JPH05248304A - 内燃機関のクランク角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランク軸とカム軸との回転位相のずれを、
確実に、しかも高精度に検出して、位相異常を正確に判
定できるクランク角度検出装置を提供する。 【構成】 クランク軸の所定回転角度毎にクランク軸の
所定の回転位置を検出可能な回転角信号を発生するクラ
ンク軸センサと、カム軸の所定の回転位置で基準信号を
発生するカム軸センサとを備え、カム軸センサから基準
信号が出力されてからクランク軸センサからの出力信号
によりクランク軸の所定の回転位置（＃１：ＴＤＣ）が
検出されるまでの間のクランク軸の回転角度ＧＡを算出
する（ステップ１１０〜１５０）と共に、過去に算出し
た回転角度ＧＡの学習値ＧＡＭを算出し（ステップ１８
０）、最新の回転角度ＧＡと学習値ＧＡＭとの偏差か
ら、クランク軸とカム軸との位相異常を判定する（ステ
ップ１６０〜２００）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クランク軸の所定回転
角度毎に回転角信号を発生するクランク軸センサと、ク
ランク軸にタイミングベルト等を介して機械的に連結さ
れたカム軸の１回転毎に基準信号を発生するカム軸セン
サとを備えた内燃機関のクランク角度検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】４サイクル内燃機関では、クランク軸の
２回転で吸気から排気までの全行程が完了する。このた
めこの種の内燃機関には、クランク軸の所定回転角度毎
に回転角信号を発生するクランク軸センサと、クランク
軸にタイミングベルト等を介して機械的に連結されたカ
ム軸の１回転毎に基準信号を発生するカム軸センサとが
備えられ、カム軸センサからの基準信号により、クラン
ク軸の基準回転位置（例えば特定気筒の上死点）を検出
し、この検出結果とクランク軸センサからの回転角信号
とに基づき、クランク軸の２回転を１周期としてクラン
ク角度を検出するようにしている。

【０００３】ところでカム軸センサが設けられるカム軸
は、内燃機関のクランク軸にタイミングベルト等を介し
て機械的に接続されているため、歯車のバックラッシ
ュ、タイミングベルトの撓み等によって、カム軸とクラ
ンク軸との回転の位相がずれることがある。そしてこう
した回転位相のずれ（位相異常）が発生すると、クラン
ク角度の検出結果に異常が生じ、その検出結果に基づき
点火時期制御等を良好に行なうことができなくなる。

【０００４】そこで従来では、例えば特開昭６４−６８
６１８号公報に開示されている如く、カム軸センサから
基準信号が出力された後、クランク軸センサから次に回
転角信号が出力されるまでのクランク軸の回転角度を算
出し、この算出結果が予め設定された所定範囲から外れ
ると、上記位相異常が発生したと判断して、機関制御
を、上記各センサにより得られるクランク角度を使用し
ない制御に切り換えることが考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの提案の装置
においては、カム軸センサからの基準信号が、クランク
軸センサからクランク軸の所定回転角度位置で出力され
る２つの回転角信号の間にあることを前提としているた
め、タイミングベルトの歯飛び等により、クランク軸と
カム軸との回転位相のずれが、クランク軸センサの回転
角信号出力間隔に対応したクランク軸の回転角度を越え
た場合には、そのずれ量を正確に検出することができな
いといった問題があった。

【０００６】また、クランク軸とカム軸との回転位相の
ずれ量が、クランク軸センサの回転角信号出力間隔に対
応したクランク軸の回転角度或はその倍数になった場合
には、カム軸センサから基準信号が出力された後、クラ
ンク軸センサから次に回転角信号が出力されるまでのク
ランク軸の回転角度が、正常時と同じになるので、上記
位相異常を検出できなくなってしまうといった問題もあ
る。

【０００７】また更に、クランク軸とカム軸とはタイミ
ングベルト等を用いて機械的に連結されているので各軸
の回転位相には組付け公差が含まれ、各センサからの検
出信号にもこの組付け公差によって位相のずれが生じる
ため、クランク軸とカム軸との回転位相のずれ量がその
公差内にある場合には、異常判定を行なうことができな
いといった問題もある。

