(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジンのカムシャフトの回転を効率的かつ正確な方法で検出できるセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置２００には、磁石の磁界中に位置付けられることになる磁界検出要素２１０が設けられる。磁石２２０はエンジンのカムシャフト１００の端面に位置付けられる。磁界検出要素は、０°〜３６０°の範囲で磁界方位角を検出するように構成される。さらに、センサ装置にはメモリが設けられる。メモリにはパルス端方位角マッピングが保存される。さらに、センサ装置には電子回路が設けられる。この電子回路は、検出された方位角と保存されたパルス端方位角マッピングに応じて、磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む信号を発生するように構成される。【選択図】図１
0003199870.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカムシャフトの端面に位置付けられる磁石の磁界中に位置付けられることになる磁界検出要素であって、０°〜３６０°の範囲で前記磁界の方位角を検出するように構成された磁界検出要素と、
パルス端方位角マッピングを保存するメモリと、
前記検出方位角と前記保存されたパルス端方位角マッピングに応じて、前記磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む信号を発生するように構成される電子回路と、
を含むセンサ装置。
【請求項２】
前記電子回路がさらに、前記検出方位角に応じて、０°〜３６０°の範囲で前記カムシャフトの現在の回転角度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記現在の回転角度が、デジタル値、アナログ値、パルス幅変調値からなる群から選択された値により表される、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記電子回路には、前記電子回路が前記信号を出力するように構成される第一の動作モードと、前記電子回路が前記信号の代わりに前記別の信号を出力するように構成される第二の動作モードが設けられる、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記電子回路が、前記エンジンの動作状態に応じて前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを切り替えるように構成される、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記電子回路が、前記エンジンの始動時に前記第二の動作モードを使用するように構成される、請求項５に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記電子回路が、前記カムシャフトが所定の回数回転した後に前記第一の動作モードに切り替えるように構成される、請求項６に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記電子回路がさらに、前記検出方位角に応じて、前記カムシャフトの角速度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記角速度が、デジタル値、アナログ値、パルス幅変調値からなる群から選択される値により表される、請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記予め決められたマッピングが設定可能である、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記シャフトの前記端面に位置付けられることになる前記磁石を含む、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
コントローラと、
エンジンのカムシャフトに関連付けられた少なくとも１つの請求項１に記載のセンサ装置と、
を含むシステムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ装置が、第一の信号と第二の信号を出力するように構成され、
前記第一の信号が、前記検出方位角と保存されたパルス端方位角マッピングに応じて発生され、前記磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含み、
前記第二の信号が０°〜３６０°の範囲で前記シャフトの前記現在の回転角度を表し、
