JP2568090B2 - エンジン制御用回転軸の基準位置検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、クランクシャフト等と連動する回転体の外
周部に設けた複数の被検出部と、その被検出部の近傍に
設けたセンサとによって発生したパルスを、CPUを備え
た制御装置で処理することにより回転体の基準位置を検
出させるエンジン制御用回転軸の基準位置検出装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来、車両用エンジンの制御装置は多種用いられてい
るが、高速回転時では演算周期が短くなるために、演算
そのものが早い変化に追従できなくなるという問題があ
る。

このような問題を避けるため、たとえば、特公昭61−
33984号公報に記載の装置では、第９図および第10図で
示すように、クランク軸に取り付けた円板１の外周に３
個の突起２を互いに120度の等間隔に突出させ、その突
起２を磁性体で形成させ、円板１の外周側の位置に、突
起２へ近接させ磁石にコイルを巻回した電磁ピックアッ
プ３を設けている。この電磁ピックアップ３には整形器
４を接続して、電磁ピックアップ３の設置位置に円板１
の突起２が通過した時点で電磁ピックアップ３に基準信
号を生起させた時に、その基準信号を増幅整形して基準
パルス信号を得る。整形器４の出力側にはプロセッサ５
を接続し、基準パルス信号をプロセッサ５に入力してソ
フトウェア的に演算処理を実行させ、しかもそのプロセ
ッサ５には各種センサ群６を入力側に接続して、他の制
御用信号を入力できるようにしている。プロセッサ５の
出力側にはプリセッタブル・ダウンカウンタ７とＲ−Ｓ
フリップフロップ８を並列に接続し、プリセッタブル・
ダウンカウンタ７の出力側をＲ−Ｓフリップフロップ８
の入力側（Ｒ側）へ接続し、さらに、プリセッタブル・
ダウンカウンタ７の入力側には一定周波数のクロックパ
ルスを発生する発信器９を接続している。Ｒ−Ｓフリッ
プフロップ８の出力側には増幅器10を接続し、増幅器10
の出力側には電磁噴射弁11を接続している。

この装置の場合、エンジンのクランク軸の回転により
整形器４の出力端Ａに基準パルス信号が発生する。この
基準パルス信号はプロセッサ５の割り込み要求端子（IN
T）に加えられるため、第10図のフローチャートに示す
ように、プロセッサ５は基準パルス信号が加えられるご
とに割り込み要求を受け付け（ステップ12）、センサ群
６の中の回転速度（エンジン回転数）を検出するセンサ
の情報を読み込み、回転速度が予め定めた値、たとえば
毎分3000回転（rpm）以上であるか否かを判別する（ス
テップ13）、規定回転数（3000rpm）以下の場合には本
処理で用いる初期値ｉを０に設定する（ステップ14）、
続いて燃料噴射幅の演算の一部を実行する（ステップ1
5）、次に初期値ｉが０であるか否かを判別し（ステッ
プ16）、ステップ14で初期値ｉを０に設定したからYES
方向に進み、番地指定値ADRをW1に設定して、ステップ1
5で演算の一部を実行済であることを指示する（ステッ
プ17）、引き続いてステップ15で行った演算の残部を実
行する（ステップ18）、この演算の結果をプリセッタブ
ル・ダウンカウンタ７へ出力し（ステップ19）、割り込
み処理を終了する（ステップ20）。

一方、エンジン回転数が規定値（3000rpm）以上の場
合、ステップ13から分岐して、初期値ｉを１に設定する
とともに、番地指定値ADRをW1に設定してあればステッ
プ15へ飛び越し、W2に設定してあればステップ17へ飛び
越す（ステップ21）。また、初期値ｉが１の場合には、
ステップ16から分岐して、番地指定値ADRをW2に設定し
て、次回の演算ではステップ18の処理であることを指示
する（ステップ22）。

