CN1865682A - 转角检测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

基于来自用于旋转体的转动传感器的转角信号的信号值将转角信号转换(第一转换)成转角检测信号值，并基于转角信号已经被放大预定倍数的信号值将该信号值转换(第二转换)成转角检测值，并根据转角区域，选择第一转换转角检测值、或第二转换的转角检测值并作为最终转角检测信号输出。在至少两个基准转角处，基于通过第一转换转换的转角检测值、以及预先设置的基准转角等价值进行用于获知在第一转换中的转换特性的第一获知，并在其中选择第二转换的转角检测值的转角区域中的至少两个可选转角处，基于由于通过第一转换的转换产生的、已经在第一获知中获知的转角检测值、以及被放大预定倍数的信号值进行用于获知在第二转换中的转换特性的第二获知。

Description

转角检测装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测旋转体的转角的装置和方法，具体地涉及一种用于提高检测精度的获知(learning)技术。
背景技术
在日本未审专利特开平No.9-133039中公开了一种在低节气门开度范围内提高检测精度的技术，其中，来自检测内燃机节气门开度的节气门传感器(转角传感器)的信号被直接输入到第一A/D转换器，并且将该传感器信号放大预定倍数并输入到第二A/D转换器，当节气门开度低时使用通过该第二A/D转换器放大的信号，而当节气门开度高时使用通过该第一A/D转换器的信号。
另外，在该公开的技术中，为了解决在放大器的放大率与计算值不同时节气门开度检测值变化以及在各A/D转换器输出值的切换点的低开度侧和高开度侧上变得不连续的问题，可通过针对预定开度求出输出值的比率而消除该不连续的点，并且根据该比率修正放大率。
然而，在上述放大的修正中，尽管可以获知放大器中的变化，但不能吸收传感器本身中的变化。
另外，如在上述公开的图2中所示，由于放大信号在中间开度处变得饱和，因此存在不能获知传感器输出与转角之间的转换特性(增益)的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于能够同时获知传感器和放大器中的变化，并且能够充分地提高转角检测精度。
为了实现上述目的，根据本发明，对于至少两个基准转角，基于一转角检测值、以及预先设定的基准转角等价值进行用于获知在第一转换中的转换特性的第一获知，所述转角检测值为基于转角检测信号的信号值对来自转角传感器的转角检测信号进行转换(第一转换)而成；对于在其中选择另一转换(第二转换)的转角检测值的转角区域中的至少两个任意转角，基于用于所述第一转换的、为其进行所述第一获知的转角检测值、以及被放大预定倍数的信号值进行用于获知在第二转换中的转换特性的第二获知。
从如下参照附图的描述中，将理解本发明的其它目的和特征。
附图说明
图1是表示本发明实施例的系统概要的示意图；
图2是表示本发明实施例的可变气门操作机构的立体图；
图3在图2中所示的可变气门操作机构的剖面图；
图4是表示该实施例的转角传感器的局部剖切的主视图；
图5是沿着图4中的箭头II-II方向看的转角传感器的纵向剖视图；
图6是沿着图5中的箭头III-III方向看的磁体、信号轭、整流轭等的局部放大剖视图；
图7是表示信号轭、整流轭、以及磁性连接板的立体图；
图8是表示磁体、信号轭、整流轭、霍尔元件等之间位置关系的示意性框图；
图9为表示作为等价磁路的、转角传感器的检测用磁路和整流用磁路的回路图；
图10是表示磁体转角、检测用磁路和整流用磁路的导磁率之间的特性关系的图解视图；
图11是表示磁体转角、及传感器检测信号之间的特性关系的曲线图；
图12为在该实施例中的获知控制的流程图；
图13是表示获知控制的方法的曲线图；
图14为表示该获知控制的方法的另一设置示例的曲线图。
具体实施方式
下面描述本发明的实施例。
图1是表示本实施例的系统概要的图。
发动机(汽油内燃机)100配备有连续改变进气门的操作角和气门升程量的可变气门操作机构101。稍后描述的转角传感器102安装在可变气门操作机构101上，其根据可变气门操作机构101的控制轴的转角检测上述操作角。该可变气门操作机构可以是连续改变操作角和气门升程量中的至少一个的机构。
