JPH0693920A - 機関速度および位置を決定するための単一センサ装置および方法 - Google Patents
機関速度および位置を決定するための単一センサ装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】機関の位置および機関の速度を決定するための
改善された装置および方法を提供する。 【構成】内燃機関２４のカム軸と同期して回転するギア
１４を含み、ギアは、等角度に隔てられた多数の歯列１
６と、機関の特定のシリンダの上死点位置と機械的に同
期される付加的歯１８とを含む。この付加的歯を高い信
頼度および精度で検出するアルゴリズムを有し、更に、
機関の速度は、ギアの歯列と対応するパルスを検出する
ことにより、ギアの予め定めた数の歯がセンサを通過す
るのに要する時間間隔を測定することにより決定され
る。その時間間隔は、ギアの歯数とその角度的な間隔と
の間の既知の関係により機関速度に変換される。
改善された装置および方法を提供する。 【構成】内燃機関２４のカム軸と同期して回転するギア
１４を含み、ギアは、等角度に隔てられた多数の歯列１
６と、機関の特定のシリンダの上死点位置と機械的に同
期される付加的歯１８とを含む。この付加的歯を高い信
頼度および精度で検出するアルゴリズムを有し、更に、
機関の速度は、ギアの歯列と対応するパルスを検出する
ことにより、ギアの予め定めた数の歯がセンサを通過す
るのに要する時間間隔を測定することにより決定され
る。その時間間隔は、ギアの歯数とその角度的な間隔と
の間の既知の関係により機関速度に変換される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御システ
ムにおける使用に適する位置センサに関し、特に機関速
度および機関のクランク軸またはカム軸の位置を決定す
ることが可能な単一センサ・システムに関する。
ムにおける使用に適する位置センサに関し、特に機関速
度および機関のクランク軸またはカム軸の位置を決定す
ることが可能な単一センサ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】固定されたセンサに関して機関（エンジ
ン）のクランク軸またはカム軸における等間隔に置かれ
た歯列を有する歯車即ちギアを使用して歯車が回転する
際パルス列出力信号を生じることは、公知の概念であ
る。このパルス列信号は、機関の速度についての情報を
提供するため使用される。更に、角度位置もまた、パル
ス列信号を分析してセンサをちょうど通過した特定の位
置即ち歯に関する情報を得ることにより決定することが
できる。これから得られるタイミング情報は、点火時期
ならびに燃料噴射システムのタイミングおよび燃料供給
を制御する際に役立つ。
ン）のクランク軸またはカム軸における等間隔に置かれ
た歯列を有する歯車即ちギアを使用して歯車が回転する
際パルス列出力信号を生じることは、公知の概念であ
る。このパルス列信号は、機関の速度についての情報を
提供するため使用される。更に、角度位置もまた、パル
ス列信号を分析してセンサをちょうど通過した特定の位
置即ち歯に関する情報を得ることにより決定することが
できる。これから得られるタイミング情報は、点火時期
ならびに燃料噴射システムのタイミングおよび燃料供給
を制御する際に役立つ。
【０００３】機関の位置および速度を検出するための多
くの特許された方法および装置が公知である。Ｃｏｃｋ
ｅｒｈａｍの米国特許第４，７９７，８２７号は、欠け
た歯を持つ歯車と、近くを通過する歯車と対応するパル
ス列信号を生じる単一のセンサとを含む角度位置検出器
を開示している。欠けた歯は、機関の位置を決定するた
め用いられる。機関の位置検出のための欠け歯の手法を
盛込んだ他の特許には、Ｋａｒｌｅ等の米国特許第４，
９８２，３３０号、Ｃａｐｕｒｋａの同第４，５５３，
４２６号、およびＮａｋａｍｕｒａ等の同第４，８２
５，３７３号がある。更に、Ｋｕｍａｇａｉの米国特許
第４，８７０，５８７号は、欠け歯の検出方式を、シリ
ンダの上死点後のクランク軸またはカム軸の回転速度が
シリンダの圧縮行程における上死点前の機関の速度と関
連して実質的に増加するが、排気行程では増加しないと
いう事実と組合わせるものである。このため、機関の行
程は、シリンダの上死点の前後におけるクランク軸の回
転速度における差を決定することにより弁別される。
くの特許された方法および装置が公知である。Ｃｏｃｋ
ｅｒｈａｍの米国特許第４，７９７，８２７号は、欠け
た歯を持つ歯車と、近くを通過する歯車と対応するパル
ス列信号を生じる単一のセンサとを含む角度位置検出器
を開示している。欠けた歯は、機関の位置を決定するた
め用いられる。機関の位置検出のための欠け歯の手法を
盛込んだ他の特許には、Ｋａｒｌｅ等の米国特許第４，
９８２，３３０号、Ｃａｐｕｒｋａの同第４，５５３，
４２６号、およびＮａｋａｍｕｒａ等の同第４，８２
５，３７３号がある。更に、Ｋｕｍａｇａｉの米国特許
第４，８７０，５８７号は、欠け歯の検出方式を、シリ
ンダの上死点後のクランク軸またはカム軸の回転速度が
シリンダの圧縮行程における上死点前の機関の速度と関
連して実質的に増加するが、排気行程では増加しないと
いう事実と組合わせるものである。このため、機関の行
程は、シリンダの上死点の前後におけるクランク軸の回
転速度における差を決定することにより弁別される。
