(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の基準位置信号を出す第１クランク角検出手段と、
この第１クランク角検出手段より細かい分解能で信号を出す第２クランク角検出手段と、
第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間を計測する手段と、
第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングより第２クランク角検出手段の所定位置の信号までの位相差を時間単位で計測する手段と、
第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間がリングギア１歯分に要する時間であり、位相差時間計測値をこのリングギア１歯分に要する時間で除算した値を位相差角度値として算出する手段と、
この位相差角度値に基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を算出し、この位相差と正常な場合の当該位相差とのずれの大きさを算出する手段と、
所定の機関サイクルにわたってずれの大きさを算出、記憶し、記憶したずれの大きさに基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかを判定する手段と、
異常がある場合には前記ずれの大きさに応じて、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させることによりずれを解消する、又は各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直す信号数増減・再計測手段と、
を設けたことを特徴とするクランク角センサ。
【請求項２】
前記信号数増減・再計測手段は、前記ずれの大きさが所定の閾値より小さい場合には、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させ、前記ずれの大きさが前記所定の閾値より大きい場合には、各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直すことを特徴とする請求項１に記載のクランク角センサ。
【請求項３】
第２クランク角検出手段をリングギアに対向して設けることを特徴とする請求項１または２に記載のクランク角センサ。
【請求項４】
前記異常判定手段は、
位相差角度値の平均値を算出する手段と、
前記位相差角度値とこの位相差角度平均値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、
からなることを特徴とする請求項３に記載のクランク角センサ。
【請求項５】
前記異常判定手段は、
位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、
この位相差正規化値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、
からなることを特徴とする請求項３に記載のクランク角センサ。
【請求項６】
前記異常判定手段は、
位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、
この位相差正規化値から位相差正規化平均値を算出する手段と、
この位相差正規化平均値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、
からなることを特徴とする請求項３に記載のクランク角センサ。
【請求項７】
第２クランク角検出手段が磁気ピックアップである場合に、位相差角度値を算出する際にエンジン回転速度を考慮した補正項を入れることを特徴とする請求項４から６までのいずれか一つに記載のクランク角センサ。
【請求項８】
クランク軸の基準位置信号を出す第１クランク角検出手段と、
この第１クランク角検出手段より細かい分解能で信号を出す第２クランク角検出手段と、
第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングから第２クランク角検出手段の信号の数をカウントし、そのカウント値が第１の所定数と一致したとき第２クランク角検出手段の基準位置信号を出す手段と、
第２クランク角検出手段の基準位置信号が出るタイミングを計測開始点として、第２クランク角検出手段の信号を第２の所定数カウントすることによって燃焼行程に対応するクランク角度に要する時間を気筒別に計測する手段と、
この時間計測値に基づいて失火したかどうかを判定する手段とを備えるエンジンの失火診断装置において、
前記時間計測値より第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間を算出する手段と、
第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間がリングギア１歯分に要する時間であり、位相差時間計測値をこのリングギア１歯分に要する時間で除算した値を位相差角度値として算出する手段と、
この位相差角度値に基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を算出し、この位相差と正常な場合の当該位相差とのずれの大きさを算出する手段と、
所定の機関サイクルにわたってずれの大きさを算出、記憶し、
記憶したずれの大きさに基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかを判定する手段と、
