JP3476360B2 - クランク角センサの診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのクラン
ク角センサの異常を診断する装置に関し、詳しくは診断
検出装置に関し、詳しくは、異常診断を正しく行えるよ
うに実行条件を設定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各気筒毎の制御基準となる位
置（例えば４気筒では180 °ＣＡ）毎にパルス信号（基
準角度信号）を出力すると共に、単位クランク角度毎に
パルス信号（単位角度信号）を出力するクランク角セン
サを設け、前記基準角度信号が出力された直後の単位角
度信号（又は直後の単位角度信号から所定数だけ後の単
位角度信号）を制御基準位置として、点火時期や燃料噴
射タイミングを制御することが行われていた。

【０００３】なお、クランク角センサとして、前記基準
角度信号をカム軸の回転に同期して出力するカムセンサ
と、単位角度信号を出力するクランク角センサとを別個
に備えたものも一般化している。また、ホール素子を使
用したクランク角センサが開発中である。このものは、
図４に原理を示すように、周面にＮ極とＳ極とを交互に
設けた回転磁石にホール素子を近接して配置し、回転磁
石の回転により周期的に変動するホール電圧の周波数を
検出することにより回転速度を検出するようにしたもの
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記クラン
ク角センサに異常があると、エンジン制御に異常を来す
ため、近年では、クランク角センサの異常診断が義務づ
けられている。前記異常診断を正しく実行するための条
件として、従来、診断を行うＣＰＵが異常判定されてい
ないこと、エンジン回転が安定していること、前記カム
センサとクランク角センサとを別個に備えたものでは、
互いに他方の信号が出力されていること、などを含んで
いる。

【０００５】しかしながら、これら診断を行うセンサ以
外の環境条件が成立していても、例えば、前記ホール素
子を使用したクランク角センサや光電式のクランク角セ
ンサなど、センサの素子に供給される電圧が不足する
と、センサ自体は正常であっても正常な出力（ホール素
子型ではホール電圧) が得られず、異常と誤診断してし
まう可能性があった。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、クランク角センサの異常診断の実行
条件をより適切に設定することにより、誤診断を防止で
きるようにしたクランク角センサの診断装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、電圧を供給されて動作し、エンジンの回転に
同期した検出信号を出力するクランク角センサの異常を
診断する装置において、前記異常診断の実行条件とし
て、クランク角センサの正常時のセンサ出力を保障する
供給電圧条件を含み、該供給電圧条件の非成立時は診断
をキャンセルすることを特徴とする。

【０００８】かかる構成によると、供給電圧が不足して
クランク角センサの正常時のセンサ出力が保障されない
ような場合には、クランク角センサの異常診断がキャン
セルされる。また、請求項２に係る発明は、前記供給電
圧条件の成否は、クランク角センサに電圧を供給する電
源電圧に基づいて判定されることを特徴とする。

【０００９】かかる構成によると、電源電圧がクランク
角センサの正常時のセンサ出力を保障する電圧を供給で
きる保障下限電圧未満の場合には、クランク角センサの
異常診断がキャンセルされる。また、請求項３に係る発
明は、前記供給電圧条件の成否は、クランク角センサへ
の供給電圧に直接基づいて判定されることを特徴とす
る。

【００１０】かかる構成によると、クランク角センサへ
の供給電圧がクランク角センサの正常時のセンサ出力を
保障する保障下限電圧未満の場合には、クランク角セン
サの異常診断がキャンセルされる。また、請求項４に係
る発明は、クランク角センサは、ホール素子を使用した
センサであることを特徴とする。

【００１１】かかる構成によると、ホール素子への供給
電圧が不足してクランク角センサの正常時のセンサ出力
が保障されないような場合には、クランク角センサの異
常診断がキャンセルされる。また、請求項５に係る発明
は、クランク角センサは、各気筒の基準位置に対応する
検出信号と、一定角度毎の検出信号とを出力することを
特徴とする。

【００１２】かかる構成によると、クランク角センサは
各気筒の基準位置に対応する検出信号と、一定角度毎の
検出信号とを出力し、これら信号に基づいてエンジンの
回転速度の検出や、所定の制御基準位置での点火時期制
御や燃料噴射制御等が行われる。また、請求項６に係る
発明は、クランク角センサは、カム軸の回転に同期して
前記各気筒の基準位置に対応する検出信号を出力する第
１クランク角センサと、クランク軸の回転に同期して前
記一定角度毎の信号を出力する第２クランク角センサ
と、から構成されることを特徴とする。

【００１３】かかる構成によると、第１クランク角セン
サが各気筒の基準位置に対応する検出信号を出力し、第
２クランク角センサが一定角度毎の信号を出力し、これ
ら信号に基づいてエンジン回転速度の検出や点火時期,
燃料噴射制御等が行われる。

