JP2721413B2 - 回転軸の速度、角度位置および回転方向を求める装置 - Google Patents
回転軸の速度、角度位置および回転方向を求める装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、一般的には、回転軸の速度、角度位置およ
び回転方向を求める装置に関し、より詳細には、内燃機
関のカムシャフトに関する。
び回転方向を求める装置に関し、より詳細には、内燃機
関のカムシャフトに関する。
内燃機関制御の分野においては、エンジンの作動状態
を安定、かつ効率的に維持するためには正確な燃料噴射
のタイミングが必要であるということはよく知られた原
理である。内燃機関のタイミングはいかなる瞬間におい
てもエンジンの回転速度および角度位置に大きく依存す
る。このため、クランクシャフトの角度および回転速度
を極めて正確に求めることが必要となる。この二つのパ
ラメータを求めるために、単一の検知手段を用いること
が好ましい。例えば、1982年10月26日付けでホーニック
（Honig）他に付与された米国特許第4,356,447号は、タ
イミング角度と回転速度の双方を検知する装置として、
単一の誘導型のセンサと、それに付随した特製のディス
クとを開示している。このディスクはその周囲に均等に
配置された一群のマーカーと、基準マーカーとを備えて
いる。基準マーカーは他のマーカーとは識別可能なもの
であり、特定の回転角度をもって結合している。このよ
うに、この米国特許では、電気的な複雑さを導入するこ
とによって、基準マーカーの存在を無視する一方、第一
群のマーカーから回転速度を求めている。さらに、別個
の回路においては基準マーカーを角度位置の表示として
用いており、連続的かつ定期的に循環するマーカーを回
転角度を再分割するものとして用いている。定期的に循
環するマーカーの角度位置とは同期しない位置にある基
準マーカーを用いると、回転速度および角度を求める装
置を不必要に複雑にする。
を安定、かつ効率的に維持するためには正確な燃料噴射
のタイミングが必要であるということはよく知られた原
理である。内燃機関のタイミングはいかなる瞬間におい
てもエンジンの回転速度および角度位置に大きく依存す
る。このため、クランクシャフトの角度および回転速度
を極めて正確に求めることが必要となる。この二つのパ
ラメータを求めるために、単一の検知手段を用いること
が好ましい。例えば、1982年10月26日付けでホーニック
（Honig）他に付与された米国特許第4,356,447号は、タ
イミング角度と回転速度の双方を検知する装置として、
単一の誘導型のセンサと、それに付随した特製のディス
クとを開示している。このディスクはその周囲に均等に
配置された一群のマーカーと、基準マーカーとを備えて
いる。基準マーカーは他のマーカーとは識別可能なもの
であり、特定の回転角度をもって結合している。このよ
うに、この米国特許では、電気的な複雑さを導入するこ
とによって、基準マーカーの存在を無視する一方、第一
群のマーカーから回転速度を求めている。さらに、別個
の回路においては基準マーカーを角度位置の表示として
用いており、連続的かつ定期的に循環するマーカーを回
転角度を再分割するものとして用いている。定期的に循
環するマーカーの角度位置とは同期しない位置にある基
準マーカーを用いると、回転速度および角度を求める装
置を不必要に複雑にする。
そのうえ、圧縮着火型の内燃機関においては、内部負
荷によってエンジンが逆方向に回転することがある。エ
ンジンのこのような作動は重大な機械的損傷につなが
り、結果的にはエンジンの故障につながる。このため、
回転速度と角度位置のみならず、回転方向をも検知する
ことができる単一の手段が望まれている。これら三つの
機能を備えた単一の手段を単一のホール効果型速度セン
サと組み合わせることによって、新たに速度センサを設
ける必要がなくなること、および回転機械ディスクの高
い信頼性のために該手段の信頼性を高めることが期待で
きる。さらに、センサの数を減らすことによってコスト
低減を図ることも期待できる。
荷によってエンジンが逆方向に回転することがある。エ
ンジンのこのような作動は重大な機械的損傷につなが
り、結果的にはエンジンの故障につながる。このため、
回転速度と角度位置のみならず、回転方向をも検知する
ことができる単一の手段が望まれている。これら三つの
機能を備えた単一の手段を単一のホール効果型速度セン
サと組み合わせることによって、新たに速度センサを設
ける必要がなくなること、および回転機械ディスクの高
い信頼性のために該手段の信頼性を高めることが期待で
きる。さらに、センサの数を減らすことによってコスト
低減を図ることも期待できる。
本発明は以上述べた問題のうち一つまたは二つ以上を
解決することを目的とするものである。
解決することを目的とするものである。
本発明の一つの態様においては、本発明に係る装置は
回転軸の速度、角度位置および回転方向を求める。本装
置はディスクを備えており、このディスクは回転軸と同
期して回転可能であり、等しい円周距離を有する複数の
連続した円周ゾーンを備えている。各円周ゾーンは、デ
ィスクの中心から所定の第一半径距離に位置する第一領
域と、ディスクの中心から所定の第二半径距離（第一半
径距離とは異なる）に位置する第二領域とを有する。連
続した円周ゾーンの第一部分は対応する円周距離の第一
領域を有する。連続した円周ゾーンの第二部分は対応す
る円周距離（第一部分の第一領域の円周距離とは異な
る）の第一領域を有する。ディスクの中心から所定の半
径距離に固定センサが配置されている。この固定センサ
は円周ゾーンを検知する関係に保たれており、固定セン
サは円周ゾーンの通過に応答して一連の信号を発するよ
うに形成されている。速度等を決定するための手段が設
けられており、この手段は、前記の信号を受信し、該信
号の周波数に応じてディスクの角速度を計算し、連続し
た円周ゾーンの第二部分から選択された一つの第二部分
を表す信号を受け取るとディスクの角度位置を計算し、
所定の順番にある第一および第二部分を表す信号のうち
の選択された一つを受け取ると回転方向を決定する。
回転軸の速度、角度位置および回転方向を求める。本装
置はディスクを備えており、このディスクは回転軸と同
期して回転可能であり、等しい円周距離を有する複数の
連続した円周ゾーンを備えている。各円周ゾーンは、デ
ィスクの中心から所定の第一半径距離に位置する第一領
域と、ディスクの中心から所定の第二半径距離（第一半
径距離とは異なる）に位置する第二領域とを有する。連
続した円周ゾーンの第一部分は対応する円周距離の第一
領域を有する。連続した円周ゾーンの第二部分は対応す
る円周距離（第一部分の第一領域の円周距離とは異な
る）の第一領域を有する。ディスクの中心から所定の半
径距離に固定センサが配置されている。この固定センサ
は円周ゾーンを検知する関係に保たれており、固定セン
サは円周ゾーンの通過に応答して一連の信号を発するよ
うに形成されている。速度等を決定するための手段が設
けられており、この手段は、前記の信号を受信し、該信
号の周波数に応じてディスクの角速度を計算し、連続し
た円周ゾーンの第二部分から選択された一つの第二部分
を表す信号を受け取るとディスクの角度位置を計算し、
所定の順番にある第一および第二部分を表す信号のうち
の選択された一つを受け取ると回転方向を決定する。
回転速度と回転角度の双方を検知する単一の手段を備
えたエンジン制御システムは既知である。しかしなが
ら、前述したように、このシステムは必要以上に複雑な
電気回路を備えていた。そのうち、既知のシステムにお
いて、速度、回転角度および回転方向の検知を単一のシ
ステムに組み込んだシステムはない。
えたエンジン制御システムは既知である。しかしなが
ら、前述したように、このシステムは必要以上に複雑な
電気回路を備えていた。そのうち、既知のシステムにお
いて、速度、回転角度および回転方向の検知を単一のシ
ステムに組み込んだシステムはない。
第１図は本装置のディスク部分の一実施例の概略図、 第２図は本装置の実施例の電気的な概略図、 第３図は本装置において用いるソフトウェアの中断ル
ーチン部分を表すフローチャート、 第４図は本装置において用いるソフトウェアの歯車同
定部分を表すフローチャートである。
ーチン部分を表すフローチャート、 第４図は本装置において用いるソフトウェアの歯車同
定部分を表すフローチャートである。
本装置10の好適な実施例を示した図面を参照すると、
第１図には回転軸15の速度、角度位置および回転方向を
求める装置10が示されている。有歯ホィール、すなわち
歯車14の形状をしたディスクは回転軸15と同期して回転
し、連続した複数の円周ゾーン16a〜16xを有している。
円周ゾーン16a〜16xは等しい円周距離（すなわち、
幅）、もしくは中心角を有している。各円周ゾーン16a
〜16xは、ディスク14の中心から所定の第一半径距離に
位置する第一領域18a〜18xと、ディスク14の中心から所
定の第二半径距離に位置する第二領域20a〜20xとを有し
ており、第二半径距離は第一半径距離とは異なってい
る。より詳細には、各円周ゾーン16a〜16xは半径方向に
延び、所定の円周距離すなわち中心角を有する歯18とノ
ッチ20とを備えている。例えば、円周ゾーン16mは歯18m
とノッチ20mとからなり、円周ゾーン16nは歯18nとノッ
チ20nとからなる。すなわち、各ノッチ20は隣接する歯1
8の間に位置している。
第１図には回転軸15の速度、角度位置および回転方向を
求める装置10が示されている。有歯ホィール、すなわち
歯車14の形状をしたディスクは回転軸15と同期して回転
