(57)【要約】【課題】一つのセンサによって、クランク軸のクランク角信号を発生すると同時に、いかなるクランク角位置より始動してもクランク軸の回転方向を判定し、燃料噴射または点火を停止するクランク角検出装置を得ることである。【解決手段】クランク角検出装置は、内燃機関のクランク軸に取り付けられ、周方向に等間隔なクランク角毎に複数の角度位置被検出部と一部角度位置被検出部が欠けた複数の基準位置検出部とを備えた被測定部材と、被測定部材に近接して取り付けられ、クランク角信号を出力するクランク角センサと、クランク角信号の周期を検出する周期検出手段と、信号周期に基づいて複数の基準位置の判定を行う基準位置判定手段と、クランク信号を計数して計数値を求める計数手段と、複数の基準位置間で計数される計数値からクランク軸の回転方向を検出する回転方向判定手段とを備えている。【選択図】        図１
2004162605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸又はクランク軸と同期して回転する箇所に取り付けられ、周方向に等間隔なクランク角毎に複数の角度位置被検出部と上記角度位置被検出部の一部が欠けた複数の基準位置検出部とを備えた被測定部材と、
上記被測定部材に近接して取り付けられ、上記角度位置被検出部と上記基準位置検出部とに応じてクランク角信号を出力するクランク角センサと、
上記クランク角信号の信号周期を検出する周期検出手段と、
上記周期検出手段で検出した信号周期に基づいて複数の基準位置の判定を行う基準位置判定手段と、
上記クランク信号を計数して計数値を求める計数手段と、
上記複数の基準位置間で計数される上記計数値から上記クランク軸の回転方向を判定する回転方向判定手段とを備えたクランク角検出装置。
【請求項２】
上記基準位置判定手段は、上記周期検出手段で得られた信号周期と時系列的に先に得られた複数の上記信号周期との比率を所定の基準値と比較して上記基準位置の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のクランク角検出装置。
【請求項３】
上記回転方向判定手段は、上記複数の基準位置の２基準位置間で計数される上記計数値が、上記クランク軸の正逆回転によって異なることを利用して回転方向を判定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項４】
上記回転方向判定手段は、一の基準位置に対応した信号周期がクランク軸の正逆回転によって異なることを利用して回転方向を判定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項５】
上記回転方向判定手段は、上記基準位置判定手段が連続して同一の基準位置として判定したときにクランク軸が逆回転したと判定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項６】
上記回転方向判定手段は、クランク軸が逆回転している状態が複数行程間継続したとき、クランク軸の回転方向が逆回転していると判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項７】
上記クランク角センサは、位相の異なった信号を出力する複数の素子と、上記信号の偏差を求める偏差手段と、上記偏差をクランク信号に判定する判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項８】
上記変換手段は、異なったしきい値を用いて変換することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【請求項９】
