(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンのクランク軸に設けられ前記クランク軸の回転方向に複数の第１被検出片を等間隔で備えた第１回転体のその等間隔毎の回転角度位置を検出する回転角度位置検出装置であって、
前記第１回転体の前記複数の第１被検出片の回転軌道近傍に配置されて前記第１被検出片の接近に感応して第１検知信号を発生する第１ピックアップと、
前記内燃エンジンのカム軸に設けられ前記第１回転体と１／２の速度比をもって連動して回転し前記カム軸の回転方向に複数の第２被検出片を不等間隔で備えた第２回転体と、
前記第２回転体の前記複数の第２被検出片の回転軌道近傍に配置されて前記第２被検出片の接近に感応して第２検知信号を発生する第２ピックアップと、
前記第１検知信号の発生毎に前記第２検知信号の発生の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記第２検知信号の発生の有無の今回から複数回前までの検出結果を検出順に記憶し、その記憶内容に応じて前記クランク軸の７２０度の回転角度内の複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１であるか否かを判定し、その１の特定の回転角度位置を判定した後、前記第１検知信号の発生数を計数して前記特定の回転角度位置以外の前記クランク軸の７２０度の回転角度内の回転角度位置を判定する回転角度位置判定手段と、を備えたことを特徴とする回転体の回転角度位置検出装置。
【請求項２】
前記回転角度位置判定手段が前記特定の回転角度位置を判定したとき前回判定の回転角度位置が前記特定の回転角度位置の１つ前の回転角度位置であったか否かを判別する手段を含み、前記前回判定の回転角度位置がその１つ前の回転角度位置ではないときノイズ発生と判定することを特徴とする請求項１記載の回転体の回転角度位置検出装置。
【請求項３】
前記第１検知信号の発生数の計数値が前記第１回転体の総回転角度位置の数を越えたか否かを判別する手段を含み、前記第２検知信号の発生がない限りにおいて前記第１検知信号の発生数の計数値が前記第１回転体の総回転角度位置の数を越えたとき前記第２ピックアップの接続系の断線と判定することを特徴とする請求項１記載の回転体の回転角度位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の回転角度位置を検出する回転角度位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンへ燃料をインジェクタによって噴射供給するための燃料噴射タイミングや点火プラグに火花放電させる点火タイミングを制御する場合に、エンジンのクランク軸の回転角度位置を回転角度位置検出装置によって検出し、その検出回転角度位置に基づいてそれらのタイミングが設定されている。回転角度位置はステージと呼ばれる番号で表され、基準の回転角度位置をステージ０としている（例えば、特開昭６１−２７７８４５号公報）。
【０００３】
従来の回転角度位置検出装置においては、２つの円盤状の回転体が設けられ、その一方の第１回転体はクランク軸の回転に連動して回転するようにされ、その外周部に凸部の如き複数の被検出片が等間隔で形成されている。他方の第２回転体はクランク軸の回転速度の半分の速度で回転するようにされ、その外周部に単一の被検出片が基準の回転角度位置に対応させて形成されている。第１回転体の複数の被検出片の回転軌道近傍に第１ピックアップが配置されて被検出片の接近に感応して第１ピックアップは第１検知信号を発生し、第２回転体の被検出片の回転軌道近傍に第２ピックアップが配置されて被検出片の接近に感応して第２ピックアップは第２検知信号を発生するように構成されている。第２ピックアップから第２検知信号が発生した時点直後の第１ピックアップからの第１検知信号をステージ０とし、その後は第１検知信号の発生数を計数しその計数値から回転角度位置としてのステージを判定することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の回転角度位置検出装置においては、第２ピックアップから基準の回転角度位置を示す第２検知信号が検出された後、回転角度位置が初めて確定するので、第１及び第２回転体が回転を開始してから例えば、第１回転体が７２０度近く回転しなければ第２検知信号が発生しない場合があり、このような場合には回転角度位置が確定するまでに時間が掛かるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、回転体の回転が開始してから比較的早急に回転角度位置を確定することができる回転体の回転角度位置検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転体の回転角度位置検出装置は、内燃エンジンのクランク軸に設けられそのクランク軸の回転方向に複数の第１被検出片を等間隔で備えた第１回転体のその等間隔毎の回転角度位置を検出する回転角度位置検出装置であって、第１回転体の複数の第１被検出片の回転軌道近傍に配置されて第１被検出片の接近に感応して第１検知信号を発生する第１ピックアップと、内燃エンジンのカム軸に設けられ第１回転体と１／２の速度比をもって連動して回転し回転方向に複数の第２被検出片を不等間隔で備えた第２回転体と、第２回転体の複数の第２被検出片の回転軌道近傍に配置されて第２被検出片の接近に感応して第２検知信号を発生する第２ピックアップと、第１検知信号の発生毎に第２検知信号の発生の有無を検出する検出手段と、検出手段による第２検知信号の発生の有無の今回から複数回前までの検出結果を検出順に記憶し、その記憶内容に応じてクランク軸の７２０度の回転角度内の複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１であるか否かを判定し、その１の特定の回転角度位置を判定した後、第１検知信号の発生数を計数して特定の回転角度位置以外のクランク軸の７２０度の回転角度内の回転角度位置を判定する回転角度位置判定手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
かかる構成の本発明の回転角度位置検出装置によれば、内燃エンジンのクランク軸の回転方向に複数の第１被検出片を等間隔で備えた第１回転体と１／２の速度比をもって連動して回転しカム軸の回転方向に複数の第２被検出片を不等間隔で備えた第２回転体が設けられ、第２回転体の各第２被検出片の接近に感応して第２検知信号が第２ピックアップから発生される。第１回転体の回転に従って第１ピックアップから第１検知信号が発生する毎に第２ピックアップからの第２検知信号の発生の有無を検出し、第２検知信号の発生の有無の今回から複数回前までの検出結果を検出順に記憶し、その記憶内容に応じてクランク軸の７２０度の回転角度内の複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１であるか否かを判定し、その１の特定の回転角度位置を判定した後、第１検知信号の発生数を計数して特定の回転角度位置以外のクランク軸の７２０度の回転角度内の回転角度位置を判定することが行なわれる。よって、複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１が判定されると、回転角度位置は確定されるので、回転体の回転が開始されてから比較的早急に回転角度位置を確定することができる。
【０００８】
また、本発明の回転角度位置検出装置によれば、回転角度位置判定手段が特定の回転角度位置を判定したとき前回判定の回転角度位置が特定の回転角度位置の１つ前の回転角度位置であったか否かを判別する手段を備えているので、前回判定の回転角度位置がその１つ前の回転角度位置ではないときノイズ発生により誤動作が起きたと判定することができ、メンテナンスの際の故障検出や動作チェックが容易となる。
【０００９】
更に、本発明の回転角度位置検出装置によれば、第１検知信号の発生数の計数値が第１回転体の総回転角度位置の数を越えたか否かを判別する手段を備えているので、第１検知信号の発生数の計数値が第１回転体の総回転角度位置の数を越えたとき第２ピックアップの接続系の断線と判定することができる。よって、同様に、メンテナンスの際の故障検出や動作チェックが容易となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明による回転角度位置検出装置を適用した内燃エンジンのエンジン制御システムを示している。エンジン制御システムにおいて、クランク角センサ１は２組の回転体２，３及び電磁ピックアップ４，５を有している。第１回転体２はエンジンのクランク軸６の回転に連動して矢印Ａの方向に回転し、クランク軸の回転速度と同一速度で回転する。回転体２の外円周上には磁性材からなる１２個の凸部（第１被検出片）２ａが３０度の間隔で連続して設けられ、電磁ピックアップ（第１ピックアップ）４は回転体２の外周近傍に配置されている。エンジンのクランク軸６の回転に連動して回転体２が３０度だけ回転する毎に電磁ピックアップ４からクランクパルス（第１検知信号）が発生するようになっている。第２回転体３はクランク軸６の回転に半分の速度で矢印Ｂの方向に連動回転するカム軸７に取り付けられている。回転体３の外円周上には磁性材からなる３個の凸部（第２被検出片）３ａが３０度、１５０度及び１８０度の間隔で設けられ、電磁ピックアップ（第２ピックアップ）５は回転体３の外周近傍に配置されている。エンジンのクランク軸６の回転に連動して回転体３が回転し、回転体３の凸部３ａが電磁ピックアップ５に接近すると電磁ピックアップ５からシリンダパルス（第２検知信号）が発生するようになっている。シリンダパルスはクランク軸６の回転角度では６０度、３００度及び３６０度の間隔で発生する。また、このシリンダパルスはクランクパルスの発生時点間に発生するように設定されている。
