(57)【要約】【課題】クランク軸の微小な逆回転が生じても、クランク角を正確に検知する。【解決手段】内燃機関１には、クランク軸３２に同期して回転し、所定の角度間隔ごとに目盛が設けられているリングギア８と、リングギア８の外周側にそれぞれ配置され、リングギア８の回転に応じて目盛が所定の検出位置を通過すると所定の検出信号を出力するクランク角センサ７ａ，７ｂとが取り付けられている。クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、リングギア８の目盛の角度間隔の倍数から所定の角度分解能だけ、リングギア８の回転方向または回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されている。制御装置の角度検出部４６は、クランク角センサ７ａおよびクランク角センサ７ｂからそれぞれ出力される検出信号に基づいて、クランク軸３２の回転方向を検出する。【選択図】図３
2020084957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸の回転角を検出する角度検出装置であって、
前記内燃機関には、前記クランク軸に同期して回転し、所定の角度間隔ごとに目盛が設けられている目盛板と、前記目盛板の外周側にそれぞれ配置され、前記目盛板の回転に応じて前記目盛が所定の検出位置を通過すると所定の検出信号を出力する複数のクランク角センサと、が取り付けられており、
前記複数のクランク角センサは、第１のクランク角センサおよび第２のクランク角センサを含み、
前記第２のクランク角センサは、前記第１のクランク角センサに対して、前記角度間隔の倍数から所定の角度分解能だけ、前記目盛板の回転方向または前記回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されており、
前記角度検出装置は、前記第１のクランク角センサおよび前記第２のクランク角センサからそれぞれ出力される前記検出信号に基づいて、前記クランク軸の回転方向を検出する角度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の角度検出装置において、
前記第２のクランク角センサは、前記第１のクランク角センサに対して、前記目盛板を挟んで対向する位置から前記角度分解能だけ前記目盛板の回転方向にずれた位置に配置されている角度検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の角度検出装置において、
前記第２のクランク角センサは、前記第１のクランク角センサに対して、９０°に前記角度分解能を加算した角度位置、または９０°から前記角度分解能を減算した角度位置に配置されている角度検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の角度検出装置において、
前記目盛板の外周面には、前記目盛としての凹凸が前記角度間隔ごとに設けられており、
前記第１のクランク角センサおよび前記第２のクランク角センサは、前記目盛板の外周面との距離に応じた電圧信号を前記検出信号としてそれぞれ出力し、
前記角度検出装置は、
前記第１のクランク角センサから出力された前記検出信号の電圧を所定の第１の定数と比較する第１の比較器と、
前記第２のクランク角センサから出力された前記検出信号の電圧を所定の第２の定数と比較する第２の比較器と、
前記第１の比較器による比較結果と、前記第２の比較器による比較結果とを用いて、前記クランク軸の回転方向を判定する回転方向判定器と、を有する角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を搭載した車両では、燃料消費量の低減や排気有害ガス成分の低減のため、燃料噴射量や燃料噴射時期、点火時期等の制御精度の向上を目指して、種々の制御方法が提案されている。また、例えば火花点火と圧縮着火を併用する方式等のような、新しい燃焼方法のアプローチもなされている。
【０００３】
近年では、制御精度の更なる向上や新しい制御方法のために、内燃機関におけるクランク角を正確に把握することが要請されている。従来の一般的なクランク角センサでは、クランク軸に取り付けられた目盛板の回転角度を読み取ることにより、クランク角を検出している。しかし、こうした従来のクランク角センサでは、クランク軸の回転方向を判別できないため、クランク角の正確な把握を低下させる原因となっており、技術的な課題となっている。
【０００４】
