JP2005256616A - Method for angle correction of rotation angle detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の回転体が所定位置から指定角度だけ進むのに要する角度応答時間を、前記回転体の前記所定位置近傍での回転速度の関数として検出する回転角度検出装置の角度補正方法に係り、特に、内燃機関の回転速度変動にかかわらず正確な角度検出を可能にする回転角度検出装置の角度補正方法に関する。 The present invention relates to an angle correction method for a rotation angle detecting device that detects an angle response time required for a rotating body of an internal combustion engine to advance by a specified angle from a predetermined position as a function of a rotation speed of the rotating body in the vicinity of the predetermined position. In particular, the present invention relates to an angle correction method for a rotation angle detection device that enables accurate angle detection regardless of a fluctuation in the rotation speed of an internal combustion engine.
内燃機関では、その点火タイミングや燃料噴射タイミングなどの各種イベントタイミングは内燃機関の回転角度より得られる。そのため、内燃機関に同期して回転する回転体には、その円周方向に沿って複数個のパルサまたは歯状突起が等間隔で設けられ、これを磁気ピックアップや光センサで検知することで、回転体が一回転する間に等角度間隔でパルス信号が出力されるように構成されている。 In the internal combustion engine, various event timings such as the ignition timing and the fuel injection timing are obtained from the rotation angle of the internal combustion engine. Therefore, the rotating body that rotates in synchronization with the internal combustion engine is provided with a plurality of pulsars or tooth-like projections at equal intervals along the circumferential direction, and this is detected by a magnetic pickup or an optical sensor. The pulse signal is output at equal angular intervals during one rotation of the rotating body.
しかしながら、パルサや突起の設置数には制約があるために十分な角度分解能を得ることが難しい。そこで、例えば特許文献1,2では、J番目のパルス信号が検知されてから角度θxだけ進んだイベントタイミングを求める場合、その直前のパルス間時間Δtを計測する。そして、パルス間区間に相当する回転角度が、例えば10°であれば、J番目のパルス信号が検知されてから角度θxだけ進むのに要する角度応答時間Txは、前記J番目のパルス信号の検知タイミングを基準にして次式で求められる。
Tx=Δt×(θx/10)
Tx = Δt × (θx / 10)
よく知られるように、エンジンの回転速度は行程に応じて変化し、4サイクルエンジンであれば、圧縮行程の後半から爆発行程の前半にかけては、それ以外よりも回転速度が低下し、この傾向は単気筒エンジンではさらに顕著になる。 As is well known, the rotational speed of the engine changes according to the stroke, and in the case of a 4-cycle engine, the rotational speed decreases from the second half of the compression stroke to the first half of the explosion stroke. This is even more pronounced with single-cylinder engines.
しかしながら、上記した従来技術では、図5(a)に示したように、今回のパルス間時間Δtaが直前のパルス間時間Δtbと同一であるものと仮定して、別途に指定されるイベントタイミング角度θxに至るまでの時間Txを求める。したがって、エンジン回転数変動に伴って、同図(b)に示したようにΔta>Δtbとなったり、あるいは逆に、同図(c)に示したようにΔta<Δtbとなれば、イベントタイミングにズレが生じるという技術課題があった。 However, in the above-described prior art, as shown in FIG. 5A, it is assumed that the current inter-pulse time Δta is the same as the previous inter-pulse time Δtb, and an event timing angle specified separately. Time Tx to reach θx is obtained. Therefore, if Δta> Δtb as shown in FIG. 5B or Δta <Δtb as shown in FIG. 5C with the engine speed fluctuation, There was a technical problem that a gap occurred.
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、内燃機関の回転角度として与えられるイベントタイミングを正確に求められる回転角度検出装置の角度補正方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide an angle correction method for a rotation angle detection device that can accurately determine an event timing given as a rotation angle of an internal combustion engine.
