JP2014227892A - クランク角センサ、クランク角検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力信号のノイズ耐性を向上することが可能なクランク角センサ等を提供すること。【解決手段】クランク角センサは、エンジンのクランク軸が所定角度回転する度に、前記クランク軸と一体に設けられた被検知部を検知し、前記被検知部を検知する度に、立ち上がりと立ち下がりとが交互に繰り返されるパルス信号を出力する。【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン制御の分野において、クランク角検知技術に関するものである。

従来から内燃機関の燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミングの変更等を制御するため、該内燃機関のクランク角を検出するクランク角センサが用いられている（例えば、特許文献１）。特許文献１において、クランク角センサは、クランク軸が１０°回転する毎にローレベル→ハイレベル→ローレベルと変化するパルス信号を出力している。

特開２００５−３１５１６９号公報 特開平１１−８２１４５号公報 特開２０１２−２５２１７６号公報 特開平２−８２８６５号公報

ところで、近年の排ガス法規制の強化や更なる燃費向上に対応するため、エンジン制御の精度向上が図られている。該エンジン制御の精度向上に伴い、クランク角センサも１°間隔でクランク角を検出可能な高精度なものが用いられるようになっている。

しかしながら、クランク角センサの検出精度向上に伴い、クランク角センサからの出力信号が短周期化するため、クランク角センサからの出力信号と高周波ノイズとの判別が困難な場合が生じる。そのため、クランク角センサからの出力信号を受信したエンジンＥＣＵ内のフィルタ回路では、クランク角センサからの出力信号を検出できない場合があり、その結果、エンジン制御が適当に行えない等の問題が生じる。

そこで、上記課題に鑑み、出力信号のノイズ耐性を向上することが可能なクランク角センサ等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、実施の形態において、本クランク角センサは、
エンジンのクランク軸が所定角度回転する度に、前記クランク軸と一体に設けられた被検知部を検知し、
前記被検知部を検知する度に、立ち上がりと立ち下がりとが交互に繰り返されるパルス信号を出力する。

本実施の形態によれば、出力信号のノイズ耐性を向上することが可能なクランク角センサ等を提供することができる。

第１の実施形態に係るクランク角検出装置１を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るクランク角センサ１１が出力する信号である。 第１の実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出の割り込み処理を説明する図である。 比較例に係るクランク角センサ１１'が出力する信号と本実施形態に係るクランク角センサ１１が出力する信号とを比較する図である。 第２の実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出の割り込み処理を説明する図である。 第２の実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）にて行われるクランク角検出処理の切り替え（１°処理と２°処理）の一例を示す図である。 第３の実施形態に係るクランク角センサ１１からエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）に入力される電気信号の特性に基づく、マイコン２１におけるクランク角検出の割り込み処理の遅れを説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係るクランク角検出装置１を示すブロック図である。

クランク角検出装置１は、車両（不図示）に搭載され、クランク角センサ１１、クランクロータ１２、エンジンＥＣＵ２０等を有する。

クランク角センサ１１は、エンジン１０のクランク軸の回転を検知する検知手段であり、内燃機関１０のクランク軸近傍に、後述するクランクロータ１２の外周に対向するように取り付けられる。なお、エンジン１０は、車両に搭載され、変速機等を介して該車両を駆動する。また、エンジン１０は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等、任意の内燃機関でよい。本実施形態に係るクランク角センサ１１は、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ：巨大磁気抵抗効果）素子（不図示）を用いたものであり、クランクロータ１２の回転に応じて、後述する被検知部である歯１２ａを検知し、クランク角センサ信号を出力する。

クランクロータ１２は、クランク軸に固定され、クランク軸の回転に伴い回転する。クランクロータ１２は、外周に所定角度毎の歯１２ａ（被検知部）が形成された磁性体であり、該歯１２ａが対向配置されるクランク角センサ１１により検知される。本実施形態においては、１°毎に歯１２ａが形成されている。また、クランクロータ１２の外周のうち、所定の角度位置に欠歯（歯が形成されていない）部分１２ｂが設けられており、該欠歯部分１２ｂは基準位置を示している。これにより、歯１２ａの絶対位置を検知することができる。基準位置は、例えば、エンジン１０の所定気筒の上死点にあたるクランク角等のように決められている。なお、クランクロータ１２は、後述するように、エンジン１０のクランク軸の回転に応じてＧＭＲ素子により検知可能な磁束変化を生じさせるものであればよく、例えば、ロータ外周面に所定角度毎に磁性体を貼付、プリントする等により構成したものでもよい。