クランク軸の回転方向の判別に関して、特許文献１が知られている。特許文献１には、クランク軸に固定された歯状磁性体に対して磁気検出センサを２個並べて配置し、これらの磁気検出センサから出力される信号の変化の順番から、クランク軸の回転方向を判別する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４１３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関のクランク軸においては、燃焼状態の変化や、トランスミッションや補助モータ等との接続構造などにより、回転方向にねじり共振が発生することがある。エンジン始動時や停止時など、回転数が低い状態でこうしたねじり共振が発生すると、クランク軸に微小な逆回転を生じることがある。また、車体側の振動等により目盛板とクランク角センサの相対位置が変化して、クランク軸に微小な逆回転が生じることもある。
【０００７】
特許文献１に記載の技術において、クランク軸の逆回転を検出するためには、歯状磁性体に設けられた歯が２個の磁気検出センサを両方とも通過しなければならない。したがって、逆回転の検出分解能を向上させるためには、２個の磁気検出センサ間の距離をなるべく短くする必要がある。しかしながら、特許文献１のように２個の磁気検出センサを並べて配置する際には、誤検出を防止するために、互いの磁気干渉を避ける必要がある。このため、２個の磁気検出センサ間の距離を短くすることは難しい。これにより、特許文献１の技術ではクランク軸の微小な逆回転を検出することができず、クランク角の誤検知につながる。
【０００８】
したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、クランク軸の微小な逆回転が生じても、クランク角を正確に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による角度検出装置は、内燃機関のクランク軸の回転角を検出するものであって、前記内燃機関には、前記クランク軸に同期して回転し、所定の角度間隔ごとに目盛が設けられている目盛板と、前記目盛板の外周側にそれぞれ配置され、前記目盛板の回転に応じて前記目盛が所定の検出位置を通過すると所定の検出信号を出力する複数のクランク角センサと、が取り付けられており、前記複数のクランク角センサは、第１のクランク角センサおよび第２のクランク角センサを含み、前記第２のクランク角センサは、前記第１のクランク角センサに対して、前記角度間隔の倍数から所定の角度分解能だけ、前記目盛板の回転方向または前記回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されており、前記角度検出装置は、前記第１のクランク角センサおよび前記第２のクランク角センサからそれぞれ出力される前記検出信号に基づいて、前記クランク軸の回転方向を検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クランク軸の微小な逆回転が生じても、クランク角を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態にかかる内燃機関の制御システムを示す図である。
【図２】実施の形態にかかる制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるクランク角センサの配置および角度検出部の機能構成を示す図である。
【図４】実施の形態にかかるクランク角検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかるクランク角センサの配置および角度検出部の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。本発明は、複数のクランク角センサを用いて内燃機関のクランク軸の回転角を検出する角度検出装置に係る。
【００１３】
−第１の実施形態−
図１は、本発明が適用される内燃機関の制御システムを示している。多気筒（ここでは４気筒）で構成される内燃機関１において、外部からの空気はエアクリーナ２を通過し、吸気管３、コレクタ４を経てシリンダ内に流入する。流入空気量はスロットル弁５により調節され、この調節された流入空気量が流量センサ６において検出される。また、図示しない吸気温センサで吸気温が検出される。スロットル弁５は電動機で駆動される電子スロットル弁でも良いものであり、最近ではこの電子スロットル弁が主流である。
【００１４】
内燃機関１には、クランク軸３２に同期して回転するリングギア８と、クランク角センサ７とが取り付けられている。リングギア８の外周面には、所定の角度間隔、例えば１０°ごとに、目盛としての凹凸が設けられている。リングギア８の回転に応じて外周面の凹凸が所定の検出位置を通過すると、クランク角センサ７はこれを検知し、所定の検出信号を出力する。なお、図１ではクランク角センサ７が１つのみ図示されているが、実際には、後で図３を参照して説明するように、リングギア８に対して異なる位置に２つのクランク角センサ７が取り付けられている。
