JP2006284290A - 回転角度検出装置及び内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体の機械的誤差による影響を低減可能な回転角度検出装置及び内燃機関の運転制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の回転角度検出装置２０は、内燃機関１のクランクシャフト８に取り付けられ、かつ２以上の歯部２１ａ，．．．，２１ａが回転方向に沿って設けられた回転体２１を備え、歯部２１ａ，．．．，２１ａから選ばれた歯部群を使用してクランクシャフト８の回転角度を検出する。そして、歯部２１ａの組合せが互いに異なる複数の被検出部群の候補２１Ａー１、２１Ａー２のそれぞれについて歯部２１ａ間の角度Θｆ１ｍ、Θｆ２ｎを算出し、角度Θｆ１ｍ、Θｆ２ｎの設計値Θｒｅｆに対する誤差ΔΘｆ１ｍ、ΔΘｆ２ｎを算出し、これらの誤差ΔΘｆ１ｍ、ΔΘｆ２ｎを比較した結果に基づいて、被検出部群の候補２１Ａー１、２１Ａー２のなかから回転角度の検出に使用する被検出部群を選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関のクランクシャフト等の被検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置及び内燃機関の運転制御装置に関する。

回転角度検出装置として、凹凸を有する磁性体の回転体と、磁気強度に応じた電気信号を出力する磁電変換素子と、磁界を発生する永久磁石とを備えるとともに、回転体の凹凸の位置を矩形波の電気信号として生成し、矩形波の立上り又は立下り信号に基づいて回転体の回転角度を検出するものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献２が存在する。

特開平１０−１０３１４５号公報 特開平７−１７４７７３号公報

特許文献１の回転角度検出装置では、回転体の凹凸等の機械的誤差に対する対策がなされていないため、機械的誤差による影響が大きくなるおそれがある。

そこで、本発明は、回転体の機械的誤差による影響を低減可能な回転角度検出装置及び内燃機関の運転制御装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の回転角度検出装置は、被検出対象に取り付けられ、かつ２以上の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体を備え、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記被検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、前記被検出部の組合せが互いに異なる複数の被検出部群の候補のそれぞれについて前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、前記複数の被検出部群の候補のそれぞれについて算出された前記誤差を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の被検出部群の候補のなかから前記被検出対象の回転角度の検出に使用される前記被検出部群を選択する被検出部群選択手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

第１の回転角度検出装置によれば、複数の被検出部群の候補のそれぞれについて誤差が算出され、その誤差を比較した結果に基づいて複数の被検出部群の候補のなかから被検出対象の回転角度の検出に使用される被検出部群が選択される。従って、より精度の高い被検出部群を回転角度の検出に使用することが可能となるので、被検出対象の回転角度の検出の際に回転体の機械的誤差の影響を低減することができる。

第１の回転角度検出装置においては、複数の被検出部群の候補のなかから、回転体の機械的誤差の影響がより小さくなる被検出部群が選ばれるように誤差を比較すればよい。例えばその一態様として、前記被検出部群選択手段は、前記誤差算出手段が算出した前記誤差のなかから、前記複数の被検出部群の候補についての最大誤差をそれぞれ特定し、特定された最大誤差が最も小さい候補を前記被検出対象の回転角度の検出に使用される前記被検出部群として選択してもよい（請求項２）。

また、第１の回転角度検出装置において、前記被検出部群の候補として、前記回転体の回転方向前方の前側エッジを基準とした被検出部群、及び前記回転体の回転方向後方の後側エッジを基準とした被検出部群の少なくとも一方が含まれてもよい（請求項３）。前側エッジを基準として検出した被検出対象の回転角度と、後側エッジを基準として検出した被検出対象の回転角度と、の間で精度の差が生じることがあるが、この態様によれば、このような精度の差が考慮されて被検出部群が選択されるので、機械的誤差の影響を更に低減できる。