【０００８】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、クランク軸とカム軸との回転位相のずれを、確実
に、しかも高精度で検出して、位相異常を正確に判定す
ることのできる内燃機関のクランク角度検出装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち上記目的を達成する
ためになされた本発明は、図１に例示する如く、内燃機
関のクランク軸に設けられ、該クランク軸の所定回転角
度毎に、クランク軸の基準回転位置を識別可能な回転角
信号を発生するクランク軸センサと、上記クランク軸に
機械的に連結されて該クランク軸の２回転に１回の割で
回転するカム軸に設けられ、該カム軸の所定の回転位置
で基準信号を発生するカム軸センサと、上記クランク軸
センサからの回転角信号に基づき上記クランク軸の基準
回転位置を検出する基準回転位置検出手段と、上記カム
軸センサから基準信号が出力される度に、上記クランク
軸センサから出力される回転角信号に基づき、上記カム
軸センサから基準信号が出力されてから上記基準回転位
置検出手段にて上記クランク軸の基準回転位置が検出さ
れるまでの間の上記クランク軸の回転角度を算出する回
転角度算出手段と、該回転角度算出手段にて過去に算出
された複数の回転角度に基づき、該回転角度を平均化し
た学習値を算出する学習値算出手段と、該学習値算出手
段にて算出された上記回転角度の学習値と、上記回転角
度算出手段にて算出された最新の回転角度とに基づき、
上記カム軸の上記クランク軸に対する回転位相のずれを
検出し、該ずれ量が所定値以上となったとき異常を判定
する異常判定手段と、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を要旨としている。

【００１０】

【作用】上記のように構成された本発明のクランク角度
検出装置においては、クランク軸センサが、クランク軸
の所定回転角度毎に、クランク軸の基準回転位置を識別
可能な回転角信号を発生し、カム軸センサが、カム軸の
所定の回転位置で基準信号を発生し、基準回転位置検出
手段が、クランク軸センサからの回転角信号に基づきク
ランク軸の基準回転位置を検出する。

【００１１】またカム軸センサが基準信号を発生する
と、回転角度算出手段が、クランク軸センサからの回転
角信号に基づき、カム軸センサから基準信号が出力され
てから基準回転位置検出手段にてクランク軸の基準回転
位置が検出されるまでの間のクランク軸の回転角度を算
出し、学習値算出手段が、その回転角度算出手段にて過
去に算出された複数の回転角度に基づき、回転角度を平
均化した学習値を算出する。

【００１２】すると異常判定手段が、学習値算出手段に
て算出された学習値と、回転角度算出手段にて算出され
た最新の回転角度とに基づき、カム軸のクランク軸に対
する回転位相のずれを検出して、そのずれ量が所定値以
上となったとき異常を判定する。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図２は本発明が適用された４気筒の内燃機関２
及びその周辺装置を表す概略構成図である。

【００１４】図に示す如く内燃機関２には、図示しない
アクセルペダルに連動して開閉されるスロットルバルブ
４、吸気の脈動を除去するためのサージタンク６等が設
けられた吸気管８を介して空気が導入される。また燃料
は、燃料噴射弁１０を開弁することにより各気筒毎に供
給され、各気筒に設けられた点火プラグ１２により点火
される。そしてこの点火による燃焼後の排気は、排気浄
化のための三元触媒１４が設けられた排気管１６を通っ
て排出される。

【００１５】また各気筒の点火プラグ１２には、点火コ
イル１８により発生された高電圧がディストリビュータ
２０を介して順次分配され、これによって各気筒毎に点
火が実行される。即ち、ディストリビュータ２０は、内
燃機関２のクランク軸２２にタイミングベルト２４を介
して連結されたカム軸２６に取り付けられ、カム軸２６
がクランク軸２２の２回転に１回の割で回転することに
より、点火コイル１８が発生した高電圧を各気筒の点火
プラグ１２に順次分配する。

【００１６】また次に内燃機関２には、その運転状態を
検出するためのセンサとして、吸気温度を検出する吸気
温センサ３０、吸気管８に流入する空気量を検出するエ
アフロメータ３１、冷却水の温度を検出する水温センサ
３２、排気中の酸素濃度から内燃機関２に供給された燃
料混合気の空燃比を検出する空燃比センサ３３、クラン
ク軸２２に取り付けられ、クランク軸２２の所定回転角
毎に回転角信号（以下，Ｎｅ信号という。）を発生する
クランク軸センサ３４、及び、カム軸２６に取り付けら
れ、カム軸２６の所定の回転角度位置で基準信号（以
下，Ｇ１信号という。）を発生するカム軸センサ３６が
備えられている。

