JP3766226B2 - 内燃機関のクランク角検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランク角検出装置に関し、詳しくは、基準位置で歯抜けを生じるポジション信号の前記歯抜け部を検出することで、前記基準位置を検出するよう構成されたクランク角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、単位クランク角毎のポジション信号が基準クランク角位置で歯抜けを生じるように構成し、前記歯抜け部を検出することで前記基準クランク角位置を検出するよう構成されたエンジンのクランク角検出装置が知られている（特開平８−２６１０５３号公報等参照）。
【０００３】
ここで、前記ポジション信号の周期が前記歯抜け部において長くなることに基づき、例えば最新の周期と前回の周期との比（最新の周期／前回の周期）を判定レベルと比較し、判定レベルよりも前記周期比が大きくなった時点を前記歯抜け部として検出することが行われていた（図７参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、センサ信号（クランク軸信号）の瞬断などによって本来ポジション信号が発生するクランク角位置であるにも関わらずポジション信号が発生しないと、本来の歯抜け部と同様に前記周期比が判定レベルを上回り、歯抜け部（基準クランク角位置）を誤検出してしまう可能性があるという問題があった（図８参照）。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、前記周期比に基づき歯抜け部（基準クランク角位置）を検出させつつ、ポジション信号の瞬断等があっても、歯抜け部（基準クランク角位置）が誤検出されることを回避し得る内燃機関のクランク角検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１記載の発明は、図１に示すように構成される。
図１において、クランク角センサは、単位クランク角毎のポジション信号を出力するセンサであって、前記ポジション信号が基準位置で歯抜けを生じるよう構成される。
【０００７】
また、周期計測手段は、前記ポジション信号の発生周期を計測する。
そして、歯抜け部検出手段は、周期計測手段で計測された周期の最新値と前回値との比を判定レベルと比較し、該比較結果に基づいて基準位置としての前記歯抜け部を検出する。
【０００８】
ここで、判定レベル設定手段は、前記判定レベルを、前記歯抜け部検出手段で前記歯抜け部を検出後、該歯抜け部が検出されてからの前記ポジション信号の発生数が、次の歯抜け部が検出されると予測される前側近傍の発生数に至るまでの間、前記判定レベルを前記歯抜け部が誤検出され難くなる方向に変化させる。
【０００９】
かかる構成によると、歯抜け部の周期が他の部分の周期よりも長くなることに基づき、周期の最新値と前回値との比を判定レベルと比較することで、歯抜け部を検出するが、一旦歯抜け部分が検出された後は、歯抜け部の間隔に相当する数のポジション信号の発生があってから次の歯抜け部が検出されるはずであることから、歯抜け部が検出されてからのポジション信号の発生数に応じて上記のように判定レベルを変化させ、たとえ歯抜け部以外での周期比が歯抜け部に相当する値を示したとしても、歯抜け部として検出されることがないようにする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、前記判定レベル設定手段が、前記歯抜け部検出手段で前記歯抜け位置が検出された直後に、前記判定レベルを初期値から前記歯抜け部が検出され難くなる方向にステップ的に変化させ、その後、前記ポジション信号の発生数の増大に応じて前記初期値にまで段階的に復帰させる構成とした。
【００１１】
かかる構成によると、歯抜け部が検出されると、その直後に判定レベルを初期値から前記歯抜け部が検出され難くなる方向にステップ的に変化させ、その後、ポジション信号の発生数に基づき本来の歯抜け部に近づいたことが判断されると初期値に戻し、実際の歯抜け部においては、周期比が初期値と比較されるようにする。
【００１２】
請求項３記載の発明では、前記判定レベル設定手段に優先して、クランキング時に前記判定レベルを予め記憶された値に固定するクランキング時判定レベル設定手段を設ける構成とした。
【００１３】
かかる構成によると、クランキング時に判定レベルを固定値（例えば前記初期値）として、大きな周期変動の発生によって歯抜け部と他の部分との周期の差が通常よりも小さくなるようなことがあっても、確実に歯抜け部分の検出が行われるようにする。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、歯抜け部以外では、ポジション信号の瞬断によってたとえ周期比が歯抜け部に相当する値を示しても、判定レベルの変更によって歯抜け部として誤検出されることを回避できるという効果がある。
【００１５】
請求項２記載の発明によると、歯抜け部の検出直後であって歯抜け部である可能性が低いときほど、周期比に基づく歯抜け部の検出が行われ難くなるように判定レベルを変更するので、実際の歯抜け部を確実に検出させつつ、歯抜け部が誤検出されることを回避できるという効果がある。
【００１６】
