(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Ｄと最小値Ｂとの間に設定された所定値Ｋ１とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時において、クランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回ってから設定時間Ｔ３が経過する間に前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を下回っている状態が一定時間Ｔ１以上継続せずに前記設定時間Ｔ３が経過し、かつ、前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回ってから前記設定時間Ｔ３が経過するまでに前記クランク角センサからの出力がない場合には、前記クランク角センサが異常であると判定することを特徴とするクランク角センサの異常検出装置。
【請求項２】
吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Ｄと最小値Ｂとの間に設定された所定値Ｋ１とを備え、前記設定手段は、前記内燃機関の機関運転中に前記内燃機関が停止した後にクランク角センサからのクランク角信号を入力しなくなってから内燃機関のダクト内の負圧の影響によって前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回っている状態から前記所定値Ｋ１を下回るまでの時間に設定された一定時間Ｔ２内は、クランク角センサの異常を決定する設定時間Ｔ３の経過を開始しないことにより、クランク角センサの異常検出を禁止したことを特徴とするクランク角センサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準角信号を出力するクランク角センサの異常検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクランク角センサの異常検出装置としては、例えば、特開平６−８１７０６号公報に開示された装置がある。
この装置は、図５に示すように、吸入空気量を検出する空気量センサ１と，内燃機関の回転に応じて基準角度毎に出力されるクランク角センサ２と，クランク角センサ異常判定手段１１と吸入空気量の流量判定手段１２とを備えたコントロールユニット１０より成り、各センサからの出力に基づいて異常判定を行う。
【０００３】
次に動作を説明する。
スタータスイッチをＯＮしてスタータを回したとき、機関が回転を始めると、空気量センサ１の出力は、図６に示すように、機関が回転していない初期状態値Ｃから、機関が回転して空気が吸入されることにより、正常な出力値側に移行する。この時、流量判定手段１２は、空気量センサ１からの出力値が、所定値Ｘ（前記初期状態値Ｃよりも大きくて，かつ、クランキング時の出力の最低値Ｂより低い値に設定されている）よりも大きければ、機関が確実に回転している状態であると判定する。このように判定されたならば、次に、クランク角センサの異常判定に移行する。クランク角センサ２が正常であれば、所定のクランク角に対応したクランク角パルスがクランク角異常判定手段１１に入力されて、このクランク角異常判定手段１１で、クランク角センサが正常であると判定されるが、クランク角センサが異常であればクランク角パルスがクランク角異常判定手段１１に入力されない。この場合、この従来装置では、なんらかの要因での瞬断時に、短期間一時的にクランク角パルスが検出されないようなことも考慮して、クランク角パルスが検出されなかったらすぐに異常であると検出しないで、クランク角パルスが連続して所定時間（経過時間２，例えば１秒程度）以上検出されなかった場合に初めて異常であるとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の装置では、流量判定手段１２での判定値である所定値Ｘを、値Ｃ＜所定値Ｘ＜値Ｂの範囲で設定する必要があるが、一般に、値Ｃと値Ｂとの差は図７に示すようにわずかであり（だいたい０．４Ｖ以下）、その上、センサ出力は、吸気温度や密度，供給電圧などに影響され、また、センサの量産ばらつきによる誤差がある。このようなことから、値Ｃと値Ｂとの間に所定値を設定することは根本的に困難である。
【０００５】
