(57)【要約】【課題】エンジンの始動時に基準クランク角位置を誤認するおそれを無くしてエンジンの制御を常に的確に行うことができるようにしたエンジンの回転情報検出装置を提供する。【解決手段】エンジンのクランク軸と同期回転して交流電圧を出力する発電機１０と、パルサ３が各リラクタのエッジを検出してパルスを発生するクランク角位置から次のリラクタを検出してパルスを発生するクランク角位置までの区間を検出区間として、各検出区間で交流電圧の波形の特異点が検出される回数を計数する計数手段３０と、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段３０が計数する計数値と、他の検出区間で計数手段３０が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段３１とを設ける。【選択図】    図２
2005171769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、前記ロータに設けられたｎ−１個のリラクタのそれぞれのエッジを検出してパルスを発生するパルサとを備えて、前記エンジンのクランク角位置が前記基準クランク角位置に一致したときに前記パルサが前記ロータのいずれかのリラクタのエッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置と、
前記クランク軸と同期回転してｎ×ｍサイクル（ｍは１以上の整数）の交流電圧を出力する発電機と、
前記パルサが各リラクタのエッジを検出してパルスを発生するクランク角位置から次のリラクタを検出してパルスを発生するクランク角位置までの区間を検出区間として、各検出区間で前記交流電圧の波形の特異点が検出される回数を計数する計数手段と、
前記リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段と、
を具備したことを特徴とするエンジンの回転情報検出装置。
【請求項２】
エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶ配列されたｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、前記リラクタのそれぞれの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して対をなす入りパルス及び抜けパルスを発生するパルサとを備えて、前記エンジンのクランク角位置が前記基準クランク角位置に一致したときに前記パルサが前記ロータのいずれかのリラクタの前端側エッジまたは後端側エッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置と、
前記クランク軸の回転に同期してｎ×ｍサイクル（ｍは１以上の整数）の交流電圧を出力する発電機と、
前記交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路と、
前記パルサが各入りパルスを発生してから各入りパルスと対をなす抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路と、
前記波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、前記位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び前記位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、前記検出区間で前記検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段と、
前記リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段とを具備し、
前記波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに前記位相信号が第１のレベルを示しているように、位相信号とパルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定されること、
を特徴とするエンジンの回転情報検出装置。
【請求項３】
前記位相信号を得る信号系統に異常が生じたか否かを検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により前記位相信号を得る信号系統の異常が検出されたときに、前記ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することにより前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する異常時基準クランク角位置識別手段と、
が更に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転情報検出方法。
【請求項４】
前記異常検出手段は、前記ロータの回転に伴って順次現れる複数の検出区間に亘って前記位相信号のレベル変化が検出されなかったときに前記位相信号を得る信号系統に異常があると判定するように構成されている請求項３に記載のエンジンの回転情報検出方法。
【請求項５】
エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、前記リラクタのそれぞれの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して対をなす入りパルス及び抜けパルスを発生するパルサとを備えて、前記エンジンのクランク角位置が前記基準クランク角位置に一致したときに前記パルサが前記ロータのいずれかのリラクタの前端側エッジまたは後端側エッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置と、
前記クランク軸の回転に同期してｎ×ｍサイクル（ｍは１以上の整数）の交流電圧を出力する発電機と、
前記交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路と、
前記パルサが各入りパルスを発生してから各入りパルスと対をなす抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路と、
前記波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、前記位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び前記位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、前記検出区間で前記検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段とを具備し、
前記エンジンの始動が完了するまでの間、前記リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第１の基準クランク角位置識別手段と、
前記エンジンの始動が完了した後、前記ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することにより前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第２の基準クランク角位置識別手段とを具備し、
前記波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに前記位相信号が前記第１のレベルを示しているように、前記位相信号と前記パルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定されていること、
を特徴とするエンジンの回転情報検出装置。
【請求項６】
前記第２の基準クランク角位置識別手段は、
前記波形整形回路から得られる一連のクランク角パルスにパルス番号を付けて該パルス番号から、前記リラク欠落部が存在する検出区間を特定検出区間として予測する特定検出区間予測手段と、
前記特定検出区間予測手段により予測された特定検出区間とその前の検出区間との長さを比較することにより、前記特定検出区間に前記リラクタ欠落部が存在するか否かを確認するリラクタ欠落部確認手段と、
を備えている請求項５に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【請求項７】
前記パルサが入りパルスを発生したとき及び（または）抜けパルスを発生した時の前記位相信号のレベルが第１のレベルであるときに前記エンジンが正回転していると判定し、前記パルサが入りパルスを発生したとき及び（または）抜けパルスを発生した時の前記位相信号のレベルが第２のレベルであるときに前記エンジンが逆回転していると判定する回転方向判定手段を更に備えている請求項２ないし６のいずれか１つに記載のエンジンの回転情報検出装置。
【請求項８】
前記交流電圧の波形の特異点は、該交流電圧が一定のしきい値レベルに等しくなる点である請求項１に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【請求項９】
前記交流電圧の波形の特異点は、該交流電圧の波形の零点である請求項１に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【請求項１０】
