JP3174317B2 - 内燃機関の回転数検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関の回転数検出方法、更に詳細に
は、内燃機関の軸と結合されたセグメントホイールのセ
グメントを検出し、セグメントホイールの表面に関係す
るパルス列からセグメント回転数値を形成する処理装置
にパルス列を出力するセンサを備えた内燃機関の回転数
検出方法に関する。

［従来の技術］ 内燃機関において開ループあるいは閉ループ制御を行
う場合、例えば電子ディーゼル燃料噴射制御（EDC）を
行う場合に、内燃機関の回転数に関する正確なデータが
必要である。回転数を検出し回転数を処理することに関
して、できるだけ迅速に回転数を検出して処理すること
が要求され、それによって位相の遅れをできるだけ小さ
く抑えると共に、できるだけ正確に回転数を検出して、
内燃機関の燃焼工程においてもたらされる回転数変動を
抑制することが必要である。

分当り1200回転より少ない、比較的低い回転数の場合
には、通常は回転数は第１図に示すようなカーブを示
す。この場合、平均の回転数に内燃機関の動作サイクル
で周期的に変動する成分が重畳されている。

回転数を検出する従来の方法においては、例えばクラ
ンク軸あるいはカム軸に固定されたセグメントホイール
を用いて回転数の検出が行われる。その際、セグメント
ホイールは誘導性センサあるいはホールセンサによって
検出される。センサからはパルス列が出力され、そのパ
ルス列の間隔から回転数が検出される。第１図の下部に
はこのようにして得られたセグメント回転数NSの時間に
関するカーブが記載されている。

このセグメント回転数の数に基づいて平均値を形成す
れば、さらに正確な回転数値が得られる。しかし、ドイ
ツ特許公開公報DE−OS3223328に記載されているよう
に、このようにして求められた回転数値では、点火、噴
射等を最近のデータマップ値で制御するには十分ではな
い。従ってDE−OS3223328では、内燃機関の動作サイク
ルにおいて周期的に変動する信号、例えば回転数を周期
毎にクランク軸に同期させて検出し、処理装置例えば計
算ユニットにおいて処理して、正確な平均値を得ること
が提案されている。

しかしDE−OS3223328に記載されている装置には、回
転数の平均値を計算するために周期毎の測定値しか用い
ておらず、ノイズパルスが発生した場合には回転数平均
値の形成に誤差が発生する恐れがあるという欠点があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、上記の従来の欠点を解決することで
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は本発明によれば、内燃機関の軸と結合され
たセグメントホイールを検出して、セグメントホイール
の表面に関係し、回転数に応じたパルス列を処理装置に
出力するセンサを備え、前記処理装置において前記パル
ス列からセグメント回転数値が形成され、その場合、複
数のセグメント回転数値から平均回転数が形成される内
燃機関の回転数検出方法において、 平均回転数ＮAがセグメント回転数値NSから、νを時点
として、 ＮA（ν）＝Ａ×NS（ν）＋Ｂ×NS（ν−１）＋Ｃ×NS
（ν−２） の式に従って形成され、 上記係数Ａ、Ｂ、Ｃが、次に示す３つの条件、すなわ
ち、 イ）パルス列の周波数が低い場合に、各係数Ａ、Ｂ、Ｃ
の和が１となる、 ロ）パルス列の周波数が低い場合に、回転数の不均一性
が抑圧される、 ハ）平均回転数ＮAと実際のセグメント回転数値NS間の
位相差が所定のパルス列周波数で０となるか、あるいは
平均回転数ＮAと実際のセグメント回転数値NS間の位相
差が、所定のパルス列周波数で、回転数検出時に位相遅
れが発生しないような位相差である、 の条件が満たされるように、定められる構成によって解
決される。

［作用］ このような構成の本発明方法によれば、回転数を検出
するのに多数の測定値を使用することができ、回転数を
検出するのに使用される個々の測定値を異なる係数で重
み付けすることができ、この重み付け係数を異なる条件
に合わせて設定できるという利点が得られる。それによ
って迅速かつ正確に回転数を検出することができ、回転
数特性の非均一性を抑圧することができる。

［実施例］ 内燃機関の回転数を検出するために、内燃機関の軸と
結合され周面に多数の（区別できる）セグメントないし
マーキングを有するセグメントホイールがセンサによっ
て検出され、このセンサの出力信号が処理装置、例えば
コンピュータに供給される。セグメントホイールとして
は、表面に凹部あるいは突出部を有するホイール、磁気
的な領域と非磁気的な領域を有するホイールあるいは、
原則として表面に区別可能なマーキングを有するホイー
ルが用いられる。センサとしてはホールセンサ、誘導性
センサなどのセンサが用いられる。なお、ホイールの種
類と選択するセンサのタイプを一致させることが必要で
ある。

この種のセンサから出力される出力信号はセグメント
回転数値NS（ν−２）、NS（ν−１）、NS（ν）、NS
（ν＋１）…であって、回転数処理装置の入力値とな
る。回転数を処理する装置の出力には実際の時点νにお
ける実際の回転数ＮA（ν）が得られる。時点νにおけ
るこの実際の回転数を検出するために、下記の式（アル
ゴリズム）が用いられる。