前記コントローラが、前記第一の信号と前記第二の信号を受信して、前記第一の信号と前記第二の信号に応じて前記エンジンを制御するように構成されるシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサ装置に、前記電子回路が前記第一の信号を出力するように構成される第一の動作モードと、前記少なくとも１つのセンサ装置が前記第一の信号の代わりに前記第二の信号を出力するように構成される第二の動作モードが設けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラが、前記エンジンの動作状態に応じて前記少なくとも１つのセンサ装置の前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとの間の切替を制御するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記エンジンの始動時には前記少なくとも１つのセンサ装置を前記第二の動作モードに切り替え、前記カムシャフトが所定の回数回転した後に前記少なくとも１つのセンサ装置を前記第一の動作モードに切り替えるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセンサ装置がさらに、前記カムシャフトの角速度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラが、前記第一の信号の前記パルスパターンから前記カムシャフトの前記回転角度を評価するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記第二の信号を使って前記カムシャフトの前記回転角度の前記評価を調整するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記エンジンの別のカムシャフトに関連付けられた少なくとも１つの別のセンサ装置を含み、
前記少なくとも１つの別のセンサ装置が、第三の信号を出力するように構成され、
前記別の信号が、前記別のカムシャフトの予め決められた回転角度にマッピングされた前記パルスの立ち上がりおよび立ち下がり端を有する別のパルスパターンを含み、
前記コントローラが、前記第三の信号の前記パルスパターンから前記別のカムシャフトの前記回転角度を評価し、前記別のカムシャフトの前記回転角度の前記評価を前記第二の信号を使って調整するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、エンジンのカムシャフトの回転を検出するセンサ装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車分野で使用される燃焼機関等のエンジンの分野においては、カムシャフトの回転を検出して、エンジンの燃焼室への燃料の注入を制御するためにこれを使用してもよい。例えば、カムシャフトの現在の回転角度は、空気燃料混合物の注入タイミング、注入持続時間、または燃料注入に使用される弁の開放およびドエル角の設定に使用されてもよい。
【０００３】
カムシャフトの回転を検出するための既知の方法は、強磁性体の歯車をカムシャフトに設置し、ホールセンサを用いて歯車の歯の通過を検出する、というものである。このようなホールセンサの出力は、パルス周期が移転速度に応じて変化するパルスパターンに対応する。歯車に、歯車の他の歯に関して大きさの違う異なる歯を設けることによって、カムシャフトが１回転する間の異なる角度位置を区別することも可能となる。
【０００４】
しかしながら、このような歯車を使用した現在の回転角度の評価には、カムシャフトが実際に回転していることが必要である。さらに、検出されたパルスパターンからの現在の回転角度を正確に推測するために、複雑なアルゴリズムが必要となりうる。また、実現可能な精度は歯車の製造精度に大きく依存しうる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、エンジンのカムシャフトの回転を効率的かつ正確な方法で検出できる技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施形態によれば、センサ装置には、磁石の磁界中に位置付けられることになる磁界検出要素が設けられる。磁石はエンジンのカムシャフトの端面に位置付けられる。磁界検出要素は、０°〜３６０°の範囲で磁界方位角を検出するように構成される。さらに、センサ装置にはメモリが設けられる。メモリにはパルス端方位角マッピングが保存される。さらに、センサ装置には電子回路が設けられる。この電子回路は、検出された方位角と保存されたパルス端方位角マッピングに応じて、磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む信号を発生するように構成される。
【０００７】
本考案の他の実施形態によれば、その他の機器、システムまたは方法が提供される。このような実施形態は、添付の図面に関連する以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案のある実施形態によるセンサ装置を概略的に示す。
【図２】センサ装置の機能を概略的に説明するブロック図を示す。
【図３】図３Ａにセンサ装置により発生される信号の例示的なパルスパターンを示す。図３Ｂに図３Ａのパルスパターンに対応する輪郭形状を有する歯車を有する歯車型回転センサを概略的に示す。
【図４】本考案のある実施形態によるエンジン制御システムを概略的に示す。
【図５】本考案のある実施形態による方法を概略的に説明するフローチャートを示す。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
