JPH0735750B2 - 内燃機関のクランク角度検出装置 - Google Patents

内燃機関のクランク角度検出装置

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JPH0735750B2
JPH0735750B2 JP21501486A JP21501486A JPH0735750B2 JP H0735750 B2 JPH0735750 B2 JP H0735750B2 JP 21501486 A JP21501486 A JP 21501486A JP 21501486 A JP21501486 A JP 21501486A JP H0735750 B2 JPH0735750 B2 JP H0735750B2
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宗一 松下
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/077Circuits therefor, e.g. pulse generators
    • F02P7/0775Electronical verniers

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関において、クランク軸の位置を検
出するクランク角度センサの検出値の修正装置に関す
る。
〔従来の技術〕
内燃機関においては空燃比制御や、点火時期制御のため
にクランク角度を知る必要がある。そのため、クランク
角度センサが設けられる。クランク角度センサとしては
種々のものが知られているが、例えば、クランク軸や、
クランク軸に連結されるディストリビュータ軸に永久磁
石片を設け、これに対向してホール素子等により構成さ
れる磁気検出部材を設け、磁気変化によってクランク軸
位置に応じたパルス信号を得るようにしたものがある。
クランク角度センサは、その検出値が正確にクランク角
度に対応するように取りつけられるべきものであるが、
取付公差等による多少の誤差はどうしても発生する。こ
のような、誤差によってクランク角度が不正確となり、
エンジン制御を理想的に行なうことができなくなる。
そこで、クランク角度センサの誤差を補正するため、特
開昭60−114734号では、減速燃料カット時等のモータリ
ング時には圧縮圧力ピークが上死点に出現することに着
目し、圧力ピーク位置と基準クランク角度信号との差に
よりクランク角度センサからの信号を補正する技術を開
示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来技術ではエンジンが回転していて燃焼停止中、即ち
減速燃料カット等のモータリング中に補正演算を実行し
ている。これは、モータリング中には、圧縮圧力のピー
クと上死点とが正確に一致することから、圧縮圧力のピ
ークと基準信号とのずれの比較によって補正演算が可能
となるからである。従って、従来技術では補正ができる
機会が限定される。そのため、クランク角度の補正がさ
れるまでの時間がかかり、その間点火時期制御や、空燃
比制御等のエンジン運転制御が理想的に行なうことがで
きず、排気ガス中の有害成分排出量が増したり、エンジ
ン出力が低下する等の問題点がある。
この発明は、減速燃料カット等のモータリング時に限定
されることなく補正することができるようにすることを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によれば、内燃機関において、筒内圧力の検出
部材1と、クランク軸の複数の間隔をおいた角度位置に
応じた信号を発生するクランク角度検出器2と、排気行
程の終了と吸気行程の開始とが重複するクランク角度期
間であるバルブオーバラップ期間における筒内圧力変化
割合が最大となる中間のクランク角度での筒内圧力及び
その前後の一定の圧力を示すクランク角度での筒内圧力
をサンプリングする手段3と、前記圧力よりクランク角
度検出器2が検出するクランク角度のずれ量の演算をす
る手段4を有し、該ずれ量演算手段4は、サンプリング
時での筒内圧力変化割合が最大となる中間のクランク角
度での筒内圧力とその前後のクランク角度での筒内圧力
から、比例配分式により、クランク角度検出値のずれ量
を算出することを特徴とするクランク角度検出装置が提
供される。
〔作用〕
クランク角度検出器2はクランク軸の複数の間隔をおい
た角度位置に応じた信号を発生する。
圧力サンプリング手段3は、クランク角度検出器2によ
り検出される。排気行程の終了と吸気行程の開始とが重
複するクランク角度期間であるバルブオーバラップ期間
における筒内圧力変化割合が最大となる中間のクランク
角度での筒内圧力及びその前後の一定の圧力を示すクラ
ンク角度での筒内圧力をサンプリングする。
ずれ量演算手段4は、サンプリングされた圧力よりクラ
ンク角度検出器2が検出するクランク角度のずれ量の演
算を行うが、そのずれ量の算出は、サンプリング時での
筒内圧力変化割合が最大となる中間のクランク角度での
筒内圧力とその前後のクランク角度での筒内圧力から、
比例配分式により行われる。
〔実施例〕
第2図は実施例における内燃機関を示しており、10はシ
リンダブロック、12はピストン、14はコネクティングロ
ッド、16はシリンダヘッド、18は燃焼室、20は吸気弁、
21は吸気ポート、22は点火栓、23は燃料インジェクタ、