前記交流電圧の波形の特異点は、該交流電圧の波形のピーク点である請求項１に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの点火位置や燃料噴射時間などをマイクロコンピュータにより制御する場合に用いる基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンに付属する制御対象（点火装置や燃料噴射装置）をマイクロコンピュータを用いて制御する場合には、予め基準クランク角位置を定めておいて、制御対象に所定の動作を行わせる時期を、基準クランク角位置を基準にして検出することが行われている。またエンジンの回転速度を求める必要がある場合には、各基準クランク角位置が検出されてから次の基準クランク角位置が検出されるまでの時間を計測して、計測した時間からエンジンの回転速度を演算するようにしている。
【０００３】
例えば、エンジンの点火位置（点火動作を行わせるクランク角位置）を制御する場合には、エンジンの回転速度に対して点火位置を演算して、演算した点火位置が検出されたときに点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせるが、この場合、点火位置は、基準クランク角位置からその点火位置までクランク軸が回転するのに要する時間（点火タイマ計時データ）の形で演算される。そして、基準クランク角位置が検出された時に点火タイマにその計時データの計測を開始させ、点火タイマが計時データの計測を完了した時に点火回路に点火信号を与えて点火動作を行わせる。
【０００４】
エンジンの基準クランク角位置を検出する方法として、特許文献１に記載された方法が知られている。同特許文献に記載された発明では、図１３に示すように、エンジンのクランク軸1とともに回転するロータ２の外周に回転角度を表す歯（リラクタ）２ａを等角度間隔で多数形成するとともに、その一部の歯を除いて基準クランク角位置を検出するための欠歯部２ｂを形成する。
【０００５】
また各リラクタ２ａの回転方向の前端側のエッジ及び回転方向の後端側のエッジをそれぞれ検出してパルスを発生するパルサ（パルス信号発生器）３を設けて、エンジンのクランク角位置が基準クランク角位置に一致したときにパルサ３がロータ２のいずれかのリラクタのエッジを検出してパルスを発生するようにしておく。パルサ３が発生する一連のパルスは、波形整形回路４を通してＣＰＵ（マイクロコンピュータ）５に与えられる。ＣＰＵ５の演算処理によりパルスの発生間隔が識別されて、その識別結果により欠歯部２ｂが検出され、検出された欠歯部２ｂを元にして基準クランク角位置で発生したパルスが識別される。
【０００６】
本明細書では、パルサが各リラクタの回転方向の前端側のエッジを検出したときに発生するパルスを入りパルスと呼び、パルサが各リラクタの回転方向の後端側のエッジを検出したときに発生するパルスを抜けパルスと呼ぶ。
【０００７】
図１３に示した例では、ロータの外周に０ないし６の番号が付された７個のリラクタを設けて、０ないし６番のリラクタ相互間の角度間隔を等しくするとともに、６番のリラクタと０番のリラクタとの間の間隔を他のリラクタ相互間の間隔の２倍に設定して、６番のリラクタと０番のリラクタとの間を欠歯部２ｂとしている。各リラクタ２ａの極弧角は等しく設定されている。
【０００８】
図１４は、パルサ３が発生するパルスの波形と波形整形回路４の出力信号とを示すタイミングチャートである。同図（Ａ）においてＶs1及びＶs2はそれぞれパルサ３が発生する入りパルス及び抜けパルスを示している。各入りパルスの上に付した番号は、対応するリラクタの番号を示している。波形整形回路４は、図１４（Ｂ）に示すように、入りパルスＶs1がしきい値に達するタイミングから抜けパルスがしきい値に達するタイミングまでの間Ｈレベル（ハイレベル）になる矩形波状のクランク角パルスＶcrを発生する。番号０ないし６が付されたクランク角パルスＶcrのパルス幅は、それぞれ番号０ないし６が付されたリラクタの極弧角に対応しており、クランク軸の回転速度が高くなるに従って短くなっていく。
【０００９】
ＣＰＵ５は、クロックパルスを計数しているタイマの計測値を、例えばクランク角パルスＶcrの立上がりのエッジを検出する毎に読み込むことにより、クランク角パルスの発生間隔を検出し、今回検出したクランク角パルスの発生間隔Ｔiが、前回検出したクランク角パルスの発生間隔Ｔi-1のα倍（αは１よりも大きい認識定数）以上に長くなっているときに、今回のパルス発生間隔内に欠歯部が存在したと認識し、この欠歯部に対して一定の位置関係を有する位置でパルサが発生するパルスを基準クランク角位置で発生したパルスとして識別する。
【００１０】
特許文献１に示された方法では、クランク軸の回転の脈動が大きいエンジンの極低速回転時に、欠歯部でないのに今回検出されたパルス発生間隔Ｔiが１つ前のパルス発生間隔Ｔi-1のα倍以上になって、欠歯部であると誤認されるのを防ぐために、極低速回転時に前回のクランク角パルスの発生間隔Ｔi-1に乗じる認識定数αを高くしている。また、アイドル運転状態からエンジンを急加速した際に欠歯部が通過したにもかかわらず今回のパルス発生間隔が１つ前のパルス発生間隔Ｔi-1のα倍以上にならないために欠歯部を検出することができないという不具合を解消するために、前回のパルス発生間隔Ｔi-1に乗じる認識定数αをエンジンの回転速度に応じて切り換えるようにしている。
【特許文献１】特開昭６１−２５０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前回のパルス発生間隔Ｔi-1に乗じる認識定数αをエンジンの回転速度に応じて切り換えるようにすれば、欠歯部の誤認により基準クランク角位置を誤認する確率を小さくすることができる。しかしながら、このようにした場合には、エンジンのクランキング時（始動時）に、エンジンが初爆を迎えて、その回転速度が大きな加速度で上昇し、図１５（Ｂ）に示したように、欠歯部が通過した際に観測されるパルス間隔が狭くなったときに、今回のパルス間隔Ｔiが前回のパルス間隔Ｔi-1のα倍を超えないため、欠歯部が通過したにもかかわらず、欠歯部でないと誤認される可能性がある。
【００１２】
またエンジンの極低速回転時の回転速度の脈動による欠歯部の誤認を防ぐために、極低速時の認識定数αを大きな値に設定した場合には、初爆時に誤認が生じる可能性が高くなる傾向がある。これを防ぐために初爆時の認識定数を小さくして、初爆が完了した時に認識定数を大きい値に切り換えるようにすることも考えられるが、初爆を迎える直前のエンジンの回転速度はクランキング速度そのもので、きわめて不安定であるため、初爆を迎えた瞬間に認識定数を切り換えることは困難である。
【００１３】
特に単気筒エンジンのように、気筒数が少ないエンジンでは、行程（吸入・圧縮・膨張・排気）により、エンジンの回転抵抗が大きく異なるため、極低速時における回転速度の脈動が大きくなり、欠歯部の誤認が生じる確率か高くなる。
【００１４】
またエンジンの始動操作時にクランキング力の不足により、圧縮行程でピストンが押し戻されたときにエンジンが点火されると、エンジンが逆転する現象が生じるため、エンジンが逆転しようとしたときには、それを検出してエンジンの点火を阻止するようにすることが望ましい。しかしながら従来の基準クランク角位置検出方法によった場合には、以下に示すように、エンジンの逆転を検出することができなかった。
【００１５】
今図１６に実線矢印で示した回転方向及び破線矢印で示した回転方向をそれぞれエンジンの正転方向及び逆転方向とし、エンジンが正転している状態で、パルサ３により３番のリラクタが検出された直後に逆転した場合を考える。このときパルサ３が発生するパルス信号を示すタイムチャートは図１７（Ａ）に示すようになる。図１７（Ａ）において符号ａ及びｂが付されたパルスはそれぞれ入りパルス及び抜けパルスを示している。また図１７（Ｂ）はクランク角パルスＶcrを示したもので、各クランク角パルスに付された番号はリラクタの番号に対応している。
【００１６】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）から明らかなように、従来の検出方法によった場合には、エンジンが逆転した際にも、正転時と同じようにパルス信号が検出されるため、エンジンの逆転を検出することができなかった。
【００１７】
本発明の目的は、エンジンの始動時に基準クランク角位置を誤認するおそれを無くしてエンジンの点火位置の制御や燃料噴射時間の制御などを常に的確に行うことができるようにしたエンジンの回転情報検出装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、基準クランク角位置の情報だけでなく、エンジンの逆転をも検出することができるようにしたエンジンの回転情報検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置に係わるもので、本発明に係わる回転情報検出装置は、以下の要素を備えることにより構成される。
（ａ）エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、このロータに設けられたｎ−１個のリラクタのそれぞれのエッジを検出してパルスを発生するパルサとを備えて、エンジンのクランク角位置が基準クランク角位置に一致したときにパルサがロータのいずれかのリラクタのエッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置。
（ｂ）クランク軸と同期回転してｎサイクルの交流電圧を出力する発電機。
（ｃ）パルサが各リラクタのエッジを検出してパルスを発生するクランク角位置から次のリラクタを検出してパルスを発生するクランク角位置までの区間を検出区間として、各検出区間で交流電圧の波形の特異点が検出される回数を計数する計数手段。