クランク角センサ１１は、ＧＭＲ素子と永久磁石（不図示）を有する。該永久磁石と外周面に所定角度毎に歯１２ａが形成された磁性体であるクランクロータ１２との間に生じる磁束がクランクロータ１２の回転に伴い変化し、該変化に応じてＧＭＲ素子の電気抵抗率が変化する。クランク角センサ１１は、ＧＭＲ素子の電気抵抗率の変化に基づいて、クランクロータ１２の歯１２ａを検知する。

クランク角センサ１１は、更に、出力回路部（不図示）を有する。出力回路部は、クランクロータ１２の歯１２ａの検知に基づいて、クランク角センサ信号を生成し、出力する。

ここで、図２は、クランク角センサ１１（出力回路部）が出力するクランク角センサ信号を示す図である。図２（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）の模式図に対応したクランク角センサ信号が示されている。

図２を参照するに、クランク角センサ信号は、クランクロータ１２の歯１２ａの後端位置で立ち上がり３０を有し、次に検知された歯１２ａの後端位置で立ち下がり４０を有するパルス信号である。また、クランク角センサ１１により歯１２ａの後端位置が検知される度に上記立ち上がり３０と上記立ち下がり４０が繰り返される。すなわち、出力回路部は、所定角度毎（本実施形態においては、１°毎）に上記立ち上がり３０と上記立ち下がり４０とが交互に繰り返されるパルス信号であるクランク角センサ信号を生成し、出力する。なお、本実施形態において、クランクロータ１２の歯１２ａの後端位置で立ち上がり３０又は立ち下がり４０を有するパルス信号が生成されるが、例えば、クランクロータ１２の歯１２ａの前端位置や中央位置において、立ち上がり３０又は立ち下がり４０を有するパルス信号が生成されてもよい。すなわち、クランク角センサ１１（出力回路部）は、クランクロータ１２の歯１２ａの如何なる位置を検知して、クランク角センサ信号を生成してもよい。

エンジンＥＣＵ２０は、エンジン制御を行う制御手段であり、エンジン制御マイコン（以下、単にマイコンと呼ぶ）２１を含む。マイコン２１は、プログラムを実行するＣＰＵ（不図示）、プログラム等を記憶するＲＯＭ（不図示）、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（不図示）等から構成される。また、マイコン２１は、エンジン１０が搭載された車両の各種センサから入力された信号に基づき、エンジン１０の燃料噴射、点火、バルブタイミングの変更等の各種制御処理を行い、エンジン１０のアクチュエータ、例えば、インジェクタ、スパークプラグ等に指令信号を出力する。上記各種制御処理は、ＲＯＭに記憶された各種制御処理に対応するプログラムをＣＰＵ上で実行することにより行われる。

本実施形態において、マイコン２１には、クランク角センサ１１からクランク角センサ信号が入力される。入力されたクランク角センサ信号に基づき、エンジン１０のクランク角を検出し、該クランク角に基づいて、燃料噴射時期、点火時期、バルブタイミングの変更等の制御処理を行う。なお、エンジンＥＣＵ２０に入力されるクランク角センサ信号には、クランク角センサの出力回路部により生成された信号に加えて、ノイズ成分が含まれる場合がある。よって、エンジンＥＣＵ２０内の（バンドパス）フィルタ回路（不図示）により、高周波ノイズ成分が除去されたクランク角センサ信号がマイコン２１に入力される。

次に、エンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出処理について説明をする。

図３は、エンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出の割り込み処理を説明する図である。図３（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）の模式図に対応したクランク角センサ信号を示している。図３（ｃ）は、マイコン２１において行われるクランク角検出の割り込み処理のタイミングを示しており、図３（ａ）及び（ｂ）に対応したものである。図３（ｄ）は、マイコン２１において行われるクランク角検出処理（クランクカウンタ）を示す図であり、図３（ａ）〜（ｃ）に対応したものである。