【０００４】機関の位置および（または）速度を検出す
るための技術において公知の別の試みは、歯列の１つが
残りの歯車の歯に関する形状または位相の関係において
僅かに変化して識別可能な位置信号を生じ、これにより
機関のカム軸またはクランク軸の相対的な位置を示す歯
車を提供することである。特に、Ｌｏｔｔｅｒｂａｃｈ
等の米国特許第４，７００，３０５号は、クランク軸の
特定のマーカの角度位置を表示するための区分ディスク
・トランスジューサを用いる車両の機関のコンピュータ
を制御するための装置を開示している。区分ディスク
は、セグメント数がシリンダ数と対応する均等に隔てら
れたセグメントを含む。このセグメントの１つは先細に
なっており、その結果静止したピックアップ・トランス
ジューサを通るその先端部の通過が残りのセグメントの
先縁部即ちフランクの通過より後に生じることになる。
Ｄｅｕｔｓｃｈの米国特許第４，９４１，４４５号は、
電子位置センサ組立体および機関制御システムを開示し
ており、これにおいては、２連センサにおける２つの検
出要素が複シリンダ機関のサイクル位置と関連する個々
の独立的な位置の信号を生じる。機関位置を決定するた
めの基準信号は、回転する歯車に配置された幾つかの大
きさが大きい歯に従って生じる。Ａｋａｓｕの米国特許
第４，９５９，９９６号は、内燃機関用の制御信号ジェ
ネレータを開示している。Ａｋａｓｕの特許に開示され
た歯車は、Ｌｏｔｔｅｒｂａｃｈ等の特許に示されたも
のと実質的に類似している。
るための技術において公知の別の試みは、歯列の１つが
残りの歯車の歯に関する形状または位相の関係において
僅かに変化して識別可能な位置信号を生じ、これにより
機関のカム軸またはクランク軸の相対的な位置を示す歯
車を提供することである。特に、Ｌｏｔｔｅｒｂａｃｈ
等の米国特許第４，７００，３０５号は、クランク軸の
特定のマーカの角度位置を表示するための区分ディスク
・トランスジューサを用いる車両の機関のコンピュータ
を制御するための装置を開示している。区分ディスク
は、セグメント数がシリンダ数と対応する均等に隔てら
れたセグメントを含む。このセグメントの１つは先細に
なっており、その結果静止したピックアップ・トランス
ジューサを通るその先端部の通過が残りのセグメントの
先縁部即ちフランクの通過より後に生じることになる。
Ｄｅｕｔｓｃｈの米国特許第４，９４１，４４５号は、
電子位置センサ組立体および機関制御システムを開示し
ており、これにおいては、２連センサにおける２つの検
出要素が複シリンダ機関のサイクル位置と関連する個々
の独立的な位置の信号を生じる。機関位置を決定するた
めの基準信号は、回転する歯車に配置された幾つかの大
きさが大きい歯に従って生じる。Ａｋａｓｕの米国特許
第４，９５９，９９６号は、内燃機関用の制御信号ジェ
ネレータを開示している。Ａｋａｓｕの特許に開示され
た歯車は、Ｌｏｔｔｅｒｂａｃｈ等の特許に示されたも
のと実質的に類似している。
【０００５】内燃機関の位置および速度を決定するため
の他の従来技術の思想は、Ｎｏｍｕｒａ等の米国特許第
４，９７２，８１８号およびＢｅｙｅｒ等の同第４，８
８９，０９４号に開示されている。Ｎｏｍｕｒａ等の特
許は、幾つかの欠け歯および位相のずれた歯を有する歯
車を開示しているが、Ｂｅｙｅｒ等の特許は、特殊なタ
イミング位置信号を生じるようにノッチのない即ち欠け
のない１つの歯を有する歯車を開示している。
の他の従来技術の思想は、Ｎｏｍｕｒａ等の米国特許第
４，９７２，８１８号およびＢｅｙｅｒ等の同第４，８
８９，０９４号に開示されている。Ｎｏｍｕｒａ等の特
許は、幾つかの欠け歯および位相のずれた歯を有する歯
車を開示しているが、Ｂｅｙｅｒ等の特許は、特殊なタ
イミング位置信号を生じるようにノッチのない即ち欠け
のない１つの歯を有する歯車を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】欠き歯の試みを組込む
システムは、調時の目的のため欠き歯の近似的な位置を
確立するため残りの歯の検出に依存する。このような試
みは、欠き歯の調時された突発的な発生が機関の制御シ
ステムにより評価されねばならない時、機関の加速ある
いは減速中に、時折望ましくないタイミングをもたらす
結果となる。
システムは、調時の目的のため欠き歯の近似的な位置を
確立するため残りの歯の検出に依存する。このような試
みは、欠き歯の調時された突発的な発生が機関の制御シ
ステムにより評価されねばならない時、機関の加速ある
いは減速中に、時折望ましくないタイミングをもたらす
結果となる。
【０００７】内燃機関に使用される更に信頼度が高く非
常に正確な位置および速度センサが必要とされている。
常に正確な位置および速度センサが必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】カム軸を有する内燃機関
に使用される本発明による位置および速度検出装置は、
カム軸と同期して回転し複数の等間隔に置かれた歯列を
有するトーン・ホイールを含み、このトーン・ホイール
は更に隣接する１対の複数の等間隔に置かれた歯列間に
置かれた別の歯を有し、前記トーン・ホイールに近接し
て配置されたセンサ装置を含み、このセンサ装置はその
近くを通過するトーン・ホイールの歯列および前記別の
歯の各々毎にパルス信号を生じ、パルス信号に応答して
センサ装置付近を通過する別の歯を表わす基準タイミン