【００１７】なお、クランク軸センサ３４は、所謂磁気
センサであり、図３に示す如く、周囲に等間隔で３６個
の突起を形成すると共にその突起を２個だけ削って欠歯
部３５ａを形成したロータ３５をクランク軸２２に固定
して、ロータ３５周囲の所定位置に固定した検出コイル
３４ａにより、ロータ３５の突起を磁気的に検出するよ
うにされている。また検出コイル３４ａは、欠歯部３５
ａの次の突起を内燃機関２の第１気筒＃１及び第４気筒
＃４の上死点位置で検出するように位置決めされてい
る。このため、クランク軸センサ３４からは、図４
（ａ）に示す如く、欠歯部３５ａに対応した内燃機関２
の第１気筒＃１及び第４気筒＃４の上死点前３０℃Ａ部
分を除く回転領域で、クランク軸２２の１０℃Ａ毎にＮ
ｅ信号が出力されることとなる。

【００１８】また、カム軸センサ３６は、クランク軸セ
ンサ３４と同様、所謂磁気センサであり、図３に示す如
く、周囲に突起が１個形成されたロータ３７をカム軸２
６に固定し、その突起をロータ３７周囲の所定位置に固
定した検出コイル３６ａを用いて磁気的に検出するよう
にされている。また検出コイル３６ａは、内燃機関２の
第１気筒＃１の上死点前の所定回転角度でロータ３７の
突起を検出するように位置決めされている。このため、
カム軸センサ３６からは、図４（ｇ）に示す如く、カム
軸２６の１回転に１回，即ちクランク軸２２の２回転に
１回，の割で第１気筒＃１の上死点前にＧ１信号が出力
されることとなる。

【００１９】次に上記各センサからの検出信号は、電子
制御装置（ＥＣＵ）４０に入力される。ＥＣＵ４０は、
ＣＰＵ４１，ＲＯＭ４２，ＲＡＭ４３，バックアップＲ
ＡＭ４４，タイマ４５，入出力回路（Ｉ／Ｏ）４６等か
らなる周知のマイクロコンピュータにより構成されてお
り、内燃機関２の運転状態を表す上記各センサからの検
出信号に基づき、内燃機関２に供給される燃料混合気の
空燃比や点火コイル１８からの高電圧発生タイミング
（即ち点火時期）等を制御する。

【００２０】またＥＣＵ４０の入出力回路４６内には、
上記クランク軸センサ３４からのＮｅ信号及びカム軸セ
ンサ３６からのＧ１信号を処理して、ＣＰＵ４１にて内
燃機関２を制御するのに使用される各種信号を生成する
信号処理回路が設けられている。

【００２１】この信号処理回路は、図３に示す如く、Ｎ
ｅ信号及びＧ１信号を夫々波形整形する波形整形回路４
７，４８と、各波形整形回路４７，４８にて波形整形さ
れたＮｅ信号及びＧ１信号から、クランク軸３０℃Ａ毎
の回転角信号（以下、ＮＥ信号という。），各気筒の上
死点を表す上死点信号（以下、ＴＤＣ信号という。），
及び気筒判別用の気筒判別信号（以下、Ｇ２信号とい
う。）を生成する信号生成回路５０とから構成されてい
る。

【００２２】以下、この信号生成回路５０の構成及び動
作について説明する。図３に示す如く、信号生成回路５
０においては、まず波形整形回路４７にて波形整形され
た図４（ａ）に示すＮｅ信号が、欠歯判別回路５２に入
力される。欠歯判別回路５２は、Ｎｅ信号の入力間隔か
ら、欠歯，即ち内燃機関２の第１気筒＃１又は第４気筒
＃４の上死点を判別する。すると、分周回路５４が、そ
の後入力される回転角信号Ｎｅを１／３分周することに
より、図４（ｂ）に示すクランク軸２２の３０℃Ａ毎の
ＮＥ信号を生成する。