図３を参照するに、前述したとおり、クランク角センサ１１は、クランクロータ１２の歯１２ａの後端位置を検知する度に立ち上がり３０と立ち下がり４０とが交互に繰り返されるクランク角センサ信号をエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）へ出力する。これに対して、マイコン２１は、クランク角センサ信号の立ち上がり３０及び立ち下がり４０を検出したタイミングでクランク角検出の割り込み処理を行う。具体的には、まず、マイコン２１は、図３（ａ）一番左のクランクロータ１２の歯１２ａ後端位置に対応するクランク角センサ信号の立ち上がり３０を検出したタイミングで割り込み処理を行う。マイコン２１は、クランク角カウンタの値を、この時点のクランク角１°に１°を加算し、クランク角２°にカウントアップさせる。次に、マイコン２１は、図３（ａ）左から２番目クランクロータ１２の歯１２ａの後端位置に対応するクランク角センサ信号の立ち下がり４０を検出したタイミングで割り込み処理を行う。マイコン２１は、クランク角カウンタの値を、この時点のクランク角２°に１°を加算し、クランク角３°にカウントアップさせる。このように、マイコン２１において、クランク角センサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０が検出されたタイミングでクランク角カウンタを１°ずつカウントアップしていくことによりクランク角（クランク角カウンタの値）を算出することができる。なお、クランクロータ１２の歯１２ａは、上述のとおり、１°毎に形成されているため、マイコン２１において行われる各クランク角検出の割り込み処理においては、１°がクランク角カウンタに加算される。このようにして、検出されたクランク角（クランク角カウンタの値）に基づいて、上述したエンジン１０の制御が行われる。

次に、本実施形態に係るクランク角検出装置１、特にクランク角センサ１１の作用について説明をする。

ここで、図４は、比較例に係るクランク角センサ１１'が出力する信号と本実施形態に係るクランク角センサ１１が出力する信号とを比較する図である。図４（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示している。図４（ｂ）は、比較例に係るクランク角センサ１１'が出力するクランク角センサ信号を示している。図４（ｃ）は、本実施形態に係るクランク角センサ１１が出力するクランク角センサ信号を示している。なお、比較例に係るクランク角センサ１１'についてもクランクロータ１２の歯１２ａを検知することによりクランク角センサ信号を出力する。

図４（ｂ）を参照するに、比較例に係るクランク角センサ１１が出力するクランク角センサ信号は、クランクロータ１２の歯１２ａに対して立ち上がりと立ち下がりとを有するパルス信号であり、歯１２ａが検出される度に該パルス信号が出力されている。これは、上述した特許文献１等に記載されているクランク角センサ信号と同様の形態であり、一般的なものである。

しかしながら、特許文献１にも示されるように従来のクランク角センサは、１０°間隔でパルス信号を出力するのに対して、比較例に係るクランク角センサ１１'は、１°間隔で形成された歯１２ａを検出し、１°間隔でパルス信号を出力する。よって、クランク角センサ１１'により出力されるクランク角センサ信号の周期は非常に短く、高周波信号となるため、高周波のノイズとの判別が難しくなる。

上述したとおり、クランク角センサ１１'からのクランク角センサ信号が入力されたエンジンＥＣＵ２０は、クランク角センサ信号に含まれるノイズをフィルタ回路により除去する。このとき、クランク角センサ信号とノイズ信号との判別が困難な場合、フィルタ回路によりクランク角センサ信号が除去されてしまう可能性が高くなる。また、クランク角センサ信号が除去されない場合でもノイズ信号が除去されずに残存する可能性が高くなる。これにより、比較例に係るクランク角センサ１１'から出力されるクランク角センサ信号では、マイコン２１はクランク角を精度良く検出することができない場合があり、その結果、エンジン制御を精度良く行なえず、燃費等において問題を生じる場合がある。

これに対して、本実施形態に係るクランク角センサ１１のクランク角センサ信号は、上述したとおり、歯１２ａ（後端位置）を検知する度に立ち上がりと立ち下がりとを繰り返すパルス信号である。すなわち、クランク角センサ１１'のクランク角センサ信号に対して、クランク角センサ１１のクランク角センサ信号のパルス間隔は、２倍確保される。よって、クランク角センサ１１により出力されるクランク角センサ信号と高周波のノイズとの判別もし易くなり、エンジンＥＣＵ２０のフィルタ回路での高周波ノイズの除去がし易くなる。これにより、精度良くエンジン１０のクランク角を検出することができ、その結果、精度良くエンジン制御を行うことができる。すなわち、本実施形態に係るクランク角センサ１１により１°毎にクランク角を検出する高精度化とノイズ耐性との両立を図ることが可能となる。