由转角传感器102检测到的转角信号被输入到可变气门操作机构101的控制单元103。
在控制单元103中，转角信号通过执行A/D转换的第一A/D转换器104直接输入到CPU 105，而已经由放大器106放大预定倍数的转角信号则通过执行A/D转换的第二A/D转换器107输入到CPU 105。第一A/D转换器104和第二A/D转换器107可以是在CPU 105中一体集成的器件。
CPU 105处理来自第一A/D转换器104和第二A/D转换器107的A/D转换值并计算出转角检测值。在控制轴的转角(气门升程量)相对较小的区域中，从第二A/D转换器107选择并输出转角检测值，该转角检测值已被放大预定倍数，而在控制轴的转角相对较大的区域中，其从第一A/D转换器104选择并输出转角检测值。
另外，CPU 105基于这样选择的转角检测信号值生成可变气门操作机构101的控制信号，并且将该信号输出到致动器驱动电路108。由致动器驱动电路108输出的驱动信号驱动可变气门操作机构101，并且反馈控制进气门的操作角和气门升程量至目标值。
这里，对于在转角检测值的选择中的区域切换点，如稍后所述的图13所示，可以将转角设定为比来自第二A/D转换器107的转角检测值变为最大输出值(饱和点)处的转角小的转角，或者如图14所示，可以将其设定为在来自第二A/D转换器107的转角检测值变为最大输出值(饱和点)处的转角。
图2和图3表示可变气门操作机构的结构。
在上述发动机100中，为每个气缸设置共一对进气门52，并且上述这些进气门52、由曲轴(未在图中示出)转动驱动的进气驱动轴53沿着气缸的排列方向被可转动地支撑。
摇摆凸轮54装配在进气驱动轴53上，从而凸轮54能够相对转动，该摇摆凸轮54与进气门52的气门挺杆52a接触并且开/关驱动进气门52。
在进气驱动轴53与摇摆凸轮54之间设有可变气门操作机构101，可变气门操作机构101连续改变进气门52的操作角和气门升程量。
另外，在进气驱动轴53的一个端部上设有相位改变机构201，该相位改变机构201通过改变进气驱动轴53相对于曲轴的转动相位来连续改变进气门52的操作角的中心相位。转动相位基于由驱动轴传感器202检测到的进气驱动轴53的转动相位而被控制为目标值。
这些可变气门操作机构101和转动相位改变机构201构成了能够同时及单独改变气门正时和升程量(操作角)的可变气门操作机构。
如图2和3所示，该可变气门操作机构101具有：圆形驱动凸轮61，其固定并偏心地安装在进气驱动轴53上；环形连接件62，其装配在该驱动凸轮61上，从而能够相对转动；控制轴63，其大致平行于进气驱动轴53而沿着气缸排列方向延伸；环形控制凸轮64，其固定并偏心地安装在控制轴63上；摇臂65，其装配在控制凸轮64上，从而能够相对转动，并且其一端与环形连接件62的顶端接合；以及杆形连接件66，其与该摇臂65的另一端及摇摆凸轮54接合。
为了简便，在图2中，仅针对所述对进气门52中的一个描述构成可变气门操作机构101的元件，即驱动凸轮61、环形连接件62、控制轴63、以及控制凸轮64。
由电致动器67(电机)通过齿轮系68在预定的控制范围内转动驱动控制轴63。
根据上述结构，当进气驱动轴53与曲轴关联转动时，环形连接件62通过驱动凸轮61大致平移地运动，并且通过该运动，摇臂65关于控制凸轮64的中轴线摆动，而摇摆凸轮54通过杆形连接件66摆动，并驱动进气门52以打开和关闭。
另外，通过由电致动器67改变控制轴63的转角，改变了作为摇臂65的摆动中心的控制凸轮64的中轴线的位置，从而使得摇摆凸轮54的姿态改变。
结果，进气门52的操作角和气门升程量持续改变，而进气门52的操作角的中心相位保持基本不变。
图4至11表示上述转角传感器102的结构和操作。
如图4和5所示，形成转角传感器的外壳的壳体1一体形成为由树脂材料等制成的有底的大致柱形体，并且主要包括：大致柱形的外周壁部分1A；底面部分1B，其形成外周壁部分1A的底面；轭保持部分1C，其定位在外周壁部分1A的内周侧上，并突出地设置在底面部分1B上，且保持稍后描述的信号轭10和11的极片10A和11A；柱形底部1D，其从底面部分1B的外周侧沿着轴向朝外周壁部分1A的相反侧延伸；以及柱形轴承保持部分1E，其突出地设置在底面部分1B的中部侧上。