また、低温時においてバッテリの起電力が落ちていたり，バッテリが弱っていたりしている場合において、スタータを回すと、クランキング時の空気量センサの出力波形としては図８に示すような波形が得られる。このような出力波形の場合は図８からも明らかなように、値Ｃ≧値Ｂという条件なので、値Ｃ以上かつ値Ｂ以下に所定値Ｘを設定することは不可能であり、値Ｃ以上のどこに所定値を設定したとしても、判定もれを起こす。すなわち、所定値は値Ｃ以下には設定できないので、図８の出力波形の谷間では、出力波形の値は所定値を下回る。そのため、経過時間２用のタイマは出力波形の谷間がくるたびにセットされ、いっこうに異常判定が行われなくなってしまう。つまり、いわゆる判定もれを起こすわけである。
【０００６】
また、走行中など機関が回転している時に、何らかの原因で機関が停止した場合、ダクト内等にはまだ負圧が残っている。よって、機関が停止しているにもかかわらず、負圧がなくなるまで外気を吸い込むため、図９のように、空気量センサからは空気流量があるとの信号が出る。すると、誤判定をしてしまうことになる。すなわち、従来技術では、空気量センサ１の出力値が所定値Ｘ以上である場合に機関が確実に運転されていると判断し、その後、クランク角センサ２の異常判定に移行する。従って、エンストした時、負圧により、空気量センサ１の出力が所定値Ｘ以上である場合にクランク角センサ２の異常判定に移行し、クランク角センサ２の出力があるか否かによってクランク角センサの異常判定を行うが、このとき、クランク角センサ２の出力がないため、クランク角センサ２が異常でないのに異常と判断してしまう。
【０００７】
結局、従来のクランク角センサの異常検出装置では、走行時のエンストなどの場合に、クランク角センサは正常であるのに異常と判定したり（誤判定）、低温時やバッテリが弱っている場合、異常であるのにその異常を検出できないこと（判定もれ）があり、信頼性が低いという課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のクランク角センサの異常検出装置は、吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Ｄと最小値Ｂとの間に設定された所定値Ｋ１とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時において、クランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回ってから設定時間Ｔ３が経過する間に前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を下回っている状態が一定時間Ｔ１以上継続せずに前記設定時間Ｔ３が経過し、かつ、前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回ってから前記設定時間Ｔ３が経過するまでに前記クランク角センサからの出力がない場合には、前記クランク角センサが異常であると判定することを特徴とする。
請求項２のクランク角センサの異常検出装置は、吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Ｄと最小値Ｂとの間に設定された所定値Ｋ１とを備え、前記設定手段は、前記内燃機関の機関運転中に前記内燃機関が停止した後にクランク角センサからのクランク角信号を入力しなくなってから内燃機関のダクト内の負圧の影響によって前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値Ｋ１を上回っている状態から前記所定値Ｋ１を下回るまでの時間に設定された一定時間Ｔ２内は、クランク角センサの異常を決定する設定時間Ｔ３の経過を開始しないことにより、クランク角センサの異常検出を禁止したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明によるクランク角センサの異常検出装置の実施の形態１を示すブロック構成図であり、本実施の形態１による装置は、吸入空気状態を検出する空気量センサ１と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサ２と、これら空気量センサ１，クランク角センサ２からの出力に基づいてクランク角センサの異常判定を行う判定手段としてのクランク角センサ異常判定手段１１Ａと、前記空気量センサ１の出力値が正常出力側か否か，すなわち後述する所定値より大きいか否かを判定する流量判定手段１２と、スタータによって内燃機関を回転させるクランキング時の空気量センサ１の出力値が所定値を下回ってから一定時間経過する間は、空気量センサ１の出力値が正常出力側であるとみなす判定維持手段１３と、クランク角センサ２から出力があるか否かを判定する回転判定手段１４とを備え、１１Ａ〜１４で示す手段は、図２，図４のフローを実現するためのプログラムを実行するコントロールユニット１０Ａにより構成される。