グ信号を生じる回路装置を含み、前記別の歯は機関の予
め定めた基準位置と機械的に同期させられる。
に使用される本発明による位置および速度検出装置は、
カム軸と同期して回転し複数の等間隔に置かれた歯列を
有するトーン・ホイールを含み、このトーン・ホイール
は更に隣接する１対の複数の等間隔に置かれた歯列間に
置かれた別の歯を有し、前記トーン・ホイールに近接し
て配置されたセンサ装置を含み、このセンサ装置はその
近くを通過するトーン・ホイールの歯列および前記別の
歯の各々毎にパルス信号を生じ、パルス信号に応答して
センサ装置付近を通過する別の歯を表わす基準タイミン
グ信号を生じる回路装置を含み、前記別の歯は機関の予
め定めた基準位置と機械的に同期させられる。
【０００９】本発明の別の特徴による内燃機関の機関速
度および位置を決定する方法は、（ａ）機関のカム軸と
同期して回転する回転部材を提供し、この回転部材は複
数の等角度の突起と、隣接する等角度に隔てられた突起
間に置かれた付加的突起とを含み、（ｂ）固定された基
準位置を通過する時前記等角度の突起と付加的突起とを
検出して、各突起の通過に応答して一連のパルス信号を
生じ、（ｃ）前記付加的突起と等角度突起のその次の１
つが前記基準位置を通過する時タイミング基準信号を生
じ、（ｄ）パルス信号に応答して機関の速度と対応する
速度信号を生じるステップを含む。
度および位置を決定する方法は、（ａ）機関のカム軸と
同期して回転する回転部材を提供し、この回転部材は複
数の等角度の突起と、隣接する等角度に隔てられた突起
間に置かれた付加的突起とを含み、（ｂ）固定された基
準位置を通過する時前記等角度の突起と付加的突起とを
検出して、各突起の通過に応答して一連のパルス信号を
生じ、（ｃ）前記付加的突起と等角度突起のその次の１
つが前記基準位置を通過する時タイミング基準信号を生
じ、（ｄ）パルス信号に応答して機関の速度と対応する
速度信号を生じるステップを含む。
【００１０】本発明の一目的は、機関の速度および位置
を検出する改善された装置の提供にある。
を検出する改善された装置の提供にある。
【００１１】本発明の別の目的は、燃料噴射式内燃機関
を制御するため、機関の位置検出に関して改善された精
度を提供することにある。
を制御するため、機関の位置検出に関して改善された精
度を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、寒冷時の圧縮および
出力行程の発生に応答して機関速度の変動が更に著しい
時、機関の低速条件において上死点のタイミングを検出
することにある。
出力行程の発生に応答して機関速度の変動が更に著しい
時、機関の低速条件において上死点のタイミングを検出
することにある。
【００１３】本発明の更に他の目的は、センサから得る
信号に基いて出力信号を生じるように、また機関の制御
システム、特に燃料噴射系統に関して厳密なタイミング
情報を提供するようにコンピュータと容易に関連し得る
速度および位置のトランスジューサを提供することにあ
る。
信号に基いて出力信号を生じるように、また機関の制御
システム、特に燃料噴射系統に関して厳密なタイミング
情報を提供するようにコンピュータと容易に関連し得る
速度および位置のトランスジューサを提供することにあ
る。
【００１４】
【実施例】本発明の原理の理解を促す目的のため、図面
に示される実施例を参照し、これを説明するため特定の
用語が使用される。しかしならが、これにより本発明の
範囲が制限されず、図示された装置における変更および
更なる修正、および図示される如き本発明の原理の更な
る応用は、当業者には通常着想されるものである。
に示される実施例を参照し、これを説明するため特定の
用語が使用される。しかしならが、これにより本発明の
範囲が制限されず、図示された装置における変更および
更なる修正、および図示される如き本発明の原理の更な
る応用は、当業者には通常着想されるものである。
【００１５】まず図１において、本発明による機関速度
および位置検出装置１０の概略図が示される。エンジン
制御モジュール、即ちＥＣＭ１２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＥＥＰＲＯＭ、アナログＩ／ＯおよびディジタルＩ／Ｏ
を含むマイクロコンピュータに基く制御システムであ
る。ギア１４は、このギア１４の周部に等間隔で隔てら
れた複数の歯列１６（合計２４）を含む。更に、付加的
歯１８が、等間隔で隔てられた歯列１６の内の２つの間
に正確に配置されている。ギア１４が矢印の方向に回転
する時、可変磁気抵抗（リラクタンス）センサ（即ち、
ホール効果センサ）２０が、歯列１６および１８の通過
と対応して、増幅器および信号整形回路２２に対して信
号を供給する。歯１８は、その通過がセンサ２０に接近
する特定の後方の歯が機関２４の特定の基準シリンダの
上死点と対応する歯となるように配置されている。１つ
のあり得る試みは、位置基準歯として基準歯１８に続く
最初の歯を使用することである。更に、もし歯列１６の
数（本例では、２４）が機関２４のシリンダ数の固定さ
れた倍数であるならば、例えば４番目毎の歯は６シリン
ダ機関における予め定めたシリンダの上死点の発生を表
示する、即ち信号出力する。ギア１４は、機関２４のカ
ム軸上に置かれ、機関２４のクランク軸２５と同期して
回転するため、歯１８のセンサ２０の通過毎に圧縮行程