【００１５】
水温センサ３０は、内燃機関１の冷却水温度を検出する。また、アクセルポジションセンサ３１は、アクセルの踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。アクセルポジションセンサ３１の出力は制御装置１８によってスロットル弁５の開度に変換され、これに基づいてスロットル弁５が制御される。スロットル弁５には、図示しないスロットル開度センサが取り付けられており、このスロットル開度センサによってスロットル弁５の開度が検出される。
【００１６】
本実施例ではアクセルポジションセンサ３１の信号を用いて加速運転の判断を行なうように構成されている。アクセルポジションセンサ３１は運転者の運転操作の意図を最も早く反映させることができるので、加速運転の判断に用いるのが望ましいものである。
【００１７】
燃料タンク９内の燃料は、燃料ポンプ１０によって、吸引、加圧された後、プレッシャーレギュレータ１１を備えた燃料配管１２を通って燃料噴射弁１３の燃料入口に導かれると共に、余分な燃料は燃料タンク９に戻される。
【００１８】
内燃機関１の燃焼状態を把握するため、内燃機関１の燃焼圧を計測する燃焼圧センサ１４が内燃機関１の燃焼室近傍（通常はシリンダヘッドに連通穴を設ける）に備えられている。この燃焼圧センサ１４は圧電式またはゲージ式の燃焼圧センサであり、広い温度帯域にわたって燃焼圧を検出することができるものである。燃焼圧センサ１４の検出素子から出力される信号が微弱な場合には、出力信号を増幅するためのアンプを燃焼圧センサ１４に付帯させる場合がある。
【００１９】
排気系には三元触媒１５が取り付けられており、排気ガスは三元触媒１５で浄化された後に大気に排出される。三元触媒１５の上流には上流側空燃比センサ１６が設けられており、本実施例では上流側空燃比センサ１６として空燃比に応じて連続的な検出信号を出力するセンサが使用されている。また、三元触媒１５の下流には下流側空燃比センサ１７が設けられており、本実施例では下流側空燃比センサ１７として理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力するＯ２センサが設けられている。
【００２０】
スロットル開度センサ、流量センサ６、クランク角センサ７、アクセルポジションセンサ３１、吸気温センサ、水温センサ３０、燃焼圧センサ１４等の各センサからの出力信号は、後述の制御装置１８に送られる。制御装置１８は、これらのセンサ出力信号から内燃機関１の運転状態を検出し、空気量、燃料噴射量、点火時期等の内燃機関１の主要な操作量を適切に演算するものである。
【００２１】
制御装置１８内で演算された目標空気量は、目標スロットル開度から電子スロットル駆動信号に変換され、スロットル弁５を駆動する電動機に送られる。また、制御装置１８内で演算された燃料噴射量は、開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁１３に送られる。更に、制御装置１８で演算された点火時期は、通電開始角と通電角に変換された点火信号として点火コイル１９に送られ点火プラグ２０で発火される。
【００２２】
そして、燃料噴射弁１３から噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合され内燃機関１のシリンダ内に流入して混合気を形成する。混合気は点火プラグ２０によって所定の点火時期で発生される火花により燃焼、爆発し、その燃焼圧によりピストン３３を押し下げてクランク軸３２を回転駆動させる。これにより、内燃機関１において動力が発生する。爆発後の排気は排気管２１を経て三元触媒１５に送り込まれる。
【００２３】
三元触媒１５の上流に設けた空燃比センサ１６は触媒に流入する前の排気ガスの空燃比を検出し、三元触媒１５の下流に設けたＯ２センサ１７は触媒で浄化された排気ガスの空燃比を検出するものである。これによって検出された空燃比は燃料噴射弁１３から噴射される燃料の量を補正するのに使用される。
【００２４】
制御装置１８には、流量センサ６、触媒上流側の空燃比センサ１６、触媒下流側のＯ２センサ１７、アクセルポジションセンサ３１、水温センサ３０、スロットル開度センサ、吸気温センサ、燃焼圧センサ１４等の各センサ出力値がアナログ入力部２２に入力されている。また、クランク角センサ７の角度信号等のディスクリート信号はデジタル入力部２３に入力されている。