【００２３】また信号生成回路５０には、分周回路５４
の分周開始時，即ち欠歯判別回路５２が欠歯を判別した
時にリセットされ、その後分周回路５４から出力される
ＮＥ信号によりカウントアップを行ない、図４（ｃ）に
示す如く、カウント値が「２３」になると次のＮＥ信号
でカウント値を０にリセットして、再度カウントアップ
を開始する、クランクカウンタ５６が設けられている。
このクランクカウンタ５６は、図４（ｄ）に示す如く、
カウント値が「５」，「１１」，「１７」，「２３」と
なった次のＮＥ信号により、ＴＤＣ信号を発生する。

【００２４】つまりクランクカウンタ５６は、内燃機関
２の第１気筒＃１又は第４気筒＃４の上死点でリセット
され、その後クランク軸２２が２回転するまでの間クラ
ンク軸２２の３０℃Ａ毎にカウントアップを行なうた
め、そのカウント値により、気筒は特定できないもの
の、各気筒の上死点を検出することができる。そこで本
実施例では、クランクカウンタ５６から上記のようにＴ
ＤＣ信号を発生させることにより、ＣＰＵ４１が各気筒
の上死点を正確に検知できるようにしている。

【００２５】またクランクカウンタ５６は、そのカウン
ト値により第１気筒＃１又は第４気筒＃４の上死点を検
出できるため、この上死点前の所定回転角度範囲内に入
力されるＧ１信号を取り込むための図４（ｅ）に示すサ
ンプルゲート信号（以下、ＳＧ信号という。）を発生す
る。

【００２６】このＳＧ信号は、波形整形回路４８を介し
て入力されるＧ１信号をラッチするＤフリップフロップ
回路５８をリセットするためのクリアパルス（以下、Ｃ
Ｐ１信号という。）を生成するＣＰ１生成回路６０に入
力される。ＣＰ１生成回路６０は、内燃機関２の始動時
に入力されるスタータ信号（ＳＴＡ）により、夫々、セ
ット，リセットされ、ＥＣＵ４０内の内部クロック（Ｃ
Ｋ）により動作するＤフリップフロップ回路６２，６４
と、Ｄフリップフロップ回路６２の出力及びＤフリップ
フロップ回路６４の反転出力が共にHighレベルであると
きにHighレベルの信号（即ちＣＰ１信号）を出力するア
ンド回路６６とから構成されており、上記ＳＧ信号がＤ
フリップフロップ回路６２の入力端子Ｄに入力され、Ｄ
フリップフロップ回路６２の出力がＤフリップフロップ
回路６４の入力端子Ｄに入力にされる。従って、ＣＰ１
生成回路６０は、図４（ｆ）に示す如く、ＳＧ信号の立
上がり時に、内部クロックの周期で決定される所定幅の
ＣＰ１信号を生成することとなり、このＣＰ１信号によ
り、Ｄフリップフロップ回路５８がリセットされる。

【００２７】一方、Ｄフリップフロップ回路５８には、
波形整形回路４８を介して入力される図４（ｇ）に示す
Ｇ１信号がクロック信号として入力され、Ｄフリップフ
ロップ回路５８の入力端子Ｄには、常時電源電圧ＶCCが
印加されている。このためＤフリップフロップ回路５８
の出力は、Ｇ１信号が入力された時にHighレベルとな
る。また上記のようにＤフリップフロップ回路５８は、
ＣＰ１生成回路６０から出力されるＣＰ１信号によりリ
セットされる。従ってＤフリップフロップ回路５８で
は、Ｇ１信号が入力された後ＣＰ１信号が入力されるま
での間Highレベルとなる、図４（ｈ）に示すＧ１ラッチ
信号が生成されることとなる。

【００２８】次に、このＧ１ラッチ信号は、Ｄフリップ
フロップ回路６８の入力端子Ｄに入力される。Ｄフリッ
プフロップ回路６８は、クランクカウンタ５６がＮＥ信
号によりカウント動作を行なう度に発生するＮＥクロッ
クを受けて動作し、クランクカウンタ５６から第１気筒
＃１又は第４気筒＃４の上死点検出時に出力される図４
（ｉ）に示すクリアパルス（ＣＰ２）によりリセットさ
れる。このため、Ｄフリップフロップ回路６８では、Ｇ
１ラッチ信号入力後、ＮＥ信号と同期して立上がり、そ
の後第１気筒＃１又は第４気筒＃４の上死点で立ち下が
る（Ｇ１信号が正常であれば第１気筒＃１の上死点で立
ち下がる）、図４（ｊ）に示す気筒判別用のＧ２信号が
生成される。