这里，在外周壁部分1A的内周侧上设有凹进空间2，该凹进空间2容纳磁体9、信号轭10和11、霍尔元件12、整流轭16和17、磁性连接板18等。该凹进空间2由一板形的盖体3封闭。另外，在外周壁部分1A的外周侧上设有与控制单元103相连的连接器4、以及适于安装到外部安装位置的安装凸缘5。在连接器4内设有多个从凹进空间2的内部延伸到外部的针形端子4A(在图中仅示出了一个针形端子)。
可转动地设在壳体1中的转轴6使用轴承7装配在轴承保持部分1E内，并且延伸穿过底面部分1B，且以图5中的轴线O-O(中轴线O)为中心转动。转轴6的一个端部侧伸向凹进空间2的外部，并且杠杆14安装在该伸出端部侧上。另外，转轴6的另一端部侧伸向凹进空间2的内部，并且大致盘形的转盘8一体地形成在该伸出端部侧上。
磁体9定位在壳体1中，并固定在转盘8的顶上。其由矩形或椭圆形板形成，并相对于转轴6的轴线O-O向两侧径向延伸，且沿着轴向形成有预定厚度。另外，关于磁体9，沿径向方向的两侧具有弧形表面部分9A和9B，该弧形表面部分9A和9B以中轴线O为中心以圆弧形状延伸，并且例如一个弧形表面9A成为N极，而另一弧形表面部分9B成为S极。
上述信号轭10和11由磁性金属材料等形成，并且定位在凹进空间2内，且被布置成使它们沿直径方向从两侧包围磁体9，并且与霍尔元件12一起工作以检测磁体9的转角。
这里，如图6和7所示，信号轭10被构造成具有：极片10A，其关于转轴6的中轴线O沿着周向方向延伸，并且以圆弧形状形成有预定角(例如，大约90°)；以及伸出部10B，其从极片10A向内径向弯曲地形成，并且延伸到覆盖磁体9的顶侧的位置。另外，信号轭11同样被构造成具有圆弧形极片11A和伸出部11B。
在这种情况下，极片10A和11A以图6中的中轴线O为中心沿着周向C布置，并沿着直径方向彼此间隔开，且沿轴向延伸预定尺寸。极片10A和11A被构造成这样，即，一个极片10A以径向间隙与磁体9的弧形表面部分9A相对，而另一个极片11A以径向间隙与弧形表面部分9B相对，且在这两个位置中的相对面积与磁体9的转角θ成比例地变化。
另外，如图5所示，伸出部10B和11B布置成这样，即，它们沿轴向以一间隙彼此重叠，并且使霍尔元件12布置在它们之间。结果，如图8和9所示，在磁体9的N极和S极之间形成了经由信号轭10和11及霍尔元件12的检测用闭合磁路(以下称为检测磁路Hk)。
如图4和图5所示，霍尔元件12安装在设置于壳体1中的衬底13上，并且当检测磁路Hk中的磁通密度根据磁体9和信号轭10和11的相对面积改变时，其检测该磁通密度并从连接器4向控制单元103输出检测信号。
上述杠杆14沿着径向方向从转轴6伸出，并且伸出端侧在可变气门操作机构101的控制轴63侧上与杠杆(未在图中示出)接合。另外，朝向初始位置(转角θ为零的位置)偏压磁体9的复位弹簧15装配在杠杆14上。
当控制轴63通过上述可变气门操作机构101的驱动转动时，该运动通过杠杆14被传递到转轴6，并且由于转轴6抵靠复位弹簧15而与磁体9一起转动，因此在磁体9与信号轭10和11之间的相对面积(磁通密度)变化，而由霍尔元件12检测该磁通密度中的变化作为控制轴63的转角(进气门的操作角)。
由磁性材料等形成的一对整流轭16和17通过吸收在磁体9上不与信号轭10和11相对的部位产生的磁通(泄漏磁通)而对经过信号轭10和11的磁通进行整流。
如图6和7所示，整流轭16和17定位在壳体1中，并且设置在信号轭10和11之间，且布置成沿着直径方向从两侧包围磁体9，并且通过磁性连接板18安装在壳体1内。
另外，整流轭16被构造成具有极片16A，该极片16A形成为以转轴6的中轴线O为中心通过例如70°至90°的角(中心角)的圆弧形状，并且具有从极片16A的外周侧伸出且与磁性连接板18相连的大致L形连接部16B。另外，整流轭17同样被构造成具有圆弧形极片17A和连接部17B。
