内燃機関のクランク角度検出装置
【課題】欠け歯部の誤検出を防止し、クランク角度の基準位置を正確に特定することを可能とする。
【解決手段】一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板１２１、該信号板１２１の外周に所定角度離して配設され、被検出部が通過する毎に、それぞれ第１信号ＳＧＴ１と第２信号ＳＧＴ２を発生する第１信号発生手段１２２と第２信号発生手段１２３、第１信号と第２信号の状態から欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段、クランク軸の回転方向を判定するクランク軸正回転判定手段を備え、被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記所定角度を、基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ基準クランク位置を特定するようにしたもの。
【解決手段】一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板１２１、該信号板１２１の外周に所定角度離して配設され、被検出部が通過する毎に、それぞれ第１信号ＳＧＴ１と第２信号ＳＧＴ２を発生する第１信号発生手段１２２と第２信号発生手段１２３、第１信号と第２信号の状態から欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段、クランク軸の回転方向を判定するクランク軸正回転判定手段を備え、被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記所定角度を、基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ基準クランク位置を特定するようにしたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用内燃機関の気筒及びクランク角度を検出することができる内燃機関のクランク角度検出装置に関し、特に、クランク角の基準位置を正確に特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用エンジン等の内燃機関においては、運転条件に応じて燃料噴射や点火時期等を最適に制御する必要がある。従って、気筒毎のクランク角度を検出するため、内燃機関の回転軸にはセンサを含む信号発生手段が設けられている。
従来より、クランク角度の基準位置を特定する方法として、クランク軸に固定された信号板と２つの信号発生手段を備えたものが知られている。
例えば、特許文献１には、信号板の被検出部の一部を欠落させ、第１の信号発生手段の信号が検出されることなく第２の信号発生手段の信号が連続して検出された後、新たに第１の信号発生手段の信号が検出された時点を基準位置と特定するものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４００３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているシステムでは、第１の信号発生手段と第２の信号発生手段間の角度に規定がなく、第１の信号発生手段の信号と第２の信号発生手段の信号の位置関係が明確でないため、欠け歯検出の際にこれらの信号の前後関係を判定する必要があり、処理が複雑になる。また、停止直前時などクランク軸の回転が不安定な時にクランク軸が逆転した際には、欠落部（欠け歯）を誤検出し、基準位置を誤る恐れがある。
【０００５】
更に、クランク軸の回転に同期した２つの信号がコントロールユニットに入力されており、高回転時には信号処理の負荷が高くなるため、コントロールユニットの性能を向上させる必要があり、装置の複雑化、コストの増加が懸念される。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、欠け歯部の誤検出を防止し、クランク角度の基準位置を容易且つ正確に検出することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることを目的とする。
【０００７】
また、一方の信号処理を禁止することでコントロールユニットの処理負荷を低減するとともに、一方の信号処理禁止時においても他方の信号のみを使用してクランク軸の基準位置を特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる内燃機関のクランク角度検出装置は、内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、前記クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、前記被検出部が通過する毎に、第１クランク角信号を発生する第１信号発生手段と第２クランク角信号を発生する第２信号発生手段、前記第１クランク角信号及び前記第２クランク角信号の状態から前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、前記クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段を備え、前記被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、前記基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、前記基準クランク位置特定手段は、前記クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ前記基準クランク位置を特定するようにしたものである。
【０００９】
また、前記基準クランク位置特定手段は、前記第１クランク角信号が検出される間の前記第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを前記欠け歯部として検出し、その時の前記第１クランク角信号の位置を前記基準クランク位置と特定するものであり、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段の配設間隔を、ｎを１以上の整数として前記基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、欠け歯部の誤検出を防止し、クランク角度の基準位置を容易且つ正確に検出することができる。
【００１１】
また、一方の信号処理を禁止することでコントロールユニットの処理負荷を低減するとともに、一方の信号処理禁止時においても他方の信号のみを使用してクランク軸の基準位置を特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１はこの発明の実施の形態１における４気筒筒内噴射内燃機関の概略的な構成を示すシステム図である。
図１において、１０１は内燃機関、１０２は内燃機関１０１への吸入空気を浄化するエアクリーナ、１０３は内燃機関１０１への吸入空気量を計量するエアフローセンサ、１０４は吸入空気を内燃機関１０１へ送る吸気管である。１０５は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、１０６はインジェクタドライバ１５１により駆動される燃料噴射弁であり、内燃機関１０１の運転状態に見合った燃料を供給する。
１３０は、点火コイル１３１により駆動される点火プラグであり、点火コイル１３１から供給される高電圧により火花を発生して、燃焼室内の混合気を燃焼させる。１０７は燃焼室内で燃焼した排気ガスを排出する排気管、１０８は排気ガス内の酸素濃度を検出するＯ２（酸素）センサ、１０９は排気ガスを浄化する三元触媒である。
【００１３】
１１０はカム軸で、タイミングベルトなどの機械的伝達手段を介してクランク軸１２０と連結されている。そして、このカム軸１１０は、クランク軸１２０が２回転する間に１回転する。
１１１はカム軸１１０に取り付けられたカム信号板で、具体的形状の一例を図２に示す。
