(57)【要約】  本発明は、回転部材の角度位置を求める目的で、前記回転部材に固定された歯付きディスクの円周に配置されている基準ゾーンを検出する方法に関する。この検出方法によれば、一方で、基準ゾーンが予期され、かつ、時点ｔnにおいて歯（ｎ）が検出されたときには、歯（ｎ）の検出と先行歯（ｎ−１）の検出の間の期間Ｔnに依存する時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］が定められ、他方で、前記時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］に相当する期間の間に歯（ｎ＋１）が検出されなかったときには、基準ゾーンが存在すると見なされる。さらに、本発明によれば、測定された期間Ｔnから計算した各時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］の持続時間が、ΔＴ＝Ｔn−Ｔn-1に比例する補正パラメータでの変調により調整される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の角度位置を求めるために、同回転部材に一体形成されている歯付きディスクの円周に形成された基準ゾーンを求める方法であって、基準ゾーンが予期され、かつ、時点ｔnにおいて歯（ｎ）が検出されたときに、先行歯（ｎ−１）の検出から歯（ｎ）の検出までの期間Ｔnに依存する、時間窓と呼ばれる期間［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］を定め、該時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］に相当する期間の間に歯（ｎ＋１）が検出されなかった場合に、基準ゾーンが存在すると見なすようにした方法において、測定された期間Ｔnから計算した各時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］の持続時間をΔＴ＝Ｔn−Ｔn-1に比例する補正パラメータで変調することにより調整する、ただし、Ｔn-1は先行歯（ｎ−２）の検出から歯（ｎ−１）の検出までの期間とする、ことを特徴とする検出方法。
【請求項２】
時点ｔnにおける歯（ｎ）の検出の後、時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］を時点ｔｍｏｙへとセンタリングする、ただし、時点ｔｍｏｙは値（ｔｍｏｙ−ｔn）がΔＴに比例する補正パラメータで変調された値Ｔnに等しくなるように調整してある、請求項１記載の検出方法。
【請求項３】
基準ゾーンが検出されたとき、該検出を決定した時間窓の終端に第１の仮想歯をシミュレートし、続いて実在の歯（ｎ＋１）が検出されない場合には、補正パラメータΔＴで変調された値Ｔnに等しい後続する各期間の終端に新たな仮想歯をシミュレートする、請求項１または２記載の検出方法。
【請求項４】
期間Ｔnの変調とはα・ΔＴに等しい補正パラメータを前記期間に加えることであり、ここで、０＜α≦１である、請求項１から３のいずれか１項記載の検出方法。
【請求項５】
前記歯付きディスクの円周からｘ個の連続するマーク、歯またはノッチを除去することにより実現された基準ゾーンを検出するために、初期キャリブレーション段階で係数αを各タイプのエンジンについて特定的に求める、ただし、前記初期キャリブレーション段階は、加速度／減速度値のできるだけ広い範囲にわたって基準ゾーンのｘ個のマークのシミュレーションが得られるように係数αの値を調整するためのものである、請求項３または４記載の方法。
【請求項６】
各時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］の持続時間は２・β・（Ｔn＋α・ΔＴ）に等しく、ここで、βは初期キャリブレーション段階で各タイプのエンジンについて特定的に求められる係数であり、前記初期キャリブレーション段階は前記係数の値を前記エンジンの加速度／減速度の最大値に調整するためのものである、請求項４または５記載の検出方法。
【請求項７】
基準ゾーンが予期されず、かつ、時点ｔnにおいて歯（ｎ）が検出されたときには、先行歯（ｎ−１）の検出から歯（ｎ）の検出までの期間Ｔnに単純に依存した持続時間を有する時間窓を定める、請求項１から６のいずれか１項記載の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材の角度位置を求める目的で、同回転部材に固定されている歯付きディスクの円周に配置された基準ゾーンを検出する方法に関する。