プロセッサ５からプリセッタブル・ダウンカウンタ７
へ出力した時点でＲ−Ｓフリップフロップ８がセットさ
れ、プリセッタブル・ダウンカウンタ７は発信器９のク
ロックパルスにより直ちに減数を開始し、記憶内容が０
になった時点でボロー信号を発生してＲ−Ｓフリップフ
ロップ８をリセットするため、Ｒ−Ｓフリップフロップ
８はプロセッサ５から出力された演算値に比例した時間
幅のセット出力Ｃを発生する。このＲ−Ｓフリップフロ
ップ８のセット出力Ｃは増幅器10で増幅された後に電磁
噴射弁11へ開弁信号として印加されるようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来の車両用エンジンの制御装置では、エンジン
の規定回転数を越えた場合に一部の処理を省略するよう
にしている。しかしながらこのような方法では、円板１
に設けた突起２の数が多い場合で、突起２を計数し、突
起２を計数するための基準位置を割り出すためには、高
速回転になるとプロセッサ５の処理が応じきれなくなる
という問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みて成されたものであり、そ
の発明が解決しようとする目的となる技術的課題として
は、エンジンの回転数が特定の回転数以上に高くなった
場合に、基準位置を割り出すために支障のない範囲で突
起２の計数を省略し、プロセッサ５の処理量の絶対数を
減らすことができるようにして、前記問題点を解決した
エンジン制御用回転軸の基準位置検出装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、前記問題点を解決するための手段とし
て、エンジン制御用回転軸の回転角度位置検出装置を構
成するにあたり、回転体の外周部に設けた複数の被検出
部の一部を不等間隔に配置するとともに、該不等間隔に
配置した被検出部以外の被検出部を等間隔に配置し、前
記回転体に近接した位置に前記被検出部を検出するセン
サを配置し、該センサの出力を入力して該センサ出力に
基づき前記回転体の基準位置を検出するCPUを備えた制
御装置を設け、エンジンの回転が規定回転数を越えた場
合に、前記制御装置が、前記センサ出力に基づく前記回
転体の基準位置の検出処理を一部省略し、前記検出した
基準位置に基づきエンジンの制御信号を出力するように
構成したことを特徴としたものである。

（作用） 本発明の前記構成によって得られる作用は、高速回転
時において回転体の基準位置の判別に関わる処理を一部
省略することにより、制御装置の実時間処理に対する絶
対量を減少させることができるようになって、回転体の
基準位置の検出間隔内で処理させる処理内容を、高速回
転領域でも処理が追従できるようになり、高回転エンジ
ンの制御がより容易にできるようになることである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第８図に基づき詳
細に説明する。

装置例としては、第１図で示すように、基準位置検出
装置30には回転体31側に円板の外周面から矩形状突起を
突出させて形成した複数の被検出部32を設け、回転体31
が軸34を中心にして回転する時に被検出部32の有無を検
出するパルサコイルを有するセンサ35を回転体31の外周
部に近接した位置へ設置する。

センサ35の接続端の一方をアースし、他方を制御装置
36に接続させる。制御装置36ではセンサ35側に波形整形
回路37を接続し、この波形整形回路37の出力側にはセン
トラルプロセッシングユニット（以下CPUとする）38の
インターラプト端子側を接続し、CPU38の出力側を増幅
回路39の入力側に接続する。

制御装置36の出力、すなわち増幅回路39の出力側を燃
料噴射装置、点火装置、またはエンジン制御ユニット等
の制御対象機器EQに接続することにより、制御装置36か
らの制御信号によって各制御対象機器EQを制御すること
ができるようにする。

回転体31に設けた複数個の被検出部32は、それぞれ不
等間隔部における被検出部32間の中心角α、等間隔部に
おける各被検出部32間の中心角βとし、高回転時に検出
を連続して省略する被検出部32の連続個数をｎとすると
き、 α＞（ｎ＋１）β ・・・（１） を満たすように、位置と個数を選択する。

第１図で示す回転体31の場合では、等間隔に９個の被
検出部32を設けて、その等間隔に設けた被検出部32の両
端部間を３個の被検出部32が欠落した不等間隔部に形成
している。したがって、高速回転時において最大２個ま
で被検出部32の検出を連続して省略した処理を実行する
ことができる。