し、連続した複数の円周ゾーン16a〜16xを有している。
円周ゾーン16a〜16xは等しい円周距離（すなわち、
幅）、もしくは中心角を有している。各円周ゾーン16a
〜16xは、ディスク14の中心から所定の第一半径距離に
位置する第一領域18a〜18xと、ディスク14の中心から所
定の第二半径距離に位置する第二領域20a〜20xとを有し
ており、第二半径距離は第一半径距離とは異なってい
る。より詳細には、各円周ゾーン16a〜16xは半径方向に
延び、所定の円周距離すなわち中心角を有する歯18とノ
ッチ20とを備えている。例えば、円周ゾーン16mは歯18m
とノッチ20mとからなり、円周ゾーン16nは歯18nとノッ
チ20nとからなる。すなわち、各ノッチ20は隣接する歯1
8の間に位置している。
円周ゾーンは二つのゾーン部分に分けられている。第
一部分は円周ゾーン16c〜16tおよび16v〜16xを有し、第
二部分は円周ゾーン16a、16bおよび16uを有する。第一
部分の各円周ゾーンは等しい幅、すなわち等しい中心角
の歯18c〜18tと18v〜18xとを有する。同様に、第二部分
の各円周ゾーンは等しい幅、すなわち等しい中心角の歯
18a、18bおよび18uを有する。第二部分の円周ゾーンの
幅は歯18c〜18tと18v〜18xの幅とは異なる。より詳細に
言うと、歯18a、18bおよび18uの幅は歯18c〜18tと18v〜
18xの幅より小さい。円周ゾーン16a〜16xの幅はすべて
等しいので、ノッチ20a、20bおよび20uの幅は他のノッ
チ20c〜20tと20v〜20xの幅より大きい。
一部分は円周ゾーン16c〜16tおよび16v〜16xを有し、第
二部分は円周ゾーン16a、16bおよび16uを有する。第一
部分の各円周ゾーンは等しい幅、すなわち等しい中心角
の歯18c〜18tと18v〜18xとを有する。同様に、第二部分
の各円周ゾーンは等しい幅、すなわち等しい中心角の歯
18a、18bおよび18uを有する。第二部分の円周ゾーンの
幅は歯18c〜18tと18v〜18xの幅とは異なる。より詳細に
言うと、歯18a、18bおよび18uの幅は歯18c〜18tと18v〜
18xの幅より小さい。円周ゾーン16a〜16xの幅はすべて
等しいので、ノッチ20a、20bおよび20uの幅は他のノッ
チ20c〜20tと20v〜20xの幅より大きい。
好適な実施例においては、円周ゾーン16c〜16tおよび
16v〜16xの歯18c〜18tと18v〜18xはそれぞれ対応する円
周ゾーンの幅の約80％を占めており、従って、これらの
円周ゾーンは80％の高デューティサイクルを有する。さ
らに、円周ゾーン16a、16b、16uの歯18a、18b、18uは対
応する円周ゾーンの幅の約50％を占めている。すなわ
ち、これらの円周ゾーンは50％の低デューティサイクル
を有する。これらの値は無作為に選ばれたものではな
く、装置10が第一領域部分16c〜16t、16v〜16xと第二領
域部分16a、16b、16uとの間を区別することができるよ
うに、ディスク14の最大加速および減速を考慮に入れて
選ばれたものである。例えば、通常の作動条件の下で
は、内燃機関は作動特性の既知の包絡線の範囲内におい
て作動する。最大加速度は既知であり、最大加速率を用
いて高低デューティサイクル間の最小差が計算される。
エンジンが突然に急加速され、センサ24が第一の歯18a
をちょうど横切り、そして第二領域20aがセンサ24を通
過しようとしている場合、第二領域20aは円周ゾーン16a
に対するパーセントよりも小さく見える。元の速度の約
４倍の平均速度までエンジンが加速された場合、50対50
の分布よりも80対20の分布の方が検知し易い。同様の問
題は減速の場合にも起こる。
16v〜16xの歯18c〜18tと18v〜18xはそれぞれ対応する円
周ゾーンの幅の約80％を占めており、従って、これらの
円周ゾーンは80％の高デューティサイクルを有する。さ
らに、円周ゾーン16a、16b、16uの歯18a、18b、18uは対
応する円周ゾーンの幅の約50％を占めている。すなわ
ち、これらの円周ゾーンは50％の低デューティサイクル
を有する。これらの値は無作為に選ばれたものではな
く、装置10が第一領域部分16c〜16t、16v〜16xと第二領
域部分16a、16b、16uとの間を区別することができるよ
うに、ディスク14の最大加速および減速を考慮に入れて
選ばれたものである。例えば、通常の作動条件の下で
は、内燃機関は作動特性の既知の包絡線の範囲内におい
て作動する。最大加速度は既知であり、最大加速率を用
いて高低デューティサイクル間の最小差が計算される。
エンジンが突然に急加速され、センサ24が第一の歯18a
をちょうど横切り、そして第二領域20aがセンサ24を通
過しようとしている場合、第二領域20aは円周ゾーン16a
に対するパーセントよりも小さく見える。元の速度の約
４倍の平均速度までエンジンが加速された場合、50対50
の分布よりも80対20の分布の方が検知し易い。同様の問
題は減速の場合にも起こる。
第二ゾーン部分16a、16b、16uは、第一ゾーン部分の
二つのゾーン16tと16vの間に配置された単一のゾーン16
uを有しており、このゾーン16は回転角度を求めるため
の基準マーカーとして用いられる。例えば、好適な実施
例においては、ディスク14は軸15と連結した軸12を備え
ている。軸15は６気筒内燃機関21のカムシャフト（図示
せず）と連結しており、機械的にエンジンと同期されて
いる。これによって、ゾーン16uと16vの間の接合点が後
に続くところの第二の歯18xの上昇しつつある歯の縁が
センサ24を通過するときに、エンジンの第１気筒のピス
トンは上死点に到達する。他のエンジンピストンは、デ
ィスク14の周囲において歯16xの上昇しつつある歯の縁
に対して60゜の整数倍をもって隔置された上昇しつつあ
る歯の縁がセンサ24を通過するときに、各々のシリンダ
ー内において上死点に到達する。ディスク14が24個のゾ
ーンを有している場合には、ピストンは４個の円周ゾー
ンがセンサ24を通過する毎に１回上死点に到達する。こ
のようにして、装置10は、一つのゾーン16xがセンサ24
を通過したことを検知し、その後にセンサ24を通過する
ゾーン16の数を数えることにより、ディスク14の角度位
置、ひいてはシリンダー内のピストンの位置を求めるこ
とができる。当業者であれば、円周ゾーンのサイズと数
を変えることによって、いかなる多気筒エンジンに対し
ても本装置を容易に応用し得ることが理解できるはずで
ある。
二つのゾーン16tと16vの間に配置された単一のゾーン16
uを有しており、このゾーン16は回転角度を求めるため
の基準マーカーとして用いられる。例えば、好適な実施
例においては、ディスク14は軸15と連結した軸12を備え
ている。軸15は６気筒内燃機関21のカムシャフト（図示
せず）と連結しており、機械的にエンジンと同期されて
いる。これによって、ゾーン16uと16vの間の接合点が後
に続くところの第二の歯18xの上昇しつつある歯の縁が
センサ24を通過するときに、エンジンの第１気筒のピス
トンは上死点に到達する。他のエンジンピストンは、デ
ィスク14の周囲において歯16xの上昇しつつある歯の縁
に対して60゜の整数倍をもって隔置された上昇しつつあ
る歯の縁がセンサ24を通過するときに、各々のシリンダ
ー内において上死点に到達する。ディスク14が24個のゾ
ーンを有している場合には、ピストンは４個の円周ゾー
ンがセンサ24を通過する毎に１回上死点に到達する。こ
のようにして、装置10は、一つのゾーン16xがセンサ24
を通過したことを検知し、その後にセンサ24を通過する
ゾーン16の数を数えることにより、ディスク14の角度位
置、ひいてはシリンダー内のピストンの位置を求めるこ
とができる。当業者であれば、円周ゾーンのサイズと数
を変えることによって、いかなる多気筒エンジンに対し
ても本装置を容易に応用し得ることが理解できるはずで
ある。
第二ゾーン部分はさらに隣接するゾーン16a、16bを備
えている。ゾーン16a、16bはゾーン16uから所定の円周
距離をおいて、第一ゾーン部分の二つのゾーン16xと16c
の間に設けられている。より詳細に述べると、このゾー
ン16a、16bは間に挟まっている三つの第一部分ゾーン16
v〜16xを間に置いてゾーン16uから隔てられている。こ
れらのゾーン16a、16dをゾーン16uとともに用いてディ
スク14の回転方向が求められる。好適な実施例において
は、エンジン21の作動中においては第１図に示すように
ディスク14は通常、時計方向に回転する。
えている。ゾーン16a、16bはゾーン16uから所定の円周
距離をおいて、第一ゾーン部分の二つのゾーン16xと16c
の間に設けられている。より詳細に述べると、このゾー
ン16a、16bは間に挟まっている三つの第一部分ゾーン16
v〜16xを間に置いてゾーン16uから隔てられている。こ
れらのゾーン16a、16dをゾーン16uとともに用いてディ
スク14の回転方向が求められる。好適な実施例において
は、エンジン21の作動中においては第１図に示すように
ディスク14は通常、時計方向に回転する。
第１図に示すように、ディスク14が時計方向に回転す
ると、ゾーン16t〜16cがセンサ24を通過するにつれてセ
ンサ24は連続して80％−50％−80％−80％−80％−50％
−50％−80％のデューティサイクルを検知する。これ
は、例えば、センサ24が歯18tはゾーン16tの幅の80％を
占め、ノッチ20tはその20％を占め、また、歯18uはゾー
ン16uの幅の50％を占め、ノッチ20uはその50％を占め、
他のゾーンについても同様であることを検知することを