极片16A和17A设置在填充图6中的周向C上的信号轭10与11(极片10A和11A)之间的间隙的位置中，并且沿着该周向C从该位置在周向方向上延伸，且沿着轴向具有预定尺寸。结果，四个极片10A、11A、16A和17A在大致中空的柱形中并排布置，并且包围磁体9的整个外周。
极片16A和17A被构造成这样，即，当磁体9转动时，其中一个极片、即极片16A沿径向方向以一间隙与磁体9的弧形表面部分9A相对，而另一极片17A沿径向方向以一间隙与弧形表面部分9B相对，并且在这两个位置中的相对面积与磁体9的转角θ成比例地变化。
设置为在壳体1的凹进空间2中的连接件的磁性连接板18由以圆弧形或C形弯曲的磁性金属板等形成，并且通过树脂成型等固定在壳体1内，且在周向方向上沿着信号轭11、整流轭16和17等的外周侧延伸。另外，整流轭16和17的连接部16B和17B固定并连接到磁性连接板18的两个端部侧上。
结果，如图8和9所示，在磁体9的N极和S极之间形成了经由整流轭16和17、以及磁性连接板18的整流用闭合磁路(以下称为整流磁路Hs)。该整流磁路Hs相对于磁体9与检测磁路Hk平行地布置。
另外，对于从磁体9产生的磁通，在信号轭10和11彼此相对的区域中产生的磁通穿过检测磁路Hk，而在信号轭10和11彼此不相对的区域中产生的磁通穿过整流磁路Hs。因此，整流轭16和17与磁性连接板18协同作用，以对磁体9的磁场进行整流，并且将穿过检测磁路Hk的磁通量设置成与磁体9和信号轭10和11的相对面积成比例地变化。
这里，对穿过检测磁路Hk和整流磁路Hs的磁通与磁体9的转角之间的关系进行描述。
首先，参照图8和9，可将检测磁路Hk看作这样的磁路，其中，磁体9的弧形表面部分9A(N极)与信号轭10的极片10A之间的磁阻R1、磁体9的弧形表面部分9B(S极)与信号轭11的极片11A之间的磁阻R2、以及在面对霍尔元件12的位置中在伸出部10B与11B之间的磁阻Rh串联连接。
另外，信号轭10侧上的磁阻R1由如下的公式(1)表示，该公式使用弧形表面部分9A与极片10A的相对面积A、以及在它们之间的气隙的尺寸G。
R1＝G/A                  (1)
另外，相对面积A由如下公式(2)表示，其中D为磁体9的弧形表面部分9A和9B的外径，t为磁体9沿轴向的厚度，而相对角θ′为弧形表面部分9A和磁片10A相对处以中轴线O为中心的角度(中心角)。
A＝π·D·t·θ′/360                (2)
在这种情况下，例如，如果将磁体9的转角(例如，由图8中的虚线表示的位置)设置为磁体9的初始位置，其中磁体9的弧形表面部分9A和9B与信号轭10和11之间的相对角θ′为零，则相对角θ′等于磁体9的转角θ。结果，以θ代替θ′，并且将上述公式(2)代入公式(1)，从而得到如下公式(3)。
R1＝(360·G)/(π·D·t·θ)                (3)
另外，由于信号轭10和11沿着直径方向布置在磁体9的两侧，因此信号轭11侧上的磁阻R2变成等于磁阻R1(R2＝R1)。由于磁阻Rh相对于转角θ为恒量，因此整个检测磁路Hk的磁阻Rk由如下公式(4)表示。
Rk＝R1+R2+Rh
  ＝2·R1+Rh
  ＝720·G/(π·D·t·θ)+Rh        (4)
结果，从公式(4)可以看出，整个检测磁路Hk的导磁率(1/Rk)关于磁体9的转角θ近似成线性函数变化，该导磁率为磁阻Rk的倒数。例如，如图10中的实线所示的特性线19所示，其关于转角θ大致线性变化。因此，显然，穿过检测磁路Hk的磁通基本成比例地随着转角θ的变化而增加和减少。
另一方面，为了描述在整流磁路Hs中的磁通，可将整流磁路Hs看作这样的磁路，其中磁体9的弧形表面部分9A与整流轭16的极片16A之间的磁阻R3、以及磁体9的弧形表面部分9B与整流轭17的极片17A之间的磁阻R4串联连接。
另外，与上述公式(3)相似，在整流轭16侧上的磁阻R3由如下公式(5)表示，该公式(5)使用磁体9的外径D和厚度t、气隙的尺寸G、以及弧形表面部分9A与极片16A之间的相对角θ″。
R3＝360·G/(π·D·t·θ″)            (5)
这里，如果整流轭16的中心角为α，则如图8中所示，相对角θ″由使用该中心角α和磁体9的转角θ的如下公式(6)表示。