【００１０】
次に、コントロールユニット１０Ａによるクランク角センサ２の異常検出処理の実施の形態１を図２，３に基づいて説明する。
まず、ステップＳ１で、現在の空気流量はある所定値Ｋ１と比べられる。この所定値Ｋ１は図７の値Ｃと値Ｄとの間の例えば値Ａに設定する。すなわち、内燃機関が回転していない状態での空気量センサ１の出力値（図７の値Ｃ）と，スタータによって内燃機関を回転させるクランキング時の空気量センサ１の出力値の最大値（図７の値Ｄ）と，の間に設定するわけである。
ステップＳ１において、空気流量が所定値Ｋ１より大である時は、ステップＳ２１へ進み、カウンタ１を一定時間Ｔ１にセットする。逆に、空気流量が所定値Ｋ１以下である場合は、ステップＳ２２でカウンタ１を０へ向けて１つカウントダウンする。
ステップＳ２１，Ｓ２２のいずれかを行った後は、ステップＳ３へ進み、クランク角センサ２から信号が出ているか否かを判定する。クランク角センサ２から信号が出ていた時は、ステップＳ７２へ進み、クランク角センサ２の出力がない場合はステップＳ５へ進む。
ステップＳ５で、カウンタ１を０と比較し、０より大きい場合はステップＳ７１へ、０の場合はステップＳ７２へ進む。そして、ステップＳ７１ではカウンタ３を０へ向けて１つ減算し、ステップＳ８へ進む。ステップＳ７２ではカウンタ３を設定時間Ｔ３にセットし、ステップＳ８へ進む。
ステップＳ８ではカウンタ３の値と０とを比べ、０と等しい場合は、ステップＳ９１でクランク角センサ２は故障であると判定して終了する。カウンタ３の値が０より大きい場合はステップＳ９２でクランク角センサ２は正常であると判定して終了する。以上の動作を時間軸で示したのが図３である。
尚、図３は、スタータを起動する前から既にクランク角センサ２が故障している場合を例にしている。この場合、空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を最初に越える前においては、図２のステップＳ２２,Ｓ３,Ｓ５を経由し、ステップＳ７２でカウンタ３がＴ３にセットされる。空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を最初に越えた後は、ステップＳ２１とステップＳ２２とが繰り返されるが、その都度、ステップＳ７１でカウンタ３が減算され続ける。そして、カウンタ３が０より大きい場合には、クランク角センサ２が正常であると判定され（ステップＳ９２）、カウンタ３が０となった場合に、クランク角センサ２が異常であると判定される（ステップＳ９１）。
【００１１】
上記ステップＳ１を実行するためのプログラムと、このプログラムを処理するコントロールユニット１０Ａの機能が流量判定手段１２に相当する。カウンタ３は従来装置の経過時間２用タイマと同じ目的のために設けられたものであって、所定値を従来と同じように設定すれば従来装置のタイマと同じように動作する。
しかし、本願では所定値Ｋ１を例えば図３のような出力波形の中心の値に設定する。即ち、図３，７のように、所定値Ｋ１をクランキング時の空気量センサ１の出力値の最大値Ｄと最小値Ｂとの間の値Ａに設定したので、空気量センサ１の出力値が少しの間所定値Ｋ１を下回ることがあるが、空気量センサ１の出力値が少しの間所定値Ｋ１を下回ったとしても、カウンタ３がＴ３へセットされず、かつ、空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１より大きい状態、又は大きいとみなされる状態が、Ｔ３で設定される時間継続してクランク角センサ２からの信号が出力されない場合は必ず異常検出をするようにした。このようにカウンタ３を動作させるのが、カウンタ１と，このカウンタ１によるステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ５を実行するためのプログラムと，このプログラムを処理するコントロールユニット１０Ａの機能と，より成る制御手段である。
この制御手段は、空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１以上となってから設定時間（Ｔ３相当時間）経過した後、かつ、その間、空気量センサ１の出力値が前記所定値Ｋ１を下回った状態が一定時間（Ｔ１相当時間）以上継続しなかった場合、クランク角センサ２からの出力がなければカウンタ３は０となっている。すなわち、クランク角センサの異常を検出するのである。
つまり、この制御手段は、クランク角センサ２からの出力がない場合は、カウンタ３が０より大きいことを検出した場合にはクランク角センサ２を正常であると判定し（ステップＳ９２）、カウンタ３が０であることを検出した場合にはクランク角センサ２を異常であると判定する（ステップＳ９１）。