示す。仮に、観測者がディスク14の回転方向を知らずに
センサの出力を観測していたとすると、その観測者が回
転方向を決定する場合、各ゾーン16の歯18がそのゾーン
16のノッチ20に先行しているので、回転を反時計方向で
あると決定するであろう。しかしながら、ディスク14が
適正でない方向、すなわち時計方向に回転していた場
合、観測者はあるゾーンの歯18を次のゾーンのノッチ20
と結びつけて考えてしまうであろう。すなわち、歯20の
反時計方向にそのゾーンのノッチがあると考えるであろ
う。例えば、観測者がゾーン16t〜16cを逆方向に観測し
たとすると、その観測者は歯18cをノッチ20bと、また歯
18bをノッチ20aと結びつけて考えるであろう。このよう
な誤りがあったとしても領域18、20が同一のゾーン内に
ある場合には影響はほとんどない。しかしながら、第二
部分のゾーン16a、16b、16uに隣接するゾーン16v、16c
は大きな影響を受ける。例えば、同一の部分のゾーン16
t〜16cを逆方向に観測すると、デューティサイクル比の
変化するパターンが62％−50％−71％−80％−80％−62
％−71％−80％となる。二つのパターンの差は18％−０
％−21％−０％−０％−18％−21％−０％となり、これ
は装置10が二つのパターンを識別するのに十分な差であ
る。エンジンの加速状態が変化すると、装置10が第一ま
たは第二部分ゾーンとして62％のゾーンを識別する能力
も変化する。このように、逆方向のパターンにはある程
度の予測不能性が存在するが、それでも逆方向のパター
ンは正方向のパターンとは識別可能である。装置10がど
のようにして回転方向を識別するかについてのより詳細
な説明は第４図のフローチャートと関連して述べる。
ると、ゾーン16t〜16cがセンサ24を通過するにつれてセ
ンサ24は連続して80％−50％−80％−80％−80％−50％
−50％−80％のデューティサイクルを検知する。これ
は、例えば、センサ24が歯18tはゾーン16tの幅の80％を
占め、ノッチ20tはその20％を占め、また、歯18uはゾー
ン16uの幅の50％を占め、ノッチ20uはその50％を占め、
他のゾーンについても同様であることを検知することを
示す。仮に、観測者がディスク14の回転方向を知らずに
センサの出力を観測していたとすると、その観測者が回
転方向を決定する場合、各ゾーン16の歯18がそのゾーン
16のノッチ20に先行しているので、回転を反時計方向で
あると決定するであろう。しかしながら、ディスク14が
適正でない方向、すなわち時計方向に回転していた場
合、観測者はあるゾーンの歯18を次のゾーンのノッチ20
と結びつけて考えてしまうであろう。すなわち、歯20の
反時計方向にそのゾーンのノッチがあると考えるであろ
う。例えば、観測者がゾーン16t〜16cを逆方向に観測し
たとすると、その観測者は歯18cをノッチ20bと、また歯
18bをノッチ20aと結びつけて考えるであろう。このよう
な誤りがあったとしても領域18、20が同一のゾーン内に
ある場合には影響はほとんどない。しかしながら、第二
部分のゾーン16a、16b、16uに隣接するゾーン16v、16c
は大きな影響を受ける。例えば、同一の部分のゾーン16
t〜16cを逆方向に観測すると、デューティサイクル比の
変化するパターンが62％−50％−71％−80％−80％−62
％−71％−80％となる。二つのパターンの差は18％−０
％−21％−０％−０％−18％−21％−０％となり、これ
は装置10が二つのパターンを識別するのに十分な差であ
る。エンジンの加速状態が変化すると、装置10が第一ま
たは第二部分ゾーンとして62％のゾーンを識別する能力
も変化する。このように、逆方向のパターンにはある程
度の予測不能性が存在するが、それでも逆方向のパター
ンは正方向のパターンとは識別可能である。装置10がど
のようにして回転方向を識別するかについてのより詳細
な説明は第４図のフローチャートと関連して述べる。
一般に良く知られているホール効果型の固定センサ24
がディスク14の中心から所定の半径方向距離に配置され
ており、円周ゾーン16を検知する関係を保っている。セ
ンサ24は円周ゾーン16が通過すると一連のディジタル信
号を発するように構成されている。歯およびノッチが通
過するとホール効果型センサ24が検知した束密度に変化
が生じる。束密度が変化すると、センサ24はディスク14
の回転速度と一次的に関係する周波数を有する時間変化
電圧信号を発する。さらに、その信号のデューティサイ
クルは歯18の幅によって求められる。信号を適当に処理
すればアナログ信号を時間変化ディジタル信号に、これ
らの信号の間の関係を変えることなく、変換することが
できる。
がディスク14の中心から所定の半径方向距離に配置され
ており、円周ゾーン16を検知する関係を保っている。セ
ンサ24は円周ゾーン16が通過すると一連のディジタル信
号を発するように構成されている。歯およびノッチが通
過するとホール効果型センサ24が検知した束密度に変化
が生じる。束密度が変化すると、センサ24はディスク14
の回転速度と一次的に関係する周波数を有する時間変化
電圧信号を発する。さらに、その信号のデューティサイ
クルは歯18の幅によって求められる。信号を適当に処理
すればアナログ信号を時間変化ディジタル信号に、これ
らの信号の間の関係を変えることなく、変換することが
できる。
第２図は燃料噴射制御22の電気的配置を示す概略図で
ある。一対の外部入力源26、28が設けられており、入力
源26はホール効果型センサ24に、入力源28は手動スロッ
トル制御（図示せず）と作動的に連結している位置セン
サ（図示せず）に連結している。第一入力源26は、抵抗
32とキャパシタ34とからなる低域フィルター30に連結し
ている。フィルター30の出力部は演算増幅器38を有する
レベルシフト回路36に連結している。演算増幅器38の反
転入力は基準電圧V1に連結されており、非反転入力は低
域フィルター30に連結され、抵抗40を介して接地され、
さらにフィードバック抵抗42を介して増幅器38の出力部
に連結されている。プルアップ抵抗44は増幅器38の出力
部を所望の電圧レベルＶに連結している。増幅器38の出
力部は、センサ24の出力部からの入力信号が基準電圧V1
より大きくなったり、小さくなったりするのに伴って、
電圧Ｖと接地電圧とのいずれかに変化する。このよう
に、周波数とパルス幅の関係は入力信号と矛盾しないよ
うに維持され、次いでマイクロプロセッサ46に送られ
る。
ある。一対の外部入力源26、28が設けられており、入力
源26はホール効果型センサ24に、入力源28は手動スロッ
トル制御（図示せず）と作動的に連結している位置セン
サ（図示せず）に連結している。第一入力源26は、抵抗
32とキャパシタ34とからなる低域フィルター30に連結し
ている。フィルター30の出力部は演算増幅器38を有する
レベルシフト回路36に連結している。演算増幅器38の反
転入力は基準電圧V1に連結されており、非反転入力は低
域フィルター30に連結され、抵抗40を介して接地され、
さらにフィードバック抵抗42を介して増幅器38の出力部
に連結されている。プルアップ抵抗44は増幅器38の出力
部を所望の電圧レベルＶに連結している。増幅器38の出
力部は、センサ24の出力部からの入力信号が基準電圧V1
より大きくなったり、小さくなったりするのに伴って、
電圧Ｖと接地電圧とのいずれかに変化する。このよう
に、周波数とパルス幅の関係は入力信号と矛盾しないよ
うに維持され、次いでマイクロプロセッサ46に送られ
る。
第二入力部28はフィルターネットワーク48を介してマ
イクロプロセッサ46に連結している。スロットル（図示
せず）は所望のエンジン速度を要求するため、一般的な
方法で、手動で制御される。センサ（図示せず）はスロ
ットルに可動的に取り付けられており、好適な実施例に
おいては、このセンサは標準ポテンシオメータと電圧−
パルス幅変調コンバータを備えている。入力部28に送ら
れた信号は時間変化ディジタル信号であり、この信号に
おいてはパルス幅はスロットルの位置と一次的に関係し
ている。スロットルは燃料噴射制御22から遠く離れた位
置にあるため、スロットルセンサはワイヤリングハーネ
スを介して連結されている。このような連結方法はそれ
特有の問題として電磁気による妨害を受けやすい。この
ため、フィルターネットワーク48は電磁気による妨害を
排除するように特別につくられたPIフィルター50を備え
ている。キャパシタ52とインダクタ54はPIフィルターの
標準部品であり、PIフィルターの第二の脚はCMOS型イン
バータ56の内部キャパシタンスとして供給される。
イクロプロセッサ46に連結している。スロットル（図示
せず）は所望のエンジン速度を要求するため、一般的な
方法で、手動で制御される。センサ（図示せず）はスロ
ットルに可動的に取り付けられており、好適な実施例に
おいては、このセンサは標準ポテンシオメータと電圧−
パルス幅変調コンバータを備えている。入力部28に送ら
れた信号は時間変化ディジタル信号であり、この信号に
おいてはパルス幅はスロットルの位置と一次的に関係し
ている。スロットルは燃料噴射制御22から遠く離れた位
置にあるため、スロットルセンサはワイヤリングハーネ
スを介して連結されている。このような連結方法はそれ
特有の問題として電磁気による妨害を受けやすい。この
ため、フィルターネットワーク48は電磁気による妨害を
排除するように特別につくられたPIフィルター50を備え
ている。キャパシタ52とインダクタ54はPIフィルターの
標準部品であり、PIフィルターの第二の脚はCMOS型イン
バータ56の内部キャパシタンスとして供給される。