クランク軸が逆回転していると判定したとき、内燃機関の燃料噴射または点火を停止する信号を出力することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出装置に関し、特にクランク軸の回転方向を判定するクランク角検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の回転方向判別装置は、回転要素の外周に等間隔に歯を形成し、それぞれ回転要素の回転数に応じたパルス信号を発生させるとともに、互いに異なるパルス信号となるように設定された第１信号発生手段及び第２信号発生手段と、前記信号の偏差を得る偏差手段と、前記偏差要素をフィルタによって信号処理する第１処理手段と、この処理信号を判定値と比較して得られる処理パルス信号の発生周期から逆転を検出するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、クランク軸の所定回転毎にクランク角信号を出力する第１センサ、前記クランク軸が２回転する間に１回の基準信号を出力する第２センサを有し、前記基準信号が出力される直前で出力されたクランク角信号と前記基準信号の位相差と、前記基準信号が出力された直後で出力されたクランク角信号と前記基準信号の位相差とが異なるように設定してあり、前記両位相差の大小関係によってクランク軸の回転方向を判別するものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、内燃機関の回転と同期して基準位置にて基準信号を発生する基準信号発生手段と、内燃機関の回転と同期して前記基準信号の一周期中に所定数以上の複数の角度間隔を発生する角度信号発生手段と、前記基準信号に同期して繰り返しリセットされて前記角度信号を計数する角度信号計数手段を持ち、前記基準信号の発生周期に対応する計数値が所定値でなければ、内燃機関の逆転と判断し、点火と燃料の少なくとも一方をカットするものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１１７７８０号公報（図１、図２）
【特許文献２】
特開平１１−６２６８７号公報（段落００１６乃至００１７、図２）
【特許文献３】
特開昭６２−１８２４６３号公報（第２頁、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の逆転検出装置は、逆転判定を行うことは出来るが、運転状態に応じて燃料噴射や点火時期等を的確に制御するための基準クランク角信号は発生できないので、別途基準クランク角信号を出力するためのクランク角検出センサを設けることが必要となるという問題がある。
【０００７】
また、クランク軸と合わせて、さらにカム軸に基準信号を得るために取り付けられた基準位置検出装置が必要であるのという問題があった。
【０００８】
また、クランク軸に２個のセンサを別途付けることにより、クランク角信号を同時に得ることができるが、クランク軸に被測定部材を設けなければならないという問題があった。
【０００９】
また、クランク角位置が基準信号発生周期の１／２の地点から角度信号を計数し始めると、正転時と逆転時の計数値が同じとなり、逆転の検出が出来ないという問題がある。
【００１０】
この発明の目的は、クランク角信号を供給するとともに、クランク軸の回転方向を判定することができるクランク角検出装置を提供することである。
【００１１】
また、いかなるクランク角位置より始動しても確実に逆転判定することができるクランク角検出装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるクランク角検出装置は、内燃機関のクランク軸又はクランク軸と同期して回転する箇所に取り付けられ、周方向に等間隔なクランク角毎に複数の角度位置被検出部と角度位置被検出部の一部が欠けた複数の基準位置検出部とを備えた被測定部材と、被測定部材に近接して取り付けられ、角度位置被検出部と基準位置検出部とに応じてクランク角信号を出力するクランク角センサと、クランク角信号の信号周期を検出する周期検出手段と、周期検出手段で検出した信号周期に基づいて複数の基準位置の判定を行う基準位置判定手段と、クランク信号を計数して計数値を求める計数手段と、複数の基準位置間で計数される計数値からクランク軸の回転方向を判定する回転方向判定手段とを備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の内燃機関のクランク角検出装置の構成図である。