（ｄ）リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段。
【００２０】
上記特異点は、検出の対象として特定し得るように特別に定めた点で、交流電圧の波形の零点、ピーク点、交流電圧の一方の極性の半波の電圧が一定のしきい値に達する点等である。
【００２１】
上記のように、パルスの発生間隔の長短の識別によらずに、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で計数手段が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定するようにすると、エンジンの始動時にエンジンが初爆を迎えてその回転速度が急激に上昇した場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間を正確に特定して、基準クランク角位置で発生したパルスを識別するすることができる。
【００２２】
本発明においては、エンジンに取り付けられた発電機が出力する交流電圧の波形の特異点を検出することにより、特定のクランク角位置を検出して、各検出区間において特定のクランク角位置が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定している。このように構成すると、ロータリエンコーダのような、クランク角位置を検出する特別な位置センサを用いることなく、リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定できるため、コストの上昇を招くことなく、基準クランク角位置の情報を正確に検出することができる回転情報検出装置を得ることができる。
【００２３】
本発明の好ましい態様では、発電機が発生する交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路と、パルサが各入りパルスを発生してから各入りパルスと対をなす抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路とが更に設けられる。
【００２４】
この場合計数手段は、波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、検出区間で検出対象位相が検出される回数を計数するように構成される。また基準クランク角位置識別手段は、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で計数手段が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別するように構成される。この場合、波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに位相信号が第１のレベルを示しているように、位相信号とパルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定される。
【００２５】
本発明の他の好ましい態様では、上記位相信号を得る信号系統に異常が生じたか否かを検出する異常検出手段と、異常検出手段により位相信号を得る信号系統の異常が検出されたときに、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別する異常時基準クランク角位置識別手段とが更に設けられる。
【００２６】
上記異常検出手段は、ロータの回転に伴って順次現れる複数の検出区間に亘って位相信号のレベル変化が検出されなかったときに位相信号を得る信号系統に異常があると判定するように構成するのが好ましい。
【００２７】
上記のように、位相信号の信号系統が異常であるときに、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定するようにすると、位相信号の供給系統に断線などの異常が生じて、位相信号が与えられなくなった場合でも、基準クランク角位置の情報を得て、エンジンを運転することができる。
【００２８】
本発明の他の好ましい態様では、回転情報検出装置が以下の要素により構成される。
（ａ）´エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを回転方向に配列し、１つのリラクタが取り除かれた部分をリラクタ欠落部としたロータと、リラクタのそれぞれの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して対をなす入りパルス及び抜けパルスを発生するパルサとを備えて、エンジンのクランク角位置が基準クランク角位置に一致したときにパルサがロータのいずれかのリラクタの前端側エッジまたは後端側エッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置。
（ｂ）´クランク軸の回転に同期してｎサイクルの交流電圧を出力する発電機。
（ｃ）´交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路。
（ｄ）´パルサが各対をなす入りパルスを発生してから抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路。
（ｅ）´波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、前記位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び前記位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、前記検出区間で前記検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段。
（ｆ）´エンジンの始動が完了するまでの間、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段が計数する計数値と他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第１の基準クランク角位置識別手段。
（ｇ）´エンジンの始動が完了した後、ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第２の基準クランク角位置識別手段。
この場合も、波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに位相信号が第１のレベルを示しているように、位相信号とパルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定される。
【００２９】
上記のように、エンジンの始動が完了するまでの間は、エンジンに取り付けられた発電機が出力する交流電圧から得た位相信号のレベルが変化する位相を検出対象位相（検出の対象とする交流電圧の波形の特異点）として、各検出区間において検出対象位相が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定するようにし、エンジンの始動が完了した後は、位相信号を用いずにロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによって、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定を行うようにすると、エンジンが始動した後、発電機の出力電圧が設定値を超えたときに発電機の出力を短絡するレギュレータが設けられていて、発電機の出力電圧の波形が歪む場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、基準クランク角位置の情報を得ることができる。
【００３０】
上記第２の基準クランク角位置識別手段は、波形整形回路から得られる一連のクランク角パルスにパルス番号を付けて該パルス番号からリラク欠落部が存在する検出区間を特定検出区間として予測する特定検出区間予測手段と、特定検出区間予測手段により予測された特定検出区間とその前の検出区間との長さを比較することにより、特定検出区間にリラクタ欠落部が存在するか否かを確認するリラクタ欠落部確認手段とにより構成するのが好ましい。
【００３１】
更に本発明においては、パルサが入りパルスを発生したとき及び（または）抜けパルスを発生した時の位相信号のレベルが第１のレベルであるときにエンジンが正回転していると判定し、パルサが入りパルスを発生したとき及び（または）抜けパルスを発生した時の位相信号のレベルが第２のレベルであるときにエンジンが逆回転していると判定する回転方向判定手段を更に設けるのが好ましい。
【００３２】
上記のように、回転方向判別手段を設けておくと、エンジンの逆転を検出することができるため、エンジンの始動時に始動操作力の不足によりエンジンが逆転しようとしたときに点火動作を阻止してエンジンの逆転を防止する安全措置を講じることを可能にすることができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、パルス発生間隔の長短を識別するのではなく、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で計数手段が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定するようにしたので、エンジンの始動時にエンジンが初爆を迎えてその回転速度が急激に上昇した場合や、回転速度の脈動が大きい場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間を正確に特定して、基準クランク角位置で発生したパルスを識別するすることができる。