【００１４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、クランク
角センサへの供給電圧の不足のために、クランク角セン
サが正常であるのに異常であると誤診断されることを防
止でき、診断精度が向上する。請求項２記載の発明によ
ると、別途検出される電源電圧を流用することなどによ
り、供給電圧条件の成否を容易に判定することができ
る。

【００１５】請求項３記載の発明によると、クランク角
センサに直接供給される電圧に基づいて供給電圧条件の
成否を正確に判定することができる。請求項４記載の発
明によると、ホール素子を使用するクランク角センサの
異常診断に適用できる。請求項５記載の発明によると、
各気筒の基準位置に対応する検出信号と、一定角度毎の
検出信号とを出力して、エンジン回転速度の検出や点火
時期、燃料噴射制御等に用いられるクランク角センサの
異常診断に適用できる。

【００１６】請求項６記載の発明によると、カム軸近傍
に装着されて前記各気筒の基準位置に対応する検出信号
を出力する第１クランク角センサと、クランク軸近傍に
装着されて前記一定角度毎の信号を出力する第２クラン
ク角センサとを別個に備えたクランク角センサの異常診
断に適用できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は、実施の形態におけるエンジンを示す図で
あり、この図に示すエンジン１は、後述するように、筒
内噴射式の火花点火ガソリンエンジンである。但し、エ
ンジン１を、筒内噴射式のガソリンエンジンに限定する
ものではなく、ポート噴射を行わせるエンジンであって
も良い。

【００１８】エンジン１には、エアクリーナ２を通過し
た空気が、スロットル弁３で計量され、吸気弁４を介し
てシリンダ内に吸引される。電磁式の燃料噴射弁５は燃
焼室内に直接燃料（ガソリン）を噴射する構成であり、
該燃料噴射弁５から噴射された燃料によってシリンダ内
に混合気が形成される。

【００１９】前記混合気は、点火栓６による火花点火に
よって着火燃焼し、燃焼排気は、排気弁７を介してシリ
ンダ内から排出され、触媒８で浄化された後に大気中に
放出される。マイクロコンピュータを内蔵したコントロ
ールユニット10は、前記燃料噴射弁５による燃料噴射及
び点火栓６による点火（図示しない点火コイルへの通
電）を制御するものであり、前記コントロールユニット
10には各種のセンサからの信号が入力される。

【００２０】前記各種センサとして、エンジン１の吸入
空気流量Ｑを検出するエアフローメータ11、排気中の酸
素濃度に感応して燃焼混合気の空燃比を検出する酸素セ
ンサ12，前記スロットル弁３の開度ＴＶＯを検出するス
ロットルセンサ13、冷却水温度Ｔｗを検出する水温セン
サ14が設けられる。また、カム軸に軸支したシグナルプ
レートからカム軸の回転に同期した検出信号を取り出す
センサであって、各気筒の行程位相差に相当する角度
（例えば４気筒エンジンでは180 °CA) 毎にパルス幅の
異なる基準信号ＣＡＭ（検出信号）を発生する第１クラ
ンク角センサとしてのカムセンサ15が設けられると共
に、クランク軸に軸支されたシグナルプレートからクラ
ンク軸の回転に同期した検出信号を取り出すセンサであ
って、一定角度毎（例えば10°CA毎）にポジション信号
ＰＯＳ（検出信号）を出力する第２クランク角センサと
してのクランク角センサ16が設けられる（図２参照) 。
これら、カムセンサ15及びクランク角センサ16は、セン
サ素子としてホール素子を使用している。

【００２１】コントロールユニット10は、前記カムセン
サ15から出力されるパルスの立ち上がりを基準位置とし
て判定し、該基準位置又は該基準位置から更にポジショ
ン信号ＰＯＳで所定数個後ろの位置を最終的な制御基準
位置ＲＥＦとして、点火制御，燃料噴射タイミングの制
御に用いる。また、コントロールユニット10は、前記カ
ムセンサ15及びクランク角センサ16の断線等の異常診断
を行う。

【００２２】以下に、カムセンサ15の異常診断のルーチ
ンを、図３のフローチャートに従って説明する。ステッ
プ（図ではＳと記す。以下同様) １では、カムセンサ15
からの信号出力，クランク角センサ16からの信号出力及
びこれらセンサに電圧を供給する電源電圧ＶB を入力す
る。