図２はクランク軸１が回転されたときに発生するクランク角信号のパターン図である。図３はクランク角検出装置のクランク軸の回転方向を判定するフローチャートである。図４は演算タイミング毎の信号周期を示す。図５は演算タイミング毎の欠け歯判定値Ｋを示す。図６、図７はそれぞれクランク軸が正回転と逆回転しているときの演算タイミング毎の計数値を示す。なお、図７は逆回転しているときを示しており、クランク角信号番号は３３から小さくなっていく。計数値は例えばクランク角信号番号３０から加算開始されてクランク角信号番号１５で１６まで加算されて、そこでリセットされている。またクランク角信号番号１４から加算開始して、クランク角信号番号３１で１７まで計数値が加算されていく。
【００１４】
クランク角検出装置は、クランク軸１の周囲に備えられた被測定部材２と、被測定部材２に対向して、被測定部材２の角度位置被検出部３と複数の基準位置検出部４ａ、４ｂとの回転に伴う磁束変化に応じた信号を発生するクランク角センサ５と、クランク角センサ５の出力から信号周期を求める周期検出手段６と、信号周期から２種類の基準位置４ａ、４ｂを検出する基準位置判定手段７と、クランク角信号の計数値を計数する計数手段８と、２種類の基準位置４ａ、４ｂ間で計数された計数値からクランク軸１の回転方向の正逆を判定する回転方向判定手段９とを備えている。
【００１５】
被測定部材２は、クランク軸１の外周に沿って１０度毎に歯状の角度位置被検出部３が設けられている。片方の半周（１８０°ＣＡ）において、上死点前９５°ＣＡ（以下Ｂ９５°ＣＡと称す。）の角度位置被検出部３が欠けて、欠けた角度間隔が２０°ＣＡの第１の基準位置検出部４ａと、他方の半周（１８０°ＣＡ）において、Ｂ９５°ＣＡおよびＢ１０５°ＣＡの２つの角度位置被検出部３が欠けた角度間隔が３０°ＣＡの第２の基準位置検出部４ｂとが被測定部材２に設けられている。なお、Ｂ７５°ＣＡの位置を基準クランク角と称している。
【００１６】
クランク角センサ５は被測定部材２の回転に伴う角度位置被検出部３と基準位置検出部４ａ、４ｂによって生じる磁束変化に応じた信号を出力する磁気抵抗センサである。
【００１７】
周期検出手段６はクランク角センサ５から入力されるクランク角信号のパルスたち下がりと先に取得されたクランク角信号のパルスたち下がりとの間の時間を計測し、信号周期Ｔｎ（秒）として記憶手段１０に記憶する。
【００１８】
基準位置判定手段７は、周期検出手段６で信号周期Ｔｎを求められる毎に、３つの信号周期のそれぞれの比率を用いて基準位置及び基準位置の種類を求める。クランク角センサ５が基準位置検出部４ａ、４ｂを通過すると、角度位置被検出部３を通過するときに取得される信号周期と異なった信号周期を得ることができる。図１では基準位置検出部４ａ、４ｂを通過した際に得られた信号周期と、その信号周期の前後に得られた信号周期との間の比率を求めることにより、合わされた比率が角度位置被検出部を通過して得られた比率より強調した値を示している。図１では、記憶手段１０から読み出された１つ先に取得された信号周期Ｔｎ−１と、さらに１つ先に取得された信号周期Ｔｎ−２と今回の信号周期Ｔｎとの値を用いてそれぞれの比率を求める。すなわち、（Ｋ１＝Ｔｎ−１／Ｔｎ−２）と（Ｋ２＝Ｔｎ−１／Ｔｎ）の除算を行う。そして、欠け歯判定式（Ｋ＝Ｋ１×Ｋ２）を用いた演算を行って歯欠け判定値Ｋを求める。
【００１９】
そして歯欠け判定値Ｋが２未満の場合、欠け歯がないと判定する。歯欠け判定値Ｋが２以上で６未満になったときは、歯欠けが１つであると判定する。さらに歯欠け判定値Ｋが６以上のときは、歯欠けが２つであると判定し、歯欠けが２つ検出された位置を第１の基準位置４ｂとし、歯欠けが１つ検出された位置を第２の基準位置４ａとして、この情報を計数手段８と回転方向判定手段９とに送信する。
【００２０】