【００３４】
また本発明においては、エンジンに取り付けられた発電機が出力する交流電圧の波形の特異点を検出することにより、特定のクランク角位置を検出して、各検出区間において特定のクランク角位置が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定するようにしたので、ロータリエンコーダのような、クランク角位置を検出する特別な位置センサを用いないでリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定することができる。従って、コストの上昇を招くことなく、基準クランク角位置の情報を正確に検出する回転情報検出装置を得ることができる。
【００３５】
更に本発明において、位相信号の信号系統が異常であるときに、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定するようにした場合には、位相信号の供給系統に断線などの異常が生じて、位相信号が与えられなくなった場合でも、基準クランク角位置の情報を得て、エンジンを運転することができる。
【００３６】
また本発明において、エンジンの始動が完了するまでの間は、エンジンに取り付けられた発電機が出力する交流電圧から得た位相信号のレベルが変化する位相を検出対象位相（検出の対象とする交流電圧の波形の特異点）として、各検出区間において検出対象位相が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定するようにし、エンジンの始動が完了した後は、位相信号を用いずにロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによって、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定を行うようにした場合には、エンジンが始動した後、発電機の出力電圧が設定値を超えたときに発電機の出力を短絡するレギュレータが設けられるために、発電機の出力電圧の波形が歪む場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定してエンジンの基準クランク角位置の情報を得ることができる。
【００３７】
更に本発明において、回転方向判別手段を設けた場合には、エンジンの逆転を検出することができるため、エンジンの始動時に始動操作力の不足によりエンジンが逆転しようとしたときに点火動作を阻止してエンジンの逆転を防止する安全措置を講じることを可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態のハードウェアの構成を概略的に示したもので、同図において１０はエンジンのクランク軸に回転子が取り付けられた磁石発電機で、図示の発電機は、クランク軸に取り付けられたカップ状の回転子ヨーク１１の周壁部の内周に永久磁石１２を取り付けてこれらの磁石を１６極に着磁することにより１６極の磁石界磁を構成した磁石回転子１３と、磁石回転子１３の内側に配置された固定子１４とからなっている。固定子１４は、磁石回転子の磁石界磁の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心（図示せず。）に３相の電機子コイルＬｕないしＬｗを巻回したもので、エンジンのケースやカバー等に設けられた固定子取り付け部に固定されている。この発電機は、その電機子コイルＬｕないしＬｗから、エンジンの回転に同期して３相の交流電圧を出力する。発電機１０が出力する３相交流電圧は、レギュレータを備えた整流器１５を通してバッテリ１６に与えられ、発電機１０の出力でバッテリ１６が充電されるようになっている。
【００３９】
また図示の例では、回転子ヨーク１１の外周に突起（歯）からなる多数のリラクタｒが形成され、回転子ヨーク１１とその外周に形成されたリラクタｒとにより、信号発生装置のロータＲが構成されている。図示のロータＲは、エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶように配列された８個のリラクタのうちの１つのリラクタを取り除いて、合計７個のリラクタを回転方向に配列した構成を有し、１つのリラクタが取り除かれた部分がリラクタ欠落部ｒ´となっている。７個のリラクタｒを識別するため、図示のように７個のリラクタに０ないし６の番号が付されている。
【００４０】
１８は、ロータＲに設けられた７個のリラクタのそれぞれのエッジを検出してパルスを発生するパルサ（パルス信号発生器）で、このパルサは、各リラクタｒの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出した時に図５（Ａ）に示すように、対をなす入りパルスＶs1及び抜けパルスＶs2を出力する。このようなパルサは、リラクタに対向する磁極部を先端に有する鉄心に巻回された信号コイルＬｓと、信号コイルが巻回された鉄心に磁気結合された永久磁石とを備えていて、リラクタの回転方向の前端側エッジ及び後端側エッジをそれぞれ検出したときに極性が異なるパルスを発生する。図示の例では、パルサ１８が各リラクタの回転方向の前端側エッジを検出したときに正極性のパルスＶs1を発生し、各リラクタの回転方向の後端側エッジを検出したときに負極性のパルスＶs2を発生するように信号コイルＬsが巻かれている。
【００４１】
回転子ヨーク１１とその外周に形成されたリラクタｒとにより構成されたロータＲと、パルサ１８とにより、信号発生装置が構成されている。本発明で用いる信号発生装置においては、エンジンのクランク角位置が基準クランク角位置に一致したときにパルサ１８がロータＲのいずれかのリラクタｒのエッジを検出してパルスを発生するように、パルサ１８の配設位置が設定されている。基準クランク角位置は、ロータＲのリラクタ欠落部ｒ´に対して一定の位相関係を有しているため、リラクタ欠落部ｒ´を特定することにより、基準クランク角位置を認識することができる。基準クランク角位置は、いずれのリラクタのエッジが検出される位置でもよいが、以下の説明では、パルサ１８が６番のリラクタｒの回転方向の前端側のエッジを検出して入りパルスＶs1を発生したときのクランク角位置を基準クランク角位置とする。
【００４２】
２０は、信号発生装置のロータＲのリラクタ欠落部ｒ´を検出して基準クランク角位置を検出するための演算処理を行う信号処理部で、発電機１０の電機子コイル（図示の例ではＵ相のコイルＬｕとＷ相のコイルＬｗ）から取り出した単相交流電圧Ｖｇを波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値Ｖt´以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号Ｖphを発生する位相信号発生回路２１と、パルサが出力するパルスを入力として、各対をなす入りパルスＶs1が発生してから抜けパルスＶs2が発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスＶcrを発生する波形整形回路２２と、位相信号Ｖph及びクランク角パルスＶcrが入力されたＣＰＵ（マイクロコンピュータ）２３とからなっている。
【００４３】
パルサ１８が出力するパルスＶs1，Ｖs2の波形、波形整形回路２２が出力するクランク角パルスＶcrの波形、発電機１０から得られる交流電圧Ｖgの波形及び位相信号発生回路２１から得られる位相信号Ｖphの波形をそれぞれ図５（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）及び（Ｅ）に示した。図５（Ａ）及び（Ｂ）において、波線で示した波形は、リラクタ欠落部がなかったとした場合に発生するパルスの波形及びクランク角パルスの波形を示したものであり、実際には発生しないものである。図５においては横軸にクランク角θをとっている。
【００４４】
図５（Ｂ）に示したクランク角パルスＶcrは、パルサ３が発生するパルスＶs1がしきい値Ｖtに達するクランク角位置からパルスＶs2がしきい値Ｖtに達するクランク角位置までの区間Ｈレベル（ハイレベル）を示し、他の区間はＬレベル（ローレベル）を示すパルスである。また図５（Ｅ）に示した位相信号Ｖphは、発電機から得られる交流電圧Ｖgの一方の半波の電圧がしきい値Ｖt´以上になる時のクランク角位置から、しきい値Ｖt´以下になる時のクランク角位置までの間第１のレベル（図示の例ではＨレベル）を示し、他の区間は第２のレベル（図示の例ではＬレベル）を示す矩形波信号である。
【００４５】
本発明の第１の実施形態では、ＣＰＵ２３に所定のプログラムを実行させることにより、図２に示すように、パルサ３が各リラクタｒのエッジを検出してパルスを発生するクランク角位置から次のリラクタを検出してパルスを発生するクランク角位置までの区間を検出区間として、各検出区間で交流電圧の波形の特異点が検出される回数を計数する計数手段３０と、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段３０が計数する計数値と他の検出区間で計数手段３０が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部ｒ´が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段３１と、パルサ３が入りパルスＶs1を発生したとき及び（または）抜けパルスＶs2を発生した時の位相信号のレベルが第１のレベル（この例ではＨレベル）であるときにエンジンが正回転していると判定し、パルサ３が入りパルスＶs1を発生したとき及び（または）抜けパルスＶs2を発生した時の位相信号のレベルが第２のレベルであるときにエンジンが逆回転していると判定する回転方向判定手段３２とが構成される。