【００１１】
クランク角センサ１の電磁ピックアップ４，５の各出力にはＥＣＵ(Electric Control Unit：電子制御ユニット)１１が接続されている。ＥＣＵ１１は、ＣＰＵ１２、ＲＡＭ１３，ＲＯＭ１４、カウンタ１５，出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１６及びＡ／Ｄ変換器１７を備えている。電磁ピックアップ４の出力クランクパルスはＣＰＵ１２及びカウンタ１５に供給される。カウンタ１５は電磁ピックアップ４から出力されたクランクパルスによってリセットされて図示しないクロック発生器から出力されたクロックパルスを計数し、そのクロックパルス発生数を計数することによりエンジン回転数Ｎｅを示す信号を発生する。なお、ＣＰＵ１２、ＲＡＭ１３，ＲＯＭ１４、カウンタ１５，出力インターフェース回路１６及びＡ／Ｄ変換器１７は共にバスＢＵＳに共通接続されている。
【００１２】
また、ＥＣＵ１１にはシフトレジスタ１８が設けられている。シフトレジスタ１８は３つの１ビット記憶素子１８ａ〜１８ｃを有している。シフトレジスタ１８には電磁ピックアップ５の出力が供給される。電磁ピックアップ５は回転体２の回転速度の半分の速度で回転する回転体３の凸部３ａが接近するとシリンダパルスを発生する。そのシリンダパルスがシフトレジスタ１８に供給されると、１を示すビットデータがシフトレジスタ１８内のバッファ（図示せず）に一旦記憶され、クランクパルスに同期してその１を示すビットデータが記憶素子１８ａに記憶される。シリンダパルスが供給されないときには、０を示すビットデータが上記のバッファに記憶され、クランクパルスに同期してその０を示すビットデータが記憶素子１８ａに記憶される。また、クランクパルスに同期して記憶素子１８ａ，１８ｂに各々記憶されたビットデータが１ビットだけ記憶素子１８ｃ側にシフトする。シフトレジスタ１８の各記憶素子１８ａ〜１８ｃの各記憶出力はバスＢＵＳに接続されている。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器１７はエンジン制御において必要な吸気管内圧ＰB、冷却水温ＴＷ、スロットル開度θth、排気ガス中の酸素濃度Ｏ2等のエンジン運転パラメータを検出する複数のセンサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するために設けられている。ＣＰＵ１２はＲＯＭ１４に予め書き込まれた燃料噴射制御ルーチンを実行し、これらのエンジン運転パラメータ及び上記のエンジン回転数Ｎｅを用いて燃料噴射時間Ｔoutを決定する。決定された燃料噴射時間Ｔoutの時間だけの燃料噴射を指令するためにインジェクタ駆動指令がＣＰＵ１２から発生される。出力インターフェース回路１６はＣＰＵ１２からのインジェクタ駆動指令に応じてインジェクタ１９を駆動する。インジェクタ１９は内燃エンジンの吸気管の吸気ポート近傍に設けられ、駆動されたとき燃料を噴射する。
【００１４】
かかる燃料噴射やエンジンの点火プラグによる点火時期の各タイミングはステージ判別ルーチンの実行によって判別された回転角度位置であるステージSTAGEに応じて決定される。ステージSTAGEはクランクパルスによって区分けされる０〜２３の２４ステージからなる。STAGE＝０が基準の回転角度位置である。ステージ判別ルーチンはクランクパルスの発生に応答してＣＰＵ１２によって次のように割り込み処理される。
【００１５】
ステージ判別ルーチンにおいて、ＣＰＵ１２は図２及び図３に示すように、先ず、シフトレジスタ１８の各記憶素子１８ａ〜１８ｃの記憶値ａ，ｂ，ｃを読み取る（ステップＳ１）。記憶値ａは電磁ピックアップ５からの今回の入力値、記憶値ｂは前回の入力値、記憶値ｃは前々回の入力値である。記憶値ａ，ｂ，ｃを読み取ると、ａを一の位、ｂを十の位、ｃを百の位とする３桁の２進数の値とし、それを十進数の値に変換してシリンダデータ値CYLRAMとする（ステップＳ２）。すなわち、シリンダデータ値CYLRAMは、CYLRAM＝４ｃ＋２ｂ＋ａから算出される。
【００１６】