【００２９】このように信号生成回路５０で生成された
クランク軸３０℃Ａ毎のＮＥ信号，各気筒の上死点を表
すＴＤＣ信号，及び気筒判別用のＧ２信号は、波形整形
回路４８で波形整形されたＧ１信号と共にＣＰＵ４１に
入力される。このためＣＰＵ４１側では、ＴＤＣ信号と
Ｇ２信号とにより、特定気筒（本実施例では第１気筒＃
１）の上死点を検出すると共に、その後入力されるＮＥ
信号やＴＤＣ信号により、クランク角度，内燃機関各気
筒の行程等を把握し、燃料噴射弁１０の駆動タイミング
や、点火コイル１８から高電圧を発生させるタイミング
（点火時期）を制御する。

【００３０】次に、ＣＰＵ４１にてクランク軸２２とカ
ム軸２６との回転位相の異常を検出するために実行され
る異常判定処理について、図５に示すフローチャートに
沿って説明する。なおＣＰＵ４１は、この異常判定処理
とは別に、波形整形回路４８を介して入力されるＧ１信
号の立上がりタイミングで、現在時刻ｔａをタイマ４５
から読出し、記憶する、図示しないＧ１割込処理を行な
うようにされている。

【００３１】図５に示す異常判定処理は、ＣＰＵ４１に
おいて、信号生成回路５０からＮＥ信号が入力される度
に実行されるＮＥ割込処理の一つとして実行される処理
であり、処理が開始されると、まずステップ１１０に
て、現在ＴＤＣ信号が入力されており、しかも上述のＧ
２信号が今までHighレベルであったか否かを判断するこ
とにより、現在第１気筒＃１が上死点にあるか否かを判
断する。そして、第１気筒＃１が上死点でなければ当該
処理を終了し、第１気筒＃１が上死点であれば、ステッ
プ１２０に移行して、現在時刻ｔｂをタイマ４５から読
出し、記憶する。

【００３２】次にステップ１３０では、今回記憶した現
在時刻ｔｂと、上述のＧ１割込処理によりＧ１信号の立
上がりタイミングで記憶した時刻ｔａとの偏差（即ち、
Ｇ１信号入力後第１気筒＃１が上死点となるのに要した
時間）△ｔを求め、次ステップ１４０にて、この時間△
ｔを、ＮＥ信号の入力周期から求めた内燃機関２の回転
速度に基づき、クランク軸２２の回転角度ｔＧＡに換算
する。

【００３３】また次にステップ１５０では、予め設定さ
れている図６に示す如きマップを用いて、内燃機関２の
回転速度に基づき位相遅れ角度Ｃを求め、この位相遅れ
角度Ｃを用いて上記換算した回転角度ｔＧＡを補正する
ことにより、Ｇ１信号入力後第１気筒＃１が上死点とな
るのに要したクランク軸２２の実回転角度ＧＡを算出す
る。

【００３４】即ち、ＮＥ信号は、クランク軸センサ３４
からのＮｅ信号を波形整形回路４７で波形整形し、更に
信号生成回路５０内で信号処理することにより生成され
るため、クランク軸２２の実際の回転角度に対して遅れ
が生じ、その遅れは、図７に示す如く、内燃機関２の回
転速度が高いほど増加する。また同様にＧ１信号にも遅
れが生じ、しかもＧ１信号はカム軸２６の回転により生
成されるため、その遅れは図７に示す如くＮＥ信号より
更に大きな遅れとなってしまう。従ってこれら各信号の
位相差は、内燃機関２の回転速度に応じて変化し、内燃
機関２の回転速度が高いほど大きくなる。

【００３５】そこで本実施例では、こうした各信号の位
相差によって生じる上記回転角度ｔＧＡの測定誤差を補
正するため、予め図６に示す内燃機関２の回転速度に対
応した位相遅れ角度を表すマップを作成しておき、この
マップから位相遅れ角度Ｃを読み取り、この値を用いて
回転角度ｔＧＡを補正することにより、Ｇ１信号入力後
第１気筒＃１が上死点となるのに要したクランク軸２２
の実回転角度ＧＡを正確に算出できるようにしている。

