CN107461288B - 检测装置以及起动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测装置以及起动装置，目的在于提供一种不使用编码器就能够检测曲轴的旋转角的技术。本申请公开一种检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角的检测装置。检测装置具备：信号生成部，其具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器生成表示所述曲轴的旋转的第一连续脉冲信号，所述第二传感器生成相位与所述第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号；以及计算部，其参照所述第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲的上升沿定时和下降沿定时以及所述第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲的上升沿定时和下降沿定时来计算所述旋转角。

Description

检测装置以及起动装置

技术领域

本发明涉及一种检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角的技术。

背景技术

专利文献1和专利文献2公开了一种使用两个接近传感器来检测内燃机的曲轴的旋转角的技术。在内燃机稳定地进行动作时，专利文献1和专利文献2所公开的检测技术是有用的。根据专利文献1和专利文献2，基于从两个接近传感器中的一方输出的连续脉冲信号中的脉冲的上升沿来计算曲轴的旋转角。基于两个接近传感器的相位差的正负来判定曲轴的旋转方向。

在内燃机即将停止或内燃机处于停止状态的期间，曲轴的旋转不稳定。例如，曲轴还有时反复进行正向旋转和反向旋转。在该情况下，以往的使用两个接近传感器的检测技术无法高精度地检测曲轴的旋转角。

专利文献1：日本特开平10-267951号公报

专利文献2：日本特开平6-10809号公报

发明内容

发明要解决的问题

在曲轴的旋转不稳定的期间，编码器还有时用于检测曲轴的旋转角。编码器招致寿命短、成本高以及配置空间大之类的各种问题。

本发明的目的在于提供一种不使用编码器就能够检测曲轴的旋转角的技术。

用于解决问题的方案

本发明的一个方面所涉及的检测装置检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角。检测装置具备：信号生成部，其具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器生成表示所述曲轴的旋转的第一连续脉冲信号，所述第二传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号；以及计算部，其参照所述第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲的上升沿定时和下降沿定时以及所述第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲的上升沿定时和下降沿定时来计算所述旋转角。

根据上述结构，计算部不仅参照第一传感器所生成的第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲的上升沿定时和第二传感器所生成的第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲的上升沿定时，还参照第一脉冲的下降沿定时和第二脉冲的下降沿定时，因此计算部能够辨别曲轴的正向旋转与反向旋转的混合。因而，不使用编码器就能够高精度地计算曲轴的旋转角。

本发明的另一方面所涉及的检测装置检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角。检测装置具备：信号生成部，其具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器生成表示所述曲轴的旋转的第一连续脉冲信号，所述第二传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号；以及计算部，其根据所述第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲与所述第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲之间的重叠及不重叠的图案来检测所述曲轴的旋转方向的变化，并对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角选择性地进行加法处理或减法处理。

根据上述结构，计算部与根据第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲与第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲之间重叠和不重叠的图案而检测出的旋转方向的变化相应地执行加法处理或减法处理，因此不使用编码器就能够高精度地计算曲轴的旋转角。

关于上述的结构，所述第一传感器和所述第二传感器可以均是被配置于在所述曲轴安装的飞轮附近的接近传感器。

根据上述的结构，第一传感器和第二传感器均是被配置于在曲轴安装的飞轮附近的接近传感器，因此能够使用已有的传感器设备来高精度地检测曲轴的旋转角。

关于上述的结构，所述第一连续脉冲信号可以包含第一信号成分以及电压水平与所述第一信号成分的电压水平不同的第二信号成分。所述第二连续脉冲信号可以包含第三信号成分以及电压水平与所述第三信号成分的电压水平不同的第四信号成分。也可以是，在所述第一连续脉冲信号和所述第二连续脉冲信号表示从第一条件向第二条件的变化时，所述计算部对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角进行所述加法处理，其中，所述第一条件被规定为由所述第一信号成分、所述第二信号成分、所述第三信号成分以及所述第四信号成分决定的四个组合中的一个组合，所述第二条件被规定为所述四个组合中的其它的一个组合。也可以是，在所述第一连续脉冲信号和所述第二连续脉冲信号表示从所述第二条件向所述第一条件的变化时，所述计算部对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角进行所述减法处理。

根据上述的结构，第一连续脉冲信号包含第一信号成分以及电压水平与第一信号成分的电压水平不同的第二信号成分，并且第二连续脉冲信号包含第三信号成分以及电压水平与第三信号成分的电压水平不同的第四信号成分，因此由第一信号成分、第二信号成分、第三信号成分以及第四信号成分规定四个组合。计算部与从被规定为四个组合中的一个组合的第一条件向被规定为四个组合中的其它的一个组合的第二条件的变化相应地对旋转方向变化之前的旋转角进行加法处理，并且与从第二条件向第一条件的变化相应地对旋转方向变化之前的旋转角进行减法处理，因此能够高精度地计算曲轴的旋转角。

