JP4514776B2 - 内燃機関のクランク角度検出装置 - Google Patents
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Description
早く近づくため、MR素子104側ブリッジ回路105の信号dによる第2比較回路106の出力fの方が、MR素子101側ブリッジ回路102の信号cによる第1比較回路103の出力eより、位相(発生時期)が早くなる。このため、Dフリップフロップ109の出力gは常にローレベルとなり、トランジスタ109はオフ状態となる。よって、出力hレベルは、出力トランジスタ107がオン状態の時は出力トランジスタ107が供給する電流と抵抗110の積で決定されるローレベル2となる。
は、eがハイレベル,fがローレベルの状態、(ii)は、e,f共にローレベルの状態、図31は、逆転から正転に反転する際の波形図で、e,f共にハイレベルの状態で反転したものである。
すでに逆転しているにも関わらず、その前の正転中のエッジ(h2)、図30(ii)内の出力hにおける正転中のエッジ(h3)と区別することができず、回転方向を正転と誤検知してしまう。
図1は基礎部分である磁気検出センサを示すシステム構成図である。図2は基礎部分である第1信号発生手段11及び第2信号発生手段12の回路図である。図3はこの発明の実施の形態1における4気筒内燃機関のシステム構成図である。図4は実施の形態1の内燃機関のクランク角度検出装置の概念構成図である。なお、明細書を通じて、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
3,106において、それらの電圧(114,115)を比較することで歯状磁性体4の各歯における凸部でローレベルとなる矩形波が得られる。このようにして得られた矩形波が、第1及び第2信号発生手段11,12における第1及び第2信号となる。
レベルとなる矩形波を発生する。このようにして得られた矩形波を、それぞれ第1信号(A)及び第2信号(B)として回転情報信号出力手段13に入力する。
回転情報信号(C)のレベル変化を検出して、2つの信号から成る第1レベル変化情報(D)及び第2レベル変化情報(E)をクランク角度算出手段15に出力する。クランク角度算出手段15では、これらのレベル変化情報(D)および(E)に基づき、所定位置及
び回転方向が対応したエッジを検出することにより、クランク軸3の角度を算出する。
形(A)〜(E),(K)〜(M)を示す波形図であり、その(a)は歯状磁性体4が正
転した時、その(b)は逆転した時のものである。
力もハイレベルとなる。また、逆転時では第1信号(A)が立ち上がりエッジの時、第2信号(B)はハイレベルのため、NOT回路によりD端子はローレベルとなり、Q端子の出力もローレベルとなる。
(M)は回転方向に関わらず、図6における所定位置◆では立ち上がりエッジとなるため、出力トランジスタ23はオフからオンに変化する。一方、トランジスタ21については、正転時の回転方向信号(L)はローレベルのためオフとなり、逆転時は逆にオンとなる。
ii)高レベル、で反転した時のものである。また、(A)上部の◆は、反転前後の歯状磁性体4の歯の所定位置を示すものである。
りエッジ、逆転直後の◆部で中レベルへの立ち下がりエッジとなり、図9(ii)において、回転情報信号(C)は、逆転最後の◆部で中レベルへの立ち下がりエッジ、正転直後の◆部で低レベルへの立ち下がりエッジとなるため、回転方向が変化していない通常時と同様の波形であり、第1レベル変化情報(D)、第2レベル変化情報(E)も、図6に示した挙動となる。
がりエッジとなるが、中レベルの状態で正転直後の◆部となるので、正転直後の◆部で中レベルから低レベルへの立ち下がりエッジとなる。そのため、正転直後の◆部では、第1レベル変化情報(D)はハイレベルの状態で、第2レベル変化情報(E)のみ立ち上がりエッジとなる。これらの波形は、回転方向が変化しない状態での波形と異なるが、反転直後のみ出力される波形であり判別することが可能である。図10に、第1レベル変化情報(D)、第2レベル変化情報(E)及び歯状磁性体4の回転方向の関係を示す。いずれの場合も所定位置と対応している。
