JP4286846B2 - 内燃機関のクランク角度検出装置 - Google Patents
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Description
従来より、クランク角度の基準位置を特定する方法として、クランク軸に固定された信号板と2つの信号発生手段を備えたものが知られている。
例えば、特許文献1には、信号板の被検出部の一部を欠落させ、第1の信号発生手段の信号が検出されることなく第2の信号発生手段の信号が連続して検出された後、新たに第1の信号発生手段の信号が検出された時点を基準位置と特定するものが開示されている。
以下、この発明の実施の形態1について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図1はこの発明の実施の形態1における4気筒筒内噴射内燃機関の概略的な構成を示すシステム図である。
図1において、101は内燃機関、102は内燃機関101への吸入空気を浄化するエアクリーナ、103は内燃機関101への吸入空気量を計量するエアフローセンサ、104は吸入空気を内燃機関101へ送る吸気管である。105は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、106はインジェクタドライバ151により駆動される燃料噴射弁であり、内燃機関101の運転状態に見合った燃料を供給する。
130は、点火コイル131により駆動される点火プラグであり、点火コイル131から供給される高電圧により火花を発生して、燃焼室内の混合気を燃焼させる。107は燃焼室内で燃焼した排気ガスを排出する排気管、108は排気ガス内の酸素濃度を検出するO2(酸素)センサ、109は排気ガスを浄化する三元触媒である。
111はカム軸110に取り付けられたカム信号板で、具体的形状の一例を図2に示す。
図2において、各気筒を符号#で表記するものとすれば、このカム信号板111は、第1気筒♯1の圧縮上死点から第4気筒#4の圧縮上死点まで、カム信号SGCがハイレベルとなる信号が発生するよう突起を備えている。112は信号板111の突起を検出することによりカム信号SGCを発生するカム角検出センサである。
図3において、122及び123は、信号板121の突起を検出することによりそれぞれ第1クランク角信号(以下、単に第1信号ともいう。)SGT1、及び第2クランク角信号(以下、単に第2信号ともいう。)SGT2を発生する、第1のクランク角検出センサ(第1信号発生手段ともいう。)および第2のクランク角検出センサ(第2信号発生手段ともいう。)である。
そして、この実施の形態1においては、第1クランク角信号SGT1をクランク角度に対応した信号とし、第2クランク角信号SGT2は欠け歯検出に用いる信号としており、どちらも立ち上がりエッジを使用する。
また、この実施の形態1では、第1のクランク角検出センサ122に対し、第2気筒#2及び第3気筒#3における圧縮上死点の手前75゜CA(以下、B75゜CAと表記する)からB105゜CAの部分を欠け歯部としている。
よって、第1信号SGT1、第2信号SGT2はいずれも20゜CA間隔の信号であり、欠け歯部のみ40゜CA間隔となる。また、第2信号SGT2は第1信号SGT1に対し35゜CA遅れた信号となる。
図4において、カム信号SGCはカム軸の回転に応じてレベルが変化し、また、第1クランク角信号SGT1は、クランク軸120に取り付けられた信号板121の回転に伴って発生する。そして、この実施の形態1では、このクランク角位置信号SGT1によりクランク角度を検出する。
第2クランク角信号SGT2も、第1クランク角信号SGT1同様、クランク軸120に取り付けられた信号板121の回転に伴って発生する。この実施の形態1では、前述のように第2信号SGT2は第1信号SGT1に対し35゜CA遅れた信号となる。
この実施の形態1では、エンジン回転速度が2000r/min以上、またはc_ sgt2chkが“2”以上となり第2信号SGT2異常検出時にSGT2処理を禁止している。
正転時で且つカウント値c_kakehaが“2”の時に検出された第1信号SGT1が、欠け歯横にある第2気筒#2及び第3気筒#3におけるB75°CAとなり、基準位置が特定され基準クランク位置フラグf_posを“1”にセットする。
それ以外の第1信号SGT1検出時は“0”にクリアされる。
まず、コントロールユニット150において、第1クランク角信号SGT1の立ち上がりエッジに同期して行われるクランク角度検出処理の全体的な動作について、図5のフローチャートを参照して説明する。なお、以下において符号Sは各処理ステップを意味する。
ステップS102、ステップS103では、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップS102ではスターターモーターが起動されているか、ステップS103ではエンジン回転速度neが500r/minを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップS104で基準クランク位置特定処理を実行し、どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、第2クランク角信号SGT2の異常を誤検出しないよう、ステップS105でSGT2異常検出カウンタc_sgt2chkを0にクリアする。
ステップS106では、欠け歯検出カウンタc_kakehaを0にクリアし、次回第1クランク角信号SGT1検出までの第2クランク角信号SGT2検出数が得られるようにしておく。
最後にステップS107で、クランク角度演算処理を行い、本フローが終了する。
図6において、ステップS201では、SGT2処理禁止フラグf_sgt2inhが0かを判定する。
成立時は、第2クランク角信号SGT2の処理を実行する為、図5のステップS102、ステップS103と同様、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップS202ではスターターモーターが起動されているか、ステップS203ではエンジン回転速度neが500r/minを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップS204で欠け歯検出カウンタc_kakehaをカウントアップする。どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、欠け歯誤検出防止としてステップS205で欠け歯検出カウンタc_kakehaを0にクリアする。