にある基準シリンダ（通常は、シリンダＮＯ．１）の上
死点位置がまさに生じようとすることを信号出力する。
この基準情報は、燃料噴射量と共にディーゼル機関の運
転に関して燃料噴射のタイミングを適当に制御するため
に燃料噴射器２５〜３０が正確な調時信号を与えられる
ことを要求するため、燃料噴射系統においては厳密であ
る。
および位置検出装置１０の概略図が示される。エンジン
制御モジュール、即ちＥＣＭ１２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、
ＥＥＰＲＯＭ、アナログＩ／ＯおよびディジタルＩ／Ｏ
を含むマイクロコンピュータに基く制御システムであ
る。ギア１４は、このギア１４の周部に等間隔で隔てら
れた複数の歯列１６（合計２４）を含む。更に、付加的
歯１８が、等間隔で隔てられた歯列１６の内の２つの間
に正確に配置されている。ギア１４が矢印の方向に回転
する時、可変磁気抵抗（リラクタンス）センサ（即ち、
ホール効果センサ）２０が、歯列１６および１８の通過
と対応して、増幅器および信号整形回路２２に対して信
号を供給する。歯１８は、その通過がセンサ２０に接近
する特定の後方の歯が機関２４の特定の基準シリンダの
上死点と対応する歯となるように配置されている。１つ
のあり得る試みは、位置基準歯として基準歯１８に続く
最初の歯を使用することである。更に、もし歯列１６の
数（本例では、２４）が機関２４のシリンダ数の固定さ
れた倍数であるならば、例えば４番目毎の歯は６シリン
ダ機関における予め定めたシリンダの上死点の発生を表
示する、即ち信号出力する。ギア１４は、機関２４のカ
ム軸上に置かれ、機関２４のクランク軸２５と同期して
回転するため、歯１８のセンサ２０の通過毎に圧縮行程
にある基準シリンダ（通常は、シリンダＮＯ．１）の上
死点位置がまさに生じようとすることを信号出力する。
この基準情報は、燃料噴射量と共にディーゼル機関の運
転に関して燃料噴射のタイミングを適当に制御するため
に燃料噴射器２５〜３０が正確な調時信号を与えられる
ことを要求するため、燃料噴射系統においては厳密であ
る。
【００１６】動作について述べれば、ギア１４の歯列が
センサ２０に接近して通過する時、歯列１６、１８およ
びセンサ２０間には強い磁気結合が生じる。センサ２０
の付近を通過する歯列１６、１８と対応してセンサ２０
により生じる周期的信号が、増幅器および信号整形回路
２２の入力に対して供給される。回路２２は、センサ２
０から受取る信号を増幅し、この信号をＥＣＭ１２の入
力に与えられる方形パルス列信号に変換する。ＥＣＭ１
２は、回路２２からの信号を分析して、クランク軸ある
いはカム軸の位置の如何であれ、機関の速度および機関
の位置を決定する。ギア１４には合計２５の歯があり、
このため機関速度を決定するため回路２２からの２５の
パルスを検出することによりＥＣＭは２５枚の歯列の通
過をカウントすることに注意すべきである。あるいはま
た、ＥＣＭ１２は、付加的歯１８の通過を検出し、次い
で回路２２の信号を分析することにより、歯列１６の４
枚がセンサ２０を通過するに要する時間を測定する。４
枚の歯列が通過するための時間は、機関の予め定めた回
転角度と対応することになり、このため、機関の速度を
計算即ち決定する際に使用することができる。更に、ギ
ア１４上には２４の等間隔に隔てられた歯列１６が存在
するため、またギア１４が機関２４のカム軸と同期して
回転するため、１２枚の歯の通過はクランク軸の１回転
と対応し、４枚の歯の通過は機関２４のクランク軸の３
分の１回転と対応する。このような計算は、速度検出技
術では周知であり、本文で更に論述する必要はない。
センサ２０に接近して通過する時、歯列１６、１８およ
びセンサ２０間には強い磁気結合が生じる。センサ２０
の付近を通過する歯列１６、１８と対応してセンサ２０
により生じる周期的信号が、増幅器および信号整形回路
２２の入力に対して供給される。回路２２は、センサ２
０から受取る信号を増幅し、この信号をＥＣＭ１２の入
力に与えられる方形パルス列信号に変換する。ＥＣＭ１
２は、回路２２からの信号を分析して、クランク軸ある
いはカム軸の位置の如何であれ、機関の速度および機関
の位置を決定する。ギア１４には合計２５の歯があり、
このため機関速度を決定するため回路２２からの２５の
パルスを検出することによりＥＣＭは２５枚の歯列の通
過をカウントすることに注意すべきである。あるいはま
た、ＥＣＭ１２は、付加的歯１８の通過を検出し、次い
で回路２２の信号を分析することにより、歯列１６の４
枚がセンサ２０を通過するに要する時間を測定する。４
枚の歯列が通過するための時間は、機関の予め定めた回
転角度と対応することになり、このため、機関の速度を
計算即ち決定する際に使用することができる。更に、ギ
ア１４上には２４の等間隔に隔てられた歯列１６が存在
するため、またギア１４が機関２４のカム軸と同期して
回転するため、１２枚の歯の通過はクランク軸の１回転
と対応し、４枚の歯の通過は機関２４のクランク軸の３
分の１回転と対応する。このような計算は、速度検出技
術では周知であり、本文で更に論述する必要はない。
【００１７】次に図２において、ＥＣＭ１２に与えられ
る回路２２の出力信号がカーブ３２として示され、機関
２４のＲＰＭの偏差値は理想化されたカーブ３４により
示される。更に、Ｔ1〜Ｔnで表わされる期間の数が示さ