以下に、添付の図面を参照しながら各種の実施形態を詳しく説明する。これらの実施形態は例にすぎず、限定的とは解釈しない点に留意するべきである。例えば、実施形態は複数の特徴を有するが、他の実施形態はそれより少ない特徴および／または代替的な特徴を含んでいてもよい。さらに、別々の実施形態の特徴は、特に別段のことわりがないかぎり、相互に組み合わせてもよい。
【００１０】
以下に例示される実施形態は、シャフト、特にエンジンのカムシャフトの回転の検出に関する。例示の実施形態は、対応するセンサ装置、システム、方法をカバーする。
【００１１】
例示の実施形態において、磁界検出要素が利用され、これは磁石の磁界中に位置付けられる。磁石はエンジンのカムシャフトの端面に位置付けられる。磁界検出要素は、０°〜３６０°の範囲で磁界方位角を検出するように構成される。例えば、磁界検出要素は磁気抵抗効果、例えば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果またはホール効果に基づいていてもよい。磁気検出要素のある実施例は、カムシャフトの端面に平行でカムシャフトの長手方向と回転軸に垂直な平面内で２つの異なる最大検出方向を有する２つのＧＭＲ装置に基づくものとすることができる。このような磁界検出要素によって、カムシャフトの回転軸に垂直な方位の磁化性を有する双極子磁石の磁界方位角を正確に検出できる。特に、このような磁界検出要素は、コンパスのような方法で使用されて、カムシャフトと一緒に回転する磁石の磁界の方位を検出してもよい。
【００１２】
さらに、例示の実施形態は、保存されているパルス端方位角マッピングを利用する。いくつかの実施例において、マッピングは、例えばメモリをプログラムすることによって設定可能とすることができる。このマッピングと磁界検出要素により検出された磁界方位角に応じて第一の信号が発生され、これは立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含み、これらが磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる。第一の信号は、非対称の歯車に基づくセンサアセンブリによって生成されるパルスパターンをエミュレートするために使用されてもよく、これによって既存のエンジンコントローラのインタフェースに適合させることができる。これに加えて、検出された角方位は、０°〜３６０°の範囲でカムシャフトの現在の回転角度を表す第二の信号を発生するために使用されてもよい。後者の場合、現在の回転角度は、デジタル値、アナログ値、またはパルス幅変調値により表現されてもよい。第一の信号または第二の信号を出力するために、異なる動作モードが設けられてもよい。例えば、センサ装置には、センサ装置が第一の信号を出力する第一の動作モードとセンサ装置が第一の信号ではなく第二の信号を出力する第二の動作モードが設けられてもよい。
【００１３】
第一の動作モードと第二の動作モードとの切替は、エンジンの動作状態に応じて行われてもよい。例えば、第二の動作モードはエンジンの始動時、例えばカムシャフトがまだ実質的に静止している時、すなわち第一の信号がまだ十分に利用可能となっていない時に使用されてもよい。カムシャフトが所定の回数回転した後、またはある回転速度に到達した時に、センサ装置は第一の動作モードに切り替わってもよい。
【００１４】
いくつかの実施例において、磁界検出要素が検出する磁界方位はまた、別の信号を発生するための根拠として使用されてもよい。例えば、検出された方位角に応じて、カムシャフトの角速度を表す別の信号が生成されてもよい。すると、角速度はデジタル値、アナログ値、またはパルス幅変調値により表現されてもよい。
【００１５】
ここで、上記の実施形態を、図面を参照しながらさらに説明する。
【００１６】
図１は、ある実施形態によるセンサ装置２００を示す。センサ装置２００は、エンジンのカムシャフト１００の回転を検出するように構成される。したがって、センサ装置２００は以下において、回転センサとも呼ばれる。
【００１７】
図の実施例において、センサ装置２００は、以下においてセンサ要素とも呼ばれる磁界検出装置２１０と、磁石２２０と、を含む。図のように、磁石２２０はディスク形の双極子磁石であってもよく、これはカムシャフト１００の端面に取り付けられる。磁石２２０の磁化性（南極「Ｓ」から北極「Ｎ」へ）は、カムシャフト１００の長手方向回転軸１１０に垂直な向きである。したがって、カムシャフトが回転すると、磁石２２０の磁界の方位はカムシャフト１００の長手方向回転軸１１０の周囲で時計の針のように変化する。前述のように、センサ要素２１０は例えば２つのＧＭＲ装置に基づいていてもよく、その各々のカムシャフト１００の長手方向回転軸１１０に垂直な平面内での最大検出方向が異なり、それによって０°〜３６０度の範囲で絶対磁界方位角を検出することが可能となる。さらに、センサ装置２００は電子出力回路２３０を含み、これはセンサ要素２１０によって検出された磁界方位角から様々な種類の出力信号を発生するように構成される。センサ要素２１０と出力回路２３０は、同じ半導体チップ上に、または同じチップパッケージ内に配置されてもよい。出力回路２３０の機能は図２のブロック図によりさらに示されている。
【００１８】