マイクロプロセッサ46はソフトウェア制御の下に作動
し、多気筒内燃機関の各シリンダーの燃料噴射時期およ
び時間を調節する。このような制御を行うためには、マ
イクロプロセッサ46には二組の出力信号58、60が必要で
ある。第１組の信号58はシリンダーの選択を行うために
専ら用いられ、ラッチ68に連結している三つの別個のデ
ータライン61、62、63およびクロックライン66上に送ら
れる。ラッチ68はクロック信号66を受信したときにディ
ジタル信号がデータライン61、62、63上にあるように維
持するような作動を行う。これらの「ラッチされた」信
号は三つの出力ライン70、72、74を通ってマルチプレク
サ76に送られる。マルチプレクサ76は６個の出力ライン
を有しており、この６個の出力ラインは６気筒エンジン
の各シリンダーに取り付けられている６個の動力スイッ
チ要素78、80、82、84、86、88にそれぞれ連結してい
る。
し、多気筒内燃機関の各シリンダーの燃料噴射時期およ
び時間を調節する。このような制御を行うためには、マ
イクロプロセッサ46には二組の出力信号58、60が必要で
ある。第１組の信号58はシリンダーの選択を行うために
専ら用いられ、ラッチ68に連結している三つの別個のデ
ータライン61、62、63およびクロックライン66上に送ら
れる。ラッチ68はクロック信号66を受信したときにディ
ジタル信号がデータライン61、62、63上にあるように維
持するような作動を行う。これらの「ラッチされた」信
号は三つの出力ライン70、72、74を通ってマルチプレク
サ76に送られる。マルチプレクサ76は６個の出力ライン
を有しており、この６個の出力ラインは６気筒エンジン
の各シリンダーに取り付けられている６個の動力スイッ
チ要素78、80、82、84、86、88にそれぞれ連結してい
る。
各シリンダーは単位燃料噴射装置90、92、94、96、9
8、100を備えており、これらの単位燃料噴射装置はそれ
らと一帯の電磁コイル102、104、106、108、110、112を
活性化することにより作動する。コイル102、104、10
6、108、110、112はそれぞれ動力スイッチ要素78、80、
82、84、86、88の間に接続されており、また単一の電流
検知抵抗114を介して接地されている。各動力スイッチ
要素78、80、82、84、86、88はメイン動力スイッチ要素
116を介して正電流電圧VBATに接続されている。メイン
動力スイッチ要素116は単位燃料噴射装置90、92、94、9
6、98、100の活性化の時期と時間とを最終的に制御す
る。
8、100を備えており、これらの単位燃料噴射装置はそれ
らと一帯の電磁コイル102、104、106、108、110、112を
活性化することにより作動する。コイル102、104、10
6、108、110、112はそれぞれ動力スイッチ要素78、80、
82、84、86、88の間に接続されており、また単一の電流
検知抵抗114を介して接地されている。各動力スイッチ
要素78、80、82、84、86、88はメイン動力スイッチ要素
116を介して正電流電圧VBATに接続されている。メイン
動力スイッチ要素116は単位燃料噴射装置90、92、94、9
6、98、100の活性化の時期と時間とを最終的に制御す
る。
第二組の出力信号60は単一のライン118を備えてお
り、このライン118はマルチプレクサ76のクロック入力
部と、インバータ120およびアンドゲート122を介してメ
イン動力スイッチ要素116とに各々接続されている。ラ
イン118はプルアップ抵抗124のために通常は「高」であ
り、従ってアンドゲート122への入力は通常は「低」で
あり、スイッチ要素116は「オフ」状態に付勢される。
り、このライン118はマルチプレクサ76のクロック入力
部と、インバータ120およびアンドゲート122を介してメ
イン動力スイッチ要素116とに各々接続されている。ラ
イン118はプルアップ抵抗124のために通常は「高」であ
り、従ってアンドゲート122への入力は通常は「低」で
あり、スイッチ要素116は「オフ」状態に付勢される。
アンドゲート122への第二の入力は電流検知抵抗114に
よって過剰電流に対する防御を与える。演算増幅器126
は抵抗128を介して電流検知抵抗114と接続している反転
入力部を有している。演算増幅器126の非反転入力部は
電圧分割器ネットワーク130によって形成されている基
準電圧に接続している。フィードバック132は演算増幅
器126の出力部および非反転入力部と接続しており、ヒ
ステリシスを形成している。演算増幅器126の出力部は
アンドゲート122の第二入力部とも接続されており、プ
ルアップ抵抗134によって通常は「高」に保たれてい
る。このように、アンドゲート122の出力は第二出力60
と逆に応答することができるようにされている。
よって過剰電流に対する防御を与える。演算増幅器126
は抵抗128を介して電流検知抵抗114と接続している反転
入力部を有している。演算増幅器126の非反転入力部は
電圧分割器ネットワーク130によって形成されている基
準電圧に接続している。フィードバック132は演算増幅
器126の出力部および非反転入力部と接続しており、ヒ
ステリシスを形成している。演算増幅器126の出力部は
アンドゲート122の第二入力部とも接続されており、プ
ルアップ抵抗134によって通常は「高」に保たれてい
る。このように、アンドゲート122の出力は第二出力60
と逆に応答することができるようにされている。
過剰電流状態の間においては、電流検知抵抗114にお
ける電圧低下量は演算増幅器126の非反転入力部に与え
られている基準電圧より大きい。演算増幅器126の出力
部は「低」状態に変化し、次いでアンドゲート122の入
力部を「低」にする。動力スイッチ要素116は出力60に
かかわりなくオフ状態に付勢される。
ける電圧低下量は演算増幅器126の非反転入力部に与え
られている基準電圧より大きい。演算増幅器126の出力
部は「低」状態に変化し、次いでアンドゲート122の入
力部を「低」にする。動力スイッチ要素116は出力60に
かかわりなくオフ状態に付勢される。
燃料噴射制御22の駆動回路部分の詳細な説明は1986年
８月５日付けでマーク・フルドーラー（Mark K.Pfleder
er）に付与された米国特許第4,604,675号に示されてい
る。ここで述べる駆動回路は前記米国特許における駆動
回路を単純化したもので、図示の目的のためにのみ示さ
れている。本発明の思想から逸脱しない範囲で他の駆動
回路に代えることも可能である。
８月５日付けでマーク・フルドーラー（Mark K.Pfleder
er）に付与された米国特許第4,604,675号に示されてい
る。ここで述べる駆動回路は前記米国特許における駆動
回路を単純化したもので、図示の目的のためにのみ示さ
れている。本発明の思想から逸脱しない範囲で他の駆動
回路に代えることも可能である。
第３図および第４図に示す手段135は、センサ24の信
号を受信し、その信号の周波数に応じてディスク14の角
速度を計算し、センサ24を通過する第二ゾーン部分16
a、16b、16uのうちから選択されたゾーン16uを表す信号
を受信してディスク14の角度位置を計算し、さらに、第
一部分16c〜16t、16v〜16xのゾーンおよび第二部分16
a、16b、16uのゾーンが所定の順番に通過することを表
すセンサ24の信号のうちから選択された一つの信号を受
信してディスク14の回転方向を求めるものである。
号を受信し、その信号の周波数に応じてディスク14の角
速度を計算し、センサ24を通過する第二ゾーン部分16
a、16b、16uのうちから選択されたゾーン16uを表す信号
を受信してディスク14の角度位置を計算し、さらに、第
一部分16c〜16t、16v〜16xのゾーンおよび第二部分16
a、16b、16uのゾーンが所定の順番に通過することを表
すセンサ24の信号のうちから選択された一つの信号を受
信してディスク14の回転方向を求めるものである。
ソフトウェアルーチン部分のフローチャートが示され
ている第３図を参照すると、燃料噴射ソレノイドの作動
を制御するために用いられるメイン制御ルーチンの作動
中において中断ルーチンが定期的に呼ばれる。ここで
は、エンジンの速度、角度位置および回転方向を求める
たに必要なソフトウェアの部分のみ示されている。中断
ルーチンは、センサ24が発した信号の各上昇および下降
エッジが発生する際に実行される。中断ルーチンは100
マイクロ秒の間にすべて実行される。この100マイクロ
秒の時間は、全てのゾーンがセンサ24を通過するのに要
する最小時間と比較すると、それに比例して小さい。
ている第３図を参照すると、燃料噴射ソレノイドの作動
を制御するために用いられるメイン制御ルーチンの作動
中において中断ルーチンが定期的に呼ばれる。ここで
は、エンジンの速度、角度位置および回転方向を求める
たに必要なソフトウェアの部分のみ示されている。中断
ルーチンは、センサ24が発した信号の各上昇および下降
エッジが発生する際に実行される。中断ルーチンは100
マイクロ秒の間にすべて実行される。この100マイクロ
秒の時間は、全てのゾーンがセンサ24を通過するのに要
する最小時間と比較すると、それに比例して小さい。
中断ルーチンの各サイクルにおいては、ブロック136
に示すように、最初に独立のタイマーが読み取られる。
決定ブロック138において、中断ルーチンは下降エッジ
あるいは上昇エッジのいずれによってトリガーされてい
るのかが求められる。下降エッジトリガーはゾーン16の
第一領域、または歯18のみがセンサ24が通過したことを
意味する。したがって、ブロック140では下降エッジ時