即ち、制御手段は、空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を上回ってカウンタ３に設定された設定時間Ｔ３を経過する間に、空気量センサ１の出力値が前記所定値Ｋ１を下回った状態がカウンタ１に設定された一定時間Ｔ１以上継続せず、かつ、空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を上回ってから設定時間Ｔ３が経過するまでの間にクランク角センサ２からの出力がない場合には、クランク角センサ２が異常であると判定する。
【００１２】
また、カウンタ１にセットされる一定時間Ｔ１は、図３の出力の谷間の間の時間でカウントダウンが終了してしまうような値であったら、カウンタ３がＴ３にセットされてしまって意味がなくなるので、Ｔ１は出力の谷間の間でカウントダウンが終了しないように設定しなくてはいけない。つまり、図２のルーチンが例えばクロックに基づいて２５ｍｓｅｃ間隔で行われるとした場合、出力波形の一周期間の間に行われる図２の処理の回数（すなわちクロック数）よりも大きく設定しておかなければならない。
また、ステップＳ２２でのカウンタ１のカウントダウン処理は、空気量センサ１の出力値が前記所定値Ｋ１を下回ってから一定時間Ｔ１を経過する間は、空気量センサ１の出力値が正常出力側であるとみなす判定維持手段１３に相当する。従って、このようにカウンタ１が動作するためにカウンタ３はセットされることなく、“０”になり、異常検出が必ず行われることになるわけである。
【００１３】
この実施の形態１によれば、図７に示す値Ｄと値Ｂの差は、従来例での所定値Ｘの設定範囲である値Ｂと値Ｃの差よりも大きいため、故障判定のできる場合もふえ、又信頼性も向上する。
【００１４】
実施の形態２．
また、従来例に、回転判定手段のみを加えた場合のクランク角センサの異常検出処理を図４に示す。尚、本形態は請求項２に対応する。ステップＳ１で、現在の空気流量と所定値Ｋ１とを比べる。空気流量が所定値Ｋ１より大である時は、ステップＳ３へ進み、所定値Ｋ１以下の場合はステップＳ７２へ進む。ステップＳ３ではクランク角センサ２の出力の有無を調べ、出力のある場合はステップＳ４１にてカウンタ２を一定時間Ｔ２にセットする。一方、ステップＳ３でセンサ２の出力がない場合はステップＳ４２へ進み、カウンタ２を０へ向けて１つ減少させる。ステップＳ４１，Ｓ４２のいずれかを行った後はステップＳ６でカウンタ２の値と０とを比べる。０より大きい場合はステップＳ７２へ進み、カウンタ３をＴ３へセットする。カウンタ２が０の場合は、ステップＳ７１へ進み、カウンタ３を０へ向けて１つ減算する。ステップＳ７１，Ｓ７２の後はステップＳ８にて、カウンタ３の値と０とを比べる。カウンタ３が０より大であれば、ステップＳ９２へ進み、クランク角センサ２は正常であると判定し、終了する。カウンタ３が０であれば、クランク角センサ２は異常と判定し、終了する。
【００１５】
カウンタ２は、エンスト時の誤判定を防ぐために設けられたものであり、ステップＳ３が回転判定手段１４に相当する。そしてステップＳ３，Ｓ６を実行するためのプログラム，コントロールユニット１０，及びカウンタ２とで、内燃機関の停止を検出したときにカウンタ３に、クランク角センサ２の異常を検出するための情報（すなわち“０”）を設定しないようにして、クランク角センサ２の異常を検出しないように作動する制御手段を構成している。
具体的には、この制御手段は、内燃機関が停止してから一定時間Ｔ２内はクランク角センサ２の異常検出を禁止させるためのものである。この場合Ｔ２は、エンスト後、クランク角信号が入ってこなくなってからどれだけの時間、異常判定を禁止するかを定めるが、図９を見ると５秒程度は必要であると言える。
【００１６】
例えば、機関運転中にエンストをした場合、図４においては、内燃機関が停止した後もダクト内に残っている負圧によって空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を越えていると、ステップＳ３，Ｓ４２，Ｓ６，Ｓ７２を経由することによって、カウンタ３がＴ３にセットされ、その後、ステップＳ４２によりカウンタ２が０となるまで減算される。この場合、カウンタ２が０となるまでの一定時間Ｔ２は、内燃機関の機関運転中に内燃機関が停止した場合において内燃機関のダクト内の負圧の影響によって空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を上回っている状態から所定値Ｋ１を下回るまでの時間を見越して例えば上述した５秒程度に設定される。
