JPH04194345A - 回転信号の異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転信号の異常検出装置に関し、特に詳細には
、ディーゼル機関の燃料噴射制御装置等のように、内燃
機関のクランク軸回転角に基づく制御を行なう際に回転
信号の異常検出に用いることのできる異常検出装置に関
する。

〔従来の技術〕

内燃機関においては機関回転数やクランク軸位相角に基
づく制御が多数行なわれている。

例えばディーゼルエンジンの電子制御式燃料噴射装置等
ではエンジン回転数をアクセル開度、水温等の他のパラ
メータと共に用いて燃料噴射量と噴射時期を決′定し、
それに基づいて燃料噴射ポンプの電磁スピル弁を制御し
て所定の噴射量と噴射時期とになるように燃料噴射を行
なう。また上記電磁スピル弁の開閉タイミングは、燃料
噴射ポンブ軸の基準位置からの回転角を検出し、その回
転角からポンププランジャのストロークを計算すること
により決定される。上記ポンプ軸の回転角とエンジン回
転数は、通常、ポンプ軸に取付けられた歯車状のバルサ
の歯を近接センサで検ａし、回転角に応じた回転パルス
信号を計数することにより検知している。またポンプ軸
基準位置はポンプ軸を駆動するエンジンクランク軸の回
転角センサによりエンジンの各シリンダ上死点（ＴＤＣ
）として与えられる。

上記の燃料噴射装置では、ポンプ軸の回転パルス信号と
基準位置信号とが、電磁スピル弁を制御して所定の時期
に所定の量の燃料噴射を行なう上で極めて重要である。

例えば上記ポンプ軸回転パルス信号がセンサ異常やノイ
ズ等の影響で減少したり増加したような場合燃料噴射量
が過大になったり不足したりするためエンジン制御に支
障を来たす。また基準位置信号に同様な異常が生じた場
合にも燃料噴射時期が狂うた６正常な運転ができなくな
る。

従ってこれら回転信号や基準位置信号に異常が生じた場
合には一刻も早くフェイルセーフ処置や運転者への報知
を行なう必要があり、このための異常検出装置が従来か
ら種々考案されている。

例えば特開昭６３−６１７５４号公報にはクランク軸の
基準位置信号の間に検出された回転パルスの数を計数し
、所定の数と比較することにより回転パルス信号の異常
有無を検出する装置が開示されている。

また、特公昭６３−４５０４４号公報には回転パルス信
号と基準位置信号とを用いてこれら２つの信号間で相互
に異常の有無を監視する方法が開示されている。すなわ
ち同公報の装置では、１つの基準位置信号入力毎次の基
準位置信号が入力するまでに回転パルス信号が全く入力
しなかった場合は回転パルス信号に異常があると判断し
、１つの基準位置信号入力後、回転パルス信号が所定の
数だけ入力する間に次の基準位置信号が入力しなかった
場合には基準位置信号に異常があると判断するようにし
て両方の信号異常を検出するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記特開昭６３−６１７５４号公報の装置では基準位置
信号の間に検出された回転パルスの数のみから回転パル
ス信号の異常を判定しているため、例えば基準位置信号
系統の異常のため、基準位置信号が入力しなかったよう
な場合でも回転パルス信号の異常と誤判断してしまう問
題がある。

また前記特公昭６３−４５０４４号公報の装置では回転
パルス信号と基準位置信号とを用いて相互に異常有無を
監視するようにしたことから上記のような誤判断は生じ
ないものの、回転パルス信号は、所定期間の開信号が全
く入力しない場合のみ異常と判断されるためノイズ等の
影響により回転パルス信号が増大したような異常状態を
検出することができない点で問題がある。このような異
常状態が生じた場合もエンジンの正常な運転を維持でき
ないため、対策が必要だからである。