間としてタイマーの内容を記憶する。その後、ブロック
142では制御はメイン制御ルーチンへリターンする。
に示すように、最初に独立のタイマーが読み取られる。
決定ブロック138において、中断ルーチンは下降エッジ
あるいは上昇エッジのいずれによってトリガーされてい
るのかが求められる。下降エッジトリガーはゾーン16の
第一領域、または歯18のみがセンサ24が通過したことを
意味する。したがって、ブロック140では下降エッジ時
間としてタイマーの内容を記憶する。その後、ブロック
142では制御はメイン制御ルーチンへリターンする。
中断ルーチンに対する次のトリガーは上昇トリガーで
あることを要し、ブロック138は制御をブロック144に転
送する。この時点では、すべてのゾーンはセンサ24を通
過しており、ゾーン期間Ｙが最新のタイマーの読み取り
と前回の上昇エッジタイマーの読み取りとから計算され
る。次いで、ゾーン期間Ｙを用いてエンジン速度を求
め、さらにゾーン第一領域すなわち歯期間Ｘを計算す
る。さらに、ディスク14はカムシャフトと連結している
ためエンジン速度の半分の速度で回転し、また速度を正
確に表示するため二つのファクターによって測定される
ことが必要である。ブロック146においてゾーン期間Ｙ
は別個のサブルーチンによってアクセスできることが好
ましい速度ルックアップテーブルに記憶され、期間Ｙの
反転を実際のエンジン速度と関連づける。以前の複数の
ゾーン期間Ｙは平均化され、各シリンダーの燃焼によっ
て生じたねじりによる影響が消去される。ブロック148
では、上昇エッジ時間から下降エッジ時間を減算するこ
とによってゾーンノッチ期間Ｚが計算される。ブロック
149では、ゾーン期間Ｙからノッチ期間Ｚを減算するこ
とによって歯期間Ｘが計算される。
あることを要し、ブロック138は制御をブロック144に転
送する。この時点では、すべてのゾーンはセンサ24を通
過しており、ゾーン期間Ｙが最新のタイマーの読み取り
と前回の上昇エッジタイマーの読み取りとから計算され
る。次いで、ゾーン期間Ｙを用いてエンジン速度を求
め、さらにゾーン第一領域すなわち歯期間Ｘを計算す
る。さらに、ディスク14はカムシャフトと連結している
ためエンジン速度の半分の速度で回転し、また速度を正
確に表示するため二つのファクターによって測定される
ことが必要である。ブロック146においてゾーン期間Ｙ
は別個のサブルーチンによってアクセスできることが好
ましい速度ルックアップテーブルに記憶され、期間Ｙの
反転を実際のエンジン速度と関連づける。以前の複数の
ゾーン期間Ｙは平均化され、各シリンダーの燃焼によっ
て生じたねじりによる影響が消去される。ブロック148
では、上昇エッジ時間から下降エッジ時間を減算するこ
とによってゾーンノッチ期間Ｚが計算される。ブロック
149では、ゾーン期間Ｙからノッチ期間Ｚを減算するこ
とによって歯期間Ｘが計算される。
中断ルーチンは第二部分の各ゾーン16a、16b、16uの
位置を求める手段150を備えている。中断ルーチンは、
第一部分のゾーン16c〜16t、16v〜16xと第二部分のゾー
ン16a、16b、16uとを決定ブロック152において識別す
る。この決定ブロック152においては、歯期間Ｘの半分
の期間がノッチ期間Ｚと比較される。第一部分のゾーン
16c〜16t、16v〜16xに対しては、歯期間Ｘの半期はエン
ジンの加速とは無関係に第二領域期間よりも大きい。こ
の関係は第二部分のゾーン16a、16b、16uに対しては成
り立たない。現在、同定が行われているゾーン16が第一
部分16c〜16t、16v〜16xのうちの一つである場合には、
制御はブロック154に移行し、ブロック154においてゾー
ン16はルックアップテーブルに記憶され、同時にフラグ
はゾーン16を第一部分ゾーンとして同定する。その逆
に、現在同定が行われているゾーン16が第二部分16a、1
6b、16uのうちの一つである場合には、制御はブロック1
56に移行し、ブロック156においてゾーン16はゾーンル
ックアップテーブルに記憶され、フラグはゾーン16を第
二部分ゾーン16a、16b、16uとして同定する。ブロック1
54、156から移行してきた制御はブロック158に移り、ブ
ロック158においてルックアップテーブルアドレスは中
断ルーチンの次の繰り返しの準備のためにインクリメン
トされる。次に受信されるゾーン16は次のインクリメン
トされたアドレス位置に記憶される。同様に、速度ルッ
クアップテーブルアドレスもまたインクリメントされ
る。
位置を求める手段150を備えている。中断ルーチンは、
第一部分のゾーン16c〜16t、16v〜16xと第二部分のゾー
ン16a、16b、16uとを決定ブロック152において識別す
る。この決定ブロック152においては、歯期間Ｘの半分
の期間がノッチ期間Ｚと比較される。第一部分のゾーン
16c〜16t、16v〜16xに対しては、歯期間Ｘの半期はエン
ジンの加速とは無関係に第二領域期間よりも大きい。こ
の関係は第二部分のゾーン16a、16b、16uに対しては成
り立たない。現在、同定が行われているゾーン16が第一
部分16c〜16t、16v〜16xのうちの一つである場合には、
制御はブロック154に移行し、ブロック154においてゾー
ン16はルックアップテーブルに記憶され、同時にフラグ
はゾーン16を第一部分ゾーンとして同定する。その逆
に、現在同定が行われているゾーン16が第二部分16a、1
6b、16uのうちの一つである場合には、制御はブロック1
56に移行し、ブロック156においてゾーン16はゾーンル
ックアップテーブルに記憶され、フラグはゾーン16を第
二部分ゾーン16a、16b、16uとして同定する。ブロック1
54、156から移行してきた制御はブロック158に移り、ブ
ロック158においてルックアップテーブルアドレスは中
断ルーチンの次の繰り返しの準備のためにインクリメン
トされる。次に受信されるゾーン16は次のインクリメン
トされたアドレス位置に記憶される。同様に、速度ルッ
クアップテーブルアドレスもまたインクリメントされ
る。
決定ブロック160において、中断ルーチンはエンジン
のタイミングが燃料噴射が正確であるようになっている
か否かを決定する。より詳細に述べると、中断ルーチン
は現在のゾーンを既知のシリンダー基準ゾーンと比較す
る。シリンダー基準ゾーンは６個のゾーン16b、16f、16
j、16n、16rおよび16vであり、これらは内燃機関の各シ
リンダーの上死点を表すゾーン16d、16h、16l、16p、16
tおよび16xが二つのゾーンを隔てられている。第４図に
示した歯車同定ルーチンがシリンダー基準ゾーンの同定
ルーチンを実行する。記憶されたゾーンがシリンダー基
準ゾーンに対応しない場合には、制御はブロック162に
移行し、燃料噴射駆動源を付勢することなくメイン制御
ルーチンにリターンする。しかしながら、記憶されたゾ
ーンがシリンダー基準ゾーンである場合には、制御は決
定ブロック164に移行する。この決定ブロック164におい
ては、ルーチンは燃料噴射手段が作動可能であるか否か
をチェックする。メイン制御ルーチンは、中断ルーチン
がフェイルセーフの状態にある燃料噴射駆動手段を付勢
することを妨げることができる。例えば、速度計算ルー
チンがエンジンの速度不足あるいは速度過剰の状態を検
知した場合には、燃料噴射手段をさらに付勢し続けるこ
とは所望されない。このように、決定ブロック164はエ
ンジンタイミングとかかわりなく、燃料噴射を続行する
ことを妨げることができる。エンジンが許容範囲内のパ
ラメータで作動し、燃料噴射手段も作動可能である場合
には、制御ブロック164は制御をブロック166に移行さ
せ、このブロック164において時間遅延および時間の信
号が燃料噴射手段駆動源に送られる。
のタイミングが燃料噴射が正確であるようになっている
か否かを決定する。より詳細に述べると、中断ルーチン
は現在のゾーンを既知のシリンダー基準ゾーンと比較す
る。シリンダー基準ゾーンは６個のゾーン16b、16f、16
j、16n、16rおよび16vであり、これらは内燃機関の各シ
リンダーの上死点を表すゾーン16d、16h、16l、16p、16
tおよび16xが二つのゾーンを隔てられている。第４図に
示した歯車同定ルーチンがシリンダー基準ゾーンの同定
ルーチンを実行する。記憶されたゾーンがシリンダー基
準ゾーンに対応しない場合には、制御はブロック162に
移行し、燃料噴射駆動源を付勢することなくメイン制御
ルーチンにリターンする。しかしながら、記憶されたゾ
ーンがシリンダー基準ゾーンである場合には、制御は決
定ブロック164に移行する。この決定ブロック164におい
ては、ルーチンは燃料噴射手段が作動可能であるか否か
をチェックする。メイン制御ルーチンは、中断ルーチン
がフェイルセーフの状態にある燃料噴射駆動手段を付勢
することを妨げることができる。例えば、速度計算ルー
チンがエンジンの速度不足あるいは速度過剰の状態を検
知した場合には、燃料噴射手段をさらに付勢し続けるこ
とは所望されない。このように、決定ブロック164はエ
ンジンタイミングとかかわりなく、燃料噴射を続行する
ことを妨げることができる。エンジンが許容範囲内のパ
ラメータで作動し、燃料噴射手段も作動可能である場合
には、制御ブロック164は制御をブロック166に移行さ
せ、このブロック164において時間遅延および時間の信
号が燃料噴射手段駆動源に送られる。
第４図には歯車同定ルーチンの一例が示されている。
手段135は手段167を備えており、手段167は、計算した
距離を対称的に複数の所定の距離と比較して第二部分16
a、16b、16uの第一、第二検知済ゾーンと第二、第三検