关于上述的结构，所述第一传感器和所述第二传感器可以均是被配置于在所述曲轴安装的飞轮附近的接近传感器。所述飞轮可以包含第一齿以及形成于所述第一齿的旁边的第二齿。也可以是，在所述第一传感器的检测位置和所述第二传感器的检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的空间时，如果所述飞轮向第一方向旋转，则所述第一传感器相比于所述第二传感器先检测所述第一齿。也可以是，在所述第一传感器的所述检测位置和所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，如果所述飞轮向与所述第一方向相反的第二方向旋转，则所述第二传感器相比于所述第一传感器先检测所述第二齿。

根据上述的结构，第一传感器和第二传感器均是被配置于在曲轴安装的飞轮附近的接近传感器，因此能够使用已有的传感器设备来高精度地检测曲轴的旋转角。如果飞轮向第一方向旋转，则第一传感器相比于第二传感器先检测第一齿，并且如果飞轮向与第一方向相反的第二方向旋转，则第二传感器相比于第一传感器先检测第二齿，因此第二传感器能够生成相位与第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号。

关于上述的结构，也可以是，在所述第一传感器的所述检测位置处于所述第一齿上或所述第二齿上时，从所述第一传感器输出所述第一信号成分。也可以是，在所述第一传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，从所述第一传感器输出所述第二信号成分。也可以是，在所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿上或所述第二齿上时，从所述第二传感器输出所述第三信号成分。也可以是，在所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，从所述第二传感器输出所述第四信号成分。也可以是，在所述第一条件下，所述第二信号成分和所述第四信号成分被同时输出。也可以是，在所述第二条件下，所述第一信号成分和所述第四信号成分被同时输出。

根据上述的结构，当第二信号成分和第四信号成分被同时输出的第一条件变为第一信号成分和第四信号成分被同时输出的第二条件时，计算部对旋转方向变化之前的旋转角进行加法处理，并且，当第一信号成分和第四信号成分被同时输出的第二条件变为第二信号成分和第四信号成分被同时输出的第一条件时，计算部对旋转方向变化之前的旋转角进行减法处理，因此能够高精度地计算曲轴的旋转角。

关于上述的结构，也可以是，在所述飞轮向所述第一方向以固定速度旋转的稳定条件下，从所述第一脉冲上升的时刻起至所述第一脉冲下降的时刻为止的时间长度是从所述第一脉冲上升的所述时刻起至所述第二脉冲上升的时刻为止的时间长度的两倍。

根据上述的结构，在飞轮向第一方向以固定速度旋转的稳定条件下，从第一脉冲上升的时刻起至第一脉冲下降的时刻为止的时间长度是从第一脉冲上升的时刻起至第二脉冲上升的时刻为止的时间长度的两倍，因此检测装置能够以相比于只参照从两个传感器输出的连续脉冲信号中的一方的脉冲的上升沿来判别飞轮的旋转角度的现有技术而言四倍的分辨率来检测飞轮的旋转角度。

关于上述的结构，所述信号生成部也可以包含第三传感器，所述第三传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号及所述第二连续脉冲信号的相位不同的第三连续脉冲信号。所述计算部也可以参照所述第三连续脉冲信号中包含的第三脉冲的上升沿定时和下降沿定时来计算所述旋转角。也可以是，在所述飞轮向所述第一方向以固定速度进行旋转的稳定条件下，从所述第一脉冲上升的时刻起至所述第二脉冲上升的时刻为止的时间长度与从所述第二脉冲上升的所述时刻起至所述第三脉冲上升的时刻为止的时间长度相等，并且与从所述第三脉冲上升的所述时刻起至所述第一脉冲下降的时刻为止的时间长度相等。

根据上述的结构，在飞轮向第一方向以固定速度旋转的稳定条件下，从第一脉冲上升的时刻起至第二脉冲上升的时刻为止的时间长度与从第二脉冲上升的时刻起至第三连续脉冲信号中包含的第三脉冲上升的时刻为止的时间长度相等，并且与从第三脉冲上升的时刻起至第一脉冲下降的时刻为止的时间长度相等，因此第一脉冲为高水平的期间被第二脉冲的上升沿的时刻和第三脉冲的上升沿的时刻等分。计算部不仅参照第一脉冲的上升沿定时和下降沿定时以及第二脉冲的上升沿定时和下降沿定时，还参照第三脉冲的上升沿和下降沿，因此能够在第一脉冲、第二脉冲及第三脉冲的上升沿时刻和下降沿时刻加上或减去固定的值来计算旋转角。因而，检测装置能够以相比于只参照从两个传感器输出的连续脉冲信号中的一方的脉冲的上升沿来判别飞轮的旋转角度的现有技术而言六倍的分辨率来检测飞轮的旋转角度。