即ち、カウンタ２が０となった後にカウンタ３が０になってしまう前に、ステップＳ１での判断で空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を下回っていると判定されるように、カウンタ２による一定時間Ｔ２を設定する。これにより、カウンタ２が０となった後はステップＳ７２によりカウンタ３がＴ３にセットされ続け、カウンタ３が０にならないので、ステップＳ９１の処理が行われず、クランク角センサが異常でないので異常であると判断することが無くなる。
つまり、機関運転中にエンストして内燃機関が停止した場合は、カウンタ２に設定された一定時間Ｔ２が０になるまでは必ずクランク角センサ２が正常であると判定され（ステップＳ９２）、カウンタ２が０になった後に空気量センサ１の出力値が所定値Ｋ１を下回った後もクランク角センサ２が正常であると判定されるので（ステップＳ９２）、機機関運転中にエンストして内燃機関が停止した後の誤判定が無くなる。
即ち、図９のように、走行中にエンストをした時など、エンジンが停止してからも残っている負圧によって、空気流量センサからの出力値がＫ１をこえることがある。その場合も、カウンタ２により誤判定しない。
実施の形態２の場合は、機関運転中にエンストした場合などの従来例のような残負圧による誤判定はなくなる。
【００１７】
上記「カウンタ３に、クランク角センサ２の異常を検出するための情報（すなわち“０”）を設定しないようにして、」とは、前記設定時間Ｔ３が設定されるカウンタ３をカウントアップさせないということである。つまり、図４でも明らかなように、ステップＳ１で空気流量がＫ１を越えており、ステップＳ３でクランク角センサ２から出力がなければ、ステップＳ６でカウンタ２が０になるまでの間は（つまり、内燃機関が停止（エンスト）してから一定時間Ｔ２内は）、ステップＳ７２でカウンタ３がセットされ続けるため、カウンタ３は０にならずステップＳ８で「Ｎｏ」となることがなく、制御手段は設定時間Ｔ３の経過を開始しないため、ステップＳ９２で必ずクランク角が正常であると検出され、ステップＳ９１でのクランク角センサ２の異常検出が禁止される。そして、カウンタ２が０になった後、カウンタ３が０になるまでの間に、ステップＳ１で空気流量がＫ１を下回ることで、また、カウンタ３がセットされ続けるので、少なくとも、エンスト後からエンジンを掛けなおすまでは、制御手段はクランク角センサの異常検出を禁止する。よって、エンスト後エンジンを掛けなおすまでの誤判定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】  この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態１を示すフローチャートである。
【図３】  この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態１の動作を示すタイムチャートである。
【図４】  この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態２を示すフローチャートである。
【図５】  従来例におけるクランク角センサの異常検出装置を示すブロック図である。
【図６】  従来例におけるクランク角センサの異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図７】  クランキング時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【図８】  低温時のクランキング時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【図９】  機関が停止した時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  空気量センサ、２  クランク角センサ、１０Ａ  コントロールユニット。
【図１】
0003904621.tif 000002
【図２】
0003904621.tif 000003
【図３】
0003904621.tif 000004
【図４】
0003904621.tif 000005
【図５】
0003904621.tif 000006
【図６】
0003904621.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003904621.tif 000009
【図９】
0003904621.tif 000010