異常がある場合には前記ずれの大きさに応じて、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させることによりずれを解消する、又は各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直す手段と、
を設けたことを特徴とするエンジンの失火診断装置。
【請求項９】
第２クランク角検出手段の所定位置の信号は第２クランク角検出手段の基準位置信号であることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１０】
前記比較値を算出する際に第１の所定数と一致したときの前記カウント値を加味することを特徴とする請求項７または９８に記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１１】
第２クランク角検出手段をリングギアに対向して設けることを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一つに記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１２】
前記異常判定手段は、
位相差角度値の平均値を算出する手段と、
前記位相差角度値とこの位相差角度平均値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、
とからなることを特徴とする請求項１１に記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１３】
前記異常判定手段は、
位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、
この位相差正規化値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、
からなることを特徴とする請求項１１に記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１４】
前記異常判定手段は、
位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、
この位相差正規化値から位相差正規化平均値を算出する手段と、
この位相差正規化平均値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなることを特徴とする請求項１１に記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１５】
第２クランク角検出手段が磁気ピックアップである場合に、位相差角度値を算出する際にエンジン回転速度を考慮した補正項を入れることを特徴とする請求項１２から１４までのいずれか一つに記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１６】
異常があることが判定されたとき前記失火判定を禁止することを特徴とする請求項８から１５までのいずれか一つに記載のエンジンの失火診断装置。
【請求項１７】
燃焼行程に対応する前記時間計測値の気筒毎のバラツキを補正するための学習値を演算し、この学習値をエンジン停止後も記憶しておき、この学習値で燃焼行程に対応する前記時間計測値を補正する場合に、異常があることが判定されたとき学習値の演算を禁止することを特徴とする請求項８から１６までのいずれか一つに記載のエンジンの失火診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はクランク角センサやこのクランク角センサからの信号を用いるエンジンの失火診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リングギアに対向して磁気ピックアップを設けておき、燃焼行程に対応するリングギアの所定の歯数分を磁気ピックアップによりカウントした時間を計測し、この計測値ＴＩＮＴに基づいて失火したかどうかの診断を行うものがある（特開平４−１１３２４４号公報、特開平４−１０１０７１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来装置では、１番気筒ＲＥＦ信号の入力よりリングギアＰＯＳ信号（磁気ピックアップにより得られるパルスのこと）をカウントし、そのカウント値が所定数ＣＲＩＮＧ１と一致したタイミングでリングギアＰＯＳ基準信号を出力（このリングギアＰＯＳ基準信号の出力されるタイミングが計測開始点）してＴＩＮＴの計測を開始する（図４参照）。
【０００４】
この場合、リングギアＰＯＳ基準信号の出力タイミングでの上記カウント値を位相差計測値ＲＧＰＨＳ（図４では５）として求め、この値に基づいて１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号の位相差に異常があるかどうかを判定するのでは、異常判定の精度が不十分となっている。
【０００５】
たとえば、エンジンが正常な場合でも、１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号とは完全に同期しているわけでなく（たとえばＲＥＦ信号を出す磁気ピックアップがカム軸に対向して取り付けられているとき）、リングギアＰＯＳ信号に対する１番気筒ＲＥＦ信号の入力タイミングがばらつくため、１番気筒ＲＥＦ信号の後に入るはずのリングギアＰＯＳ信号が先に入ることがあり、これによって位相計測値ＲＧＰＨＳは正常な状態でも１カウント（つまり１歯分）ばらつく。これに対して、１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号とが完全に同期したとしても、リングギアＰＯＳ信号の代わりにノイズをカウントしてしまったり、リングギアＰＯＳ信号を読み飛ばしたりすることでも１カウントずれる。したがって、整数値である上記の位相計測値ＲＧＰＨＳに基づくのでは、ノイズをカウントしてしまったり、信号を読み飛ばしたりして１カウントずれた場合と正常な状態の場合とを見分けることができないのである。
【０００６】
これをさらに詳述する。図４の例ではＲＧＰＨＳ＝５となっているが、実際のＲＧＰＨＳの波形をみると、図５に示したように、歯ずれがない場合でも５にずっととどまるわけでなく、たびたび６にもなっている。一方、途中で１歯ずれた場合は、わかりやすくするため７にいる機会を多くして描いているが、実際には１歯ずれた状態で６の位置に張り付くこともあり（一点鎖線参照）、この場合に歯ずれがない場合と途中で１歯ずれた場合の区別を付けるのは困難である。
【０００７】
なお、リングギアＰＯＳ信号を１つ読み飛ばすと（１つの歯欠けがある場合も同じ）、正常な状態の場合よりＴＩＮＴ計測開始点がリングギア１歯分だけ遅くなる。この状態をＲＧＰＨＳが１増えた状態で表している。この逆に、ノイズを１つ誤カウントしたときには、正常な状態の場合よりＴＩＮＴ計測開始点がリングギア１歯分だけ早くなり、ＲＧＰＨＳが１減ることになる。
【０００８】
そこで本発明は、ＲＥＦ信号の入力よりその後の所定位置のリングギアＰＯＳ信号の入力までの位相差を時間単位で計測し、この位相差時間計測値とリングギア１歯分に要する時間との比較値に基づいてＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号との位相差に異常があるかどうかを判定することにより、クランク角センサやこのクランク角センサからの信号を用いるエンジン失火診断装置における異常判定の精度を高めることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、クランク軸の基準位置信号を出す第１クランク角検出手段と、この第１クランク角検出手段より細かい分解能で信号を出す第２クランク角検出手段と、第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間を計測する手段と、第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングより第２クランク角検出手段の所定位置の信号までの位相差を時間単位で計測する手段と、第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間がリングギア１歯分に要する時間であり、位相差時間計測値をこのリングギア１歯分に要する時間で除算した値を位相差角度値として算出する手段と、この位相差角度値に基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を算出し、この位相差と正常な場合の当該位相差とのずれの大きさを算出する手段と、所定の機関サイクルにわたってずれの大きさを算出、記憶し、記憶したずれの大きさに基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかを判定する手段と、異常がある場合には前記ずれの大きさに応じて、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させることによりずれを解消する、又は各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直す信号数増減・再計測手段と、を設けた。第２の発明は、第１の発明において、前記信号数増減・再計測手段が、前記ずれの大きさが所定の閾値より小さい場合には、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させ、前記ずれの大きさが前記所定の閾値より大きい場合には、各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直す。
【００１０】
第３の発明では、第１または２の発明において第２クランク角検出手段をリングギアに対向して設ける。
【００１１】
第４の発明では、第３の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値ＲＧＰＨＸの平均値ＲＧＰＨＡを算出する手段と、前記位相差角度値ＲＧＰＨＸとこの位相差角度平均値ＲＧＰＨＡとの比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００１２】
第５の発明では、第３の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値ＲＧＰＨＸに基づいて位相差正規化値ＳＧＰＨＸを算出する手段と、この位相差正規化値ＳＧＰＨＸと基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００１３】
第６の発明では、第３の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値ＲＧＰＨＸに基づいて位相差正規化値ＳＧＰＨＸを算出する手段と、この位相差正規化値ＳＧＰＨＸから位相差正規化平均値ＡＶＰＨＸｊを算出する手段と、この位相差正規化平均値ＡＶＰＨＸｊと基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００１４】
第６の発明では、第３から第５までのいずれか一つの発明おいて第２クランク角検出手段が磁気ピックアップである場合に、位相差角度値ＲＧＰＨＸを算出する際にエンジン回転速度を考慮した補正項ＲＧＰＨＮを入れる。
【００１５】