更に、同公報の装置では１つの基準位置信号入力機所定
の数の回転パルス信号が人力するまでに次の基準位置信
号が入力しない場合に基準位置信号の異常を判断してい
るが、上記回転パルス信号の所定の数は充分に大きな数
としないと回転パルス信号がノイズの影響等で増加した
場合でも基準位置信号の異常と誤判断してしまう可能性
がある。

一方上記所定の数をあまりに大きな数とすると特に低速
運転時等では異常検出に時間を要するため対処が遅れる
問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、回転パルス信号と基準位置信
号の異常とを確実に短時間で判定可能な異常検知装置を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば第１図の本発明構成図に示すように、回
転軸の基準位置信号を発生する基準位置検出手段Ａと上
記回転軸の回転角に応じた回転パルス信号を発生する回
転角検出手段Ｂと、前記基準位置信号入力毎にゼロリセ
ットされて、前転回転パルス数の計数を行なう計数手段
Ｃと、前記基準位置信号入力毎にゼロリセットされて基
準位置信号入力からの経過時間を計測する計時手段りと
、前記基準位置信号の入力時間間隔を検出する基準パル
ス開隔検出手段Ｅと、 前記計数手段の計数値が所定値以上であり、かつ前記計
時手段により計測した経過時間が基準パルス開隔検出手
段Ｅが検出した前記時間間隔の最新の値から定まる所定
時間より長い場合に前言己基準位置検知手段の異常と判
定し、前記計数手段の計数値が所定値以上であり、かつ
前記経過時間が前記所定時間より短い場合には前記回転
角検知手段の異常と判定する異常判定手段Ｆとを備えた
ことを特徴とする回転信号の異常検出装置が提供される
。

〔作　用〕− 計数手段Ｃは基準位置信号が入力した後に入力する回転
パルス信号の数をカウントし、次の基準位置信号が入力
するとゼロにリセットする。従って計数手段Ｃの計数値
が所定値よりも大きくなった場合は、回転角検出手段Ｂ
の異常により回転パルス信号数が増加したか、或いは基
準位置検出手段Ａの異常により基準位置信号が入力しな
かったかの原因が考えられる。この場合には異常判定手
段Ｆは計時手段りにより計測された、前回基準信号入力
後の回転パルス数信号が前記所定値を越えるまでの経過
時間と、基準パルス間隔検出手段已により検出された前
回の基準位置信号間隔とを比較し、上記経過時間が前回
の基準位置信号間隔から定まる所定時間より長い場合は
基準位置信号が正常に入力していないと判断し、基準位
置検出手段Ａに異常が発生したと判定する。回転パルス
信号の数が所定値を越えているにもかかわらず、経過時
間が所定時間に達していない場合、異常判定手段Ｆは回
転パルス信号が異常に増加したと判断し、回転角検知手
段已に異常が発生したと判定する。

〔実施例〕

第２図に本発明の異常検出装置をディーゼル機関の燃料
噴射制御装置に適用した実施例を示す。

図において１０は燃料噴射制御を行なう電子制御ユニッ
ト（以下ｒＢｃＵ’Ｊという）を示す。ＥＣＵ　１０は
ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）　１２、リードオン
リメモリ（ＲＯＭ）　１４、中央処理ユニット（ＣＰＵ
）　１６、入力ポート１８、出力ポート２０を双方向性
バス２２で接続した構成であり、ＣＰＵ　１６は時間信
号を発生するクロック２４とこの時間信号を計数するこ
とにより計時を行なうフリーランニングカウンタ（図示
せず）を備えている。εＣ１！　１００入カポート１８
にはクランク軸基準位置センサ３２と回転角センサ３４
とが接続され、それぞれ基準位置信号と回転パルス信号
とをＥＣＵ　１０に入力している。

クランク軸基準性蓋センサ３２は電磁ピックアップ等の
近接センサから成り、エンジンのクランク軸３６外周に
取着されたマーカー３７がセンサ部を横切るとパルス信
号を発生するようになっている。

