JP3904621B2 - クランク角センサの異常検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準角信号を出力するクランク角センサの異常検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のクランク角センサの異常検出装置としては、例えば、特開平6−81706号公報に開示された装置がある。
この装置は、図5に示すように、吸入空気量を検出する空気量センサ1と,内燃機関の回転に応じて基準角度毎に出力されるクランク角センサ2と,クランク角センサ異常判定手段11と吸入空気量の流量判定手段12とを備えたコントロールユニット10より成り、各センサからの出力に基づいて異常判定を行う。
【0003】
次に動作を説明する。
スタータスイッチをONしてスタータを回したとき、機関が回転を始めると、空気量センサ1の出力は、図6に示すように、機関が回転していない初期状態値Cから、機関が回転して空気が吸入されることにより、正常な出力値側に移行する。この時、流量判定手段12は、空気量センサ1からの出力値が、所定値X(前記初期状態値Cよりも大きくて,かつ、クランキング時の出力の最低値Bより低い値に設定されている)よりも大きければ、機関が確実に回転している状態であると判定する。このように判定されたならば、次に、クランク角センサの異常判定に移行する。クランク角センサ2が正常であれば、所定のクランク角に対応したクランク角パルスがクランク角異常判定手段11に入力されて、このクランク角異常判定手段11で、クランク角センサが正常であると判定されるが、クランク角センサが異常であればクランク角パルスがクランク角異常判定手段11に入力されない。この場合、この従来装置では、なんらかの要因での瞬断時に、短期間一時的にクランク角パルスが検出されないようなことも考慮して、クランク角パルスが検出されなかったらすぐに異常であると検出しないで、クランク角パルスが連続して所定時間(経過時間2,例えば1秒程度)以上検出されなかった場合に初めて異常であるとする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の装置では、流量判定手段12での判定値である所定値Xを、値C<所定値X<値Bの範囲で設定する必要があるが、一般に、値Cと値Bとの差は図7に示すようにわずかであり(だいたい0.4V以下)、その上、センサ出力は、吸気温度や密度,供給電圧などに影響され、また、センサの量産ばらつきによる誤差がある。このようなことから、値Cと値Bとの間に所定値を設定することは根本的に困難である。
【0005】
また、低温時においてバッテリの起電力が落ちていたり,バッテリが弱っていたりしている場合において、スタータを回すと、クランキング時の空気量センサの出力波形としては図8に示すような波形が得られる。このような出力波形の場合は図8からも明らかなように、値C≧値Bという条件なので、値C以上かつ値B以下に所定値Xを設定することは不可能であり、値C以上のどこに所定値を設定したとしても、判定もれを起こす。すなわち、所定値は値C以下には設定できないので、図8の出力波形の谷間では、出力波形の値は所定値を下回る。そのため、経過時間2用のタイマは出力波形の谷間がくるたびにセットされ、いっこうに異常判定が行われなくなってしまう。つまり、いわゆる判定もれを起こすわけである。
【0006】
また、走行中など機関が回転している時に、何らかの原因で機関が停止した場合、ダクト内等にはまだ負圧が残っている。よって、機関が停止しているにもかかわらず、負圧がなくなるまで外気を吸い込むため、図9のように、空気量センサからは空気流量があるとの信号が出る。すると、誤判定をしてしまうことになる。すなわち、従来技術では、空気量センサ1の出力値が所定値X以上である場合に機関が確実に運転されていると判断し、その後、クランク角センサ2の異常判定に移行する。従って、エンストした時、負圧により、空気量センサ1の出力が所定値X以上である場合にクランク角センサ2の異常判定に移行し、クランク角センサ2の出力があるか否かによってクランク角センサの異常判定を行うが、このとき、クランク角センサ2の出力がないため、クランク角センサ2が異常でないのに異常と判断してしまう。
【0007】
結局、従来のクランク角センサの異常検出装置では、走行時のエンストなどの場合に、クランク角センサは正常であるのに異常と判定したり(誤判定)、低温時やバッテリが弱っている場合、異常であるのにその異常を検出できないこと(判定もれ)があり、信頼性が低いという課題があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1のクランク角センサの異常検出装置は、吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Dと最小値Bとの間に設定された所定値K1とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時において、クランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回ってから設定時間T3が経過する間に前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を下回っている状態が一定時間T1以上継続せずに前記設定時間T3が経過し、かつ、前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回ってから前記設定時間T3が経過するまでに前記クランク角センサからの出力がない場合には、前記クランク角センサが異常であると判定することを特徴とする。
