JPH07500164A - 回転体の角度位置識別装置 - 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】 回転体の角度位置識別装置 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による回転体の角度位置識別装置に関す る。このような装置は内燃機関における制御装置、例えば点火制御装置及び燃料 噴射制御装置等に対する回転数情報と角度情報のために用いられる。これらの制 ｆＩＩＪ装置では回転数も角度情報も唯１つのセンサによって検出される。角度 情報からは点火及び／又は噴射のために必要な時点が算出される。

回転体の角度位置検出装置は、例えばヨーロッパ特許出願第０１８８４３３号明 細書から既に公知である。

この装置では、内燃機関のクランク軸又はカム軸と連結されたセンサーディスク （このディスクはその局面側に均一に分配された、歯形状の角度マークを有して いる）がセンサによって走査検出される。角度マークの他にはさらにもう１つの 基準マークが設けられている。この基準マークは回転体の上に、例えば欠は歯部 分として構成されるか又は２つの歯の間の比較的大きなギャップとして構成され るか又は半分の歯として構成され得る。

誘導検出器として構成されているセンサは信号を供給する。この信号は処理回路 において矩形信号に整形され、後続のマイクロコンピュータで評価される。基準 マークの識別は、順次連続して経過進行する時間比較によって行われる。この場 合の識別は、短い時間の後に比較的長い時間が続き、その後再び比較的短い時間 が続いた場合に行われる。

公知の装置が有している欠点は、多数の歯（例えば１８０の歯）が設けられてい ることである。この場合歯数の設定は次のように最適化されていた。すなわち多 数の同種の角度マーキングエツジ間の時間間隔がまだ有意に評価できるものであ るように最適化されていた。

さらに別の回転体の角度位置検出のための装置が例えばヨーロッパ特許出願第０ ０１３８４６号明細書から公知である。この装置の場合は、表面に３２−２（＝ ３０個）のマーキングを有しているセンサディスクが用いられている。この場合 も２つの欠は歯状のマーキングが基準マークとして用いられている。しかしなが らこのようなセンサディスクは次のような欠点を有する。すなわちシリンダの数 が３気筒、６気筒、又は１２気筒の場合には、当該のマーキングの数と個々のシ リンダ位置に対する固定的な基準参照関係を成り立たせることができない。その ためこの公知のセンサディスクは汎用的に用いることができない。

発明の利点 請求の範囲第１項に記載の本発明による装置は公知の装置ないしデバイスと比べ て次のような利点を有する。すなわちセンサディスクの複数のマーキングないし 歯の特有の数により、通常用いられている全ての気筒数に対して、マーキングと 個々のシリンダ位置との間で固定的な基準参照関係が得られる。これにより簡単 な評価が可能となる。これは、３６という数字が２゜３．４．６によっても１２ によっても割り切れるため実現可能である。

８気筒エンジンの場合では２つのシリンダバンクが形成される。そのためこの配 列対応付けは４気箇エンジンの対応付けに相応する。

図面 本発明の実施例は図面に示され、以下の明細書で詳細に説明される。

この場合図１には、後続の評価回路を含めたセンサ系の基本的な構造が示されて いる０図１ａと図１ｂにはセンサディスクの可能な構成例が示されている１図２ には時間に関する電圧の経過が示されている。

実施例の説明 図１に示された実施例ではセンサディスクが符号ｌＯで示されている。このセン サディスクはその表面に多数の角度マークを有している。この角度マークは矩形 状の歯として構成されている。さらにこのセンサディスクｌＯは基準マークギャ ップ１２を有している。

特表千７−５００１６４　（３） この基準マークギャップ１２では角度マークが２つ欠けている。

この実施例では角度マークの数ｎは３６−２である。

この数値ｎは特に簡単な評価手法を可能にさせる。

センサディスクｌＯは内燃機関のクランク軸１３と結合されている。歯付きベル トプーリーを適切に構成してセンサディスクとして用いることも可能である。

センサディスク１０は、１つのセンサ１５、例えば誘導センサ又はホールセンサ を用いて走査検出される。

このセンサは線路１６を介して評価回路１７と接続される。評価回路１７では信 号の増幅並びに信号の処理が行われる。それによりアナログ／デジタル変換器１ ４におけるアナログ／デジタル変換の後で後続の評価がマイクロコンピュータ１ ８において行われ得る。この場合信号評価並びに後続処理はマイクロコンピュー タ１８において次のように行うことが可能である。すなわちヨーロッパ特許出願 第０１８８４３３号明細書に記載されているように行うことが可能である。