図２において、各気筒を符号＃で表記するものとすれば、このカム信号板１１１は、第１気筒♯１の圧縮上死点から第４気筒＃４の圧縮上死点まで、カム信号ＳＧＣがハイレベルとなる信号が発生するよう突起を備えている。１１２は信号板１１１の突起を検出することによりカム信号ＳＧＣを発生するカム角検出センサである。
【００１４】
図３は、クランク軸１２０に取り付けられたクランク角検出用信号板（以下、単に信号板ともいう。）１２１の具体的形状の一例を示す図である。
図３において、１２２及び１２３は、信号板１２１の突起を検出することによりそれぞれ第１クランク角信号（以下、単に第１信号ともいう。）ＳＧＴ１、及び第２クランク角信号（以下、単に第２信号ともいう。）ＳＧＴ２を発生する、第１のクランク角検出センサ（第１信号発生手段ともいう。）および第２のクランク角検出センサ（第２信号発生手段ともいう。）である。
そして、この実施の形態１においては、第１クランク角信号ＳＧＴ１をクランク角度に対応した信号とし、第２クランク角信号ＳＧＴ２は欠け歯検出に用いる信号としており、どちらも立ち上がりエッジを使用する。
【００１５】
いま、クランク軸の角度をＣＡと表記するものとすると、信号板１２１には２０°ＣＡ毎に計１７個の１０°ＣＡ幅の突起が形成されている。
また、この実施の形態１では、第１のクランク角検出センサ１２２に対し、第２気筒＃２及び第３気筒＃３における圧縮上死点の手前７５゜ＣＡ（以下、Ｂ７５゜ＣＡと表記する）からＢ１０５゜ＣＡの部分を欠け歯部としている。
【００１６】
一方、被検出部の等間隔部の角度が２０°ＣＡであるから、その１／２である基準被検出部間角度は１０°ＣＡとなるため、第２のクランク角検出センサ１２３は、第１のクランク角検出センサ１２２に対して、基準被検出部間角度の（３＋１／２）倍である３５°ＣＡ離して配設している。
よって、第１信号ＳＧＴ１、第２信号ＳＧＴ２はいずれも２０゜ＣＡ間隔の信号であり、欠け歯部のみ４０゜ＣＡ間隔となる。また、第２信号ＳＧＴ２は第１信号ＳＧＴ１に対し３５゜ＣＡ遅れた信号となる。
【００１７】
したがって、通常、第１信号ＳＧＴ１と第２信号ＳＧＴ２は交互に検出されるが、クランク軸が正転しているならば、第１信号ＳＧＴ１が欠け歯部にあるときは、第１信号ＳＧＴ１が検出される間に第２信号ＳＧＴ２が続けて２個検出され、その後に検出される第１信号ＳＧＴ１が第２気筒＃２及び第３気筒＃３におけるＢ７５°ＣＡとなるので基準位置として特定することができる。
【００１８】
逆に、第２信号ＳＧＴ２が欠け歯部にあるときには、クランク軸が正転しているならば第１信号ＳＧＴ１が２個続けて検出されることになるが、それより多くの第１信号ＳＧＴ１が連続して検出された場合には、第２信号ＳＧＴ２が異常と判定することができる。
【００１９】
また、後述するように、第２信号ＳＧＴ２異常等により第２信号ＳＧＴ２の処理を禁止した場合における第１信号ＳＧＴ１のみでの基準位置の特定方法としては、前回および今回のＳＧＴ１立ち上がり間周期をそれぞれtsgt(i-1)、tsgt(i)とすれば、tsgt(i)に対応する角度は、tsgt(i-1)に対応する角度の２倍であるため、例えばtsgt(i)／tsgt(i−１)＞１．５が成立したときを基準位置と特定すればよい。
【００２０】
基準位置が特定されると、その時のカム信号ＳＧＣのレベルがハイレベルかローレベルかによって、各気筒の行程およびクランク角の位置を特定することができる。例えば、基準位置のカム信号ＳＧＣがハイレベルの場合には、第３気筒＃３のＢ７５゜ＣＡと特定することができる。
【００２１】
図４は、４気筒筒内噴射内燃機関における通常の運転状態における各パラメータの挙動例を示したタイミングチャートである。
図４において、カム信号ＳＧＣはカム軸の回転に応じてレベルが変化し、また、第１クランク角信号ＳＧＴ１は、クランク軸１２０に取り付けられた信号板１２１の回転に伴って発生する。そして、この実施の形態１では、このクランク角位置信号ＳＧＴ１によりクランク角度を検出する。
第２クランク角信号ＳＧＴ２も、第１クランク角信号ＳＧＴ１同様、クランク軸１２０に取り付けられた信号板１２１の回転に伴って発生する。この実施の形態１では、前述のように第２信号ＳＧＴ２は第１信号ＳＧＴ１に対し３５゜ＣＡ遅れた信号となる。
【００２２】
ＳＧＴ２異常検出カウンタのカウント値c_sgt2chkは、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を検出する為のもので、第１信号ＳＧＴ１検出毎にカウントアップし、第２信号ＳＧＴ２検出毎に“０”にクリアされる。例えば正転時で且つカウント値c_sgt2chkが“３”以上となった場合、第２信号ＳＧＴ２が正しく検出できていないと判定され、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を検出することができる。
【００２３】
ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhは、第２信号ＳＧＴ２の処理を禁止している時に“１”にセットされ、それ以外は“０”にクリアされる。
この実施の形態１では、エンジン回転速度が２０００ｒ／ｍｉｎ以上、またはc_ sgt2chkが“２”以上となり第２信号ＳＧＴ２異常検出時にＳＧＴ２処理を禁止している。
【００２４】
ＳＧＴ１欠け歯検出カウンタのカウント値c_kakehaは、第１信号ＳＧＴ１の欠け歯部分を検出する為のもので、第２信号ＳＧＴ２検出毎にカウントアップし、第１信号ＳＧＴ１検出毎に“０”にクリアされる。
正転時で且つカウント値c_kakehaが“２”の時に検出された第１信号ＳＧＴ１が、欠け歯横にある第２気筒＃２及び第３気筒＃３におけるＢ７５°ＣＡとなり、基準位置が特定され基準クランク位置フラグf_posを“１”にセットする。
それ以外の第１信号ＳＧＴ１検出時は“０”にクリアされる。
【００２５】
クランク角度カウンタのカウント値c_sgtは、クランク角度を検出するためのもので、例えばコントロールユニット１５０内に構築されたカウンタに対して第１クランク角信号ＳＧＴ１が入力される毎にカウントアップされ、基準位置である欠け歯横のＢ７５゜ＣＡ毎に“０”がセットされる。したがって、このカウント値c_sgtはクランク軸１２０が１回転する間に“０”から“１６”の間の値を取り、このカウント値によってクランク角度を特定することができる。また、バッテリ１６０が接続された場合等、コントロールユニット１５０初期化時にはクランク角度が不明となるため、初期値として“２５５”がセットされる。
【００２６】
気筒フラグf_cylは、気筒を特定する為のもので、クランク角度カウンタc_sgtが“０”である基準位置のカム信号ＳＧＣがハイレベルのとき“１”をセットし、ローレベルのとき“０”にセットする。これにより、クランク角度カウンタc_sgtが“０”かつ気筒フラグf_cylが“１”の時、第３気筒＃３のＢ７５゜ＣＡと特定することができる。
【００２７】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関のクランク角度検出装置の具体的な処理手順について説明する。
まず、コントロールユニット１５０において、第１クランク角信号ＳＧＴ１の立ち上がりエッジに同期して行われるクランク角度検出処理の全体的な動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、以下において符号Ｓは各処理ステップを意味する。
【００２８】
図５において、ステップＳ１０１では、基準クランク位置フラグf_posを０にリセットしておく。
ステップＳ１０２、ステップＳ１０３では、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップＳ１０２ではスターターモーターが起動されているか、ステップＳ１０３ではエンジン回転速度ｎｅが５００ｒ／ｍｉｎを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップＳ１０４で基準クランク位置特定処理を実行し、どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を誤検出しないよう、ステップＳ１０５でＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkを０にクリアする。