第８の発明は、クランク軸の基準位置信号（たとえばＲＥＦ信号）を出す第１クランク角検出手段と、この第１クランク角検出手段より細かい分解能で信号（たとえばリングギアＰＯＳ信号）を出す第２クランク角検出手段と、第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングから第２クランク角検出手段の信号の数をカウントし、そのカウント値ＲＧＰＨＳが第１の所定数ＣＲＩＮＧ１と一致したとき第２クランク角検出手段の基準位置信号（たとえばリングギアＰＯＳ基準信号）を出す手段と、第２クランク角検出手段の基準位置信号が出るタイミングを計測開始点として、第２クランク角検出手段の信号を第２の所定数ＣＲＩＮＧ２カウントすることによって燃焼行程に対応するクランク角度に要する時間を気筒別に計測する手段と、この時間計測値ＴＩＮＴに基づいて失火したかどうかを判定する手段とを備えるエンジンの失火診断装置において、前記時間計測値ＴＩＮＴより第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間（たとえばＴＩＮＴ／ＣＲＩＮＧ２）を算出する手段と、第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間がリングギア１歯分に要する時間であり、位相差時間計測値をこのリングギア１歯分に要する時間で除算した値を位相差角度値として算出する手段と、この位相差角度値に基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を算出し、この位相差と正常な場合の当該位相差とのずれの大きさを算出する手段と、所定の機関サイクルにわたってずれの大きさを算出、記憶し、記憶したずれの大きさに基づいて第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかを判定する手段と、異常がある場合には前記ずれの大きさに応じて、一の気筒の燃焼行程終了から次の気筒の燃料行程開始までに前記第２クランク角検出手段が発信する信号数を増減させることによりずれを解消する、又は各気筒の燃焼行程に対応する期間中に前記第２クランク角検出手段が発信する信号の計測をやり直す手段と、を設けた。
【００１６】
第８の発明では、第７の発明において第２クランク角検出手段の所定位置の信号が第２クランク角検出手段の基準位置信号である。
【００１７】
第９の発明では、第７または第８の発明において前記比較値を算出する際に第１の所定数ＣＲＮＧ１と一致したときの前記カウント値ＲＧＰＨＳを加味する。
【００１８】
第１０の発明では、第７から第９までのいずれか一つの発明において第２クランク角検出手段をリングギアに対向して設ける。
【００１９】
第１２の発明では、第１１の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値ＲＧＰＨＸの平均値ＲＧＰＨＡを算出する手段と、前記位相差角度値ＲＧＰＨＸとこの位相差角度平均値ＲＧＰＨＡとの比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００２０】
第１３の発明では、第１１の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、この位相差正規化値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００２１】
第１４の発明では、第１１の発明において前記異常判定手段が、位相差角度値に基づいて位相差正規化値を算出する手段と、
この位相差正規化値から位相差正規化平均値を算出する手段と、
この位相差正規化平均値と基準値との比較により異常があるかどうかを判定する手段と、からなる。
【００２２】
第１４の発明では、第１１から第１３までのいずれか一つの発明おいて第２クランク角検出手段が磁気ピックアップである場合に、位相差角度値ＲＧＰＨＸを算出する際にエンジン回転速度を考慮した補正項ＲＧＰＨＮを入れる。
【００２３】
第１５の発明では、第７から第１４までのいずれか一つの発明において異常があることが判定されたとき前記失火判定を禁止する。
【００２４】
第１６の発明では、第７から第１５までのいずれか一つの発明において燃焼行程に対応する前記時間計測値ＴＩＮＴの気筒毎のバラツキを補正するための学習値を演算し、この学習値をエンジン停止後も記憶しておき、この学習値で燃焼行程に対応する前記時間計測値ＴＩＮＴを補正する場合に、異常があることが判定されたとき学習値の演算を禁止する。
【００２５】
【発明の効果】
第１の発明では、第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングより第２クランク角検出手段の所定位置の信号までの位相差を時間単位で計測し、この位相差時間計測値と第２クランク角検出手段の１信号分に要する時間との比較値を算出するようにしたので、第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を高精度に計測することが可能となり、これによって第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかの判定精度が従来より向上する。
【００２６】
第４、第５、第６、第１２、第１３、第１４の各発明では、正常な状態の第１クランク角センサの基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との入力タイミングのずれを１カウント以下の精度で計測でき、ノイズの誤カウント、カウント抜けの場合には１カウントずれるので、ノイズの誤カウント、カウント抜けの場合と正常な状態の場合とを明確に判別でき、ノイズや歯欠けの検出が可能となる。