評価回路１７並びにマイクロコンピュータ１８は通常は制御装置１９の構成要素 である。しかしながらこれらは別個に構成されてもよい。前記評価回路１７は、 アナログ／デジタル変換後の全ての信号処理が制御装置１９自体で行われる場合 には省くこともできる。

角度マーク１１がセンサ１５を通過することによリセンサ内では交流電圧が生ぜ しめられる。この電圧の周波数はセンサディスクの回転速度に依存している。

評価回路１７内で処理された後は、前記電圧からは矩形電圧Ｕ１７が得られる。

これは図２に示されている。

この場合この電圧は時間ｔに依存してプロットされている。

矩形電圧Ｕ１７は、個々のマーキングのシーケンスを表す。これは基準マークが センサを通過するまで続く。この基準マークはマーキングが２つ欠けたものに相 応し、この基準マークのところでは電圧は誘起されない。

マイクロコンピュータ１８ないし制御装置１９では、矩形電圧の評価が行われる 。この場合側々の電圧パルスの間の間隔が検出される。これは例えばヨーロッパ 特許出願第０１８８４３３号明細書に記載された手法に従って行うことができる 。この場合は同種の角度マークエツジ間の時間的な間隔が測定される。しかしな がらこれは、個々のマーキングの前方エツジと後方エツジの間の時間間隔が評価 されるようにしてもよい。

さらにこれらの組合せも考えられる。この場合は同一のマークの前方エツジと後 方エツジとの間の時間と、同じマーク間の時間とから回転数がめられる。この回 転数は公知の手法では時間に反比例している。これに対して基準マークの識別で は個々のパルスの各前方エツジ又は各後方エツジが評価される。すなわち時間的 な間隔が検出される。

基準マークは特に次のような場合には確実に識別される。すなわち同種の角度マ ークエツジの複数の時間的間隔が評価されるような場合、すなわち第１の期間ｔ ｏが第２の期間ｔｌよりも著しく短く、さらにこの第２の期間ｔｉが第３の期間 ｔ２よりも著しく大きいときに基準マークが識別されるような場合には確実に識 別される。

基準マーク１２が識別された後は、制御装置１９においてこの基準マークからク ランク軸の位置がめられる。なぜなら基準マークとクランク軸の位置との間には 固定的な基準関係が成り立っているからである。

明確な気筒判別ないし識別を可能にするために、マイクロコンピュータ１８ない し制御装置１９には付加的にさらにカム軸センサからのカム軸信号Ｎが供給され る。この信号は例えばカム軸の回転毎に供給される１つのパルスからなる。この カム軸信号と、識別された基準マーク信号との結合により、一義的な気筒判別が 可能となり、例えば第１シリンダの上死点位置が識別され、それにより、位置固 定の確立されたシリンダシーケンスの下に他のシリンダも識別され得る。これに 必要な計算はマイクロコンピュータ１８ないし制御装置１９において行われる。

この制御装置１９は通常の閉ループ制御ないし開ループ制御を出力側２ｏを介し てトリガする。

個々の電圧パルスを計数することによってそこがら個々の各シリンダに対する上 死点位置（ＯＴ）が算出され得る。この場合例えば２気筒（エンジン）において は１８個の電圧パルスの後に第２シリンダが上死点位置になる。また４気筒の場 合では９個の電圧パルスの後では第２シリンダが上死点位置になり、１８個の電 圧パルスの後では第３シリンダが上死点位置になり、２７個の電圧パルスの後で は第４シリンダが上死点位置になる。そして（３６−２）個のパルスの後では再 び第１シリンダが上死点位置になる。基準マークと個々のシリンダの位置との間 では簡単な対応付けが可能である。なぜならば（ｎ−２）すなわち（３６−２） 個の歯が使用されている場合、すなわち２，４，６゜１２によって可及的に余り なしで割り切れる値としてｎに３６が用いられている場合には、簡単な計数によ って各シリンダの位置がめられるからである。