れ、カーブ３２におけるパルスの立ち上がりエッジ間の
相対的な時間的偏差を示している。グラフの横軸に示さ
れるのは、機関２４の色々なシリンダの上死点が生じる
時間における場所である。特に、ＴＤＣ１で示されるシ
リンダＮＯ．１の上死点は時間Ｔ10の初めに起生する。
時間Ｔ10の初めは、ギア１４が回転する時歯１８の直後
の歯１６の検出により信号される。機関の速度が僅かに
変化し速度の変分が機関の低速において更に著しくなる
事実に照らして、隣接する歯列の通過間に測定可能な時
間的偏差を用いて、歯１８がセンサ２０を通過した時を
決定する。
る回路２２の出力信号がカーブ３２として示され、機関
２４のＲＰＭの偏差値は理想化されたカーブ３４により
示される。更に、Ｔ1〜Ｔnで表わされる期間の数が示さ
れ、カーブ３２におけるパルスの立ち上がりエッジ間の
相対的な時間的偏差を示している。グラフの横軸に示さ
れるのは、機関２４の色々なシリンダの上死点が生じる
時間における場所である。特に、ＴＤＣ１で示されるシ
リンダＮＯ．１の上死点は時間Ｔ10の初めに起生する。
時間Ｔ10の初めは、ギア１４が回転する時歯１８の直後
の歯１６の検出により信号される。機関の速度が僅かに
変化し速度の変分が機関の低速において更に著しくなる
事実に照らして、隣接する歯列の通過間に測定可能な時
間的偏差を用いて、歯１８がセンサ２０を通過した時を
決定する。
【００１８】ＥＣＭ１２は、カーブ即ち波形３２のパル
スの各々の前エッジを検出するためのハードウエアおよ
びソフトウエアを含み、実際のタイミング情報を表わす
期間Ｔ1〜Ｔ10乃至Ｔnの最も近いものの固定量と対応す
る値列をメモリーに連続的に保持する。このため、ギア
１４の各歯がセンサ２０を通過した時、ＥＣＭ１２はこ
れに応答して生じたパルスの前エッジを検出して回路２
２から受取ったその時のパルスと受取った前のパルスと
の間に測定された期間を決定する。ＥＣＭ１２はＲＰＭ
および位置の検出の目的のためカーブ３２の最近のパル
スにより定義される４つの最近の期間（Ｔ1−Ｔn）をメ
モリーに格納だけでよいことに注意すべきである。
スの各々の前エッジを検出するためのハードウエアおよ
びソフトウエアを含み、実際のタイミング情報を表わす
期間Ｔ1〜Ｔ10乃至Ｔnの最も近いものの固定量と対応す
る値列をメモリーに連続的に保持する。このため、ギア
１４の各歯がセンサ２０を通過した時、ＥＣＭ１２はこ
れに応答して生じたパルスの前エッジを検出して回路２
２から受取ったその時のパルスと受取った前のパルスと
の間に測定された期間を決定する。ＥＣＭ１２はＲＰＭ
および位置の検出の目的のためカーブ３２の最近のパル
スにより定義される４つの最近の期間（Ｔ1−Ｔn）をメ
モリーに格納だけでよいことに注意すべきである。
【００１９】次に図３において、機関の位置を検出する
ため使用されるソフトウエアのアルゴリズムのフローチ
ャートが示される。このフローチャートは、カーブ３２
のタイミング・パルスがＥＣＭ１２により検出される毎
に実行するソフトウエア・サブルーチンの機能的アルゴ
リズムを示している。ステップ１００において、ＥＣＭ
１２により実行されるプログラムは、期間Ｔn-1×０．
７５が期間Ｔnより大きいかどうかを判定するためテス
トする。もしそうであれば、プログラムの実行はステッ
プ１０２において継続することになる。ステップ１００
におけるテストに対する答えがＮＯであれば、プログラ
ムは、ステップ１１０において次の歯がシリンダＮＯ．
１の上死点ではないことを判定し、プログラムの実行が
呼出しルーチンに戻ることになる。ステップ１０２にお
いて、ＥＣＭ１２のマイクロコンピュータは、機関２４
に対して決定されたＲＰＭが３００ＲＰＭより小さいか
これと等しいかを判定する。もしこのテストが真なら
ば、プログラムの実行はステップ１０４で継続する。も
しこのテストが真でなく機関のＲＰＭが３００ＲＰＭよ
り大きければ、プログラムの実行はステップ１０８で継
続し、ここでマイクロコンピュータがシリンダＮＯ．１
の上死点がステップ１０８においてギア１４の次の歯の
起生即ち検出と対応することを判定する。しかし、もし
ステップ１０２のテストに対する答えがＹＥＳならば、
プログラムの実行はステップ１０４で継続し、ここで期
間Ｔn-3がＴn-2と３．１ミリ秒との間の差と比較され
る。Ｔn-3が（Ｔn-2−３．１ミリ秒）より大きければ、
プログラムの実行はステップ１０６において継続するこ
とになる。反対に、ステップ１０４においてテストの結
果が答え「ＮＯ」であれば、プログラムの実行はステッ
プ１１０で継続する。最後に、ステップ１０６における
最後の検査が行われて０．８７５とＴn-3の積をＴnと比
較する。０．８７５とＴn-3との積がＴnより大きけれ
ば、ステップ１０８において検出された次の歯がシリン
ダＮＯ．１の上死点となる。しかし、ステップ１０６に
おけるテストが答え「ＮＯ」を結果として生じるなら
ば、プログラムの実行はステップ１１０で継続すること
になる。
ため使用されるソフトウエアのアルゴリズムのフローチ
ャートが示される。このフローチャートは、カーブ３２
のタイミング・パルスがＥＣＭ１２により検出される毎
に実行するソフトウエア・サブルーチンの機能的アルゴ
リズムを示している。ステップ１００において、ＥＣＭ
１２により実行されるプログラムは、期間Ｔn-1×０．
７５が期間Ｔnより大きいかどうかを判定するためテス