図２に示されるように、出力回路２３０はパルスパターン発生器２５０とメモリ２６０を含む。パルスパターン発生器２５０は、あるパルスパターンを含む信号ＰＰを発生するように構成される。これは、図２において信号ＳＥＮＳＥとして表される検出磁界方位角とメモリ内に保存されたパルス端（ＰＥ）角度マッピングに応じて実行される。メモリ２６０は、例えば適当な種類の半導体メモリ、例えばリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、イレーサブルＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、またはフラッシュメモリであってもよい。ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリを用いたメモリの実施を利用して、メモリ２６０内に保存されたＰＥ角度マッピングの設定や、再設定さえも行うことができる。
【００１９】
図の実施形態において、メモリ内に保存されたＰＥ角度マッピングは、そのパルスパターンの各パルスについて、パルスの立ち上がり端に関連付けられる方位角とパルスの立ち下がり端に関連付けられる方位角を決定する。したがって、パルスパターン発生器２５０は、現在の検出方位をマッピング内の方位角と比較し、検出方位角が立ち上がり端に対応する方位角を通過した場合は信号ＰＰの値がハイの値に切り替えられ、検出された方位角が立ち下がり端に対応する方位角を通過した場合は信号ＰＰの値がローの値に切り替えられるように動作してもよい。このようにして、様々な種類のパルスパターンが発生されてもよく、これにはカムシャフト１００が１回転する間に各パルスがそのパルスデューティ比に関して他のパルスと異なるような高い非対称性のパルスパターンが含まれる。
【００２０】
さらに示されているように、出力回路２３０はまた、絶対角度信号発生器２７０も含んでいてよく、これは０°〜３６０°の範囲内でカムシャフト１００の絶対方位角を表す信号ＡＡＳを発生するように構成される。信号ＡＡＳは例えば、カムシャフト１００の絶対方位角をアナログ値で表してもよい。さらに、信号ＡＡＳはカムシャフト１００の絶対方位角をデジタル値またはパルス幅変調値として符号化してもよい。絶対角度信号発生器２７０は、センサ要素によって検出された磁界方位角から、例えばカムシャフト１００上の磁石２２０の取付方位を考慮したオフセットを付加することによってカムシャフトの絶対方位角を導き出してもよい。絶対角度信号発生器２７０はまた、信号ＳＥＳＮＳＥのアナログ表現から信号ＡＡＳのデジタルまたはパルス幅変調表現への信号変換を実行してもよい。
【００２１】
いくつかの実施例において、絶対角度信号発生器２７０はまた、センサ要素２１０によって検出される方位角から別の信号を発生するように構成されてもよい。例えば、絶対角度信号発生器２７０は、カムシャフト１００の角速度を表す信号を、例えばカムシャフト１００の絶対方位角の導関数を計算することによって発生してもよい。
【００２２】
さらに示されているように、出力回路２３０はモード選択器２８０を含んでいてもよい。モード選択器２８０は、出力回路２３０の異なる動作モード間の選択を行うために使用されてもよい。特に、モード選択器２８０は、出力回路２３０がその出力信号ＯＵＴとして信号ＰＰを出力する第一の動作モードと、出力回路がその出力信号ＯＵＴとして信号ＡＡＳを出力する第二の動作モードの間の選択を行うために使用されてもよい。モード選択器２８０は、例えば出力回路２３０の入力信号ＳＴＡＴＵＳにより示されるようなエンジンの動作状態に応じて動作してもよい。たとえば、エンジンの始動段階では、モード選択器２８０は第二の動作モードを選択してもよく、これによって、カムシャフトが実質的に静止している時、すなわち信号ＰＰがまだ現在の回転角度の評価に十分なパルス数を持っていないかもしれない時であっても、カムシャフト１００の現在の回転角度に関する有益な情報を提供する。カムシャフト１００が特定の数だけ回転した後、例えば完全に１回転した後、またはカムシャフト１００の角速度が閾値を超えた場合、モード選択器２８０は第一の動作モードを選択してもよく、このモードでは従来の歯車型回転センサにより一般的に提供される出力信号をエミュレートする出力信号ＯＵＴが発生されてもよい。
【００２３】
信号ＰＰの中に含まれるパルスパターンの例が図３Ａに示されている。このパルスパターンは、図３Ｂに概略的に示されている歯車型回転センサ２０の出力信号をエミュレートするものと仮定される。図の例では、パルスパターンは３つのパルス１１、１２、１３からなり、各々のパルスデューティ比が異なる。各パルス１１、１２、１３は、歯車型回転センサ２０の歯車の歯２１、２２、２３に対応する。特に、パルス１１は歯車の歯２１に対応し、パルス１２は歯車の歯２２に対応し、パルス１３は歯車の歯２３に対応する。
【００２４】