ステップＳ１０６では、欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアし、次回第１クランク角信号ＳＧＴ１検出までの第２クランク角信号ＳＧＴ２検出数が得られるようにしておく。
最後にステップＳ１０７で、クランク角度演算処理を行い、本フローが終了する。
【００２９】
また、第２クランク角信号ＳＧＴ２の立ち上がりエッジに同期して行われるクランク角度検出処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。
図６において、ステップＳ２０１では、ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhが０かを判定する。
成立時は、第２クランク角信号ＳＧＴ２の処理を実行する為、図５のステップＳ１０２、ステップＳ１０３と同様、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップＳ２０２ではスターターモーターが起動されているか、ステップＳ２０３ではエンジン回転速度ｎｅが５００ｒ／ｍｉｎを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップＳ２０４で欠け歯検出カウンタc_kakehaをカウントアップする。どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、欠け歯誤検出防止としてステップＳ２０５で欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアする。
【００３０】
一方、ステップＳ２０１が不成立の場合は、第２クランク角信号ＳＧＴ２処理が禁止されている為、ステップＳ２０５で欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアしておく。
最後にステップＳ２０６で、第２クランク角信号ＳＧＴ２が検出されたとしてＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkを０にクリアし、本フローが終了する。
【００３１】
次に図５内の各処理手順の詳細について説明する。
図７は、図５のステップＳ１０４における基準クランク位置特定処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。
図７において、ステップＳ３０１では、第１クランク角信号ＳＧＴ１が検出されたとしてＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkをカウントアップする。
ステップＳ３０２では、エンジン回転速度ｎｅが２０００ｒ／ｍｉｎ未満かを判定する。不成立時は、高回転時の演算負荷を軽減するためにステップＳ３０５でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhに１をセットする。
【００３２】
ステップＳ３０２成立時は、ステップＳ３０３で、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkが３未満かを判定する。成立時は、第２クランク角信号ＳＧＴ２が正常としてＳＧＴ２処理を許可するため、ステップＳ３０４でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhを０にクリアする。
一方、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkが３以上ならば、第２クランク角信号ＳＧＴ２異常としてＳＧＴ２処理を禁止する為、ステップＳ３０５でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhに１をセットする。
【００３３】
ステップＳ３０６では、ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhが１かを判定する。
成立時はＳＧＴ２処理禁止のため、第１クランク角信号ＳＧＴ１信号のみで欠け歯を検出するので、ステップＳ３０７で、今回と前回のＳＧＴ１周期tsgt(i)、tsgt(i-1)の比をｋに代入し、ステップＳ３０８で得られたｋが１．５を超えているか判定する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップＳ３０９で基準クランク位置フラグf_posに１をセットし、不成立時は先のステップＳ１０１でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ３０６で不成立時は、第１クランク角信号ＳＧＴ１間の第２クランク角信号ＳＧＴ２検出数により欠け歯を検出するため、ステップＳ３１０で欠け歯検出カウンタc_kakehaが２であるかを判定する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップＳ３１１で基準クランク位置フラグf_posに１をセットし、不成立時は先のステップＳ１０１でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
【００３５】
図８は、図５のステップＳ１０７におけるクランク角度演算処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ４０１では、バッテリ接続時などコントロールユニットが初期化されたかを判定し、成立時はステップＳ４０２でクランク角度カウンタc_sgtに初期値として２５５を代入し、ステップＳ４０３でエンジン回転速度ｎｅに０を代入しておく。
【００３６】
ステップＳ４０４で、基準クランク位置フラグf_posが１にセットされているか判定する。
成立時は今回の第１クランク角信号ＳＧＴ１が基準クランク位置であると判定でき、ステップＳ４０５でクランク角度カウンタc_sgtに０をセットする。
不成立で基準クランク位置以外の場合は、ステップＳ４０６で、クランク角度カウンタc_sgtが２５５でないか判定する。
成立時はクランク角度がセットされている為、ステップＳ４０７でカウントアップを行い、ステップＳ４０８でクランク角度カウンタc_sgtが１６を超えている場合は、ステップＳ４０９でc_sgtに０をセットする。
ステップＳ４０６不成立時は、クランク角度カウンタc_sgtは初期化状態のため何も行わず、本フローを終了する。
【００３７】
ステップＳ４１０でクランク角度カウンタc_sgtが０の時にエンジン回転演算を行い、それ以外のときはそのまま本フローを終了する。
【００３８】
ステップＳ４１１でc_sgt＝０時の第１クランク角信号ＳＧＴ１の立ち上がり間周期[t_sgt0]の算出が可能であるか判定する。前回のc_sgt＝０における時刻が無いなど算出不可の場合は、ステップＳ４１４で、エンジン回転速度ｎｅに０を代入して処理を終了する。
ＳＧＴ１の立ち上がり間周期t_sgt0の算出が可能な場合は、ステップ４１２でＳＧＴ１間周期t_sgt0を算出し、ステップＳ４１３でエンジン回転速度ｎｅを演算して、本フローを終了する。
【００３９】
なお、以上の実施の形態１においては、欠け歯部分を１箇所としたが、複数箇所でもよく、また異なった欠け歯数でもよい。その場合は、欠け歯検出カウンタc_kakeha、および第１クランク角信号ＳＧＴ１のみでの検出時に使用するＳＧＴ１周期t_sgtの変化割合の判定値を、それぞれの欠け歯数に応じた値に設定して判定すればよい。
【００４０】
また、第１クランク角信号ＳＧＴ１、第２クランク角信号ＳＧＴ２は立ち上がりエッジのみ使用したが、両エッジを使用してもよい。その場合も上記同様、c_kakeha、およびt_sgt変化割合の判定値を、欠け歯部で欠落する信号数に応じた値に設定すればよい。
【００４１】
