JPH03172557A - Control method for actuator synchronizing with engine speed - Google Patents

Control method for actuator synchronizing with engine speed

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JPH03172557A
JPH03172557A JP30899089A JP30899089A JPH03172557A JP H03172557 A JPH03172557 A JP H03172557A JP 30899089 A JP30899089 A JP 30899089A JP 30899089 A JP30899089 A JP 30899089A JP H03172557 A JPH03172557 A JP H03172557A
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JP
Japan
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light
slit
actuator
phase
crankshaft
Prior art date
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Pending
Application number
JP30899089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Nakai
英夫 中井
Tokihiro Tsukamoto
塚本 時弘
Hisayo Suzuki
鈴木 久代
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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Publication of JPH03172557A publication Critical patent/JPH03172557A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable it to do synchronous control between a crankshaft and an actuator so accurately by installing two rotary encoders of specific structure each, detecting each phase of both these elements, and controlling the actuator according to a deviation in their output signals. CONSTITUTION:In a device which controls air intake timing by installing a rotary valve 2 being driven by a motor 8, there are provided with two rotary encoders 13, 14 detecting each phase of a crankshaft and the rotary valve 2 separately. Both these rotary encoders 13, 14 are constituted so as to emit such an output as having a dead zone eliminated by installing two angle detecting sensors 25, 26 with light receiving parts 25b, 26b for detecting light run past a slit train installed in a slit disk 21 adjacently in an annular manner and composing respective output signals of these light receiving parts 25b, 26b. Then the motor 8 is controlled by an electronic control unit 9 on the basis of a deviation between both the output signals of these rotary encoders 13, 14.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分時〉 本発明はエンジン回転と同期するアクチュエータの制御
方式に関し、クランクシャフト及びアクチュエータの位
相を不感帯を生起することなく検出し得るロータリエン
コーダを利用して良好な制御を行ない得るよう工夫した
ものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Use> The present invention relates to a control method for an actuator that is synchronized with engine rotation, and uses a rotary encoder that can detect the phases of a crankshaft and an actuator without creating a dead zone. The design was devised so that good control could be achieved.

〈従来の技術〉 自動車のエンジンの吸気系には、第6図に示すように、
モータ8により駆動されるロータリバルブ2を、吸気v
:1の途中に介設したものがある。このロータリバルブ
2は、その回転がエンジン3の回転と同期するようにモ
ータ8を介して制御されるとともに、その位相が適宜制
御されてエンジン3への空気の吸入のタイミングを制御
するものである。即ち、エンジン3の吸気弁4の開閉タ
イミングは排気弁5の開閉タイミングとともに吸排気の
各モードにおいて上下死点を基準にして固定的に選定さ
れているのに対し、燃費を向上させるべく、エンジン3
の低回転域では燃焼室7内への空気の吸入を相対的に早
く停止させ、高回転域では遅く停止させたいという要望
がある。かかる要望に応えたのが上記ロータリバルブ2
を有する吸気系である。
<Prior art> As shown in Fig. 6, the intake system of an automobile engine has
The rotary valve 2 driven by the motor 8 is
: There is something inserted in the middle of 1. The rotary valve 2 is controlled via a motor 8 so that its rotation is synchronized with the rotation of the engine 3, and its phase is appropriately controlled to control the timing of air intake into the engine 3. . In other words, while the opening/closing timing of the intake valve 4 of the engine 3 and the opening/closing timing of the exhaust valve 5 are fixedly selected based on the vertical dead center in each intake/exhaust mode, in order to improve fuel efficiency, the engine 3
There is a desire to stop the intake of air into the combustion chamber 7 relatively early in the low rotation range, and to stop it relatively late in the high rotation range. The rotary valve 2 above meets this demand.
This is an intake system with

上述の如く、エンジン3の低回転域と高回転域とで空気
の吸入のタイミングを可変にすることで燃費を向上させ
ることが可能となる理由は次の通りである。即ち、吸気
工程においては、吸気弁4が開状態においてピストン6
が下降することにより燃焼室7内に空気を吸入する。こ
のときエンジン3の低回転域ではピストン6の下降速度
が遅いため、ピストン6の下降量に比例した空気が燃焼
室7に吸入・充填される結果、例えピストン6の下死点
で吸気弁4を閉じても略最大量の空気を燃焼室7内に充
填した状態で圧縮工程に移行させることができる。一方
、エンジン3の高回転域ではピストン6の下降速度が早
いため、ピストン6が下降しても燃焼室7内が負圧にな
るだけで空気がピストン6の下降に追従できず、この空
気の燃焼室7内への流入に時間遅れを生起する結果、ピ
ストン6の下死点で吸気弁4を閉じたのでは燃焼室7内
の圧力は大気圧よりも低い状態となる。即ち、燃焼室7
内の空気の充填量が低回転域よりも少なく3− なる。したがって、この場合には空気の吸入を停止する
タイミングを、燃焼室7内が大気圧程度になる迄遅延さ
せ、空気の充填量を充分多くした状態で圧縮工程に移行
させた方がより望ましい。
As described above, the reason why it is possible to improve fuel efficiency by making the timing of air intake variable between the low speed range and the high speed range of the engine 3 is as follows. That is, in the intake stroke, when the intake valve 4 is in the open state, the piston 6
By descending, air is sucked into the combustion chamber 7. At this time, since the descending speed of the piston 6 is slow in the low rotation range of the engine 3, air proportional to the amount of descending of the piston 6 is drawn into and filled into the combustion chamber 7. Even if the combustion chamber 7 is closed, the combustion chamber 7 can be moved to the compression process with substantially the maximum amount of air being filled in the combustion chamber 7. On the other hand, in the high rotation range of the engine 3, the descending speed of the piston 6 is fast, so even if the piston 6 descends, the inside of the combustion chamber 7 only becomes negative pressure, and the air cannot follow the descent of the piston 6. As a result of the time delay occurring in the flow of air into the combustion chamber 7, if the intake valve 4 is closed at the bottom dead center of the piston 6, the pressure within the combustion chamber 7 will be lower than atmospheric pressure. That is, the combustion chamber 7
The amount of air filled in the engine is less than in the low rotation range. Therefore, in this case, it is more desirable to delay the timing of stopping the intake of air until the inside of the combustion chamber 7 reaches atmospheric pressure, and to move to the compression process with a sufficiently large amount of air charged.