このような構成の装置を用いて、不等間隔部を回転の
基準位置とするため、回転体31が回転している時に、不
等間隔部を見つけ出そうとする場合、第２図で示すよう
に、等間隔に配置した被検出部32を高速回転時には１つ
おきに検出して、図中の×印の付いた被検出部32を検出
せずに省略してしまうようにすると、センサ35から出力
され、CPU38により処理されるパルスパターンは、低速
回転時には第３図で示すように等間隔部における各被検
出部32の間の経過時間Tsi（ｉ＝2,・・・,9）、９番目
と１番目の間の被検出部32が形成する不等間隔部におけ
る時間T_S1で、各被検出部32に対応するパルスがその回
転数に対応した経過時間で立ち上がり、高速回転時には
第４図で示すように検出が省略された被検出部32の位置
のパルスがなくなり、等間隔部のパルス間隔が広くなっ
て、パルス間の時間Tsi（ｉ＝2,3,4,5）が長くなり、パ
スル個数が少なくなる。

このような切り換えの具体的手順は、第５図で示すよ
うに、基準位置検出ルーチン40に入ると、まず、時間Ts
iの合計等を用いて回転体31が１回転以上した時に１
度、高速回転か否かの判断を行う。回転数がどの位にな
れば高速回転かは使用条件によって変わってくるが、例
えば毎分5000回転、あるいは毎分10000回転等を境にし
て回転体31の１回転に要する時間Ｔ＝ΣTsiと比較して
定める（ステップ41）。

規定回転数よりも低い回転数の範囲ではNO側に進み、
それ以上ではYES側に進む。NO側（低速回転数領域）で
は、センサ35によって各被検出部32を検出する毎にパル
スがCPU38側へ入力されてきたかをチェックし、入力さ
れていればYES側へ進み、入力されていなければNO側と
して元へ戻り、入力されるまで繰り返す（ステップ4
2）。パルスが入力されてYES側へ進むと、パルス間の時
間Tsiが測定され（ステップ43）、その時間Tsiが１回転
内の最大値か、または特定の基準値以上か比較計算し
（ステップ44）、時間Tsiが最大値か以下基準値以上の
値になっていれば基準位置が検出できたものとしてYES
側へ進み本ルーチンを終了する。また、そのような値に
なっていなければNO側としてステップ42へ戻る（ステッ
プ45）。

規定回転数よりも高速回転数の範囲では、ステップ41
のYES側へ進み、センサ35によって各被検出部32を検出
する毎にパルスがCPU38側へ入力されてきたかをチェッ
クし、入力されていればYES側へ進み、入力されていな
ければNO側として元へ戻り、入力されるまで繰り返す
（ステップ46）。パルスが入力されてYES側へ進むと、
パルス数を加算し（ステップ47）、パルス数が省略位置
の被検出部32を示している場合にはステップ46へ戻り、
パルス数が基準位置の判定を行う検出位置の被検出部32
を示している場合には次のステップへ進む（ステップ4
8）。検出位置の被検出部32に達した場合、前の検出位
置からの経過時間Tsiを測定し（ステップ49）、その時
間Tsiが１回転内の最大値か、または特定の基準値以上
か比較計算し（ステップ50）、時間Tsiが最大値か基準
値以上の値になっていれば基準位置が検出できたものと
してYES側へ進んで本ルーチンを終了し、そのような値
になっていなければNO側としてステップ46へ戻る（ステ
ップ51）。

このような手順によって処理すれば、すなわち、低速
回転領域では全ての被検出部32によって生じるパルスを
使用して基準位置を判定することによって、回転変動に
よる誤検出が生じることを避け、高速回転領域では等間
隔部の被検出部32によって生じるパルスの検出処理を１
個あるいは数個おきに省略することによってパルスの間
隔を実質的に長くすることができて、CPU38の処理を高
速回転の場合にも追従させることができるようになる。