計数手段８へクランク角センサ５からクランク角信号が入力され、クランク角信号のパルスたち下がりをトリガにして計数手段８はクランク角信号の発生回数を計数値として計数を行う。基準位置判定手段７から送られた基準位置の情報が入力されると、計数手段８に備えられた計数レジスタ１１がリセットされる。
【００２１】
回転方向判定手段９は、基準位置判定手段７から基準位置情報が入力されると、計数手段８の計数レジスタ１１の計数値を取り込み、その計数値を判定してクランク軸１の回転方向の正逆を求める。その正逆の情報を内燃機関の電子制御盤１２へ送信する。
【００２２】
なお、周期検出手段６と基準位置判定手段７と計数手段８および回転方向判定手段９はマイクロコンピュータで構成されており、記憶手段１０と計数レジスタ１１はマイクロコンピュータ内に備えられているＤＲＡＭやレジスタを使うことで処理できる。
【００２３】
図２に示す信号の上方に列記したクランク角信号番号は基準クランク角Ｂ７５°ＣＡを１として、連番で表示している。クランク角信号は３６０°ＣＡ間に１０°ＣＡ毎信号であり、上死点前９５°ＣＡの第１の欠け歯に対応する箇所と、Ｂ９５°ＣＡおよびＢ１０５°ＣＡの第２の欠け歯に対応する箇所からの信号は見られない。ここでは簡便のため、検出されるクランク角信号周期は角度間隔通りの比率であるとする。
【００２４】
次にこのクランク角検出装置の動作について説明する。
図３において、図示しない内燃機関の始動スイッチがオンされると、ステップ１０１（以下ステップをＳと略記する。）で、クランク角センサ５からクランク角信号が入力され、Ｓ１０２で、記憶手段１０に記憶されていた先に取得された信号周期Ｔｎとそのさらに先に取得された信号周期Ｔｎ−１とをそれぞれ決められたＴｎ−１とＴｎ−２の領域の記憶手段に移動する。Ｓ１０３で入力されたクランク角信号のパルスたち下がりと現在入力されたクランク角信号の先に取得されたクランク角信号のパルスたち下がりとの間の時間を計測し、入力されたクランク角信号の信号周期Ｔｎ（秒）として記憶手段１０に記憶する。Ｓ１０３で入力されたクランク角信号のパルスたち下がりに従って、計数手段８の計数レジスタ１１に１を加算する。Ｓ１０４で信号周期Ｔｎと１つ先に取得された信号周期Ｔｎ−１とそのさらに先に取得された信号周期Ｔｎ−２の値を記憶手段１０から読み出す。これら信号周期Ｔｎ、Ｔｎ−１、Ｔｎ−２を欠け歯判定式（Ｋ＝（Ｔｎ−１）２／（Ｔｎ−２×Ｔｎ）に代入して、欠け歯判定値Ｋを求める。Ｓ１０５で欠け歯判定値Ｋが２未満であるかどうか判断する。欠け歯判定値Ｋが２未満のとき欠け歯数を零と判定してＳ１０１へ戻る。欠け歯判定値Ｋが２以上のときはＳ１０６へ進む。Ｓ１０６で欠け歯判定値Ｋが６未満であるかどうか判断する。欠け歯判定値Ｋが６以上のときはＳ１０７へ進む。欠け歯判定値Ｋが６以上のときはＳ１１０へ進む。Ｓ１０７で、計数手段８の計数レジスタ１１から計測値を読み出す。Ｓ１０８で、計測値が１６かどうか判定して、計測値が１６のときは、Ｓ１０９へ進み、計数レジスタ１１をリセットして、Ｓ１０１へ戻る。計数値が１６以外のときはＳ１１２へ進む。Ｓ１１０で、計数手段８の計数レジスタ１１から計測値を読み出す。Ｓ１１１で計数値が１７かどうか判定して、計数値が１７のときは、Ｓ１０９へ進む。計数値が１７以外のときは、Ｓ１１２へ進み、電子制御盤１２へ燃料噴射または点火の停止信号を送って、クランク角検出装置の動作が終了する。
【００２５】
このようなクランク角検出装置が駆動されると、図２に示すクランク角信号が発生され、図４に示すような信号周期が求められ、図５に示す欠け歯判定値Ｋが得られる。この欠け歯判定値Ｋからクランク角信号番号の３乃至１６と２０〜３２ではＴｎ−２、Ｔｎ−１、Ｔｎは１であるので、Ｋが１となり、欠け歯なしと判定される。またクランク角信号番号の１７、１９はＫが０．５となり、同様に欠け歯なしと判定される。次に、クランク角信号番号の１８ではＫが４となり、１歯欠けと判定される。さらに、クランク角信号番号の１ではＫは９となり、２歯欠けと判定される。そしてクランク角信号番号１の箇所が第１の基準位置となり、クランク角信号番号１８の箇所が第２の基準位置と判定される。