知済ゾーンとの間の距離を計算し第二部分16a、16b、16
uの各ゾーンの位置を求め、計算された距離が所定の距
離のうちの少なくとも一つに対応することに応答して第
一回転信号を発し、計算された距離が所定の距離のどれ
とも等しくないことに応答して第二回転信号を発し、第
一回転信号を受信すると第一方向に回転していることを
示す信号を発し、第二回転信号を受信すると第二方向に
回転していることを示す信号を発するものである。
手段135は手段167を備えており、手段167は、計算した
距離を対称的に複数の所定の距離と比較して第二部分16
a、16b、16uの第一、第二検知済ゾーンと第二、第三検
知済ゾーンとの間の距離を計算し第二部分16a、16b、16
uの各ゾーンの位置を求め、計算された距離が所定の距
離のうちの少なくとも一つに対応することに応答して第
一回転信号を発し、計算された距離が所定の距離のどれ
とも等しくないことに応答して第二回転信号を発し、第
一回転信号を受信すると第一方向に回転していることを
示す信号を発し、第二回転信号を受信すると第二方向に
回転していることを示す信号を発するものである。
歯車同定ルーチンは定期的に呼び出され、エンジンが
適正な方向に回転していることを確認するために主に用
いられる。しかしながら、この歯車同定ルーチンはシリ
ンダー基準ゾーン16b、16f、16j、16n、16rおよび16vを
同定し、燃料噴射タイミングを制御するという重要な機
能をも奏するものである。ブロック168においてすべて
の第二部分ゾーン16a、16b、16uを中断ルーチンのブロ
ック156においてセットされたフラグによってゾーンル
ックアップテーブルに位置させる。第二部分ゾーン16
a、16b、16uはそれぞれ可変値LOCl、LCO2およびLOC3を
与えられ、さらにブロック170において、その三つのみ
の50/50第二部分ゾーン16a、16b、16uが見つかったか否
かがチェックされる。例えば、エンジンが不適正な方向
に回転しているとすると、中断ルーチンは三つ以上の50
/50第二部分ゾーン16a、16b、16uを同定することが可能
になる。この例においては、ルーチンは即座にエンジン
が不適正に作動していることを検知し、制御を燃料噴射
手段駆動源を不能とするブロック172に移行させ、そし
て制御をメイン制御ルーチンにリターンさせる。しかし
ながら、その三つの50/50第二部分ゾーン16a、16b、16u
を回転方向と無関係に位置させることも可能であり、し
たがって、第二部分ゾーン16a、16b、16uの第一LOC1、
第二LOC2ゾーンと第二LOC2、第三LOC3との間の距離を計
算し、その計算した距離を複数の所定の距離と体系的に
比較することが必要である。これによって、計算した距
離が所定の既知の距離に等しい場合には、回転が適正方
向であることを示す第一信号が発せられる。この逆に、
計算した距離が既知の所定の距離に等しくない場合に
は、回転方向が適正でないことを示す第二信号が発せら
れる。これをより詳細に述べると、LOC3からLOC2までの
ゾーンの数は可変値Ａとして記憶され、LOC2からLOC1ま
でのゾーンの数は可変値Ｂとして記憶される。LOC3から
LOC2までのゾーンの数は１、４または19でなければなら
ず、そうでない場合には、エンジンは反対方向に回転し
ていると考えられ、制御は決定ブロック176、178、180
を経てブロック172へ移行する。例えば、LOC1がゾーン1
6aに対応している場合には、LOC2およびLOC3はそれぞれ
ゾーン16b、16uに対応していなければならず、したがっ
てLOC3からLOC2までのゾーンの数は19であり、このた
め、決定ブロック180は満足される。同様に、LOC1がゾ
ーン16uに対応している場合には、LOC2およびLOC3はそ
れぞれゾーン16a、16bに対応する。このように、可変値
Ａは１に等しくなり、決定ブロック176を満足する。受
信の最後の可能な順番はLOC1がゾーン16bに対応し、LOC
2およびLOC3がそれぞれゾーン16cおよび16aに対応して
いる場合である。この例では、可変値Ａは４に等しく、
決定ブロック178は「YES」となる。
適正な方向に回転していることを確認するために主に用
いられる。しかしながら、この歯車同定ルーチンはシリ
ンダー基準ゾーン16b、16f、16j、16n、16rおよび16vを
同定し、燃料噴射タイミングを制御するという重要な機
能をも奏するものである。ブロック168においてすべて
の第二部分ゾーン16a、16b、16uを中断ルーチンのブロ
ック156においてセットされたフラグによってゾーンル
ックアップテーブルに位置させる。第二部分ゾーン16
a、16b、16uはそれぞれ可変値LOCl、LCO2およびLOC3を
与えられ、さらにブロック170において、その三つのみ
の50/50第二部分ゾーン16a、16b、16uが見つかったか否
かがチェックされる。例えば、エンジンが不適正な方向
に回転しているとすると、中断ルーチンは三つ以上の50
/50第二部分ゾーン16a、16b、16uを同定することが可能
になる。この例においては、ルーチンは即座にエンジン
が不適正に作動していることを検知し、制御を燃料噴射
手段駆動源を不能とするブロック172に移行させ、そし
て制御をメイン制御ルーチンにリターンさせる。しかし
ながら、その三つの50/50第二部分ゾーン16a、16b、16u
を回転方向と無関係に位置させることも可能であり、し
たがって、第二部分ゾーン16a、16b、16uの第一LOC1、
第二LOC2ゾーンと第二LOC2、第三LOC3との間の距離を計
算し、その計算した距離を複数の所定の距離と体系的に
比較することが必要である。これによって、計算した距
離が所定の既知の距離に等しい場合には、回転が適正方
向であることを示す第一信号が発せられる。この逆に、
計算した距離が既知の所定の距離に等しくない場合に
は、回転方向が適正でないことを示す第二信号が発せら
れる。これをより詳細に述べると、LOC3からLOC2までの
ゾーンの数は可変値Ａとして記憶され、LOC2からLOC1ま
でのゾーンの数は可変値Ｂとして記憶される。LOC3から
LOC2までのゾーンの数は１、４または19でなければなら
ず、そうでない場合には、エンジンは反対方向に回転し
ていると考えられ、制御は決定ブロック176、178、180
を経てブロック172へ移行する。例えば、LOC1がゾーン1
6aに対応している場合には、LOC2およびLOC3はそれぞれ
ゾーン16b、16uに対応していなければならず、したがっ
てLOC3からLOC2までのゾーンの数は19であり、このた
め、決定ブロック180は満足される。同様に、LOC1がゾ
ーン16uに対応している場合には、LOC2およびLOC3はそ
れぞれゾーン16a、16bに対応する。このように、可変値
Ａは１に等しくなり、決定ブロック176を満足する。受
信の最後の可能な順番はLOC1がゾーン16bに対応し、LOC
2およびLOC3がそれぞれゾーン16cおよび16aに対応して
いる場合である。この例では、可変値Ａは４に等しく、
決定ブロック178は「YES」となる。
決定ブロック176、178、180のいずれか一つが「YES」
である場合には、制御はそれぞれ決定ブロック182、18
4、186に移行し、これらのブロックにおいて、エンジン
が適正方向に回転しているか否かを確認するためのフェ
イルセイフバックアップチェックがなされる。決定ブロ
ック182において、可変値Ａが１に等しい場合には、エ
ンジンが適正方向に回転しているならば可変値Ｂは４に
等しくなければならない。４に等しくない場合には、制
御はブロック172に移行し、燃料噴射駆動源は作動不能
とされる。可変値Ｂが４に等しい場合には、シリンダー
No.1の上死点を示すゾーンに先行する第二ゾーンには、
ブロック188において、可変値LOC1の値が与えられる。
同様に、可変値Ａが４に等しく場合には、可変値Ｂは19
に等しくなければならず、シリンダーNo.1の上死点を示
すゾーンより前の第二ゾーンは可変値LOC2の値に対応
し、ブロック190において第二ゾーンにはその値が与え
られる。繰り返すと、可変値Ａが19に等しい場合には、
可変値Ｂは１に等しくなければならず、シリンダーNo.1
の上死点を示すゾーンに先行する第二ゾーンには、ブロ
ック192において、LOC3の値が与えられる。その後、制
御はブロック194に移行し、このブロック194において他
のシリンダー基準ゾーンは、シリンダーNo、１のピスト
ンの上死点を表すゾーンに先行する二つのゾーンの位置
として同定される。例えば、歯車14が24個のゾーン16a
〜16xを有するような図示した６気筒エンジンの例にお
いては、各ピストンは、四つのゾーン期間に均等に分配
された各点がセンサ24を通過するときに上死点に到達す
る。燃料噴射手段駆動源はブロック196において作動可
能となり、制御はメイン制御ルーチンに移行する。
である場合には、制御はそれぞれ決定ブロック182、18
4、186に移行し、これらのブロックにおいて、エンジン
が適正方向に回転しているか否かを確認するためのフェ
イルセイフバックアップチェックがなされる。決定ブロ
ック182において、可変値Ａが１に等しい場合には、エ
ンジンが適正方向に回転しているならば可変値Ｂは４に
等しくなければならない。４に等しくない場合には、制
御はブロック172に移行し、燃料噴射駆動源は作動不能
とされる。可変値Ｂが４に等しい場合には、シリンダー
No.1の上死点を示すゾーンに先行する第二ゾーンには、
ブロック188において、可変値LOC1の値が与えられる。
同様に、可変値Ａが４に等しく場合には、可変値Ｂは19
に等しくなければならず、シリンダーNo.1の上死点を示