本发明的另一其它方面所涉及的内燃机的起动装置具备：上述的检测装置；以及顺序决定部，其根据所述计算部所计算出的所述旋转角来确定所述多个气缸的点火顺序。

根据上述结构，顺序决定部根据上述的检测装置的计算部计算出的旋转角来规定多个气缸的点火顺序，因此能够恰当地起动内燃机。

发明的效果

在上述的技术中，不使用编码器就能够检测曲轴的旋转角。

附图说明

图1是第一实施方式的检测装置的概要性的框图。

图2是表示在图1所示的检测装置内产生的第一脉冲与第二脉冲之间的各种时间上的关系的示意图。

图3是第二实施方式的检测装置的概要性的框图。

图4是示出图3所示的检测装置的计算部所执行的处理的概要性的流程图。

图5是在图3所示的检测装置内产生的第一连续脉冲信号以及第二连续脉冲信号的例示性的时序图。

图6是从图5所示的时序图的时刻t1起至时刻t5为止的期间内的飞轮的齿的概要图。

图7是第一连续脉冲信号以及第二连续脉冲信号的概要图。

图8是第一连续脉冲信号以及第二连续脉冲信号的概要图。

图9是第一连续脉冲信号至第三连续脉冲信号的概要图。

图10是第三实施方式的起动装置的概要性的框图。

附图标记说明

100、100A：检测装置；110、110A：信号生成部；111：第一传感器；112：第二传感器；120、120A：计算部；130：顺序决定部；200：起动装置；TH2：齿(第一齿)；TH3：齿(第二齿)。

具体实施方式

<第一实施方式>

关于现有技术，曲轴的旋转角是根据分别从两个传感器输出的连续脉冲信号计算的。两个连续脉冲信号的相位不同。如果从两个传感器中的一方输出的连续脉冲信号的上升沿比从两个传感器中的另一方输出的连续脉冲信号早，则现有技术进行使曲轴的旋转角增加的处理。另一方面，如果从两个传感器中的一方输出的连续脉冲信号的上升沿比从两个传感器中的另一方输出的连续脉冲信号晚，则现有技术进行使曲轴的旋转角减小的处理。

在船舶即将停止或船舶处于停止状态的期间，曲轴进行不稳定的动作，因此为了检测旋转角度而使用了编码器，但是从寿命、成本和/或配置空间之类的观点考虑，利用编码器有时并不是优选的。本发明人们开发出一阵不依赖于编码器就能够高精度地检测曲轴的旋转角的检测技术。在第一实施方式中，对例示性的检测技术进行说明。

图1是第一实施方式的检测装置100的概要性的框图。参照图1来说明检测装置100。

检测装置100用于检测具有多个气缸(未图示)的内燃机(未图示)的曲轴(未图示)的旋转角。检测装置100既可以是控制内燃机的控制装置的一部分，也可以形成为与控制装置不同的装置。

检测装置100具备信号生成部110和计算部120。信号生成部110生成第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号。第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号均表示曲轴的旋转。第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号从信号生成部110被输出到计算部120。

信号生成部110包含第一传感器111和第二传感器112。第一传感器111生成包含多个第一脉冲的第一连续脉冲信号。第二传感器112生成包含多个第二脉冲的第二连续脉冲信号。

第一传感器111每当检测出安装于曲轴的飞轮(未图示)的齿时，就生成高电压水平的信号(以下称作“H信号”)。第一传感器111每当检测出飞轮的齿之间的空隙时，就生成低电压水平的信号(以下称作“L信号”)。在本实施方式中，用第一传感器111生成的H信号例示第一信号成分。用第一传感器111生成的L信号例示第二信号成分。

第二传感器112每当检测出飞轮的齿时，就生成高电压水平的信号(以下称作“H信号”)。第二传感器112每当检测出飞轮的齿之间的空隙时，就生成低电压水平的信号(以下称作“L信号”)。在本实施方式中，用第二传感器112生成的H信号例示第三信号成分。用第二传感器112生成的L信号例示第四信号成分。

第一传感器111和第二传感器112可以均是被配置于飞轮附近以能够检测飞轮的齿的接近传感器。也可以代替该方式，第一传感器111和第二传感器112均是以能够检测飞轮的齿的方式配置的光学传感器(反射型或透过型)。本实施方式的原理并不限定于被用作第一传感器111和第二传感器112的特定的检测元件。

在本实施方式中，第一传感器111和第二传感器112每当检测出飞轮的齿时，就生成高电压水平的信号。也可以代替该方式，作为第一传感器和第二传感器，使用如下的检测元件：当检测出飞轮的齿时，生成低电压水平的信号，并且当检测出飞轮的齿之间的空隙时，生成高电压水平的信号。

第二传感器112在与第一传感器111不同的位置检测飞轮的齿以及飞轮的齿之间的空隙。因而，由第二传感器112生成的第二连续脉冲信号与由第一传感器111生成的第一连续脉冲信号在相位(即电压水平的变化的定时)上有所不同。

图2是表示第一脉冲与第二脉冲之间的各种时间上的关系的示意图。参照图1和图2来进一步说明检测装置100。

关于图2的区块(a)，在第一脉冲上升之后，第二脉冲上升。之后，第一脉冲下降。再之后，第二脉冲下降。在本实施方式中，在重复进行图2的区块(a)所示的脉冲的产生图案时，曲轴正稳定地进行正向旋转。

关于图2的区块(b)，在第二脉冲上升之后，第一脉冲上升。之后，第二脉冲下降。再之后，第一脉冲下降。在本实施方式中，在重复进行图2的区块(b)所示的脉冲的产生图案时，曲轴正稳定地进行反向旋转。