さらに、高回転時のＳＧＴ２禁止処理についても、実施の形態１では、第２クランク角信号ＳＧＴ２の検出自体は禁止していないが、第２クランク角信号ＳＧＴ２検出により処理を起動する負荷も低減できる為、検出から禁止するのもよい。この場合、ＳＧＴ２禁止処理によりＳＧＴ２信号自体が入ってこなくなり、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkのリセットを行う機会がなくなるため、ＳＧＴ１検出時のc_sgt2chkカウントアップも合わせて禁止すればよい。
【００４２】
以上のようにこの発明の実施の形態１の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、被検出部が通過する毎にそれぞれ第１クランク角信号と第２クランク角信号を発生する第１信号発生手段及び第２信号発生手段と、第１クランク角信号及び第２クランク角信号の状態から欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段を備え、被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、第１信号発生手段と第２信号発生手段との配設間隔を、基準被検出部間角度より大きくかつ整数倍以外に設定すると共に、基準クランク位置特定手段は、クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ基準クランク位置を特定するようにしたので、第１クランク角信号及び第２クランク角信号の順序が定まり、制御を簡素化することが出来るとともに、欠け歯部の誤判定が防止でき、クランク角度の基準位置を正確に特定することができる。
【００４３】
また、基準クランク位置特定手段は、第１クランク角信号が検出される間の第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを欠け歯部として検出し、その時の第１クランク角信号の位置を基準クランク位置と特定するものであり、第１信号発生手段及び第２信号発生手段の配設間隔を、ｎを１以上の整数として基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とするので、各信号のばらつきに対する余裕代を大きくすることができる。
【００４４】
また、クランク軸正回転判定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転程度の所定回転速度以上の時、またはスターターモーターが駆動されクランク軸が回転している時にクランク軸が正回転であると判定するので、新たなセンサを追加することなくクランク軸の正回転判定を行うことができる。
【００４５】
さらに、この発明の実施の形態１の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、基準クランク位置特定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転以上の高回転時は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止するので、高回転時の演算負荷を軽減することができる。
【００４６】
また、基準クランク位置特定手段は、第２信号発生手段が異常の時は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止するので、第２クランク角信号異常時の欠け歯部の誤判定を防止することができる。
【００４７】
さらにまた、基準クランク位置特定手段は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止している時は、第１クランク角信号のみで欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定するので、第２クランク角信号処理禁止時でも欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１における４気筒筒内噴射内燃機関のの概略的な構成を示すシステム図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるカム信号発生手段の具体的形状の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるクランク角検出用信号板の具体的形状の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における４気筒内燃機関における通常運転時の各パラメータのタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における第１クランク角信号の同期処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における第２クランク角信号の同期処理のフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における基準クランク位置特定処理のフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１におけるクランク角度演算処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：内燃機関 １０２：エアクリーナ １０３：エアフローセンサ １０４：吸気
管 １０５：スロットルバルブ １０６：燃料噴射弁 １０７：排気管 １０８：Ｏ２
センサ １０９：三元触媒 １１０：カム軸 １１１：カム信号版 １１２：カム角検
出センサ １２０：クランク軸 １２１：クランク角検出用信号版 １２２：第１のク
ランク角検出センサ １２３：第２のクランク角検出センサ １３０：点火プラグ
１３１：点火コイル １５０：コントロールユニット １５１：インジェクタドライバ
１６０：バッテリ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用内燃機関の気筒及びクランク角度を検出することができる内燃機関のクランク角度検出装置に関し、特に、クランク角の基準位置を正確に特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用エンジン等の内燃機関においては、運転条件に応じて燃料噴射や点火時期等を最適に制御する必要がある。従って、気筒毎のクランク角度を検出するため、内燃機関の回転軸にはセンサを含む信号発生手段が設けられている。
従来より、クランク角度の基準位置を特定する方法として、クランク軸に固定された信号板と２つの信号発生手段を備えたものが知られている。
例えば、特許文献１には、信号板の被検出部の一部を欠落させ、第１の信号発生手段の信号が検出されることなく第２の信号発生手段の信号が連続して検出された後、新たに第１の信号発生手段の信号が検出された時点を基準位置と特定するものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４００３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているシステムでは、第１の信号発生手段と第２の信号発生手段間の角度に規定がなく、第１の信号発生手段の信号と第２の信号発生手段の信号の位置関係が明確でないため、欠け歯検出の際にこれらの信号の前後関係を判定する必要があり、処理が複雑になる。また、停止直前時などクランク軸の回転が不安定な時にクランク軸が逆転した際には、欠落部（欠け歯）を誤検出し、基準位置を誤る恐れがある。
【０００５】
更に、クランク軸の回転に同期した２つの信号がコントロールユニットに入力されており、高回転時には信号処理の負荷が高くなるため、コントロールユニットの性能を向上させる必要があり、装置の複雑化、コストの増加が懸念される。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、欠け歯部の誤検出を防止し、クランク角度の基準位置を容易且つ正確に検出することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることを目的とする。
【０００７】
