JPH0431655A - 内燃機関用回転角検出装置 - 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、２つの回転センサを用いた内燃機関用の回転
位置検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、全周を等間隔にてなる所定角度にて分割して
得られる複数の部分のうち１つのみを他と異なる形状に
形成させた単一の回転体と一対の回転センサを備え、こ
の一対の回転センサの出力に基づいてクランク角度信号
及び上死点信号を出力する回転位置検出装置がある。（
例えば、特開昭５９−１８３３０４号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記の回転位置検出装置では、２つの回転センサ
のうち一つが故障するとクランク角度信号及び上死点信
号を出力することができなくなり燃料噴射制御や点火時
期制御が停止するという問題がある。

本発明では、２つの回転センサのうち−っが故障した場
合でも、残りの一つの回転センサからの出力でクランク
角度と基準角度を検出し制御を維持することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

全周を等間隔にてなる所定角度にて分割して得られる複
数の角度情報のうち一部に他とことなる基準情報を形成
してエンジンのクランクシャフトと同期して回転する回
転体と、 この回転体の角度情報部分と対向配置されて前記回転体
の回転時の角度情報に応じた出力を発生する第１の回転
センサと、 この第１の回転センサより前記所定角度だけずれて前記
回転体の角度情報部分と対向配置されて前記回転体の回
転時の角度情報に応じた出力を発生する第２の回転セン
サと、 前記第１の回転センサと前記第２の回転センサとの出力
に基づいて基準角度信号とクランク角度信号を出力する
論理手段と、 前記第１の回転センサ及び前記第２の回転センサの故障
を検出する故障検出手段と、 この故障検出手段により第１の回転センサと第２の回転
センサとのいずれか一方の故障を検出した際に故障して
いない回転センサからの出力に基づいて基準角度とクラ
ンク角度とを前記論理手段に換えて算出する角度算出手
段と を有することを特徴とする内燃機関用回転角検出装置を
提案する。

〔作用〕

これにより、クランクシャフトと同期して回転する回転
体の角度情報部分と対向配置された２つの回転センサか
らの出力に基づいて基準角度信号とクランク角度信号が
論理手段より出力される。

そして故障検出手段により２つの回転センサのうち一方
の故障を検出すると、残りの故障していない回転センサ
からの出力に基づいて、角度算出手段が基準角度とクラ
ンク角度とを算出する。

〔実施例〕

本発明実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、実施例の全体構成図であり、ｌＯは回転体を
なすロータであり、所定角度の等間隔で分割した位置毎
に角度情報をなす突起を有し、且つその１ケ所の基準信
号の突起を欠落して基準情報とした形状で、強磁性体よ
りなる。２０．２１は電磁ピックアップにである回転角
センサで、互いに所定角だけずれて、回転体１０の突起
に対向する位置にそれぞれ配置されている。１００は回
転センサ２０，２１からの信号を処理する処理回路であ
る。１０１は回転角センサ２０，２１の信号から、ノイ
ズを取り除き定電圧の矩形波形に変換する波形整形回路
である。ここで説明表現を簡単にするため回転センサ２
０の整形信号を矩形波Ａ１回転センサ２１の整形信号を
矩形波Ｂとする。

１０２はリセット回路であり、電源投入時及び回転角信
号の入力が所定時間以上なくなった時信号をフリップフ
ロップ１１２のプリセット端子ＰＲに出力する。１０３
は、矩形波Ａと矩形波Ｂを入力とし、その出力を微分コ
ンデンサ１０３ａを介してフリップフロップ１１２のク
リア端子ＣＬに接続した論理回路であり、矩形波Ａと矩
形波Ｂの両方の信号が同時にローレベルの信号を発生し
たときクリア信号を出力する。１１２はＤタイプフリッ
プフロツブでデータ端子りには常にハイレベルの信号が
入力されており、矩形波Ｂが入力するクロック端子Ｃが
ハイレベルになると出力端子Ｑにハイレベルの信号を出
力し、クリア端子ＣＬにクリア信号が入力すると出力端
子Ｑよりローレベルの信号を出力する。１１４はインバ
ードパ・ンファであり矩形波Ａを反転増幅する。また論
理回路１１３はインバートバンファ１１４からの出力と
フリップフロップ１１２の出力端子Ｑの出力とを入力に
接続しであるので、端子Ｑがハイレベルのときに矩形波
Ａがスルーした信号を出力する。