ＮA（ν）＝Ａ×NS（ν）＋Ｂ×NS（ν−１） ＋Ｃ×NS（ν−２）＋Ｄ×NS（ν−３）＋… （１） 従って回転数ＮAは、それぞれ所定の係数で重み付さ
れた多数の個別回転数値NSの合計から求められる。これ
らの係数は以下のようにして定められる。計算の手間を
簡略化するため、及び入手できる付加的条件の数に従っ
てこの式は次のように縮小される。

ＮA（ν）＝Ａ×NS（ν）＋Ｂ×NS（ν−１） ＋Ｃ×NS（ν−２）… （２） 係数Ａ、Ｂ、Ｃを決定するために、式２において３つ
の条件が設定される。

条件１ パルス列の周波数が低い場合には式において増幅率＝
１とする。従って、次の関係とする。

Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝１ （３） 条件２ パルス列の周波数が低い場合には、回転数の不均一性
を抑圧する。これは平均値の形成を意味する。従って式
に対する第２の条件は次の式によって与えられる。

Ａ＋Ｃ＝Ｂ （４） 条件３ さらに式に対する第３の条件として、位相特性を所定
に定めることである。従って係数Ａ、Ｂ、Ｃを求めるた
めの第３の条件が得られる。この位相特性の例として
は、次のようなものが考えられる。

ｆをパルス列の周波数、φを平均回転数ＮAと実際の
セグメント回転数値NS間の位相差として、 ａ）ｆ＝5Hzの場合、φ＝０とする。

ｂ）ｆ＝5Hzの場合の位相進みは回転数測定における位
相遅れに相当する。それによって全体として、すなわち
回転数を検出しかつ回転数を処理する場合に位相の遅れ
は生じない。

第３の条件を満たすために、位相角φが計算される。
この計算は（２）式を周波数領域に変換することによっ
て行われる。従って（５）式はこのようにして得られた
周波数に関する平均回転数ＮA（ｓ）を示す。（５）式
を数学的に知られているように変換することによって
（６）式と（７）式が得られる。（７）式は位相に関す
る関係を示し、（６）式と（７）式に出てくる項Taはサ
ンプリング時間に相当する。

ＮA（ｓ）＝Ａ×NS（ｓ）＋Ｂ×NS（ｓ）×e^-S ＋Ｃ×NS（ｓ）×e^-2S （５） （ＮA（ｓ）/NS（ｓ））＝Ａ＋Bx（coswTa−jsinwTa） ＋Cx（cosw2Ta−j x sinw2Ta） （６） φ＝arctan（虚数部／実数部）＝arctan ｛（−B x sinwTa＋C x sin2wTa）／ （Ａ＋B x coswTa＋Cxcos2wTa）｝ （７） 係数の決定 （３）式と（４）式からＢについて、Ｂ＝1/2の値が得
られる。さらにNm＝700回転／分に相当するサンプリン
グ時間Ta＝0.0146秒を有する例１について、ＡとＣに関
して次のような値が得られる。

Ａ＝0.723、Ｃ＝−0.277 このようにして得られた係数によれば（２）式は次の
ように示される。

ＮA（ν）＝0.723×NS（ν） ＋0.5×NS（ν−１） −0.277×NS（ν−２） 第２図は、前述の説明に従って計算した平均回転数Ｎ
Aに対して平均回転数ＮAとセグメント回転数NSを時間に
対して図示したものである。平均回転数ＮAは、式に対
する上述した所定の条件を加味することによりセグメン
ト回転数NSに対して位相遅れを有しないことがわかる。
係数を求める場合、他の条件を設定することによって回
転数ＮAに他の特性を与えることができる。従ってそれ
ぞれ条件を設定することによって、平均回転数ＮAを求
める場合に、求めるべき所定の平均回転数に対する条件
を満たすことができるような方法を選択することができ
る。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ノ
イズパルスが発生した場合にも回転数平均値の形成に誤
差が発生することのない内燃機関の回転数検出方法を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、内燃機関の回転数を時間に関して示した線
図、第２図は本発明方法による位相遅れのない平均回転
数とセグメント回転数を示す線図である。 ＮA……実際の回転数 NS……セグメント回転数

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−120280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/481 - 3/489 G01D 1/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の軸と結合されたセグメントホイ
   ールを検出して、セグメントホイールの表面に関係し、
   回転数に応じたパルス列を処理装置に出力するセンサを
   備え、前記処理装置において前記パルス列からセグメン
   ト回転数値が形成され、その場合、複数のセグメント回
   転数値から平均回転数が形成される内燃機関の回転数検
   出方法において、 平均回転数ＮAがセグメント回転数値NSから、νを時点
   として、 ＮA（ν）＝Ａ×NS（ν）＋Ｂ×NS（ν−１）＋Ｃ×NS
   （ν−２） の式に従って形成され、 上記係数Ａ、Ｂ、Ｃが、次に示す３つの条件、すなわ
   ち、 イ）パルス列の周波数が低い場合に、各係数Ａ、Ｂ、Ｃ
   の和が１となる、 ロ）パルス列の周波数が低い場合に、回転数の不均一性
   が抑圧される、 ハ）平均回転数ＮAと実際のセグメント回転数値NS間の
   位相差が所定のパルス列周波数で０となるか、あるいは
   平均回転数ＮAと実際のセグメント回転数値NS間の位相
   差が、所定のパルス列周波数で、回転数検出時に位相遅
   れが発生しないような位相差である、 の条件が満たされるように、定められることを特徴とす
   る内燃機関の回転数検出方法。