θ″＝α-θ                (6)
另外，由于整流轭17侧上的磁阻R4等于磁阻R3(R4＝R3)，因此整个整流磁路Hs的磁阻Rs由如下公式(7)表示。
Rs＝R3+R4
  ＝2·R3
  ＝720·G/{π·D·t·(α-θ)}            (7)
结果，从上述公式(7)得到的整个整流磁路Hs的导磁率(1/Rs)变成在磁体9的转角θ等于α的位置处达到峰值的山形特性线20，例如，如图10中的虚线所示。因此，可以理解，穿过整流磁路Hs的磁通根据转角θ中的变化而沿着山形增加/减少。
这里，在其中例如整流轭16和17未布置在信号轭10和11之间的情况下，在信号轭10和11之间从磁体9产生的泄漏磁通变成浮动状态并且可能穿透检测磁路Hk。这种穿透现象相应于整流磁路Hs的导磁率(1/Rs)已经被加到上述检测磁路Hk的导磁率(1/Rk)的状态。
结果，在未布置整流轭16和17的情况下，检测磁路的导磁率具有非线性特性，其中例如增加了两条如图10中所示的特性线19和20。因此，对应于该导磁特性、由转角传感器输出的检测信号可能变成非线性输出特性，该非线形输出特性相对于磁体的转角被显著扭曲成S形，例如，如图11中的虚线所示的特性线100。
相反，根据本实施例的转角传感器，可以在整流磁路Hs内吸收由整流轭16和17以及磁性连接板18泄漏的泄漏磁通。因此，属于检测磁路Hk的导磁特性(特性线19)可以与由于泄漏磁通造成的属于整流磁路Hs的导磁特性(特性线20)分开，所述检测磁路Hk具有相对于磁体9的转角θ的线形特性。因此，可以防止检测磁路Hk的导磁特性被某些泄漏磁通扭曲。
结果，例如由图8中的实线所表示的特性线21所示，由转角传感器输出对应于检测磁路Hk的导磁特性的检测信号，可以使该检测信号对应于磁体9的转角θ基本成比例地变化。结果，可以使得特性线21的扭曲、误差等最小，并且可使检测信号显示出大致线性的输出特性。
在该转动传感器中，存在由于在生产期间的制造偏差或者使用期间的损坏使得转角的转换特性(增益)和传感器输出随着设计值而变化的问题，从而不能检测到真正的转角。特别地，在以上实施例中所述的、采用使用霍尔元件等的电磁转换效应的非接触式转角传感器相比于诸如电位器的接触式转角传感器具有更大的耐用性。然而，由于非接触式转角传感器的变化由于磁体的偏差和退化而比接触式转角传感器的变化大，因此，需要很好地进行转换特性的获知。
另外，存在这样的问题，即在低转角区域中，在使用其中来自转角传感器102的信号已经在放大器106中被放大的信号值的检测方法中，如图1所示，在根据上述日本未审特开平专利公开No.9-133039的获知中，可以获知放大器中的变化，但是不能获知在低转角区域中的转换特性。
因此，在本实施例中，通过控制单元中的上述CPU 108执行如下转换特性的获知。
图12表示在该实施例中的获知流程图。
在步骤S1中，基于来自第一A/D转换器104的信号值，即已经被A/D转换但未放大的来自转角传感器102的信号的值确定转换转角检测值的第一转换特性的获知是否完成。
当确定第一转换特性获知的获知未完成时，控制继续到步骤S2，并且进行第一转换特性的获知。
按如下所述进行第一转换特性的获知。
参照图13，基于已经由第一A/D转换器104进行A/D转换的、用于上述控制轴63的两个基准转角(即最小转角θ1和最大转角θ2)的信号值V1和V2，以如下公式(8)计算信号值变化ΔV相对于转角变化Δθ的增益dv/dθ。
dv/d θ＝ΔV/Δθ
       ＝(V2-V1)/(θ2-θ1)               (8)
这里，最小转角θ1对应于控制轴63和转轴6的、用于进气门的操作角和升程量的最小值的转角，而最大转角θ2对应于控制轴63和转轴6的、用于进气门的操作角和升程量的最大值的转角，并且两个转角都受到设在可变气门操作机构101中的止动件(未在图中使出)的限制并机械地固定。
通过上述获知同时获知用于最小转角θ1(最大转角θ2)的信号值(A/D转换值)V1(V2)，并且通过如下公式(9)得知用于可选信号值V的转角检测值θ。
(V-V1)/(θ-θ1)＝dv/dθ