請求項2のクランク角センサの異常検出装置は、吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Dと最小値Bとの間に設定された所定値K1とを備え、前記設定手段は、前記内燃機関の機関運転中に前記内燃機関が停止した後にクランク角センサからのクランク角信号を入力しなくなってから内燃機関のダクト内の負圧の影響によって前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回っている状態から前記所定値K1を下回るまでの時間に設定された一定時間T2内は、クランク角センサの異常を決定する設定時間T3の経過を開始しないことにより、クランク角センサの異常検出を禁止したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明によるクランク角センサの異常検出装置の実施の形態1を示すブロック構成図であり、本実施の形態1による装置は、吸入空気状態を検出する空気量センサ1と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサ2と、これら空気量センサ1,クランク角センサ2からの出力に基づいてクランク角センサの異常判定を行う判定手段としてのクランク角センサ異常判定手段11Aと、前記空気量センサ1の出力値が正常出力側か否か,すなわち後述する所定値より大きいか否かを判定する流量判定手段12と、スタータによって内燃機関を回転させるクランキング時の空気量センサ1の出力値が所定値を下回ってから一定時間経過する間は、空気量センサ1の出力値が正常出力側であるとみなす判定維持手段13と、クランク角センサ2から出力があるか否かを判定する回転判定手段14とを備え、11A〜14で示す手段は、図2,図4のフローを実現するためのプログラムを実行するコントロールユニット10Aにより構成される。
【0010】
次に、コントロールユニット10Aによるクランク角センサ2の異常検出処理の実施の形態1を図2,3に基づいて説明する。
まず、ステップS1で、現在の空気流量はある所定値K1と比べられる。この所定値K1は図7の値Cと値Dとの間の例えば値Aに設定する。すなわち、内燃機関が回転していない状態での空気量センサ1の出力値(図7の値C)と,スタータによって内燃機関を回転させるクランキング時の空気量センサ1の出力値の最大値(図7の値D)と,の間に設定するわけである。
ステップS1において、空気流量が所定値K1より大である時は、ステップS21へ進み、カウンタ1を一定時間T1にセットする。逆に、空気流量が所定値K1以下である場合は、ステップS22でカウンタ1を0へ向けて1つカウントダウンする。
ステップS21,S22のいずれかを行った後は、ステップS3へ進み、クランク角センサ2から信号が出ているか否かを判定する。クランク角センサ2から信号が出ていた時は、ステップS72へ進み、クランク角センサ2の出力がない場合はステップS5へ進む。
ステップS5で、カウンタ1を0と比較し、0より大きい場合はステップS71へ、0の場合はステップS72へ進む。そして、ステップS71ではカウンタ3を0へ向けて1つ減算し、ステップS8へ進む。ステップS72ではカウンタ3を設定時間T3にセットし、ステップS8へ進む。
ステップS8ではカウンタ3の値と0とを比べ、0と等しい場合は、ステップS91でクランク角センサ2は故障であると判定して終了する。カウンタ3の値が0より大きい場合はステップS92でクランク角センサ2は正常であると判定して終了する。以上の動作を時間軸で示したのが図3である。
尚、図3は、スタータを起動する前から既にクランク角センサ2が故障している場合を例にしている。この場合、空気量センサ1の出力値が所定値K1を最初に越える前においては、図2のステップS22 , S3 , S5を経由し、ステップS72でカウンタ3がT3にセットされる。空気量センサ1の出力値が所定値K1を最初に越えた後は、ステップS2 1とステップS22とが繰り返されるが、その都度、ステップS71でカウンタ3が減算され続ける。そして、カウンタ3が0より大きい場合には、クランク角センサ2が正常であると判定され(ステップS92)、カウンタ3が0となった場合に、クランク角センサ2が異常であると判定される(ステップS91)。
【0011】
上記ステップS1を実行するためのプログラムと、このプログラムを処理するコントロールユニット10Aの機能が流量判定手段12に相当する。カウンタ3は従来装置の経過時間2用タイマと同じ目的のために設けられたものであって、所定値を従来と同じように設定すれば従来装置のタイマと同じように動作する。
しかし、本願では所定値K1を例えば図3のような出力波形の中心の値に設定する。即ち、図3,7のように、所定値K1をクランキング時の空気量センサ1の出力値の最大値Dと最小値Bとの間の値Aに設定したので、空気量センサ1の出力値が少しの間所定値K1を下回ることがあるが、空気量センサ1の出力値が少しの間所定値K1を下回ったとしても、カウンタ3がT3へセットされず、かつ、空気量センサ1の出力値が所定値K1より大きい状態、又は大きいとみなされる状態が、T3で設定される時間継続してクランク角センサ2からの信号が出力されない場合は必ず異常検出をするようにした。このようにカウンタ3を動作させるのが、カウンタ1と,このカウンタ1によるステップS21,S22,S5を実行するためのプログラムと,このプログラムを処理するコントロールユニット10Aの機能と,より成る制御手段である。