すゾーンより前の第二ゾーンは可変値LOC2の値に対応
し、ブロック190において第二ゾーンにはその値が与え
られる。繰り返すと、可変値Ａが19に等しい場合には、
可変値Ｂは１に等しくなければならず、シリンダーNo.1
の上死点を示すゾーンに先行する第二ゾーンには、ブロ
ック192において、LOC3の値が与えられる。その後、制
御はブロック194に移行し、このブロック194において他
のシリンダー基準ゾーンは、シリンダーNo、１のピスト
ンの上死点を表すゾーンに先行する二つのゾーンの位置
として同定される。例えば、歯車14が24個のゾーン16a
〜16xを有するような図示した６気筒エンジンの例にお
いては、各ピストンは、四つのゾーン期間に均等に分配
された各点がセンサ24を通過するときに上死点に到達す
る。燃料噴射手段駆動源はブロック196において作動可
能となり、制御はメイン制御ルーチンに移行する。
位置検知の正確性を増すためにディスク14の円周には
十分なゾーンが形成されている。しかしながら、ゾーン
の数は所望の正確さを得るために必要な数以上の最小数
に維持されており、これによって各処理サイクルの間に
おいてゾーンの通過を検知するのに必要な時間が処理サ
イクルの長さに比較して小さく保たれている。
十分なゾーンが形成されている。しかしながら、ゾーン
の数は所望の正確さを得るために必要な数以上の最小数
に維持されており、これによって各処理サイクルの間に
おいてゾーンの通過を検知するのに必要な時間が処理サ
イクルの長さに比較して小さく保たれている。
本発明の他の態様、目的および利点は図面、詳細な説
明および請求の範囲を検討することによって明らかにな
る。
明および請求の範囲を検討することによって明らかにな
る。
装置10の作動中において、内燃機関21が通常の速度で
適正に作動している場合を考える。速度センサ24はディ
スク14の回転に反応して時間変化ディジタル信号を発す
る。この信号はディスクの速度と歯18の幅に依存するデ
ューティサイクルに関連した周波数を有する。マイクロ
プロセッサ46はセンサ24が発した信号に応答して各トラ
ンジションにおいて中断ルーチンを実行する。中断ルー
チンは各ゾーン期間を計算することによって速度ルック
アップテーブルを維持する。さらに、中断ルーチンは、
現在受信しているゾーンの状態が第一部分ゾーン16c〜1
6t、16v〜16xであるか、あるいは第二部分ゾーン16a、1
6b、16uであるかを決定することによってゾーンルック
アップテーブルをも維持する。
適正に作動している場合を考える。速度センサ24はディ
スク14の回転に反応して時間変化ディジタル信号を発す
る。この信号はディスクの速度と歯18の幅に依存するデ
ューティサイクルに関連した周波数を有する。マイクロ
プロセッサ46はセンサ24が発した信号に応答して各トラ
ンジションにおいて中断ルーチンを実行する。中断ルー
チンは各ゾーン期間を計算することによって速度ルック
アップテーブルを維持する。さらに、中断ルーチンは、
現在受信しているゾーンの状態が第一部分ゾーン16c〜1
6t、16v〜16xであるか、あるいは第二部分ゾーン16a、1
6b、16uであるかを決定することによってゾーンルック
アップテーブルをも維持する。
マイクロプロセッサ46は相当に低い頻度ではあるが、
歯車同定ルーチンをも実行する。この歯車同定ルーチン
は回転方向を同定し、さらに、シリンダー基準ゾーン16
u、16a、16e、16i、16m、16qの位置を同定するという二
つの機能を奏する。歯車同定ゾーンは第二部分ゾーン16
a、16b、16uの間の距離を計算し、それらの距離と一組
の既知の距離との比較を行う。これらの一組の既知の距
離と一致していないということは回転方向が適正でない
ということを示す。歯車同定ルーチンがこのような距離
の不一致を発見すると、エンジンは燃料噴射手段駆動源
が停止されることによって即座に停止される。あるい
は、計算された距離が既知の一組の距離の一つに対応す
る場合には、その計算された距離はシリンダー基準ゾー
ン16u、16a、16e、16i、16mおよび16qを決定するための
基本情報をも含む。例えば、シリンダー基準ゾーン16u
および16aもまた第二部分ゾーンである場合である。こ
のように、計算された距離を既知の距離と組み合わせる
ことによって、歯車同定ルーチンは、TDC1およびTDC2に
先行する二つのゾーンであるところのゾーンの位置を知
ることができる。他のシリンダー基準ゾーンはTDC1の位
置に４の倍数を加算することによって計算される。
歯車同定ルーチンをも実行する。この歯車同定ルーチン
は回転方向を同定し、さらに、シリンダー基準ゾーン16
u、16a、16e、16i、16m、16qの位置を同定するという二
つの機能を奏する。歯車同定ゾーンは第二部分ゾーン16
a、16b、16uの間の距離を計算し、それらの距離と一組
の既知の距離との比較を行う。これらの一組の既知の距
離と一致していないということは回転方向が適正でない
ということを示す。歯車同定ルーチンがこのような距離
の不一致を発見すると、エンジンは燃料噴射手段駆動源
が停止されることによって即座に停止される。あるい
は、計算された距離が既知の一組の距離の一つに対応す
る場合には、その計算された距離はシリンダー基準ゾー
ン16u、16a、16e、16i、16mおよび16qを決定するための
基本情報をも含む。例えば、シリンダー基準ゾーン16u
および16aもまた第二部分ゾーンである場合である。こ
のように、計算された距離を既知の距離と組み合わせる
ことによって、歯車同定ルーチンは、TDC1およびTDC2に
先行する二つのゾーンであるところのゾーンの位置を知
ることができる。他のシリンダー基準ゾーンはTDC1の位
置に４の倍数を加算することによって計算される。
一旦、シリンダー基準ゾーンの位置がわかると、中断
ルーチンはその時点において評価されているゾーン16を
既知のシリンダー基準ゾーンと比較することが可能にな
る。この既知のゾーンとの組み合わせによって中断ルー
チンは時間遅延および時間信号を燃料噴射手段駆動源に
送ることが可能になる。この手順は、各ゾーンを評価し
ている速度および時間信号の各上昇エッジにおいて繰り
返される。
ルーチンはその時点において評価されているゾーン16を
既知のシリンダー基準ゾーンと比較することが可能にな
る。この既知のゾーンとの組み合わせによって中断ルー
チンは時間遅延および時間信号を燃料噴射手段駆動源に
送ることが可能になる。この手順は、各ゾーンを評価し
ている速度および時間信号の各上昇エッジにおいて繰り
返される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｐ 3/488 Ｇ０１Ｐ 3/488 Ｃ 13/04 13/04 Ｃ (56)参考文献 特開 昭50−81660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−129320（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−31406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−126207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−25777（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−66318（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−183868（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3916863（ＵＳ，Ａ) 米国特許4519362（ＵＳ，Ａ) 米国特許4356447（ＵＳ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】回転軸（15）の回転速度、回転角度位置お
よび回転方向を求める装置（10）であって、 前記回転軸（15）と同期して回転可能であり、連続した
等円周距離の複数の円周ゾーン（16a〜16x）を有するデ
ィスク（14）を備え、各ゾーン（16a〜16x）は前記ディ
スク（14）の中心から所定の第一半径距離に位置する第
一領域（18a〜18x）と、前記ディスク（14）の中心から
所定の第二半径距離に位置する第二領域（20a〜20x）と
を有し、前記第二半径距離は前記第一半径距離とは異な
り、前記連続した円周ゾーン（16a〜16x）の第一部分
（16c〜16t,16v〜16x）は等円周距離の第一領域（18c〜
18t,18v〜18x）を有し、前記連続した円周ゾーン（16a
〜16x）の第二部分（16a,16b,16u）は等円周距離の第一
領域（18a,18b,18u）を有し、前記第二部分の第一領域
の等円周距離は前記第一部分の第一領域の円周距離とは
異なり、 前記ディスク（14）の中心から所定の半径距離に配置さ
れ、前記円周ゾーン（16a〜16x）を検知する関係にある
固定センサ（24）を備え、該固定センサ（24）は前記円
周ゾーン（16a〜16x）の通過に応答して一連の信号を発
するように構成されており、 計算手段（135）を備え、該手段（135）は、信号を受信
し、該信号の周波数に応じて前記ディスク（14）の角速
度を計算し、前記連続した円周ゾーン（16a〜16x）の前
記第二部分（16a,16b,16u）のうちから選択した一つの
ゾーン（16u）を表す信号を受信して前記ディスク（1
4）の角度位置を計算し、所定の順番にある前記第一部