【０００２】
エンジン管理が最良の条件下で行われるようにするには、内燃機関の制御コンピュータ（"EMS"すなわち"Engine Management System"または"ECU"すなわち"Engine Control Unit"）がシリンダ内の各ピストンの縦方向の位置とエンジンストローク（例えば４ストロークエンジンであれば、吸入、圧縮、燃焼、排気）を正確に知る必要がある。
【０００３】
従来、この情報は同じ長さの歯が等間隔に付いたディスクをクランクシャフトに固定することにより得られた。さらに、クランクシャフトの完全な回転を確実にカウントするために、各ディスクには、これら歯付きディスクの円周から１つまたは複数の連続するマーク、歯またはノッチを除去することにより実現された基準ゾーンが設けられている。
【０００４】
この原理によれば、歯付きディスクがセンサの正面で回転し、このセンサが歯付きディスクの歯を検出して、クランクシャフトの角度位置を、したがってまた結合ロッドでクランクシャフトに結合されたピストンの位置を求める。
【０００５】
この種の方法にとって肝要なことは、１つには、データの同期を保証することのできる唯一のマークである基準ゾーンを体系的に検出することである。
【０００６】
このために、特にＦＲ２８１８７３７に記載された第１の方法は、連続する２つの歯の間に経過する時間を測定し、歯ｎが検出されたときに、時間の算術結合（Ｔn-2，Ｔn）を時間Ｔn-1と比較する（ここで、Ｔiは歯（ｉ）の検出と先行歯（ｉ−１）の検出の間の期間に相当する）。この原理によれば、基準ゾーンは算術結合（Ｔn-2，Ｔn）がＴn-1よりも小さい場合に検出されたと見なされる。
【０００７】
この方法の主な欠点は、基準ゾーンの検出がいくぶん遅延を伴って行われることにある。実際、基準ゾーンはセンサの正面を通過するときに検出されるのではなく、基準ゾーンの後ろの歯が検出された後に検出される。
【０００８】
他の方法、特にＦＲ２８６００６９に記載されている方法はこの欠点を解消して、基準ゾーンをリアルタイムで検出する。
【０００９】
このために、この方法は、基準ゾーンが予期され、かつ、時点ｔnにおいて歯（ｎ）が検出されたときに、
先行歯（ｎ−１）の検出から歯（ｎ）の検出までの期間Ｔnに依存する、時間窓と呼ばれる持続時間［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］を定め、
時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］に相当する期間の間に歯（ｎ＋１）が検出されなかった場合に、基準ゾーンが存在すると見なす。
【００１０】
さらに、この方法は、基準ゾーンが検出されたとき、この検出を決定した時間窓の終端に第１の仮想歯をシミュレートし、続いて、実在の歯（ｎ＋１）が検出されなかった場合には、Ｔnに依存する後続期間の終端に新たな仮想歯をシミュレートする。
【００１１】
こうして、このような方法によれば、上で述べたように、基準ゾーンをリアルタイムで検出することが可能となる。さらに、仮想歯のシミュレーションのおかげで、センサが基準ゾーンの正面にあるときのクランクシャフトの角度位置に関するデータを供給することも可能になる。
【００１２】
しかし、実際には、このような方法では基準ゾーンを検出できないことがある。特に、エンジンの回転速度が大きく変化するときには、基準ゾーンを検出できない。
【００１３】
さらに、センサが基準ゾーンの正面にあるときに伝送されるクランクシャフトの角度位置に関する情報の確度は非常に相対的なものである。
【００１４】
本発明は上記の欠点を解消することを目的としており、その主な課題は、計算時間および計算の複雑さの点で「経済的」な計算法を用いて、歯付きディスクの円周に形成された基準ゾーンを体系的に検出することのできる基準ゾーンの検出方法を提供することである。
本発明の別のもう１つの課題は、基準ゾーンにおけるクランクシャフトの角度位置に関する計算の確度を改善することのできる基準ゾーンの検出方法を提供することである。
【００１５】
このため、本発明は歯付きディスクの円周に形成された基準ゾーンを検出する方法、それも冒頭でＦＲ２８６００６９に関連して述べた時間窓を定めるタイプの方法に関わる。本発明によれば、この検出方法は、測定された期間Ｔnから計算した各時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］の持続時間をΔＴ＝Ｔn−Ｔn-1に比例する補正パラメータで変調することにより調整することを特徴とする。なお、ここで、Ｔn-1は先行歯（ｎ−２）の検出から歯（ｎ−１）の検出までの期間である。