【００２７】
磁気ピックアップセンサにはエンジン回転速度により異なる信号遅れがあるのであるが、第６と第１４の各発明により、この回転速度補正項を入れることで、特に高回転域での遅れの影響を除くことができる。
【００２８】
第８の発明では、燃焼行程に対応する時間計測値より第２クランク角検出手段の１信号に要する時間を算出するとともに、第１クランク角検出手段の基準位置信号の入力タイミングより第２クランク角検出手段の所定位置の信号までの位相差を時間単位で計測し、この位相差時間計測値と第２クランク角検出手段の１信号に要する時間との比較値を算出するようにしたので、第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差を高精度に計測することが可能となり、これによって第１クランク角検出手段の基準位置信号と第２クランク角検出手段の信号との位相差に異常があるかどうかの判定精度が従来より向上する。
【００２９】
第１６の発明では失火判定の精度が従来より向上する。
【００３０】
第１７の発明では学習値の演算精度が向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体、２はクランクシャフト、４はクランクシャフト端のフライホイール３の外周に形成されるリングギアである。リングギア４の歯に対向して、鉄心とコイルからなる磁気ピックアップ５（第２クランク角検出手段）が設置され、クランクシャフト２が回転すると、この歯が磁気ピックアップ５の鉄心に発生する磁界を断続するため、磁気ピックアップ５のコイルに磁力変化が生じて、交流電流が誘導される。この交流信号はコントロールユニット７内で波形成型されて矩形波のＯＮ、ＯＦＦパルス（リングギアＰＯＳ信号）に変換され、クランク角信号として使用される。
【００３２】
また、クランクシャフト２によって駆動されるカムシャフト（図示しない）ににも磁気ピックアップ６（第１クランク角検出手段）が設けられ、このセンサ６からのＲＥＦ信号（基準位置信号）もコントロールユニット７に送られる。
【００３３】
コントロールユニット７では、磁気ピックアップ６の１番気筒ＲＥＦ信号の入力から所定数ＣＲＩＮＧ１のリングギアＰＯＳ信号をカウントした時点を起点として、図２に示したように、クランクシャフト２の所定角度当たりに要する時間をクランクシャフトの１回転当たり３回計測し、そのＴＩＮＴを用いて失火判定を行う。ただし、図２はＶ型６気筒エンジンのもので、点火順序を１−２−３−４−５−６としたとき、ａの区間は１番気筒および４番気筒の、ｂの区間は２番気筒および５番気筒の、ｃの区間は３番気筒および６番気筒の各燃焼行程に対応する。
【００３４】
ＴＩＮＴ計測についてさらに図３により詳述すると、次の手順で実行する。
【００３５】
（ａ）イグニッションキーのＯＦＦからＯＮへの切換後に、１番気筒ＲＥＦ信号の立上がりからリングギアＰＯＳ信号を第１の所定数ＣＲＩＮＧ１、カウントした時点を起点にＴＩＮＴの計測を開始する。
【００３６】
（ｂ）リングギアＰＯＳ信号がこの起点から第２の所定数ＣＲＩＮＧ２、カウントされるまでの時間をＴＩＮＴとする。
【００３７】
（ｃ）つぎの気筒のＴＩＮＴ計測開始まで第３の所定数ＣＲＩＮＧ３のカウントだけ待機する。
【００３８】
（ｄ）（ｂ）と同様にＴＩＮＴの計測を行う。
【００３９】
（ｅ）つぎの気筒のＴＩＮＴ計測開始まで第４の所定数ＣＲＩＮＧ４のカウントだけ待機する。
【００４０】
（ｆ）（ｂ）と同様にＴＩＮＴの計測を行う。
【００４１】
（ｇ）つぎの気筒のＴＩＮＴ計測開始まで第５の所定数ＣＲＩＮＧ５のカウントだけ待機する。
【００４２】
（ｈ）以後、（ｂ）〜（ｇ）の操作を繰り返してＴＩＮＴの更新を行う。
【００４３】
なお、ＴＩＮＴを用いた失火判定については公知（たとえば特開平４−１１３２４４号公報参照）であり、その内容は特願平８−１７２３６２号に詳しいが、失火判定の内容までは本実施形態と直接に関係しないので、その説明を省略する。
【００４４】
さて、始動時には、１番気筒ＲＥＦ信号の入力タイミングよりリングギアＰＯＳ基準信号の出力タイミング（ＴＩＮＴ計測開始点）までのリングギアＰＯＳ信号数を位相差計測値ＲＧＰＨＳとして計測したとき、その位相差計測値ＲＧＰＨＳはリングギアＰＯＳ信号の分解能に制限されたデジタル値、つまり５とか６といった整数値となる。
【００４５】
この場合、エンジンが正常でも、１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号とは完全に同期しているわけでなく、リングギアＰＯＳ信号に対する１番気筒ＲＥＦ信号の入力タイミングがばらつくため、１番気筒ＲＥＦ信号の後に入るはずのリングギアＰＯＳ信号が先に入ることがあり、これによって位相計測値ＲＧＰＨＳは正常な状態でも１カウントばらつく。これに対して、１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号とが完全に同期したとしても、リングギアＰＯＳ信号の代わりにノイズをカウントしてしまったり、リングギアＰＯＳ信号を読み飛ばしたりすることでも１カウントずれる。
【００４６】
したがって、ＴＩＮＴ計測区間がずれたかどうかを判断するのに、整数値である位相計測値ＲＧＰＨＳに基づくのでは、ノイズをカウントしてしまったり、信号を読み飛ばしたりして１カウントずれた場合と正常な状態の場合とを見分けることができない。
【００４７】