本実施例ではマーカー３７はエンジンの特定シリンダ（
例えば１番シリンダ）が上死点にあるときに上記パルス
信号が発生する位置に設けられてふり、クランク軸１回
転毎に１つの基準位置信号を発生するようになっている
。

回転角センサ３４はクランク軸基準位置センサ３２と同
様の近接センサであり、燃料噴射ポンプのポンプ軸に取
着された歯車４２の歯列４２ａを検出する位置に配置さ
れている。本実施例では分配型燃料噴射ポンプが用いら
れており、ポンプ軸はエンジンクランク軸３６から駆動
されてクランク軸回転数の半分の速度で同期回転してい
る。本実施例では４気筒用燃料噴射ポンプを使用してい
るため、歯車４２の歯列４２ａには等間隔に４つの欠歯
部４２ｂが形成されている。各欠歯部４２ｂは、それぞ
れ対応する気筒の燃料噴射実行基準点を示し、各欠歯部
４２ｂ間の歯列４２ａはそれぞれ同数の歯数（例えば５
個）を有している。従って正常な状態では第３図に示す
ようにクランク軸１回転当り１つの基準位置信号と、２
つの欠歯部を含む１０個のパルス信号がＥＣＵ　１０に
入力される。

本実施例ではＥＣＵ　１０はアクセル開度、冷却水温等
の負荷パラメータとエンジン回転数とから公知の方法で
燃料噴射量を決定しており、エンジン回転数は、例えば
回転角センサ３４の出力する回転バルス信号から計算さ
れる。また、ＥＣ［ｌ　１０は図示しない駆動回路を介
して燃料噴射ポンプの電磁スピル弁４４に接続されてお
り、電磁スピル弁４４の開弁タイミングを変えることに
より燃料噴射量の制御を行なっている。前記クランク軸
基準センサ３２の基準位置信号と回転角センサ３４によ
り検出される欠歯部４２ｂの信号とは、上記の電磁スピ
ル弁４４の制御の際の気筒番号の割出しに、また歯列４
２Ｈの回転パルス信号は同様にスピル弁の開弁タイミン
グの検出にそれぞれ用いられている。

従ってクランク軸基準位置センサ３２と回転角センサ３
４は燃料噴射制御上重要な役割を果たしており、これら
に異常が生じた場合は正常な燃料噴射制御を実行できな
くなるため、これらの異常を早期に検知して適宜な処置
をとれるようにする必要がある。

本実施例ではＥＣＵ　１０は基準位置信号と回転パルス
信号の異常を常時監視しており、異常を検知すると警報
器４６を作動させて運転者に異常を報知すると共に適宜
なフェイルセーフ処置をとるようにされている。以下に
本実施例における異常検出の原理について説明する。

本実施例では信号の異常検出にはクランク軸の基準位置
信号と、回転パルス信号のうち欠歯部４２ｂによる信号
を用いている。歯列４２Ｈのパルス信号を用いずに欠歯
部４２ｂの信号を用いているのは以下の理由による。す
なわち、回転角センサ３４に異常が生じた場合歯列４２
ａのパルス信号は増加する場合と減少する場合とがある
。例えばノイズの影響でセンサが誤作動した場合には第
４図（Ｂ）のように回転パルス信号数は増加するし、セ
ンサ回路の瞬断等が生じた場合には第４図（Ｃ）のよう
に回転パルス信号数は減少してしまう。しかし、前回の
パルス信号幅（１＋）と今回のパルス信号幅（ｔ２）と
を比較して１．＞１．が成立した場合に欠歯信号である
と判断するようにすれば、上記のパルス数の増加と減少
は両方とも欠歯信号の増加として検出することができる
からである。第４図（Ａ）は正常な状態の信号を示し、
第４図（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ回転パルスが増加、減少
した場合の信号状態を示しているが、第４図（Ｂ）（Ｃ
）では共に欠歯信号数が増加していることがわかる。