論理回路１１０は論理回路１１３からの出力と矩形波Ｂ
とが入力されて、２人力のアンドをとることによりクラ
ンク角度信号を出力する。１２０はワンショットタイマ
ーで矩形波Ｂが入力されると所定時間ハイレベルの信号
を出力する。１３０はＤタイプフリップフロップで、フ
リップフロップ１１２の出力端子Ｑがデータ端子りに接
続されてクロック端子ＣＫには矩形波Ａが入力されてお
り、出力端子Ｑより基準角信号を出力する。

４０はマイクロコンピュータであり基準角信号。

クランク角信号、ワンショットタイマー１２０からのハ
イレベル信号が入力されており内部に記憶部ＲＡＭＩ、
ＲＡＭ２．ＲＡＭ３を含んでいる。

上記の構成に於いて内燃機関が回転する時の動作を第２
図のタイミングチャートに従って説明する。２０ｘと２
１ｘは１２等分割の内１ケ所を欠歯としたロータに対し
１ピッチ位相のずれ角度位置に回転角センサ２０，２１
を配置した時の出力信号であり、コンパレータを用いた
波形整形回路１０１からは矩形波Ａ（２０ｃ）と矩形波
Ｂ（２１ｃ）が出力される。欠歯位置ではいずれもハイ
レベルとなっている。論理回路１０３は矩形波Ａと矩形
波Ｂが共にローレベルの時出力がハイレベルに反転し、
微分コンデンサ１０３ａにより１０３ｘのクリアパルス
を発生してＤタイプフリップフロップ１１２をリセット
するのでフリップフロップ１１２の端子Ｑの出力はクリ
アパルス１０３Ｘが発生するとローレベルとなる。

矩形波Ｂの立ち上がりエツジでは、データ端子り入力の
電位が常にハイレベルであるので端子Ｑからハイレベル
の信号が出力される。また、矩形波Ａが欠歯の位置では
クリアパルス１０３ｘの発生がないのでハイレベルの状
態に保たれており、矩形波Ｂのみの発生では再度Ｄタイ
プフリップフロップ１１２のデータ端子りのハイレベル
信号がＱ端子に伝達されるが信号はハイレベルで一定で
ある（第２図１１２Ｑ）。

また、フリップフロップ１３０では矩形波Ｂの欠歯位置
で、矩形波Ａの立ち上がりエツジによりＱ４子はハイレ
ベル信号すなわち基準角信号（１３０Ｑ）を出力してマ
イクロコンピュータ４０に入力する。また同時に論理回
路１１３では両人力がハイレベルの時ローレベル出力と
なるので、１１３ｘの示すごとくフリップフロップ１１
２のＱ端子がハイレベルの間のみ矩形波Ａの信号をスル
ーにしている。論理回路１１３の出力と矩形波Ｂは論理
回路１１０の２人力に接続しであるので矩形波Ｂの欠歯
位置に矩形波Ａの信号が合成されて１１０Ｘに示す等間
隔信号（クランク角度信号）を作成し、この立下がり信
号毎にマイクロコンピュータ４０の外部割り込みを発生
する。

次に回転センサ２０，２１の故障時の動作について第３
．第４図のタイミングチャートに基づいて説明する。

第３図は回転センサ２０の故障または断線等により矩形
波Ａが遮断したときの各部波形図である。

このとき矩形波Ａが出力されないのでフリップフロップ
１３０のＱ端子は矩形波Ａ遮断時の出力値を保持して出
力する。また論理回路１０３からはクリア信号が出力さ
れず、フリップフロップ１１２のＱ端子はハイレベル信
号を保持し出力する。

また論理回路１１３の出力（１１３ｘ）もハイレベルに
固定されるので矩形波Ｂは論理回路１１０をスルーして
マイクロコンピュータ４０に外部割り込みを発生する。

またこのときワンショットタイマ１２０からはハイレベ
ル信号が出力しマイクロコンピュータ４０に入力する。

第４図は回転センサ２１が故障または断線により矩形波
Ｂが遮断した時の各部波形図である。このとき矩形波Ｂ
が常にハイレベルになるため論理回路１０３はクリアー
信号を出力せず、フリップフロップ１１２のＱ端子は常
にハイレベルの信号を出力する。このときフリップフロ
ップ１３０のＱ端子も常にハイレベル信号を出力する。

また、ワンショットタイマ１２０からはローレベルの信
号が出力してマイクロコンピュータに入カスる。

そしてフリップフロップ１１２のＱ端子の出力がハイレ
ベルであるため論理回路１１３は矩形波Ａをスルーする
。また論理回路１１０も矩形波Ａをスルーしてマイクロ
コンピュータ４０に外部割り込みを発生する。