【００１６】
したがって、本発明の方法によれば、各時間窓の持続時間はその時間窓の直前の期間におけるエンジン速度、加速度、減速度の変化を表すデータを考慮して決定される。
【００１７】
このようにエンジンの瞬間的な挙動を考慮することで、時間窓の持続時間の計算が最適化され、基準ゾーンの体系的な検出を保証する方法が得られる。
【００１８】
さらに、この方法の実施に必要な計算は単純な減算（ΔＴの計算）に限られているため、適度な時間と計算能力しか必要としない。
【００１９】
本発明による検出方法を精緻化する有利な実施形態によれば、時点ｔnにおける歯（ｎ）の検出の後、時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］は時点ｔｍｏｙへとセンタリングされる。なお、このｔmoyは、値（ｔｍｏｙ−ｔn）がΔＴに比例する補正パラメータで変調された値Ｔnに等しくなるように調整されている。
【００２０】
このようにして、時間窓の持続時間だけでなく、その時間位置も、エンジンの瞬時の挙動を考慮することで最適化される。
【００２１】
さらに、基準ゾーンが検出されたときには、有利には本発明に従い、前記検出を決定した時間窓の終端に第１の仮想歯がシミュレートされ、続いて実在の歯（ｎ＋１）が検出されない場合には、補正パラメータΔＴで変調された値Ｔnに等しい後続する各期間の終端に新たな仮想歯がシミュレートされる。
【００２２】
本発明の方法のコンセプトによれば、仮想歯は時間的に正確にシミュレートされるので、センサが基準ゾーンの正面にあるときのクランクシャフトの角度位置に関する正確なデータの伝送の基礎として使用することができる。
【００２３】
さらに、期間Ｔnの変調とは、有利には期間Ｔnにα・ΔＴに等しい補正パラメータを加えることである。ただし、０＜α≦１である。
【００２４】
さらに、本発明によれば、歯付きディスクの円周からｘ個の連続するマーク、歯またはノッチを除去することにより実現された基準ゾーンを検出する際、初期キャリブレーション段階において、有利には各タイプのエンジンについて特定的に係数αが求められる。なお、初期キャリブレーション段階は、加速度／減速度値のできるだけ広い範囲にわたって基準ゾーンのｘ個のマークのシミュレーションが得られるよう前記係数の値を調整するために設けられたものである。
【００２５】
本発明の別の有利な実施形態によれば、各時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］の持続時間は２・β・（Ｔn＋α・ΔＴ）に等しい。ここで、βは初期キャリブレーション中に各タイプのエンジンについて特定的に求められる係数であり、初期キャリブレーションは前記係数の値を前記エンジンの加速度／減速度の最大値に調整する。
【００２６】
さらに、基準ゾーンが予期されず、かつ、それぞれの歯がセンサの正面を通過するのが検出されるときにも、有利には本発明に従い、先行歯（ｎ−１）の検出から歯（ｎ）の検出までの期間Ｔnに単純に依存した持続時間を有する時間窓が定められる。
【００２７】
このような時間窓の決定には非常に短い計算時間しかかからないため、主に以下のことが可能になる。
上記の窓が「開く」前に生じる可能性のある寄生信号を除去することができる。
実在の歯が不当にも検出されない場合に仮想歯をシミュレートすることができる。
【００２８】
本発明の他の特徴、目的および利点は以下に示す詳細な説明と添付図面の参照とから明らかとなる。ただし、添付図面は非限定的な例として有利な実施形態を示すものに過ぎない。これら図面の中、
図１は、歯付きディスクの基準ゾーンを検出する本発明による方法の説明図であり、
図２ａおよび２ｂは、エンジン減速中に、ＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果（図２ａ）と、本発明による方法で得られる結果（図２ｂ）をそれぞれ比較した図であり、
図３ａおよび３ｂは、エンジン加速中に、ＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果（図３ａ）と、本発明による方法で得られる結果（図３ｂ）をそれぞれ比較した図であり、