【００２５】
制御装置１８において、アナログ入力部２２に入力されたセンサ信号はノイズ除去等の信号処理を行った後、Ａ/Ｄ変換器２４でＡ/Ｄ変換されてＲＡＭ２５に保管される。同様にデジタル入力部２３に入力された角度信号は入出力ポート２６を介してこれもＲＡＭ２５に保管される。ＲＡＭ２５に保管された検出信号はＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２７内で演算処理される。ＭＰＵ２７は、各種の制御信号を生成するための演算を実行するものである。
【００２６】
演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２８に予め書き込まれており、制御プログラムに従ってＭＰＵ２７で演算された各アクチュエータの作動量を表す制御値はＲＡＭ２５に保管された後、入出力ポート２６に送られる。
【００２７】
点火プラグ２０の作動信号は出力回路２９に送られ、一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ-ＯＦＦ信号がセットされる。出力回路２９にセットされた点火信号は点火コイル１９で点火プラグ２０を発火させるのに必要なエネルギに増幅され点火プラグ２０に供給される。また、燃料噴射弁１３の駆動信号は出力回路２９に送られ、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ-ＯＦＦ信号がセットされる。出力回路２９にセットされた噴射信号は燃料噴射弁１３に送られる。その他の制御機器も同様にして駆動される。
【００２８】
以上のような制御システムは基本的には良く知られているものであるのでこれ以上の説明は省略するが、図１で示した制御装置１８が実行する制御機能の内で、燃料制御機能と点火制御機能を実行する制御ブロックを図２に示している。
【００２９】
図２において、制御装置１８には、燃料噴射制御部４０と点火制御部４１が設けられている。また、制御装置１８には、各センサからの出力信号に基づく情報を生成するために、水温計測部４２、負荷情報生成部４３、吸気量計測部４４、回転数情報生成部４５、角度検出部４６、気筒判別部４７、および燃焼圧推定部４８が設けられている。これらのブロックは実際には、制御装置１８に設けられたＭＰＵ２７がＲＯＭ２８に格納された制御プログラムを実行することによって制御装置１８が実現する機能を表している。
【００３０】
なお、前述のように内燃機関１には２つのクランク角センサ７が取り付けられている。そのため、図２ではこれら２つのクランク角センサ７を、クランク角センサ７ａ、７ｂとそれぞれ表している。
【００３１】
燃焼圧推定部４８は、アクセルポジションセンサ３１と燃焼圧センサ１４からの出力信号に基づいて、内燃機関１の燃焼圧を推定するとともにノッキングの発生を検出し、燃焼圧情報Ｓ１とノッキング情報Ｓ２を出力する。
【００３２】
気筒判別部４７は、クランク角センサ７ａ、７ｂからの出力信号に基づいて内燃機関１の気筒を判別するための気筒判別情報Ｓ３を生成し、出力する。
【００３３】
角度検出部４６は、クランク角センサ７ａ、７ｂからの出力信号に基づいてクランク軸３２の回転角を検出し、クランク角度情報Ｓ４を出力する。このとき角度検出部４６は、クランク角センサ７ａ、７ｂの出力信号を用いてクランク軸３２の回転方向を判断することで、クランク軸３２の回転角を正確に検出する。なお、角度検出部４６の詳細については後述する。
【００３４】
回転数情報生成部４５は、クランク角センサ７ａ、７ｂからの出力信号に基づいて内燃機関１の回転数（クランク軸３２の回転数）を計測し、回転数情報Ｓ５を生成して出力する。
【００３５】
吸気量計測部４４は、流量センサ６からの出力信号に基づいて内燃機関１の各気筒内に吸入される空気量を計測し、吸気量情報Ｓ６を生成して出力する。
【００３６】
負荷情報生成部４３は、流量センサ６からの出力信号に基づいて内燃機関１の負荷を表す負荷情報Ｓ７を生成し出力する。
【００３７】
水温計測部４２は、水温センサ３０からの出力信号に基づいて内燃機関１の冷却水の温度を計測し、冷却水温度情報Ｓ８を出力する。
【００３８】
燃料噴射制御部４０には、水温計測部４２からの冷却水温度情報Ｓ８と、負荷情報生成部４３からの負荷情報Ｓ７と、吸気量計測部４４からの吸気量情報Ｓ６と、回転数情報生成部４５からの回転数情報Ｓ５と、角度検出部４６からのクランク角度情報Ｓ４と、気筒判別部４７からの気筒判別情報Ｓ３と、燃焼圧推定部４８からの燃焼圧情報Ｓ１およびノッキング情報Ｓ２とが入力される。燃料噴射制御部４０は、これらの入力情報に基づき、予め定めた演算式により燃料噴射弁１３から噴射される燃料の噴射量と噴射時期を演算し、燃料噴射弁１３を制御する。これにより、燃料噴射弁１３から吸気マニホールドに噴射される燃料の制御が行われる。