また、一方の信号処理を禁止することでコントロールユニットの処理負荷を低減するとともに、一方の信号処理禁止時においても他方の信号のみを使用してクランク軸の基準位置を特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる内燃機関のクランク角度検出装置は、内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、前記クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、前記被検出部が通過する毎に、第１クランク角信号を発生する第１信号発生手段と第２クランク角信号を発生する第２信号発生手段、前記第１クランク角信号及び前記第２クランク角信号の状態から前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、前記クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段を備え、前記被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、前記基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、前記基準クランク位置特定手段は、前記クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ前記基準クランク位置を特定するようにしたものである。
【０００９】
また、前記基準クランク位置特定手段は、前記第１クランク角信号が検出される間の前記第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを前記欠け歯部として検出し、その時の前記第１クランク角信号の位置を前記基準クランク位置と特定するものであり、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段の配設間隔を、ｎを１以上の整数として前記基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、欠け歯部の誤検出を防止し、クランク角度の基準位置を容易且つ正確に検出することができる。
【００１１】
また、一方の信号処理を禁止することでコントロールユニットの処理負荷を低減するとともに、一方の信号処理禁止時においても他方の信号のみを使用してクランク軸の基準位置を特定することができる内燃機関のクランク角度検出装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
図１はこの発明の実施の形態１における４気筒筒内噴射内燃機関の概略的な構成を示すシステム図である。
図１において、１０１は内燃機関、１０２は内燃機関１０１への吸入空気を浄化するエアクリーナ、１０３は内燃機関１０１への吸入空気量を計量するエアフローセンサ、１０４は吸入空気を内燃機関１０１へ送る吸気管である。１０５は吸入空気量を調節するスロットルバルブ、１０６はインジェクタドライバ１５１により駆動される燃料噴射弁であり、内燃機関１０１の運転状態に見合った燃料を供給する。
１３０は、点火コイル１３１により駆動される点火プラグであり、点火コイル１３１から供給される高電圧により火花を発生して、燃焼室内の混合気を燃焼させる。１０７は燃焼室内で燃焼した排気ガスを排出する排気管、１０８は排気ガス内の酸素濃度を検出するＯ２（酸素）センサ、１０９は排気ガスを浄化する三元触媒である。
【００１３】
１１０はカム軸で、タイミングベルトなどの機械的伝達手段を介してクランク軸１２０と連結されている。そして、このカム軸１１０は、クランク軸１２０が２回転する間に１回転する。
１１１はカム軸１１０に取り付けられたカム信号板で、具体的形状の一例を図２に示す。
図２において、各気筒を符号＃で表記するものとすれば、このカム信号板１１１は、第１気筒♯１の圧縮上死点から第４気筒＃４の圧縮上死点まで、カム信号ＳＧＣがハイレベルとなる信号が発生するよう突起を備えている。１１２は信号板１１１の突起を検出することによりカム信号ＳＧＣを発生するカム角検出センサである。
【００１４】
図３は、クランク軸１２０に取り付けられたクランク角検出用信号板（以下、単に信号板ともいう。）１２１の具体的形状の一例を示す図である。
図３において、１２２及び１２３は、信号板１２１の突起を検出することによりそれぞれ第１クランク角信号（以下、単に第１信号ともいう。）ＳＧＴ１、及び第２クランク角信号（以下、単に第２信号ともいう。）ＳＧＴ２を発生する、第１のクランク角検出センサ（第１信号発生手段ともいう。）および第２のクランク角検出センサ（第２信号発生手段ともいう。）である。
そして、この実施の形態１においては、第１クランク角信号ＳＧＴ１をクランク角度に対応した信号とし、第２クランク角信号ＳＧＴ２は欠け歯検出に用いる信号としており、どちらも立ち上がりエッジを使用する。
【００１５】
いま、クランク軸の角度をＣＡと表記するものとすると、信号板１２１には２０°ＣＡ毎に計１７個の１０°ＣＡ幅の突起が形成されている。
また、この実施の形態１では、第１のクランク角検出センサ１２２に対し、第２気筒＃２及び第３気筒＃３における圧縮上死点の手前７５゜ＣＡ（以下、Ｂ７５゜ＣＡと表記する）からＢ１０５゜ＣＡの部分を欠け歯部としている。
【００１６】
一方、被検出部の等間隔部の角度が２０°ＣＡであるから、その１／２である基準被検出部間角度は１０°ＣＡとなるため、第２のクランク角検出センサ１２３は、第１のクランク角検出センサ１２２に対して、基準被検出部間角度の（３＋１／２）倍である３５°ＣＡ離して配設している。
よって、第１信号ＳＧＴ１、第２信号ＳＧＴ２はいずれも２０゜ＣＡ間隔の信号であり、欠け歯部のみ４０゜ＣＡ間隔となる。また、第２信号ＳＧＴ２は第１信号ＳＧＴ１に対し３５゜ＣＡ遅れた信号となる。
【００１７】
したがって、通常、第１信号ＳＧＴ１と第２信号ＳＧＴ２は交互に検出されるが、クランク軸が正転しているならば、第１信号ＳＧＴ１が欠け歯部にあるときは、第１信号ＳＧＴ１が検出される間に第２信号ＳＧＴ２が続けて２個検出され、その後に検出される第１信号ＳＧＴ１が第２気筒＃２及び第３気筒＃３におけるＢ７５°ＣＡとなるので基準位置として特定することができる。
【００１８】
逆に、第２信号ＳＧＴ２が欠け歯部にあるときには、クランク軸が正転しているならば第１信号ＳＧＴ１が２個続けて検出されることになるが、それより多くの第１信号ＳＧＴ１が連続して検出された場合には、第２信号ＳＧＴ２が異常と判定することができる。
【００１９】
また、後述するように、第２信号ＳＧＴ２異常等により第２信号ＳＧＴ２の処理を禁止した場合における第１信号ＳＧＴ１のみでの基準位置の特定方法としては、前回および今回のＳＧＴ１立ち上がり間周期をそれぞれtsgt(i-1)、tsgt(i)とすれば、tsgt(i)に対応する角度は、tsgt(i-1)に対応する角度の２倍であるため、例えばtsgt(i)／tsgt(i−１)＞１．５が成立したときを基準位置と特定すればよい。
【００２０】
基準位置が特定されると、その時のカム信号ＳＧＣのレベルがハイレベルかローレベルかによって、各気筒の行程およびクランク角の位置を特定することができる。例えば、基準位置のカム信号ＳＧＣがハイレベルの場合には、第３気筒＃３のＢ７５゜ＣＡと特定することができる。
【００２１】
図４は、４気筒筒内噴射内燃機関における通常の運転状態における各パラメータの挙動例を示したタイミングチャートである。
図４において、カム信号ＳＧＣはカム軸の回転に応じてレベルが変化し、また、第１クランク角信号ＳＧＴ１は、クランク軸１２０に取り付けられた信号板１２１の回転に伴って発生する。そして、この実施の形態１では、このクランク角位置信号ＳＧＴ１によりクランク角度を検出する。
第２クランク角信号ＳＧＴ２も、第１クランク角信号ＳＧＴ１同様、クランク軸１２０に取り付けられた信号板１２１の回転に伴って発生する。この実施の形態１では、前述のように第２信号ＳＧＴ２は第１信号ＳＧＴ１に対し３５゜ＣＡ遅れた信号となる。
【００２２】