図４ａおよび４ｂは、エンジンが激しく加速しているときに、ＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果（図４ａ）と、本発明による方法で得られる結果（図４ｂ）をそれぞれ比較した図である。
【００２９】
以下に図を参照して説明される発明は、クランクシャフトのような回転部材に一体形成された歯付きディスクの円周に形成されている基準ゾーンを検出し、前記回転部材の角度位置を求めることを目的としている。
【００３０】
通常、この方法は歯付きディスクの円周に形成された連続歯を検出するよう配置されたセンサで使用される。
【００３１】
さらに、使用される歯付きディスクはふつう前記ディスクの円周に均等に分布した歯を有しており、この連続する歯はそのうちのｘ個の歯を除去することで形成された基準ゾーンと呼ばれる１つのゾーンによって中断されている。
【００３２】
例えば、それぞれ６°の間隔で均等に分布した５８個の歯があり、基準ゾーンは２つの歯を除去することで形成されているとすれば、基準ゾーンは位置５８における歯の立下り部と位置１における歯の立上り部の間の１８°の角度セクタをカバーする。
本発明の原理によれば、センサの正面にある歯付きディスクの角度セクタに応じて、より具体的には、検出された歯の位置（ｉ）に応じて（上記の例では、１≦ｉ≦５８）、２種類の処理が行われる。
【００３３】
第１の種類の処理は、基準ゾーンの上流側の境界を直接構成することのない歯、つまり、この歯を検出したときに、この歯のすぐ下流側に基準ゾーンがあるか否かを調べる必要のない歯を扱う。
【００３４】
本発明に特有の第２の種類の処理は、基準ゾーンの上流側の境界を構成する歯、つまり、この歯を検出したときに、この歯のすぐ下流側に基準ゾーンがあるか否かを必ず調べなければならないような歯を扱う。
【００３５】
５８個の歯が設けられた上記のようなディスクの場合、論理的に第１の種類の処理は位置１から位置５７までの歯を扱い、第２の種類の処理は歯５８のみを扱う。しかし、実際には、何かの拍子に１つか２つの歯がセンサによって検出されないという可能性を考慮するために、基準ゾーンのチェックは５８未満の位置の歯から、例えば位置５６の歯から実行される。
【００３６】
第１の種類の処理はＦＲ２８６００６９に記載されている類のいわゆるリニア処理である。上で述べたように、第１の種類の処理はふつう位置１から位置５６までの歯を、図に示されている例によれば、位置（ｎ＋１）から位置（ｎ−３）までの歯を扱う。
【００３７】
この処理の原理は時点ｔiにおいて位置（ｉ）の歯が検出されたときに時間窓［Ｔi（１−β），Ｔi（１＋β）］を定めることにある。ここで、
Ｔiは先行歯（ｉ−１）の検出から歯（ｉ）の検出までの期間であり、
βは初期キャリブレーション中に各タイプのエンジンについて特定的に求められる係数であり、初期キャリブレーションは前記係数の値を前記エンジンの加速度／減速度の最大値に調整するものである。
【００３８】
さらに、この時間窓は時点ｔi＋Ｔiにセンタリングされている。
【００３９】
このような時間窓を生成する主な目的は、
前記窓が「開く」前に生じる可能性のある寄生信号を除去すること、
不明の理由で実在の歯が検出されない場合に仮想歯をシミュレートすることである。
【００４０】
本発明に特有の第２の種類の処理は、上で述べたように、基準ゾーンが「予期」されるときに使用される。
【００４１】
図１に示されているように、この処理はまず時点ｔnにおいて位置ｎの歯が検出されたときに時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］を定める。ここで、
ｔｍｉｎ＝ｔn＋(Ｔn＋α.ΔT)・(１−β)、
ｔｍａｘ＝ｔn＋(Ｔn＋α.ΔT)・(１＋β)、
ΔＴ＝Ｔn−Ｔn-1、
Ｔnは先行歯（ｎ−１）の検出から歯（ｎ）の検出までの期間であり、
Ｔn-1は先行歯（ｎ−２）の検出から歯（ｎ−１）の検出までの期間であり、
αは０＜α≦１の係数であり、初期キャリブレーション段階で各タイプのエンジンについて特定的に求められる。なお、この初期キャリブレーション段階は、加速度／減速度値のできるだけ広い範囲にわたって基準ゾーンの２つの歯のシミュレーションが得られるよう前記係数の値を調整するためのものである。
【００４２】
さらに、この時間窓［ｔｍｉｎ，ｔｍａｘ］は時点ｔn＋（Ｔn＋α・ΔＴ）にセンタリングされている。
【００４３】
さらに、この処理方法によれば、時間窓内に歯が検出されない場合、この窓の終端に相当する時点ｔｍａｘにおいて仮想歯がシミュレートされる。