［第２の実施形態］
次いで、第２の実施形態について説明をする。

本実施形態に係るクランク角検出装置１は、クランク角検出処理に関して、エンジン１０の回転速度に応じて、立ち上がり及び立ち下がりの両方をカウントするか、立ち上がり又は立ち下がりのいずれか一方のみをカウントするのかを切り替える点が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して、異なる部分を中心に説明をする。

図１は、本実施形態に係るクランク角検出装置１を示すブロック図であり、第１の実施形態と同様である。また、図２は、本実施形態に係るクランク角センサ１１（出力回路部）が出力するクランク角センサ信号を示す図であり、第１の実施形態と同様である。よって、これらの詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出処理について説明をする。

図５は、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出の割り込み処理を説明する図である。図５（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）の模式図に対応したクランク角信号を示している。図５（ｃ）は、エンジン１０が低回転時にマイコン２１において行われるクランク角検出の割り込み処理を示しており、図５（ａ）及び（ｂ）に対応したものである。図５（ｄ）は、エンジン１０が高回転時にマイコン２１において行われるクランク角検出の割り込み処理を示しており、図５（ａ）及び（ｂ）に対応したものである。なお、エンジン１０が低回転時とは、エンジン１０の回転速度が所定の閾値未満のときをいい、エンジン１０が高回転時とは、エンジン１０の回転速度が所定の閾値以上のときをいう。また、エンジン１０の回転速度は、クランク角センサ１１からのクランク角センサ信号に基づいて、マイコン２１が検出（算出）する。

図５（ｃ）を参照するに、エンジン１０が低回転時に、マイコン２１は、第１の実施形態と同様、クランクロータ１２の歯１２ａ後端位置を検知する度に出力されるクランク角センサ信号の立ち上がり３０と立ち下がり４０のタイミングで割り込み処理を行う。マイコン２１は、第１の実施形態と同様に、立ち上がり３０又は立ち下がり４０を検出したタイミングでクランク角カウンタを１°ずつカウントアップしていくことによりクランク角（クランク角カウンタの値）を算出する。

これに対して、図５（ｄ）を参照するに、エンジン１０が高回転時に、マイコン２１は、クランクセンサ信号の立ち上がり３０を検出したタイミングで割り込み処理を行い、立ち下がり４０のタイミングでは割り込み処理は行わない。この場合、２°間隔の歯１２ａを検知したタイミングで割り込み処理が行われるのと同等であるので、マイコン２１は、立ち上がり３０を検出したタイミングでクランク角カウンタを２°ずつカウントアップしていくことによりクランク角（クランク角カウンタの値）を算出する。なお、図５（ｄ）においては、立ち上がり３０を検出したタイミングで割り込み処理が行われ、立ち下がり４０のタイミングでは割り込み処理は行われないが、逆に、立ち下がり４０を検出したタイミングで割り込み処理が行われ、立ち上がり３０のタイミングでは割り込み処理が行われないようにしてもよい。すなわち、本実施形態において、エンジン１０が高回転時に、マイコン２１は、クランクセンサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０のいずれか一方を検出したタイミングでクランク角検出の割り込み処理を行う。

以下において、エンジン１０が低回転時にマイコン２１により行われるクランク角検出の割り込み処理を１°処理と呼び、エンジン１０が高回転時にマイコン２１により行われるクランク角検出の割り込み処理を２°処理と呼ぶ場合がある。

次に、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）において行われるクランク角検出処理の切り替え（１°処理と２°処理）について説明をする。図６は、本実施形態に係るエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）にて行われるクランク角検出処理の切り替え（１°処理と２°処理）の一例を示す図である。図６（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）の模式図に対応したクランク角センサ信号を示している。図６（ｃ）は、エンジン１０の回転速度の時間変化を示しており、図６（ａ）及び（ｂ）に対応したものである。図６（ｄ）は、マイコン２１において行われるクランク角検出の割り込み処理を示しており、図６（ａ）〜（ｃ）に対応したものである。なお、図６（ａ）において、説明の便宜のため、個別の歯１２ａに図左から１２ａ−１〜１２ａ−１０の符号を付けている。

図６（ａ）〜（ｃ）を参照するに、クランク角センサ１１がクランクロータ１２の歯１２ａ−１〜１２ａ−５を検知し、クランク角センサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０を出力している間、エンジン１０の回転速度は、所定の閾値未満である。よって、図６（ｄ）を参照するに、マイコン２１は、クランク角センサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０を検出したタイミングで割り込み処理を行い、クランク角カウンタを１°ずつカウントアップさせる。具体的には、クランク角センサ１１により歯１２ａ−１が検知される前のクランク角１°から１°ずつカウントアップされ、歯１２ａ−５に対応するクランク角センサ信号の立ち上がり３０が検出され、割り込み処理が行われた時点でクランク角カウンタの値は、６°になっている。

