JP2006029261A - 内燃機関の逆回転検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クランク角センサ40からはクランクシャフト7の回転に対応してその所定角度ごとにパルス信号が出力される。このパルス信号は電子制御装置50によって間引き処理され、間引き処理された信号に基づきクランク角が算出される。また、クランク角センサ40からのパルス信号に基づいてクランクシャフト7の逆回転が検出される。電子制御装置50は、機関回転速度が所定値に満たないときにはパルス信号の間引き処理を中止する。また、クランクシャフト7の正回転中にはパルス信号の立ち下がり時にクランクカウンタを操作し、クランクシャフト7の逆回転中にはパルス信号の立ち上がり時にクランクカウンタを操作する。
【選択図】 図1
Description
そのクランクロータには、クランクシャフトの回転方向に沿って等角度毎に形成された複数の歯と同歯の欠落した欠歯部とが形成されている。そしてクランクロータが回転し、上記歯がクランク角センサ近傍を通過する毎に、同クランク角センサからは歯の通過に合わせてパルス信号が出力される。そして、上記欠歯部がクランク角センサ近傍を通過する際に該クランク角センサから出力される信号を基準位置信号とし、その基準位置信号出力後にクランク角センサから出力されるパルス信号の数をカウントする。このようにパルス信号の出力タイミングに同期して操作される値であって、該パルス信号の出力回数をカウントしたカウンタの値に基づき、基準位置からのクランクシャフトの回転角度、すなわちクランク角を検出するようにしている。
(a)クランク角センサがクランクロータの歯(山部)を検出しているときにはその出力信号が「Lo」になり、隣り合う歯と歯との間(谷)を検出しているときにはその出力信号が「Hi」となる。
(d)クランクロータの歯Aに対応する実際のクランク角は110°CAである。
この図11に示されるように、クランクシャフトの正回転中にあって、クランクロータの歯Aについて一方の角部A1がクランク角センサ近傍を通過するとセンサ出力は立ち下がり、歯Aについて他方の角部A2がクランク角センサ近傍を通過するとセンサ出力は立ち上がる。そして、歯Aの一方の角部A1がクランク角センサ近傍を通過してからクランクシャフトが10°CA回転し、実際のクランク角が120°CAになると、歯Aの隣に設けられた歯Bの一方の角部B1がクランク角センサ近傍を通過し、センサ出力は立ち下がる。このようなセンサ出力の立ち下がり毎にクランクカウンタは増大され、クランク角は10°CAずつ加算される。これにより、歯Aの一方の角部A1に対応して検出されたクランク角が110°CAである場合には、歯Bの一方の角部B1に対応して検出されるクランク角は120°CAとなり、クランクシャフトの実際のクランク角と検出されるクランク角とは一致する。
請求項1に記載の発明は、内燃機関の出力軸の回転に対応してその所定角度ごとにパルス信号を出力するセンサと、所定角度ごとに出力される前記パルス信号から予め設定された数だけ該パルス信号を間引きする間引き処理を実施してその間引き処理された信号に基づいて前記出力軸の回転角を算出する回転角算出手段と、前記パルス信号に基づいて前記出力軸の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備える内燃機関の逆回転検出装置において、前記回転角算出手段は、機関回転速度が予め設定された所定値に満たない回転速度になったときに前記間引き処理の実行を中止して所定角度ごとに出力される前記パルス信号に基づき前記出力軸の回転角を算出するとともに、前記逆回転検出手段は該間引き処理の実行が中止されているときの前記パルス信号に基づいて前記出力軸の逆回転を検出することをその要旨とする。
まず、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の逆回転検出装置において、前記逆回転検出手段は、前記パルス信号の幅が増大した後に減少した状態となったときに前記出力軸の逆回転を検出することをその要旨とする。
以下、この発明にかかる内燃機関の逆回転検出装置を具体化した第1の実施形態について図1〜図6に基づき、説明する。
ガソリン機関1は複数の気筒を有しており、そのシリンダブロック2には、複数のシリンダ4が設けられている(図1では便宜上、1つのみを図示)。このシリンダ4内にはピストン5が設けられており、このピストン5は、コンロッド6を介して機関の出力軸であるクランクシャフト7に連結されている。
上記シリンダヘッド3には、燃焼室8への吸気流路である吸気ポート9と同燃焼室8からの排気流路である排気ポート10とが、1つの気筒に対してそれぞれ設けられている。吸気ポート9には同ポートを開閉する吸気弁12が設けられており、排気ポート10には同ポートを開閉する排気弁13が設けられている。また、各気筒毎に設けられた燃料噴射弁35は、吸気ポート9内に向けて燃料を噴射する。
図2はクランク角センサ40とクランクロータ41の構成及び配置図を示している。このクランク角センサ40は、クランクロータ41の外周面に形成された複数の歯41aが通過するたびにパルス信号を出力する。クランクロータ41の歯41aは、36個を等間隔に配列した状態から、1カ所において連続した2歯を欠歯部41bとして除いた34個からなっている。なお、以下では、クランクロータ41の外周面であって、隣り合う歯41aと歯41aとの間を谷部41cという。ちなみに、上記歯41aの数及び欠歯部41bの欠歯数は、クランク角の検出分解能などに応じて適宜に設定することができる。