→θ＝θ1+(V-V1)/(dv/dθ)         (9)
因此，当这样完成第一转换特性的获知时，步骤S1的判定变为YES(是)，并且控制继续到步骤S3及随后的步骤，并且基于来自第二A/D转换器107的信号值、即其中来自转角传感器102的信号被放大预定倍数然后经A/D转换的值进行用于转换转角检测值的第二转换特性的获知。
首先，在步骤S3中，判断是否在其中选择了在由于第二转换特性的转角检测值的转角区域内进行两个不同的、用于未被放大的信号和用于已经被放大预定倍数的信号的转角的测量。如果未进行测量，则控制继续到步骤S4，进行用于未被放大的信号值和已经被放大预定倍数的信号值的两个转角的测量。
可例如通过比较已经由第一A/D转换器104(或者第二A/D转换器107)转换的信号值与对应于区域切换点的阈值进行转角区域的确定。
这里，如图13所示，通过将小于由第二A/D转换器107获得的转角检测值变成最大输出值(饱和点)处的转角的预定转角设定为用于通过第二A/D转换器107选择转角检测值的上限(区域切换点)设置区域切换点(阈值)，或者如图14所示，通过将由第二A/D转换器107获得的转角检测值变成最大输出值(饱和点)处的转角设定为用于通过第二A/D转换器107选择转角检测值的上限(区域切换点)设置区域切换点。另外，所述两种不同的转角是可选的。然而，在精度方面，优选将彼此尽可能远离的两个点设置在转角区域由于选择第二转换特性的转角检测值而产生的范围内。
如果这样，则通过利用已经被放大的可通过第二A/D转换器107检测到的最大输出值的转角信号检测值，或者大致接近于此的值，可提高在低转角区域中的控制和获知精度。
当完成测量时，步骤S3的判定变成YES，并且控制继续到步骤S5，且基于在步骤S4中的测量结果按照如下所述进行第二转换特性的获知。
如果上述两个转角的较小转角为θmin，较大转角为θmax，已经由第一A/D转换器104A/D转换的信号值为Vmin和Vmax，并且在其已经被放大预定倍数(n倍)之后由第二A/D转换器107A/D转换的信号值为Vnmin和Vnmax，则在第二转换特性中信号值变化ΔV相对于转角变化Δθ的增益dvn/dθn由如下公式(10)表示。
dvn/dθn＝(Vnmax-Vnmin)/(θmax-θmin)        (10)
这里，通过使用第一转换特性的获知增益dv/dθ以及信号值Vmin和Vmax的如下公式(11)计算上述(θmax-θmin)。
θmax-θmin＝dv/dθ·(Vmax-Vmin)        (11)
因此，通过将由公式(11)计算出的(θmax-θmin)带入上述公式(10)，则获知第二转换特性的增益dvn/dθn。
通过使用这样获得的增益dvn/dvθ，以如下公式(12)计算由于第二转换特性的转角检测值θ。
(Vn-Vnmin)/(θ-θmin)＝dnv/dnθ
→θ＝θmin+(Vn-Vnmin)/(dnv/dnθ)        (12)
可选地，可以以如下公式(13)计算。
(Vnmax-Vn)/(θmax-θ)＝dnv/dnθ
→θ＝θmax-(Vnmax-Vn)/(dnv/dnθ)        (13)
另外，可以以如下公式(14)计算，该公式(14)使用在已经与上述转角分开设置的最小转角θ1或者已经被选择作为θmin处通过第二A/D转换器转换的A/D转换值Vn1。
θ＝θmin+(Vn-Vn1)/(dnv/dnθ)        (14)
如上所述，通过选择用于各转角区域的第一转换特性和第二转换特性的任一个而周期并顺序地获知第一转换特性和第二转换特性来检测转角。
如果这样，则在第一转换特性的获知之后，可与放大器的放大特性的变化与传感器输出特性的变化的获知一起精确地进行使用放大信号值的第二转换特性的获知，因此，可以在整个转角区域上保持转角检测中的高精度。
另外，由于使用获知的第一转换特性进行第二转换特转的获知，也可以保持在特性切换点处的转角检测值的连续性。
此外，由于使上述基准转角成为上述旋转体被机械地固定的最小转角和最大转角，因此通过使用在该处旋转体被固定并且传感器输出稳定、且彼此距离最大的多个转角，则可以以高精度水平获知第一转换特性。