請求項３記載の発明によると、周期変動の大きなクランキング中においても、確実に歯抜け部を検出させることができるという効果がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図２は、実施の形態における内燃機関を示す図であり、機関１には、エアクリーナ２を通過した空気が、スロットル弁３で計量され、吸気弁４を介してシリンダ内に吸引される。
【００１８】
電磁式の燃料噴射弁５は各気筒毎に設けられ、各気筒の燃焼室内に直接燃料（ガソリン）を噴射する構成であり、該燃料噴射弁５から噴射された燃料によってシリンダ内に混合気が形成される。但し、燃料噴射弁５が各気筒の吸気ポートに燃料を噴射する構成であっても良い。
【００１９】
前記混合気は、点火栓６による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁７を介してシリンダ内から排出され、触媒８で浄化された後に大気中に放出される。
【００２０】
マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット10は、前記燃料噴射弁５による燃料噴射及び点火栓６による点火（図示しない点火コイルへの通電）を制御するものであり、前記コントロールユニット10には各種のセンサからの信号が入力される。
【００２１】
前記各種センサとして、機関１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ11、クランク角10°（単位クランク角）毎にポジション信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ12、排気中の酸素濃度に感応して燃焼混合気の空燃比を検出する酸素センサ15，前記スロットル弁３の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ16、冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ17等が設けられている。
【００２２】
前記クランク角センサ12は、ＴＤＣを基準としてクランク角10°毎にポジション信号ＰＯＳを出力するが、図３に示すように、例えばＢＴＤＣ60°（基準位置）に相当するポジション信号ＰＯＳの直前の２つの信号が歯抜けになるように構成され、ＢＴＤＣ90°に相当するポジション信号ＰＯＳの出力後は、30°ＣＡの間隔をおいてＢＴＤＣ60°に相当するポジション信号ＰＯＳが出力されるようになっている。
【００２３】
前記コントロールユニット10は、前記ポジション信号ＰＯＳの周期を計測し、最新の周期と前回の周期との比（最新周期／前回周期）を演算し、前記周期比が判定レベルを上回る場合に、最新の周期は歯抜け部を計測した結果であったものと判断する。そして、歯抜け部を検出した時点のポジション信号ＰＯＳをＢＴＤＣ60°に相当するものとして、ＢＴＤＣ60°（基準位置）毎の疑似基準信号ＲＥＦを生成し（図３参照）、該疑似基準信号ＲＥＦを基準として燃料噴射時期や点火時期を検出する。
【００２４】
尚、前記ＢＴＤＣ60°に相当するポジション信号ＰＯＳから所定数後のポジション信号ＰＯＳに基づいて疑似基準信号ＲＥＦを生成する構成であっても良い。ここで、前記コントロールユニット10による前記歯抜け部の検出の様子を、図４のフローチャートに従って詳細に説明する。
【００２５】
ステップＳ１では、クランク角センサ12の出力（クランク軸信号）及びスタートスイッチの信号を読み込む。
ステップＳ２では、前記クランク角センサ12からポジション信号ＰＯＳが出力されたか否かを判別する。
【００２６】
そして、ポジション信号ＰＯＳの出力時でないときには、本ルーチンを終了させ、ポジション信号ＰＯＳの出力時にステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、前回に計測されたポジション信号ＰＯＳの周期ＴをＴ１にセットし、次のステップＳ４では、最新に計測されたポジション信号ＰＯＳの周期をＴにセットする。上記ステップＳ３，Ｓ４の部分が、周期計測手段に相当する。
【００２７】
そして、ステップＳ５では、周期比ＴＲを、ＴＲ＝Ｔ／Ｔ１として算出する。ステップＳ６では、スタートスイッチのＯＮ・ＯＦＦを判別し、スタートスイッチがＯＮであるクランキング中においては、クランキング時判定レベル設定手段としてのステップＳ７へ進む。
【００２８】
ステップＳ７では、前記周期比ＴＲと比較する判定レベルＳ／Ｌとして、予め記憶された固定値をセットする。ここでは、ステップＳ７で判定レベルＳ／Ｌにセットする固定値を、後述するステップＳ８で可変に設定される判定レベルＳ／Ｌの最小値（初期値）としてある。
【００２９】
一方、ステップＳ６で、スタートスイッチがＯＦＦであると判別され、通常の運転状態であると判断されるときには、判定レベル設定手段としてのステップＳ８へ進み、歯抜け部（基準位置）が検出された後のポジション信号ＰＯＳの発生数CRACNTに応じて前記判定レベルＳ／Ｌを可変に設定する。
【００３０】
前記発生数CRACNTに応じた判定レベルＳ／Ｌの設定は、図５に示すようなテーブルからの検索によって行われ、前記発生数CRACNTが０であるときは判定レベルＳ／Ｌは最大値に設定され、前記発生数CRACNTが多くなるほど前記判定レベルＳ／Ｌは徐々により小さく変更され、歯抜け部の検出時から次の歯抜け部の検出が行われると予測されるポジション信号ＰＯＳの前で、判定レベルＳ／Ｌは最小値（初期値）にまで減少し、その後前記最小値を保持するようになっている。