これに対処するため本発明の第１実施形態では、１番気筒ＲＥＦ信号とその後に入力する所定位置のリングギアＰＯＳ信号との位相差を時間単位で計測し、この位相差時間計測値ＲＧＰＨＦをリングギア１歯分に要する時間で除した値を位相差計測値ＲＧＰＨＳに加算して位相差角度値ＲＧＰＨＸを求め、この位相差角度値ＲＧＰＨＸに基づいて異常があるかどうか（クランク角センサとしてはＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号の間の位相差に異常があるかどうか、エンジンの失火診断装置としてはＴＩＮＴ計測区間に歯ずれがあるかどうか）を判定する。
【００４８】
これを図４を用いて詳述すると、１番気筒ＲＥＦ信号の立ち上がりより、リングギアＰＯＳ信号が立ち下がるたびにＲＧＰＨＳカウンタが１ずつ増してゆき、このカウンタ値が第１の所定数ＣＲＩＮＧ１（ここでは５）に一致したタイミングがリングギアＰＯＳ基準位置信号の出力タイミング（ＴＩＮＴ計測開始点）となる。
【００４９】
これに対して、１番気筒ＲＥＦ信号の立ち上がりより、その直後のリングギアＰＯＳ信号の最初の立ち下がりまでの時間を計測するため、タイマを新たに用意する。このタイマにより計測される値を位相差時間計測値ＲＧＰＨＦとし、この位相差時間計測値ＲＧＰＨＦを加味して、
ＲＧＰＨＸ＝ＲＧＰＨＦ／（ＴＩＮＴ／ＣＲＩＮＧ２）＋ＲＧＰＨＳ−１… （１）
の式により位相差角度値ＲＧＰＨＸを定義する。
【００５０】
ここで、（１）式右辺第１項の分母であるＴＩＮＴ／ＣＲＩＮＧ２はリングギア１歯分に要する時間であるから、右辺第１項は、図４の場合、０．８程度の少数点付きの値になる。したがって、このときの位相差角度値ＲＧＰＨＸは０．８＋５−１＝４．８となる。
【００５１】
比較のため、ＲＧＰＨＳに対応して位相差角度値ＲＧＰＨＸを図５に示すと、ＲＧＰＨＸは、歯ずれのない場合は、５．０を中心として動き、途中で１歯ずれると、今度は６．０を中心として動く値となり、位相差計測値ＲＧＰＨＳに比べて、歯ずれがない場合と途中で１歯ずれた場合の差がより明瞭になっているのがわかる（位相差角度値ＲＧＰＨＸのほうが分解能が高い）。
【００５２】
こうして得た位相差角度値ＲＧＰＨＸを用いての歯ずれの判定は次のようにして行う。
【００５３】
（１）準備
▲１▼位相差角度値ＲＧＰＨＸを１６点火（２サイクル分）記憶し、新しいものからＲＧＰＨＸ１、ＲＧＰＨＸ２、ＲＧＰＨＸ３、 …… 、ＲＧＰＨＸ１６とする。
【００５４】
▲２▼リングギア学習時に位相差角度値ＲＧＰＨＸの平均値を学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡとして求める。求めた値はバックアップＲＡＭに記憶しておく。
【００５５】
▲３▼同じくリングギア学習時に位相差角度値ＲＧＰＨＸのばらつき標準偏差を学習時位相差標準偏差ＲＧＰＨＤとして求める。この値もバックアップＲＡＭに記憶しておく。
【００５６】
ここで、ＲＧＰＨＡとＲＧＰＨＤの演算タイミングをリングギア学習時としたのはタイミング合わせのためである。
【００５７】
上記リングギア学習は公知である。これは、リングギアの精度が悪いと、クランクシャフトが一定速度で回転していながら、図２のａ、ｂ，ｃの各区間でＴＩＮＴが同じでなく、このＴＩＮＴを用いて演算される失火パラメータに演算誤差を生じ、これによって失火判定に誤診断が生じることがあるので、リングギア精度の気筒別学習値を導入し、この気筒別学習値により対応する気筒のＴＩＮＴを補正するものである（詳しくは特開平４−１０１０７１号公報参照）。
【００５８】
▲４▼このようにして求めた学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡと学習時位相差標準偏差ＲＧＰＨＤを用いて
ＳＧＰＨＸ＝（ＲＧＰＨＸ−ＲＧＰＨＡ）／ＲＧＰＨＤ … （２）
の式により、位相差正規化値ＳＧＰＨＸを定義すると、この位相差正規化値ＳＧＰＨＸは何σ（σは標準偏差）ずれているかを表す数値である。
【００５９】
（２）歯ずれ判定
図６は頻度分布のイメージ図である。同図上段において、中央の山は歯ずれのない場合の、その右隣の山は＋１歯の歯ずれがある場合の頻度分布である。なお、＋２歯以上の歯ずれがある場合は、まとめて＋側の歯ずれとして示している。同様にして、中央の山の左隣の山が−１歯の歯ずれがある場合の頻度分布で、−２歯以上の歯ずれがある場合をまとめて−側の歯ずれとして示している。こうした頻度分布より、中央の山の頂部を通る縦線の位置を学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡとして＋１．５歯（あるいは−１．５歯）ずれたとき、位相差角度値ＲＧＰＨＸが図示の位置に、また、同じ頻度分布をみるのに、中央の山の頂部を通る縦線の位置を原点として＋４σ（あるいは−４σ）ずれたとき、位相差正規化値ＳＧＰＨＸが図示の位置にくるので、この特性を利用して次の1)〜5)ようにまとめることができる。
【００６０】
1)−４ ≦ ＳＧＰＨＸ ≦ ４のとき
判定→歯ずれなし。
【００６１】
対策→何もしない。
【００６２】
2)ＳＧＰＨＸ ＞ ４かつＲＧＰＨＸ ＜ ＲＧＰＨＡ＋１．５のとき
判定→＋１歯ずれ。
【００６３】
対策→ＣＲＩＮＧ３、４、５のいずれかで調整する。
【００６４】
3)ＳＧＰＨＸ ＞ ４かつＲＧＰＨＸ ≧ ＲＧＰＨＡ＋１．５のとき
判定→＋側歯ずれ。
【００６５】
対策→ＴＩＮＴ計測のリセット。
【００６６】
4)ＳＧＰＨＸ ＜ −４かつＲＧＰＨＸ ＞ ＲＧＰＨＡ−１．５のとき
判定→−１歯ずれ。
【００６７】
対策→ＣＲＩＮＧ３、４、５のいずれかで調整する。
【００６８】
5)ＳＧＰＨＸ ＜ −４かつＲＧＰＨＸ ≦ ＲＧＰＨＡ−１．５のとき
判定→−側歯ずれ。
【００６９】
対策→ＴＩＮＴ計測のリセット。
【００７０】
なお、参考のため、図６下段にはｊ（後述する）＝４のときの頻度分布を示す。