【００２６】
図６に計数手段８で計数したクランク角信号の計数値の推移を示す。クランク軸１が正回転しているときは、第１の基準位置から第２の基準位置の間の計数値は１７を示し、第２の基準位置から第１の基準位置の間の計数値は１６を示している。また、図７に示すクランク軸１を逆回転したときの計数値の推移から、第１の基準位置から第２の基準位置の間の計数値は１６を示し、第２の基準位置から第１の基準位置の間の計数値は１７を示していて、基準位置の種類と計数値を合わせて判定することにより、クランク軸１の回転方向の判定を行うことができる。
【００２７】
このクランク角検出装置は被測定部材とクランク角センサとからなるセンサを用いることにより、クランク角信号を発生すると同時に、クランク軸の回転方向を求めることができる。
【００２８】
さらに、クランク軸がどの位置から回転してもクランク軸の回転方向を求めることができる。
【００２９】
さらに、基準位置を検出するための特別なセンサをクランク角センサとは別に設けなくてもよい。
【００３０】
さらに、クランク軸の回転が逆方向と判定されたときに、内燃機関への燃料噴射か点火を停止することにより、内燃機関のダメージを抑えることができる。
【００３１】
また、欠け歯の間隔は１つと２つを採用したが、異なった欠け歯の間隔であれば、これらに限ったものではない。
【００３２】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２のクランク角検出装置の構成図である。実施の形態１とクランク角センサが異なっており、クランク角検出装置のその他の部分は実施の形態１と同様である。図９、図１０はそれぞれクランク軸を正回転したときと逆回転したときの、図８のクランク角センサの信号創成を示したものである。図１１は実施の形態２のクランク角検出装置での信号周期と欠け歯判定値を示したグラフである。図１２は図８でクランク軸の回転方向を判定するフローチャートを示す。
【００３３】
クランク角センサ１３は、被測定部材２に近接し、被測定部材２の周方向に小間隔を開けて配置された素子Ａ１４および素子Ｂ１５とを備えている。この２つの素子Ａ１４、素子Ｂ１５は被測定部材２の角度位置被検出部３が通過するたびに１つの検出信号を発生する。クランク軸１が１回転する間に被測定部材２の角度位置被検出部３の数に応じた数の検出信号を発生する。素子Ａ１４、素子Ｂ１５の発生する検出信号の間に図８に示すように周方向に離設して、図９および１０に示すような検出信号が位相差を有する。
【００３４】
この素子Ａ１４、素子Ｂ１５から発生する検出信号は偏差手段１６に入力され、素子Ａ１４の検出信号と素子Ｂ１５の検出信号の極性を逆転された値との差分を求め、差分信号（ＡーＢ）が出力される。偏差手段１６から出力された差分信号（Ａ−Ｂ）は２つの異なった判定しきい値を有する判定手段１７によりパルス状のクランク角信号に変換される。判定手段１７の２つの判定しきい値はＶｔｈ１（Ｖ）とＶｔｈ２（Ｖ）であり、Ｖｔｈ１がＶｔｈ２より高い電圧に設定されている。差分信号（ＡーＢ）が判定しきい値Ｖｔｈ１を上向きに交差したとき、クランク角信号のパルスの立ち上がりとしてトリガを掛け、差分信号（Ａ−Ｂ）が判定しきい値Ｖｔｈ２を下向きに交差したとき、クランク角信号のパルスのたち下がりのトリガを判定手段１７に掛ける。このパルスはクランク角信号として周期検出手段６と計数手段８に送信される。それ以降の実施の形態１と同様な動作が行われる。
【００３５】
図９にクランク軸の正回転時、図１０に逆回転時のクランク角信号の推移を示す。このクランク角信号のパルスの立ち下がりタイミング間周期を信号周期とし、周期検出手段６に入力される。また、計数手段８にも入力される。周期検出手段６で、信号周期Ｔｎを求めて、記憶手段１０に記憶する。実施の形態２は、記憶手段１０に信号周期として前、前々、再々前回のＴｎ−１、Ｔｎ−２、Ｔｎ−３の３つの値が記憶されている。