【００３６】このようにステップ１５０にて、実回転角
度ＧＡが算出されると、今度はステップ１６０に移行し
て、後述のステップ１８０にて過去に算出した実回転角
度ＧＡの学習値ＧＡＭと、今回ステップ１５０で求めた
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値α（例えば５０℃Ａ）を越えたか否かを判断する。
またこの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所定値αを越
えていなければ、ステップ１７０に移行して、偏差（Ｇ
ＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所定値β（例えば１５℃Ａ）を
越えたか否かを判断する。

【００３７】そしてこの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値
が所定値βを越えていなければ、クランク軸２２とカム
軸２６とはタイミングベルト２４により正常に連結され
ており、回転異常はないと判断して、ステップ１８０に
移行し、今回ステップ１５０で求めた実回転角度ＧＡと
現在の学習値ＧＡＭとに基づき、演算式｛ＧＡＭ＝（３
・ＧＡＭ＋ＧＡ）／４｝を用いて学習値ＧＡＭを更新し
て、当該処理を一旦終了する。

【００３８】一方ステップ１６０にて、学習値ＧＡＭと
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値αを越えたと判断された場合には、タイミングベル
ト２４に係合するカム軸センサ３６側のギヤの歯飛びが
発生したと判断して、ステップ１９０に移行し、その旨
を運転者に報知するための異常検出フラグＸＤＡをセッ
トした後、当該処理を終了する。

【００３９】またステップ１７０にて、学習値ＧＡＭと
実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）の絶対値が所
定値βを越えたと判断された場合には、タイミングベル
ト２４の歯飛びが発生したと判断して、ステップ２００
に移行し、その旨を運転者に報知するための異常検出フ
ラグＸＤＢをセットした後、当該処理を終了する。

【００４０】以上説明したように、本実施例では、図８
（ａ）に示す如く、カム軸センサ３６からＧ１信号が入
力された時刻ｔａと、その後第１気筒＃１が上死点とな
った時刻ｔｂとから、クランク軸２２の実回転角度ＧＡ
を算出すると共に、この実回転角度ＧＡを上記演算式
｛ＧＡＭ＝（３・ＧＡＭ＋ＧＡ）／４｝を用いて平均化
することにより学習値ＧＡＭを算出し、この学習値ＧＡ
Ｍと実回転角度ＧＡとの偏差（ＧＡＭ−ＧＡ）が所定値
α，βを越えたか否かによって、カム軸センサ３６側ギ
ヤ及びタイミングベルト２４の歯飛びによる位相異常を
判断するようにしている。

【００４１】このため、本実施例によれば、図８（ｂ）
に示す如くＧ１信号の入力タイミングが進角側にＮＥ信
号の入力間隔に対応した回転角度（３０℃Ａ）ずれた場
合であっても、また逆に図８（ｃ）に示す如くＧ１信号
の入力タイミングが遅角側に３０℃Ａずれた場合であっ
ても、実回転角度ＧＡ１，ＧＡ２として、そのずれ量に
対応した値を算出することができ、この実回転角度ＧＡ
１，ＧＡ２と学習値ＧＡＭとを比較することにより、ク
ランク軸２２とカム軸２６の回転位相の異常を検出する
ことができる。また本実施例では、実回転角度ＧＡを平
均化した学習値ＧＡＭを用いて異常判定を行なうため、
クランク軸とカム軸との組付け公差に影響されることな
く、異常判定を行なうことができ、異常判定精度を向上
できる。

【００４２】ここで上記実施例では、ステップ１８０に
おいて、学習値ＧＡＭを、上記演算式｛ＧＡＭ＝（３・
ＧＡＭ＋ＧＡ）／４｝を用いた、所謂１／４なましによ
って算出するようにしたが、例えばステップ１５０にお
いて算出した実回転角度ＧＡを過去複数回分記憶してお
き、これら記憶した実回転角度ＧＡ加算して、その記憶
した個数で除算することにより、学習値ＧＡＭを算出す
るようにしてもよく、またステップ１５０において算出
した実回転角度ＧＡの最大値ＧＡmax と最小値ＧＡmin
とを記憶しておき、学習値ＧＡＭを、演算式｛ＧＡＭ＝
（ＧＡmax ＋ＧＡmin ）／２｝により算出するようにし
てもよい。

