLGBをOにする。つまりF
LGBが0のときは気筒判別基準信号27の立っていな
いところの状態であって、このときはセクション15で
MCYL = oになっているので次は0+1で第1気
筒、次は第2気筒・・・と認識されて、上記セクション
8に移行し、以後上述のような判断、処理がなされる。
また、上記セクション14でFLGBに1が立っていな
い場合は、気筒識別信号27が出されておらず、したが
ってセクション21でMCYLを1気筒づつ加算する処
理を行ない、次にセクション22で ’XDT、の式で
180°の時間計測をする。続いてセクション23で1
10°の時間DTBをDTnから計測し、上述のセクシ
ョン19に移行して以後の処理を行なう。
以下、上述のFLGA=O,FLGA=1.FLGA=
2のルーチンについて説明する。まず、気筒識別ができ
ていないセクション4からFLGA=Oのルーチンは、
第5図に示すようにセクション30で再びパルス信号が
■」レベルか否かを判別し、YESであればセクション
31において圧縮上死点前約75°付近でイグニッショ
ン1次コイルに通電し、セクション32で前回のパルス
Hレベル信号で燃料噴射を行なったか否かを判断し、Y
ESであれば何んの処理もせずにそのままリターンする
。セクション32でNOと判断した場合は、セクション
33でHレベル信号の2回に1回の割合で全気筒同時噴
射を行なう。また、上記セクション30でパルス信号が
Lレベルであると判断した場合は、セクション34でイ
グニッション1次コイルの電流を遮断する。すなわち圧
縮上死点前約5°付近で点火してリターンする。尚、斯
かる気筒判別が行なわれない状態では、上記クランク角
度位置信号の他に気筒判別信号時にも点火されるが、気
筒判別基準信号は圧縮上死点後5゜で発生し、圧縮行程
直後の点火になるため、機関サイクルに何んらの影響が
なく却って良好な燃焼作用が得られる。
次に、セクション13に続<FLGΔ=1のルーチンに
おいては、既に気筒識別がなされており、始動時等の運
転条件下であるため、第6図に示すような制御となる。
まず、セクション40でパルス信号がHレベルか否かを
判断し、Hレベルである場合はセクション41で上記時
間比が所定値以上つまり「3」以上か否かを判別する。
ここで3以上と判断するとセクション42で気筒識別の
フラグを立ててそのままリターンする。また、上記セク
ション40でNOつまりLレベルと判断した場合は、セ
クション43に進み、ここでは気筒識別フラグが立って
いるか否かを判断し、立っている場合はそのままリター
ンするが、立っていなければセクション44でイグニッ
ション1次コイルの電流を遮断して上記固定点火時期制
御に基づき点火を開始する。一方、上記セクション41
で時間比が「3」以下であると判断した場合、つまり気
筒判別基準信号以外のパルス信号Hレベルにきたときに
は、セクション45で1次フィルに通電し、続いてセク
ション46で前回のHレベルで噴射したか否かを判断す
る。ここでYESであればセクション48に進み、NO
であればセクション47でクランク軸1回転で2回の全
気筒同時噴射ヲ行ないセクション48に進む。このセク
ション48では、気筒識別フラグを降ろす処理を行ない
そのままリターンする。
次に、セクション12から続<FLGA=217)ルー
チンは、第7図に示すようにセクション50でパルス信
号がHレベルか否かを判断し、NOであればそのままリ
ターンするが、YESであればセクション51で時間比
が「3」以上か否かを判断する。ここでYESであれば
信号をクリアするがNOであればセクション52でシー
ケンシャル制御に基づきMCYLに対応する各気筒での
可変点火時期制御による点火・通電を行なうと共に、各
気筒毎の燃料噴射を行ない、そのままリターンする。
尚、上記実施例では、4気筒機関に適用したものを示し
ているが本発明はこれに限定されず、また光電式に限定
されない。
発明の効果 以上の説明で明らかなように、本発明に係る内燃機関の
クランク角センサによれば、気筒数に対応したシグナル
スリットと、1つの気筒判別基準信号スリットとをロー
タプレートの同一円周上に設けたため、ロータプレート
の構造が簡素化され、したがって、シグナルビックアソ
ブ機構を含めたクランク角センサ全体の構造が簡単とな
る。この結果、製造作業が容易になると共に、コストの
大巾な低廉化が図れる。
しかも、特に各シグナルスリットをクランク角上死点前
90°以内に形成する一方、気筒判別基準信号スリット
を上死点後30°以内に形成したため、機関運転状態に
より気筒判別が不可能な場合においてクランク角度位置
信号の他、気筒判別信号でも点火したとしても、必ず圧
縮上死点前と直後に点火されることになる。したがって
、従来のような誤配電による不具合が確実に回避される
また、気筒判別基準信号スリ71−によって、クランク
軸1回転以内の点火が可能になるため、始動性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るクランク角センサの一実施例を示
す要部拡大図、第2図は本実施例におけるパルス信号の
特性図、第3図は本実施例が適用される内燃機関の制御
要素を示す全体構成図、第4図は本実施例に供されるマ
イクロコンピュータの基本制御を示すフローチャート図
、第5図は第4図に示すFLGA−0のフローチャート
図、第6図は第4図に示すFLGA=1のフローチャー
ト図、第7図は第4図に示すFLGA=2のフローチャ
ート図である。 17・・ディスシャフト(回転軸)、21・・・クラン
ク角センサ、22・・・ロータプレート、23〜26・
・・シグナルスリット、27・・・気筒判別基準信号ス
リット。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)クランク軸と同期回転するロータプレートの周方
    向に複数のスリットが形成され、該スリットをピックア
    ップして各種の情報信号をコントローラに出力するクラ
    ンク角センサであって、上記ロータプレートに、気筒数
    に対応したシグナルスリットと1つの気筒判別基準信号
    スリットとを同一円周上に設けると共に、上記各シグナ
    ルスリットを周方向へ等間隔に配置しかつクランク角圧
    縮上死点前90°以内の位置に形成する一方、上記気筒
    判別基準信号スリットを圧縮上死点後30°以内の位置
    に形成したことを特徴とする内燃機関のクランク角セン
    サ。
JP29525188A 1988-11-22 1988-11-22 内燃機関のクランク角センサ Expired - Lifetime JP2621441B2 (ja)

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US07/440,559 US5047943A (en) 1988-11-22 1989-11-22 System and method for detecting engine revolution speed, identifying engine cylinder, and controlling engine operation according to detected engine revolution speed and identified cylinder
GB8926378A GB2226080B (en) 1988-11-22 1989-11-22 Controlling engine operation according to detected engine revolution speed and identified cylinder

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5467752A (en) * 1992-09-04 1995-11-21 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for controlling the fuel injection/ignition timing of internal combustion engines, and a crank angle sensor using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5467752A (en) * 1992-09-04 1995-11-21 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for controlling the fuel injection/ignition timing of internal combustion engines, and a crank angle sensor using same

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