【００４６】
上記検出区間は、パルサ３が各リラクタｒのエッジを検出してパルスを発生するクランク角位置から次のリラクタを検出してパルスを発生するクランク角位置までの区間であれば良く、下記のいずれの区間でもよい。
ａ．各入りパルスＶs1の発生位置から次の入りパルスＶs1の発生位置までの区間（各クラ    ンク角パルスＶcrの立上りエッジから次のクランク角パルスＶcrの立上りエッジまで    の区間）
ｂ．各入りパルスＶs1の発生位置から次の抜けパルスＶs2の発生位置までの区間（各クラ    ンク角パルスＶcrの立上りのエッジから次のクランク角パルスＶcrの立下りエッジま    での区間）
ｃ．各抜けパルスＶs2の発生位置から次の入りパルスＶs1の発生位置までの区間（各クラ    ンク角パルスＶcrの立下りエッジから次のクランク角パルスＶcrの立上りエッジまで    の区間）
ｄ．各抜けパルスＶs2の発生位置から次の抜けパルスＶs2の発生位置までの区間（各クラ    ンク角パルスＶcrの立下りエッジから次のクランク角パルスＶcrの立下りエッジまで    の区間）
【００４７】
ここでは、各入りパルスＶs1の発生位置から次の入りパルスＶs1の発生位置までの区間（各クランク角パルスＶcrの立上りエッジから次のクランク角パルスＶcrの立上りエッジまでの区間）θdを検出区間とし、位相信号Ｖphの立上りのエッジを検出対象位相として、クランク軸が検出区間θdを回転する間に検出対象位相が検出される回数を計数手段３０により計数する。
【００４８】
上記のような波形整形回路２２及び位相信号発生回路２１が設けられる場合、計数手段３０は、波形整形回路２２が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間θdとし、位相信号Ｖphのレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、検出区間で検出対象位相が検出される回数を計数するように構成される。
【００４９】
上記計数手段３０により得られる計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴの変化を図５（Ｃ）に示した。同図から明らかなように、リラクタ欠落部ｒ´が存在しない検出区間θdにおいて計数手段３０により計数される計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴは「１」であるが、リラクタ欠落部ｒ´が存在する検出区間θdにおいて計数手段３０により計数される計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴは「２」である
【００５０】
このように、計数手段３０の計数値は、リラクタ欠落部が存在する検出区間とリラクタ欠落部が存在しない検出区間とで相違するため、この計数値の相違からリラクタ欠落部が存在する検出区間θdを特定することができる。このようにして、リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定することができると、その検出区間に対して一定の位相関係を有する基準クランク角位置でパルサが発生したパルスがいずれであるかを識別することができる。本実施形態では、リラクタ欠落部ｒ´が存在する検出区間θdが特定されたときに、その検出区間の終了位置で発生するクランク角パルスＶcrに６番の番号を付け、以下順次発生するクランク角パルスＶcrに５，４，３，２，１，０の番号をつけて、各クランク角パルスを識別する。このように、各クランク角パルスに番号をつけて識別すると、各クランク角パルスの立上りエッジ（入りパルスの発生位置）及び立下りエッジ（抜けパルスの発生位置）のクランク角位置を特定することができる。本実施形態では、６番の入りパルスＶs1を基準パルスとして認識し、この基準パルスの発生位置を基準クランク角位置として認識する。
【００５１】
なお上記の説明は一例を示したものであり、６番の入りパルス以外の他の任意のパルス
を基準パルスとするように、パルサが各パルスを発生する位置とエンジンのクランク角位置との関係を設定することもできる。
【００５２】
上記のように、リラクタ欠落部が存在する検出区間θdで計数手段３０が計数する計数値と、他の検出区間θdで計数手段３０が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定するようにすると、エンジンの始動時にエンジンが初爆を迎えてその回転速度が急激に上昇した場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間を正確に特定して、基準クランク角位置で発生したパルスを識別するすることができる。
【００５３】
上記のように、信号発生装置と、位相信号発生回路とを設けると、エンジンが正回転している時には、図５に見られるように、パルサ３が入りパルスＶs1を発生した時（クランク角パルスの立上りエッジが検出された時）及び抜けパルスＶs2を発生した時（クランク角パルスの立下りエッジが検出された時）の位相信号のレベルが共に第１のレベル（この例ではＨレベル）になっている。これに対し、エンジンが逆回転したときには、図６の右半分に示したように、パルサ３が入りパルスＶs1を発生したとき及び抜けパルスＶs2を発生した時の位相信号のレベルが共に第２のレベル（本実施形態ではＬレベル）になる。従って、パルサ３が入りパルスＶs1を発生したとき及び（または）抜けパルスＶs2を発生した時の位相信号のレベルが第１のレベル（この例ではＨレベル）であるときにエンジンが正回転していると判定することができ、パルサ３が入りパルスＶs1を発生したとき及び（または）抜けパルスＶs2を発生した時の位相信号のレベルが第２のレベルであるときにエンジンが逆回転していると判定することができる。
【００５４】
このように、回転方向判定手段を設けておくと、エンジンの逆転を検出することができるため、エンジンの始動時に始動操作力の不足によりエンジンが逆転しようとしたときにそれを検出して点火動作を阻止することにより、エンジンの逆転を防止することができる。
【００５５】
第２の実施形態
本発明の第２の実施形態では、図３に示すように、位相信号Ｖphを得る信号系統に異常が生じたか否かを検出する異常検出手段３３と、異常検出手段３３により位相信号を得る信号系統の異常が検出されたときに、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間θdの長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別する異常時基準クランク角位置識別手段３４とが更に設けられている。その他の点は図２に示した実施形態と同様である。
【００５６】
異常検出手段３３は、ロータの回転に伴って順次現れる複数の検出区間θdに亘って位相信号Ｖphのレベル変化が検出されなかったときに位相信号Ｖphを得る信号系統に異常があると判定するように構成されている。
【００５７】
断線などの原因により位相信号Ｖphが得られなくなると、計数手段３０が検出対象位相（交流電圧の特異点）が現れる回数を計数することができなくなるため、基準クランク角位置識別手段３１はリラクタ欠落部ｒ´が存在する検出区間θdを特定することができなくなり、基準クランク角位置の識別を行うことができなくなる。そこで本実施形態のように、異常検出手段３３と、異常時基準クランク角位置識別手段３４とを設けて、異常検出手段３３により位相信号を得る信号系統の異常が検出されたときに、異常時基準クランク角位置識別手段３４で、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間θdの長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別するようにしておくと、位相信号の信号系統に異常が生じた場合でも基準クランク角位置の情報を得て、エンジンの制御を正常に行わせることができる。
【００５８】
第３の実施形態
本発明の第３の実施形態では、ＣＰＵに所定のプログラムを実行させることにより、図４に示すように、波形整形回路２２が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、位相信号Ｖphのレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び位相信号Ｖphのレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、検出区間θdで検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段３０と、エンジンの始動が完了したか否かを判定する始動完了判定手段３５と、エンジンの始動が完了するまでの間、リラクタ欠落部が存在する検出区間で計数手段３０が計数する計数値と他の検出区間で計数手段３０が計数する計数値とが異なることを利用してリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第１の基準クランク角位置識別手段３１Ａと、エンジンの始動が完了した後、ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することによりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第２の基準クランク角位置識別手段３１Ｂと、回転方向判定手段３２とが構成される。
