JPH026015B2

JPH026015B2 -

Info

Publication number: JPH026015B2
Application number: JP4966179A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kanegae
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1979-04-24
Publication date: 1990-02-07
Also published as: JPS55142233A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関の電子制御燃料噴射装置や電
子式点火時期制御装置に用いられるクランク角セ
ンサの機能を診断する装置に関する。

クランク角センサは、例えば第１図〔イは平面
図、ロはイのＡ―A′断面図〕に示すごとく、ク
ランク軸１に連動する磁性体の円板２の周囲に、
単位角度（例えば2゜）ごとに歯３を設け、また基
準角度（例えば120゜）ごとに突起４，４′，４″を
設け、円板２の回転によつて生ずる磁気抵抗の変
化を検出器５及び６で検出することにより、基準
角度ごとの基準パルスと、単位角度ごとの角度パ
ルスとを出力するものである。

上記の基準パルスは、各気筒の基準位置（例え
ば上死点位置）を検出するためのものであり、６
気筒機関の場合は120゜ごと、４気筒機関の場合は
180゜ごとに出力される。

また角度パルスは機関回転速度の算出やクラン
ク角の検出に用いられるものであり、例えば1゜又
は2゜ごとに出力される。

上記のごときクランク角センサにおいては、検
出器５，６として電磁的又は光学的なピツクアツ
プを用いており、正常な信号を取り出すためには
検出器５，６と円板２との相対位置を精密に設定
する必要がある。すなわち円板２の形状と検出器
５，６の取付位置を正確に管理する必要がある。

ところがクランク角センサの設置個所は、通常
車両のエンジンルーム内であり、振動が大きいと
共に温度変化が激しく、経時変化によつて誤差が
生じやすい。

したがつてアセンブリした時の取付け精度の検
査及び使用中の経時変化を検査する必要がある。

上記の検査を行なう方法として、従来はスター
タモータによつて機関を回転させながら、基準パ
ルスと角度パルスとを電磁オシログラフ等で記録
し、その結果からクランク角センサの正常・異常
を判定する方法しかなく、検査が非常に面倒であ
ると共に検査工数が多くなるという問題があつ
た。

なお、クランク角センサではないが、車両用セ
ンサの故障検出装置としては、例えば公開特許公
報昭和53年第95431号に記載されているような排
気センサの断線検出装置がある。

しかし上記の装置は、単に電圧信号の有無によ
つて断線を検出するものであり、クランク角セン
サの異常検出には応用できなかつた。すなわちク
ランク角センサの場合は、信号を全く送出しなく
なる異常の他に、検出が不確実になつてパルス信
号波形に欠落が生じる異常、いわゆるパルスの歯
抜けが生じることがあり、上記のごとき断線検出
方式では異常発生を正確に検出することが出来な
かつた。

上記のごとく、クランク角センサは、アツセン
ブリ・ミスによる異常や、取付位置の環境条件の
悪さによる経時変化や故障が予測されるため、異
常を生じた場合や定期点検時等において検査を行
なうことが必要である。

しかし、従来は前記のごとく、クランク角セン
サの特性に適した診断装置は全く無く、前記のご
とき手数のかかる面倒な方法が用いられていた。

本発明は、二つの検出器を備えたクランク角セ
ンサにおいて、いずれ検出器が故障した場合でも
それを確実に検出することが出来、また信号を全
く送出しなくなる異常の他にパルスの歯抜けによ
る異常も正確に検出することが出来、クランク角
センサの正常・異常を簡単かつ正確に診断する装
置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明において
は、クランク角センサの二つ検出器が出力する二
つ信号、すなわち基準パルスと角度パルスとの周
波数比が、基準角度と単位角度との比に対応して
予め定められた一定値でない場合に異常判定信号
を送出するように構成している。

クランク角センサが正常であれば、二つの検出
器から出力される基準パルスと角度パルスとの周
波数比は、エンジンの回転速度に拘らず常一定と
なる。

例えば、基準パルスがクランク角で120゜毎、角
度パルスが2゜毎に出力されるものである場合は、
それらの周波数比は常１：60となる。

しかし、二つの検出器のいずれか一方又は両方
に異常が生じて、信号が出力されなくなつたり、
あるいは出力パルスに歯抜けを生じたりすると、
周波数比は上記の値に一致しなくなる。

したがつて本発明のように構成すれば、二つの
検出器のいずれに異常が生じた場合でも、それを
正確に検出することが出来る。

以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明一実施例図である。また第３図
は第２図の回路の信号波形図であり、S₁〜S₁₀は
第２図の同符号を付した個所の信号波形を示す。

第２図において、基準パルスS₁はフリツプフロ
ツプ７のSET入力（セツト入力）及びカウンタ
９（例えば４ビツトカウンタ）のCLK入力（ク
ロツク入力）となる。また角度パルスS₂は、60分
周器８及びリセツト回路１３の入力となる。