关于图2的区块(c)，在第一脉冲上升之后，第二脉冲上升。之后，第二脉冲下降。再之后，第一脉冲下降。关于图2的区块(d)，在第二脉冲上升之后，第一脉冲上升。之后，第一脉冲下降。再之后，第二脉冲下降。关于图2的区块(e)，在第一脉冲上升之后，第一脉冲下降。之后，第二脉冲上升。再之后，第二脉冲下降。关于图2的区块(f)，在第二脉冲上升之后，第二脉冲下降。之后，第一脉冲上升。再之后，第一脉冲下降。图2的区块(c)至(f)中的各区块所示的脉冲的产生图案与图2的区块(a)和区块(b)中的哪一个都不同。这意味着在图2的区块(c)至(f)的各区块中曲轴的旋转不稳定(即正向旋转和反向旋转混合)。计算部120能够参照第一脉冲的上升沿的定时和下降沿的定时以及第二脉冲的上升沿的定时和下降沿的定时，来高精度地计算旋转角。

参照第一脉冲的上升沿的定时和下降沿的定时以及第二脉冲的上升沿的定时和下降沿的定时是指参照第一脉冲与第二脉冲重叠和不重叠的图案(即H信号与L信号的组合)。表1示出图2所示的时间上的关系中包含的重叠和不重叠的各种图案。

[表1]

图案	第一脉冲	第二脉冲
			图案1	H信号	L信号
图案2	H信号	H信号
			图案3	L信号	H信号
图案4	L信号	L信号

图案1表示第二脉冲的L信号与第一脉冲的H信号同时出现的状态。图案2表示第二脉冲的H信号与第一脉冲的H信号同时出现的状态。图案3表示第二脉冲的H信号与第一脉冲的L信号同时出现的状态。图案4表示第二脉冲的L信号与第一脉冲的L信号同时出现的状态。

如上所述，图2的区块(a)所示的脉冲的组合在曲轴稳定地进行正向旋转时出现。以下示出在此期间出现的重叠和不重叠的四个变化图案。在出现以下变化图案时，计算部120能够判定为曲轴正在进行正向旋转。

变化图案(1)：从图案4向图案1

变化图案(2)：从图案1向图案2

变化图案(3)：从图案2向图案3

变化图案(4)：从图案3向图案4

如上所述，图2的区块(b)所示的脉冲的组合在曲轴稳定地进行反向旋转时出现。以下示出在此期间出现的重叠和不重叠的四个变化图案。在出现以下变化图案时，计算部120能够判定为曲轴正在进行反向旋转。

变化图案(a)：从图案1向图案4

变化图案(b)：从图案2向图案1

变化图案(c)：从图案3向图案2

变化图案(d)：从图案4向图案3

关于图2的区块(c)，最初出现从图案4向图案1的变化(即变化图案(1))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。之后，出现从图案1向图案2的变化(即变化图案(2))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。再之后，出现从图案2向图案1的变化(即变化图案(b))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。最后，出现从图案1向图案4的变化(即变化图案(a))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。

关于图2的区块(d)，最初出现从图案4向图案3的变化(即变化图案(d))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。之后，出现从图案3向图案2的变化(即变化图案(c))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。再之后，出现从图案2向图案3的变化(变化图案(3))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。最后，出现从图案3向图案4的变化(变化图案(4))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。

关于图2的区块(e)，最初出现从图案4向图案1的变化(即变化图案(1))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。之后，出现从图案1向图案4的变化(变化图案(a))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。再之后，出现从图案4向图案3的变化(变化图案(d))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。最后，出现从图案3向图案4的变化(变化图案(4))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。

关于图2的区块(f)，最初出现从图案4向图案3的变化(变化图案(d))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。之后，出现从图案3向图案4的变化(变化图案(4))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。再之后，出现从图案4向图案1的变化(变化图案(1))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行正向旋转。最后，出现从图案1向图案4的变化(变化图案(a))。此时，计算部120能够辨别出曲轴正在进行反向旋转。

如上所述，计算部120能够根据各种变化图案检测旋转方向的变化，并计算曲轴的旋转角。表2表示计算部120的例示性的运算处理。

[表2]

运算处理	图案的变化
		加法处理	图案4→图案1
减法处理	图案1→图案4

计算部120能够参照第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号来识别发生了上述的四种图案的变化。当发生从图案4向图案1的图案变化以及从图案1向图案4的图案变化时，计算部120可以判定为曲轴的旋转方向发生了变化。计算部120可以在从图案4向图案1的图案变化时执行对曲轴的旋转方向发生变化之前的旋转角加上规定值的加法处理。计算部120可以在从图案1向图案4的图案变化时执行从曲轴的旋转方向发生变化之前的旋转角减去规定值的减法处理。在本实施方式中，用图案4例示第一条件。用图案1例示第二条件。

表2所示的运算处理利用上述的变化图案(1)与变化图案(a)的组合。也可以代替上述方式，在计算部120所执行的运算处理中利用变化图案(2)与变化图案(b)的组合、变化图案(3)与变化图案(c)的组合、变化图案(4)与变化图案(d)的组合。

<第二实施方式>

检测装置也可以使用表示处于曲轴的旋转角度固定的位置的基准脉冲信号来校正曲轴的旋转角度。此时，作为生成基准脉冲信号的方法，例如能够列举通过由传感器(以下称作基准传感器)检测设置在飞轮的规定位置的标记来生成基准信号的方法。在第二实施方式中，对具备基准传感器的例示性的检测技术进行说明。