【００５９】
この場合も、波形整形回路２２が各クランク角パルスを発生したときに前記位相信号が前記第１のレベルを示しているように、前記位相信号と前記パルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定されている。
【００６０】
図４に示した例では、第２の基準クランク角位置識別手段３１Ｂが、波形整形回路２２から得られる一連のクランク角パルスにパルス番号を付けて該パルス番号から、リラク欠落部が存在する検出区間を特定検出区間として予測する特定検出区間予測手段３６と、特定検出区間予測手段３６により予測された特定検出区間とその前の検出区間との長さを比較することにより、特定検出区間にリラクタ欠落部が存在するか否かを確認するリラクタ欠落部確認手段３７とにより構成されている。
【００６１】
図４に示した実施形態では、エンジンの始動が完了するまでの間、エンジンに取り付けられた発電機が出力する交流電圧から得た位相信号のレベルが変化する位相を検出対象位相（交流電圧の波形の特異点）として、各検出区間において検出対象位相が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定する。
またエンジンの始動が完了した後は、位相信号を用いずにロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによって、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定を行う。
【００６２】
一般にエンジンに取り付けられている発電機は、バッテリを充電したり、他の負荷を駆動したりするために用いられるが、エンジンにより駆動される発電機では、エンジンの回転速度の上昇に伴ってその出力電圧が上昇して負荷にとって過大になるため、レギュレータ（電圧調整器）を設けて、発電機の出力電圧を調整するようにしている。上記の実施形態のように、発電機１０が磁石発電機である場合には、発電機の出力電圧が過大になったときに該発電機の出力を短絡する短絡式のレギュレータがよく用いられる。このような短絡式のレギュレータが設けられている場合には、エンジンの始動が完了してレギュレータが働くようになると、発電機の出力電圧Ｖgの波形がレギュレータの動作時（短絡時）に、図７（Ｂ）の３サイクル目以降の波形のように大きく歪む。そのため、位相信号Ｖphの信号幅が変動し、位相信号Ｖphのレベルが変化する位相を検出対象位相（交流電圧の波形の特異点）として、各検出区間において検出対象位相が何回検出されるかによって、リラクタ欠落部が含まれる検出区間を特定する方法をとることができなくなる。
【００６３】
これに対し、エンジンの始動が完了し、その回転速度がある程度上昇している状態では、クランク軸が等速回転している状態にあるため、従来技術で用いられていた方法と同様に、検出区間の長短によりリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定する方法をとっても、リラクタ欠落部の誤認が生じるおそれはなくなる。従って、本実施形態では、エンジンの始動が確認された後のリラクタ欠落部の検出を、位相信号を用いずに、従来技術と同様に、ロータの回転に伴って順次現れる検出区間の長さを比較することによって行う。
【００６４】
このように構成すると、エンジンが始動した後、発電機の出力電圧が設定値を超えたときに発電機の出力を短絡するレギュレータが設けられていて、発電機の出力電圧の波形が歪む場合でも、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定して、基準クランク角位置の情報を得ることができる。
【００６５】
しかしながら、エンジンの運転中、すべての検出区間の長短の判別処理を行うようにすると、ＣＰＵにかかる負担が大きくなり、点火位置の演算や、燃料噴射時間の演算など、エンジンの運転に必要な他の演算処理を行うのに用いることができる時間が短くなってしまう。そこで、本実施形態では、第２の基準クランク角位置識別手段３１Ｂを、特定検出区間予測手段３６と、リラクタ欠落部確認手段３７とにより構成している。
【００６６】
特定検出区間予測手段３６は、波形整形回路から得られる一連のクランク角パルスにパルス番号を付けて該パルス番号からリラク欠落部が存在する検出区間を特定検出区間として予測する。今の例では、第１の基準クランク角位置識別手段３１Ａにより特定されたリラクタ欠落部が存在する検出区間を元に、パルサ３が発生する一連のパルスにパルス番号０ないし６をつけて、一連のクランク角パルスを識別し、パルス番号０のクランク角パルスＶcrが発生した後の検出区間をリラクタ欠落部が存在する特定検出区間として予測する。またリラクタ欠落部確認手段３７は、予測された特定検出区間とその前の検出区間との長さを比較することにより、特定検出区間にリラクタ欠落部が存在するか否か（予測が正しいか否か）を確認する。
【００６７】
このように、リラクタ欠落部が存在する筈の検出区間を予測して、その予測が正しいか否かの確認のみを行うようにすると、すべての検出区間とのその前の検出区間との長短を比較する処理を行う場合に比べて、ＣＰＵにかかる負担を少なくすることができ、クランク軸が１回転するのに要する時間のうち、点火制御や燃料噴射制御などの他の制御のために必要な演算処理を行うために当てることができる時間を長くすることができる。
【００６８】
図４に示した実施形態において、回転方向判定手段３２以外の機能実現手段を構成するためにＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートを図９ないし図１１に示した。図９及び図１０はパルサが入りパルスを発生する毎に実行される入りパルス割込みルーチンを示し、図１１は位相信号の立上りエッジが認識されたときに実行される位相信号立上りエッジ割込みルーチンを示している。
【００６９】
位相信号Ｖphの立上りのエッジが検出される毎に図１１の割り込みルーチンが実行され、計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが１ずつインクリメントされる。
【００７０】
パルサが入りパルスＶs1を発生して、クランク角パルスＶcrが発生する毎に図９及び図１０に示した割り込みルーチンが実行される。このルーチンでは、先ず図９のステップ１が実行されて、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定が完了しているか否かを判定する。その結果、欠落部が存在する検出区間の特定が完了していないと判定されたときには、ステップ２に進んでエンジンの始動が完了したか否かを判定する。エンジンの始動が完了したか否か判定は、エンジンの回転速度と所定の判定速度との比較により行うことができる。即ち、エンジンの回転速度が判定速度以上になったことが検出されたときに、エンジンの始動が完了したと判定することができる。
【００７１】
ステップ２でエンジンの始動が完了していないと判定されたときには、ステップ３に進んで、発電機から位相信号発生回路を通して位相信号が与えられていないことを示す位相ＥＲＲＯＲ信号が発生しているか否かを判定する。その結果ＥＲＲＯＲ信号が発生していないときには、ステップ４に進んで計数手段による計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが０であるか否かを判定する。ステップ４でＭＡＧＵＰＣＮＴが０であると判定されたときにはステップ５に進んで前回このルーチンを実行した際にもＭＡＧＵＰＣＮＴが０であったか否かを判定し、その結果前回もＭＡＧＵＰＣＮＴが０であったと判定されたときには、ステップ６に移行して位相信号が異常であるとの判定（位相エラー判定）をして位相ＥＲＲＯＲ信号を発生させ、このルーチンを終了する。ステップ５で前回はＭＡＧＵＰＣＮＴが０でなかったと判定されたときには、ステップ７に進んで前回（次にこのルーチンを実行した際の前回）は０であったことを示すフラグをセットした後、ステップ８で今回の検出区間がリラクタ欠落部が存在する区間ではないと判定し、更にステップ９で計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴを０としてこのルーチンを終了する。
【００７２】
またステップ４で計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが０でないと判定されたときには、ステップ１０に進んで計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが１であるか否かを判定し、ＭＡＧＵＰＣＮＴが１である場合には、ステップ８に移行する。またステップ１０でＭＡＧＵＰＣＮＴが１でないと判定された場合にはステップ１１に進んで直前の検出区間（パルス番号６のクランク角パルスＶcrの立上りエッジ、即ち６番の入りパルスの発生時に終了する検出区間）がリラクタ欠落部が存在する区間であるとして、欠落部が存在する検出区間の特定を完了し、この割り込みルーチンを実行している際に発生しているクランク角パルスＶpにつけるパルス番号ＰＬＳＮＵＭを６とする処理を行った後、計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴを０にリセットするステップ９に移行する。