【００４３】また上記実施例では、カム軸センサ３６か
らＧ１信号が入力された時刻ｔａ、及び第１気筒＃１が
上死点となった時刻ｔｂをタイマ４５から読出して記憶
し、その差（ｔｂ−ｔａ）からその間の経過時間△ｔを
算出して、クランク軸２２の回転角度ｔＧＡに換算する
ようにしたが、例えば内部クロックによりカウント動作
を行なう計時カウンタを用いて、Ｇ１信号入力後第１気
筒＃１が上死点となるまでの時間△ｔを計時するように
してもよい。

【００４４】なおこの場合、タイミングベルト２４の歯
飛び等で回転角度ｔＧＡが大きくなると、特に内燃機関
２の低回転時に、計時カウンタによる計時時間△ｔが長
くなり、計時カウンタがオーバフローして、回転角度ｔ
ＧＡ，延いては実回転角度ＧＡを正確に算出できなくな
ることがある。

【００４５】そこでこのように計時カウンタを用いて、
Ｇ１信号入力後第１気筒＃１が上死点となるまでの時間
△ｔを計時する場合には、図９に示す如く、Ｇ１割込処
理において、ＣＰＵ４１の動作によりＮＥ信号を上記ク
ランクカウンタ５６と同様にカウントするカウンタ（Ｃ
ＣＲＮＫ）の値が、第１気筒＃１の上死点前所定回転角
度を表す所定値Ａ以上、且つ第１気筒＃１の上死点を表
す所定値Ｂ未満であるか否かを判断し（ステップ２１
０）、ＣＣＲＮＫの値がＡ以上Ｂ未満である場合にの
み、計時カウンタによる計時を開始させ（ステップ２２
０）、ＣＣＲＮＫの値がＡ以上Ｂ未満でない場合には、
計時カウンタによる計時を禁止して、クランク軸２２と
カム軸２６とに何等かの位相異常が発生した旨を表す異
常検出フラグＸＤＣをセットする（ステップ２３０）よ
うにすればよい。

【００４６】即ち、図１０に示す如く、ＣＣＲＮＫの値
Ａ，Ｂで決定される第１気筒＃１の上死点前の所定回転
角度範囲内でＧ１信号が入力された場合にのみ、実回転
角度ＧＡの算出動作を行ない、これ以外の場合には、実
回転角度ＧＡの算出を禁止して、異常検出フラグＸＤＣ
をセットするのである。そしてこのようにした場合、上
記実施例のようにクランク軸２２とカム軸２６との回転
位相のずれ量を常時検出することはできないものの、計
時カウンタのオーバフローによる実回転角度ＧＡの誤算
出を防止しつつ、異常判定を正確に行なうことができ
る。

【００４７】また更に上記実施例では、Ｇ１信号入力後
第１気筒＃１が上死点となるまでの時間△ｔをクランク
軸２２の回転角度ｔＧＡに換算した後、その値ｔＧＡ
を、図６に示すマップを用いて求めた位相遅れ角度Ｃを
用いて補正することにより、実回転角度ＧＡを算出する
ようにしているが、この位相遅れ角度Ｃのマップは、Ｎ
Ｅ信号及びＧ１信号の遅れを実験的に求めて設定される
ため、信号処理回路のばらつき等により、実際の信号遅
れからずれることがある。このため上記実施例で算出さ
れる実回転角度ＧＡは、実際の値からずれることがあ
り、その誤差は、信号の遅れが大きい高回転領域で大き
くなる。

【００４８】そこで、例えば図１１に示す如く、Ｇ１割
込処理において、内燃機関２の回転速度がアイドル回転
速度近傍の所定回転速度範囲Ｎ１〜Ｎ２（例えば８００
〜１２００[r.p.m.]）内にあるか否かを判断し（ステッ
プ３１０）、内燃機関２の回転速度がこの範囲Ｎ１〜Ｎ
２内にあるときにのみ、現在時刻ｔａを記憶し（ステッ
プ３２０）、内燃機関２の回転速度がこの範囲Ｎ１〜Ｎ
２から外れた場合には、現在時刻ｔａを記憶するのを中
止して実回転角度ＧＡの算出を禁止するようにすれば、
実回転角度ＧＡの検出精度をより向上することができ
る。