最後にステップS206で、第2クランク角信号SGT2が検出されたとしてSGT2異常検出カウンタc_sgt2chkを0にクリアし、本フローが終了する。
図7は、図5のステップS104における基準クランク位置特定処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。
図7において、ステップS301では、第1クランク角信号SGT1が検出されたとしてSGT2異常検出カウンタc_sgt2chkをカウントアップする。
ステップS302では、エンジン回転速度neが2000r/min未満かを判定する。不成立時は、高回転時の演算負荷を軽減するためにステップS305でSGT2処理禁止フラグf_sgt2inhに1をセットする。
一方、SGT2異常検出カウンタc_sgt2chkが3以上ならば、第2クランク角信号SGT2異常としてSGT2処理を禁止する為、ステップS305でSGT2処理禁止フラグf_sgt2inhに1をセットする。
成立時はSGT2処理禁止のため、第1クランク角信号SGT1信号のみで欠け歯を検出するので、ステップS307で、今回と前回のSGT1周期tsgt(i)、tsgt(i-1)の比をkに代入し、ステップS308で得られたkが1.5を超えているか判定する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップS309で基準クランク位置フラグf_posに1をセットし、不成立時は先のステップS101でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップS311で基準クランク位置フラグf_posに1をセットし、不成立時は先のステップS101でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
ステップS401では、バッテリ接続時などコントロールユニットが初期化されたかを判定し、成立時はステップS402でクランク角度カウンタc_sgtに初期値として255を代入し、ステップS403でエンジン回転速度neに0を代入しておく。
成立時は今回の第1クランク角信号SGT1が基準クランク位置であると判定でき、ステップS405でクランク角度カウンタc_sgtに0をセットする。
不成立で基準クランク位置以外の場合は、ステップS406で、クランク角度カウンタc_sgtが255でないか判定する。
成立時はクランク角度がセットされている為、ステップS407でカウントアップを行い、ステップS408でクランク角度カウンタc_sgtが16を超えている場合は、ステップS409でc_sgtに0をセットする。
ステップS406不成立時は、クランク角度カウンタc_sgtは初期化状態のため何も行わず、本フローを終了する。
SGT1の立ち上がり間周期t_sgt0の算出が可能な場合は、ステップ412でSGT1間周期t_sgt0を算出し、ステップS413でエンジン回転速度neを演算して、本フローを終了する。
管 105:スロットルバルブ 106:燃料噴射弁 107:排気管 108:O2
センサ 109:三元触媒 110:カム軸 111:カム信号版 112:カム角検
出センサ 120:クランク軸 121:クランク角検出用信号版 122:第1のク
ランク角検出センサ 123:第2のクランク角検出センサ 130:点火プラグ
131:点火コイル 150:コントロールユニット 151:インジェクタドライバ
160:バッテリ。
Claims (6)
- 内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、前記クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、前記被検出部が通過する毎に、第1クランク角信号を発生する第1信号発生手段と第2クランク角信号を発生する第2信号発生手段、前記第1クランク角信号及び前記第2クランク角信号の状態から前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、前記クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段とを備え、前記基準クランク位置特定手段は、前記第1クランク角信号が検出される間の前記第2クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを前記欠け歯部として検出し、その時の前記第1クランク角信号の位置を前記基準クランク位置と特定するものであり、前記被検出部の等間隔部の角度の1/2を基準被検出部間角度とし、前記第1信号発生手段と前記第2信号発生手段との配設間隔を、nを1以上の整数として前記基準被検出部間角度の(n+1/2)倍に設定すると共に、前記基準クランク位置特定手段は、前記クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ前記基準クランク位置を特定することを特徴とする内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記クランク軸正回転判定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転程度の所定回転速度以上の時、または、スターターモーターが駆動されクランク軸が回転している時にクランク軸が正回転であると判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記基準クランク位置特定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転以上の高回転時は、前記第2クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記基準クランク位置特定手段は、前記第2信号発生手段が異常の時は、前記第2クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記基準クランク位置特定手段は、前記第2クランク角信号を使用する処理を禁止している時は、前記第1クランク角信号のみで前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 第1クランク角信号の、前回と今回の立ち上がり間周期の比によって前記欠け歯部を検出することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
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