回転センサ２０の中で、歯２１、２２、２３は各々、２つの端縁２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂを有し、これらは実質的に半径方向に延び、歯２１、２２、２３の角度位置と範囲を決定する。歯車の回転中に回転角αが増大するにつれて、歯２１、２２、２３は連続的にセンサ２５を通過する。例えば、センサ２５はホールセンサとすることができ、歯車の少なくとも歯２１、２２、２３は強磁性材料で形成されてもよい。センサ２５に隣接して配置されるバイアス磁石は、歯２１、２２、２３を、それらがセンサ２５を通過する際に磁化してもよく、その結果、センサ２５の出力信号はパルス状に変化する。このような出力信号のパルスパターンは、図３Ａに示されるように信号ＰＰによってエミュレートされる。図の例では、図３Ａのパルスパターンは、歯２１の端縁２１Ａがセンサ２５を通過する時にパルス１１の立ち上がりパルス端１１Ａを有し、歯２１の端縁２１Ｂがセンサ２５を通過する時に立ち下がりパルス端１１Ｂを有する。同様に、図３Ａに示されるパルスパターンは、歯２２の端縁２２Ａがセンサ２５を通過する時にパルス１２の立ち上がりパルス端１２Ａを有し、歯２２の端縁２２Ｂがセンサ２５を通過する時に立ち下がり端１２Ｂを有する。同様に、図３Ａのパルスパターンは、歯２３の端縁２３Ａがセンサ２５を通過する時にパルス１３の立ち上がりパルス端１３Ａを有し、歯２３の端縁２３Ｂがセンサ２５を通過する時に立ち下がりパルス端１３Ｂを有する。
【００２５】
図の実施例の出力回路２３０は、メモリ２６０の中に保存されたＰＥ角度マッピングを適当に構成することによってこのエミュレーションを実行する。例えば、歯２１の端縁２１Ａが０°の角度位置に位置付けられていると仮定すると、ＰＥ角度マッピングは立ち上がりパルス端を０°の方位角に割り当ててもよい。同様に、歯２１の端縁２１Ｂが９０°の角度位置に位置付けられている場合、ＰＥ角度マッピングは立ち下がりパルス端を９０°の方位角に割り当ててもよい。残りの歯２２、２３に関して、歯２２、２３の角度位置と範囲に応じて、これに対応する割り当てが行われてもよい。立ち上がりおよび立ち下がりパルス端の割り当てにおいては、磁界方位角とカムシャフト１００の回転角度の間のオフセットも考慮されてもよい。
【００２６】
当然ことながら、図３Ａのパルスパターンはカムシャフト１００の各回転について繰り返される。さらに、パルスパターン内のパルス幅と休止はカムシャフト１００の回転速度に応じて変化するであろう。
【００２７】
前述のように、回転センサ２００はカムシャフト１００の現在の回転角度に関する情報をエンジンコントローラに提供するために利用されてもよい。それに対応する、回転センサ２００とエンジンコントローラ４００を有するシステムが図４に示されている。
【００２８】
図のように、エンジンコントローラ４００は角度位置判定モジュール４１０を含む。さらに、エンジンコントローラ４００は角速度判定モジュール４２０を含んでいてもよい。角度位置判定モジュール４１０と角速度判定モジュール４２０は、回転センサ２００の出力信号を受信する。前述のように、この出力信号は、第一の動作モードによれば従来の歯車型回転センサの出力信号をエミュレートするパルスパターンを含むように発生されてもよく、または第二の動作モードによれば現在の回転角度を絶対値、例えばアナログ値、デジタル値、またはパルス幅変調値として表現するように発生されてもよい。角度位置判定モジュール４１０は、回転センサ２００から受信した出力信号からカムシャフト１００の現在の角度位置を判定する。第一の動作モードの場合、これには、パルスを計数し、より広いパルスとより狭いパルスを区別し、また現在の角速度を考慮することが関わっていてもよい。第二の動作モードでは、カムシャフト１００の現在の角度位置は、回転センサ１００の出力信号から事実上直接、おそらくは平滑化、補間、および／または外挿法をさらに適用して導き出されてもよい。同様に、角速度判定モジュール４２０は、受信した回転センサ２００の出力信号からカムシャフト１００の現在の角速度を判定してもよい。第一の動作モードの場合、これにも再び、パルスの計数が関わっていてもよい。第二の動作モードでは、カムシャフト１００の現在の角速度が回転センサ２００の出力信号によって示される回転角度の導関数として、おそらくは平滑化、補間、および／または外挿法をさらに適用して計算されてもよい。
【００２９】
エンジンコントローラ４００は、注入制御モジュール４３０をさらに含む。注入制御モジュール４３０は、角度位置判定モジュール４１０によって判定される現在の角度位置と、一般的には角速度判定モジュール４２０により測定される現在の角速度を受け取る。この入力情報に応じて、注入制御モジュール４３０は、エンジンの１つまたは複数の燃焼室への燃料の注入に関するエンジンの動作を制御する。例えば、注入制御モジュール４３０は、燃料または空気燃料混合物の注入タイミング、注入持続時間、または注入に使用される弁の開放および／またはドエル角を制御してもよい。
【００３０】
さらに示されているように、エンジンコントローラ４００にはまた、回転センサ管理モジュール４５０が設けられてもよい。回転センサ管理モジュールは例えば、回転センサ２００の第一の動作モードと第二の動作モードとの切替を、例えば図２に示される入力信号ＳＴＡＴＵＳを供給することによって制御する役割を果たす。さらに、回転センサ管理モジュール４５０は、回転センサ２００の調整を実行する役割を果たしてもよい。例えば、回転センサ管理モジュール４５０は、第二の動作モードにおいて提供される回転センサ２００の出力信号を使って、第二の動作モードの出力信号のパルスパターンから現在の角度位置の評価結果を調整してもよい。この目的のために、回転センサ管理モジュール４５０は、回転センサ２００を第一の動作モードと第二の動作モードの間で切り替え、角度位置評価モジュール４１０による評価結果を比較し、第二の動作モードの出力信号を使用する際にそれらの結果からの偏差を最小限にすることを目的として、第一の動作モードに関する角度位置評価モジュール４１０の構成を適応させてもよい。