第５図は論理回路１１０からの角度信号の入力によって
起動する割り込みルーチンであり回転センサの故障また
は断線による矩形波Ａ、Ｂの遮断を検出する処理ルーチ
ンである。まずステップ４００でワンショットタイマ１
２０のモニタ信号のレベルを判別し、ハイレベルであれ
ば矩形波Ｂ信号は正常であるのでステップ４０１でＢ信
号の故障判定フラグをリセットすると共にステップ４０
２で角度信号のカウンタを１だけ加算する。このカウン
タの値から現在の角度位置を判別することができる０次
にステップ４０３でフリップフロップ１３０からの基準
角信号の立ち上がりエツジでラッチされるラッチポート
を確認しラッチされていればステップ４２０へ分岐し、
角度カウンタ値を０にプリセットする。ステップ４０３
で基準角信号のラッチがない場合にはステップ４０４へ
分岐し角度カウンタが１２以上であるか否かを判別する
。ところで矩形波Ａ信号が正常であれば角度信号１２ケ
毎に基準角信号が発生する。よって角度カウンタが１２
以下の時は正常と判断しステップ４０５へ分岐し矩形波
Ａ信号の故障判定フラグをリセットしステップ４０６で
基準角信号の入力ラッチボートをクリアして次の入力に
備える。

ステップ４００でワンショットタイマ１２０からのモニ
タ信号レベルがローレベルの時はステップ４１０へ分岐
して矩形波信号Ｂの故障判定フラグをセットし矩形波Ｂ
は故障中であることを示す。

フラグセット後ステップ４０２を経てステップ４０３に
戻る。

またステップ４０４で角度カウンタが１２以上である時
はステップ４３０へ分岐して矩形波信号Ａの故障判定フ
ラグをセットし矩形波Ａは故障中である事を示す。フラ
グセット後ステップ４０６へ戻る。

以上の構成により正常時には基準信号の入力時を基準角
とし角度カウンタで角度位置を認識する。

また２つの回転センサ２０，２１のうち片方の回転角セ
ンサ信号系で故障が起きた時は故障判定フラグによりど
ちらが故障かが識別できる。

次に第６図に基づいて回転センサ２０，２１の故障また
は断線等により矩形波ＡまたはＢが遮断したときのＥＣ
Ｕ４０における基準角判定処理を説明する。この処理ル
ーチンは第５図に示す処理ルーチン終了後に実行される
。まずステップ４４０で論理回路１１０からの角度信号
が入力したときのマイクロコンピュータ４０に内蔵され
ているフリーランニングタイマーの時刻と、１回前の角
度信号が割り込み入力した時刻を記憶しであるＲＡＭＩ
の内容との差を演算し、ステップ４４１で今回の所要時
間（７Ｍ２）として割りつけたＲＡＭ２にステップ４４
０で求めた差ＴＭ２を書き込み記憶する。次にステップ
４４２ではＲＡＭＩの内容を次回の角度信号入力に備え
て今回の角度信号が入力した時刻（割り込み発生時刻）
に書き換えて記憶する。ステップ４４３では欠歯部分の
不等ピッチを判別するタイミングを示す基準判別フラグ
がセットされているか否かを確認する。基準判別フラグ
がセットされていなければステップ４４４へ分岐し前回
の角度所要時間ＴＭ３が記憶されているＲＡＭ３からデ
ータＴＭ３を読みだし、係数Ｋを掛ける。この係数は不
等ピッチ部が２倍の角度間隔となっているので１より大
きく２より小さい範囲で２、激な速度変化でも誤＠１定
しない値に選んである。ステップ４４５ではに倍された
ＲＡＭ３の前回の所要時間ＴＭ３からＲＡＭ２の今回の
所要時間ＴＭ２を減算し、残りが負であれば不等ピッチ
部分と考えステップ４４０へ分岐し基準判別フラグをセ
ットしステップ４４７でＲＡＭ３にＲＡＭ２の今回の所
要時間データＴＭ２を書き込み角度所要時間を更新する
。ステップ４４５で残りが正の値、すなわち前回の所要
時間ＴＭ３が今回の所要時間ＴＭ２のに倍以内である時
は等ピッチと判断してステップ４５４へ分岐し基準判別
フラグをリセットしてステップ４４７へ分岐する。従っ
て最新の角度所要時間ＴＭ２が不等ピッチ部分である時
、基準判別フラグがステップ４４６でセットされ、それ
以外の角度ではリセットされている。次の角度信号入力
時にステップ４４３で基準判別フラグがセットされてい
るとステップ４５０へ分岐しＲＡＭ３のデータＴＭ３に
１／にの係数を掛はステップ４５１で１／に倍されたＲ
ＡＭ３のデータＴＭ３からＲＡＭ２のデータＴＭ２を減
算し、残りが正の値であれば前回の角度信号入力時は不
等ピッチ部分であったと判断し、ステップ４５２に分岐
する。ＴＭ３ｘｌ／に−ＴＭ２が負であれば前回等ピッ
チ部分であったと判断してステップ４５４へ分岐して基
準フラグをリセットする。