この制御手段は、空気量センサ1の出力値が所定値K1以上となってから設定時間(T3相当時間)経過した後、かつ、その間、空気量センサ1の出力値が前記所定値K1を下回った状態が一定時間(T1相当時間)以上継続しなかった場合、クランク角センサ2からの出力がなければカウンタ3は0となっている。すなわち、クランク角センサの異常を検出するのである。
つまり、この制御手段は、クランク角センサ2からの出力がない場合は、カウンタ3が0より大きいことを検出した場合にはクランク角センサ2を正常であると判定し(ステップS92)、カウンタ3が0であることを検出した場合にはクランク角センサ2を異常であると判定する(ステップS91)。
即ち、制御手段は、空気量センサ1の出力値が所定値K1を上回ってカウンタ3に設定された設定時間T3を経過する間に、空気量センサ1の出力値が前記所定値K1を下回った状態がカウンタ1に設定された一定時間T1以上継続せず、かつ、空気量センサ1の出力値が所定値K1を上回ってから設定時間T3が経過するまでの間にクランク角センサ2からの出力がない場合には、クランク角センサ2が異常であると判定する。
【0012】
また、カウンタ1にセットされる一定時間T1は、図3の出力の谷間の間の時間でカウントダウンが終了してしまうような値であったら、カウンタ3がT3にセットされてしまって意味がなくなるので、T1は出力の谷間の間でカウントダウンが終了しないように設定しなくてはいけない。つまり、図2のルーチンが例えばクロックに基づいて25msec間隔で行われるとした場合、出力波形の一周期間の間に行われる図2の処理の回数(すなわちクロック数)よりも大きく設定しておかなければならない。
また、ステップS22でのカウンタ1のカウントダウン処理は、空気量センサ1の出力値が前記所定値K1を下回ってから一定時間T1を経過する間は、空気量センサ1の出力値が正常出力側であるとみなす判定維持手段13に相当する。従って、このようにカウンタ1が動作するためにカウンタ3はセットされることなく、“0”になり、異常検出が必ず行われることになるわけである。
【0013】
この実施の形態1によれば、図7に示す値Dと値Bの差は、従来例での所定値Xの設定範囲である値Bと値Cの差よりも大きいため、故障判定のできる場合もふえ、又信頼性も向上する。
【0014】
実施の形態2.
また、従来例に、回転判定手段のみを加えた場合のクランク角センサの異常検出処理を図4に示す。尚、本形態は請求項2に対応する。ステップS1で、現在の空気流量と所定値K1とを比べる。空気流量が所定値K1より大である時は、ステップS3へ進み、所定値K1以下の場合はステップS72へ進む。ステップS3ではクランク角センサ2の出力の有無を調べ、出力のある場合はステップS41にてカウンタ2を一定時間T2にセットする。一方、ステップS3でセンサ2の出力がない場合はステップS42へ進み、カウンタ2を0へ向けて1つ減少させる。ステップS41,S42のいずれかを行った後はステップS6でカウンタ2の値と0とを比べる。0より大きい場合はステップS72へ進み、カウンタ3をT3へセットする。カウンタ2が0の場合は、ステップS71へ進み、カウンタ3を0へ向けて1つ減算する。ステップS71,S72の後はステップS8にて、カウンタ3の値と0とを比べる。カウンタ3が0より大であれば、ステップS92へ進み、クランク角センサ2は正常であると判定し、終了する。カウンタ3が0であれば、クランク角センサ2は異常と判定し、終了する。
【0015】
カウンタ2は、エンスト時の誤判定を防ぐために設けられたものであり、ステップS3が回転判定手段14に相当する。そしてステップS3,S6を実行するためのプログラム,コントロールユニット10,及びカウンタ2とで、内燃機関の停止を検出したときにカウンタ3に、クランク角センサ2の異常を検出するための情報(すなわち“0”)を設定しないようにして、クランク角センサ2の異常を検出しないように作動する制御手段を構成している。
具体的には、この制御手段は、内燃機関が停止してから一定時間T2内はクランク角センサ2の異常検出を禁止させるためのものである。この場合T2は、エンスト後、クランク角信号が入ってこなくなってからどれだけの時間、異常判定を禁止するかを定めるが、図9を見ると5秒程度は必要であると言える。
【0016】
例えば、機関運転中にエンストをした場合、図4においては、内燃機関が停止した後もダクト内に残っている負圧によって空気量センサ1の出力値が所定値K1を越えていると、ステップS3,S42,S6,S72を経由することによって、カウンタ3がT3にセットされ、その後、ステップS42によりカウンタ2が0となるまで減算される。この場合、カウンタ2が0となるまでの一定時間T2は、内燃機関の機関運転中に内燃機関が停止した場合において内燃機関のダクト内の負圧の影響によって空気量センサ1の出力値が所定値K1を上回っている状態から所定値K1を下回るまでの時間を見越して例えば上述した5秒程度に設定される。
即ち、カウンタ2が0となった後にカウンタ3が0になってしまう前に、ステップS1での判断で空気量センサ1の出力値が所定値K1を下回っていると判定されるように、カウンタ2による一定時間T2を設定する。これにより、カウンタ2が0となった後はステップS72によりカウンタ3がT3にセットされ続け、カウンタ3が0にならないので、ステップS91の処理が行われず、クランク角センサが異常でないので異常であると判断することが無くなる。