【００３１】
さらに示されているように、エンジンにはまた、１つまたは複数の追加のカムシャフト１２０、１３０が設けられていてもよい。このような実施例では、別のカムシャフト１２０、１３０に関連付けられる別の回転センサ３１０、３２０は回転センサ２００と同様の構造と機能を有することができる。しかしながら、図４に示されるように、このような別の回転センサはまた、歯車型センサとすることもできる。後者の場合、第二の動作モードでの回転センサ２００の出力信号もまた、角度位置判定モジュール４１０による追加のカムシャフト１２０、１３０の現在の角度位置の評価の調整に利用されてよい。
【００３２】
図５は、上記の概念を、例えば図１と２に示されるセンサ装置または図４に示されるシステムを用いて実施するために使用可能なフローチャートを示す。
【００３３】
ステップ５１０で、磁石の磁界方位角が検出される。磁石はエンジンのカムシャフトの端面に配置される。方位角の検出は磁界検出要素、例えば図１と２のセンサ要素２１０等によって実行される。磁界検出要素は、例えば１つまたは複数の磁気抵抗装置、例えばＧＭＲ装置、ＡＭＲ装置、ホール効果装置、またはこれに類するものに基づいていてもよい。方位角は０°〜３６０°の範囲内で検出される。これには、磁界検出要素が方位角の絶対値を表す１つまたは複数の信号を発生することが関わっていてもよい。
【００３４】
ステップ５２０で、動作モードが選択されてもよい。これは例えば、センサ装置のモード選択機能、例えば図２のモード選択器２８０によって実行されてもよい。特に、電子回路の動作モードは、センサ装置の対応する出力信号を供給するように選択されてもよい。これは、エンジンの動作状態に応じて実行されてもよい。例えば、第一の動作モードはエンジンの通常動作中に選択されてもよく、第二の動作モードはカムシャフトが実質的に静止しているエンジンの起動時に選択されてもよい。図のように、第一の動作モードを選択すると、この方法はステップ５３０へと進んでもよく、第二の動作モードを選択すると、この方法はステップ５４０へと進んでもよい。
【００３５】
ステップ５３０で、信号が生成され、これは磁界検出要素によって検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む。これは、ステップ５１０で検出された方位角と保存されているバルス端方位角マッピングに応じて実行される。ステップ５３０で信号を発生するために、センサ装置には対応する電子回路、例えば図２の出力回路２３０が設けられてもよく、これはパルスパターン発生器２５０を含む。マッピングは例えば、センサ装置のメモリの中、例えば図２のメモリ２６０の中に保存されてもよい。いくつかの実施例において、マッピングは例えばメモリをプログラムすることによって設定可能か、再設定可能でさえあってもよい。
【００３６】
ステップ５４０で、別の信号が発生され、これは０°〜３６０°の範囲内でカムシャフトの現在の回転角度を表す。これは、ステップ５１０で検出された方位角に応じて実行される。例えば、これには磁界方位角をカムシャフトの方位角に、オフセット補正を実行することによって変換することが関わっていてもよい。さらに、これは例えばアナログ表現からデジタル表現またはパルス幅変調表現へ、またはその逆への信号変換が関わっていてもよい。ステップ５４０で別の信号を発生するために、センサ装置には対応する電子回路、例えばパルス絶対角度信号発生器２７０を含む図２の出力回路２３０が設けられてもよい。
【００３７】
ステップ５３０の信号またはステップ５４０の別の信号は、エンジンの制御を実行するための根拠として利用されてもよい。このような制御の一例は、例えば図４のエンジンコントローラ４００の注入制御モジュール４３０によって実施されるような注入制御機能である。ステップ５２０での動作モードの選択は、ステップ５３０の信号に基づくエンジンのこのような制御の実行とステップ５４０の別の信号に基づくエンジンのこのような制御の実行との間の選択を行うために使用されてもよい。例えば、エンジン始動時に、エンジンの制御はステップ５４０の別の信号に基づいて実行されてもよく、カムシャフトが何回か回転した後、またはカムシャフトの回転速度が閾値を超えた場合、エンジンの制御はステップ５３０の信号に基づいて実行されてもよい。
【００３８】
ステップ５３０の信号とステップ５４０の別の信号はどちらも、カムシャフトの現在の回転角度の評価のために使用されてもよい。ステップ５４０の別の信号の場合、この評価は事実上直接的に高い固有の精度で実行できるが、ステップ５３０の信号のパルスパターンから現在の回転角度を評価するには、より固有の精度の低い、より複雑な評価を行う必要があるかもしれない。したがって、いくつかの実施形において、カムシャフトの現在の回転角度はステップ５３０の信号のパルスパターンから、例えば図４のエンジンコントローラ４００の絶対角度判定モジュール４１０によって評価され、この評価結果は、ステップ５５０により示されているように、ステップ５４０の別の信号に基づいて調整されてもよい。このような調整は例えば、図４のエンジンコントローラ４００の中の回転センサ管理モジュール４５０に関して説明したように、コントローラの調整機能によって実行されてもよい。