ＳＧＴ２異常検出カウンタのカウント値c_sgt2chkは、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を検出する為のもので、第１信号ＳＧＴ１検出毎にカウントアップし、第２信号ＳＧＴ２検出毎に“０”にクリアされる。例えば正転時で且つカウント値c_sgt2chkが“３”以上となった場合、第２信号ＳＧＴ２が正しく検出できていないと判定され、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を検出することができる。
【００２３】
ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhは、第２信号ＳＧＴ２の処理を禁止している時に“１”にセットされ、それ以外は“０”にクリアされる。
この実施の形態１では、エンジン回転速度が２０００ｒ／ｍｉｎ以上、またはc_ sgt2chkが“２”以上となり第２信号ＳＧＴ２異常検出時にＳＧＴ２処理を禁止している。
【００２４】
ＳＧＴ１欠け歯検出カウンタのカウント値c_kakehaは、第１信号ＳＧＴ１の欠け歯部分を検出する為のもので、第２信号ＳＧＴ２検出毎にカウントアップし、第１信号ＳＧＴ１検出毎に“０”にクリアされる。
正転時で且つカウント値c_kakehaが“２”の時に検出された第１信号ＳＧＴ１が、欠け歯横にある第２気筒＃２及び第３気筒＃３におけるＢ７５°ＣＡとなり、基準位置が特定され基準クランク位置フラグf_posを“１”にセットする。
それ以外の第１信号ＳＧＴ１検出時は“０”にクリアされる。
【００２５】
クランク角度カウンタのカウント値c_sgtは、クランク角度を検出するためのもので、例えばコントロールユニット１５０内に構築されたカウンタに対して第１クランク角信号ＳＧＴ１が入力される毎にカウントアップされ、基準位置である欠け歯横のＢ７５゜ＣＡ毎に“０”がセットされる。したがって、このカウント値c_sgtはクランク軸１２０が１回転する間に“０”から“１６”の間の値を取り、このカウント値によってクランク角度を特定することができる。また、バッテリ１６０が接続された場合等、コントロールユニット１５０初期化時にはクランク角度が不明となるため、初期値として“２５５”がセットされる。
【００２６】
気筒フラグf_cylは、気筒を特定する為のもので、クランク角度カウンタc_sgtが“０”である基準位置のカム信号ＳＧＣがハイレベルのとき“１”をセットし、ローレベルのとき“０”にセットする。これにより、クランク角度カウンタc_sgtが“０”かつ気筒フラグf_cylが“１”の時、第３気筒＃３のＢ７５゜ＣＡと特定することができる。
【００２７】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関のクランク角度検出装置の具体的な処理手順について説明する。
まず、コントロールユニット１５０において、第１クランク角信号ＳＧＴ１の立ち上がりエッジに同期して行われるクランク角度検出処理の全体的な動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。なお、以下において符号Ｓは各処理ステップを意味する。
【００２８】
図５において、ステップＳ１０１では、基準クランク位置フラグf_posを０にリセットしておく。
ステップＳ１０２、ステップＳ１０３では、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップＳ１０２ではスターターモーターが起動されているか、ステップＳ１０３ではエンジン回転速度ｎｅが５００ｒ／ｍｉｎを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップＳ１０４で基準クランク位置特定処理を実行し、どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、第２クランク角信号ＳＧＴ２の異常を誤検出しないよう、ステップＳ１０５でＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkを０にクリアする。
ステップＳ１０６では、欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアし、次回第１クランク角信号ＳＧＴ１検出までの第２クランク角信号ＳＧＴ２検出数が得られるようにしておく。
最後にステップＳ１０７で、クランク角度演算処理を行い、本フローが終了する。
【００２９】
また、第２クランク角信号ＳＧＴ２の立ち上がりエッジに同期して行われるクランク角度検出処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。
図６において、ステップＳ２０１では、ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhが０かを判定する。
成立時は、第２クランク角信号ＳＧＴ２の処理を実行する為、図５のステップＳ１０２、ステップＳ１０３と同様、クランク軸が正転していることを判定するため、ステップＳ２０２ではスターターモーターが起動されているか、ステップＳ２０３ではエンジン回転速度ｎｅが５００ｒ／ｍｉｎを越えているかを判定する。
いずれかが成立していれば、正転していると判定され、ステップＳ２０４で欠け歯検出カウンタc_kakehaをカウントアップする。どちらも不成立の場合は、逆転する可能性があるため、欠け歯誤検出防止としてステップＳ２０５で欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアする。
【００３０】
一方、ステップＳ２０１が不成立の場合は、第２クランク角信号ＳＧＴ２処理が禁止されている為、ステップＳ２０５で欠け歯検出カウンタc_kakehaを０にクリアしておく。
最後にステップＳ２０６で、第２クランク角信号ＳＧＴ２が検出されたとしてＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkを０にクリアし、本フローが終了する。
【００３１】
次に図５内の各処理手順の詳細について説明する。
図７は、図５のステップＳ１０４における基準クランク位置特定処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。
図７において、ステップＳ３０１では、第１クランク角信号ＳＧＴ１が検出されたとしてＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkをカウントアップする。
ステップＳ３０２では、エンジン回転速度ｎｅが２０００ｒ／ｍｉｎ未満かを判定する。不成立時は、高回転時の演算負荷を軽減するためにステップＳ３０５でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhに１をセットする。
【００３２】
ステップＳ３０２成立時は、ステップＳ３０３で、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkが３未満かを判定する。成立時は、第２クランク角信号ＳＧＴ２が正常としてＳＧＴ２処理を許可するため、ステップＳ３０４でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhを０にクリアする。
一方、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkが３以上ならば、第２クランク角信号ＳＧＴ２異常としてＳＧＴ２処理を禁止する為、ステップＳ３０５でＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhに１をセットする。
【００３３】
ステップＳ３０６では、ＳＧＴ２処理禁止フラグf_sgt2inhが１かを判定する。
成立時はＳＧＴ２処理禁止のため、第１クランク角信号ＳＧＴ１信号のみで欠け歯を検出するので、ステップＳ３０７で、今回と前回のＳＧＴ１周期tsgt(i)、tsgt(i-1)の比をｋに代入し、ステップＳ３０８で得られたｋが１．５を超えているか判定する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップＳ３０９で基準クランク位置フラグf_posに１をセットし、不成立時は先のステップＳ１０１でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ３０６で不成立時は、第１クランク角信号ＳＧＴ１間の第２クランク角信号ＳＧＴ２検出数により欠け歯を検出するため、ステップＳ３１０で欠け歯検出カウンタc_kakehaが２であるかを判定する。