【００２３】ステップ２では、クランキング中であるか
否かを判定する。ステップ２でクランキング中でないと
判定されたときは、ステップ３へ進み、クランク角セン
サ16からポジション信号ＰＯＳを入力したか否かを判定
する。ステップ３で、ポジション信号ＰＯＳを入力した
と判定されたときは、エンジンの完爆後であって、か
つ、クランク角センサ16が正常に動作しているときであ
り、該条件が成立したときは、ステップ４へ進む。ま
た、ステップ２でクランキング中と判定され、又はステ
ップ３でポジション信号ＰＯＳを入力していないとき
は、ステップ５へ進みカムセンサ８の異常診断をキャン
セルする。

【００２４】ステップ４では、前記電源電圧ＶB が、前
記カムセンサ15が正常時に前記パルス信号ＣＡＭを検出
可能なレベルで出力しうる保障下限電圧（例えば６Ｖ)
以上あるか否かを判定する。そして、電源電圧ＶB が保
障下限電圧未満と判定されたときは、正常な診断が行え
ないと判断してステップ５で当該異常診断をキャンセル
する。

【００２５】電源電圧ＶB が保障下限電圧以上と診断さ
れたときは、ステップ６以降へ進み、カムセンサ８の異
常を診断する。まず、ステップ６では、前記カムセンサ
８から基準信号ＣＡＭを入力したか否かを判定し、入力
した場合にはステップ７でカムセンサ８は断線していな
いと診断する。

【００２６】ステップ６で基準信号ＣＡＭを入力してい
ないと判定された場合は、ステップ８へ進み、前回の基
準信号ＣＡＭ入力時から基準信号ＣＡＭを入力していな
い状態が所定時間継続したか否かを判定する。そして、
所定時間以上継続したときに、ステップ９でカムセンサ
８が異常（断線している) との診断を下す。

【００２７】クランク角センサ16についても、カムセン
サ８の診断と同様の診断が行われる。即ち、前記図３の
フローで、基準信号ＣＡＭの代わりに単位角度信号ＰＯ
Ｓを用いて、同様に診断すればよい。このようにすれ
ば、カムセンサ15，クランク角センサ16の異常診断を、
電源電圧ＶB がセンサ正常時に検出可能なレベルの信号
を出力する保障下限電圧以上であることを条件として実
行するようにしたため、センサへの供給電圧不足によっ
て正常であるのに異常と判定されるような誤診断を防止
でき、診断精度が向上する。

【００２８】尚、本実施の形態では、前記供給電圧条件
の成否を、センサに電圧を供給する電源電圧に基づいて
判定するものを示したが、センサ（ホール素子) への供
給電圧に直接基づいて判定するようにしてもよい。ま
た、カムセンサ15, クランク角センサ16は、ホール素子
を使用するものの他、光学式、電磁ピックアップを用い
るものであってもよい。また、基準信号と単位角度信号
を１つのクランク角センサで出力するものであってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成を
示す図。

【図２】実施の形態におけるカムセンサ及びクランク角
センサからの信号出力状態を示すタイムチャート。

【図３】実施の形態におけるカムセンサの異常診断ルー
チンを示すフローチャート。

【図４】ホール素子を使用したクランク角センサの動作
原理を示す図。

【符号の説明】

１ エンジン ５ 燃料噴射弁 ６ 点火栓 10 コントロールユニット 15 カムセンサ 16 クランク角センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−35141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−68618（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−76702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213714（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−129020（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−142448（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−962（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−963（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/42 - 3/489 G01B 7/30 G01P 21/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧を供給されて動作し、エンジンの回転
   に同期した検出信号を出力するクランク角センサの異常
   を診断する装置において、 前記異常診断の実行条件として、クランク角センサの正
   常時のセンサ出力を保障する供給電圧条件を含み、該供
   給電圧条件の非成立時は診断をキャンセルすることを特
   徴とするクランク角センサの診断装置。
2. 【請求項２】前記供給電圧条件の成否は、クランク角セ
   ンサに電圧を供給する電源電圧に基づいて判定されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のクランク角センサの診
   断装置。
3. 【請求項３】前記供給電圧条件の成否は、クランク角セ
   ンサへの供給電圧に直接基づいて判定されることを特徴
   とする請求項１に記載のクランク角センサの診断装置。
4. 【請求項４】クランク角センサは、ホール素子を使用し
   たセンサであることを特徴とする請求項１〜請求項３の
   いずれか１つに記載のクランク角センサの診断装置。
5. 【請求項５】クランク角センサは、各気筒の基準位置に
   対応する検出信号と、一定角度毎の検出信号とを出力す
   ることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つ
   に記載のクランク角センサの診断装置。
6. 【請求項６】クランク角センサは、カム軸の回転に同期
   して前記各気筒の基準位置に対応する検出信号を出力す
   る第１クランク角センサと、クランク軸の回転に同期し
   て前記一定角度毎の信号を出力する第２クランク角セン
   サと、から構成されることを特徴とする請求項５に記載
   のクランク角センサの診断装置。