本発明の第２の回転角度検出装置は、被検出対象に取り付けられ、かつ２以上の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体を備え、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記被検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、前記被検出部群の前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段が算出した前記誤差が許容範囲を超えた場合に、前記被検出部群に代えて前記被検出対象の回転角度の検出に使用すべき他の被検出部群を、前記被検出部群と前記被検出部の組合せが異なる被検出部群の候補のなかから選択する被検出部群選択手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項４）。

第２の回転角度検出装置によれば、使用中の被検出部群についての誤差が許容範囲を超えたときに、その被検出部群と被検出部の組合せが異なる他の被検出部群が選択される。従って、他の被検出部群をバックアップとして機能させることができる。これにより、例えば回転体の経年劣化等によって使用中の被検出部群の精度が悪化した場合には他の被検出部群に切り替えることができるので、後発的に生じた回転体の機械的誤差の影響を可能な限り少なくすることができる。

本発明の内燃機関の運転制御装置は、内燃機関のクランクシャフトに取り付けられ、かつ複数の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体と、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記クランクシャフトの回転角度を検出し、その検出結果に応じて所定の処理を実行する処理実行手段と、を備えた内燃機関の運転制御装置であって、前記被検出部の組合せが互いに異なる複数の被検出部群の候補のそれぞれについて前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、を備え、
前記処理実行手段は、前記複数の被検出部群の候補のそれぞれについて算出された前記誤差を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の被検出部群の候補のなかから前記クランクシャフトの回転角度の検出に使用される前記被検出部群を選択することにより、上述した課題を解決する（請求項５）。

この運転制御装置によれば、複数の被検出部群の候補のそれぞれについて誤差が算出され、算出された誤差を比較した結果に基づいて複数の被検出部群の候補のなかから被検出対象の回転角度の検出に使用される被検出部群が選択される。そして、その検出結果に応じて所定の処理が処理実行手段にて実行されるので、所定の処理、例えば内燃機関の失火検出処理等の精度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、複数の被検出部群の候補のそれぞれについて誤差が算出され、算出された誤差を比較した結果に基づいて複数の被検出部群の候補のなかから被検出対象の回転角度の検出に使用される被検出部群が選択される。又は、使用中の被検出部群についての誤差が許容範囲を超えたときに、その被検出部群と被検出部の組合せが異なる他の被検出部群が選択される。従って、被検出対象の回転角度を検出する際に、回転体の機械的誤差による影響を低減できる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の回転角度検出装置及び運転制御装置を内燃機関に適用した実施形態の要部を示している。内燃機関１は、直列４気筒のレシプロ式のガソリンエンジンであり、４つ（図１では１つのみ示す。）の気筒２，．．，２を有するシリンダブロック３と、吸気ポート４ａ及び排気ポート４ｂを有するシリンダヘッド４と、クランクケース５と、を備えている。各気筒２にはピストン６が収容される。ピストン６はコネクティングロッド７を介してクランクシャフト８に連結される。吸気ポート４ａは吸気管９に、排気ポート４ｂは排気管１０にそれぞれ接続される。吸気管９には、エアフィルタ（不図示）を通過した空気の流量を調整するスロットルバルブ１１が設けられる。シリンダヘッド４には、吸気ポート４ａを開閉する吸気バルブ１２と、排気ポート４ｂを開閉する排気バルブ１３と、がそれぞれ設けられている。内燃機関１の運転状態は、各種センサの出力信号に基づいて内燃機関１の各部を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１４にて制御される。ＥＣＵ１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等の機器で構成されている。

内燃機関１には、被検出対象としてのクランクシャフト８の回転角度（位置）を検出するため、回転角度検出装置２０が設けられている。回転角度検出装置２０は、クランクシャフト８と同軸に取り付けられ、かつ２以上の歯部（被検出部）２１ａが外周に設けられた金属製のタイミングロータ（回転体）２１と、歯部２１ａと対向するようにして配置された電磁ピックアップ２２と、電磁ピックアップ２２から出力された電気信号の波形を整形する波形整形器２３と、を有している。なお、以下の説明において、２以上の歯部２１ａについて、符号２１ａ−０、２１ａ−１、２１ａ−２、２１ａ−３、・・・を付して互いに区別する場合がある。