【００４４】
その後、ｔｍａｘとｔｍａｘ２の間に実在の歯が検出されなかった場合には、時点ｔｍａｘ２＝ｔｍａｘ＋（Ｔn＋α・ΔＴ）において第２の仮想歯がシミュレートされる。
【００４５】
最終的に、ｔｍａｘ２とｔｍａｘ３の間にも実在の歯が検出されなかった場合には、時点ｔｍａｘ３＝ｔｍａｘ２＋（Ｔn＋α．ΔＴ）において第３の仮想歯がシミュレートされることもありうる。
【００４６】
このような処理方法によれば、歯付きディスクの基準ゾーンは計算時間および計算の複雑さという点で「経済的」な計算方法を用いて体系的に検出される。
【００４７】
さらに、この処理方法は仮想歯のシミュレーションプロセスを最適化するので、基準ゾーンにおけるクランクシャフト角度位置の計算確度の改善をもたらす。
【００４８】
図２ｂ、３ｂおよび４ｂには、歯付きディスクの基準ゾーンを検出する本発明による方法の結果が、ＦＲ２８６００６９に記載されているリニア処理方法を用いて同一条件下で得られる結果と比較して例示されている。
まず、図２ａと２ｂには、基準ゾーンでエンジンが減速する場合に相当する例が示されている。
【００４９】
この仮定の下では、図２ａおよび２ｂの分析から、基準ゾーンは完全に検出されていることが分かる。
【００５０】
その一方で、図２ａからは、リニア処理方法では仮想歯のシミュレーションができないため、クランクシャフトの角度位置に関して明らかに正しくないデータが伝送されてしまう可能性があることが分かる。
【００５１】
これに対して、本発明による方法では、２つの歯、すなわち、欠けている歯の数に等しい数の歯のシミュレーションが行われるため、仮想歯の位置に関する計算誤差を明らかに減少させることが可能である。
【００５２】
図３ａと３ｂには、基準ゾーンでエンジンが加速する場合に相当する例が示されている。
【００５３】
この図解では、これら２つの図の分析から、基準ゾーンは完全に検出されていることが分かる。
【００５４】
その一方で、図３ａからは、リニア処理方法では単一の仮想歯のシミュレーションができないため、クランクシャフトの角度位置に関して明らかに正しくないデータが伝送されてしまう可能性があることが分かる。
【００５５】
これに対して、本発明による方法では、２つの歯、すなわち、欠けている歯の数に等しい数の歯のシミュレーションが行われるため、仮想歯の位置に関する計算誤差を明らかに減少させることが可能である。
【００５６】
最後に、図４ａと４ｂには、基準ゾーンでエンジンが非常に激しく加速する場合に相当する例が示されている。
【００５７】
この仮定の下では、図４ａの分析から、リニア処理方法では、基準ゾーンの境界を成す第１の実在歯が現れる前に仮想歯のシミュレーションを行うことができないことが分かる。その結果、基準ゾーンは検出されず、全体的な同期損失が生じる。
【００５８】
これに対して、図４ｂに示されているように、本発明による方法では、仮想歯のシミュレーションが可能であるため、基準ゾーンは検出される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】歯付きディスクの基準ゾーンを検出する本発明による方法の説明図である。
【図２ａ】エンジン減速中にＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果を示す。
【図２ｂ】エンジン減速中に本発明による方法で得られる結果を示す。
【図３ａ】エンジン加速中にＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果を示す。
【図３ｂ】エンジン加速中に本発明による方法で得られる結果を示す。
【図４ａ】エンジンが激しく加速しているときにＦＲ２８６００６９に記載されたリニアと呼ばれる方法で得られる結果を示す。
【図４ｂ】エンジンが激しく加速しているときに本発明による方法で得られる結果を示す。
【図１】
2009518585.tif 000003
【図２ａ】
2009518585.tif 000004
【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
2009518585.tif 000008
【図４ｂ】
2009518585.tif 000009
【国際調査報告】
2009518585.tif 000010
2009518585.tif 000011
2009518585.tif 000012
2009518585.tif 000013