図１に示されたセンサディスクでは次のような変更も可能である。すなわち複数 のマーキングないし歯の数として他の数を選定するような変更も可能である。

この場合は当該の数値ｎが２．３，４，５，６．１２で割り切れるものでなけれ ばならないことに注意しなければならない。前述した（３６−２）の他には（６ ０−２）又は（１２０−２）のマーキングも有利である。なぜならそのようなマ ーキング数も簡単な評価が可能だからである。

センサディスクｌＯの局面に亘るｎ個のマーキングの適切な配分の下では基準マ ークギャップの長さは、歯が２つ欠けたマーキングに相応する長さである必要は なく、一般的にはｍ個のマーキングの長さに相応するものでよい。

しかしながらディスク直径が７０ｍｍでディスクの厚さが約４ｍｍであるセンサ ディスク１０の場合には、（３６−２）個の歯が特に有利である。

個々のマーキングないし介在空間（ギャップ）の間の高さと幅はその他の構成形 式で行なわれてもよい。

例えばマーキングの長さとギャップの長さが同じであってもよいし、ギャップの 長さがマーキングの長さよりも２倍長（なってもよい、つまり個々の間隔はその つどの要求に応じるように設定される。この場合特に大事なことは、センサ１５ において誘起される電圧の最適な配分が生ぜしめられるように、当該の歯ないし ギャップを構成することである。

センサディスク１０としては通常は強磁性ディスクが選定される。しかしながら その他の材料からなるディスクを用い、マーキングないし歯のみを強磁性材料か ら製造することも可能である。センサ１５は本発明の実施例では誘導センサであ る。しかしながらこの誘導センサの代わりにホールセンサを用いることも可能で ある。それによりセンサ１５内では可及的に良好に評価可能な電圧が誘起される 。またその他のセンサディスク１０を用いる必要性もあり得る。この場合は基準 マーク１２に先行する及び／又は追従する角度マークｌｌａが基準マークに向い た側で図１ａに示されているように面取りされる。

同種の角度マークｌｌｂを有する別の手法が図１ｂに示されている。この同種の 角度マークｌｌｂは、実質的にマークと基準マーク１２との間のギャップよりも 短い。この基準マーク１２の深さは、同種の角度マークの間のギャップよりも僅 かである。その他に図１゜図１ａ、図１ｂによる提案の組合せも可能である。

フロントページの続き （７２）発明者　クララター、イマヌエルドイツ連邦共和国　Ｄ　−７１５１エ ルプシュデンチン　ハウプトシュトラーセ　２６（７２）発明者　フクス、イエ ルク ドイツ連邦共和国　Ｄ−７１４１シュヴイーバーデインゲン　シェーアヴイーゼ ンヴエーク　６

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関における回転体の角度位置識別装置であって、角度マークを走査検 出するセンサと処理回路とを有しており、前記回転体はその周面に亘って均等に 分配された複数の角度マークと少なくとも１つの基準マークとを有している、回 転体の角度位置識別装置において、 前記角度マーク（１１，１１ａ，１１ｂ）の数は（ｎ−ｍ）個であり、この場合 前記（ｎ）は、可及的に多くの、それぞれの気筒数に相応する数によって割り切 れる数値であることを特徴とする、回転体の角度位置識別装置。
2. ２．前記（ｎ）は３６で、前記（ｍ）は２である、請求の範囲第１項記載の回転 体の角度位置識別装置。
3. ３．前記基準マーク（１２）は、２つの角度マーク（１１，１１ａ，１１ｂ）の 間の延長された介在空間（ギャップ）として構成され、２つの角度マークと３つ の介在空間（ギャップ）の長さに亘って延在している、請求の範囲第１項又は２ 項記載の回転体の角度位置識別装置。
4. ４．前記基準マーク（１２）は、同種の角度マーク（１１，１１ａ，１１ｂ）の 間の切欠き部（ギャップ）よりも僅かな深さ、例えば半分の深さである、請求の 範囲第３項記載の回転体の角度位置識別装置。
5. ５．制御装置（１９）にカム軸信号（Ｎ）が供給され、基準マーク識別のための 時間測定がトリガされる、請求の範囲第１項〜４項のいずれか１項に記載の回転 体の角度位置識別装置。
6. ６．制御装置（１９）において基準マーク（１２）の識別後に計数過程が経過進 行され、この場合電圧パルス（Ｕ１７）のエッジが評価され、計数された電圧パ ルスの数から個々のシリンダの位置が割り出される、請求の範囲第４項記載の回 転体の角度位置識別装置。