かくて、吸気弁4を閉じるタイミングを、四−タリパル
プ2を有しない通常の吸気系を用いた場合よりも遅くし
、エンジン3の高回転域でも充分な空気が燃焼室7内に
充填されるようなタイミングに設定してこのタイミング
とロータリバルブ2が閉じるタイミングとを一致させる
とともに、低速域ではロータリバルブ2を閉じるタイミ
ングを相対的に早くして、吸気弁4の開閉タイミングは
固定したまま空気の吸入タイミングを可変としている。
In this way, the timing at which the intake valve 4 is closed is made later than when using a normal intake system that does not have the quaternary pulp 2, and sufficient air is filled into the combustion chamber 7 even in the high speed range of the engine 3. At the same time, in the low speed range, the rotary valve 2 is closed relatively early, and the opening/closing timing of the intake valve 4 is fixed while the air is being The inhalation timing is variable.

そこで、第6図に示す吸気系ではロータリバルブ2を駆
動するモータ8の回転を電子制御装置9により制御して
ロータリバルブ2の回転をエンジン3の回転に同期させ
るとともにエンジン3の回転数に対応する位相に制御− するようになっている。このため、クランクシャフトの
位相及びロータリバルブ2の位相を表わす情報を四−タ
リエンコーダ10.11を介して電子制御装置9に供給
している。このとき、ロータリエンコーダ10はクラン
クシャフトに連結されたカム軸12の回転位相を、また
ロータリエンコーダ11はモータ8の軸の回転位相を夫
々検出するようになっている。
Therefore, in the intake system shown in FIG. 6, the rotation of the motor 8 that drives the rotary valve 2 is controlled by the electronic control device 9 to synchronize the rotation of the rotary valve 2 with the rotation of the engine 3 and correspond to the rotation speed of the engine 3. It is designed to control the phase accordingly. For this purpose, information representing the phase of the crankshaft and the phase of the rotary valve 2 is supplied to the electronic control unit 9 via the four-way encoder 10.11. At this time, the rotary encoder 10 detects the rotational phase of the camshaft 12 connected to the crankshaft, and the rotary encoder 11 detects the rotational phase of the shaft of the motor 8.

上記ロータリエンコーダ10,11は、回転体に取り付
けられたスリット円板と、このスリット円板に設けられ
たスリットを通過する光を検知してスリット円板の絶対
角度を検出する角度検出センサとをそなえている。
The rotary encoders 10 and 11 include a slit disk attached to a rotating body and an angle detection sensor that detects the absolute angle of the slit disk by detecting light passing through a slit provided in the slit disk. Prepared.

スリット円板のスリットは、スリット円板の同一円上に
、例えば中心角の1°間隔毎に複数個(180個)配列
されている。これらのうちの1個を除いた179個(こ
れを1°毎スリツトとする)は同一の大きさに設定され
、残る1個(これを360”毎スリットとする)はこれ
らと異なる大きさに設定されている。
A plurality of slits (180 slits) of the slit disk are arranged on the same circle of the slit disk, for example, at intervals of 1° of the center angle. All but one of these, 179 (this is defined as a slit every 1°), are set to the same size, and the remaining one (this is defined as a slit every 360") is set to a different size. It is set.

角度検出センサは、スリット円板の1°毎ススリット及
び360°毎スリツトの設けられる個所の両側に互いに
対向するように配設された、発光部(光源)と受光部と
をそなえている。
The angle detection sensor includes a light emitting section (light source) and a light receiving section, which are disposed to face each other on both sides of the slit disk where slits every 1° and slits every 360° are provided.

そして、スリット円板のスリットが角度検出センサのと
ころにくると、発光部からの光がスリットを通過するた
め受光部が光を受けて、スリットが通過したことを検出
する。
When the slit of the slit disk comes to the angle detection sensor, the light from the light emitting section passes through the slit, so the light receiving section receives the light and detects that the slit has passed.

角度検出センサでは、1°毎ススリットのスリットの通
過を検出すると1°信号を出力し、360°毎スリツト
の通過を検出すると360”信号を出力する。
The angle detection sensor outputs a 1° signal when it detects passing through a slit every 1°, and outputs a 360'' signal when it detects passing through a slit every 360°.