上記した目的を達成するために、本発明は、今回の一周期においてイベントタイミングを含むパルス間区間Gnでの回転速度を、その直前のパルス間区間Gn-1での回転速度で代表するに際して、各パルス間区間での回転速度変動に伴う誤差を、前回の一周期における同一区間での回転速度変動(Kt)に基づいて補正するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention represents the rotational speed in the inter-pulse section Gn including the event timing in one cycle of this time by the rotational speed in the immediately preceding inter-pulse section Gn-1. The present invention is characterized in that an error associated with the rotational speed fluctuation in each pulse interval is corrected based on the rotational speed fluctuation (Kt) in the same section in the previous cycle.
本発明によれば、内燃機関の回転角度として与えられるイベントタイミングを、内燃機関の回転速度を基準にして定義される時間軸上でのタイミング時刻に変換して検知する際、内燃機関の回転速度変動に伴って生じるイベントタイミング角度と当該イベントタイミング角度に達するまでの時間(角度応答時間)とのズレが補正されるようにしたので、イベントタイミングが基準とされる燃料噴射時期や点火時期をより正確に検知でき、その結果、燃費やエミッション性能が向上する。 According to the present invention, when converting the event timing given as the rotation angle of the internal combustion engine into the timing time on the time axis defined on the basis of the rotation speed of the internal combustion engine, the rotational speed of the internal combustion engine is detected. The deviation between the event timing angle that accompanies the fluctuation and the time to reach the event timing angle (angle response time) has been corrected, so the fuel injection timing and ignition timing that are based on the event timing are more It can be detected accurately, resulting in improved fuel economy and emission performance.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明を適用した内燃機関の回転角度検出装置のブロック図であり、内燃機関の回転速度変動にかかわらず正確な角度検出を可能にする角度補正機能を備えている。本実施形態では、4サイクルエンジンの回転角度を、そのクランク軸の回転角度として検知する場合を例にして説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a rotation angle detection device for an internal combustion engine to which the present invention is applied, and includes an angle correction function that enables accurate angle detection regardless of the rotation speed fluctuation of the internal combustion engine. In the present embodiment, a case where the rotation angle of the four-cycle engine is detected as the rotation angle of the crankshaft will be described as an example.
クランク軸10には円盤状の回転体11が一体に装着され、その外側面には円周方向に沿って、被検知部としての複数の突起12が等間隔で設置されている。前記突起12は、前記回転体11の外側面に対向配置された磁気ピックアップや、前記突起12からの反射光や前記突起12による光路遮断の有無を検出する光センサ等の近接センサ13により検知される。前記近接センサ13は、図2に示したように前記突起12の縁部を検知し、パルス信号発生部28は、前記センサ出力の立ち上がり、すなわち前記突起12の前縁が検知されるごとに反転するパルス信号Pを生成する。したがって、このパルス信号Pのデューティ比は、エンジン回転数が変動しない理想状態では50%となる。
A disc-shaped
基準クロック発生部21は、前記パルス信号Pよりも十分に速い基準クロックを出力する。パルス間時間計測部22は、前記パルス信号Pのパルス間時間Δtを前記基準クロックを用いて計測する。
The reference
パルス間時間テーブル24には、今回のパルス間時間Δtよりも720°(一周期)前のパルス間時間Δt[-72]、今回のパルス間時間Δtよりも710°前のパルス間時間Δt[-71]…今回のパルス間時間Δtの直前のパルス間時間Δt[0]が格納されている。パルス間時間更新登録部23は、前記計測されたパルス間時間Δtをパルス間時間テーブル24に更新登録する。タイミング補正係数(Kt)演算部25は、後に詳述するように、今回のパルス間時間Δtよりも720°前のパルス間時間Δt[-72]と、710°前のパルス間時間Δt[-71]との比(Δt[-71]/Δt[-72])を求め、これをタイミング補正係数(Kt)として設定する。