成立時は欠け歯が検出されたとして、ステップＳ３１１で基準クランク位置フラグf_posに１をセットし、不成立時は先のステップＳ１０１でf_posがクリアされている為、特に処理を行わず、本フローを終了する。
【００３５】
図８は、図５のステップＳ１０７におけるクランク角度演算処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。
ステップＳ４０１では、バッテリ接続時などコントロールユニットが初期化されたかを判定し、成立時はステップＳ４０２でクランク角度カウンタc_sgtに初期値として２５５を代入し、ステップＳ４０３でエンジン回転速度ｎｅに０を代入しておく。
【００３６】
ステップＳ４０４で、基準クランク位置フラグf_posが１にセットされているか判定する。
成立時は今回の第１クランク角信号ＳＧＴ１が基準クランク位置であると判定でき、ステップＳ４０５でクランク角度カウンタc_sgtに０をセットする。
不成立で基準クランク位置以外の場合は、ステップＳ４０６で、クランク角度カウンタc_sgtが２５５でないか判定する。
成立時はクランク角度がセットされている為、ステップＳ４０７でカウントアップを行い、ステップＳ４０８でクランク角度カウンタc_sgtが１６を超えている場合は、ステップＳ４０９でc_sgtに０をセットする。
ステップＳ４０６不成立時は、クランク角度カウンタc_sgtは初期化状態のため何も行わず、本フローを終了する。
【００３７】
ステップＳ４１０でクランク角度カウンタc_sgtが０の時にエンジン回転演算を行い、それ以外のときはそのまま本フローを終了する。
【００３８】
ステップＳ４１１でc_sgt＝０時の第１クランク角信号ＳＧＴ１の立ち上がり間周期[t_sgt0]の算出が可能であるか判定する。前回のc_sgt＝０における時刻が無いなど算出不可の場合は、ステップＳ４１４で、エンジン回転速度ｎｅに０を代入して処理を終了する。
ＳＧＴ１の立ち上がり間周期t_sgt0の算出が可能な場合は、ステップ４１２でＳＧＴ１間周期t_sgt0を算出し、ステップＳ４１３でエンジン回転速度ｎｅを演算して、本フローを終了する。
【００３９】
なお、以上の実施の形態１においては、欠け歯部分を１箇所としたが、複数箇所でもよく、また異なった欠け歯数でもよい。その場合は、欠け歯検出カウンタc_kakeha、および第１クランク角信号ＳＧＴ１のみでの検出時に使用するＳＧＴ１周期t_sgtの変化割合の判定値を、それぞれの欠け歯数に応じた値に設定して判定すればよい。
【００４０】
また、第１クランク角信号ＳＧＴ１、第２クランク角信号ＳＧＴ２は立ち上がりエッジのみ使用したが、両エッジを使用してもよい。その場合も上記同様、c_kakeha、およびt_sgt変化割合の判定値を、欠け歯部で欠落する信号数に応じた値に設定すればよい。
【００４１】
さらに、高回転時のＳＧＴ２禁止処理についても、実施の形態１では、第２クランク角信号ＳＧＴ２の検出自体は禁止していないが、第２クランク角信号ＳＧＴ２検出により処理を起動する負荷も低減できる為、検出から禁止するのもよい。この場合、ＳＧＴ２禁止処理によりＳＧＴ２信号自体が入ってこなくなり、ＳＧＴ２異常検出カウンタc_sgt2chkのリセットを行う機会がなくなるため、ＳＧＴ１検出時のc_sgt2chkカウントアップも合わせて禁止すればよい。
【００４２】
以上のようにこの発明の実施の形態１の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、被検出部が通過する毎にそれぞれ第１クランク角信号と第２クランク角信号を発生する第１信号発生手段及び第２信号発生手段と、第１クランク角信号及び第２クランク角信号の状態から欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段を備え、被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、第１信号発生手段と第２信号発生手段との配設間隔を、基準被検出部間角度より大きくかつ整数倍以外に設定すると共に、基準クランク位置特定手段は、クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ基準クランク位置を特定するようにしたので、第１クランク角信号及び第２クランク角信号の順序が定まり、制御を簡素化することが出来るとともに、欠け歯部の誤判定が防止でき、クランク角度の基準位置を正確に特定することができる。
【００４３】
また、基準クランク位置特定手段は、第１クランク角信号が検出される間の第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを欠け歯部として検出し、その時の第１クランク角信号の位置を基準クランク位置と特定するものであり、第１信号発生手段及び第２信号発生手段の配設間隔を、ｎを１以上の整数として基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とするので、各信号のばらつきに対する余裕代を大きくすることができる。
【００４４】
また、クランク軸正回転判定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転程度の所定回転速度以上の時、またはスターターモーターが駆動されクランク軸が回転している時にクランク軸が正回転であると判定するので、新たなセンサを追加することなくクランク軸の正回転判定を行うことができる。
【００４５】
さらに、この発明の実施の形態１の内燃機関のクランク角度検出装置によれば、基準クランク位置特定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転以上の高回転時は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止するので、高回転時の演算負荷を軽減することができる。
【００４６】
また、基準クランク位置特定手段は、第２信号発生手段が異常の時は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止するので、第２クランク角信号異常時の欠け歯部の誤判定を防止することができる。
【００４７】
さらにまた、基準クランク位置特定手段は、第２クランク角信号を使用する処理を禁止している時は、第１クランク角信号のみで欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定するので、第２クランク角信号処理禁止時でも欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の実施の形態１における４気筒筒内噴射内燃機関のの概略的な構成を示すシステム図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるカム信号発生手段の具体的形状の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるクランク角検出用信号板の具体的形状の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における４気筒内燃機関における通常運転時の各パラメータのタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における第１クランク角信号の同期処理のフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における第２クランク角信号の同期処理のフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１における基準クランク位置特定処理のフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１におけるクランク角度演算処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：内燃機関 １０２：エアクリーナ １０３：エアフローセンサ １０４：吸気