図２は、回転角度検出装置２０の詳細を示している。タイミングロータ２１は、回転方向Ｄへクランクシャフト８と一体に回転する。歯部２１ａ，．．，２１ａは、上死点（ＴＤＣ）判別用の歯欠け部２１ｂを除き、隣接する歯部２１ａ間の角度が３°となるように設計されてタイミングロータ２１の回転方向Ｄに沿って設けられている。歯欠け部２１ｂは歯部２１ａの２個分に相当する。各歯部２１ａは、回転方向Ｄの前方の前側エッジＥｆと後方の後側エッジＥｂとを有している。電磁ピップアップ２２は、タイミングロータ２１との間に所定のエアギャップＧを形成するようにして配置されている。これにより、クランクシャフト８の回転に伴ってタイミングロータ２１が回転すると、各歯部２１ａの接近と離間とに応じてエアギャップＧの大きさが変化する。このため、電磁ピックアップ２２のコイル部（不図示）を通過する磁束が増減してコイル部に起電力が発生する。この起電力の電圧は、各歯部２１ａの接近と離間とで互いに逆向きとなるので、電磁ピップアップ２２からは交流電圧形式のピックアップ信号Ｐが出力される。波形整形器２３は、入力信号を矩形波や台形波等の所定波形に整形する波形整形回路を有している。これにより、波形整形器２３に入力されたピックアップ信号Ｐは所定波形の出力信号Ｎｅに整形されてＥＣＵ１４に入力される。ＥＣＵ１４に入力された出力信号Ｎｅは、ＥＣＵ１４に設けられたＡ／Ｄ変換器（不図示）にてデジタル信号に変換される。

図３は、（ａ）タイミングロータ２１の歯部２１ａの形状、（ｂ）電磁ピックアップ２２から出力されるピックアップ信号Ｐ、及び（ｃ）波形整形器２３から出力される出力信号Ｎｅをそれぞれ模式的に示した説明図である。図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、ピックアップ信号Ｐが波形整形器２３にて整形されることにより、各歯部２１ａの前側エッジＥｆが出力信号Ｎｅの立上り部Ｎｅｕとして、後側エッジＥｂが出力信号Ｎｅの立下り部Ｎｅｄとしてそれぞれ検出される。

ＥＣＵ１４は、図３（ａ）に示した歯部２１ａ−０、２１ａ−１、２１ａ−２、・・・のなかから離散的に選ばれた被検出部群としての歯部群を使用して、クランクシャフト８の回転角度を検出する。つまり、ＥＣＵ１４は、クランクシャフト８の回転角度の検出のため、各歯部２１ａに応じて出力された出力信号Ｎｅを分周して使用する。本実施形態では、使用可能な歯部群の候補として、歯部２１ａ−０、２１ａ−３、２１ａ−６、・・からなる歯部群２１Ａ−１と、歯部２１ａ−１、２１ａ−４、２１ａ−７、・・・からなる歯部群２１Ａ−２と、が含まれる。詳しくは後述するが、ＥＣＵ１４は、これらの歯部群の候補から選ばれた歯部群をクランクシャフト８の回転角度の検出に使用する歯部群（使用歯部群）とする。そして、ＥＣＵ１４は使用歯部群に属する歯部２１ａ毎に出力された出力信号Ｎｅの立上り部Ｎｅｕ又は立下り部Ｎｅｄのいずれか一方を基準として、言い換えると、前側エッジＥｆ又は後側エッジＥｂのいずれか一方を基準として、クランクシャフト８の回転角度を検出できる。なお、図３（ｃ）に示したように、前側エッジＥｆを基準とした歯部２１ａ間の角度には、θｆｉ（ｉ＝１，２，３．．．）の符号が付され、後側エッジＥｂを基準とした歯部２１ａ間の角度には、θｂｊ（ｊ＝１，２，３，．．．）の符号が付されて、両者が区別される。