【００７３】
ステップ３において、位相ＥＲＲＯＲ信号が発生している（位相信号の信号系統に異常がある）と判定されたときには、ステップ１２に進んで今の検出区間をクランク軸が回転するのに要した時間Ｔiと前回の検出区間をクランク軸が回転するのに要した時間Ｔi-1に認識定数αを乗じたものとを比較して、Ｔi≧αＴi-1であると判定されたときにステップ１１に移行してリラクタ欠落部が存在する検出区間の特定を完了し、パルス番号ＰＬＳＮＵＭを６としてこのルーチンを終了する。ステップ１２でＴi≧αＴi-1でないと判定されたときには、以後何もしないでこのルーチンを終了する。
なおクランク軸が検出区間を回転するのに要した時間Ｔi及びＴi-1は、検出区間の開始位置及び終了位置でそれぞれタイマの計数値を読み取ることにより求めることができる。パルス番号０のパルスが発生したときに求められた時間を時間Ｔi-1としてメモリに記憶させておく。
【００７４】
図９のステップ１において、リラクタ欠落部が存在する検出区間の特定が完了していると判定されたときには、図１０のステップ１３のパルス番号ＰＬＳＮＵＭによる分岐処理に移行する。この処理において、パルス番号ＰＬＳＮＵＭが６であるときには、ステップ１４に進んでエンジンの始動が完了したか否かを判定し、その結果エンジンの始動が完了していないと判定されたときには、ステップ１５に進んで位相ＥＲＲＯＲ信号が発生しているか否かを判定する。その結果位相ＥＲＲＯＲ信号が発生していないと判定されたときには、ステップ１６に進んで計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが２以上であるか否かを判定し、計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが２以上でない場合には、ステップ１７に進んで欠落部特定完了フラグをクリアし、このルーチンを終了する。ステップ１４でエンジンの始動が完了したと判定されたとき及びステップ１５において位相ＥＲＲＯＲ信号が発生していると判定されたときには、ステップ１８に進んで今の検出区間をクランク軸が回転するのに要した時間Ｔiと前回の検出区間をクランク軸が回転するのに要した時間Ｔi-1に認識定数αを乗じたものとを比較し、Ｔi≧αＴi-1であると判定されたときにステップ１９に進んでパルス番号ＰＬＳＮＵＭが６のパルスが発生したときに行う必要がある処理（パルス番号が６のパルスの発生位置を基準クランク角位置とする場合には、点火タイマのセットや噴射タイマのセット等）を行った後、このルーチンを終了する。ステップ１６において計数値ＭＡＧＵＰＣＮＴが２以上であると判定されたときにもステップ１９に進んでパルス番号ＰＬＳＮＵＭが６のパルスが発生したときに行う必要がある処理を行った後、このルーチンを終了する。
【００７５】
図１０のステップ１３において、今回の割り込み開始時に発生したパルスのパルス番号ＰＬＳＮＵＭが５であると判定されたときには、ステップ２０に進んでパルス番号ＰＬＳＮＵＭが５のパルスの発生時に行う処理を行った後、この割り込みルーチンを終了する。またステップ１３において今回の割り込み開始時に発生したパルスのパルス番号ＰＬＳＮＵＭが４であると判定されたときには、ステップ２１に進んでパルス番号ＰＬＳＮＵＭが４のパルスの発生時に行う処理を行った後、この割り込みルーチンを終了する。同様に、ステップ１３においてパルス番号が３，２，１及び０であるとそれぞれ判定されたときには、ステップ２２，２３，２４及び２５に進んで、パルス番号ＰＬＳＮＵＭが３，２，１及び０のパルスの発生時に行う処理を行った後、この割り込みルーチンを終了する。
【００７６】
図９ないし図１１に示したアルゴリズムによる場合には、図９のステップ２及び図１０のステップ１４により、始動完了判定手段３５が構成され、図１１の割り込みルーチンにより計数手段３０が構成される。更に、図９のステップ４，５，７，８，１０及び１２と図１０のステップ１６及び１９とにより、第１の基準クランク角位置識別手段３１Ａが構成され、図９のステップ３，４，５，６と、図１０の１５とにより、異常判定手段３３が構成される。また図１０のステップ１３においてパルス番号が６であるときにステップ１４に移行する過程により、特定検出区間予測手段３６が構成され、図１０のステップ１８とステップ１９とにより、リラクタ欠落部確認手段３７が構成される。
【００７７】
また図４の実施形態において、回転方向判定手段３２と、この判定手段によりエンジンが逆転していると判定されたときにエンジンの点火を阻止する処理を行う場合にＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートを図１２に示した。図１２はパルサが抜けパルスＶs2を発生する毎に（クランク角パルスＶcrの立上りエッジが認識される毎に）実行される抜けパルス割込みルーチンで、このルーチンのステップ１ではリラクタ欠落部が存在する検出区間の特定が完了しているか否かを判定し、その特定が完了していない場合には、以後何もしないでこのルーチンを終了する。ステップ１でリラクタ欠落部が存在する検出区間の特定が完了していると判定されたときには、ステップ２のパルス番号による分岐処理に移行する。この分岐処理では、パルス番号が６であるときにステップ３に進んでパルス番号が６のパルスの発生時に行う処理を行わせ、パルス番号が５，４及び３であるときにはそれぞれステップ４，５及び６に進んで、パルス番号が５のパルスの発生時に行う処理、パルス番号が４のパルスの発生時に行う処理及びパルス番号が３のパルスの発生時に行う処理を行わせたのちこのルーチンを終了する。またパルス番号が２であるときには、ステップ７に進んで、位相信号ＶphがＨレベルであるか否かを判定し、Ｈレベルであるとき（エンジンが正転しているとき）には、ステップ８に進んでエンジンの点火動作を行わせる。その後ステップ９でパルス番号が２のパルスの発生時に行う処理を行わせた後このルーチンを終了する。ステップ７で位相信号ＶphのレベルがＨレベルでない（エンジンが逆転している）と判定されたときには、点火動作を行わせずにステップ９に移行する。即ち、エンジンが逆転していると判定されたときには、エンジンの点火を禁止して、エンジンを停止させる。
【００７８】
またパルス番号が１であるとき及び０であるときにはそれぞれステップ１０及び１１に進んでパルス番号が１のパルスの発生時に行う処理及びパルス番号が０のパルスの発生時に行う処理を行った後、このルーチンを終了する。
【００７９】
図１２に示したアルゴリズムによる場合には、ステップ７により回転方向判定手段が構成される。
【００８０】
上記の実施形態では、バッテリを充電するための出力を発生する３相の電機子コイルのうちの一相から位相信号を発生させるための交流電圧を取り出しているが、図８に示したように、位相信号を得るために発電機内に専用の単相電機子コイルＬ1を別途設けて、この単相電機子コイルから位相信号を発生させるための交流電圧Ｖgを得るようにしてもよい。このように構成する場合には、レギュレータが動作しても交流電圧Ｖgの波形が歪むことがないため、極低速時から高速時まで検出方法を変えることなく、各検出区間で位相信号の検出対象位相が検出される回数からリラクタ欠落部が存在する検出区間を特定する方法により基準クランク角位置の識別を行うことができる。
【００８１】
上記の実施形態では、３相の発電機を用いているが単相の交流発電機を用いてもよいのはもちろんである。
【００８２】
上記の各実施形態では、発電機がクランク軸の１回転当たり８サイクルの交流電圧を発生し、信号発生装置のロータに７個のリラクタを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発電機としては、クランク軸と同期回転してｎサイクル（ｎは４以上の偶数）の交流電圧を出力するものを用いることができる。また信号発生装置としては、エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶように配列されたｎ個（ｎは４以上の偶数）のリラクタのうちの１つのリラクタを取り除いて、合計ｎ−１個のリラクタを回転方向に配列した構成を有し、１つのリラクタが取り除かれた部分をリラクタ欠落部としたロータと、このロータに設けられたｎ−１個のリラクタのそれぞれのエッジを検出してパルスを発生するパルサとを備えて、エンジンのクランク角位置が基準クランク角位置に一致したときにパルサがロータのいずれかのリラクタのエッジを検出してパルスを発生するように構成されたものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態で用いるハードウェアの構成を示した回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の全体的な構成を示したブロック図である。
【図５】本発明に係わる検出装置の各部の信号波形をクランク角に対して示した波形図である。
【図６】本発明の各実施形態において、エンジンが始動時に逆転した場合の各部の信号波形をクランク角に対して示した波形図である。
【図７】本発明の実施形態において、発電機の出力電圧がレギュレータにより調整される場合の各部の信号波形をクランク角に対して示した波形図である。
【図８】本発明の実施形態で用いるのに適した他のハードウェアの構成を示した回路図である。
【図９】図４に示した実施形態の機能実現手段を構成するためにＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートの一部である。