【００７１】
特に１歯ずれの判定については、次の統計処理により行うこともできる。
【００７２】
（１）準備
▲１▼位相差正規化値ＳＧＰＨＸを１６点火（２サイクル分）記憶し、新しいものからＳＧＰＨＸ１、ＳＧＰＨＸ２、ＳＧＰＨＸ３、 …… 、ＳＧＰＨＸ１６とする。
【００７３】
▲２▼位相差正規化値ＳＧＰＨＸの過去ｊ（ただしｊは１、２、４、８、１６の５通り）点火分の平均値を、位相差正規化平均値ＡＶＰＨＸｊとして求める。
【００７４】
【数１】
0004120030.tif 000002
【００７５】
（２）１歯ずれ判定
｜ ＡＶＰＨＸ１ ｜＞ ４
｜ ＡＶＰＨＸ２ ｜＞ ２．８２８４２７
｜ ＡＶＰＨＸ４ ｜＞ ２
｜ ＡＶＰＨＸ８ ｜＞ １．４１４２１４
｜ ＡＶＰＨＸ１６ ｜＞ １
のいずかが成立したとき、１歯ずれ判定（ＡＶＰＨＸｊが正ならば＋１歯ずれ、負ならば−１歯ずれ）する。
【００７６】
以上図４、図５、図６を用いて述べた制御を具体化したものが、図７、図８のフローチャートである。
【００７７】
まず、図７はリングギアＰＯＳ基準信号を作成するためのもので、リングギアＰＯＳ信号の入力毎に実行する。
【００７８】
ステップ１ではリングギアＰＯＳ信号を計測するためのカウンタであるＲＧＰＨＳカウンタをインクリメントする。
【００７９】
ステップ２ではリングギアＰＯＳ基準位置を設定済みかどうかをフラグよりみる。始動当初はリングギアＰＯＳ基準位置設定済フラグ＝０（リングギアＰＯＳ基準位置は未設定）なので、ステップ３に進み、１番気筒ＲＥＦ信号の入力があるかどうかみる。１番気筒ＲＥＦ信号の入力があったときは、ステップ４、５、６に進み、第１の所定数ＣＲＩＮＧ１だけずらす処理（オフセット処理）を行い、いったんＲＧＰＨＳカウンタをクリアし、リングギアＰＯＳ基準位置設定済みフラグを “ １ ” にセットする。
【００８０】
このフラグの “ １ ” へのセットにより次回からは、ステップ１、２よりステップ７に進み、ＲＧＰＨＳカウンタ値と第１の所定数ＣＲＩＮＧ１を比較する。リングギアＰＯＳ基準位置設定済フラグが “ １ ” にセットされた直後のリングギアＰＯＳ信号の入力時は、ステップ１の操作によりＲＧＰＨＳカウンタ値が１となる。図４の場合であれば、ＣＲＩＮＧ１＝５であるから、このときはＲＧＰＨＳ ＜ ＣＲＩＮＧ１であり、ステップ８、９、１０を飛ばして、今回の処理を終了する。
【００８１】
次からのリングギアＰＯＳ信号の入力毎に、ＲＧＰＨＳカウンタ値が増えてゆき、やがて５（＝ＣＲＩＮＧ１）になると、ステップ７よりステップ８、９に進み、リングギアＰＯＳ基準信号を出力し、ＲＧＰＨＳカウンタをクリアする。
【００８２】
以上の処理で、従来と同様にリングギアＰＯＳ基準信号が始動後に１回だけ出力される。
【００８３】
次に、図８は歯ずれ判定のためのもので、定時間毎（たとえば０．１ μ ｓｅｃ毎）に実行する。
【００８４】
ステップ１１では、タイマをインクリメントする。このタイマはたとえばフリーランタイマである。
【００８５】
ステップ１２では１番気筒ＲＥＦ信号の入力があったかどうかみて、１番気筒ＲＥＦ信号の入力があったときだけステップ１３に進み、１番気筒ＲＥＦ信号の入力タイミング（１番気筒ＲＥＦ信号の立ち上がりタイミング）での上記タイマ値をＴＭ１に記憶する。
【００８６】
ステップ１４ではリングギアＰＯＳ基準信号の入力があったかどうかみて、リングギアＰＯＳ基準信号の入力があったときだけステップ１５に進み、リングギアＰＯＳ基準信号の入力タイミングでの上記タイマ値をＴＭ２に記憶する。
【００８７】
ステップ１６では上記ＴＭ１とＴＭ２をともに記憶済みかどうかみて、両方を記憶済みのときは、ステップ１７に進み、ＴＭ２とＴＭ１の差を位相差時間計測値ＲＧＰＨＦとして求める。
【００８８】
なお、ここでの位相差時間計測値は図４と異なり、１番気筒ＲＥＦ信号の立ち上がりよりＴＩＮＴ計測開始点までの時間である。
【００８９】
ステップ１８では上記（１）式により位相差角度値ＲＧＰＨＸを算出する。
【００９０】
なお、図４で説明した場合と結果を合わせたいのであれば、
0004120030.tif 000003
の式により算出すればよい。
【００９１】
なお、（１）、（１１）式のＲＧＰＨＳとしては、図７のステップ９でクリアする前のＲＧＰＨＳカウンタ値を別のメモリに移しておき、その値を用いる。
【００９２】
ステップ１９では位相差角度値ＲＧＰＨＸと学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡの差の絶対値と１．５を比較し、 ｜ ＲＧＰＨＸ−ＲＧＰＨＡ ｜≧ １．５のときは、ステップ２０、２１に進み、＋側歯ずれや−側歯ずれがある（たとえば多くのノイズを誤って計測してしまったり、リングギアに多数の歯欠けがあるとき）と判断し、ＴＩＮＴ計測をやり直す。
【００９３】
一方、 ｜ ＲＧＰＨＸ−ＲＧＰＨＡ ｜＜ １．５であるときは、ステップ１９よりステップ２２、２３に進み、位相差角度値ＲＧＰＨＸと学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡの差および学習時位相差標準偏差ＲＧＰＨＤを用いて上記（２）式により位相差正規化値ＳＧＰＨＸを算出し、この値ＳＧＰＨＸの絶対値と４を比較する。
【００９４】
｜ ＳＧＰＨＸ ｜＞ ４であるときは、ステップ２０、２１の操作を行い、 ｜ ＳＧＰＨＸ ｜≦ ４であるときは、ステップ２４、２５に進んで、上記（３）式により位相差正規化平均値ＡＶＰＨＸｊを計算する。図８には代表としてｊ＝２の場合で示しており、したがってこのときは、ＡＶＰＨＸ２の絶対値と基準値である２．８２８４２７を比較する。
【００９５】