ＥＣＵ１４は、使用歯部群に属する歯部２１ａ間の時間、即ち、使用歯部群に属する歯部２１ａの前側エッジＥｆから隣の歯部２１ａの前側エッジＥｆまでの回転に要した時間、又は歯部２１ａの後側エッジＥｂから隣の歯部２１ａの後側エッジＥｂまでの回転に要した時間を出力信号Ｎｅに基づいて測定する手段を有している。当該手段にて測定された時間と歯部２１ａ間の角度とからクランクシャフト８の角速度（ｒａｄ／ｓ）や内燃機関１の機関回転数（ｒｐｍ）を検出できる。

但し、タイミングロータ２１には製造誤差等の機械的誤差があるため、各歯部２１ａの間隔や大きさ等の各種寸法が設計値と正確に一致しない。そのため、使用する歯部群の選択如何によって、クランクシャフト８の回転角度の検出精度にばらつきが生じ得る。そこで、回転角度検出装置２０では、このような機械的誤差の影響を可能な限り小さくできるように、図４に示した誤差学習ルーチンを実行して、複数の歯部群の候補のなかから使用歯部群を選択する。

図４は、誤差学習ルーチンの内容を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ１４のＲＯＭに格納されており、所定のタイミングで開始され、ＥＣＵ１４によって所定間隔で繰り返し実行される。図４の処理において、ＥＣＵ１４は、ステップＳ１において、使用歯部群が選択済みであるか否かを判定する。この判定は、後述の管理フラグを参照して行う。使用歯部群が選択済みである場合には、処理をステップＳ２に進め、学習開始条件の成否を判定する。学習開始条件は、選択済みの使用歯部群を見直す必要性を判断する条件であり、例えば、内燃機関１を搭載した車両の走行距離、内燃機関１の累積運転時間等の各種パラメータが所定の閾値を超えたか否かを成立要件として含むものである。学習開始条件が成立した場合には、ステップＳ３〜ステップＳ７の処理が実行され、学習開始条件が成立しない場合には、これらの処理を行わず今回のルーチンを終える。

ステップＳ１において否定判定、又はステップＳ２において肯定判定された場合には、ステップＳ３において、使用歯部群の候補のそれぞれについて、歯部２１ａ間の角度を算出する。本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、歯部群２１Ａ−１の歯部２１ａ間の角度Θｆ１ｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）と、歯部群２１Ａ−２の歯部群２１ａ間の角度Θｆ２ｎ（ｎ＝１，２，３，．．．）とを算出する。角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎはそれぞれタイミングロータ２１の少なくとも一周分算出される。ステップＳ３の処理を実行することにより、ＥＣＵ１４が角度算出手段として機能する。

角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎの算出は適宜に行ってよい。例えば、図３（ｃ）の出力信号Ｎｅのうち、歯部群２１Ａ−１又は歯部群２１Ａ−２の各歯部２１ａに対応する信号に基づいて、角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎをそれぞれ算出してもよいし、各歯部２１ａ間の角度θｆｉを出力信号Ｎｅに基づいてそれぞれ算出してからこれらを足し合わせ、角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎをそれぞれ算出してもよい。図３（ｃ）からも明らかなように、いくつか例示すると、角度Θｆ１１及びΘｆ１２は、それぞれΘｆ１１＝θｆ１＋θｆ２＋θｆ３、Θｆ１２＝θｆ４＋θｆ５＋θｆ６であり、角度Θｆ２１及びΘｆ２２は、それぞれΘｆ２１＝θｆ２＋θｆ３＋θｆ４、Θｆ２２＝θｆ５＋θｆ６＋θｆ７である。