【００３６】
次に基準位置判定手段７で信号周期Ｔｎ、Ｔｎ−１、Ｔｎ−２を用いて欠け歯判定値Ｋを求める。欠け歯判定式として（Ｋ＝（Ｔｎ−１）３／（Ｔｎ−３×Ｔｎ−２×Ｔｎ））を用いている。２個の素子Ａ１４、素子Ｂ１５を用いてその差分からパルスを創成しているので、正回転時と逆回転時のそれぞれの信号周期が異なるので、欠け歯判定式を適切に設定している。図１１の実線は実施の形態１と同じに３つの信号周期のデータから求めた欠け歯判定値Ｋであり、点線は４つの信号周期のデータを用いて求めた欠け歯判定値Ｋであるが、図１１に示すように欠け歯検出の精度を向上している。
【００３７】
次に欠け歯判定値Ｋに基づいて第１の基準位置と第２の基準位置を判定するが、Ｋが２未満のとき欠け歯無し、Ｋが２以上１２未満のとき欠け歯が１つ、Ｋが１２以上のとき欠け歯が２つとして判定する。欠け歯が２つ検出されたクランク角信号の位置を第１の基準位置とし、欠け歯が１つ検出されたクランク角信号の位置を第２の基準位置と判定し、この情報を計数手段８と回転方向判定手段９に送信して、実施の形態１と同様に計数値を判断してクランク軸１の回転方向を求める。
次に図１２に示すフローチャートに基づいて動作を説明する。ステップ（以下ステップをＳと略記する。）２０１にてクランク位置信号が入力され、Ｓ２０２で記憶手段１０に記憶されている信号周期Ｔｎ、Ｔｎ−１、Ｔｎ−２でそれぞれＴｎ−１、Ｔｎ−２、Ｔｎ−３を更新する。Ｓ２０３で、入力されたクランク角信号から信号周期Ｔｎを求める。また計数手段８の計数レジスタ１１の計数値に１を加算する。Ｓ２０４で、演算（Ｋ１＝Ｔｎ−１／Ｔｎ−３）、（Ｋ２＝Ｔｎ−１／Ｔｎ−２）、（Ｋ３＝Ｔｎ−１／Ｔｎ）を行い、さらに演算（Ｋ＝Ｋ１×Ｋ２×Ｋ３）を行って、欠け歯判定値Ｋを求める。Ｓ２０５で欠け歯判定値Ｋが２未満かどうか判定する。２未満のときはＳ２０１に戻る。２以上のときはＳ２０６に進む。Ｓ２０６で、欠け歯判定値Ｋが１２未満かどうか判定する。１２以上のときはＳ２０７へ進み、１２未満のときはＳ２１０へ進む。Ｓ２０７で、計数手段８の計数レジスタ１１から計数値を読込み、Ｓ２０８へ進む。Ｓ２０８で計数値が１６に等しいかどうか判断する。１６に等しければＳ２０９へ進み、１６と異なっていればＳ２１２へ進む。Ｓ２０９で、計数手段８の計数レジスタ１１をリセットして、Ｓ２０１へ戻る。Ｓ２１０では計数手段８の計数レジスタ１１の計数値を読み込み、Ｓ２１１へ進む。Ｓ２１１で、計数値が１７に等しいかどうか判断する。計数値が１７に等しければＳ２０９へ進む。計数値が１７と異なればＳ２１２へ進む。Ｓ２１２で、電子制御盤１２に信号を送って燃料噴射か点火の一方を停止させて、クランク角検出装置のプロセスは終了する。
【００３８】
このクランク角検出装置は被測定部材とクランク角センサとからなるセンサを用いることにより、クランク軸の回転方向を求めることができる。
【００３９】
さらに、クランク軸がどの位置から回転してもクランク軸の回転方向を求めることができる。
【００４０】
さらに２個の素子の位相差の有した出力を用いることにより、欠け歯の検出感度が向上する。
【００４１】
実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３で用いるクランク角検出装置の構成図である。図１４は図１３の欠け歯判定値である。図１５は実施の形態３のクランク角検出装置のプロセスのフローチャートである。実施の形態３は実施の形態２と同じクランク角センサ１３を用い、被測定部材１８の基準位置検出部１９が１つであることである。さらに、クランク角検出装置は、周期検出手段６と、基準位置判定手段７と、回転方向判定手段２０とを備えている。
【００４２】