图3是第二实施方式的检测装置100A的概要性的框图。参照图3来说明检测装置100A。对标注了与第一实施方式相同的附图标记的要素引用第一实施方式的说明。

检测装置100A具备信号生成部110A以及计算部120A。与第一实施方式同样，信号生成部110A包含第一传感器111以及第二传感器112。对第一传感器111和第二传感器112引用第一实施方式的说明。

信号生成部110A还包含基准传感器113。基准传感器113生成基准脉冲信号。基准脉冲信号包含基准脉冲。每当曲轴旋转一周时，基准传感器113就生成一个基准脉冲。

基准传感器113也可以是配置于飞轮(未图示)附近的接近传感器。每当形成于飞轮的凸部通过接近传感器的检测点时，接近传感器就生成基准脉冲。也可以代替上述方式，基准传感器113是能够在曲轴(未图示)每旋转一周时生成一个脉冲的其它检测元件。本实施方式的原理并不限定于被用作基准传感器113的特定的检测元件。

基准脉冲信号从基准传感器113被输出到计算部120A。计算部120A当接收到基准脉冲信号中的基准脉冲时，将所计算出的旋转角的值设为“0”(即，复位处理)。

图4是表示计算部120A所执行的处理的概要性的流程图。参照图3和图4来说明计算部120A的处理。

(步骤S105)

计算部120A等待基准脉冲信号。计算部120A当从基准传感器113接收到基准脉冲时执行步骤S110。

(步骤S110)

计算部120A执行复位处理，将曲轴的旋转角θ的值设定为“0”。之后，执行步骤S115。

(步骤S115)

计算部120A判断是否接收到了第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号。计算部120A在没有接收到第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号这两者的情况下，重复进行步骤S115。计算部120A当接收到第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号这两者时，执行步骤S120。

(步骤S120)

计算部120A参照第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号来判定是否同时接收到了第一连续脉冲信号的L信号和第二连续脉冲信号的L信号。如果计算部120A同时接收到了第一连续脉冲信号的L信号和第二连续脉冲信号的L信号，则执行步骤S125。在其它情况下，执行步骤S145。

(步骤S125)

计算部120A等待第一连续脉冲信号及第二连续脉冲信号的电压水平的变化。如果第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号中的至少一方发生电压水平的变化，则执行步骤S130。

(步骤S130)

计算部120A参照第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号来判定是否同时接收到了第一连续脉冲信号的H信号和第二连续脉冲信号的L信号。如果计算部120A同时接收到了第一连续脉冲信号的H信号和第二连续脉冲信号的L信号，则执行步骤S135。在其它情况下，执行步骤S115。

(步骤S135)

计算部120A执行加法处理，对曲轴的旋转角θ加上规定的角度α。角度α可以用以下的数式来定义。在通过该一系列的例程而计算出的值大于360的情况下，进行从该值减去360的处理，另外，在所计算出的值小于0的情况下，进行对该值加上360的处理。之后，执行步骤S140。

[数式1]

(步骤S140)

计算部120A判定是否接收到了基准脉冲。如果计算部120A接收到了基准脉冲，则执行步骤S110。在其它情况下，执行步骤S115。

(步骤S145)

判定计算部120A参照第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号来判定是否同时接收到了第一连续脉冲信号的H信号和第二连续脉冲信号的L信号。如果计算部120A同时接收到了第一连续脉冲信号的H信号和第二连续脉冲信号的L信号，则执行步骤S150。在其它情况下，执行步骤S115。

(步骤S150)

计算部120A等待第一连续脉冲信号及第二连续脉冲信号的电压水平的变化。如果第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号中的至少一方发生电压水平的变化，则执行步骤S155。

(步骤S155)

计算部120A参照第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号来判定是否同时接收到了第一连续脉冲信号的L信号和第二连续脉冲信号的L信号。如果计算部120A同时接收到了第一连续脉冲信号的L信号和第二连续脉冲信号的L信号，则执行步骤S160。在其它情况下，执行步骤S115。

(步骤S160)

计算部120A执行减法处理，从曲轴的旋转角θ减去角度α。在通过该一系列的例程而计算出的值大于360的情况下，进行从该值减去360的处理，另外，在所计算出的值小于0的情况下，进行对该值加上360的处理。之后，执行步骤S165。

(步骤S165)

计算部120A判定是否接收到了基准脉冲。如果计算部120A接收到了基准脉冲，则执行步骤S110。在其它情况下，执行步骤S115。

图5是第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号的例示性的时序图。参照图2至图5来进一步说明计算部120A的处理。

在时刻t1以前以及时刻t5以后的期间内，重复进行图2的区块(a)所示的图案。在这些期间内，重复进行由步骤S115、步骤S120、步骤S125、步骤S130、步骤S135以及步骤S140构成的处理例程。

图6是从时刻t1起至时刻t5为止的期间内的飞轮的齿的概要图。参照图3至图6来进一步说明计算部120A的处理。

图6的区块(a)至区块(i)中的各区块示出第一传感器111的检测点DP1和第二传感器112的检测点DP2。检测点DP1、DP2的位置在区块(a)至区块(i)中是不变的。