トする。もしそうであれば、プログラムの実行はステッ
プ１０２において継続することになる。ステップ１００
におけるテストに対する答えがＮＯであれば、プログラ
ムは、ステップ１１０において次の歯がシリンダＮＯ．
１の上死点ではないことを判定し、プログラムの実行が
呼出しルーチンに戻ることになる。ステップ１０２にお
いて、ＥＣＭ１２のマイクロコンピュータは、機関２４
に対して決定されたＲＰＭが３００ＲＰＭより小さいか
これと等しいかを判定する。もしこのテストが真なら
ば、プログラムの実行はステップ１０４で継続する。も
しこのテストが真でなく機関のＲＰＭが３００ＲＰＭよ
り大きければ、プログラムの実行はステップ１０８で継
続し、ここでマイクロコンピュータがシリンダＮＯ．１
の上死点がステップ１０８においてギア１４の次の歯の
起生即ち検出と対応することを判定する。しかし、もし
ステップ１０２のテストに対する答えがＹＥＳならば、
プログラムの実行はステップ１０４で継続し、ここで期
間Ｔn-3がＴn-2と３．１ミリ秒との間の差と比較され
る。Ｔn-3が（Ｔn-2−３．１ミリ秒）より大きければ、
プログラムの実行はステップ１０６において継続するこ
とになる。反対に、ステップ１０４においてテストの結
果が答え「ＮＯ」であれば、プログラムの実行はステッ
プ１１０で継続する。最後に、ステップ１０６における
最後の検査が行われて０．８７５とＴn-3の積をＴnと比
較する。０．８７５とＴn-3との積がＴnより大きけれ
ば、ステップ１０８において検出された次の歯がシリン
ダＮＯ．１の上死点となる。しかし、ステップ１０６に
おけるテストが答え「ＮＯ」を結果として生じるなら
ば、プログラムの実行はステップ１１０で継続すること
になる。
【００２０】次に図２および図３において、図３のアル
ゴリズムは特にＴ5〜Ｔ8で示される期間の発生およびシ
ーケンスを検出するためのものである。時に、期間Ｔ5
およびＴ6はステップ１００においてテストを満足する
ことになる。しかし、ステップ１０４および１０６に示
されるテストは、必要に応じて、機関の位置を判定する
ため更なる弁別を行う。例えば、Ｔ6は、低温時の低い
回転状態においてＴ5の７５％より非常にしばしば小さ
い。しかし、ステップ１０４および１０６におけるテス
トは更なる弁別を行い、基準位置歯１８の誤った識別を
防止する。約３００ＲＰＭの機関速度以上では、ステッ
プ１００におけるテストは、シリンダＮＯ．１の上死点
が生じる時を決定するに必要なテストに過ぎない。ステ
ップ１０４、１０６のテストは、期間Ｔn-3および期間
Ｔn-2対期間Ｔn-3よりはるかに短くなければならない期
間Ｔnにおける回路２２からの波形の立ち上がりエッジ
を確認することである。ステップ１００、１０４、１０
６におけるテストは、図２における期間Ｔ5〜Ｔ8で示さ
れるもの以外の全ての場合に満足されない。
ゴリズムは特にＴ5〜Ｔ8で示される期間の発生およびシ
ーケンスを検出するためのものである。時に、期間Ｔ5
およびＴ6はステップ１００においてテストを満足する
ことになる。しかし、ステップ１０４および１０６に示
されるテストは、必要に応じて、機関の位置を判定する
ため更なる弁別を行う。例えば、Ｔ6は、低温時の低い
回転状態においてＴ5の７５％より非常にしばしば小さ
い。しかし、ステップ１０４および１０６におけるテス
トは更なる弁別を行い、基準位置歯１８の誤った識別を
防止する。約３００ＲＰＭの機関速度以上では、ステッ
プ１００におけるテストは、シリンダＮＯ．１の上死点
が生じる時を決定するに必要なテストに過ぎない。ステ
ップ１０４、１０６のテストは、期間Ｔn-3および期間
Ｔn-2対期間Ｔn-3よりはるかに短くなければならない期
間Ｔnにおける回路２２からの波形の立ち上がりエッジ
を確認することである。ステップ１００、１０４、１０
６におけるテストは、図２における期間Ｔ5〜Ｔ8で示さ
れるもの以外の全ての場合に満足されない。
【００２１】歯１８およびすぐ隣の歯１６の間の磁気結
合が増加する効果により、時間Ｔ10の初めを定義するパ
ルスの立ち上がりエッジは予期されるより早く起生す
る。このような結果は、センサ２０がＶ／Ｒセンサであ
る時に生じるが、センサ２０がホール効果センサである
ならば起生しない。ソフトウエア比較手法は、燃料噴射
タイミング、燃料噴射およびＲＰＭの計算を決定する際
にこのような現象を補正する。
合が増加する効果により、時間Ｔ10の初めを定義するパ
ルスの立ち上がりエッジは予期されるより早く起生す
る。このような結果は、センサ２０がＶ／Ｒセンサであ
る時に生じるが、センサ２０がホール効果センサである
ならば起生しない。ソフトウエア比較手法は、燃料噴射
タイミング、燃料噴射およびＲＰＭの計算を決定する際
にこのような現象を補正する。
【００２２】本発明について図示及び詳述したが、それ
らは例示と見做されるべきものであって限定ではなく、
望ましい実施態様が示され記述されたに過ぎないこと、
および本発明の趣旨に該当する全ての変更および修正が
保護されるべきことが理解されよう。
らは例示と見做されるべきものであって限定ではなく、
望ましい実施態様が示され記述されたに過ぎないこと、
および本発明の趣旨に該当する全ての変更および修正が
保護されるべきことが理解されよう。
【図１】本発明による速度および位置検出装置を示す概
略図である。
略図である。
【図２】機関のＲＰＭおよびセンサ出力信号の関係を示