クランク軸１が正回転および逆回転して基準位置検出部１９を通過するとき、クランク角センサ１３からそれぞれ図９と図１０に示すクランク角信号が発生する。周期検出手段６でクランク角信号から信号周期Ｔｎが求められる。次に、基準位置判定手段７で、先に取得された信号周期Ｔｎ−１、Ｔｎ−２、Ｔｎ−３と今回周期検出手段４で求められた信号周期Ｔｎとを用いて基準位置での欠け歯判定値が演算される。図１４に示すように実線がクランク軸が正回転時、点線がクランク軸が逆回転時の欠け歯判定値である。回転方向判定手段２０で、この演算された欠け歯判定値Ｋを用いてクランク軸の回転方向を求める。図１４に示すように、正回転しているときは基準位置での欠け歯判定値Ｋは４．５を示し、逆回転しているときは基準位置での欠け歯判定値Ｋは２．２になる。回転方向判定手段２０は基準位置での欠け歯判定値Ｋが３未満か３以上であるか判断して回転方向の正逆を求め、逆回転と判断したときは、内燃機関の電子制御盤に燃料噴射か点火の停止を指示する。
【００４３】
図１５に示すフローチャートを用いて、図１３のクランク角検出装置の動作を説明する。ステップ（以下ステップをＳと略記する。）３０１で、クランク位置信号が入力され、Ｓ３０２で記憶手段１０に記憶されている信号周期Ｔｎ−１、ＴｎでそれぞれＴｎ−２、Ｔｎ−１を更新する。Ｓ３０３で、入力されたクランク角信号から信号周期Ｔｎを求める。Ｓ３０４で、演算（Ｋ１＝Ｔｎ−１／Ｔｎ−２）、（Ｋ２＝Ｔｎ−１／Ｔｎ）を行い、さらに演算（Ｋ＝Ｋ１×Ｋ２）を行って、欠け歯判定値Ｋを求める。Ｓ３０５で欠け歯判定値Ｋが２未満であるのか判断を行う。２未満のときはＳ３０１に戻る。２以上のときはＳ３０６へ進む。Ｓ３０６で欠け歯判定値Ｋが３未満かどうか判定する。３以上のときはＳ３０１に戻る。３未満のときはＳ３０７に進む。Ｓ３０７で内燃機関の電子制御盤１２に信号を送って燃料噴射か点火の一方を停止させて、クランク角検出装置のプロセスは終了する。
【００４４】
このように周方向に離設された２つの素子を用いて、位相の異なった検出出力の差分を求めことによって信号周期や欠け歯判定を行うだけでクランク軸の回転方向を判定できる。
【００４５】
このようなクランク角検出装置は周期検出手段と基準位置判定手段と回転方向判定手段とをマイクロコンピュータで構成することができるので、小さな規模のマイクロコンピュータで実現できる。
【００４６】
実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４のクランク角検出装置の動作のフローチャートである。実施の形態４は実施の形態１と回転方向判定手段９だけが異なっており、その他は同様であるので同様な部分の説明は省略する。
【００４７】
図１６に基づいて動作を説明するが、Ｓ４０１からＳ４１１までは実施の形態１と同じである。Ｓ４０８とＳ４１１で計数値が所定値と異なっているときは、クランク軸１が逆回転していると判定してＳ４１２に進む。Ｓ４１２で、再現回数ｍに１を加算してＳ４１３へ進む。Ｓ４１３で、再現回数ｍが５以上であるかどうか判断する。再現回数ｍが５未満のときはＳ４０１へ戻る。再現回数ｍが５以上のときはＳ４１４へ進む。Ｓ４１４で、内燃機関の電子制御盤１２に燃料噴射または点火の停止を指示して、クランク角検出装置の動作は終了する。
【００４８】
このようなクランク角検出装置は、クランク角信号などにノイズなどの影響が加わって欠け歯判定が行われても、所定回再現したときに逆転していると判定するので、装置の判定の信頼性が向上する。
【００４９】
実施の形態５．
図１７はこの発明の実施の形態５のクランク角検出装置の構成図である。図１８は図１７の動作のフローチャートである。実施の形態１と異なるのは回転方向判定手段２１であり、計数手段がないことである。回転方向判定手段２１について図１８を参照して説明する。Ｓ５０１からＳ５０６までは図３のＳ１０１からＳ１０６と同じである。ただ、Ｓ５０３で計数値への加算は行われない。Ｓ５０６で欠け歯判定値Ｋが６以上と判断されたときＳ５０７へ進み、欠け歯値ｐが２に等しいかどうか判断する。欠け歯値ｐが２に等しいときは、クランク軸が正回転していると判断し、Ｓ５０８で欠け歯値ｐを１に書き換えてＳ５０１へ戻る。欠け歯値ｐが２に等しくないときはＳ５０９へ進む。Ｓ５０６で欠け歯判定値Ｋが２以上かつ６未満と判断されたときはＳ５１０へ進み、欠け歯値ｐが１に等しいかどうか判断する。欠け歯値が１に等しいときは、クランク軸が正回転していると判断し、Ｓ５１１で欠け歯値ｐを２に書き換えてＳ５０１に戻る。欠け歯値ｐが１に等しくないときはＳ５０９へ進む。Ｓ５０９で、内燃機関の電子制御盤１２へ燃料噴射または点火の停止を指示して、クランク角検出装置が終了する。