規定回転数よりも高速回転数の範囲において被検出部
によって生じるパルスの検出処理を簡略化させる他の手
順としては、不等間隔部を検出した後には等間隔部に設
けられた被検出部32の個数を計数することによって次に
位置する不等間隔部を見出すことができることを利用し
た手順で、第６図で示すように、始動を始めるとセンサ
35から波形整形回路37を介してCPU38へパルスが入力さ
れたか否かをチェックし、入力されていればYES側へ進
み、入力されていなければNO側として元へ戻り、入力さ
れるまで繰り返す（ステップ61）。パルスが入力されて
YES側へ進むと、パルス間の時間Tsiが測定され（ステッ
プ62）、その時間Tsiが１回転内の最大値か、または特
定の基準値以上か比較計算し、時間Tsiが最大値か基準
値以上の値になっていれば不等間隔部が検出できたもの
としてYES側へ進み、また、そのような値になっていな
ければNO側としてステップ61側へ戻る（ステップ63）。
不等間隔部が検出されてYES側へ進むと、検出された不
等間隔部を基準位置として以後の判別に用いる（ステッ
プ64）。次にパルス間の時間Tsiから高速回転か否かの
判断を行い、否ならばNO側としてステップ61側へ戻り、
高速回転ならばYES側へ進む（ステップ65）。ステップ6
5のYES側へ進むと、まず、パルスカウンタＳを１にする
（ステップ66）。次に、次のパルスが入力されたか否か
をチェックし、入力されていればYES側へ進み、入力さ
れていなければNO側として元へ戻り、入力されるまで繰
り返す（ステップ67）。YES側へ進むとパルスカウンタ
Ｓに１を加算する（ステップ68）。パルスカウンタＳが
回転体31の１回転分について加算されたかどうかをチェ
ックする、すなわち被検出部32の個数NMAXに１を加算し
た値に等しいか否かを調べ１回転していなければNO側と
してステップ67側へ戻り、１回転していればYES側へ進
む（ステップ69）。１回転してYES側へ進めば、ステッ
プ64で定めた基準位置へ戻ったものとする（ステップ7
0）。再度、高速回転か否かをチェックし、低速回転で
あればNO側としてステップ61へ戻り、高速回転であれば
YES側へ進む（ステップ71）。高速回転の場合にはYES側
へ進んでパルスカウンタＳを１で置き換え、ステップ67
側へ進ませる（ステップ72）。この手順に用いられる高
速回転か否かの判定には、定常回転をしている場合には
回転数をXNとすると、不等間隔部の経過時間T_S1（秒）
は、 T_S1＝（α/360）×（60/XN） ・・・（２） 等間隔部の経過時間T_Si（ｉ＝2,・・・,NMAX）（秒）
は、 Tsi＝（β/360）×（60/XN） ・・・（３） であることから、規定の回転数をXNに代入して得られた
値と比較することによって容易に判定することができ
る。

これによって、高速回転時の処理が大幅に省略でき、
高速回転時のエンジン制御が適切かつ追従性良く処理が
できるようになる。

この高速回転時における処理では、パルスカウンタＳ
に１を加算する手順だけに簡略化するため、例えば、パ
ルス出力ラインに異常が生じてノイズが乗ってしまった
場合にはパルスカウンタＳの値が多くなり、また、断線
あるいは接触不良等によってパルスが出力されなかった
場合にはパルスカウンタＳの値が少なくなって、正確な
処理が行われなくなることを予め避けるようにする手順
を付加しておく。このための確認手順としては、第７図
で示すように、高速回転時における処理に移行してから
パルスカウンタＳの値が回転体31を１回転した場合の値
Ｓ＝NMAX＋１になり、ステップ69のYES側に進んだ時
に、前回のパルスから今回入力したパルスまでの経過時
間T_Sを測定し（ステップ73）、第３式に規定の回転数を
XNに代入して得られた値よりも長い値に設定した基準値
よりも短いか否かを判定し、短ければYES側に進み、長
ければNO側に進ませる（ステップ74）。YES側では処理
が正常であるとして扱い、低速回転（または高速回転）
か否かをチェックし、低速回転であれば低速回転処理側
（図中のYES側）へ移行し、高速回転であれば高速回転
処理を続行する（ステップ75）。低速回転処理としては
ステップ61へもどる。高速回転処理を続ける場合には、
ステップ75のNO側へ進み、パルスカウンタＳの値を１に
変更して（ステップ76）、ステップ67へ戻る。ステップ
74で基準値よりも長いと判定されてNO側へ進むと、処理
が異常であるとして扱い、異常時処理としてステップ61
側へ戻らせ、低速回転処理と同様にパルス毎に基準位置
の検出を行わせるように変更する（ステップ77）。

このように不等間隔部を基準位置として、そのすぐ直
前のパルス間における時間が等間隔部の各被検出部32間
における時間になっていることを確認することによっ
て、異常な状態をただちに検出し、その影響を容易に避
けることができるようになる。