角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎ、又は角度θｆｉは、例えば、クランクシャフト８の回転変動が可能な限り少ない期間、例えば内燃機関１がフューエルカット状態にあり、かつ、クランクシャフト８が等速回転とみなし得る期間を利用して、次の式（１）に基づいて算出してもよい。なお、以下では、角度θｆｉについて説明するが、角度Θｆ１ｍ，Θｆ２ｎについても同様に算出できる。

θｆｉ＝θｒｅｆ×Ｔｆｉ／Ｔｒｅｆ （１）

ここで、θｒｅｆは隣接する歯部２１ａ間の角度の設計値であり、本実施形態では、θｒｅｆ＝３°である。Ｔｆｉ（ｉ＝１，２，３，．．．）は、前側エッジＥｆを基準とした歯部２１ａ間の測定時間、即ち、ある歯部２１ａの前側エッジＥｆから隣の歯部２１ａの前側エッジＥｆまでの回転に要した測定時間である。

また、Ｔｒｅｆは、クランクシャフト８やタイミングロータ２１の製造上の誤差がなく、かつ、これらが回転する際の振動の影響を受けない、とした場合における歯部２１ａ間の回転に要する推定時間である。この推定時間は、例えば、出力信号の検出時にＥＣＵ１４が認識している機関回転数ＮＥに基づいて、次の式（２）にて算出できる。

Ｔｒｅｆ＝（６０／ＮＥ）×（θｒｅｆ／３６０） （３）

次に、ＥＣＵ１４は、ステップＳ４において、所定の基準値としての設計値Θｒｅｆ（＝３×θｒｅｆ＝９°）に対する角度Θｆ１ｍの誤差ΔΘｆ１ｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）と、設計値Θｒｅｆに対する角度Θｆ２ｎの誤差ΔΘｆ２ｎ（ｎ＝１，２，３，．．）を算出する。誤差ΔΘｆ１ｍは、ΔΘｆ１ｍ＝｜Θｒｅｆ−Θｆ１ｍ｜であり、誤差ΔΘｆ２ｎは、ΔΘｆ２ｎ＝｜Θｒｅｆ−Θｆ２ｎ｜である。図５（ａ）に、角度Θｆ１ｍと誤差ΔΘｆ１ｍとの関係を、図５（ｂ）に、角度Θｆ２ｎと誤差ΔΘｆ２ｎとの関係をそれぞれ示す。ステップＳ４を実行することにより、ＥＣＵ１４が誤差算出手段として機能する。

次に、ＥＣＵ１４は、ステップＳ５において、誤差ΔΘｆ１ｍと誤差ΔΘｆ２ｎとを比較する。本実施形態では、誤差誤差ΔΘｆ１ｍのなかから最も大きいものを最大誤差ΔΘｆ１ｍａｘとして、誤差誤差ΔΘｆ２ｎのなかから最も大きいものを最大誤差ΔΘｆ２ｍａｘとしてそれぞれ特定し、ΔΘｆ１ｍａｘとΔΘｆ２ｍａｘとを比較する。次いで、ＥＣＵ１４は、ステップＳ６において、ステップＳ５の比較結果に基づいて使用歯部群の候補、即ち歯部群２１Ａ−１及び歯部群２１Ａ−２のなかから使用歯部群を選択し、その選択結果をＥＣＵ１４のＲＡＭの所定領域に割り当てられた管理フラグに記憶させる。この形態では、最大誤差の小さい方が使用歯部群として選択される。つまり、最大誤差ΔΘｆ１ｍａｘが最大誤差ΔΘｆ２ｍａｘよりも小さい場合には、使用歯部群として歯部群２１Ａ−１が、最大誤差ΔΘｆ２ｍａｘが最大誤差ΔΘｆ１ｍａｘよりも小さい場合には、使用歯部群として歯部群２１Ａ−２が選択される。ステップＳ６を実行することにより、ＥＣＵ１４が被検出部群選択手段として機能する。