【００３９】
点火制御部４１には、水温計測部４２からの冷却水温度情報Ｓ８と、負荷情報生成部４３からの負荷情報Ｓ７と、回転数情報生成部４５からの回転数情報Ｓ５と、角度検出部４６からのクランク角度情報Ｓ４と、気筒判別部４７からの気筒判別情報Ｓ３とが入力される。点火制御部４１は、これらの入力情報に基づき、予め定めた演算式により点火コイル１９の一次電流を流し込む時期（通電開始時期）とその通電量（通電角）、一次電流を遮断する点火時期を演算し、点火コイル１９を制御する。これにより、点火コイル１９の一次電流が制御され、点火プラグ２０による混合気への点火制御が行われる。
【００４０】
更に、この点火制御部４１には、燃焼圧推定部４８からの燃焼圧情報Ｓ１およびノッキング情報Ｓ２が入力されている。点火制御部４１は、これらの情報に基づいて、例えばＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）制御や、ノッキングが生じた時の遅角制御を実行する。
【００４１】
図３は、第１の実施形態にかかるクランク角センサ７ａ，７ｂの配置および角度検出部４６の機能構成を示している。図３では、内燃機関１の内部構造をクランク軸３２の鉛直方向から見た場合の、リングギア８に対するクランク角センサ７ａ，７ｂの配置を示している。
【００４２】
図３において、内燃機関１は、シリンダヘッド５１、シリンダ５２およびクランクケース５３を有している。内燃機関１の稼働により、シリンダ５２内でのピストン３３の上下運動がクランクケース５３に内蔵されたクランク軸３２に伝えられることで、クランク軸３２が回転駆動される。クランク軸３２が回転すると、これに同期して、クランク軸３２に固定されたリングギア８が時計回りに回転する。これにより、リングギア８はクランク軸３２の回転角を示す目盛板として作用する。
【００４３】
本実施形態において、クランク角センサ７ａ，７ｂは、リングギア８を挟んで互いに対向する位置から、クランク軸３２を中心に所定の角度分解能（例えば１°）だけ差し引いた位置に配置されている。すなわち、クランク角センサ７ａ，７ｂのなす角度が、クランク軸３２を中心として１７９°となるように配置されている。ここで、前述のようにリングギア８の外周面に設けられた目盛（凹凸）の角度間隔を１０°とした場合、クランク角センサ７ａ，７ｂが対向して配置された状態におけるこれらの角度（１８０°）は、この角度間隔の倍数（１８倍）になっている。換言すると、クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、リングギア８の目盛の角度間隔（１０°）の倍数である１８０°から、必要とされる角度分解能（１°）だけリングギア８の回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されている。
【００４４】
なお、クランク軸３２を中心としたクランク角センサ７ａ，７ｂのなす角度は、図３に示した角度（１７９°）の反対側では１８１°になっている。したがって、クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、リングギア８の目盛の角度間隔（１０°）の倍数である１８０°から、必要とされる角度分解能（１°）だけリングギア８の回転方向にずれた位置に配置されているとも言える。
【００４５】
前述のように、リングギア８の外周面には、目盛としての凹凸加工が施されている。なお、リングギア８のことをパルサロータと呼んでも良い。クランク軸３２の回転により、この凹凸の位置がクランク角センサ７ａ，７ｂに対して変化すると、リングギア８の外周面とクランク角センサ７ａ，７ｂ間の距離が変化する。クランク角センサ７ａ，７ｂは、リングギア８の外周面との距離を検出し、その距離に比例した電圧を検出信号として出力する。クランク角センサ７ａ，７ｂには、例えば磁気抵抗素子を用いることができる。
【００４６】
角度検出部４６は、比較器６１，６２、回転方向判定器６３、加減算器６４を有している。これらのブロックは実際には、制御装置１８に設けられたＭＰＵ２７がＲＯＭ２８に格納された制御プログラムを実行することによって角度検出部４６の機能を実現する際の機能ブロックを表している。すなわち、制御装置１８は、図３の各機能ブロックを有することで、本発明の一実施形態にかかる角度検出装置として機能する。
【００４７】