所定位置であるため、ステップS106でクランク角度演算処理を実行して、本処理を終了する。
クリアする。この場合、所定位置を表すエッジであるため、ステップS209でクランク角度演算処理を実行して、本処理を終了する。一方、ステップS204での50μ秒経過前に、ステップS203でDレベルフラグf_dlblが0と判定された場合、所定位置に対応したエッジでは無いため、処理を終了する。
ベルフラグf_dlblが0と判定された場合、所定位置に対応したエッジでは無いため、処理を終了する。
5゜CAに初期化する。一方、欠け歯の検出が無かった場合、クランク角p_crkで欠け歯
位置を示しているか判定するため、ステップS305でクランク角p_crkが65゜CAかを判
定する。クランク角p_crkが65゜CAの場合、欠け歯の検出は出来なかったがクランク
角p_crkでは欠け歯となっているので、ステップS304でクランク角p_crkを105゜CAに初期化する。一方、クランク角p_crkが65゜CAでなかった場合、通常の所定位置間隔
は20゜CAのため、ステップS306でクランク角p_crkに20゜CA加算する。クランク
角p_crkは180゜CA毎カウンタとしているため、ステップS307でp_crkが165゜CAを越えたか判定する。越えた場合は、ステップS308でクランク角p_crkに5゜CAをセッ
トする。ステップS303以降は、いずれの場合でも正転のため、ステップS309で、欠け歯検出に使用する前回の所定位置入力時からの時間であるクランク角周期t_crkをセットし、
ステップS316で、前回正転フラグf_rot_oをf_rotで更新して処理を終了する。
歯を越えたこととなるため、ステップS311でクランク角p_crkに65゜CAをセットする
。それ以外の場合は、ステップS312でクランク角p_crkから20゜CA減算する。正転時
同様、ステップS313でp_crkが5゜CA未満となったか判定する。5゜CA未満となった
場合は、ステップS314でクランク角p_crkに165゜CAをセットする。ステップS310以
降は、いずれの場合でも逆転のため、ステップS315で、クランク角周期t_crkをクリアし
、ステップS316で、前回正転フラグf_rot_oをf_rotで更新して処理を終了する。
しても良い。例えば、各気筒の行程も把握できるように720゜CA周期とする場合は、気筒識別信号を利用してクランク角p_crkを初期化すればよい。また、実施の形態1の欠
け歯検出には2区間のクランク角周期を使用したが、それ以上の周期を使用しても良い。この場合、必要な数のクランク角周期が揃うまで正転が続く必要がある。
実施の形態1では、回転情報信号(C)において、所定位置を立ち下がりエッジに対応させたが、中レベルから他のレベルへ変化する際のエッジに対応させてもよい。構成は、実施の形態1の図4で示したものと同様で、回転情報信号出力手段13の内部構成およびクランク角度算出手段15の一部のみ異なるため、詳細は後述する。この時の波形を図15に示す。図15は、図4の概念構成図と図16の各部(A)〜(E),(N),(P)の波形(A)〜(E),(N),(P)を示す波形図であり、その(a)は歯状磁性体4が正転した時、その(b)は逆転した時のものである。
ち下がりエッジが生成され逆転中は常にハイレベルとなる正転時所定位置信号と、逆転時のみ立ち下がりエッジが生成され正転中は常にハイレベルとなる逆転時所定位置信号を生成しておくことで判定が出来る。これらの信号は、実施の形態1同様、周知の論理回路を組み合わせたものに第1信号(A)と、実施の形態1と同様の方法で生成された回転方向信号(K)を入力することで生成でき、一方の入力にNOT回路を備えるOR回路から構成された、例えば図16に示す回路133がよい。
A)〜(E)の波形を、反転時における回転情報信号(C)のレベルの状態別に示したもので、回転情報信号(C)が、図18(i)中レベル、(ii)低レベル、図19(i)高レベル、(ii)中レベル、で反転した時のものである。また、(A)上部の◆は、反転前後の歯状磁性体4の歯の所定位置を示すものである。