【００４９】なおこのステップ３１０の判定動作は、計
時カウンタのオーバフローを防止する図９に示したＧ１
割込処理において実行するようにしても、同様の効果が
得られる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のクランク
角度検出装置においては、カム軸センサから基準信号が
出力されてからクランク軸の基準回転位置が検出される
までの間のクランク軸の回転角度を算出すると共に、そ
の算出した回転角度を平均化した学習値を算出し、この
学習値と最新の回転角度とに基づきカム軸のクランク軸
に対する回転位相のずれを検出して、カム軸とクランク
軸との位相異常を判断するようにしている。このため本
発明によれば、クランク軸とカム軸とを連結するタイミ
ングベルトの歯飛び等により、クランク軸とカム軸との
回転位相のずれが、クランク軸センサの回転角信号出力
間隔に対応したクランク軸の回転角度を越えたとして
も、そのずれ量を正確に検出することができ、位相異常
を確実に判断できる。また本発明では、従来装置のよう
に、予め設定された判定基準値と回転角度との比較によ
って異常判定を行なうのではなく、過去に求めた回転角
度を平均化した学習値と最新の回転角度との比較によっ
て異常判定を行なうため、クランク軸とカム軸との組付
け公差に影響されることなく異常判定を行なうことがで
き、異常判定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の構成を例示するブロック図である。

【図２】 実施例の４気筒内燃機関及びその周辺装置を
表す概略構成図である。

【図３】 ＥＣＵ４０の入出力回路４６に設けられた信
号処理回路の構成を表す説明図である。

【図４】 信号処理回路の動作を説明するタイムチャー
トである。

【図５】 ＣＰＵ４１にて実行される異常判定処理を表
すフローチャートである。

【図６】 位相遅れ角度Ｃ算出用のマップを表す説明図
である。

【図７】 内燃機関の回転速度に対応したＮＥ信号及び
Ｇ１信号の遅れを説明する説明図である。

【図８】 実施例の動作を説明する説明図である。

【図９】 回転角度算出のために計時カウンタを用いた
場合のＧ１割込処理の一例を表すフローチャートであ
る。

【図１０】 図９に示したＧ１割込処理の動作を説明す
る動作説明図である。

【図１１】 回転角度の算出精度を向上するためのＧ１
割込処理の一例を表すフローチャートである。

【符号の説明】

２…内燃機関 ２２…クランク軸 ２４…タイミン
グベルト ２６…カム軸 ３４…クランク軸センサ ３６…カ
ム軸センサ ３４ａ，３６ａ…検出コイル ３５，３７…ロータ
３５ａ…欠歯部 ４０…ＥＣＵ ４１…ＣＰＵ ４６…入出力回路 ４７，４８…波形整形回路 ５０…信号生成回路
５４…分周回路 ５６…クランクカウンタ ６０…ＣＰ１生成回路
６６…アンド回路 ５８，６２，６４，６８…Ｄフリップフロップ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク軸に設けられ、該ク
   ランク軸の所定回転角度毎に、クランク軸の基準回転位
   置を識別可能な回転角信号を発生するクランク軸センサ
   と、 上記クランク軸に機械的に連結されて該クランク軸の２
   回転に１回の割で回転するカム軸に設けられ、該カム軸
   の所定の回転位置で基準信号を発生するカム軸センサ
   と、 上記クランク軸センサからの回転角信号に基づき上記ク
   ランク軸の基準回転位置を検出する基準回転位置検出手
   段と、 上記カム軸センサから基準信号が出力される度に、上記
   クランク軸センサから出力される回転角信号に基づき、
   上記カム軸センサから基準信号が出力されてから上記基
   準回転位置検出手段にて上記クランク軸の基準回転位置
   が検出されるまでの間の上記クランク軸の回転角度を算
   出する回転角度算出手段と、 該回転角度算出手段にて過去に算出された複数の回転角
   度に基づき、該回転角度を平均化した学習値を算出する
   学習値算出手段と、 該学習値算出手段にて算出された上記回転角度の学習値
   と、上記回転角度算出手段にて算出された最新の回転角
   度とに基づき、上記カム軸の上記クランク軸に対する回
   転位相のずれを検出し、該ずれ量が所定値以上となった
   とき異常を判定する異常判定手段と、 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。