クランク角センサ７ａ，７ｂからそれぞれ出力された検出信号は、角度検出部４６において、比較器６１，６２へそれぞれ入力される。比較器６１，６２は、所定の定数がそれぞれ設定されており、これをクランク角センサ７ａ，７ｂから出力された検出信号の電圧とそれぞれ比較する。比較した結果、検出信号の電圧値が定数未満の場合は、予め定めた電圧によるＬＯ信号を出力し、検出信号の電圧値が定数以上の場合は、予め定めた電圧によるＨＩ信号を出力する。なお、ＬＯ信号の電圧とＨＩ信号の電圧は、互いに識別可能な別の電圧であり、例えばＬＯ信号＜ＨＩ信号である。
【００４８】
比較器６１，６２からそれぞれ出力された電圧信号（ＬＯ信号またはＨＩ信号）は、回転方向判定器６３へ入力される。回転方向判定器６３は、比較器６１から出力された電圧信号がＬＯからＨＩに、またはＨＩからＬＯに変化した時期Ａと、比較器６２から出力された電圧信号がＬＯからＨＩに、またはＨＩからＬＯに変化した時期Ｂとを比較し、これらの時期の順番を判定する。順番を判定した結果、時期Ａが先で時期Ｂが後の場合は、クランク軸３２の回転方向が正回転であると認識し、クランク角度の加算信号を加減算器６４へ送信する。一方、順番を判定した結果、時期Ｂが先で時期Ａが後の場合は、クランク軸３２の回転方向が逆回転であると認識し、クランク角度の減算信号を加減算器６４へ送信する。
【００４９】
なお、図３の例では角度分解能を仮に１°としたが、角度分解能は必要に応じて変更することが可能である。この場合、クランク角センサ７ａ，７ｂの取り付け精度、クランク角センサ７ａ，７ｂから出力される検出信号の信号雑音比（Ｓ／Ｎ）、クランク軸３２の回転数、比較器６１，６２のサンプルレート、クランク軸３２の偏芯、リングギア８の目盛りピッチ誤差などに応じて、角度分解能を定めることができる。
【００５０】
また、図３の例では比較器６１，６２、回転方向判定器６３、加減算器６４をそれぞれ別個の構成としているが、これらを一つにまとめてもよい。さらに、図３の例では比較器６１，６２を角度検出部４６の一部としているが、比較器６１，６２をクランク角センサ７ａ，７ｂにそれぞれ内蔵することも可能である。
【００５１】
図４は、実施の形態にかかるクランク角検出処理の手順を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、内燃機関１の電源が投入されると、制御装置１８によって所定のタイミングで実行される。
【００５２】
≪ステップＳ１０１≫
ステップＳ１０１において、制御装置１８は、クランク角検出処理を開始する。
【００５３】
≪ステップＳ１０２≫
ステップＳ１０２では、クランク角センサ７ａ，７ｂの検出信号と比較するための所定の定数を、比較器６１，６２にそれぞれ設定する。その後、ステップＳ１１０とステップＳ１２０の処理を並行して開始する。
【００５４】
≪ステップＳ１１０≫
ステップＳ１１０では、クランク角センサ７ａによりリングギア８の外周面までの距離を検出し、その距離に比例した電圧を、クランク角センサ７ａからの検出信号として比較器６１により取得する。
【００５５】
≪ステップＳ１１１≫
ステップＳ１１１では、比較器６１により、ステップＳ１１０で取得したクランク角センサ７ａからの検出信号の電圧値を、ステップＳ１０２で設定された定数と比較する。
【００５６】
≪ステップＳ１１２≫
ステップＳ１１２では、ステップＳ１１１の比較結果に基づき、クランク角センサ７ａからの検出信号の電圧値が定数以上の場合はステップ１１３へ進み、定数未満である場合はステップ１１４へ進む。
【００５７】
≪ステップＳ１１３≫
ステップＳ１１３では、比較器６１よりＨＩ信号を出力する。ステップＳ１１３を実施したら、ステップＳ１３０へ進む。
【００５８】
≪ステップＳ１１４≫
ステップＳ１１４では、比較器６１よりＬＯ信号を出力する。ステップＳ１１４を実施したら、ステップＳ１３０へ進む。
【００５９】
≪ステップＳ１２０≫
ステップＳ１２０では、クランク角センサ７ｂによりリングギア８の外周面までの距離を検出し、その距離に比例した電圧を、クランク角センサ７ｂからの検出信号として比較器６２により取得する。
【００６０】
≪ステップＳ１２１≫
ステップＳ１２１では、比較器６２により、ステップＳ１２０で取得したクランク角センサ７ｂからの検出信号の電圧値を、ステップＳ１０２で設定された定数と比較する。
【００６１】
≪ステップＳ１２２≫
ステップＳ１２２では、ステップＳ１２１の比較結果に基づき、クランク角センサ７ｂからの検出信号の電圧値が定数以上の場合はステップ１２３へ進み、定数未満である場合はステップ１２４へ進む。
【００６２】
≪ステップＳ１２３≫
ステップＳ１２３では、比較器６２よりＨＩ信号を出力する。ステップＳ１２３を実施したら、ステップＳ１３０へ進む。
【００６３】
≪ステップＳ１２４≫