ルへの立ち下がりエッジ、逆転直後の◆部で中レベルから高レベルへの立ち上がりエッジとなり、図19(ii)において、回転情報信号(C)は、逆転最後の◆部で中レベルから高レベルへの立ち上がりエッジ、正転直後の◆部で中レベルから低レベルへの立ち下がりエッジとなるため、回転方向が変化していない通常時と同様の波形であり、第1レベル変化情報(D)、第2レベル変化情報(E)も、図15に示した挙動となる。
ベルへの立ち上がりエッジとなるが、高レベルの状態で正転直後の◆部となるので、正転直後の◆部で高レベルから低レベルへの立ち下がりエッジとなる。そのため、正転直後の◆部では、第1レベル変化情報(D)、第2レベル変化情報(E)ともに立ち上がりエッジとなる。これらの波形は、回転方向が変化しない状態での波形と異なるが、いずれの場合も、正転時は第2レベル変化情報(E)の立ち上がりエッジ、逆転時は第1レベル変化情報(D)の立ち下がりエッジを検出すればよく、回転方向が変化していない通常時と同様の判定が可能である。図20に、第1レベル変化情報(D)、第2レベル変化情報(E)及び歯状磁性体4の回転方向の関係を示す。いずれの場合も所定位置と対応している。
度演算処理を実行して、本処理を終了する。第1レベル変化情報(D)が立ち上がりエッジの場合は、特に処理を行わず終了する。
度演算処理を実行して、本処理を終了する。第2レベル変化情報(E)が立ち下がりエッ
ジの場合は、特に処理を行わず終了する。
実施の形態1及び2では、2つの信号発生手段から得られた信号に基づき、歯状磁性体4の回転方向及び歯状磁性体4の各歯における所定位置を判定したが、回転方向の判別が可能な1つの信号発生手段から得られた信号でもよく、例えば、図23に示すような20°CA毎に計17個の三角歯形状の歯状磁性体を備えた被検出部及び被検出部との距離を検出する公知のセンサを用いても良い。実施の形態2と同様、#1及び#4における圧縮上死点後75゜CAから105゜CAの部分には頂点を設けず、欠け歯としている。
パルス状波形が得られる。
3 クランク軸 4 歯状磁性体
5 センサ 6 カム軸
7 磁性体 8 信号線
9 コントロールユニット
11 第1信号発生手段 12 第2信号発生手段
13 回転情報信号出力手段 14 レベル変化検出手段
15 クランク角度算出手段 18 磁石
23 出力トランジスタ
31,33,34,36,37 抵抗 32 第3比較回路
35 第4比較回路
41,42 出力トランジスタ 43,44 抵抗
51,53,58 NOT回路 52,54 Dフリップフロップ
55,56 AND回路 57 OR回路
59 XOR回路 61,62 OR回路、
71 信号発生手段 81 比較回路
82 微分回路 83 ローパスフィルタ、
103 第1比較回路 106 第2比較回路
107 出力トランジスタ 108 Dフリップフロップ
109 トランジスタ 110 抵抗
111 第3比較回路 112 第4比較回路
113 抵抗
Claims (11)
- 内燃機関のクランク軸に同期して回転する被検出部と、
前記被検出部を検出すると共に前記クランク軸の回転方向を検出し、前記クランク軸の回転方向に基づき前記被検出部における所定位置に対応する部分を判定し、判定した前記所定位置と回転方向の情報を含む3レベルの信号である回転情報信号をコントロールユニットに出力する検出手段とを備えると共に、
前記回転情報信号のレベルが変化する際のエッジにおいて、レベルの変化方向および変化後のレベルの組合せで区別されるエッジの種類のうちの特定の種類のエッジに前記所定位置及び回転方向情報が対応しており、前記コントロールユニットには、前記回転情報信号について少なくともレベルの変化の状態を含むレベル変化情報を出力するレベル変化検出手段、及び、
前記レベル変化情報に基づき前記所定位置及び回転方向情報が対応した前記特定の種類のエッジを検出することにより、前記クランク軸の角度および回転方向を検出するクランク角度算出手段