【００３１】
従って、最小値である判定レベルＳ／Ｌと前記周期比ＴＲとが比較されて歯抜け部（基準位置）が検出されると、前記判定レベルＳ／Ｌは、最大値にまでステップ的に変化した後、ポジション信号ＰＯＳの発生毎に漸減し、次の歯抜け部の前で最小値に到達するとそのまま最小値を保持し、次の歯抜け部においては最小値と周期比ＴＲとが比較されることになる。
【００３２】
尚、本実施例では、周期比ＴＲ＝最新周期Ｔ／前回周期Ｔ１として、この周期比ＴＲが判定レベルＳ／Ｌを上回るときに、歯抜け部を検出するので、判定レベルＳ／Ｌを増大変更することは、歯抜け部が検出され難い方向に判定レベルＳ／Ｌを変化させることになる。
【００３３】
ステップＳ７又はＳ８で判定レベルＳ／Ｌを設定すると、次のステップＳ９では、周期比ＴＲが判定レベルＳ／Ｌを上回っているか否かを判別する（歯抜け部検出手段）。
【００３４】
周期比ＴＲが判定レベルＳ／Ｌを上回っていると判断されたときには、ステップＳ10へ進み、最新の周期Ｔが歯抜け部を計測したものであり、今回のポジション信号ＰＯＳはＢＴＤＣ60°（基準位置）に相当するものと判断する。
【００３５】
次のステップＳ11では、前記発生数CRACNTを０リセットする。
一方、周期比ＴＲが判定レベルＳ／Ｌ以下であると判断されたときには、ステップＳ12へ進み、前記発生数CRACNTを１アップさせる。
【００３６】
即ち、歯抜け部が検出されると、前記ステップＳ11で発生数CRACNTが０リセットされることで、次にステップＳ８へ進んだときに、判定レベルＳ／Ｌが最小値（初期値）から最大値にまでステップ的に増大され、その後、ポジション信号ＰＯＳの発生毎に発生数CRACNTがカウントアップされるに従って、判定レベルＳ／Ｌは徐々に減少し、少なくとも次の歯抜け部になる前に最小値に到達する。
【００３７】
従って、正規の歯抜け部の間においては、歯抜け部が検出され難くなり、例えば図３に示すように、ポジション信号ＰＯＳの瞬断があって、前記周期比ＴＲとして比較的大きな値が算出されても、これを歯抜け部として誤検出することを回避できる。
【００３８】
尚、前記発生数CRACNTに応じた判定レベルＳ／Ｌの設定においては、発生数CRACNTの増大に応じて判定レベルＳ／Ｌを漸減させる必要はなく、歯抜け部の検出直後に増大させた判定レベルＳ／Ｌを段階的に減少させる構成であれば良い。従って、例えば図６に示すように、次の歯抜け部が近くなるまで最大値を維持させ、次の歯抜け部が近くなった時点で最小値（初期値）にまでステップ的に減少させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係るクランク角検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態における内燃機関のシステム構成を示す図。
【図３】上記実施の形態におけるポジション信号（クランク軸信号）の特性及び歯抜け部（基準位置）の検出の様子を示すタイムチャート。
【図４】上記実施の形態における歯抜け部（基準位置）の検出の様子を示すフローチャート。
【図５】上記実施の形態における判定レベルＳ／Ｌの設定特性を示す線図。
【図６】前記判定レベルＳ／Ｌの設定特性の別の例を示す線図。
【図７】従来における歯抜け部（基準位置）の検出の様子を示すタイムチャート。
【図８】従来の装置における問題点を説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
１ 内燃機関
５ 燃料噴射弁
６ 点火栓
10 コントロールユニット
12 クランク角センサ

Claims (3)

1. 単位クランク角毎のポジション信号を出力するセンサであって、前記ポジション信号が基準位置で歯抜けを生じるよう構成されたクランク角センサと、
   前記ポジション信号の発生周期を計測する周期計測手段と、
   該周期計測手段で計測された周期の最新値と前回値との比を判定レベルと比較し、該比較結果に基づいて基準位置としての前記歯抜け部を検出する歯抜け部検出手段と、
   前記判定レベルを、前記歯抜け部検出手段で前記歯抜け部を検出後、該歯抜け部が検出されてからの前記ポジション信号の発生数が、次の歯抜け部が検出されると予測される前側近傍の発生数に至るまでの間、前記判定レベルを前記歯抜け部が誤検出され難くなる方向に変化させる判定レベル設定手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関のクランク角検出装置。
2. 前記判定レベル設定手段が、前記歯抜け部検出手段で前記歯抜け位置が検出された直後に、前記判定レベルを初期値から前記歯抜け部が検出され難くなる方向にステップ的に変化させ、その後、前記ポジション信号の発生数の増大に応じて前記初期値にまで段階的に復帰させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のクランク角検出装置。
3. 前記判定レベル設定手段に優先して、クランキング時に前記判定レベルを予め記憶された値に固定するクランキング時判定レベル設定手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のクランク角検出装置。

Images