关于本发明，在如上所述实施例的装置中，该装置使用电磁转换类型的转角传感器，信号值/转角转换特性可能会由于传感器的磁体的偏差和老化而改变。因此，获知作用极其重要。然而，本发明自然也可以应用于使用接触类型的转角传感器(例如电位器)的装置上。
另外，除了检测对应于在上述实施例中描述的进气门(或排气门)的操作角的控制轴转角作为转角的装置，本发明可应用于在预定转角范围内转动的任何装置，例如检测节门开度等的装置。
在此将2005年5月18日提交的日本专利申请No.2005-145913的全部内容结合于此作为参考。
尽管仅选择了选定实施例来说明和描述本发明，然而对本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以根据该公开作出各种改变和修改。
另外，提供上述根据本发明的实施例的描述仅用于说明的目的，而不是限制本发明，本发明由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (17)

1、一种用于检测旋转体的转角的转角检测装置，包括：
转角传感器，其被构造成根据旋转体的转角输出转角信号；以及
控制单元，其包括：
第一转换部分，其基于由所述转角传感器输出的转角信号的信号值将该转角信号转换成转角信号检测值；
放大部分，其将所述转角信号放大预定倍数；
第二转换部分，其基于所述放大的转角信号的信号值将该转角信号转换成转角检测值；
选择部分，其根据转角区域选择由所述第一转换部分转换的转角检测值，或选择由所述第二转换部分转换的转角检测值，并且输出所选择的、作为最终转角检测值的转角检测值；
第一获知部分，其基于由所述第一转换部分所转换的、在至少两个基准转角处的转角检测信号的转角检测值和预先设置的基准转角等价值获知在所述第一转换部分中的转换特性；以及
第二获知部分，对于其中选择第二转换部分的转角检测值的转角区域中的至少两个可选转角，其基于由所述第一转换部分转换的、已经由所述第一获知部分获知的转角检测值、以及被放大所述预定倍数的信号值获知在所述第二转换部分中的转换特性。
2、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，所述基准转角为所述旋转体被机械地固定处的最小转角和最大转角。
3、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，在所述第二获知部分中的获知包括被放大预定倍数的信号值Vn相对于由第二转换部分转换的转角检测值θn的增益dVn/dθn的获知，该增益基于由于通过第一转换部分进行的两个转角的转换产生的转角检测值θmax、θmin及由于两个转角放大预定倍数产生的信号值Vnmax、Vnmin由如下公式计算：
dVn/dθn＝(Vnmax-Vnmin)/(θmax-θmin)。
4、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，所述选择部分将比第二转换部分的转角检测值变成最大输出值、即饱和点处的转角小的预定转角设置为其中选择第二转换部分的转角检测值的转动区域的上限。
5、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，所述选择部分将在第二转换部分的转角检测值变成最大输出值、即饱和点处的转角设置为其中选择第二转换部分的转角检测值的转动区域的上限。
6、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，该转角检测装置为检测与可变气门操作机构中的控制轴的操作角相对应的转角的装置，所述可变气门操作机构改变至少发动机气门的操作角和升程量。
7、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，所述转角传感器包括将磁力转换成电力以检测转角的非接触式传感器。
8、根据权利要求1所述的转角检测装置，其特征在于，在所述第一获知部分和第二获知部分中的转换特性的获知获知信号值变化相对于转角变化的增益，并且之后基于所获知的增益和信号值获知用于将两个点的信号值转换成转角检测值的转换公式。