【図１０】図４に示した実施形態の機能実現手段を構成するためにＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートの他の部分である。
【図１１】図４に示した実施形態において計数手段を構成するためにＣＰＵが実行する割り込みルーチンのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１２】図４に示した実施形態において回転方向判定手段とその判定結果に応じてエンジンの点火を制御する手段とを構成するためにＣＰＵに実行させるプログラムのアルゴリズムを示したフローチャートである。
【図１３】従来の検出装置で用いるハードウェアの構成を示した回路図である。
【図１４】図１３に示した検出装置の各部の信号波形を示した波形図である。
【図１５】従来の検出装置においてエンジンの始動時に初爆を迎えた際の信号波形を示した波形図である。
【図１６】従来の検出装置においてエンジンが正転から逆転に転じた際の動作を説明するための発電機のロータの概略正面図である。
【図１７】従来の検出装置においてエンジンが逆転した場合の信号波形を示した波形図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０  発電機
１１  回転子ヨーク
１２  永久磁石
１３  磁石回転子
１４  固定子
１５  レギュレータ付きの整流器
１６  バッテリ
２０  信号処理部
２１  位相信号発生回路
２２  波形整形回路
２３  ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）
３０  計数手段
３１  基準クランク角位置識別手段
３２  回転方向判定手段
３３  異常検出手段
３４  異常時基準クランク角位置識別手段
３５  始動完了判定手段
３６  特定検出区間予測手段
３７  リラクタ欠落部確認手段
【図１】
2005171769.tif 000003
【図２】
2005171769.tif 000004
【図３】
2005171769.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005171769.tif 000007
【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】
2005171769.tif 000013
【図１２】
2005171769.tif 000014
【図１３】
2005171769.tif 000015
【図１４】
2005171769.tif 000016
【図１５】
2005171769.tif 000017
【図１６】
2005171769.tif 000018
【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、前記リラクタのそれぞれの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して対をなす入りパルス及び抜けパルスを発生するパルサとを備えて、前記エンジンのクランク角位置が前記基準クランク角位置に一致したときに前記パルサが前記ロータのいずれかのリラクタの前端側エッジまたは後端側エッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置と、
前記クランク軸の回転に同期してｎ×ｍサイクル（ｍは１以上の整数）の交流電圧を出力する発電機と、
前記交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路と、
前記パルサが各入りパルスを発生してから各入りパルスと対をなす抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路と、
前記波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、前記位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び前記位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、前記検出区間で前記検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段と、
前記リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と、他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する基準クランク角位置識別手段とを具備し、
前記波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに前記位相信号が第１のレベルを示しているように、位相信号とパルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定されること、
を特徴とするエンジンの回転情報検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記位相信号を得る信号系統に異常が生じたか否かを検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により前記位相信号を得る信号系統の異常が検出されたときに、前記ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することにより前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定された検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する異常時基準クランク角位置識別手段と、
が更に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記異常検出手段は、前記ロータの回転に伴って順次現れる複数の検出区間に亘って前記位相信号のレベル変化が検出されなかったときに前記位相信号を得る信号系統に異常があると判定するように構成されている請求項３に記載のエンジンの回転情報検出装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
エンジンの基準クランク角位置の情報を含む回転情報を検出する回転情報検出装置であって、
前記エンジンのクランク軸の回転方向に等角度間隔で並ぶｎ個（ｎは３以上の整数）のリラクタのうちの１つのリラクタを欠落させて、合計ｎ−１個のリラクタを前記回転方向に配列し、前記１つのリラクタを欠落させた部分をリラクタ欠落部としたロータと、前記リラクタのそれぞれの回転方向の前端側のエッジ及び後端側のエッジをそれぞれ検出して対をなす入りパルス及び抜けパルスを発生するパルサとを備えて、前記エンジンのクランク角位置が前記基準クランク角位置に一致したときに前記パルサが前記ロータのいずれかのリラクタの前端側エッジまたは後端側エッジを検出してパルスを発生するように構成された信号発生装置と、
前記クランク軸の回転に同期してｎ×ｍサイクル（ｍは１以上の整数）の交流電圧を出力する発電機と、
前記交流電圧を波形整形して、該交流電圧の一方の極性の半波の電圧がしきい値以上になっている期間第１のレベルを示し、他の期間は第２のレベルを示す位相信号を発生する位相信号発生回路と、
前記パルサが各入りパルスを発生してから各入りパルスと対をなす抜けパルスを発生するまでの間所定のレベルを保持するクランク角パルスを発生する波形整形回路と、
前記波形整形回路が発生する各クランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置から次のクランク角パルスのいずれかのエッジに対応するクランク角位置までの区間を検出区間とし、前記位相信号のレベルが第１のレベルから第２のレベルへと変化する位相及び前記位相信号のレベルが第２のレベルから第１のレベルへと変化する位相のうちの少なくとも一方を検出対象位相として、前記検出区間で前記検出対象位相が検出される回数を計数する計数手段と、
前記エンジンの始動が完了するまでの間、前記リラクタ欠落部が存在する検出区間で前記計数手段が計数する計数値と他の検出区間で前記計数手段が計数する計数値とが異なることを利用して前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第１の基準クランク角位置識別手段と、
前記エンジンの始動が完了した後、前記ロータの回転に伴って順次現れる前記検出区間の長さを比較することにより前記リラクタ欠落部が存在する検出区間を特定して、特定した検出区間を元に前記基準クランク角位置で発生したパルスを識別する第２の基準クランク角位置識別手段とを具備し、
前記波形整形回路が各クランク角パルスを発生したときに前記位相信号が前記第１のレベルを示しているように、前記位相信号と前記パルサが発生する一連のパルスとの位相関係が設定されていること、
を特徴とするエンジンの回転情報検出装置。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2005171769.tif 000020
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005171769.tif 000021
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2005171769.tif 000022