この図3に示されるように、クランク角センサ40は、歯41aの通過を検出する第1検出素子40aと、クランクシャフト7の正回転時において第1検出素子40aが歯41aの通過を検出した後に、同じ歯41aの通過を検出する第2検出素子40bとを備えている。
まずはじめに、クランク角センサ40が谷部41cを検出していたときにクランクシャフト7の回転状態が逆回転となったときの検出態様について、図4の(A)に示す。
この図4の(B)に示されるように、山部検出時にクランクシャフト7が逆回転しても、谷部検出時にクランクシャフト7が逆回転した場合と同様な態様で、クランクシャフト7の逆回転を検出することができる。すなわち、クランク角センサ40が歯41aを検出しているとき(第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとがともに「Lo」のとき)にクランクシャフト7が逆回転すると、第2検出素子40bによって歯Bと歯Aとの間の谷部41cが検出された後、第1検出素子40aによって同谷部41cの検出がなされる。そして、歯Aが第2検出素子40bによって検出された後、第1検出素子40aによってその歯Aの検出がなされる。従って、クランクシャフト7の逆回転中には、第2検出部の出力レベルが「Lo」から「Hi」に変化した後、第1検出部の出力レベルも「Lo」から「Hi」に変化する。そのため、第1検出部の出力レベルが変化した直後において、第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとが一致していれば、換言すれば上記エッジ直後の第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとが一致していれば、クランクシャフト7は逆回転しているといえる。そこでこのように第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとが一致している場合には、クランクシャフト7が逆回転していると判断し、クランクシャフト7の回転状態を示す正逆転識別信号FLが「Lo」に設定される。
ちなみに、本実施形態では、第1検出部の出力レベルが変化した直後での同第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとの対応関係に基づいてクランクシャフト7の逆回転を検出するようにしている。一方、第2検出部の出力レベルが変化した直後での各出力レベルの対応関係に着目すれば、それら各出力レベルの対応関係と第1検出部の出力レベルが変化した直後での対応関係とは逆になる。従って、第2検出部の出力レベルが変化した直後の第1検出部の出力レベルと第2検出部の出力レベルとが異なるときに、クランクシャフト7が逆回転していると判断することもできる。また、正逆転識別信号FLについては、クランクシャフト7が正回転しているときに「Lo」、逆回転しているときに「Hi」が設定されるようにしてもよい。なお、上述したようなクランク角センサ40からの出力信号に基づくクランクシャフト7の逆回転検出処理は、上記逆回転検出手段を構成している。
図5は、クランクシャフト7の正回転中及び逆回転中におけるクランクカウンタCRの設定処理についてその手順を示しており、この処理は電子制御装置50によって所定周期毎に繰り返し実行される。
(1)機関回転速度NEが予め設定された閾値αに満たない回転速度になったときにはクランク角信号CKPの間引き処理を中止し、その間引き処理が中止されているときのクランク角信号CKPのパルス信号に基づいてクランクシャフト7の逆回転を検出するようにしている。従って、機関運転状態が低回転状態になっているときにはクランク角検出に際しての分解能が高められ、クランクシャフト7の逆回転を精度よく検出することができるようになる。ここで、機関運転状態が低回転状態になっているときには、クランク角信号CKPの出力間隔が長くなるため、同クランク角信号CKPに基づくクランク角算出に際して、その演算時間も十分に確保することができる。そのため、このような低回転状態において上記間引き処理を中止しても、クランク角検出に要する演算負荷の増大は抑えることができる。従って、上記実施形態によれば、クランク角検出に要する演算負荷を増大させることなく、クランクシャフト7の逆回転検出といった逆回転時の検出にかかわる精度を向上させることができるようになる。
(第2の実施形態)
次に、この発明にかかる内燃機関の逆回転検出装置を具体化した第2の実施形態について図7〜図10に基づき、説明する。
まずはじめに、上記正回転用クランク角信号FCKP及び逆回転用クランク角信号RCKPの出力態様について説明する。
そして、機関回転速度NEが閾値α以上である場合には(S100:NO)、上述した正回転用クランク角信号FCKPの間引き処理や欠歯部41bの検出に基づく上記基準位置の設定処理についてそれらの実行が許可される(S330)。ちなみに、本実施形態では、正回転用クランク角信号FCKPについては上述したような間引き処理を実行したり、中止したりするようにしているが、逆回転用クランク角信号RCKPについては常に間引き処理を実行しないようにしている。これは、逆回転中におけるクランク角の検出分解能を高めておくためである。
・上記各実施形態において、上記間引き処理を実施することなく、常にクランク角の検出分解能が高められた状態で同クランク角の検出を行うようにしてもよい。この場合でも、上記(1)に記載の効果のうち、クランクシャフト7の逆回転検出といった逆回転時の検出にかかわる精度は向上させることができる。また、この場合であっても、クランクカウンタCRの操作タイミングはクランクシャフト7の正回転中と逆回転中とで異なったタイミングにされるため、第1の実施形態で説明した(2)や(3)に記載の効果を得ることができる。すなわち、クランク角検出に要する演算負荷を増大させることなく、逆回転時における出力軸の回転角検出といった逆回転時の検出にかかわる精度を向上させることができる。