【００３９】
いくつかの実施例において、ステップ５５０の調整にはまた、ステップ５４０の別の信号に基づく１つまたは複数の別の回転センサの調整が関わっていてもよい。例えば、追加の回転センサ３１０、３２０等の従来の歯車型センサは、ステップ５４０の別の信号を使って調整できる。
【００４０】
留意すべき点として、図５の方法のステップは図の順番で実行しなくてもよい。例えば、ステップ５３０の信号とステップ５４０の別の信号は平行して発生することもでき、ステップ５２０の選択はこれらの信号のどちらがその後の評価のために出力されるかにのみ影響を与えることができる。
【００４１】
当然のことながら、上記の概念と実施形態には様々な改良を加えることができる。例えば、各種の歯車の輪郭形状に対応する各種のパルスパターンをエミュレートできる。このようなエミュレーションはまた、歯の角度位置と範囲をエミュレートするためだけでなく、歯の輪郭形状の特徴、例えば歯の半径方向の寸法または歯の端縁の傾斜等もエミュレートするように拡張してもよい。さらに、回転センサは他の種類の検出装置または他の種類の磁石、例えばより複雑な多極磁石を使用することもできる。さらに、この概念はまた、他の種類のシャフトにも、対応する方法で応用してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、上記の実施形態のカムシャフト１００はエンジンのクランクシャフトに置き換えることもできる。
【００４２】
また、本考案は以下に記載する態様を含む。
（態様２０）
エンジンのカムシャフトの端面に配置された磁石の磁界の中に位置付けられる磁界検出要素が、０°〜３６０°の範囲で前記磁界の方位角を検出するステップと、
前記検出方位角と保存されたパルス端方位角マッピングに応じて、前記磁界検出要素によって検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む信号を発生するステップと、
を含む方法。
（態様２１）
前記検出方位角に応じて、０°〜３６０°の範囲で前記カムシャフトの現在の回転角度を表す別の信号を発生するステップを含む、態様２０に記載の方法。
（態様２２）
前記エンジンの動作状態に応じて、前記信号に基づく前記エンジンの制御の実行と前記別の信号に基づく前記エンジンの制御の実行との間で選択するステップを含む、態様２１に記載の方法。
（態様２３）
前記エンジンの始動時に、前記別の信号に基づく前記エンジンの制御を実行するステップを含む、態様２２に記載の方法。
（態様２４）
前記カムシャフトが所定の回数回転した後に、前記信号に基づく前記エンジンの制御を実行するステップを含む、態様２３に記載の方法。
（態様２５）
前記信号の前記パルスパターンから前記カムシャフトの前記回転角度を評価するステップと、
前記カムシャフトの前記回転角度の前記評価を前記別の信号を使って調整するステップと、
を含む、態様２１に記載の方法。
【符号の説明】
【００４３】
２０  歯車型回転センサ
２１、２２、２３  歯車の歯
２５  センサ
１００  カムシャフト
２００  センサ装置
２１０  磁界検出要素
２２０  磁石
２３０  出力回路
２５０  パルスパターン発生器
２６０  メモリ
２７０  絶対角度信号発生器
２８０  モード選択器
４００  エンジンコントローラ
４１０  角度位置判定モジュール
４２０  角速度判定モジュール
４３０  注入制御モジュール
４５０  回転センサ管理モジュール
【図１】
0003199870.tif 000003
【図２】
0003199870.tif 000004
【図３】
0003199870.tif 000005
【図４】
0003199870.tif 000006
【図５】
0003199870.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月14日(2015.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのカムシャフトの端面に位置付けられる磁石の磁界中に位置付けられることになる磁界検出要素であって、０°〜３６０°の範囲で前記磁界の方位角を検出するように構成された磁界検出要素と、
パルス端方位角マッピングを保存するメモリと、
前記検出方位角と前記保存されたパルス端方位角マッピングに応じて、前記磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含む信号を発生するように構成される電子回路と、
を含むセンサ装置。
【請求項２】