次に、ＥＣＵ１４はステップＳ７において、ステップＳ６で選択された使用歯部群に基づいてクランクシャフト８の回転角度が検出されるように、絶対角度を設定して今回のルーチンを終了する。例えば、ステップＳ６の選択の結果、使用歯部群を歯部群２１Ａ−１から歯部群２１Ａ−２へ変更する必要がある場合には、絶対角度が一ピッチ、つまり、歯部２１ａ−０と歯部２１ａ−１との間の角度θｆ１分変更される（図３（ｃ）参照）。

図４の処理によれば、使用歯部群の候補のうち、最大誤差の小さいほうが使用歯部群として選択されるので、クランクシャフト８の回転角度の検出における機械的誤差の影響をできる限り小さくできる。また、図４の処理のうち、ステップＳ３〜ステップＳ７については、所定の学習条件が成立するたびに実行され、使用歯部群の見直しが行われる。従って、例えば歯欠け等により使用中の歯部群に基づく回転角度の検出精度が悪化した場合でも、より精度の高い歯部群が使用歯部群として設定される。

次に、クランクシャフト８の回転角度の検出結果に応じてＥＣＵ１４が実行する処理の一例として、失火検出処理について説明する。図６は、失火検出ルーチンの内容を示すフローチャートである。この失火検出ルーチンは、図４の誤差学習ルーチンと並行し、所定間隔で繰り返し実行される。このルーチンを実行することによりＥＣＵ１４が本発明の処理実行手段として機能する。ＥＣＵ１４は、まずステップＳ１１で、クランクシャフト８の回転角度が失火判定区間にあるか否かを判定する。失火判定区間は、各気筒２の圧縮ＴＤＣ付近の所定区間に設定される。失火判定区間でないときは、今回のルーチンを終了し、一方失火判定区間のときは、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、ＥＣＵ１４は、現在のクランクシャフト８の角速度ωを算出する。次に、ＥＣＵ１４は、ステップＳ１３において、ステップＳ１２で算出した角速度ωと、正常時の基準角速度ω０とを比較する。基準角速度ω０は内燃機関１の運転状態に応じて予め定められた値であり、ＥＣＵ１４のＲＯＭにマップとして保持されている。失火が発生した場合には、クランクシャフト８の回転が正常時よりも遅くなる。そのため、ＥＣＵ１４は、ステップＳ１４において、角速度ωが基準角速度ω０未満か否かを判定し、角速度ωが基準角速度ω０未満のときはステップＳ１５で失火と判定して今回のルーチンを終える。一方、基準角速度以上のときは失火と判定せずに今回のルーチンを終える。

図６の処理によれば、ステップＳ１１において使用されるクランクシャフト８の回転角度、及びステップＳ１２において算出される角速度ωのそれぞれに、図４の誤差学習ルーチンの学習結果が反映されるので、回転角度及び角速度の検出ないし算出の精度が高まり、その結果、失火検出処理の精度が向上する。

以上の形態では、使用歯部群の候補として、前側エッジＥｆを基準とした歯部群２１Ａ−１、歯部群２１Ａ−２を用いたが、使用歯部群の候補には特に制限はなく、例えば、後側エッジＥｂを基準とした歯部群を使用歯部群の候補に含め、各候補の誤差を算出し、誤差の比較結果に基づいて使用歯部群を選択するようにしてもよい。歯部２１ａの前側エッジＥｆを基準として検出したクランクシャフト８の回転角度と、後側エッジＥｂを基準として検出したクランクシャフト８の回転角度との間で精度の差が生じ得るためである。その一例として、誤差学習ルーチンの他の例を図７及び図８にそれぞれ示す。これらの図において、図４と同一処理については同一の符号を付し、以下、繰り返しとなる説明を適宜省略する。