分（16c〜16t,16v〜16x）および前記第二部分（16a,16
b,16u）を表す前記信号の中から選択された一つの信号
を受信して回転方向を求めるものである、ことを特徴と
する装置（10）。 - 【請求項２】前記円周ゾーン（16a〜16x）の前記第一部
分（16c〜16t,16v〜16x）の前記第一領域（18c〜18t,18
v〜18x）は各円周ゾーン距離の約80％を占めるものであ
ることを特徴とする請求項（１）記載の装置（10）。 - 【請求項３】前記連続した円周ゾーン（16a〜16x）の前
記第二部分（16a,16b,16u）は前記第一領域（18a,18b,1
8u）は各円周ゾーン距離の約50％を占めるものであるこ
とを特徴とする請求項（１）記載の装置（10）。 - 【請求項４】前記円周ゾーン（16a〜16x）の前記第二部
分（16a,16b,16u）の前記連続した円周ゾーン（16c〜16
t,16v〜16x）の複数の第一部分の中間に配置された一つ
のゾーン（16u）を有していることを特徴とする請求項
（１）記載の装置（10）。 - 【請求項５】前記一つのゾーン（16u）の第二領域（20
u）円周距離は他の全ての残りのゾーンの第二領域円周
距離よりも大きいことを特徴とする請求項（４）記載の
装置（10）。 - 【請求項６】前記連続した円周ゾーン（16a〜16x）の前
記第二部分（16a,16b,16u）は前記一つのゾーン（16u）
から所定の円周距離において前記連続した円周ゾーンの
複数の第一部分の中間に二つの隣接した連続ゾーン（16
a,16b）を有していることを特徴とする請求項（４）記
載の装置（10）。 - 【請求項７】前記手段（135）は処理手段（167）を備え
ており、該処理手段（167）は、前記円周ゾーン（16a〜
16x）の各第二部分（16a,16b,16u）の位置を定期的に求
め、前記第二部分（16a,16b,16u）の第一、第二ゾーン
と第二、第三ゾーンとの間の距離を計算し、この計算さ
れた距離を複数の所定の距離と体系的に比較し、計算さ
れた距離が前記所定の距離のうちの少なくとも一つと等
しいときに第一回転信号を発し、計算された距離が前記
所定の距離のいずれとも等しくないときに第二回転信号
を発し、前記第一回転信号を受信したときに第一方向に
回転していることを示す信号を発し、前記第二信号を受
信したときに第二方向に回転していることを示す信号を
発することを特徴とする請求項（５）記載の装置（1
0）。 - 【請求項８】前記処理手段（167）は手段（150）を有
し、該手段（150）は、各ゾーン（16a〜16x）の第一領
域（18a〜18x）および第二領域（20a〜20x）の円周距離
を求め、前記第一領域（18a〜18x）および前記第二領域
（20a〜20x）の半期と比較し、前記第一領域（18a〜18
x）の半分の距離が前記第二領域（20a〜20x）の距離よ
り大きいときに前記ゾーン（16a〜16x）がゾーンの前記
第一部分（16c〜16t,16v〜16x）の一つであることを示
す信号を発し、前記第一領域（18a〜18x）の半分の距離
が前記第二領域（20a〜20x）の距離より小さいときに前
記ゾーン（16a〜16x）がゾーンの前記第二部分（16a,16
b,16u）の一つであることを示す信号を発することを特
徴とする請求項（７）記載の装置（10）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/308,909 US4972332A (en) | 1987-07-28 | 1988-12-09 | Apparatus for determining the speed, angular position and direction of rotation of a rotatable shaft |
| PCT/US1988/004357 WO1990006517A1 (en) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | Apparatus for determining the speed, angular position and direction of rotation of a rotatable shaft |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03503447A JPH03503447A (ja) | 1991-08-01 |
| JP2721413B2 true JP2721413B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=26778124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1501423A Expired - Lifetime JP2721413B2 (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 回転軸の速度、角度位置および回転方向を求める装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0398909B1 (ja) |
| JP (1) | JP2721413B2 (ja) |
| AU (1) | AU626828B2 (ja) |
| BR (1) | BR8807887A (ja) |
| CA (1) | CA2003708A1 (ja) |
| DE (1) | DE3883012T2 (ja) |
| WO (1) | WO1990006517A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100852816B1 (ko) * | 1999-12-24 | 2008-08-18 | 로베르트 보쉬 게엠베하 | 신호 센서에서의 극 반전을 검출하기 위한 방법 및 장치 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0450771A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Hitachi Ltd | 速度検出器 |
| DE4193594T1 (ja) * | 1991-05-31 | 1993-05-13 | Caterpillar Inc., Peoria, Ill., Us | |
| US5337717A (en) * | 1991-05-31 | 1994-08-16 | Caterpillar Inc. | Timing control for an engine having a capacitor discharge ignition system |
| WO1993009393A1 (en) * | 1991-11-06 | 1993-05-13 | Orbital Engine Company (Australia) Pty. Limited | Method and apparatus for determining position of a body in cyclic movement |
| DE4414280A1 (de) * | 1994-04-23 | 1995-10-26 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Erfassung der Drehbewegung eines Zahn- oder Nockenrads |
| EP0766263B1 (en) * | 1995-09-29 | 2002-08-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control rod drive mechanism |
| AUPN667595A0 (en) * | 1995-11-20 | 1995-12-14 | Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited | Electronic position and speed sensing device |
| DE19837331B4 (de) * | 1997-08-26 | 2005-06-23 | Acam-Messelectronic Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer Drehbewegung |
| DE10160450A1 (de) * | 2001-12-08 | 2003-06-18 | Philips Intellectual Property | Anordnung zum Detektieren der Bewegung eines Encoders |
| DE102004010948B4 (de) * | 2004-03-03 | 2008-01-10 | Carl Freudenberg Kg | Winkelmesseinrichtung |
| JP5195610B2 (ja) * | 2009-04-22 | 2013-05-08 | 株式会社デンソー | 回転角度検出装置 |
| CN103397920A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-11-20 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 柴油机凸轮轴信号采集系统 |
Family Cites Families (8)
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