The inter-pulse time table 24 includes an inter-pulse time Δt [−72] 720 ° (one cycle) before the current inter-pulse time Δt, and an inter-pulse time Δt [710 ° before the inter-pulse time Δt [ -71]... Stores the inter-pulse time Δt [0] immediately before the current inter-pulse time Δt. The inter-pulse time
角度応答時間(Tx)演算部26は、クランク軸10の回転角度として指定されるイベントタイミング角度(θx)を、パルス信号を基準にした時間の関数である角度応答時間(Tx)に変換すると共に、エンジンの回転数変動に伴って生じるイベントタイミング角度(θx)と角度応答時間(Tx)とのズレを前記タイミング補正係数(Kt)に基づいて補正する。イベント信号発生部27は、前記角度応答時間(Tx)に基づいて、燃料の噴射タイミングや点火タイミング等を示すイベントタイミング信号を発生する。
The angle response time (Tx)
図3は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、図4は、そのタイミングチャートである。本実施形態では、クランク軸10の回転体11に36個の突起が等間隔で設置されている場合を例にして説明する。したがって、本実施形態では各パルス間区間に相当するエンジンの回転角度が10°となる。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the present embodiment, and FIG. 4 is a timing chart thereof. In the present embodiment, a case where 36 protrusions are installed on the
前記パルス信号Pが入力されると、ステップS1では、前記パルス間時間計測部22によりパルス間時間Δtが計測される。ステップS2では、前記パルス間時間テーブル24に格納されているパルス間時間の履歴がシフトされ、例えば710°前のパルス間時間Δt[-71]が720°前のパルス間時間Δt[-72]として更新登録される。同様に、700°前のパルス間時間Δt[-70]が710°前のパルス間時間Δt[-71]として更新登録される。以下同様に、n°前のパルス間時間Δt[n]が(n−10)°前のパルス間時間Δt[n-1]として更新登録される。
When the pulse signal P is input, the inter-pulse
ステップS3では、前記ステップS2で計測されたパルス間時間Δtが直前のパルス間時間Δt[0]として前記パルス間時間テーブル24に更新登録される。ステップS4では、前記Kt演算部25において、タイミング補正係数Ktが次式(2)に基づいて求められる。
Kt=Δt[-71]/Δt[-72] …(1)
In step S3, the inter-pulse time Δt measured in step S2 is updated and registered in the inter-pulse time table 24 as the previous inter-pulse time Δt [0]. In step S4, the timing correction coefficient Kt is obtained based on the following equation (2) in the
Kt = Δt [-71] / Δt [-72] (1)
ステップS6では、イベントタイミング角度θxが指定されたか否かが判定される。指定されていなければ、前記ステップS1へ戻って上記した各処理が繰り返される。イベントタイミング角度θxが指定されるとステップS6へ進む。ステップS6では、エンジンの周期的な回転速度変動に依存したタイミングズレを補正された角度応答時間Txが、前記Tx演算部26において、次式(2)に基づいて求められる。
Tx=(Δt[0]×θx×Kt)/10° …(2)
In step S6, it is determined whether or not the event timing angle θx is designated. If not specified, the process returns to step S1 and the above-described processes are repeated. When the event timing angle θx is designated, the process proceeds to step S6. In step S6, the angle response time Tx in which the timing shift depending on the periodic rotational speed fluctuation of the engine is corrected is obtained by the
Tx = (Δt [0] × θx × Kt) / 10 ° (2)
すなわち、本実施形態ではエンジンの回転速度変動が行程に依存し、単気筒の4サイクルエンジンであれば、クランク軸の2回転(720°)を1周期として規則的に変動することに着目した。そして、今回の一周期においてイベントタイミングを含むパルス間区間Gnでの回転速度を、その直前のパルス間区間Gn-1での回転速度で代表するに際して、各パルス間区間での回転速度変動に伴う誤差を、前回の一周期における同一区間での回転速度変動(Kt)に基づいて補正するようにした。 That is, in this embodiment, the engine speed fluctuation depends on the stroke, and in the case of a single-cylinder four-cycle engine, attention is paid to regular fluctuations with two rotations of the crankshaft (720 °) as one cycle. And when representing the rotational speed in the inter-pulse section Gn including the event timing in the current cycle with the rotational speed in the immediately preceding inter-pulse section Gn-1, the rotational speed fluctuation in each inter-pulse section The error was corrected based on the rotational speed fluctuation (Kt) in the same section in the previous cycle.