ステップＳ１２４では、比較器６２よりＬＯ信号を出力する。ステップＳ１２４を実施したら、ステップＳ１３０へ進む。
【００６４】
≪ステップＳ１３０≫
ステップＳ１３０では、回転方向判定器６３により、ステップＳ１１３、Ｓ１１４で比較器６１からそれぞれ出力された電圧信号の変化の時期Ａと、ステップＳ１２３、Ｓ１２４で比較器６２からそれぞれ出力された電圧信号の変化の時期Ｂとを特定する。このとき、比較器６１からの電圧信号がＨＩからＬＯに変化した時期を時期Ａとして特定した場合は、比較器６２からの電圧信号についても、ＨＩからＬＯに変化した時期を時期Ｂとして特定する。同様に、比較器６１からの電圧信号がＬＯからＨＩに変化した時期を時期Ａとして特定した場合は、比較器６２からの電圧信号についても、ＬＯからＨＩに変化した時期を時期Ｂとして特定する。こうして時期Ａ，Ｂを特定したら、これらを比較してその順番を判定する。
【００６５】
≪ステップＳ１３１≫
ステップＳ１３１では、ステップＳ１３０の比較結果に基づき、時期Ａが時期Ｂと同じかそれより前の場合はステップＳ１３２へ進み、時期Ａが時期Ｂよりも遅い場合はステップＳ１３３へ進む。
【００６６】
≪ステップＳ１３２≫
ステップＳ１３２では、クランク軸３２の回転方向を正回転と認識し、加減算器６４により、クランク角度をカウントアップする。これにより、クランク軸３２の回転方向に応じてクランク軸３２の回転角を増加させ、クランク角度情報Ｓ４として出力する。
【００６７】
≪ステップＳ１３３≫
ステップＳ１３３では、クランク軸３２の回転方向を逆回転と認識し、加減算器６４により、クランク角度をカウントダウンする。これにより、クランク軸３２の回転方向に応じてクランク軸３２の回転角を減少させ、クランク角度情報Ｓ４として出力する。
【００６８】
≪ステップＳ１３４≫
ステップＳ１３２でクランク軸３２の回転角を増加させるか、ステップＳ１３３でクランク軸３２の回転角を減少させたら、ステップＳ１３４へ進み、クランク角検出処理を終了する。
【００６９】
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００７０】
（１）制御装置１８は、内燃機関１のクランク軸３２の回転角を検出する角度検出装置として機能する。内燃機関１には、クランク軸３２に同期して回転し、所定の角度間隔ごとに目盛が設けられている目盛板であるリングギア８と、リングギア８の外周側にそれぞれ配置され、リングギア８の回転に応じて目盛が所定の検出位置を通過すると所定の検出信号を出力するクランク角センサ７ａ，７ｂとが取り付けられている。クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、リングギア８の目盛の角度間隔の倍数から所定の角度分解能だけ、リングギア８の回転方向または回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されている。制御装置１８は、クランク角センサ７ａおよびクランク角センサ７ｂからそれぞれ出力される検出信号に基づいて、クランク軸３２の回転方向を検出する。このようにしたので、クランク角センサ７ａとクランク角センサ７ｂとの間隔を、互いの干渉を避けつつ、所望の角度分解能まで実質的に小さくすることができる。そのため、クランク軸３２の微小な逆回転が生じても、クランク角を正確に検知することができる。
【００７１】
（２）クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、リングギア８を挟んで対向する位置から角度分解能だけリングギア８の回転方向にずれた位置に配置されている。このようにしたので、クランク角センサ７ａとクランク角センサ７ｂとの干渉を確実に防止するとともに、これらの間隔を所望の角度分解能まで実質的に小さくすることが可能なクランク角センサ７ａ，７ｂの配置を実現できる。
【００７２】
（３）リングギア８の外周面には、目盛としての凹凸が所定の角度間隔ごとに設けられている。クランク角センサ７ａおよびクランク角センサ７ｂは、リングギア８の外周面との距離に応じた電圧信号を検出信号としてそれぞれ出力する。制御装置１８は、クランク角センサ７ａから出力された検出信号の電圧を所定の第１の定数と比較する比較器６１（ステップＳ１１１）と、クランク角センサ７ｂから出力された検出信号の電圧を所定の第２の定数と比較する比較器６２（ステップＳ１２１）と、比較器６１による比較結果と、比較器６２による比較結果とを用いて、クランク軸３２の回転方向を判定する回転方向判定器６３（ステップＳ１３０〜Ｓ１３３）と、を有する。このようにしたので、クランク角センサ７ａ，７ｂを用いてクランク軸３２の回転方向を確実に判断し、その判断結果からクランク角を正確に検出可能な角度検出装置を実現できる。