リセツト回路１３は、ダイオードD₁、コンデ
ンサC₁、抵抗R₁及びインバータINVから構成さ
れており、コンデンサC₁は、角度パルスS₂が入
力すると直ちに充電され、角度パルスS₂が入力し
ないときはコンデンサC₁と抵抗R₁とで定まる時
定数で放電する。したがつてリセツト信号S₃は、
角度パルスS₂が入力すると直ちに立下り、角度パ
ルスS₂が所定時間τ₁以上継続して入力しないと立
上る。

このリセツト信号S₃の立上りでフリツプフロツ
プ７、60分周器８及びカウンタ９，１０をリセツ
トし、リセツト信号S₃の立下りでリセツトを解除
する。

クランク軸が回転を始めて角度パルスS₂が入力
されると、前記のごとくリセツトが解除され、そ
の後に最初に入力された基準パルスS₁によつてフ
リツプフロツプ７はセツトされ、その出力信号S₄
が60分周器８のCE端子（Count Enable）に与え
られ、60分周器８を計数可能にする。また出力信
号S₄は一次遅れ回路１２によつて一定時間τ₂だけ
遅れた信号S₅となり、カウンタ９のCE端子に与
えられ、カウンタ９を計数可能にする。したがつ
てカウンタ９は、上記の最初に入る基準パルスは
計数せず、次の基準パルスから計数してゆく。

一方、60分周器８はカウンタで構成され、最初
の基準パルスで計数可能となり、角度パルスS₂が
60個入力する毎にキヤリー信号S₆を出力すると同
時にリセツトされる。このキヤリー信号S₆はカウ
ンタ１０（例えば４ビツトカウンタ）のCLK入
力となる。

基準パルスS₁がクランク角で120゜ごと、角度パ
ルスが2゜ごとに出力されるクランク角センサの場
合には、正常な場合には角度パルスが60個出力さ
れるごとに基準パルスが１個出力されることにな
る。したがつて基準パルスS₁を計数するカウンタ
９の信号S₇と、角度パルス60個ごとに出力される
キヤリー信号S₆を計数するカウンタ１０の信号S₈
とは、クランク角センサが正常であれば常に一致
することになり、両信号を比較するデイジタル比
較器１１の信号S₉は高レベルとなる。

上記の信号S₉と前記のフリツプフロツプ７の信
号S₄との論理積をアンド回路１４で求め、アンド
回路１４の出力を判定信号S₁₀とする。

この判定信号S₁₀は、基準パルスと角度パルス
とのいずれかが異常でカウンタ９，１０の出力が
一致しない場合、及びクランク軸が停止している
状態では低レベルとなり、クランク軸回転中でク
ランク角センサが正常な場合は高レベルとなる。

したがつて判定信号S₁₀によつて図示しない表
示器（発光ダイオード等）を作動させれば、クラ
ンク角センサの正常・異常を容易に診断すること
が出来る。

なお、前記のリセツト回路１３は必ずしも必要
ではなく、電源投入時にフリツプフロツプ７、60
分周器８及びカウンタ９，１０をリセツトすれば
良いが、スタータモータを回して上記の検査を繰
返し行なう場合には、１回毎に電源を切るのは作
業が煩雑になるので、第２図のごとく角度パルス
の停止によつてリセツトするように構成すれば、
自動的にリセツトされるので作業を簡略化でき
る。

次に第４図は本発明の他の実施例図である。ま
た第５図は第４図の回路の信号波形図であり、
S₁，S₂及びS₁₁〜S₁₅は第４図の同符号を付した個
所の信号波形を示す。なお第５図のS₁₂′はカウン
タ１６の計数内容をアナログの階段状に示したも
のである。

第４図において、基準パルスS₁は６分周器１５
に与えられる。

６分周器１５は、基準パルスS₁が３個入力（す
なわちクランク軸一回転）するごとに高レベルと
低レベルとに反転する信号S₁₁を出力する。

一方、角度パルスS₂はオア回路１８を介してカ
ウンタ１６へ与えられる。オア回路１８のもう一
方の入力には信号S₁₁が与えられており、角度パ
ルスS₂は信号S₁₁が低レベルの間だけカウンタ１
６に与えられる。カウンタ１６は信号S₁₁の立下
りでリセツトされ、信号S₁₁が低レベルの間だけ
与えられる角度パルスS₂を計数（入力端子INに
入力される信号が低レベルから高レベルになつた
とき計数する）し、計数内容が179になつたら高
レベルになり、181になつたら再び低レベルに戻
る信号S₁₂を出力する。

またフリツプフロツプ１７は、例えばデータ型
フリツプフロツプであり、カウンタ１６の信号
S₁₂がDAT入力（データ）、６分周器１５の信号
S₁₁がCLK入力（クロツク）となる。