图6的区块(a)至区块(i)中的各区块示出飞轮的三个齿TH1、TH2、TH3。齿TH1在飞轮的正向旋转方向上位于齿TH2的前方。齿TH2在飞轮的正向旋转方向上位于齿TH3的前方。因而，在飞轮稳定地进行正向旋转的期间内，第一传感器111以齿TH1、TH2、TH3的顺序检测飞轮的齿。第二传感器112迟后于第一传感器111地以TH1、TH2、TH3的顺序检测飞轮的齿。在飞轮稳定地进行反向旋转的期间内，第二传感器112以齿TH3、TH2、TH1的顺序检测飞轮的齿。第一传感器111迟后于第二传感器112地以齿TH3、TH2、TH1的顺序检测飞轮的齿。

图6的区块(a)表示时刻t1的飞轮的齿TH1、TH2、TH3的位置。检测点DP1处于齿TH2的边缘上。检测点DP2位于齿TH2与齿TH3之间的空隙内。因而，第一连续脉冲信号在时刻t1上升。另一方面，第二连续脉冲信号在时刻t1变为L信号。

图6的区块(b)表示时刻t2的飞轮的齿TH1、TH2、TH3的位置。检测点DP1处于齿TH2上。检测点DP2位于齿TH2的边缘上。因而，第一连续脉冲信号在时刻t2为H信号。另一方面，第二连续脉冲信号在时刻t2上升。

如图6的区块(a)和区块(b)所示的那样，飞轮在从时刻t1起至时刻t2为止的期间内进行正向旋转。如图5所示那样，在即将时刻t1时，第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号均为L信号。在从时刻t1起至时刻t2为止的期间内，第一连续脉冲信号是H信号，另一方面，第二连续脉冲信号是L信号。因而，在从时刻t1起至时刻t2为止的期间内，计算部120A执行由步骤S115、步骤S120、步骤S125、步骤S130、步骤S135以及步骤S140构成的处理例程。

图6的区块(e)表示时刻t3的飞轮的齿TH1、TH2、TH3的位置。检测点DP1处于齿TH2上。检测点DP2位于齿TH2的边缘上。因而，第一连续脉冲信号在时刻t3为H信号。另一方面，第二连续脉冲信号在时刻t3下降。在从时刻t2起至时刻t3为止的期间内，第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号均为H信号，因此如图6的区块(c)和区块(d)所示的那样，可知在从时刻t2起至时刻t3为止的期间内，飞轮正在进行正向旋转和反向旋转。在从时刻t2起至时刻t3为止的期间内，计算部120A执行由步骤S115、步骤S120以及步骤S145构成的处理例程。

图6的区块(f)表示时刻t4的飞轮的齿TH1、TH2、TH3的位置。检测点DP1处于齿TH2的边缘上。检测点DP2位于齿TH2与齿TH3之间的空隙内。因而，第一连续脉冲信号在时刻t4下降。另一方面，第二连续脉冲信号在时刻t4为L信号。

图6的区块(i)表示时刻t5的飞轮的齿TH1、TH2、TH3的位置。检测点DP1处于齿TH2的边缘上。检测点DP2位于齿TH2与齿TH3之间的空隙内。因而，第一连续脉冲信号在时刻t5上升。另一方面，第二连续脉冲信号在时刻t5为L信号。

在从时刻t4起至时刻t5为止的期间内，第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号均为L信号。因而，如图6的区块(g)和区块(h)所示的那样，可知在从时刻t4起至时刻t5为止的期间，飞轮正在进行正向旋转和反向旋转。在从区块(e)起至区块(g)为止的齿TH1、TH2、TH3的位置变化的期间内，计算部120A执行步骤S115、步骤S120、步骤S145、步骤S150、步骤S155、步骤S160以及步骤S165为止的处理例程。

在本实施方式中，用齿TH2例示第一齿。用齿TH3例示第二齿。

图7是第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号的概要图。参照图7来说明现有技术的针对飞轮的旋转角度的分辨率。

图7所示的第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号是在具有60个齿的飞轮以固定速度顺时针旋转的稳定条件下得到的。关于现有技术，在计算飞轮的旋转角度时，只使用了第一脉冲的上升沿。因而，现有技术的针对飞轮的旋转角度的分辨率是6°(＝360°/60齿)。

图8是第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号的概要图。参照图3、图7以及图8来说明检测装置100A的针对飞轮的旋转角度的分辨率。

图8所示的第一连续脉冲信号和第二连续脉冲信号是在上述的稳定条件下得到的。第一传感器111和第二传感器112被配置为，在稳定条件下，从第一脉冲上升的时刻起至第一脉冲下降的时刻为止的时间长度是从第一脉冲上升的时刻起至第二脉冲上升的时刻为止的时间长度的两倍。此时，从第一脉冲上升的时刻起至第二脉冲上升的时刻为止的时间长度、从第二脉冲上升的时刻起至第一脉冲下降的时刻为止的时间长度、从第一脉冲下降的时刻起至第二脉冲下降的时刻为止的时间长度以及从第二脉冲下降的时刻起至下一个第一脉冲上升的时刻为止的时间长度相互相等。因而，计算部120A能够对这些时间长度分配1.5°的值来进行加法处理或减法处理。即，检测装置100A的针对飞轮的旋转角度的分辨率是现有技术的针对飞轮的旋转角度的分辨率的四倍。