前記電子回路がさらに、前記検出方位角に応じて、０°〜３６０°の範囲で前記カムシャフトの現在の回転角度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記現在の回転角度が、デジタル値、アナログ値、パルス幅変調値からなる群から選択された値により表される、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記電子回路には、前記電子回路が前記信号を出力するように構成される第一の動作モードと、前記電子回路が前記信号の代わりに前記別の信号を出力するように構成される第二の動作モードが設けられる、請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記電子回路が、前記エンジンの動作状態に応じて前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとを切り替えるように構成される、請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記電子回路が、前記エンジンの始動時に前記第二の動作モードを使用するように構成される、請求項５に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記電子回路が、前記カムシャフトが所定の回数回転した後に前記第一の動作モードに切り替えるように構成される、請求項６に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記電子回路がさらに、前記検出方位角に応じて、前記カムシャフトの角速度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記角速度が、デジタル値、アナログ値、パルス幅変調値からなる群から選択される値により表される、請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記予め決められた方位角のマッピングが設定可能である、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記カムシャフトの前記端面に位置付けられることになる前記磁石を含む、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
コントローラと、
エンジンのカムシャフトに関連付けられた少なくとも１つの請求項１に記載のセンサ装置と、
を含むシステムにおいて、
前記少なくとも１つのセンサ装置が、第一の信号と第二の信号を出力するように構成され、
前記第一の信号が、前記検出方位角と保存されたパルス端方位角マッピングに応じて発生され、前記磁界検出要素により検出された時に予め決められた方位角にマッピングされる立ち上がりおよび立ち下がりパルス端を有するパルスパターンを含み、
前記第二の信号が０°〜３６０°の範囲で前記カムシャフトの前記現在の回転角度を表し、
前記コントローラが、前記第一の信号と前記第二の信号を受信して、前記第一の信号と前記第二の信号に応じて前記エンジンを制御するように構成されるシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサ装置に、前記電子回路が前記第一の信号を出力するように構成される第一の動作モードと、前記少なくとも１つのセンサ装置が前記第一の信号の代わりに前記第二の信号を出力するように構成される第二の動作モードが設けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラが、前記エンジンの動作状態に応じて前記少なくとも１つのセンサ装置の前記第一の動作モードと前記第二の動作モードとの間の切替を制御するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラが、前記エンジンの始動時には前記少なくとも１つのセンサ装置を前記第二の動作モードに切り替え、前記カムシャフトが所定の回数回転した後に前記少なくとも１つのセンサ装置を前記第一の動作モードに切り替えるように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセンサ装置がさらに、前記カムシャフトの角速度を表す別の信号を発生するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記コントローラが、前記第一の信号の前記パルスパターンから前記カムシャフトの前記回転角度を評価するように構成される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記コントローラが、前記第二の信号を使って前記カムシャフトの前記回転角度の前記評価を調整するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記エンジンの別のカムシャフトに関連付けられた少なくとも１つの別のセンサ装置を含み、
前記少なくとも１つの別のセンサ装置が、第三の信号を出力するように構成され、
前記第三の信号が、前記別のカムシャフトの予め決められた回転角度にマッピングされた前記パルスの立ち上がりおよび立ち下がり端を有する別のパルスパターンを含み、
前記コントローラが、前記第三の信号の前記パルスパターンから前記別のカムシャフトの前記回転角度を評価し、前記別のカムシャフトの前記回転角度の前記評価を前記第二の信号を使って調整するように構成される、請求項１２に記載のシステム。