管 １０５：スロットルバルブ １０６：燃料噴射弁 １０７：排気管 １０８：Ｏ２
センサ １０９：三元触媒 １１０：カム軸 １１１：カム信号版 １１２：カム角検
出センサ １２０：クランク軸 １２１：クランク角検出用信号版 １２２：第１のク
ランク角検出センサ １２３：第２のクランク角検出センサ １３０：点火プラグ
１３１：点火コイル １５０：コントロールユニット １５１：インジェクタドライバ
１６０：バッテリ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、前記クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、前記被検出部が通過する毎に、第１クランク角信号を発生する第１信号発生手段と第２クランク角信号を発生する第２信号発生手段、前記第１クランク角信号及び前記第２クランク角信号の状態から前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、前記クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段とを備え、前記被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、前記基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、前記基準クランク位置特定手段は、前記クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ前記基準クランク位置を特定することを特徴とする内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項２】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第１クランク角信号が検出される間の前記第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを前記欠け歯部として検出し、その時の前記第１クランク角信号の位置を前記基準クランク位置と特定するものであり、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、ｎを１以上の整数として前記基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項３】
前記クランク軸正回転判定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転程度の所定回転速度以上の時、または、スターターモーターが駆動されクランク軸が回転している時にクランク軸が正回転であると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項４】
前記基準クランク位置特定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転以上の高回転時は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項５】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第２信号発生手段が異常の時は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項６】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止している時は、前記第１クランク角信号のみで前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項７】
第１クランク角信号の、前回と今回の立ち上がり間周期の比によって前記欠け歯部を検出することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に固定され、一部に欠け歯部を形成する等間隔に配設された被検出部を有するクランク角検出用信号板と、前記クランク角検出用信号板の外周に所定角度離して配設され、前記被検出部が通過する毎に、第１クランク角信号を発生する第１信号発生手段と第２クランク角信号を発生する第２信号発生手段、前記第１クランク角信号及び前記第２クランク角信号の状態から前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定する基準クランク位置特定手段と、前記クランク軸の回転方向が正方向であることを判定するクランク軸正回転判定手段とを備え、前記被検出部の等間隔部の角度の１／２を基準被検出部間角度とし、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、前記基準被検出部間角度より大きく且つ整数倍以外に設定すると共に、前記基準クランク位置特定手段は、前記クランク軸正回転判定手段が正回転と判定している時のみ前記基準クランク位置を特定することを特徴とする内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項２】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第１クランク角信号が検出される間の前記第２クランク角信号の検出数が予め設定した所定値を超えたときを前記欠け歯部として検出し、その時の前記第１クランク角信号の位置を前記基準クランク位置と特定するものであり、前記第１信号発生手段と前記第２信号発生手段との配設間隔を、ｎを１以上の整数として前記基準被検出部間角度の（ｎ＋１／２）倍とすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項３】
前記クランク軸正回転判定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転程度の所定回転速度以上の時、または、スターターモーターが駆動されクランク軸が回転している時にクランク軸が正回転であると判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項４】
前記基準クランク位置特定手段は、クランク軸の回転速度がアイドル回転以上の高回転時は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項５】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第２信号発生手段が異常の時は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項６】
前記基準クランク位置特定手段は、前記第２クランク角信号を使用する処理を禁止している時は、前記第１クランク角信号のみで前記欠け歯部を検出して基準クランク位置を特定することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【請求項７】
第１クランク角信号の、前回と今回の立ち上がり間周期の比によって前記欠け歯部を検出することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３２７８６５（Ｐ２００７−３２７８６５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５９６６４（Ｐ２００６−１５９６６４）
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月８日（２００６．６．８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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