24はディストリビュータ、26は点火コイル、27はイグナ
イタである。吸気ポート21は、吸気管28、サージタンク
29を介してスロットル弁30に接続される。燃焼室18に、
燃焼圧力を検出するための圧力センサ31が配置される。
第1クランク角度センサ32、第2クランク角度センサ33
がディストリビュータ24に設置される。一方、ディスト
リビュータの分配軸34上に第1のマグネット部材36、第
2のマグネット部材38が設けられる。第1マグネット部
材36は、その周上の一箇所に磁化された部分を有し、ホ
ール素子としての第1のクランク角度センサ32は分配軸
の1回転毎(720゜CAに相当)にパルス信号を発生する
ものであり、特に圧縮上死点において基準信号を発生す
るように構成される。第2のマグネット部38はその周上
に等間隔の複数の磁化された部分を有し、小さなクラン
ク角度毎(例えば30゜毎)のパルス信号を発生する。
制御回路40は、この発明におけるクランク角度信号のず
れ検出及びエンジン制御(例えは点火時期制御、空燃比
制御等)を行なうものであり、マイクロコンピュータシ
ステムとして構成される。制御回路40はマイクロプロセ
シングユニット(MPU)44と、メモリ44と、AD変換器46
と、入出力ポート48と、これらを接続する双方向バス50
とから構成される。圧力センサ31及びエアフローメータ
50等のアナログ信号を発生するセンサはAD変換器46に接
続される。クランク角度センサ32,33及びアイドルスイ
ッチ53、その他のディジタル信号を発生するセンサは入
出力ポート48に結線される。また、入出力ポート48はイ
グナイタ27や、燃料インジェクタ23に接続される。
第3図(イ)は、クランク角度に対する圧縮圧力の変化
を示す。圧縮上死点TDCの少し後のクランク角度で圧力
は最大となる。図中ののクランク角度期間は排気行
程、は吸気行程を示し、バルブオーバラップ期間はx
によって示される。このバルブオーバラップ期間での箇
内圧力は急変し、その変化の有様を拡大して第4図
(イ)の実線aに示す。このバルブオーバラップ期間の
筒内圧力の変化傾向は、バルブタイミングが一定とすれ
ば、エンジン回転数や負荷の要因の影響を受けることが
なく、殆んど一定である。即ち、バルブオーバラップに
入る直前のクランク角度θの殆んど一定の圧力P1から
直線的に圧力は下がり、バルブオーバラップが終了する
クランク角度θで殆んど一定の圧力P2に維持される。
そして、中間のクランク角度θでは圧力の変化率は最
大となり、その値はP3=(P1+P2)/2である。実線a
は、クランク角度センサが検出するクランク角度が実際
のクランク角度と一致しているときの特性であるが、進
み方向にずれがあるとb,遅れ方向にずれがあるとcの様
になる。ところが、a,b,cの曲線は位相はずれていても
変化傾向そのものは同じであるから比例配分式を利用し
た簡単な代数計算によって位相ずれ、即ちクランク角度
センサが検出するクランク角度と実際のクランク角度と
のずれを知ることができる。即ち第5図において実線は
ずれが存在しない状態での圧力変化を表し、角度θ
θとの間で直線的に変化するものとする。破線はずれ
があったときの圧力変化を示す。ずれ角度をθoffとす
れば、ずれ角度の大きさが(θ−θ)/2より小さい
範囲にあれば、 θoff=(P3−(P1+P2)/2) ×((θ−θ)/(P1−P2)) によって表される。
第6図から第8図はこの発明の原理に従ったクランク角
度補正作動を説明するフローチャートである。先ず、第
6図はA/D変換ルーチンであり、第2クランク角度セン
サ33からの30度毎にクランク角度パルス信号の到来毎に
実行開始される。ステップ75ではカウンタmがインクリ
メントされる。ステップ76では基準信号である第1クラ
ンク角度センサ32からの720度のパルス信号がきている
か否か判別される。第3図(ロ)は第1クランク角度セ
ンサ32からの720゜CA信号、(ハ)は第2クランク角度
センサ33からの30゜CA毎の信号の到来毎にカウントアッ
プされるカウンタmの値を示す。カウンタmは(ロ)に
示す720゜CA信号の到来毎にクリヤされる。
第6図において720゜信号があるとステップ76よりステ
ップ77に進み、カウンタmがクリヤされる。第3図
(ハ)に示すようにカウンタmは30゜CA信号毎にインク
リメントされ、720゜信号の到来によりクリヤされる。
ステップ79ではカウンタmの値が、P1の圧力をサンプリ
ングするクランク角度m1か否か判別する。Yesのときは
ステップ80に進み、圧力センサ31からの圧力信号のAD変
換の開始を行なう。ステップ81ではフラグAD1=1とさ
れる。
ステップ79でmはm1でないときはステップ81よりステッ
プ82に進み、カウンタmの値がP2の圧力をサンプリング
するクランク角度m2か否か判別する。Yesのときはステ
ップ83に進み、圧力センサ31からの圧力信号のAD変換の
開始を行なう。ステップ84ではフラグAD2=1とされ
る。
ステップ82でmはm2でないときはステップ85に進み、カ
ウンタmの値がP3の圧力をサンプリングするクランク角
度に相当するカウンタの値m3(m1とm2との中間の値)か
否か判別する。Yesのときはステップ86に進み、圧力セ
ンサ31からの圧力信号のAD変換の開始を行なう。ステッ
プ87ではフラグAD3=1とされる。
第7図はAD変化完了割り込みルーチンであり、AD変換器
46よりのAD変換完了告知によって実行開始される割り込