従って、１回前の角度信号入力時の最新の所要時間（ｙ
）が２回前の所要時間（ｘ）のに倍より大きく（ステッ
プ４４５　　　ｋ−ｘ＜ｙ）かつ今回の角度信号入力時
の所要時間（ｚ）のに倍より大きいとき（ステップ４５
１　　　ｙ＞ｋ−ｚ→ｙ　／　ｋ　＞　ｚ　）、１回前
の区間が不等ピッチ部分だったと判断している。よって
片側の条件のみ成立したときは不等ピッチ部分と判断せ
ずに無視し、２つの条件（ステップ４４５とステップ４
５１）が成立したときのみ不等ピンチと判断することに
より回転変動等による誤判定を防止できる。

ステップ４５２では、第５図に示す故障判定ルーチンで
判別したＡ信号故障判定フラグをチエツクする。Ａ信号
故障判定フラグがセットしているときには、ステップ４
５３で角度カウンタをプリセットする。プリセット値は
正常な時ステップ４２０より角度信号が１回経過してい
るので１を加算した値すなわち１である。ステップ４５
２で矩形波Ａが故障していないと判別したときはステッ
プ４６０へ分岐してＢ信号故障判定フラグをチエツクし
、セットされていればステップ４６１で角度カウンタを
プリセットする。矩形波Ｂ信号はＡ信号より１ピッチ分
だけ位相が進んでいるのでプリセット値は２である。ス
テップ４５３．ステップ４６１でプリセットを行なうと
ステ、プ４５４に分岐して基準判別フラグをリセットし
てステップ４４７へ分岐する。またステップ４５２及び
ステップ４６０でいずれも故障フラグがセットされてい
ないときは安全のため演算結果を無視して何もせずステ
ップ４５４へ分岐する。

以上により矩形波Ａ信号またはＢ信号の遮断故障時には
角度カウンタの値によりクランク角を判別し、また角度
カウンタのプリセントにより基準角を判別する。

本実施例では、回転体の外周に突起を設けたが突起の替
わりに磁石、スリットを設けてもよい。

また回転体の外周ではなく側面に突起、磁石、スリット
等を設けた構造としてもよい。

〔発明の効果〕

本発明により、２つの回転センサのうち一つが故障した
場合でも残りの故障していない回転センサからの出力に
基づいて基準角度とクランク角度を算出することができ
、回転センサ故障時でも適切な燃料噴射制御５点火時期
制御等が可能になるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体構成図、第２
図は正常時の各部波形図、第３図は矩形波Ａ遮断故障時
の各部波形図、第４図は矩形波Ｂ遮断故障時の各部波形
図、第５図は矩形波Ａ、　Ｂの故障判別処理を示すフロ
ーチャート、第６図は基準角度判別の処理を示すフロー
チャートである。 １０・・・ロータ、２０．２１・・・回転センサ、１０
０・・・処理回路、４０・・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 全周を等間隔にてなる所定角度にて分割して得られる複
   数の角度情報のうち一部に他と異なる基準情報を形成し
   てエンジンのクランクシャフトと同期して回転する回転
   体と、 この回転体の角度情報部分と対向配置されて前記回転体
   の回転時の角度情報に応じた出力を発生する第１の回転
   センサと、 この第１の回転センサより前記所定角度だけずれて前記
   回転体の角度情報部分と対向配置されて前記回転体の回
   転時の角度情報に応じた出力を発生する第２の回転セン
   サと、 前記第１の回転センサと前記第２の回転センサとの出力
   に基づいて基準角度信号とクランク角度信号を出力する
   論理手段と、 前記第１の回転センサ及び前記第２の回転センサの故障
   を検出する故障検出手段と、 この故障検出手段により第１の回転センサと第２の回転
   センサとのいずれか一方の故障を検出した際に故障して
   いない回転センサからの出力に基づいて基準角度とクラ
   ンク角度とを前記論理手段に換えて算出する角度算出手
   段と を有することを特徴とする内燃機関用回転角検出装置。