しかつ２つのカーブのタイミング関係を示す理想的なグ
ラフである。
しかつ２つのカーブのタイミング関係を示す理想的なグ
ラフである。
【図３】機関の位置を決定するため使用されるソフトウ
エアのアルゴリズムを示すフローチャートである。
エアのアルゴリズムを示すフローチャートである。
１０ 機関速度および位置検出装置 １２ エンジン制御モジュール １４ ギア １６ 歯 １８ 基準歯 ２０ エンジン制御モジュール（ＥＣＭ） ２２ 増幅器および信号整形回路 ２４ 機関 ２５ 燃料噴射器 ２６ 燃料噴射器 ２７ 燃料噴射器 ２８ 燃料噴射器 ２９ 燃料噴射器 ３０ 燃料噴射器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｐ 3/489 Ｄ 9010−2Ｆ (72)発明者 トーマス・イー・キッターマン アメリカ合衆国インディアナ州47203，コ ロンブス，プリミア・ドライブ 3662 (72)発明者 ロバート・エス・ストロースマン アメリカ合衆国インディアナ州47274，セ イモア，イースト・マーシャル・ドライブ 106
Claims (21)
- 【請求項１】 カム軸を有する内燃機関に使用される位
置および速度検出装置において、 前記カム軸と同期して回転し、かつ複数の等角度に隔て
られた歯列を有するトーン・ホイールを設け、該トーン
・ホイールは更に、隣接する１対の前記複数の等角度に
隔てられた歯列間に配置された付加的歯を有し、 前記トーン・ホイールの前記歯列に近接して配置された
センサ手段を設け、該センサ手段は複数のパルス信号を
生じ、該パルス信号の各々は前記歯列の各々と前記セン
サ手段付近を通過する前記トーン・ホイールの前記付加
的歯と対応し、 前記パルス信号に応答して、前記付加的歯と前記センサ
手段付近を通過する前記の等角度に隔てられた歯列の次
のものとを表わす基準タイミング信号を生じる回路手段
を設け、 前記付加的歯が、機関の予め定めた基準回転位置と機械
的に同期される、位置および速度検出装置。 - 【請求項２】 内燃機関の機関速度および位置を検出す
る方法において、 （ａ）機関のカム軸と同期して回転する回転部材を提供
し、該回転部材は複数の等角度の突起と、隣接する等角
度に隔てられた突起間に配置された付加的突起とを含
み、 （ｂ）固定された基準位置を通過する時、前記等角度の
突起および前記付加的突起を検出して、該等角度の突起
と該付加的突起の各々の通過に応答してパルス信号を生
じ、 （ｃ）前記付加的突起の検出に続いて、前記等角度の突
起の予め定めたものの検出に従ってタイミング基準信号
を生じ、 （ｄ）前記パルス信号に応答して機関の速度と対応する
速度信号を生じるステップを含む方法。 - 【請求項３】 前記タイミング基準信号が、前記付加的
突起の検出の直後に、前記等角度の突起の１つの検出に
従って生成される請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記等角度の突起および前記付加的突起
が、歯車の周部に配置された歯列である請求項３記載の
方法。 - 【請求項５】 前記検出ステップが、前記歯車の前記歯
列と近接して可変リラクタンスセンサを標定することを
含む請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 内燃機関の機関速度および位置を決定す
る方法において、 （ａ）機関のカム軸と同期して回転する回転部材を提供
し、該回転部材は、複数の等角度の突起と、隣接する等
角度に隔てられた突起間に配置された付加的突起とを含
み、 （ｂ）固定された基準位置を通過する時、前記等角度の
突起と前記付加的突起を検出して、該等角度の突起およ
び該付加的突起の各々の通過に応答してパルス信号を生
じ、 （ｃ）前記付加的突起の検出に続いて、前記等角度の突
起の予め定めたものの検出に従ってタイミング基準信号
を生じ、タイミング基準信号を生じる前記ステップが、
（１）Ｔn、Ｔn-1，Ｔn-2およびＴn-3の如き前記パルス
信号間の４つの最近の時間間隔を測定し（但し、Ｔnは
測定された最近の時間間隔）、（２）Ｔn-1がＴnより実
質的に大きければ、検出された次のパルスが、前記付加
的突起と対応するパルスの直後の等角度の突起と対応し
ないことを決定し、（３）前記速度信号が予め定めた速
度限度より大きく、Ｔn-3が（Ｔn-2−予め定めた時間
値）より大きく、Ｔn-3と予め定めた因数の積がＴnより
大きければ、前記パルスの後の１つの検出と同時にタイ
ミング基準信号を生じ、 （ｄ）前記パルス信号に応答して機関の速度と対応する
速度信号を生じるステップを含む方法。 - 【請求項７】 前記回転部材が２４個の等角度の突起を
含む請求項６記載の方法。 - 【請求項８】 前記予め定めた時間値が約３．１ｍｓで
あり、前記予め定めた速度限界が約３００ＲＰＭであ
り、前記予め定めた因数が約０．８７５である請求項７
記載の方法。 - 【請求項９】 前記等角度に隔てられた歯列の数が機関
のシリンダ数の偶数倍であり、前記回路手段が、単位時
間当たり検出されるパルス信号数と対応する速度信号を
生じる請求項１記載の装置。 - 【請求項１０】 前記回路手段が、前記パルス信号の受
取りに応答して複数の基準タイミング信号を生じ、前記
基準タイミング信号の各々が、機関の各シリンダの基準
タイミング位置と対応するカム軸の一義的な予め定めた