9、用于检测旋转体的转角的转角检测装置，包括：
转角传感器，其被构造成根据旋转体的转角输出转角信号；
第一转换部件，其基于由所述转角传感器输出的转角信号的信号值将该转角信号转换成转角检测值；
放大部件，用于将所述转角信号放大预定倍数；
第二转换部件，其基于所述放大的转角信号的信号值将该转角信号转换成转角检测值；
选择部件，其根据转角区域选择由所述第一转换部分转换的转角检测值、或者选择由所述第二转换部分转换的转角检测值，并且输出所选择的、作为最终转角检测值的转角检测值；
第一获知部件，其基于由所述第一转换部分所转换的、在至少两个基准转角处的转角检测信号的转角检测值和预先设置的基准转角等价值获知在所述第一转换部分中的转换特性；以及
第二获知部件，对于其中选择第二转换部分的转角检测值的转角区域中的至少两个可选转角，其基于由所述第一转换部分转换的、已经由所述第一获知部分获知的转角检测值、以及被放大所述预定倍数的信号值获知在所述第二转换部分中的转换特性。
10、用于检测旋转体的转角的转角检测方法，包括以下步骤：
根据旋转体的转角输出转角信号；
基于所述转角信号的信号值将该转角信号转换成转角检测值，即第一转换；
将该转角信号放大预定倍数；
基于所述放大的转角信号的信号值将所述转角信号转换成转角检测值，即第二转换；
根据转角区域选择通过第一转换转换的转角检测值，或者选择通过第二转换转换的转角检测值，并且输出所选择的、作为最终转角检测信号的检测值；
基于由第一转换所转换的、在至少两个基准转角处的转角检测信号的转角检测值、以及预先设置的基准转角等价值获知在第一转换中的转换特性，即第一获知；
对于在其中选择通过所述第二转换转换的转角检测值的转角区域中的至少两个可选转角，基于通过所述第一转换转换的、已经在所述第一获知中获知的转角检测信号、以及被放大所述预定倍数的信号值获知在所述第二转换中的转换特性，即第二获知。
11、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，所述基准转角为所述旋转体机械地固定处的最小转角和最大转角。
12、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，在第二获知部分中的获知包括被放大预定倍数的信号值Vn相对于由第二转换部分转换的转角检测值θn的增益dVn/dθn的获知，由基于由于两个转角通过第一转换部分的转换产生的转角检测值θmax、θmin及由于两个转角放大预定倍数产生的信号值Vnmax，Vnmin的如下公式计算该增益：
dVn/dθn＝(Vnmax-Vnmin)/(θmax-θmin)。
13、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，用于选择转角检测值的步骤将比通过所述第二转换转换的转角检测值变成最大输出值、即饱和点处的转角小的预定转角设置为其中选择通过第二转换转换的转角检测值的转动区域的上限。
14、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，用于选择所述转角检测值的所述步骤将通过第二转换所转换的转角检测值变成最大输出值、即饱和点处的转角设置为其中选择第二转换的转角检测值的转动区域的上限。
15、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，该转角检测方法为检测与可变气门操作机构中的控制轴的操作角相对应的转角的方法，所述可变气门操作机构改变至少发动机气门的操作角和升程量。
16、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，用于输出转角信号的步骤使用将磁力转换成电力以检测转角的非接触式传感器输出转角信号。
17、根据权利要求10所述的转角检测方法，其特征在于，在第一和第二获知步骤中的转换特性的获知获知信号值变化相对于转角变化的增益，并且之后基于该增益和用于两个点的信号值获知用于将信号值转换成转角检测值的转换公式。
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