｜ ＡＶＰＨＸ２ ｜＞ ２．８２８４２７であるときは、ステップ２５よりステップ２６に進み、ＡＶＰＨＸ２の正負をみて、ＡＶＰＨＸ２が正のときはステップ２７、２８で＋１歯ずれがあると判断し、第３の所定数ＣＲＩＮＧ３、第４の所定数ＣＲＩＮＧ４、第５の所定数ＣＲＩＮＧ５のいずれかを１つ増やす操作を行うことで、＋１歯ずれを解消する。同様にして、ＡＶＰＨＸ２が負のときはステップ２９、３０に進み、−１歯ずれがあると判断し、ＣＲＩＮＧ３、ＣＲＩＮＧ４、ＣＲＩＮＧ５のいずれかを１つ減らす操作を行うことで、−１歯ずれを解消する。なお、＋１歯ずれの解消後には増やした所定数を、また−１歯ズレの解消後には減らした所定数をそれぞれ元に戻さなければならない。
【００９６】
このように本実施形態では、１番気筒ＲＥＦ信号の入力より、リングギアＰＯＳ基準信号の入力まで（図４の場合はその後のリングギアＰＯＳ信号の最初の立ち下がりまで）の時間を位相差時間計測値ＲＧＰＨＦとしてタイマにより計測し、その位相差時間計測値ＲＧＰＨＦをリングギア１歯分に要する時間（＝ＴＩＮＴ／ＣＩＮＧ２）で除算した値を位相差計測値ＲＧＰＨＳに加えることにより位相差角度値ＲＧＰＨＸを求めることで、１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ基準位置信号の位相差を高精度に計測することが可能となり、
▲１▼この位相差角度値ＲＧＰＨＸと学習時位相差平均値ＲＧＰＨＡとの比較や
▲２▼位相差角度値ＲＧＰＨＸから得られる位相差正規化値ＳＧＰＨＸと基準値（± ４）との比較や
▲３▼位相差正規化値ＳＧＰＨＸから得られる位相差正規化平均値ＡＶＰＨＸｊと基準値との比較
に基づいて歯ずれ判定を行うようにしたので、歯ずれ判定の精度が従来より向上する。言い換えると、正常な状態の１番気筒ＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ基準信号の入力タイミングのずれを１カウント以下の精度で計測でき、ノイズの誤カウント、カウント抜けの場合には１カウントずれるので、ノイズの誤カウント、カウント抜けの場合と正常な状態の場合とを明確に判別でき、ノイズや歯欠けの検出が可能となるのである。
【００９７】
実施形態では、上記（１）式のように、位相差時間計測値ＲＧＰＨＦを位相差計測値ＲＧＰＨＳに加算する形で説明したが、これに限られるものでなく、
ＲＧＰＨＸ＝ＲＧＰＨＦ／（ＴＩＮＴ／ＣＲＩＮＧ２）       … （１２）
の式により位相差角度値ＲＧＰＨＸを計算してもかまわない。
【００９８】
実施形態では、位相差計測値ＲＧＰＨＳが第１の所定数ＣＲＩＮＧ１と一致したタイミングでリングギアＰＯＳ基準信号を出力する場合で説明したが、これに限られるものでなく、ＣＲＩＮＧ１が０のとき、つまり１番気筒ＲＥＦ信号が入力したタイミングでリングギアＰＯＳ基準信号を出力するようにしてもかまわない。このときのＲＧＰＨＦタイマを図９に示す。なお、図９において、図示のＴＩＮＴはＣＲＩＮＧ２＝１としたときの値で、このときＴＩＮＴがリングギア１歯分に要する時間を表す。
【００９９】
実施形態では、１番気筒ＲＥＦ信号で代表して述べたが、各気筒のＲＥＦ信号の入力毎に前述した歯ずれの判定を行うようにすることもできる。この場合は演算負荷が大きくなる代わりに、第１実施形態の場合より歯ずれ判定が早くなる。
【０１００】
（１）、（１２）式により位相差角度値ＲＧＰＨＸを定義したが、位相差角度値ＲＧＰＨＸを算出する際にエンジン回転速度を考慮した補正項ＲＧＰＨＮを導入し、
0004120030.tif 000004
の式、あるいは
ＲＧＰＨＸ＝ＲＧＰＨＦ／（ＴＩＮＴ／ＣＲＩＮＧ２）＋ＲＧＰＨＮ      … （１４）
の式により位相差角度値ＲＧＰＨＸを定義することもできる。
【０１０１】
クランク角センサとしての磁気ピックアップ５、６にはエンジン回転速度により異なる信号遅れがあるので、この回転速度補正項ＲＧＰＨＮを導入することで、特に高回転域での遅れの影響を除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図である。
【図２】ａ，ｂ，ｃの各計測区間を説明するための図である。
【図３】５つの所定数ＣＲＩＮＧ１、ＣＲＩＮＧ２、ＣＲＩＮＧ３、ＣＲＩＮＧ４、ＣＲＩＮＧ５を説明するための波形図である。
【図４】第１実施形態のＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号の位相差の計測を説明するための波形図である。
【図５】位相差計測値ＲＧＰＨＳと位相差時間計測値ＲＧＰＨＦを並べて示す波形図である。
【図６】ｊ＝１とｊ＝４の場合の各頻度分布図である。
【図７】リングギアＰＯＳ基準信号の作成を説明するためのフローチャートである。
【図８】歯ずれ判定を説明するためのフローチャートである。
【図９】第２実施形態のＲＥＦ信号とリングギアＰＯＳ信号の位相差の計測を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１  エンジン本体
２  クランクシャフト
４  リングギア
５  磁気ピックアップ
６  磁気ピックアップ
７  コントロールユニット
【図１】
0004120030.tif 000005
【図２】
0004120030.tif 000006
【図３】
0004120030.tif 000007
【図４】
0004120030.tif 000008
【図５】
0004120030.tif 000009
【図６】
0004120030.tif 000010
【図７】
0004120030.tif 000011
【図８】
0004120030.tif 000012
【図９】
0004120030.tif 000013