この確認手順の他の例としては、第８図で示すよう
に、高速回転処理に移行してから、パルスカウンタＳの
値が回転体31を１回転して得られる値になってステップ
69のYES側へ進むと、前回のパルスから今回入力したパ
ルスまでの経過時間Tsを測定し（ステップ78）、回転体
31が１回転して得られる時間Meとして各パルス間の時間
を加算して算出し（ステップ79）、時間比Me/Tsが回転
体31を１回転して得られる時間と不等間隔部の経過時間
との比を基準として、その値以下であるか否かを調べ、
その値以下ならばYES側へ進み、その値よりも大きけれ
ばNO側へ進む（ステップ80）。YES側ではこの処理が正
常であるとしてステップ67へ戻り、NO側ではこの処理に
は異常が発生したとして異常時処理を行い、ステップ61
側へ戻らせ、低速回転処理と同様にパルス毎に基準位置
の検出を行わせるように変更する（ステップ81）。

この確認手順では、基準値が回転数に応じて変わるた
め、より広い回転域で適用でき、精度良く異常時を識別
できるようになる。

このように本実施例では、回転体31に設ける被検出部
32を前記第１式を満足する範囲で省略するように処理す
るか、または、１度判別された基準位置を利用して異常
のない限り被検出部32の個数を確認することに限定する
ようにして、高速回転領域における処理を効率的にし、
追従性を良くすることができるようになる。

（発明の効果） 以上のように本発明では、回転体の外周部に設けた複
数の被検出部の一部を不等間隔に配置するとともに、該
不等間隔に配置した被検出部以外の被検出部を等間隔に
配置し、前記回転体に近接した位置に前記被検出部を検
出するセンサを配置し、該センサの出力を入力して該セ
ンサ出力に基づき前記回転体の基準位置を検出するCPU
を備えた制御装置を設け、エンジンの回転が規定回転数
を越えた場合に、前記制御装置が、前記センサ出力に基
づく前記回転体の基準位置の検出処理を一部省略し、前
記検出した基準位置に基づきエンジンの制御信号を出力
するように構成したことにより、高速回転時において基
準位置の判別に関わる処理を一部省略し、制御装置の実
時間処理に対する絶対量を減少させることができるよう
になって、基準位置の検出間隔内で処理させる処理内容
を、高速回転領域でも容易に追従できるようになり、高
速回転エンジンの制御がより容易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明による実施例を示す図面であ
り、 第１図は、エンジン制御用回転軸の基準位置検出装置の
構成を示す系統説明図、 第２図は、高速回転時において検出を省略する被検出部
を示す説明図、 第３図は低速回転時のパルスパターンを示す説明図、 第４図は、高速回転時において被検出部の一部を省略し
た場合のパルスパターンを示す説明図、 第５図は、高速回転時において被検出部の一部を省略し
た基準位置の検出手順を示すフロートチャート、 第６図は、高速回転時において基準位置が検出された後
で被検出部を計数することに限定する手順を示すフロー
トチャート、 第７図は高速回転時における異常の確認を行う手順を示
すフロートチャート、 第８図は、高速回転時における異常の確認を行う別の手
順を示すフロートチャート、 第９図は、従来のエンジン制御装置を示す系統説明図、 第10図は、従来のエンジン制御装置の行う処理の一例を
示すフロートチャートである。 30……基準位置検出装置 31……回転体 32……被検出部 35……センサ 36……制御装置 37……波形整形回路 38……セントラルプロセッシングユニット（CPU） 39……増幅回路 EQ……制御対象機器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体の外周部に設けた複数の被検出部の
   一部を不等間隔に配置するとともに、該不等間隔に配置
   した被検出部以外の被検出部を等間隔に配置し、前記回
   転体に近接した位置に前記被検出部を検出するセンサを
   配置し、該センサの出力を入力して該センサ出力に基づ
   き前記回転体の基準位置を検出するCPUを備えた制御装
   置を設け、エンジンの回転が規定回転数を越えた場合
   に、前記制御装置が、前記センサ出力に基づく前記回転
   体の基準位置の検出処理を一部省略し、前記検出した基
   準位置に基づきエンジンの制御信号を出力するように構
   成したことを特徴とするエンジン制御用回転軸の基準位
   置検出装置。