従って欠歯信号の異常増加を監視することにより上記両
方の異常を発見することができるのである。

第５図（Ａ）は、正常な状態での基準位置信号と欠歯信
号の状態を示す。本実施例では前述のように１つの基準
位置信号が入力してから次の基準位置信号が入力するま
でに２つの欠歯信号が入力する。

第５図（Ｂ）は回転角センサ３４に異常が生じたために
欠歯信号が増加した場合を示す。また第５図（Ｃ）は回
転角センサ３４は正常に作動しているが、クランク軸基
準位置センサ３２に異常が生じ基準位置信号が入力しな
くなった場合を示す。

第５図（Ｂ）（Ｃ）の場合の異常判定は以下の手順で行
なう。ＥＣＵ　１０は、基準位置信号が入力した後の欠
歯信号入力数を常にカウントしている。このカウントは
新たな基準位置信号が入力する毎にゼロにリセットされ
るため、正常な状態では欠歯信号のカウントは０．〜ｎ
値を繰り返すことになる（ｎは正常時の基準位置信号間
に入力する欠歯信号の数であり、本実施例ではｎ＝２で
ある。）〈第５図（Ａ））。しかし、欠歯信号数が増加
した場合（第５図（Ｂ））や基準位置信号が入力しない
ためにカウントがリセットされなかった場合（第５図（
Ｃ））はいずれも欠歯信号カウントはｎを越えて増加す
る。本実施例ではこの欠歯信号カウント数Ｃが所定値ｎ
＋α以上になったときに異常発生と判断する。ここでα
は基準位置信号と欠歯信号の位相がずれることがあるた
給の誤判断を防止する余裕であり本実施例ではα＝２と
する。従って本実施例ではカウント数Ｃが４以上になっ
た場合に異常発生を検知し、この異常がどちらのセンサ
に生じたかを判定する。すなわち、欠歯信号数Ｃがｎ＋
２以上となったときには前回基準パルスが入力してから
現在までの経過時間ＴＴＤＣ２（第５図（Ｂ）　（Ｃ）
）と、前回の基準信号入力間隔ＴＴＤＣｌとを比較する
。ここでＴＴＤＣ２≧（ＴＴＤＣ１）　ｘβであった場
合は基準位置信号が入力していないと判断し、クランク
軸基準位置センサ３２の異常を報知する。またＴＴＤＣ
２＜　（ＴＴＤＣ１）　Ｘβであった場合には欠歯信号
の数が異常に多いと判断し、回転角センサ３４の異常を
報知する。ここで上記式の右辺でＴＴＤＣ１にβを乗じ
ているのは基準位置信号の時間間隔はエンジンの回転数
により変化するため、例えばエンジン回転数が急低下し
たような場合、クランク軸基準位置センサ３２が正常で
あっても基、　　準位置信号の時間間隔が前回より長く
なることがあるので、このような場合に誤って基準位置
センサの異常と判定することを防止するための余裕であ
る。βは１以上の定数であり、本実施例ではβ＝１．５
としている。次に第６図と第７図はＥＣＵ　１０による
上記判定動作を示すフローチャートである。

第６図はクランク軸基準位置センサの異常判定ルーチン
であり、本ルーチンは回転角パルスの発信に合わせてク
ランク軸の一定角度毎に実行される。

ステップ１００は欠歯信号の有無の判定を示す。

欠歯信号の有無は第４図で説明したように前回よりパル
ス間隔が広くなっているか否かにより判断する。欠歯信
号が検出されるとステップ１１０でカウントが行なわれ
、ステップ１２０では欠歯信号の数Ｃが所定値ｎ＋α以
上か否かが判断される（本実施例ではｎ＋α＝２）。Ｃ
≧ｎ÷αであった場合はステップ１３０で前回計数値Ｃ
がリセットされてから現在までの経過時間ＴＴＤＣ２と
前回の基準時間間隔ＴＴＤＣ１についてＴＴＤＣ２≧（
ＴＴ［］Ｃ１）　Ｘβを判定する（本実施例ではβ＝　
１．５　’）。ここで肯定判定された場合はステップ１
４０でクランク基準位置検出センサの異常を示すフラグ
ＦＣを１にセットしてルーチンを終わる。またステップ
１３０で否定判定をされた場合はクランク基準位置検出
センサは正常であると判断し、ステップ１５０で上記フ
ラグＦＣをゼロにセットしてルーチンを終わる。