みルーチンである。ステップ90ではフラグAD1=1か否
か判別される。Yesのときはステップ91に進み、AD変換
値がP1に入れられる。ステップ92ではフラグAD1=0と
リセットされる。
フラグAD1=0のときはステップ90よりステップ93に進
み、フラグAD2=1か否か判別される。Yesのときはステ
ップ94に進み、AD変換値がP2に入れられる。ステップ95
ではフラグAD2=0とリセットされる。
フラグAD2=0のときはステップ96に進み、フラグAD3
1か否か判別される。Yesのときはステップ97に進み、A
D変換値がP3に入れられる。ステップ98ではフラグAD3
0とリセットされる。
ステップ99では、燃焼圧力差P1,P2,P3、θ1より、
クランク角度センサ32が検出する基準位置のずれ角度θ
offの演算が前記演算式によって実行される。
フラグAD3=0のときはステップ96よりステップ100に進
み、他のアナログセンサ、例えばエアフローメータ50か
らのアナログ信号のAD変換処理が実行される。
第8図は、以上によって演算されたクランク角度センサ
による基準位置のずれ角度θoffより点火時期の制御を
行なうフローチャートを示している。ステップ105では
基本噴射時期θBASEの演算が周知のようにエンジン回転
数と負荷である吸入空気量−回転数比とのマップにより
実行される。ステップ106では、θBASEよりノッキング
等による遅角補正量Δθを引いた実行進角θが演算され
る。ステップ107ではイグナイタの通電開始時刻tsが演
算され、ステップ108では通電終了時刻teが演算され
る。通電終了時刻teが上死点から進角側にステップ106
で演算されたθだけ進んだ角度位置となる。ステップ10
9では通電開始時刻tsが第7図のステップ99によって演
算された基準位置のずれ量θoffより補正される。ステ
ップ110では通電終了時刻teが基準位置のずれ量θoffよ
り補正される。βは比例定数である。ステップ111では
通電開始時刻ts、通電終了時刻teが図示しないレジスタ
にセットされる。そのためtsでイグナイタの通電開始さ
れ、teで通電終了され、その通電終了時に逆起電力が発
生し点火が実行される。第9図参照。クランク角度セン
サ32が検出する基準位置が、例えば、進角方向にずれて
いるとすると、従来のように補正しないとすると第9図
の破線のような点火信号が得られるが、この発明では実
線のように補正することで正確な点火作動を実現するこ
とができる。尚、点火時期のみならず他の制御、例えば
燃料噴射時期の制御にも応用することができる。この場
合燃料噴射信号におけるインジェクタ23の開弁時間、閉
弁時間がずれ角度θoffによって修正されることにな
る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、バルブオーバラップ時の筒内圧力変
化よりクランク角度センサの検出値のずれ量の演算を行
なうことにより、エンジンの運転状態にかかわらず常に
ずれ量を検出することが可能となり、早期に補正するこ
とができるとともに補正計算が何度も行なえることにな
るので、測定精度を向上することができる。そのため、
点火時期や燃料噴射の制御精度が向上し、燃料消費率を
高くし、エンジン出力を増大し、更には排気ガス中の有
害成分の排出量を削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の構成図。 第2図は実施例の概略全体構成図。 第3図は筒内圧力の変化、基準クランク角度センサのパ
ルス信号のタイミング、及びカウンタmの値の推移を説
明するタイミング図。 第4図は第3図(イ)の部分拡大図。 第5図はずれ角度の演算方法を説明する図。 第6図から第8図はこの発明における制御回路の作動を
説明するフローチャート。 第9図はこの発明による点火信号のタイミング図。 18……燃焼室、 22……点火栓、 24……ディストリビュータ、 26……点火コイル、 28……圧力センサ、 32……第1クランク角度センサ、 33……第2クランク角度センサ、 40……制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関において、筒内圧力の検出部材
    と、クランク軸の複数の間隔をおいた角度位置に応じた
    信号を発生するクランク角度検出器と、排気行程の終了
    と吸気行程の開始とが重複するクランク角度期間である
    バルブオーバラップ期間における筒内圧力変化割合が最
    大となる中間のクランク角度での筒内圧力及びその前後
    の一定の圧力を示すクランク角度での筒内圧力をサンプ
    リングする手段と、前記圧力よりクランク角度検出器が
    検出するクランク角度のずれ量の演算をする手段を有
    し、該ずれ量演算手段は、サンプリング時での筒内圧力
    変化割合が最大となる中間のクランク角度での筒内圧力
    とその前後のクランク角度での筒内圧力から、比例配分
    式により、クランク角度検出値のずれ量を算出すること
    を特徴とするクランク角度検出装置。
JP21501486A 1986-09-13 1986-09-13 内燃機関のクランク角度検出装置 Expired - Lifetime JPH0735750B2 (ja)

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