ＣＰＵ１２はシリンダデータ値CYLRAMを得ると、そのシリンダデータ値CYLRAMが５であるか否かを判別する（ステップＳ３）。CYLRAM＝５ならば、初回判別フラグFFIRSTが１に等しいか否かを判別する（ステップＳ４）。FFIRST＝０の場合には、エンジン始動後にステップＳ３でシリンダデータ値CYLRAMが今回初めて５に等しいことが判別されたので、初回判別フラグFFIRSTをセットして１に等しくさせる（ステップＳ５）。そして、今回のステージSTAGEを０とする（ステップＳ６）。STAGE＝０は特定の回転角度位置に相当する。ステップＳ４にてFFIRST＝１の場合には、エンジン始動後にステップＳ３でシリンダデータ値CYLRAMが５に等しいこと又は後述のステップＳ９でシリンダデータ値CYLRAMが１に等しいことが既に判別されているので、前回のステージSTAGEが２３に等しいか否かを判別する（ステップＳ７）。前回のステージSTAGEが２３であるならば、ステージSTAGEの判別が順調に行われているのでステップＳ６に進んで今回のステージSTAGEを０とする。一方、前回のステージSTAGEが２３ではないならば、ノイズによって本ルーチンが誤動作した可能性が高いので、ノイズフラグFNOISEをセットして１に等しくさせる（ステップＳ８）。その後、直ちにステップＳ６に進んで今回のステージSTAGEを０とする。
【００１７】
ステップＳ３にてCYLRAM≠５と判別したならば、シリンダデータ値CYLRAMが１であるか否かを判別する（ステップＳ９）。CYLRAM＝１ならば、初回判別フラグFFIRSTが１に等しいか否かを判別する（ステップＳ１０）。FFIRST＝０の場合には、エンジン始動後にステップＳ９でシリンダデータ値CYLRAMが今回初めて１に等しいことが判別されたので、初回判別フラグFFIRSTをセットして１に等しくさせる（ステップＳ１１）。そして、今回のステージSTAGEを１２とする（ステップＳ１２）。STAGE＝１２は特定の回転角度位置に相当する。
【００１８】
ステップＳ１０にてFFIRST＝１の場合には、エンジン始動後にステップＳ３でシリンダデータ値CYLRAMが５に等しいこと又はステップＳ９でシリンダデータ値CYLRAMが１に等しいことが既に判別されているので、前回のステージSTAGEが２１に等しいか否かを判別する（ステップＳ１３）。前回のステージSTAGEが２１ではないならば、前回のステージSTAGEが１１に等しいか否かを判別する（ステップＳ１４）。前回のステージSTAGEが１１であるならば、ステージSTAGEの判別が順調に行われているのでステップＳ１２に進んで今回のステージSTAGEを１２とする。一方、前回のステージSTAGEが１１ではないならば、ノイズによって本ルーチンが誤動作した可能性が高いので、ノイズフラグFNOISEをセットして１に等しくさせる（ステップＳ１５）。その後、直ちにステップＳ１２に進んで今回のステージSTAGEを１２とする。
【００１９】
ステップＳ９にてCYLRAM≠１と判別したならば、前回のステージSTAGEに１を加算しその加算結果を今回のステージSTAGEとする（ステップＳ１６）。また、ステップＳ１３にて前回のステージSTAGEが２１に等しいと判別した場合にもステップＳ１６に進む。ステップＳ１６の実行後、その今回のステージSTAGEが２４に等しいか否かを判別する（ステップＳ１７）。STAGE＝２４ならば、今回のステージSTAGEを０とし（ステップＳ１８）、電磁ピックアップ５の接続ラインの断線によりシリンダパルスが供給されない状態が継続していると判断して断線フラグFDANSENをセットして１に等しくさせる（ステップＳ１９）。
【００２０】
図４は正常にステージSTAGEが判別されているときのシリンダパルス、クランクパルス、記憶値ａ、シリンダデータ値CYLRAM及びステージSTAGEの関係を示している。すなわち、記憶値ａ＝１，ｂ＝０，ｃ＝１のためCYLRAM＝５のときにステージSTAGEは０となる。記憶値ａ＝１，ｂ＝０，ｃ＝０のためCYLRAM＝１のときに前回のステージSTAGEが２１でない場合にステージSTAGEは１２となる。
【００２１】
また、CYLRAM＝５のときには前回のステージSTAGEが２３であるか否かを確認し、STAGE≠２３の場合にはステージSTAGEが正しく計数されておらず、ノイズによって誤動作した可能性が高いので、ノイズフラグFNOISEがセットされる。更に、CYLRAM＝１でかつ前回のステージSTAGEが２１でないときには前回のステージSTAGEが１１であるか否かを確認し、STAGE≠１１の場合もステージSTAGEが正しく計数されておらず、ノイズによって誤動作した可能性が高いので、ノイズフラグFNOISEがセットされる。
【００２２】