また、図６（ａ）〜（ｃ）を参照するに、クランク角センサ１１がクランクロータ１２の歯１２ａ−６〜１２ａ−１０を検知し、クランク角センサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０を出力している間、エンジン１０の回転速度は、所定の閾値以上である。すなわち、図６（ｃ）を参照するに、エンジン１０の回転速度は、徐々に増大し、クランク角センサ１１がクランクロータ１２の歯１２ａ−５を検知した後に、所定の閾値を上回っている。よって、図６（ｄ）を参照するに、マイコン２１は、１°処理から２°処理に切り替えを行い、クランク角センサ信号の立ち上がり３０又は立ち下がり４０のいずれか一方を検出したタイミングで割り込み処理を行い、クランク角カウンタの値を２°ずつカウントアップさせる。図６の一例においては、エンジン１０の回転速度が所定の閾値以上になる直前にマイコン２１は立ち上がり３０を検出して割り込み処理を行っており、これを基準として、マイコン２１は立ち上がり３０を検出したタイミングで割り込み処理を行っている。具体的には、マイコン２１は、歯１２ａ−６に対応するクランク角センサ信号の立ち下がり４０のタイミングでは、割り込み処理は行わず、歯１２ａ−７に対応するクランク角センサ信号の立ち上がり３０を検出したタイミングで割り込み処理を行う。以降、立ち上がり３０が検知されたタイミング、すなわち、歯１２ａ−７、１２ａ−９に対応する立ち上がり３０が検知されたタイミングでクランク角カウンタの値が２°ずつカウントアップされ、６°→８°→１０°とクランク角（クランク角カウンタの値）が算出される。なお、１°処理と２°処理の切り替え方法については、例えば、マイコン２１は、エンジン１０の回転速度が所定の閾値を上回った直後、クランク角センサ信号の立ち下がり４０を検出したタイミングで割り込み処理を行い、以降、立ち下がり４０を検出したタイミングで割り込み処理を行うようにしてもよい。

次に、本実施形態に係るクランク角検出装置１の作用について説明をする。なお、本実施形態に係るクランク角検出装置１についても第１の実施形態と同様の作用・効果を奏し、以下、第１の実施形態と異なる作用を中心に説明をする。

本実施形態に係るマイコン２１は、エンジン１０の回転速度が所定閾値未満の場合に、立ち上がり３０及び立ち下がり４０の両方をカウントすることにより前記クランク角を算出する。これにより、エンジン１０の各気筒内の燃焼が安定しない低回転時に、マイコン２１は、１°間隔のクランク角を検出し、該クランク角に基づき、燃料噴射時期、点火時期等の制御を細かく行うことができるため、エンジン１０の排ガス性能、燃費性能等を向上させることができる。

また、本実施形態に係るマイコン２１は、エンジン１０の回転速度が所定閾値以上の場合に、立ち上がり３０又は立ち下がり４０のいずれか一方をカウントすることによりクランク角を算出する。これにより、マイコン２１は、パルス信号の周期が短周期化するエンジン１０が高回転時に、クランク角検出の割り込み処理を立ち上がり３０又は立ち下がり４０の一方を検出することで行えるため、マイコン２１の処理負荷増大を抑制することができる。又、エンジン１０が高回転時には、エンジン１０の各気筒の燃焼も安定し、２°刻みで算出されるクランク角度に基づいて、エンジン１０の燃料噴射時期、点火時期等の制御を精度よく行うことが可能である。よって、エンジン１０が高回転時に、クランク角検出の割り込み処理を立ち上がり３０又は立ち下がり４０の一方を検出することで行うことにより、エンジン１０の燃費性能、排ガス性能等とマイコン２１の処理負荷抑制の両立を図ることができる。

上記所定閾値は、エンジン１０の開発コンセプト等により決定される性能目標により様々に設定することができる。例えば、エンジン１０のアイドリング領域での燃費性能、排ガス性能等の向上に特化する場合には、１０００ｒｐｍより小さい閾値を設定すればよい。又、アイドリング状態から２０００ｒｐｍ以上での定速走行状態に至るまでの過渡領域の燃費性能等の向上も図る場合には、１５００ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍ程度の閾値を設定してもよい。