を備えたことを特徴とする内燃機関のクランク角度検出装置。 - 前記レベル変化検出手段は、前記回転情報信号のレベルが変化する際の前記特定の種類のエッジに前記所定位置及び回転方向情報が対応しており、前記回転情報信号についてレベルの変化及び変化後レベルの状態を含むレベル変化情報を出力するようにしたことを特徴とする請求項1記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記レベル変化検出手段は、前記回転情報信号を第1判定レベルとこれと異なる第2判定レベルとで比較して、前記回転情報信号についてレベルの変化及び変化後レベルの状態を含む第1レベル変化情報と第2レベル変化情報を出力するようにしたことを特徴とする請求項2記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号の3レベルは、電圧によって表され、低レベル信号は0V近傍、高レベル信号は+側の電圧、中レベル信号は高レベル信号と低レベル信号の電位差の1/2程度の電圧であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記被検出部の検出点は、等間隔に複数備えられると共に、前記等間隔とは一部異なる間隔の欠落部を形成しており、更に、前記欠落部を検出してクランク軸の角度を初期化する欠落部検出手段を備え、前記欠落部検出手段は、クランク軸の回転方向が正転時の情報のみを使用して欠落部を検出するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号において、前記クランク軸の回転方向変化後の初回エッジのうち、前記所定位置および回転方向情報に対応するエッジの種類は、前記クランク軸の回転方向が変化していないときの前記所定位置および回転方向情報に対応する前記特定の種類のエッジとは異なることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の内燃機関のクランク角度検出装
置。 - 前記レベル変化検出手段は、2つのレベル変化情報を出力するとともに、一方のレベル変化情報は、正転時の所定位置のみに対応し、他方のレベル変化情報は、逆転時の所定位置のみに対応していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号において、前記所定位置に対応する部分は、レベルが変化する際の立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジのどちらか一方と対応しており、前記回転方向情報は、所定位置が対応している前記エッジにおける変化後レベルに対応していることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号において、前記所定位置に対応する部分は、高レベルから中レベルまたは低レベルへ変化する際の立ち下がりエッジと対応し、前記回転方向情報は、前記所定位置が対応している前記エッジにおける変化後レベルが低レベル時は正転、中レベル時は逆転に対応していると共に、前記クランク軸の正転から逆転への変化後の初回エッジのうち、低レベルから中レベルへ変化する際の立ち上がりエッジは、前記所定位置および逆転に対応しており、前記クランク軸の逆転から正転への変化後の初回エッジのうち、中レベルから低レベルへ変化する際の立ち下がりエッジは、前記所定位置および正転に対応していることを特徴とする請求項8記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号において、前記所定位置に対応する部分は、中レベルから他のレベルへ変化する際のエッジに対応しており、前記回転方向情報は、前記所定位置が対応している前記エッジにおける変化後レベルに対応していることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
- 前記回転情報信号において、前記所定位置に対応する部分は、中レベルから高レベルまたは低レベルへ変化する際のエッジと対応し、前記回転方向情報は、前記所定位置が対応している前記エッジにおける変化後レベルが低レベル時は正転、高レベル時は逆転に対応していると共に、前記クランク軸の正転から逆転への変化後の初回エッジのうち、低レベルから高レベルへ変化する際の立ち上がりエッジは、前記所定位置および逆転に対応しており、前記クランク軸の逆転から正転への変化後の初回エッジのうち、高レベルから低レベルへ変化する際の立ち下がりエッジは、前記所定位置および正転に対応していることを特徴とする請求項10記載の内燃機関のクランク角度検出装置。
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