クランク角センサが正常な場合には、６分周器
１５の信号S₁₁が低レベルの期間は、クランク軸
一回転に相当し、この間に角度パルスは180個出
力される。

したがつて正常な場合には、信号S₁₁が立上る
時すなわちフリツプフロツプ１７のクロツク入力
が立上るときには、データ入力（S₁₂）は高レベ
ルになつているため、フリツプフロツプ１７の信
号S₁₃は高レベルになる。

逆に異常の場合、例えば第５図の右半分に示す
ごとく、角度パルスが186個含まれている場合は、
信号S₁₁の立上り時に信号S₁₂が低レベルであるた
め、信号S₁₃は低レベルになる。

ただし上記の回路では、基準パルスS₁が途中か
ら出力されないような故障が生じた場合には、信
号S₁₃が高レベルのままになることがある。その
ため充放電回路１９を設け、その信号S₁₄と上記
信号S₁₃との論理積をアンド回路２０で求め、そ
の出力を判定信号S₁₅としている。

充放電回路１９は、ダイオードD₂、コンデン
サC₃、抵抗R₃及びバツフアとして用いるオペア
ンプOPから構成されており、信号S₁が与えられ
ると直ちに高レベルになり、信号S₁が一定時間以
上継続して与えられなかつた場合に低レベルとな
る信号S₁₄を出力する。

したがつて基準パルスが連続的に出力され、か
つ信号S₁₃が高レベルのとき、すなわちクランク
角センサが正常な場合にのみ判定信号S₁₅が高レ
ベルになる。この判定信号S₁₅で発光ダイオード
等の表示器を作動させれば、前記第２図の実施例
と同様に、容易にクランク角センサの正常・異常
を診断することが出来る。

以上説明したごとく本発明によれば、パルスの
歯抜けを含むクランク角センサの全ての異常を検
出することが出来、また内燃機関を回転（クラン
キングでも自立回転でもよい）させるだけでクラ
ンク角センサの正常・異常を簡単に診断すること
が出来るので、組立工場における完成検査やサー
ビス工場における修理、保守時の検査の能率が大
巾に向上し、検査工数も著しく減少する。またク
ランク角センサが最初から異常な場合だけでな
く、経時変化等によつて途中から異常になつた場
合も全く同様に検査することが出来るので、検査
が簡単で確実になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はクランク角センサの一例図、第２図は
本発明の一実施例図、第３図は第２図の回路の信
号波形図、第４図は本発明の他の実施例図、第５
図は第４図の回路の信号波形図である。符号の説明、１…クランク軸、２…円板、３…
歯、４，４′，４″…突起、５，６…検出器、７…
フリツプフロツプ、８…60分周器、９，１０…カ
ウンタ、１１…デイジタル比較器、１２…一次遅
れ回路、１３…リセツト回路、１４…アンド回
路、１５…６分周器、１６…カウンタ、１７…フ
リツプフロツプ、１８…オア回路、１９…充放電
回路、２０…アンド回路。

Claims

【特許請求の範囲】１内燃機関の各気筒の所定の基準位置に対応す
るクランク角の基準角度ごとに第１の信号を出力
する第１の検出器と、クランク角の単位角度ごと
に第２の信号を出力する第２の検出器とを備え、
上記二つの検出器の信号を共にクランク角の情報
信号として送出するクランク角センサにおいて、上記第１の信号を計数する第１のカウンタと、上記第２の信号を所定の分周比で分周する分周
器と、該分周器の出力を計数する第２のカウンタと、上記第２の信号が所定時間以上継続して発生し
ないときは上記第１、第２のカウンタ及び上記分
周器をリセツトし、上記第２の信号が所定間隔以
内で発生しているときにのみリセツトを解除する
回路と、上記第１のカウンタと第２のカウンタの計数値
を比較するデイジタル比較器と、を備え、該デイジタル比較器の出力に基づいて異常判定
を行なうように構成したクランク角センサ診断装
置。２内燃機関の各気筒の所定の基準位置に対応す
るクランク角の基準角度ごとに第１の信号を出力
する第１の検出器と、クランク角の単位角度ごと
に第２の信号を出力する第２の検出器とを備え、
上記二つの検出器の信号を共にクランク角の情報
信号として送出するクランク角センサにおいて、上記第１の信号を入力し、該第１の信号のパル
スが所定数入力するごとに出力論理レベルを反転
する分周器と、該分周器の出力が所定方向に反転したときリセ
ツトされ、該分周器の出力がそのレベルにあるあ
いだ上記第２の信号を計数し、かつ計数値が所定
の第１設定値以上で第２設定値以下のあいだ信号
を出力するカウンタと、上記分周器の出力が上記と逆方向に反転した時
点における上記カウンタの信号の状態に対応した
信号を出力するフリツプフロツプと、上記第１の信号が所定時間以内の間隔で与えら
れている場合に信号を出力する充放電回路と、上記フリツプフロツプと上記充放電回路との信
号を入力とするアンド回路と、を備え、該アンド回路の出力に基づいて異常判定を行な
うように構成したクランク角センサ診断装置。