また、上述した図５の一例においては、エンジン１０の回転速度が右肩上がりに上昇する場合について説明をしたが、エンジン１０の回転速度が所定閾値付近で推移し、上記所定閾値を上回ったり、下回ったりが繰り返される場合も想定される。よって、エンジン１０の回転速度が所定閾値以上となり、マイコン２１によるクランク角検出の割り込み処理が１°処理から２°処理に切り替えられた場合、切り替えられた後の所定時間は、仮にエンジン１０の回転速度が再度、所定閾値未満になったとしても２°処理から１°処理への切り替えを禁止してもよい。又、同様に、エンジン１０の回転速度が所定閾値未満となり、マイコン２１によるクランク角検出の割り込み処理が２°処理から１°処理に切り替えられた場合、切り替えられた後の所定時間は、エンジン１０の回転速度が再度、所定閾値以上になったとしても１°処理から２°処理への切り替えを禁止してもよい。これらにより、エンジン１０の回転速度が上記所定閾値を上回ったり、下回ったりを繰り返されるような場合に、マイコン２１による１°処理と２°処理との切り替えが短時間に行われることによるハンチングを防止し、マイコン２１の処理負荷の軽減を図ることができる。

なお、本実施形態において、１°処理と２°処理との切り替えは、エンジン１０の回転速度に応じて行われるが、例えば、マイコン２１の処理負荷状態、外気温、エンジン１０の水温等に応じて、当該切り替えが行われるようにしてもよい。具体的には、マイコン２１の処理負荷が高い場合（処理負荷が基準値以上の場合）には、マイコン２１は２°処理を行い、マイコン２１の処理負荷が低い場合（処理負荷が基準値未満の場合）には、１°処理を行うようにしてもよい。これにより、１°処理による燃費性能及び排ガス性能等の向上と２°処理によるマイコン２１の処理負荷増大の回避との両立を図ることが可能となる。また、外気温、エンジン１０の水温が所定温度以上の場合には、マイコン２１は、２°処理を行い、外気温、エンジン１０の水温が所定温度未満の場合には、１°処理を行うようにしてもよい。これにより、燃費向上、排ガスのクリーン化等のため、燃料噴射時期、点火時期等を細かく制御したい低温時に１°処理を行い、高温時には２°処理に切り替えることで、燃費性能及び排ガス性能等の向上とマイコン２１の処理負荷増大との両立を図ることができる。また、上述したエンジン１０の回転速度、マイコン２１の処理負荷状態、外気温、エンジン１０の水温等の条件を組み合わせて、１°処理と２°処理との切り替えを行ってもよい。

［第３の実施形態］
次いで、第３の実施形態について説明をする。

本実施形態に係るクランク角検出装置１は、マイコン２１によるクランク角検出の割り込み処理により算出されたクランク角（クランク角カウンタの値）の誤差の補正を行う点が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して、異なる部分を中心に説明をする。

図１は、本実施形態に係るクランク角検出装置１を示すブロック図であり、第１の実施形態と同様である。また、図２は、本実施形態に係るクランク角センサ１１（出力回路部）が出力するクランク角センサ信号を示す図であり、第１の実施形態と同様である。また、図３は、エンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）におけるクランク角検出の割り込み処理を説明する図であり、第１の実施形態と同様である。よって、これらの詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態に係るクランク角センサ１１からエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）に入力される電気信号の特性に基づく、マイコン２１におけるクランク角検出の割り込み処理の遅れについて説明する。

図７は、本実施形態に係るクランク角センサ１１からエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）に入力される電気信号の特性に基づく、マイコン２１におけるクランク角検出の割り込み処理の遅れを説明する図である。図７（ａ）は、クランクロータ１２の歯１２ａを模擬的に直線上に配置した模式図を示している。図７（ｂ）は、図７（ａ）の模式図に対応したクランク角センサ信号を示している。図７（ｃ）は、実際にエンジンＥＣＵ２０に入力される電気信号であり、図７（ａ）及び（ｂ）に対応したものである。図７（ｄ）は、マイコン２１おいて行われるクランク角検出の割り込み処理を示しており、図７（ａ）〜（ｃ）に対応したものである。