まず、図７の処理について説明する。この図では、図４のステップＳ３がステップＳ３１に変更されている。ステップＳ３１では、ＥＣＵ１４が算出する角度として、歯部群２１Ａ−１に属する前側エッジＥｆを基準とした角度Θｆ１ｍ、及び後側エッジＥｂを基準とした角度Θｂ１ｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）がそれぞれ含まれる（図３（ａ）及び（ｃ）参照）。次に、図８では、図４のステップＳ３がステップＳ３２に変更されている。ステップＳ３２では、ＥＣＵ１４が算出する角度として、歯部群２１Ａ−１に属する前側エッジＥｆを基準とした角度Θｆ１ｍ、及び後側エッジＥｂを基準とした角度Θｂ１ｍ（ｍ＝１，２，３，．．．）、並びに歯部群２１Ａ−２に属する前側エッジＥｆを基準とした角度Θｆ２ｎ、及び後側エッジＥｂを基準とした角度Θｂ２ｎ（ｎ＝１，２，３，．．）がそれぞれ含まれる（図３（ｃ）参照）。

図７及び図８のその他の処理については、図４に準じて行われる。即ち、使用歯部群の候補のそれぞれについて誤差を求め、最大誤差の最も小さい候補が使用歯部群として選択される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。この形態は、第１の実施形態と比べ誤差学習ルーチンのみ相違する。従って、以下の説明では第１の実施形態と共通する構成についての説明を省略する。図９は、第２の実施形態の誤差学習ルーチンの内容を示したフローチャートである。この形態は、回転角度検出装置２０の使用歯部群の初期設定として、歯部群２１Ａ−１が選択されている場合に適用される。

図９の処理において、ＥＣＵ１４は、まずステップＳ２１で学習開始条件の成否を判定する。この処理は図４のステップＳ２と同一処理である。学習開始条件が成立している場合には、ステップＳ２２に進み、一方、学習開始条件が成立していない場合には、以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ２２では、歯部群２１Ａ−１に属する歯部２１ａ間の角度Θｆ１ｍを算出する。次いで、ＥＣＵ１４は、ステップＳ２３で誤差ΔΘｆ１ｍを算出し、続くステップＳ２４で誤差ΔΘｆ１ｍが許容範囲を超えているか否かを判定する。角度Θｆ１ｍ、誤差ΔΘｆ１ｍの算出は第１の実施形態と同様でよい。許容範囲は、回転角度検出装置２０の検出結果の利用形態に応じて適宜に設定すればよい。本実施形態では、失火検出の精度が実用に支障がない程度となる限度で、許容範囲が設定される。ステップＳ２４の処理では、誤差ΔΘｆ１ｍの全てが許容範囲内に収まっていないときに、誤差ΔΘｆ１ｍが許容範囲を超えたものと判定される。

ステップＳ２４で誤差ΔΘｆ１ｍが許容範囲を超えていると判定した場合には、ステップＳ２５において、歯部群２１Ａ−１に代えて、他の歯部群、例えば歯部群２１Ａ−２を使用歯部群として選択する。次に、ＥＣＵ１４は、ステップＳ２６において、ステップＳ２５で選択した歯部群に応じた使用歯部群が設定されるように絶対角度を設定して今回のルーチンを終了する。一方、ステップＳ２４で否定判定された場合には、ステップＳ２５及びステップＳ２６をスキップし、使用歯部群の設定を維持して今回のルーチンを終える。これにより、図８の処理においても、第１の実施形態と同様の効果を奏し、なおかつ、被検出部群２１Ａー２を被検出部群２１Ａー１のバックアップとして機能させることができる。これにより、例えば回転体２１の経年劣化等によって使用中の被検出部群２１Ａー１の精度が悪化した場合には被検出部群２１Ａー２に切り替えることができるので、後発的に生じた回転体２１の機械的誤差の影響を可能な限り少なくすることができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態で実施してもよい。被検出対象としては、内燃機関のクランクシャフトに限らず、例えばカムシャフト等の内燃機関に設けられた回転部材でもよいし、その他内燃機関以外の回転部材を検出対象としてもよい。

上述した各実施形態では、回転体２１及び電磁ピップアップ２１を用いた形態であるが、例えば、本発明の回転体を、複数のスリット（被検出部）が回転方向に沿って設けられた形態とし、かつ、スリットに向けて光を照射する発光手段と、回転体を挟んで発光手段の反対側に設けられ、発光手段が照射した光を受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、を備えたピックアップ手段により、本発明を実施してよい。