そして、360°信号を受けるとカウントをリセットし
、次に発信される1°信号を順にカウントする乙とで、
スリット円板の絶対角度(したがって、回転体の絶対角
度)を1°単位で検出するようになっている。
Then, when a 360° signal is received, the count is reset, and the next 1° signal is counted in order.
The absolute angle of the slit disk (therefore, the absolute angle of the rotating body) is detected in units of 1°.

〈発明が解決しようとする課題〉 上述の如き従来技術に係るロータリエンコーダ10,1
1では、イグニッシ璽ンノイズや他のスイッチノイズ等
の外乱により、360”毎スリットの通過を誤検出して
しまうと、1回転(360°回転)して次に36o°毎
スリツトの通過を検出するまでは絶対角度の検出ができ
ないという問題があるばかりでなく、モータ8等の回転
体の停止時にはその絶対角度(位相)を検出することが
できない、このように、モータ8の停止時にその絶対角
度を検出することができないので、例えばエンジン3の
始動時に吸気弁4とロータリバルブ2の位相がずれて吸
気工程で吸気弁4が開いてもロータリバルブ2が閉じた
ままのことがあり、この場合には360°毎スリツトの
通過を検知してロータリバルブ2の位相を補正するまで
はエンジン3の回転位相との関係が所定通りとはならず
、円滑な始動ができなくなるという事態を招来する。因
に、エンジン3と7− モータ8ば機械的に連結されることなく相互に独立して
回転しているので、回転時には同期回転していても停止
操作後の慣性回転量は一般的に異なっており、したがっ
て両者の位相は所定の関係を保持していない場合が多い
<Problems to be solved by the invention> Rotary encoders 10, 1 according to the prior art as described above
1, if the passage of the slit every 360" is incorrectly detected due to disturbances such as ignition noise or other switch noise, the system rotates once (rotated 360 degrees) and then detects the passage of the slit every 36 degrees. Not only is there a problem in that the absolute angle cannot be detected until the motor 8 is stopped, but also the absolute angle (phase) cannot be detected when the rotating body such as the motor 8 is stopped. For example, when starting the engine 3, the intake valve 4 and rotary valve 2 may be out of phase, and even if the intake valve 4 opens during the intake stroke, the rotary valve 2 may remain closed. Until the passage of the slit is detected every 360 degrees and the phase of the rotary valve 2 is corrected, the relationship with the rotational phase of the engine 3 will not be as specified, resulting in a situation where smooth starting is not possible. Incidentally, engines 3 and 7 - motor 8 are not mechanically connected and rotate independently of each other, so even if they rotate synchronously during rotation, the amount of inertia rotation after the stop operation is generally different. Therefore, their phases often do not maintain a predetermined relationship.

上記問題点は、ロータリエンコーダ10゜11で検出し
た情報に基づきエンジン3の回転と同期させてアクチュ
エータを駆動する場合に共通の問題点となる。
The above problem is a common problem when the actuator is driven in synchronization with the rotation of the engine 3 based on the information detected by the rotary encoder 10°11.

本発明は、上記従来技術に鑑み、クランクシャフト及び
アクチュエータの位相を停止時を含め常に検出し得るロ
ータリエンコーダを利用して両者の同期運動が良好に行
なわれるよう制御し得るエンジン回転と同期するアクチ
ュエータの制御方式を提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned prior art, the present invention provides an actuator that synchronizes with engine rotation, which can control the synchronous movement of both the crankshaft and the actuator using a rotary encoder that can always detect the phases of the crankshaft and the actuator, even when they are stopped. The purpose is to provide a control method for

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本発明の構成は、エンジンのクラン
クシャフトの位相を表わす情報と、アクチュエータの位
相を表わす情報とを=8− 処理してエンジンの回転と同期させてアクチュエータを
駆動するようになっているエンジン回転と同期するアク
チュエータの制御方式前記クランクシャフトの位相及び
アクチュエータの位相を検出するロータリエンコーダが
、 夫々互いに異なるスリット幅で一定の中心角毎に穿設さ
れて円環状に配設された複数個のスリットからなるスリ
ット列を有するとともに、回転体に取り付けられて回転
可能となっているスリット円板と、 光を照射する発光部及び光を受光してこのことを表わす
信号を送出する受光部を有し、これら発光部及び受光部
がスリット円板を挾んで相互に反対側に配設されて対と
なっており、しかもスリットを通過する光を交互に検出
するように円環上で隣接させて配設した2個の角度検出
センサとを夫々有するとともに、2個の角度検出センサ
の出力信号同志の差を夫々演算するとともに、この差を
表わす信号の絶対値を夫々検出して得る信号を比較する
ことによりクランクシャフトの位相及びアクチュエータ
の位相を合わせるように制御する乙とを特徴とする。
Means for Solving the Problems> The configuration of the present invention that achieves the above object processes information representing the phase of the engine crankshaft and information representing the phase of the actuator in synchronization with the rotation of the engine. A control system for the actuator that is synchronized with the engine rotation to drive the actuator.The rotary encoder that detects the phase of the crankshaft and the phase of the actuator is drilled at a constant center angle with different slit widths. a slit disk which has a slit row consisting of a plurality of slits arranged in an annular shape and is rotatable by being attached to a rotating body; a light emitting part that emits light; and a light emitting part that receives light. It has a light receiving part that sends out a signal indicating this, and these light emitting part and light receiving part are arranged on opposite sides of the slit disk to form a pair, and the light passing through the slit is alternately arranged. and two angle detection sensors arranged adjacently on a ring so as to detect the angle, respectively, calculate the difference between the output signals of the two angle detection sensors, and generate a signal representing this difference. The present invention is characterized in that the phase of the crankshaft and the phase of the actuator are controlled to match each other by comparing the signals obtained by detecting the absolute values of .