次に第７図は回転角センサの異常の有無を判定するルー
チンを示す。本ルーチンは基準位置信号の発信に合せて
クランク軸の一回転毎に実行される。

図においてステップ２００はクランク軸基準位置検出セ
ンサの異常判定がされているか否か、すなわちフラグＦ
Ｃの値が１か否かの判定が行なわれる。クランク軸基準
位置検出センサが正常であればステップ２１０に進み、
欠歯信号の数Ｃを判定する。この場合基準位置信号は正
常に出力されているのでＣ≧ｎ＋αであれば回転角セン
サの異常であると判断し、ステップ２２０でフラグＦＮ
を１にセットし、Ｃａｎ＋αであれば回転角センサは正
常であると判断し、ステップ２３０でフラグＦＮをゼロ
にリセットしてそれぞれステップ２４０に進む。

ステップ２４０では基準位置信号が人力したか否かが判
定され、入力していない場合はそのままルーチンを終了
する。ステップ２４０で基準位置信号が入力していた場
合、ステップ２５０で現在のタイマの時刻をＴＴＤＣ１
として記憶し、タイマのリセットと欠歯信号カウントの
リセットを行ない（ステップ２６０．２７０）ルーチン
を終わる。

ＥＣｔｌ　１０は上記により設定したフラグＦＣとＦＮ
の値を基に、それぞれの異常に対応したフェイルセーフ
都電と異常報知とを行なうが詳細についてはここで省略
する。なお、本実施例では、回転パルス信号中の欠歯信
号を検出して異常検出に使用しているが、回転パルス信
号そのものを使用しても同様な検知が可能なことはいう
までもない。

〔発明の効果〕

本発明の異常検出装置は、上記のように構成したことに
より、回転パルス信号と基準位置信号の異常を適確に判
定することができる。また基準位置信号の異常有無の判
断に際し、前回の基準位置信号の入力時間間隔を用いる
ようにしたため、短時間で異常を判定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の実施例の構成を示す図、第３図から第５図は回転パ
ルス信号と基準位置信号の入力状態を示す図、第６図と
第７図は本発明による異常判定動作を示すフローチャー
トである。 １０・・・ＥＣＵ。 ３２・・・クランク軸基準位置センサ、３４・・・回転
角センサ、　４２・・・歯車、４２ａ・・・歯列、　　
　　４２ｂ・・・欠歯部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．回転軸の基準位置を検知し、基準位置信号を発生す
   る基準位置検出手段と、上記回転軸の回転角に応じた回
   転パルス信号を発生する回転角検知手段と、前記基準位
   置信号入力毎にゼロリセットされて、前記回転パルス数
   の計数を行なう計数手段と、前記基準位置信号入力毎に
   ゼロリセットされて基準位置信号入力からの経過時間を
   計測する計時手段と、前記基準位置信号の入力時間間隔
   を検出する基準パルス間隔検出手段と、 前記計数手段の計数値が所定値以上であり、かつ前記計
   時手段により計測した経過時間が前記基準パルス間隔検
   出手段が検出した前記時間間隔の最新の値から定まる所
   定時間より長い場合に前記基準位置検知手段の異常と判
   定し、前記計数手段の計数値が所定値以上であり、かつ
   前記経過時間が前記所定時間より短い場合には前記回転
   角検知手段の異常と判定する異常判定手段とを備えたこ
   とを特徴とする回転信号の異常検出装置。