如果第一传感器111与第二传感器112之间的位置关系相对于上述的配置条件稍微发生偏移，则检测装置100A的针对飞轮的旋转角度的分辨率稍微下降。然而，检测装置100A参照第一脉冲和第二脉冲各自的上升沿定时及下降沿定时，因此能够具有远远大于现有技术的分辨率。

图9是第一连续脉冲信号至第三连续脉冲信号的概要图。参照图3、图8以及图9来说明检测装置100A的针对飞轮的旋转角度的分辨率。

检测装置100A除了具备图3所示的第一传感器111和第二传感器112之外，还可以具备第三传感器(未图示)。从第三传感器输出图9所示的第三连续脉冲信号。如图9所示，第三连续脉冲信号的相位与第一连续脉冲信号及第二连续脉冲信号的相位不同。

如果除了使用第一传感器111和第二传感器112以外还使用第三传感器，则图3所示的计算部120A也可以还参照第三连续脉冲信号所包括的第三脉冲的上升沿和下降沿。其结果，检测装置100A的分辨率能够进一步提高。

图9所示的第一连续脉冲信号至第三连续脉冲信号是在上述的稳定条件下得到的。第一传感器111、第二传感器112以及第三传感器被配置为，从第一脉冲上升的时刻起至第二脉冲上升的时刻为止的时间长度分别与以下这些时间长度均相等，这些时间长度是：从第二脉冲上升的时刻起至第三脉冲上升的时刻为止的时间长度、从第三脉冲上升的时刻起至第一脉冲下降的时刻为止的时间长度、从第一脉冲下降的时刻起至第二脉冲下降的时刻为止的时间长度、从第二脉冲下降的时刻起至第三脉冲下降的时刻为止的时间长度、以及从第三脉冲下降的时刻起至下一个第一脉冲上升的时刻为止的时间长度。在该情况下，计算部120A能够对这些时间长度分配1.0°的值来进行加法处理或减法处理。即，检测装置100A的针对飞轮的旋转角度的分辨率是现有技术的针对飞轮的旋转角度的分辨率的六倍。因而，如果用于检测飞轮的旋转角度的传感器多，则针对飞轮的旋转角度的分辨率能够提高。

<第三实施方式>

与上述的实施方式相关联地进行了说明的检测装置也可以被用作内燃机的起动装置的一部分。在第三实施方式中，说明例示性的起动装置。

图10是第三实施方式的起动装置200的概要性的框图。参照图4和图10来说明起动装置200。对标注了与第二实施方式相同的附图标记的要素引用第二实施方式的说明。

起动装置200具备与第二实施方式相关联地进行了说明的检测装置100A。对检测装置100A引用第二实施方式的说明。

起动装置200还具备顺序决定部130。表示按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ的计算结果从计算部120A被输出到顺序决定部130。顺序决定部130基于计算结果来决定点火顺序。

在本实施方式中，曲轴(未图示)与六个气缸(第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸以及第六气缸)连结。

在按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ处于“0°”至“60°”的范围内时，顺序决定部130将第一气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第一气缸、第六气缸、第五气缸、第四气缸、第三气缸以及第二气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸以及第六气缸的顺序。

在按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ处于“60°”至“120°”的范围内时，顺序决定部130将第六气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第六气缸、第五气缸、第四气缸、第三气缸、第二气缸以及第一气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第六气缸、第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸以及第五气缸的顺序。

在按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ处于“120°”至“180°”的范围内时，顺序决定部130将第五气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第五气缸、第四气缸、第三气缸、第二气缸、第一气缸以及第六气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第五气缸、第六气缸、第一气缸、第二气缸、第三气缸以及第四气缸的顺序。

在按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ处于“0°”至“-60°(＝300°)”的范围内时，顺序决定部130将第二气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第二气缸、第一气缸、第六气缸、第五气缸、第四气缸以及第三气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第二气缸、第三气缸、第四气缸、第五气缸、第六气缸以及第一气缸的顺序。

在按照图4所示的处理过程所计算出的旋转角θ处于“-60°(＝300°)”至“-120°(＝240°)”的范围内时，顺序决定部130将第三气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第三气缸、第二气缸、第一气缸、第六气缸、第五气缸以及第四气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第三气缸、第四气缸、第五气缸、第六气缸、第一气缸以及第二气缸的顺序。

在按照图4所示的处理步骤所计算出的旋转角θ处于“-120°(＝240°)”至“-180°(＝180°)”的范围内时，顺序决定部130将第四气缸设定为点火顺序中的最初点火的气缸。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行正向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第四气缸、第三气缸、第二气缸、第一气缸、第六气缸以及第五气缸的顺序。如果操作船舶的操作员想要使曲轴进行反向旋转，则顺序决定部130将点火顺序规定为第四气缸、第五气缸、第六气缸、第一气缸、第二气缸以及第三气缸的顺序。