く作   用〉 上記構成の本発明によれば、各ロータリエンコーダの各
スリットがスリット円板の絶対角度に応じて互いに異な
るスリット幅に設定されているので、角度検出センサが
スリットのスリット幅に応じた量の光を検出し、この光
量に基づいてエンジン及びアクチュエータの停止時であ
ってもスリット円板の絶対角度が検出される。乙のとき
角度検出センサの各受光部は円環上で隣接した位置で交
互にスリットを通過した光を検出するので、夫々の受光
部から出力される信号はスリットの円環方向における両
端間の角度の分だけ位相が異なる同波形のものとなり、
不感帯を生起することなくエンジン及びアクチュエータ
の絶対角度が検出される。
According to the present invention having the above configuration, each slit of each rotary encoder is set to a different slit width depending on the absolute angle of the slit disk, so that the angle detection sensor Based on this amount of light, the absolute angle of the slit disk is detected even when the engine and actuator are stopped. In case B, each light receiving part of the angle detection sensor detects the light passing through the slit alternately at adjacent positions on the annular ring, so the signal output from each light receiving part is between the two ends of the slit in the annular direction. They will have the same waveform with a different phase by the angle,
Absolute angles of the engine and actuator are detected without creating dead zones.

〈実 施 例〉 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。本
実施例はアクチュエータを第6図に示すモータ8とし、
且つ同図に示す制御方式に適用したものである。
<Examples> Examples of the present invention will be described in detail below based on the drawings. In this embodiment, the actuator is the motor 8 shown in FIG.
Moreover, it is applied to the control method shown in the figure.

第1図は本発明の実施例を示すブロック線図である。同
図に示すように、エンジン用クランク角センサであるロ
ータリエンコーダ13及びロータリバルブ用クランク角
センサであるロータリエンコーダ14は、後に詳述する
ように、不感帯を生起することなく、クランクシャフト
及びロータリバルブ2の位相を常に検出し得る同一の構
成のロータリエンコーダである。これらロータリエンコ
ーダ13゜14の出力信号の、■は、イグニッションス
イッチ15の開閉状態を表わすイグニッション信号◎と
ともに電子1!IJ紳装置9に供給される。電子制御装
置9では所定の信号処理をして制御信号◎でモータ8の
回転を制御し、口 1− 一タリバルブ2がクランクシャフトと所定の位相関係を
保持し乍ら同期回転するように制御する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the rotary encoder 13, which is an engine crank angle sensor, and the rotary encoder 14, which is a rotary valve crank angle sensor, are able to connect the crankshaft and rotary valve without causing a dead zone, as will be described in detail later. These rotary encoders have the same configuration and can always detect two phases. Of the output signals of these rotary encoders 13 and 14, ■ is an ignition signal ◎ representing the open/closed state of the ignition switch 15, as well as electronic 1! It is supplied to the IJ control device 9. The electronic control device 9 performs predetermined signal processing and controls the rotation of the motor 8 using the control signal ◎, so that the valve 1 and the valve 2 rotate synchronously while maintaining a predetermined phase relationship with the crankshaft. .

第2図は上記電子制御装置9における処理のアルゴリズ
ムを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing algorithm in the electronic control unit 9. As shown in FIG.

第3図(a)はロータリエンコーダ13,14を示す正
面図、第3図(blはその側面図である。
FIG. 3(a) is a front view showing the rotary encoders 13 and 14, and FIG. 3 (bl is a side view thereof).

同図に示すように、四−タリエンコーダ13゜14 (
両者は同構成であるので細部の説明は一方についてのみ
行なう)はクランクシャフト及びモータ8の軸に取り付
けられるスリット円板21と、このスリット円板21の
絶対角度を検出する3個の角度検出センサ24゜25.
26とをそなえている。
As shown in the figure, a quadri-tary encoder 13°14 (
Since both have the same configuration, detailed explanation will be given only for one.) A slit disk 21 attached to the crankshaft and the shaft of the motor 8, and three angle detection sensors that detect the absolute angle of this slit disk 21. 24°25.
It has 26.

スリット円板21には、いずれもその中心回りの2つの
同心円上にそれぞれスリット列22.23が配列されて
いる。
Each slit disk 21 has slit rows 22 and 23 arranged on two concentric circles around its center.

これらのうち、スリット列22は、16毎スリット列で
あり、スリット円板21の中心角の1°間隔毎に配列さ
れた複数個(ここでは、2− 180個)の1″毎スリツト22aから構成されている
。なお、この1°毎スリツト22aはそれぞれ円周方向
に中心角1°分の大きさに設定され、半径方向にも等し
い大きさに設定されている。
Among these, the slit row 22 is a slit row every 16, and has a plurality of (here, 2-180) slits 22a every 1" arranged at intervals of 1° of the center angle of the slit disk 21. The 1° slits 22a are each set to have a size corresponding to 1° of the central angle in the circumferential direction, and are also set to have the same size in the radial direction.