図７（ｂ）は、第１の実施形態において説明を行ったクランク角センサ信号である。立ち上がり３０及び立ち下がり４０は、共に立ち上がり時間及び立ち下がり時間が０の理想的なパルス信号を成している。しかしながら、クランク角センサ１１の出力回路（不図示）において生成され、出力される実際の電気信号は、上記理想的なパルス信号とはならない場合がある。図７（ｃ）を参照するに、クランク角センサ１１からエンジンＥＣＵ２０（マイコン２１）に入力される電気信号は、上に凸の曲線で表される立ち上がり３０ａ及び下に凸の曲線で表される立ち下がり４０ａを有する。又、立ち上がり３０ａ及び立ち下がり４０ａは、共にある程度の立ち上がり時間（立ち上がりに要する時間）３０ｂ及び立ち下がり時間（立ち下がりに要する時間）４０ｂを有する。なお、立ち上がり時間とは、パルス信号の立ち上がりにおいて、パルス信号のローレベルからハイレベルまでの８０％に到達するまでの時間を意味する。また、同様に、立ち下がり時間とは、パルス信号の立ち下がりにおいて、ハイレベルからローレベルまでの８０％に到達するまでの時間を意味する。

ここで、マイコン２１は、パルス信号のローレベルからハイレベルまでの８０％に到達したことを検出することにより立ち上がり３０ａを検出する。よって、図７（ｄ）に示すように、マイコン２１においてクランク角検出の割り込み処理が行われるタイミングは、実際にクランク角センサ１１がクランクロータ１２の歯１２ａを検知したタイミングに対して、立ち上がり時間３０ｂの分だけ遅延することになる。

また、マイコン２１は、パルス信号のハイレベルからローレベルまでの８０％に到達したことを検出することにより立ち下がり４０ａを検出する。よって、図７（ｄ）に示すように、マイコン２１においてクランク角検出の割り込み処理が行われるタイミングは、実際にクランク角センサ１１がクランクロータ１２の歯１２ａを検知したタイミングに対して、立ち下がり時間４０ｂの分だけ遅延することになる。

したがって、立ち上がり３０ａ又は立ち下がり４０ａを検出したタイミングでクランク角検出の割り込み処理（クランク角カウンタのカウントアップ）を行い、算出されたクランク角（クランク角カウンタの値）は、実際のクランク角に対して誤差を生じる。

そこで、本実施形態においては、クランク角の当該誤差の補正を行う。該誤差は、立ち上がり時間３０ｂ又は立ち下がり時間４０ｂの間にクランク軸が回転する角度に略等しいので、エンジン１０の回転速度と立ち上がり時間３０ｂ又は立ち下がり時間４０ｂにより算出可能である。また、立ち上がり時間３０ｂ又は立ち下がり時間４０ｂは、エンジン１０の回転速度により変化する。よって、エンジン１０の回転速度に応じた補正量（誤差）を補正マップとしてマイコン２１のＲＯＭに記憶させておき、マイコン２１は、クランク角検出の割り込み処理が行われたタイミングのエンジン１０の回転速度に応じて補正マップにより補正を行う。

ここで、図７（ｃ）及び（ｄ）を参照するに、立ち上がり３０ａと立ち下がり４０ａの特性が異なるため、立ち上がり時間３０ｂと立ち下がり時間４０ｂとは全く異なる時間となる。具体的には、マイコン２１における立ち上がり時間３０ｂに起因するクランク角検出の割り込み処理の遅延は、立ち下がり時間４０ｂに起因するクランク角検出の割り込み処理の遅延よりも小さくなる。したがって、マイコン２１におけるクランク角検出の割り込み処理が立ち上がり３０ａの検出により行われる場合と立ち下がり４０ａの検出により行われる場合とで、上記補正マップは別々のものを使用する必要がある。具体的には、立ち上がり３０ａ検出用の補正マップと立ち下がり４０ａ検出用の補正マップとをマイコン２１のＲＯＭに記憶させておく。マイコン２１が立ち上がり３０ａを検出してクランク角検出の割り込み処理を行う場合には、立ち上がり３０ａ検出用の補正マップにより補正を行い、立ち下がり４０ａを検出してクランク角検出の割り込み処理を行う場合には、立ち下がり４０ａ用の補正マップにより補正を行えばよい。

なお、エンジン１０の回転速度に対応した立ち上がり時間３０ｂと立ち下がり時間４０ｂは、実験等により既知の値であり、これに基づいて、上記補正マップは作成されるとよい。また、上述した誤差に加えて、クランク角センサ１１の作動原理により発生する出力信号の遅れや電気回路上の信号の遅れ等による誤差も生じうるため、これらの誤差も加味した上記補正マップを作成し、補正を行うようにしてもよい。