如上所述，检测装置100A能够针对飞轮的旋转角度具有高的分辨率。如果现有技术为了进行稳定的起动而需要具有60个齿的飞轮，则具备检测装置100A的起动装置200能够使搭载有具有15个齿的飞轮的船舶也稳定地起动。

如上所述，如果检测飞轮的旋转的传感器多，则检测装置100A能够具有更高的分辨率。因而，检测装置100A即使不具有编码器也能够具有与具有编码器的装置相匹敌的分辨率。

与上述的各种实施方式相关联地进行了说明的设计原理能够应用于各种检测装置。与上述的各种实施方式中的一个实施方式相关联地进行了说明的各种特征中的一部分特征也可以应用于与另一其它实施方式相关联地进行了说明的检测装置中。

产业上的可利用性

上述实施方式的原理能够适当地应用于各种检测装置。

Claims (9)

1.一种检测装置，检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角，所述检测装置具备：

信号生成部，其具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器生成表示所述曲轴的旋转的第一连续脉冲信号，所述第二传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号；以及

计算部，其参照所述第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲的上升沿定时和下降沿定时以及所述第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲的上升沿定时和下降沿定时来计算所述旋转角。

2.一种检测装置，检测具有多个气缸的内燃机的曲轴的旋转角，所述检测装置具备：

信号生成部，其具有第一传感器和第二传感器，所述第一传感器生成表示所述曲轴的旋转的第一连续脉冲信号，所述第二传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号的相位不同的第二连续脉冲信号；以及

计算部，其根据所述第一连续脉冲信号中包含的第一脉冲与所述第二连续脉冲信号中包含的第二脉冲之间的重叠及不重叠的图案来检测所述曲轴的旋转方向的变化，并对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角进行加法处理或减法处理。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，

所述第一传感器和所述第二传感器均是被配置于在所述曲轴安装的飞轮附近的接近传感器。

4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，

所述第一连续脉冲信号包含第一信号成分以及电压水平与所述第一信号成分的电压水平不同的第二信号成分，

所述第二连续脉冲信号包含第三信号成分以及电压水平与所述第三信号成分的电压水平不同的第四信号成分，

在所述第一连续脉冲信号和所述第二连续脉冲信号表示从第一条件向第二条件的变化时，所述计算部对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角进行所述加法处理，其中，所述第一条件被规定为由所述第一信号成分、所述第二信号成分、所述第三信号成分以及所述第四信号成分决定的四个组合中的一个组合，所述第二条件被规定为所述四个组合中的其它的一个组合，

在所述第一连续脉冲信号和所述第二连续脉冲信号表示从所述第二条件向所述第一条件的变化时，所述计算部对所述旋转方向发生所述变化前的所述旋转角进行所述减法处理。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，

所述第一传感器和所述第二传感器均是被配置于在所述曲轴安装的飞轮附近的接近传感器，

所述飞轮包含第一齿以及形成于所述第一齿的旁边的第二齿，

在所述第一传感器的检测位置和所述第二传感器的检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的空间时，如果所述飞轮向第一方向旋转，则所述第一传感器相比于所述第二传感器先检测所述第一齿，

在所述第一传感器的所述检测位置和所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，如果所述飞轮向与所述第一方向相反的第二方向旋转，则所述第二传感器相比于所述第一传感器先检测所述第二齿。

6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，

在所述第一传感器的所述检测位置处于所述第一齿上或所述第二齿上时，从所述第一传感器输出所述第一信号成分，

在所述第一传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，从所述第一传感器输出所述第二信号成分，

在所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿上或所述第二齿上时，从所述第二传感器输出所述第三信号成分，

在所述第二传感器的所述检测位置处于所述第一齿与所述第二齿之间的所述空间时，从所述第二传感器输出所述第四信号成分，

在所述第一条件下，所述第二信号成分和所述第四信号成分被同时输出，

在所述第二条件下，所述第一信号成分和所述第四信号成分被同时输出。

7.根据权利要求5或6所述的检测装置，其特征在于，

在所述飞轮向所述第一方向以固定速度旋转的稳定条件下，从所述第一脉冲上升的时刻起至所述第一脉冲下降的时刻为止的时间长度是从所述第一脉冲上升的所述时刻起至所述第二脉冲上升的时刻为止的时间长度的两倍。

8.根据权利要求5或6所述的检测装置，其特征在于，

所述信号生成部还包含第三传感器，所述第三传感器根据所述曲轴的所述旋转来生成相位与所述第一连续脉冲信号及所述第二连续脉冲信号的相位不同的第三连续脉冲信号，

所述计算部参照所述第三连续脉冲信号中包含的第三脉冲的上升沿定时和下降沿定时来计算所述旋转角，

在所述飞轮向所述第一方向以固定速度旋转的稳定条件下，从所述第一脉冲上升的时刻起至所述第二脉冲上升的时刻为止的时间长度与从所述第二脉冲上升的所述时刻起至所述第三脉冲上升的时刻为止的时间长度相等，并且与从所述第三脉冲上升的所述时刻起至所述第一脉冲下降的时刻为止的时间长度相等。

9.一种内燃机的起动装置，具备：

根据权利要求1至8中的任一项所述的检测装置；以及

顺序决定部，其根据所述计算部计算出的所述旋转角来规定所述多个气缸的点火顺序。