また、スリット列33は、10°毎スリット列であり、
スリット円板21は中心角の10゜間隔毎に配列された
複数個(ここでは、18個)の10°毎スリツト33a
から構成されている。この106毎スリツト33aはそ
れぞれ円周方向に中心角10°分の大きさに設定されて
いるが、半径方向には、互いに異なる大きさに設定され
ている。この例では、18個の10°毎スリツト33a
の半径方向の大きさは、角度検出センサ25,26から
みると、回転していくにしたがって次第に大きくなるよ
うに設定している。
Further, the slit row 33 is a slit row every 10°,
The slit disk 21 has a plurality of (in this case, 18) slits 33a arranged at intervals of 10 degrees on the central angle.
It consists of Each of the 106 slits 33a is set to a size corresponding to a central angle of 10° in the circumferential direction, but is set to a different size from each other in the radial direction. In this example, there are 18 slits 33a every 10°.
The size in the radial direction is set to gradually increase as the rotation progresses, as viewed from the angle detection sensors 25 and 26.

ここでは、スリット円板21の絶対角度が、06〜10
”  20’〜30’、40”〜506.・・・340
6〜350°の位置に、それぞれスリット4 23aを設けており、これらのスリット23aを、この
順番に、第1.2,3.・・・ 18番目のスリットと
名付ける。そして、第1番目のスリット23aの半径方
向の大きさを1とすると、第2.3,4.・・・ 18
番目の各スリット23aの半径方向の大きさは、それぞ
tt2,3,4.・・・ 18に設定されている。
Here, the absolute angle of the slit disk 21 is 06 to 10
"20'~30', 40"~506. ...340
Slits 4 23a are provided at positions of 6 to 350°, and these slits 23a are arranged in this order as 1st, 2nd, 3rd, and 3rd slits. ... Name it the 18th slit. If the radial size of the first slit 23a is 1, then the 2nd, 3rd, 4th, and so on. ... 18
The radial size of each slit 23a is tt2, 3, 4. ... It is set to 18.

一方、角度検出センサ24,25,26は、光を照射す
る発光部(LEDまたは電球等の光源)24a、25a
、26a及び光を受光してこのことを表わす信号を送出
する受光部(フォトトランジスタまたはフォトダイオー
ド等の受光素子)24b、25b、26bを夫々有して
おり、これら発光部24a、25a。
On the other hand, the angle detection sensors 24, 25, 26 are light emitting units (light sources such as LEDs or light bulbs) 24a, 25a that emit light.
, 26a, and light-receiving sections (light-receiving elements such as phototransistors or photodiodes) 24b, 25b, and 26b that receive light and send out signals representing the received light, and these light-emitting sections 24a and 25a.

26a及び受光部24 b、 25 b、 26 bが
スリット円板21を挾んで相互に反対側に配設されてい
る。これらのうち、角度検出センサ24の発光部24a
及び受光部24bはスリット列22に対応する位置で相
対向している。また、角度検出センサ25,26の発光
部25a、26a及び受光部25b、26bは、10°
毎スリツト23aのうち半径方向に最大のものよりも大
きいものが用いられている。この結果、受光部25b、
26bの出力信号はスリット23aの面積を反映したも
のとなる。更に、角度検出センサ25,26は夫々の受
光部25b、26bがスリット23aを通過した光を交
互に検出するように円環上で隣接させて配設しである。
26a and the light receiving sections 24b, 25b, 26b are arranged on opposite sides of the slit disk 21. Among these, the light emitting part 24a of the angle detection sensor 24
The light receiving portions 24b and 24b face each other at positions corresponding to the slit rows 22. Further, the light emitting parts 25a, 26a and the light receiving parts 25b, 26b of the angle detection sensors 25, 26 are arranged at 10°.
Of each slit 23a, one larger than the largest one in the radial direction is used. As a result, the light receiving section 25b,
The output signal of 26b reflects the area of slit 23a. Further, the angle detection sensors 25 and 26 are arranged adjacent to each other on a ring so that the respective light receiving sections 25b and 26b alternately detect the light passing through the slit 23a.

即ち、受光部25b、26bの不感帯が交互に出現し、
これら受光部25b、26bの出力信号を合成すること
により、結果的に不感帯を除去し得るようになっている
That is, the dead zones of the light receiving sections 25b and 26b appear alternately,
By combining the output signals of these light receiving sections 25b and 26b, the dead zone can be removed as a result.

第4図は上記角度検出センサ24,25゜26の信号処
理系を示す回路図、第5図はその各部の波形図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the signal processing system of the angle detection sensors 24, 25.degree. 26, and FIG. 5 is a waveform diagram of each part thereof.

両図に示すよう(と、受光部24b、2sb。As shown in both figures, the light receiving sections 24b and 2sb.

26bとしての受光素子は、光を受けると電気抵抗が減
少するものであり、夫々抵抗R1゜R2,R3と直列に
接続されており、受光部24b。
The light-receiving element 26b has an electrical resistance that decreases when it receives light, and is connected in series with the resistors R1, R2, and R3, respectively, as the light-receiving element 24b.