回転基準位置を表わす請求項９記載の装置。 - 【請求項１１】 カム軸を有する内燃機関に使用される
位置および速度検出装置において、 カム軸と同期して回転し、かつ複数の等角度に隔てられ
た歯列を有するトーン・ホイールを設け、該トーン・ホ
イールは更に、前記複数の等角度に隔てられた歯列の隣
接する１対の間に配置された付加的歯を有し、該別の歯
が機関の予め定めた回転基準位置と機械的に同期され、
前記等角度に隔てられた歯列の数が機関のシリンダ数の
偶数倍であり、 前記トーン・ホイールの前記歯列と近接して配置された
センサ手段を設け、該センサ手段は、該パルス信号の各
々が前記歯列および前記センサ手段付近を通過する前記
トーン・ホイールの前記付加的歯列の各々と対応する複
数のパルス信号を生じ、 前記パルス信号に応答して、前記付加的歯と、前記セン
サ手段付近を通過する前記等角度に隔てられた歯の後の
１つとを表わす基準タイミング信号を生じる回路手段を
設け、該回路手段が単位時間当たり検出されるパルス信
号の数と対応する速度信号を生じ、前記回路手段が更
に、Ｔn、Ｔn-1、Ｔn-2およびＴn-3（Ｔnは測定された
最近の時間間隔）の如き前記パルス信号間の４つの最近
の時間間隔を測定する手段と、Ｔn-1がＴnより実質的に
大きければ、検出された次のパルスが前記付加的突起と
対応するパルスの直後の等角度の突起と対応しないこと
を決定する手段と、前記速度信号が予め定めた速度制限
より大きく、Ｔn-3が（Ｔn-2−予め定めた値）より大き
く、Ｔn-2と予め定めた因数との積がＴnより大きけれ
ば、前記パルスのその後の１つの検出と同時にタイミン
グ基準信号を生じる手段とを含み、 前記回路手段が、前記パルス信号の受取りに応答して複
数の基準タイミング信号を生じ、前記基準タイミング信
号の各々が、機関の各シリンダの基準タイミング位置と
対応するカム軸の一義的な予め定めた回転基準位置を表
わす装置。 - 【請求項１２】 前記トーン・ホイールが２４個の等角
度の突起を含む請求項１１記載の装置。 - 【請求項１３】 前記予め定めた時間値が約３．１ｍｓ
であり、前記予め定めた値制限が約３００ＲＰＭであ
り、前記予め定めた因数が約０．８７５である請求項１
２記載の装置。 - 【請求項１４】 カム軸を有する内燃機関で使用される
位置および速度検出装置において、 前記カム軸と同期して回転して複数の等角度の歯列を有
するギアを設け、該ギアが更に２つの隣接する等角度の
歯列間に配置されたタイミング歯を含み、 前記ギアと近接して配置され、複数のタイミング信号を
生じる可変リラクタンスセンサを設け、該複数のタイミ
ング信号の各々が、前記等角度の歯列または前記センサ
と近接して通過する前記タイミング歯列の１つに応答し
て生じ、 前記複数のタイミング信号に応答して、該タイミング信
号の発生速度と対応する速度信号を生じる第１の回路手
段と、 前記複数のタイミング信号に応答して、Ｔn、Ｔn-1、Ｔ
n-2およびＴn-3の如き前記複数のタイミング信号の連続
するものの間の最近の時間間隔を測定し、下記の条件、
（ａ）Ｔn-1がＴnより実質的に大きいこと、および
（ｂ）前記速度信号が予め定めた速度制限より大きいこ
と、の検出に応答してタイミング基準信号を生じる第２
の回路手段とを設けてなる位置および速度検出装置。 - 【請求項１５】 Ｔn-1がＴnより実質的に大きく、前記
速度信号が、次の条件、（ｃ）Ｔn-3がＴn-2と予め定め
た時間間隔との間の差より大きく、 （ｄ）ＴnがＴn-3と予め定めた因数との積より小さいこ
との検出と同時に、前記予め定めた制限より小さい時、
タイミング基準信号を生じる請求項１４記載の装置。 - 【請求項１６】 前記ギアが、その周部で１５°隔てら
れた２４枚の等角度歯列を含む請求項１５記載の装置。 - 【請求項１７】 前記条件（ａ）〜（ｄ）が満たされる
時前記タイミング基準信号が生じ、その後のタイミング
信号が前記センサから受取られる請求項１６記載の装
置。 - 【請求項１８】 前記予め定めた速度制限が約３００Ｒ
ＰＭであり、前記予め定めた時間間隔が約３．１ｍｓで
あり、前記予め定めた因数が約０．８７５である請求項
１７記載の装置。 - 【請求項１９】 前記タイミング信号が前記第１および
第２の回路手段に送られる前に、前記タイミング信号を
増幅して整形する信号整形回路を設け、該第１の回路手
段および第２の回路手段がＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏ
を有するプロセッサ手段の一部である請求項１８記載の
装置。 - 【請求項２０】 前記回路手段が、前記パルス信号の少
なくとも４つの検出に応答して、前記速度信号を生じる
請求項１１記載の装置。 - 【請求項２１】 前記等角度の突起の数が、予め定めた
値を生じるように前記機関のシリンダ数で均等に除すこ
とができ、速度信号を生じる前記ステップが、（ａ）前
記一連のパルス信号において分析された前記パルス信号
の数が少なくとも前記予め定めた値である、前記一連の
パルス信号における最初のものと前記一連のパルス信号
の最後のものとの間に経過した時間を決定し、（ｂ）前
記経過時間を、前記一連のパルス信号を生じるのに必要
な前記機関の予め定めた角度変位と比較してこれから機
関速度を計算するステップを含む請求項６記載の方法。
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