次に、本実施形態に係るクランク角検出装置１の作用について説明をする。

本実施形態に係るクランク角検出装置１は、クランク角センサ信号の立ち上がり時間３０ｂ、立ち下がり時間４０ｂに起因するマイコン２１におけるクランク角検出の割り込み処理の遅延により生じるクランク角の誤差を補正する。具体的には、エンジン１０の回転速度に対応した補正マップにより補正を行う。これにより、クランク角の精度がより高まり、該クランク角に基づいて行われるエンジン制御の精度をより向上させることができる。

また、本実施形態に係るクランク角検出装置１は、立ち上がり３０ａを検出することによりクランク角検出の割り込み処理を行う場合は、立ち上がり時間３０ｂに起因するクランク角検出の割り込み処理の遅延により生じるクランク角の誤差を補正する。又、立ち下がり４０ａを検出することによりクランク角検出の割り込み処理を行う場合は、立ち下がり時間４０ｂに起因するクランク角検出の割り込み処理の遅延により生じるクランク角の誤差を補正する。具体的には、マイコン２１が立ち上がり３０ａを検出してクランク角検出の割り込み処理を行う場合には、立ち上がり３０ａ検出用の補正マップにより補正を行い、立ち下がり４０ａを検出してクランク角検出の割り込み処理を行う場合には、立ち下がり４０ａ用の補正マップにより補正を行う。これにより、信号特性の異なる立ち上がり３０ａと立ち下がり４０ａを検出することにより生じるクランク角の誤差を精度よく補正することができ、該クランク角に基づいて行われるエンジン制御の精度をより向上させることができる。

なお、本実施形態に係るクランク角検出装置１は、第１の実施形態に係るクランク角検出装置１にクランク角の補正を行う構成を追加したものであるが、第２の実施形態に係るクランク角検出装置１に同様の構成を追加してもよい。

以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

上述した実施形態において、クランク角センサ１１は、ＧＭＲ素子を用いたものであったが、１°毎にクランク角を検知する精度（分解能）を有するものであれば、任意のクランク角センサを用いてよい。例えば、ＧＭＲ素子と同様に磁気抵抗効果を有するＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ；トンネル磁気抵抗効果）素子を用いたクランク角センサ等を用いてよい。

１ クランク角検出装置
１０ エンジン
１１ クランク角センサ
１２ クランクロータ
１２ａ 歯（被検知部）
１２ｂ 欠歯部分
２０ エンジンＥＣＵ
２１ エンジン制御マイコン（処理部）
３０、３０ａ 立ち上がり
４０、４０ａ 立ち下がり
３０ｂ 立ち上がり時間
４０ｂ 立ち下がり時間

Claims (6)

1. エンジンのクランク軸が所定角度回転する度に、前記クランク軸と一体に設けられた被検知部を検知し、
   前記被検知部を検知する度に、立ち上がりと立ち下がりとが交互に繰り返されるパルス信号を出力する、
   クランク角センサ。
2. 請求項１に記載のクランク角センサと、
   前記クランク角センサにより出力された前記パルス信号に基づいて、前記エンジンのクランク角を検出する処理部と、を備える
   クランク角検出装置。
3. 前記処理部は、
   前記立ち上がりと前記立ち下がりとのうち少なくとも一方をカウントすることにより前記クランク角を算出することを特徴とする、
   請求項２に記載のクランク角検出装置。
4. 前記処理部は、
   前記エンジンの回転速度が所定値以上の場合に、
   前記立ち上がり又は前記立ち下がりのいずれか一方をカウントすることにより前記クランク角を算出することを特徴とする、
   請求項２又は３に記載のクランク角検出装置。
5. 前記処理部は、
   前記エンジンの回転速度が所定値未満の場合に、
   前記立ち上がり及び前記立ち下がりの両方をカウントすることにより前記クランク角を算出することを特徴とする、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。
6. 前記処理部は、
   前記立ち上がりをカウントする場合は、前記立ち上がりに要する時間に起因する前記カウントの遅延により生じる前記クランク角の誤差を補正し、
   前記立ち下がりをカウントする場合は、前記立ち下がりに要する時間に起因する前記カウントの遅延により生じる前記クランク角の誤差を補正することを特徴とする、
   請求項３乃至５のいずれか一項に記載のクランク角検出装置。

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