5 25b、26bの両端に印加される電圧を出力信号V、
、 V2. v3として送出するようになっている。
5 The voltage applied to both ends of 25b and 26b is output signal V,
, V2. It is now sent out as v3.

これらのうち、1°毎のスリット列22を通過する光を
検出する受光部24bの出力信号■、は、16間間隔上
基準電圧(受光しないときの電圧)と低下電圧(受光し
たときの電圧)とを繰り返すような波形となる。
Among these, the output signal (■) of the light receiving section 24b that detects the light passing through the slit array 22 every 1° is the reference voltage (the voltage when no light is received) and the reduced voltage (the voltage when the light is received) at intervals of 16 degrees. ) is repeated.

また、10°毎のスリット列23を通過する光を検出す
る受光部25 b、 26 bの出力信号V2. v、
let、第5図(a)及び第5図(b) ニ示スヨうに
、10’間隔毎に基準電圧と、夫々レベルが異なる低下
電圧とを繰ね返すような同様の波形となるが、出力信号
v3は出力信号v2よりも位相が10°遅れている。
In addition, output signals V2. v,
Let, as shown in Fig. 5(a) and Fig. 5(b), the same waveform is obtained in which the reference voltage and the reduced voltage with different levels are repeated every 10' intervals, but the output The signal v3 is delayed in phase by 10° from the output signal v2.

差動増幅器30はバッファアンプ29を介して供給され
る出力信号■2.■3の差(V3−V2)を演算するも
のである。したがって、差動増幅器30の出力信号v4
は、第5図[C1に示すように、10°毎に絶対値が同
じで符号が反対の6 電圧となる。絶対値検出部31は出力信号v4の絶対値
を検出するもので、したがってその出力信号vsば、第
5図(d)に示すように、負電圧が反転し、20°毎に
変化する波形となる。
The differential amplifier 30 receives the output signal (2) supplied via the buffer amplifier 29. (2) The difference between 3 (V3-V2) is calculated. Therefore, the output signal v4 of the differential amplifier 30
As shown in FIG. 5 [C1], there are six voltages with the same absolute value and opposite sign every 10 degrees. The absolute value detection section 31 detects the absolute value of the output signal v4, and therefore, the output signal vs has a waveform in which the negative voltage is inverted and changes every 20 degrees, as shown in FIG. 5(d). Become.

電子制御装置9はA/D変換蕃32,33を介して供給
された出力信号V4.′vsに基づきスリット円板21
の絶対角度を演算するものである。
The electronic control device 9 receives the output signal V4. ’vs based on the slit disk 21
It calculates the absolute angle of .

本発明の実施例に適用するロータリエンコーダは、上述
のごとく構成されているので、クランクシャフト及びモ
ータ8と共にスリット円板21が回転すると、各スリッ
ト列22゜23のスリット22a、23aが角度検出セ
ンサ24,25,26を通過する時に、受光部24b、
25b、26bが発光部24a。
Since the rotary encoder applied to the embodiment of the present invention is configured as described above, when the slit disk 21 rotates together with the crankshaft and the motor 8, the slits 22a and 23a of each slit row 22 and 23 act as angle detection sensors. When passing through 24, 25, 26, the light receiving section 24b,
25b and 26b are light emitting parts 24a.

25a、26aからの光を受光して、各出力信号v、、
 v2. v、を変化させる。
Receives the light from 25a and 26a and outputs each output signal v, .
v2. v, is changed.

このとき、受光部24bにより得られるスリット列22
に関する検出デジタル値(1°信号)は、スリット円板
21の中心角(つまり、クランクシャフトの角度)1°
おきに0と(受光しないときの値)と1(受光したとき
の値)とを繰り返す。
At this time, the slit row 22 obtained by the light receiving section 24b
The detected digital value (1° signal) for the central angle of the slit disk 21 (that is, the angle of the crankshaft) is 1°.
0 (value when no light is received) and 1 (value when light is received) are repeated every other time.

一方、受光部25 b、 26 bにより得られ、差動
増輻養30及び絶対値検出部31により前述の如き信号
処理をしたスリット列23に関する検出デジタル値(1
0°信号)は、不感帯を形成することなくスリット円板
1の中心角(クランクシャフトの角度)20″′毎に、
連続的に1,2,3.・・・ 18となる。つまり、ス
リット列23の18個のスリット23aは、その半径方
向の大きさが次第に大きくなるように18段階に設定さ
れているので、スリット23aを通過する光量も次第に
増加する。
On the other hand, the detected digital value (1
0° signal) every 20'' of the central angle of the slit disk 1 (the crankshaft angle) without forming a dead zone.
Continuously 1, 2, 3. ...It will be 18. That is, since the 18 slits 23a of the slit row 23 are set in 18 steps so that the size in the radial direction gradually increases, the amount of light passing through the slits 23a also gradually increases.