上述した各実施形態では、使用歯部群の候補について最大誤差をそれぞれ特定し、最大誤差の大きさを比較したが、誤差の評価方法に関して制限はない。例えば、各候補の歯部間の誤差の平均値を比較してもよい。要するに、いずれの歯部群を選択すれば回転角度の検出精度が向上するかという観点で、各種統計処理を用いて誤差が評価できるようにすればよい。

本発明の回転角度検出装置を内燃機関に適用した実施形態の要部を示した図。 図１の回転角度検出装置の詳細を示した図。 タイミングロータの歯部の形状、電磁ピックアップから出力されるピックアップ信号、及び波形整形器から出力される波形整形後の信号をそれぞれ模式的に示した説明図。 誤差学習ルーチンの内容を示したフローチャート。 歯部群に属する歯部間の角度と誤差との関係を示した説明図。 失火検出ルーチンの内容を示すフローチャート。 失火検出ルーチンの他の例を示したフローチャート。 失火検出ルーチンの更なる他の例を示したフローチャート。 第２の実施形態に係る誤差学習ルーチンの内容を示したフローチャート。

符号の説明

１ 内燃機関
８ クランクシャフト（被検出対象）
１４ ＥＣＵ（角度検出手段、誤差検出手段、被検出部群選択手段、処理実行手段）
２０ 回転角度検出装置
２１ タイミングロータ（回転体）
２１ａ 歯部（被検出部）
２１Ａー１、２１Ａー２ 歯部群（被検出部群）

Claims (5)

1. 被検出対象に取り付けられ、かつ２以上の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体を備え、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記被検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
   前記被検出部の組合せが互いに異なる複数の被検出部群の候補のそれぞれについて前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、前記複数の被検出部群の候補のそれぞれについて算出された前記誤差を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の被検出部群の候補のなかから前記被検出対象の回転角度の検出に使用される前記被検出部群を選択する被検出部群選択手段と、を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
2. 前記被検出部群選択手段は、前記誤差算出手段が算出した前記誤差のなかから、前記複数の被検出部群の候補についての最大誤差をそれぞれ特定し、特定された最大誤差が最も小さい候補を前記被検出対象の回転角度の検出に使用される前記被検出部群として選択することを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
3. 前記被検出部群の候補として、前記回転体の回転方向前方の前側エッジを基準とした被検出部群、及び前記回転体の回転方向後方の後側エッジを基準とした被検出部群の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装置。
4. 被検出対象に取り付けられ、かつ２以上の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体を備え、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記被検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
   前記被検出部群の前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段が算出した前記誤差が許容範囲を超えた場合に、前記被検出部群に代えて前記被検出対象の回転角度の検出に使用すべき他の被検出部群を、前記被検出部群と前記被検出部の組合せが異なる被検出部群の候補のなかから選択する被検出部群選択手段と、を備えることを特徴とする回転角度検出装置。
5. 内燃機関のクランクシャフトに取り付けられ、かつ複数の被検出部が回転方向に沿って設けられた回転体と、前記２以上の被検出部から選ばれた複数の被検出部からなる被検出部群を使用して前記クランクシャフトの回転角度を検出し、その検出結果に応じて所定の処理を実行する処理実行手段と、を備えた内燃機関の運転制御装置であって、
   前記被検出部の組合せが互いに異なる複数の被検出部群の候補のそれぞれについて前記被検出部間の角度を算出する角度算出手段と、前記角度算出手段が算出した前記角度の所定の基準値に対する誤差を算出する誤差算出手段と、を備え、
   前記処理実行手段は、前記複数の被検出部群の候補のそれぞれについて算出された前記誤差を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の被検出部群の候補のなかから前記クランクシャフトの回転角度の検出に使用される前記被検出部群を選択することを特徴とする内燃機関の運転制御装置。

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