【００５０】
このように、クランク軸が１回転だけ逆転しても、逆回転したと判定できるので、逆回転が継続することが防げて、内燃機関へのダメージを最小に抑えることができる。
【００５１】
このようなクランク角検出装置は周期検出手段と検定手段と回転方向判定手段をマイクロコンピュータで構成することができるので、小さな規模のマイクロコンピュータで実現できる。
【００５２】
【発明の効果】
上述したように、この発明に係わるクランク角検出装置によれば、内燃機関のクランク軸又はクランク軸と同期して回転する箇所に取り付けられ、周方向に等間隔なクランク角毎に複数の角度位置被検出部と角度位置被検出部の一部が欠けた複数の基準位置検出部とを備えた被測定部材と、被測定部材に近接して取り付けられ、角度位置被検出部と基準位置検出部とに応じてクランク角信号を出力するクランク角センサと、クランク角信号の信号周期を検出する周期検出手段と、周期検出手段で検出した信号周期に基づいて複数の基準位置の判定を行う基準位置判定手段と、クランク信号を計数して計数値を求める計数手段と、複数の基準位置間で計数される計数値からクランク軸の回転方向を判定する回転方向判定手段とを備えているので、複数のセンサを用いずに、クランク角信号を得ることができると同時にクランク軸の回転方向を判定し、それに基づいて内燃機関の運転を停止することができる。
【００５３】
さらに、欠落した角度間隔に応じた基準位置判定結果に基づいて、被測定部材の逆転を検出する回転方向判定手段によって、いかなるクランク角位置より始動しても確実に逆転を検出できるという優れた効果を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１のクランク角検出装置の構成図である。
【図２】図１のクランク角センサのクランク角信号図である。
【図３】図１の動作のフローチャートである。
【図４】図１のクランク角信号周期のデータである。
【図５】図１の欠け歯判定値である。
【図６】図１の計数値である。
【図７】クランク軸が逆回転しているときの計数値と欠け歯判定値を示す。
【図８】この発明の実施の形態２のクランク角センサの概略図である。
【図９】図８のクランク軸が正回転しているときのクランク角センサのクランク角信号が創成される様子を示す図である。
【図１０】図８のクランク軸が逆回転しているときのクランク角センサのクランク角信号が創成される様子を示す図である。
【図１１】実施の形態２の欠け歯判定値である。
【図１２】図８の動作のフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態３のクランク角検出装置の概略図である。
【図１４】図１３の欠け歯判定値である。
【図１５】図１３の動作のフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態４の動作のフローチャートである。
【図１７】この発明の実施の形態５のクランク角検出装置の概略図である。
【図１８】図１７の動作のフローチャートである。
【符号の説明】
１  クランク軸、２、１８  被測定部材、３  角度位置被検出部、４ａ、４ｂ、１９  基準位置検出部、５、１３  クランク角センサ、６  周期検出手段、７基準位置判定手段、８  計数手段、９、２０、２１  回転方向判定手段、１０記憶手段、１１  計数レジスタ、１２  電子制御盤、１４、１５  素子、１６偏差手段、１７  判定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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