乙の結果出力信号V、の変化量は、第5図(d)に示す
ように、スリット円板21の絶対角度(クランクシャフ
トの絶対角度)が0″〜20″20°〜406 ・・・
 3400〜360°と増加するにしたがって大きくな
る。したがって、そのデジタル出力値も、スリット円板
21の絶対角度(クランクシャフトの絶対角度)が06
〜206の時は1.20’〜40°の時は2.・・・3
40°〜360°の時は18と不感帯が形成されること
なく連続的に増加していき、スリット円板21 (した
がって、クランクシャフト)が360°回転して0°〜
206の位置になると、デジタル出力値も1に戻る。
As shown in FIG. 5(d), the amount of change in the resultant output signal V is determined when the absolute angle of the slit disk 21 (absolute angle of the crankshaft) is 0''~20''20°~406...
It becomes larger as the angle increases from 3400 to 360°. Therefore, the digital output value also shows that the absolute angle of the slit disk 21 (absolute angle of the crankshaft) is 06
-206: 1.20' - 40°: 2. ...3
When the angle is from 40° to 360°, the angle increases continuously to 18 without forming a dead zone, and the slit disk 21 (therefore, the crankshaft) rotates 360° until it reaches 0° to 360°.
At position 206, the digital output value also returns to 1.

したがって、スリット列23に基づいて、20@毎に、
スリット円板21 (つまり、クランクシャフト)の絶
対角度を検出することができる。
Therefore, based on the slit row 23, every 20@,
The absolute angle of the slit disk 21 (that is, the crankshaft) can be detected.

このようにして、スリット列23に基づく20°毎の検
出データとスリット列22に基づり1″毎の検出データ
とに基づいて、スリット円板21 (つまり、クランク
シャフト)の絶対角度を1″単位に検出することができ
るのである。
In this way, the absolute angle of the slit disk 21 (that is, the crankshaft) is set to 1" based on the detection data every 20 degrees based on the slit row 23 and the detection data every 1" based on the slit row 22. It can be detected in units.

特に、デジタル出力値の大きさからスリット円板21 
(クランクシャフト)の20″毎の絶対角度を絶対的に
判断できるので、1°毎ス9− リット列22のスリット22gを誤検出した場合でも、
少なくとも20°単位ではスリット円板1 (クランク
シャフト)の絶対角度は検出できる。
In particular, due to the magnitude of the digital output value, the slit disk 21
Since the absolute angle of the (crankshaft) can be determined every 20", even if the slit 22g of the 9-lit row 22 is incorrectly detected every 1°,
The absolute angle of the slit disk 1 (crankshaft) can be detected at least in units of 20 degrees.

更に、上記ロータリエンコーダ13.14によれば、ス
リット23aを通過した光が受光部25b、26bの何
れか一方では必ず検出されているので、スリット23a
間の光の非通過部分による不感帯が形成されることはな
い。したがって、スリット円板21が停止している場合
でも20°の分解能で絶対角度を検出することができる
Furthermore, according to the rotary encoder 13.14, since the light passing through the slit 23a is always detected by one of the light receiving sections 25b and 26b, the slit 23a
A dead zone is not formed due to the portion through which light does not pass. Therefore, even when the slit disk 21 is stopped, the absolute angle can be detected with a resolution of 20 degrees.

なお、ここでは、各スリット23aの大きさの異なるス
リット列3を、360°を18等分して10°間隔に設
けているが、このスリット列23については、使用目的
に応じて、360°を適当に等分して適当な角度間隔に
設けるようにしてもよい。スリット23aの数が増加す
れば、それ丈絶対角度の検出精度が向上する。出力信号
v1.■2の切り替わり点で20− ノイズを発生しないよう、受光部25b、 26bの位
置とスリット23aの円環方向の幅を調整した方が良い
。また、出力信号V、、v2を電気的なフィルター回路
を通すことによっても同様の効果を得る。
Here, slit rows 3 with different sizes of slits 23a are provided at 10° intervals by dividing 360° into 18 equal parts. It is also possible to divide it into appropriate equal parts and provide them at appropriate angular intervals. As the number of slits 23a increases, the accuracy of detecting the absolute angle of the length of the slits 23a improves. Output signal v1. (2) It is better to adjust the positions of the light receiving parts 25b and 26b and the width of the slit 23a in the annular direction so as not to generate 20- noise at the switching point of 2. A similar effect can also be obtained by passing the output signals V, , v2 through an electrical filter circuit.

更に、信号処理系は、出力信号V、、v2を夫夫A/D
変換して電子制御装置9に供給し、電子制御装置9内の
アルゴリズムで前記実施例における差動増幅I#30及
び絶対値検出部31の処理と同様の演算処理を行なうよ
うにしても勿論良い。
Further, the signal processing system sends the output signals V, , v2 to the husband A/D.
Of course, it may be converted and supplied to the electronic control unit 9, and an algorithm within the electronic control unit 9 may perform arithmetic processing similar to the processing of the differential amplifier I#30 and the absolute value detection unit 31 in the above embodiment. .

また、スリット列2についても、使用目的に応じて、1
°間隔ではないもの(例えば2″′間隔や0.5°間隔
)にしてもよい。
Also, regarding the slit row 2, one
It may be arranged at intervals other than degrees (for example, intervals of 2'' or intervals of 0.5 degrees).