電磁ピックアップ５とＥＣＵ１１との接続ラインが図５に示す時点で断線した場合には、その後のシリンダパルスの発生が図５に破線で示したように無くなってしまう。このようになると、クランクパルスに応答してステージSTAGEが単に増加してSTAGE＝２４になるので、その時点（図５の断線検出時点）で強制的にSTAGE＝０とされ、そして断線フラグFDANSENがセットされる。なお、電磁ピックアップ５の故障や回転体３の回転停止のためシリンダパルスが生成しない場合にも同様に断線フラグFDANSENがセットされる。
【００２３】
このようにノイズフラグFNOISE又は断線フラグFDANSENがセットされると、例えば、警報を発することによりメンテナンスの際の故障検出や動作チェックを容易なものにすることができる。
なお、上記した実施例においては、被検出片はピックアップにより磁気的に検出されるが、光学的に検出するようにしても良い。また、被検出片は凸部として形成することに限らず、例えば、回転体に着磁形成しても良い。
【００２４】
また、第２回転体に形成された複数の被検出片は実施例のような間隔で配置することに限らず、他の間隔で配置しても良い。また、その被検出片の数も３つに限らず、４つ以上でも良い。
更に、上記した実施例においては、シリンダパルス（第２検知信号）の発生の有無の過去２回前までの検出結果に応じて第１回転体の複数の特定の回転角度位置を判定するが、これに限らない。シリンダパルスの発生の有無の今回から過去３回以上前の検出結果から第１回転体の複数の特定の回転角度位置を判別しても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、内燃エンジンのクランク軸の回転方向に複数の第１被検出片を等間隔で備えた第１回転体と１／２の速度比をもって連動して回転しカム軸の回転方向に複数の第２被検出片を不等間隔で備えた第２回転体が設けられ、第２回転体の各第２被検出片の接近に感応して第２検知信号が第２ピックアップから発生される。第１回転体の回転に従って第１ピックアップから第１検知信号が発生する毎に第２ピックアップからの第２検知信号の発生の有無を検出し、第２検知信号の発生の有無の今回から複数回前までの検出結果を検出順に記憶し、その記憶内容に応じてクランク軸の７２０度の回転角度内の複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１であるか否かを判定し、その１の特定の回転角度位置を判定した後、第１検知信号の発生数を計数して特定の回転角度位置以外のクランク軸の７２０度の回転角度内の回転角度位置を判定することが行なわれる。よって、複数の特定の回転角度位置のうちのいずれか１の特定の回転角度位置が判定されると、回転角度位置は確定されるので、回転体の回転が開始されてから比較的早急に回転角度位置を確定することができる。
【００２６】
また、回転角度位置判定手段が特定の回転角度位置を判定したとき前回判定の回転角度位置が特定の回転角度位置の１つ前の回転角度位置であったか否かを判別するので、前回判定の回転角度位置がその１つ前の回転角度位置ではないときノイズ発生により誤動作が起きたと判定することができ、メンテナンスの際の故障検出や動作チェックが容易となる。
【００２７】
更に、第１検知信号の発生数の計数値が第１回転体の総回転角度位置の数を越えたか否かを判別するので、第１検知信号の発生数の計数値が第１回転体の総回転角度位置の数を越えたとき第２ピックアップの接続系の断線と判定することができる。よって、同様に、メンテナンスの際の故障検出や動作チェックが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】ステージ判別ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図２のステージ判別ルーチンの続き部分を示すフローチャートである。
【図４】正常動作時のシリンダパルス、クランクパルス、記憶値ａ、シリンダデータ値CYLRAM及びステージSTAGEの関係を示す図である。
【図５】断線時のシリンダパルス、クランクパルス、記憶値ａ、シリンダデータ値CYLRAM及びステージSTAGEの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  クランク角センサ
２，３  回転体
４，５  電磁ピックアップ
１１  ＥＣＵ
１８  シフトレジスタ
【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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