なお、直前のパルス間時間をΔtとし、前回の周期の同一行程における回転速度の変動比(Kt)を(Δt2/Δt1)とし、内燃機関の一回転が前記突起12によりM等分されていれば、上式(2)は次式(3)で一般化できる。
Tx=Δt×{θx/(360°/M)}×(Δt2/Δt1) …(3)
Note that the time between the previous pulses is Δt, the fluctuation ratio (Kt) of the rotational speed in the same stroke of the previous cycle is (Δt2 / Δt1), and one rotation of the internal combustion engine is divided into M by the
Tx = Δt × {θx / (360 ° / M)} × (Δt2 / Δt1) (3)
ステップS7では、前記パルス間区間Gnの開始タイミングからの経過時間が前記角度応答時間Txと比較され、経過時間が角度応答時間Txに達すると、ステップS8において前記イベント信号発生部27から所定のイベントタイミング信号が出力される。
In step S7, the elapsed time from the start timing of the inter-pulse interval Gn is compared with the angle response time Tx. When the elapsed time reaches the angle response time Tx, the
なお、上記した実施形態では、角度応答時間Txのズレを内燃機関の2回転(720°)前の同一区間での回転速度変動(Kt)に基づいて補正したが、内燃機関が2サイクルエンジンであるならば、1回転(360°)前の同一区間での回転速度変動に基づいて補正することが望ましい。 In the above-described embodiment, the deviation of the angle response time Tx is corrected based on the rotational speed fluctuation (Kt) in the same section before two revolutions (720 °) of the internal combustion engine. However, the internal combustion engine is a two-cycle engine. If there is, it is desirable to correct based on the rotational speed fluctuation in the same section before one rotation (360 °).
10…クランク軸,11…回転体,12…突起,13…近接センサ,21…基準クロック発生部,22…パルス間時間計測部,23…パルス間時間更新登録部,24…パルス間時間テーブル,25…タイミング補正係数(Kt)演算部,26…角度応答時間(Tx)演算部,27…イベント信号発生部,28…パルス信号発生部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転体の一回転以上前の前記所定位置近傍での回転速度変動を検出し、当該回転速度変動に基づいて前記関数を補正することを特徴とする回転角度検出装置の角度補正方法。 In an angle correction method of a rotation angle detection device for detecting an angle response time required for a rotating body of an internal combustion engine to advance by a specified angle from a predetermined position as a function of a rotation speed of the rotating body in the vicinity of the predetermined position,
An angle correction method for a rotation angle detection device, comprising: detecting a rotation speed fluctuation in the vicinity of the predetermined position one rotation or more before the rotation body, and correcting the function based on the rotation speed fluctuation.
s回転前[変数sは正の整数]の(N−1)番目の被検知部に応答したパルス間時間Δt1を求める手順と、
s回転前のN番目の被検知部に応答したパルス間時間Δt2を求める手段と、
今回の(N−1)番目の被検知部に応答したパルス間時間Δtを求める手順と、
N番目の被検知部に応答したパルス間区間の開始タイミングから前記回転体が指定角度θxだけ回転するのに要する角度応答時間Txを、次式に基づいて求める手順とを含むことを特徴とする回転角度検出装置の角度補正方法。
Tx=Δt×{θx/(360°/M)}×(Δt2/Δt1)
M detected parts are provided at equal angular intervals on the rotating body of the internal combustion engine, and a pulse signal is output in response to each detected part,
a procedure for obtaining an inter-pulse time Δt1 in response to the (N−1) -th detected part before s rotation [variable s is a positive integer];
means for determining the time between pulses Δt2 in response to the Nth detected part before s rotation;
A procedure for obtaining an inter-pulse time Δt in response to the (N−1) -th detected part;
And a procedure for obtaining an angle response time Tx required for the rotating body to rotate by a specified angle θx from the start timing of the inter-pulse interval in response to the Nth detected portion, based on the following equation: An angle correction method for a rotation angle detection device.
Tx = Δt × {θx / (360 ° / M)} × (Δt2 / Δt1)
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