【００７３】
−第２の実施形態−
以上説明した第１の実施形態では、クランク角センサ７ａ，７ｂが互いに対向する位置から所定の角度分解能だけずれた位置に配置されている例を説明したが、クランク角センサ７ａ，７ｂの配置はこれに限らない。クランク角センサ７ｂがクランク角センサ７ａに対して、リングギア８の目盛の角度間隔の任意の倍数から所定の角度分解能だけ、リングギア８の回転方向またはリングギア８の回転方向とは逆方向にずれた位置に配置されていれば、他のクランク角センサ７ａ，７ｂの配置についても適用可能である。以下では、こうした他のクランク角センサの配置の一例を本発明の第２の実施形態として説明する。
【００７４】
図５は、第２の実施形態にかかるクランク角センサ７ａ，７ｂの配置および角度検出部４６の機能構成を示している。図５でも図３と同様に、内燃機関１の内部構造をクランク軸３２の鉛直方向から見た場合の、リングギア８に対するクランク角センサ７ａ，７ｂの配置を示している。なお、角度検出部４６の構成は、第１の実施形態で説明した図３の構成と同様である。
【００７５】
本実施形態において、クランク角センサ７ａ，７ｂは、クランク軸３２を中心として互いに直角となる位置から所定の角度分解能（例えば１°）だけ差し引いた角度位置に配置されている。すなわち、クランク角センサ７ａ，７ｂのなす角度が、クランク軸３２を中心として８９°となるように配置されている。ここで、前述のようにリングギア８の外周面に設けられた目盛（凹凸）の角度間隔を１０°とした場合、クランク角センサ７ａ，７ｂが直角の位置に配置された状態におけるこれらの角度（９０°）は、この角度間隔の倍数（９倍）になっている。換言すると、クランク角センサ７ｂは、クランク角センサ７ａに対して、９０°から必要とされる角度分解能（１°）を減算した角度位置に配置されている。
【００７６】
なお、図５では、クランク角センサ７ｂがクランク角センサ７ａに対して、９０°から必要とされる角度分解能（１°）を減算した角度位置に配置されている例を説明したが、これとは反対に、クランク角センサ７ｂがクランク角センサ７ａに対して、９０°に必要とされる角度分解能（１°）を加算した角度位置に配置されていてもよい。
【００７７】
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、クランク角センサ７ａとクランク角センサ７ｂとの間隔を、互いの干渉を避けつつ、所望の角度分解能まで実質的に小さくすることができる。そのため、クランク軸３２の微小な逆回転が生じても、クランク角を正確に検知することができる。
【００７８】
以上説明した実施の形態では、クランク角センサ７として２個のクランク角センサ７ａ，７ｂが内燃機関１に取り付けられている例を説明したが、本発明はこれに限らず、３個以上のクランク角センサを用いてもよい。内燃機関１に複数のクランク角センサが取り付けられており、そのうち少なくとも２つのクランク角センサが図３や図５で説明したような位置関係で配置されているものであれば、本発明を適用可能である。
【００７９】
以上説明した実施の形態において、図２で説明した制御装置１８の各機能構成は、前述のようにＭＰＵ２７で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態を全て組み合わせてもよく、何れか２つ以上の実施の形態を任意に組み合わせても好適である。
また、本発明は、前述した実施の形態の全ての構成を備えているものに限定されるものではなく、前述した実施の形態の構成の一部を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよく、また、前述した実施の形態の構成を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよい。
また、前述した実施の形態の一部の構成について、他の実施の形態の構成に追加、削除、置換をしてもよい。
【００８１】
以上説明した実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１…内燃機関、７，７ａ，７ｂ…クランク角センサ、８…リングギア、１８…制御装置（角度検出装置）、３２…クランク軸、４６…角度検出部、６１，６２…比較器、６３…回転方向判定器、６４…加減算器
【図１】
2020084957.tif 000003
【図２】
2020084957.tif 000004
【図３】
2020084957.tif 000005
【図４】
2020084957.tif 000006
【図５】
2020084957.tif 000007