・上記各実施形態では、内燃機関の出力軸の回転に対応してその所定角度ごとにパルスを発生させるための素子がクランクロータ41の外周面に形成された複数の歯41aであった。しかしながら、内燃機関の出力軸の回転に対応してその所定角度ごとにパルスを発生させることのできる素子であればどのような素子でもよく、そのような素子を用いた場合であっても各実施形態と同様な効果が得られる。
Claims (8)
- 内燃機関の出力軸の回転に対応してその所定角度ごとにパルス信号を出力するセンサと、所定角度ごとに出力される前記パルス信号から予め設定された数だけ該パルス信号を間引きする間引き処理を実施してその間引き処理された信号に基づいて前記出力軸の回転角を算出する回転角算出手段と、前記パルス信号に基づいて前記出力軸の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備える内燃機関の逆回転検出装置において、
前記回転角算出手段は、機関回転速度が予め設定された所定値に満たない回転速度になったときに前記間引き処理の実行を中止して所定角度ごとに出力される前記パルス信号に基づき前記出力軸の回転角を算出するとともに、前記逆回転検出手段は該間引き処理の実行が中止されているときの前記パルス信号に基づいて前記出力軸の逆回転を検出する
ことを特徴とする内燃機関の逆回転検出装置。 - 内燃機関の出力軸の回転に対応してその所定角度ごとにパルス信号を出力するセンサと、同パルス信号の出力レベルの変化に同期したタイミングで操作されるカウンタに基づいて前記出力軸の回転角を算出する回転角算出手段と、前記パルス信号に基づいて前記出力軸の逆回転を検出する逆回転検出手段とを備える内燃機関の逆回転検出装置において、
前記回転角算出手段は、前記出力軸の正回転中には前記パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれか一方のタイミングにて前記カウンタを操作し、前記逆回転検出手段によって前記出力軸の逆回転が検出されているときには前記パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のタイミングのうち、前記正回転中とは異なる他方のタイミングにて前記カウンタを操作する
ことを特徴とする内燃機関の逆回転検出装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の逆回転検出装置において、
前記センサからは、前記出力軸の正回転中及び逆回転中を通じて前記パルス信号が出力され、
前記出力軸の正回転中には前記パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれか一方のタイミングにて前記カウンタが操作されるようにその操作タイミングは設定され、前記出力軸の逆回転が検出されているときには前記パルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のタイミングのうち、前記正回転中とは異なる他方のタイミングにて前記カウンタが操作されるようにその操作タイミングが変更される
ことを特徴とする内燃機関の逆回転検出装置。 - 請求項2に記載の内燃機関の逆回転検出装置において、
前記センサからは、前記出力軸の正回転中にあって前記パルス信号となる一方、同出力軸の逆回転が検出されているときには一定レベルの信号となる正回転用信号と、前記出力軸の正回転中にあって一定レベルの信号となる一方、同出力軸の逆回転が検出されているときには前記パルス信号となる逆回転用信号とが出力され、
前記正回転用信号がパルス信号となっているときにはそのパルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のいずれか一方のタイミングにて前記カウンタが操作されるようにその操作タイミングは予め設定されており、前記逆回転用信号がパルス信号となっているにはそのパルス信号の立ち上がり時及び立ち下がり時のタイミングのうち、前記正回転用信号とは異なる他方のタイミングにて前記カウンタが操作されるようにその操作タイミングは予め設定されている
ことを特徴とする内燃機関の逆回転検出装置。 - 前記逆回転検出手段は、前記パルス信号の幅が増大した後に減少した状態となったときに前記出力軸の逆回転を検出する
請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の逆回転検出装置。 - 前記出力軸にはその回転に対応して所定角度ごとにパルスを発生させるための複数の素子を有するクランクロータが設けられており、
前記センサは前記素子の通過を検出して同素子に対応するパルス信号を出力する第1検出部と、出力軸の正回転時において該第1検出部が前記素子の通過を検出した後に同素子の通過を検出して該素子に対応するパルス信号を出力する第2検出部とを備え、
前記逆回転検出手段は、前記第1検出部の出力レベルと前記第2検出部の出力レベルとの対応関係に基づいて前記出力軸の逆回転を検出する
請求項1〜4のいずれかに記載の内燃機関の逆回転検出装置。 - 前記第1検出部の出力レベルが変化した直後の前記第1検出部の出力レベルと前記第2検出部の出力レベルとが一致するときに前記出力軸の逆回転を検出する
請求項6に記載の内燃機関の逆回転検出装置。 - 前記第2検出部の出力レベルが変化した直後の前記第1検出部の出力レベルと前記第2検出部の出力レベルとが異なるときに前記出力軸の逆回転を検出する
請求項6に記載の内燃機関の逆回転検出装置。
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