つまり、機関運転中にエンストして内燃機関が停止した場合は、カウンタ2に設定された一定時間T2が0になるまでは必ずクランク角センサ2が正常であると判定され(ステップS92)、カウンタ2が0になった後に空気量センサ1の出力値が所定値K1を下回った後もクランク角センサ2が正常であると判定されるので(ステップS92)、機機関運転中にエンストして内燃機関が停止した後の誤判定が無くなる。
即ち、図9のように、走行中にエンストをした時など、エンジンが停止してからも残っている負圧によって、空気流量センサからの出力値がK1をこえることがある。その場合も、カウンタ2により誤判定しない。
実施の形態2の場合は、機関運転中にエンストした場合などの従来例のような残負圧による誤判定はなくなる。
【0017】
上記「カウンタ3に、クランク角センサ2の異常を検出するための情報(すなわち“0”)を設定しないようにして、」とは、前記設定時間T3が設定されるカウンタ3をカウントアップさせないということである。つまり、図4でも明らかなように、ステップS1で空気流量がK1を越えており、ステップS3でクランク角センサ2から出力がなければ、ステップS6でカウンタ2が0になるまでの間は(つまり、内燃機関が停止(エンスト)してから一定時間T2内は)、ステップS72でカウンタ3がセットされ続けるため、カウンタ3は0にならずステップS8で「No」となることがなく、制御手段は設定時間T3の経過を開始しないため、ステップS92で必ずクランク角が正常であると検出され、ステップS91でのクランク角センサ2の異常検出が禁止される。そして、カウンタ2が0になった後、カウンタ3が0になるまでの間に、ステップS1で空気流量がK1を下回ることで、また、カウンタ3がセットされ続けるので、少なくとも、エンスト後からエンジンを掛けなおすまでは、制御手段はクランク角センサの異常検出を禁止する。よって、エンスト後エンジンを掛けなおすまでの誤判定を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態1を示すブロック図である。
【図2】 この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態1を示すフローチャートである。
【図3】 この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態1の動作を示すタイムチャートである。
【図4】 この発明のクランク角センサの異常検出装置による実施の形態2を示すフローチャートである。
【図5】 従来例におけるクランク角センサの異常検出装置を示すブロック図である。
【図6】 従来例におけるクランク角センサの異常検出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図7】 クランキング時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【図8】 低温時のクランキング時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【図9】 機関が停止した時の空気量センサ出力を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 空気量センサ、2 クランク角センサ、10A コントロールユニット。
Claims (2)
- 吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Dと最小値Bとの間に設定された所定値K1とを備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動時において、クランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回ってから設定時間T3が経過する間に前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を下回っている状態が一定時間T1以上継続せずに前記設定時間T3が経過し、かつ、前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回ってから前記設定時間T3が経過するまでに前記クランク角センサからの出力がない場合には、前記クランク角センサが異常であると判定することを特徴とするクランク角センサの異常検出装置。
- 吸入空気状態を検出する吸入空気状態検出手段と、内燃機関の回転に応じて基準角度毎に基準パルスを出力するクランク角センサと、前記クランク角センサが異常か否かの判定を行う制御手段と、スタータによって前記内燃機関を回転させるクランキング時の前記吸入空気状態検出手段の出力値の最大値Dと最小値Bとの間に設定された所定値K1とを備え、前記設定手段は、前記内燃機関の機関運転中に前記内燃機関が停止した後にクランク角センサからのクランク角信号を入力しなくなってから内燃機関のダクト内の負圧の影響によって前記吸入空気状態検出手段の出力値が前記所定値K1を上回っている状態から前記所定値K1を下回るまでの時間に設定された一定時間T2内は、クランク角センサの異常を決定する設定時間T3の経過を開始しないことにより、クランク角センサの異常検出を禁止したことを特徴とするクランク角センサの異常検出装置。
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