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば、一定の中心角毎に穿設された複数のスリットが
夫々スリット円板の絶対角度に応じて互いに異なるスリ
ット幅に設定され、且つ角度検出センサの受光部が、=
22= スリット幅に応じた量の光を検知して乙の光量に基づき
スリット円板の絶対角度を検出し得るようにしたロータ
リエンコーダでエンジン及びアクチュエータの位相を検
出し得るようにしたので、ノイズ等の外乱を受けてもエ
ンジン及びアクチュエータの絶対角度を確実に検出し得
る。また、前記ロータリエンコーダでは受光部を円環上
で隣接させ、スリット間の不感帯が交互に影響するよう
にした上で、両者の出力信号を合成して処理するように
したので、前記不感帯を除去でき、スリット円板が所定
位相になる迄回転するのを待つことなくスリット円板の
停止状態でも常にその絶対角度を検出し得るので、エン
ジンとアクチユエータの良好な同期制御を行なうことが
できろ。
<Effects of the Invention> As specifically explained above in conjunction with the embodiments, according to the present invention, the plurality of slits formed at each constant central angle are different from each other depending on the absolute angle of the slit disk. width is set, and the light receiving part of the angle detection sensor is =
22= Since the phase of the engine and actuator can be detected with a rotary encoder that detects the amount of light according to the slit width and can detect the absolute angle of the slit disk based on the amount of light, noise is reduced. The absolute angles of the engine and actuator can be reliably detected even when external disturbances such as the following occur. In addition, in the rotary encoder, the light receiving parts are arranged adjacent to each other on a ring so that the dead zones between the slits affect each other alternately, and the output signals of both are combined and processed, so the dead zone is removed. Since the absolute angle of the slit disk can always be detected even when the slit disk is stopped without waiting for the slit disk to rotate until it reaches a predetermined phase, it is possible to perform good synchronized control of the engine and actuator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示すブロック線図、第2図は
その電子制御装置における処理のアルゴリズムを示すフ
ローチャート、第3図(a)は前記実施例に用いるロー
タリエンコーダを示す正面図、第3図(blはその縦断
面図、第4図はその角度検出センサの信号処理系を示す
回路図、第5図(al〜第5図(d)はその各部の波形
図、第6図はロータリバルブの制御系を示す構成図であ
る。 図面中、 2はロータリバルブ、 3はエンジン、 8はモータ) 9は電子制御装置) 13.14は四−タリエンコーダ、 21はスリット円板、 23はスリット列、 23aはスリット、 25.26は角度検出センサ、 25a、26aは発光部、 25b、26bは受光部である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a processing algorithm in the electronic control device, and FIG. 3(a) is a front view showing a rotary encoder used in the embodiment. Fig. 3 (bl is a vertical cross-sectional view thereof, Fig. 4 is a circuit diagram showing the signal processing system of the angle detection sensor, Fig. 5 (al to Fig. 5(d) is a waveform diagram of each part, Fig. 6 is a configuration diagram showing a control system of a rotary valve. In the drawing, 2 is a rotary valve, 3 is an engine, 8 is a motor, 9 is an electronic control device), 13. 14 is a four-tary encoder, 21 is a slit disk, 23 is a slit row, 23a is a slit, 25.26 is an angle detection sensor, 25a and 26a are light emitting parts, and 25b and 26b are light receiving parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 エンジンのクランクシャフトの位相を表わす情報と、ア
クチュエータの位相を表わす情報とを処理してエンジン
の回転と同期させてアクチュエータを駆動するようにな
っているエンジン回転と同期するアクチュエータの制御
方式において、 前記クランクシャフトの位相及びアクチュエータの位相
を検出するロータリエンコーダが、夫々互いに異なるス
リット幅で一定の中心角毎に穿設されて円環状に配設さ
れた複数個のスリットからなるスリット列を有するとと
もに、回転体に取り付けられて回転可能となっているス
リット円板と、 光を照射する発光部及び光を受光してこのことを表わす
信号を送出する受光部を有し、これら発光部及び受光部
がスリット円板を挾んで相互に反対側に配設されて対と
なっており、しかもスリットを通過する光を交互に検出
するように円環上で隣接させて配設した2個の角度検出
センサとを夫々有するとともに、 2個の角度検出センサの出力信号同志の差を夫々演算す
るとともに、この差を表わす信号の絶対値を夫々検出し
て得る信号を比較することによりクランクシャフトの位
相及びアクチュエータの位相を合わせるように制御する
ことを特徴とするエンジン回転と同期するアクチュエー
タの制御方式。
[Claims] An actuator synchronized with engine rotation, which processes information representing the phase of the engine crankshaft and information representing the phase of the actuator to drive the actuator in synchronization with the engine rotation. In the control method, the rotary encoder that detects the phase of the crankshaft and the phase of the actuator is composed of a plurality of slits arranged in an annular shape, each having a different slit width and bored at a constant center angle. A slit disk having a row of slits and rotatable by being attached to a rotating body, a light emitting section for emitting light, and a light receiving section for receiving the light and transmitting a signal representing the received light. The light-emitting part and the light-receiving part are arranged on opposite sides of the slit disk to form a pair, and are arranged adjacent to each other on the ring so as to alternately detect the light passing through the slit. By having two angle detection sensors, respectively calculating the difference between the output signals of the two angle detection sensors, and comparing the signals obtained by respectively detecting the absolute values of the signals representing this difference. An actuator control method that synchronizes with engine rotation, characterized by controlling the crankshaft phase and the actuator phase to match.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8041243B2 (en) 2008-01-11 2011-10-18 Ricoh Company, Limited Image forming apparatus and image forming method capable of effectively transferring toner images

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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