JPWO2006103730A1 - 基準信号発生装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高分解能で計測・制御を行なうための基準信号をリアルタイムに発生させることが出来る基準信号発生装置を提供する。【解決手段】エンジン回転のｎ−１周期目の第１の歯の直前の第２の歯と第１の歯との時間間隔と、第１の歯と第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、第１の歯がｎ−１周期目で角度センサ７に検出された時のエンジン１の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出する回転傾向算出手段１８と、ｎ周期目の第２の歯と第１の歯との時間間隔に回転傾向を反映させて、ｎ周期目の第１の歯と第３の歯との時間間隔を予測する回転時間予測手段２０と、角度センサ７がｎ周期目で第１の歯を検出してから第３の歯を検出するまでの間に、予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させる基準信号発生手段２２と有する。【選択図】図３

Description

本発明は、回転物の計測・制御用の基準信号発生装置及び方法に関する。

近年、自動車内燃機関（以下、エンジンと言う）の出力性能を計測する目的と、燃料の注入量や噴射・点火タイミング等を制御する目的に、ＥＣＵが用いられている。エンジンの動作制御方法及び装置に関連する出願としては、特開昭５３−６５５３１号、特公平７−３３８０９号、特許第３２６２００３号等がある。

エンジンは、気筒数とサイクル数に応じて、燃料注入・圧縮・燃焼・排気といった行程と出力回転数の関係が変わるため、通常、エンジンの回転トルクや回転数、回転速度といった出力特性を計測する際には、エンジン内のピストンに接続されたクランク軸の回転角度毎にこれらのデータを計測している。

また、ＥＣＵからエンジンを制御する際にも、通常は、クランク軸の回転角度を基準にして、燃料の注入量や噴射・点火タイミング等の制御を行なっている。この点火タイミングの制御次第で、燃焼特性や出力トルク特性が変化するとともに、燃焼後の排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＰＭ等の有害物質の排出量が変わってくるため、正確な計測データを得て、最適な点火タイミングを制御することは重要な技術となっている。

従来は、特許文献１に示されるように、エンジンのクランク軸に、一定間隔に歯（突起もしくは切り欠き）が設けられた歯車状の円盤を取り付け、クランク軸の回転時に各歯を電磁ピックアップや光センサにより検出することで回転角度を検出し、この検出信号を上記計測や制御に用いている。

尚、特許文献１の内燃機関動作制御装置では、角度分解能が１度であることから、歯は３６０個設けられていることになるが、一般には歯の数は、６０個または３６個（６度または１０度の分解能）である。

しかし、このような内燃機関の制御装置には、以下に説明する技術的な課題があった。

特公平５−５５７０９号公報

上述したような１度、６度、１０度といった角度分解能では、精密な計測・制御を行なうには不足であった。しかし、円盤の製造限界や物理的限界によりそれ以上の分解能を実現するのは困難であった。

また、特にＥＣＵ制御では、点火タイミングを予測する必要があるが、エンジンの回転状態は一定ではないため、点火タイミングの予測は困難であり、リアルタイム制御が行えなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、従来の歯車状の角度検出機構を用いながら、刻々と変化する回転状態に対応して、高分解能（例えば、０．１度以下）でデータ計測やエンジン制御を行なうための基準信号をリアルタイムに発生させることが出来る基準信号発生装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明にかかる基準信号発生装置は、回転物に固定設置された角度センサが、前記回転物に一定角度間隔に装着された複数の歯を順次検出することによって、隣接する歯間の時間間隔を計測し、任意の回転角度に対応した計測・制御用基準信号を発生する基準信号発生装置であって、前記回転物の回転のｎ−ｋ周期目（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）の第１の歯の直前の第２の歯と前記第１の歯との時間間隔と、前記第１の歯と前記第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出する回転傾向算出手段と、ｎ周期目の前記第２の歯と前記第１の歯との時間間隔に前記回転傾向を反映させて、ｎ周期目の前記第１の歯と前記第３の歯との時間間隔を予測する回転時間予測手段と、前記角度センサが、ｎ周期目で前記第１の歯を検出してから前記第３の歯を検出するまでの間に、前記予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させる基準信号発生手段とを有するようにした。

また、本発明にかかる基準信号発生方法は、回転物に固定設置された角度センサが、前記回転物に一定角度間隔に装着された複数の歯を順次検出することによって、隣接する歯間の時間間隔を計測し、任意の回転角度に対応した計測・制御用基準信号を発生する基準信号発生方法であって、前記回転物の回転のｎ−ｋ周期目（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）の第１の歯の直前の第２の歯と前記第１の歯との時間間隔と、前記第１の歯と前記第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出し、ｎ周期目の前記第２の歯と前記第１の歯との時間間隔に前記回転傾向を反映させて、ｎ周期目の前記第１の歯と前記第３の歯との時間間隔を予測し、前記角度センサが、ｎ周期目で前記第１の歯を検出してから前記第３の歯を検出するまでの間に、前記予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させるようにした。

これらの構成によれば、予測する歯間の時間間隔を、直前の歯間の時間間隔データに過去の同じ周期の同じ歯の回転傾向を反映させることで予測するので、予測される歯の特徴と回転傾向が直前の時間間隔に加味された精度の高い基準信号を発生させることが出来、リアルタイムのＥＣＵ計測・制御が実現されることになる。

また、前記基準信号発生手段は、前記基準信号の発生態様に、前記回転傾向を反映させてもよい。

また、前記基準信号発生方法は、前記基準信号の発生態様に、前記回転傾向を反映させてもよい。

このように、同じ歯の過去の周期の回転傾向に応じて基準信号の発生態様を変化させることで、歯間で発生する複数の基準信号間にも、回転数変化の勾配がつけられるので、基準信号の精度が向上し、高精度の計測・制御が行えるようになる。

また、前記基準信号発生手段は、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の変化度合いを前記回転傾向として算出してもよい。

また、前記基準信号発生方法は、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の変化度合いを前記回転傾向として算出してもよい。

このように、回転数の変化度合いを回転傾向とし、これを基準信号の発生態様に反映させ、回転数の変化に基準信号を追従させることで、特に回転数の変化度合いが大きい場合には、次に時間間隔を予測する歯について発生させる基準信号との落差が平滑化され、計測・制御の精度が向上する。

また、前記回転時間予測手段は、前記歯間で計測される時間間隔を、前記分解能に基づいて得られる数値で除した商と余りに表し、前記商と余りに基づいて時間間隔の予測を行なうものであり、前記商と余りは、前記分解能に基づいて得られる数値毎にオーバーフローするカウンタの出力値に基づいて求められてもよい。

また、前記基準信号発生方法は、前記歯間で計測される時間間隔を、前記分解能に基づいて得られる数値で除した商と余りに表し、前記商と余りに基づいて時間間隔の予測を行ない、前記分解能に基づいて得られる数値毎にオーバーフローするカウンタを用いて前記商と余りを求めてもよい。

このように、各歯間の時間間隔を、除算を用いることなく、商と余りとして表すことで、その後は同じように商と余りを用いて時間間隔の予測を行い、予測された商と余りによって、直ちに基準信号を発生させることが出来るようになるから、リアルタイムの計測・制御が実現される。

また、前記回転物は、自動車エンジンであり、前記基準信号は、前記エンジンの回転トルク・回転数等の出力特性の計測、及び／又は、ＥＣＵを介して燃料の注入量や噴射・点火タイミングの制御の契機として用いられてもよい。

特にエンジンの回転数が低い時は、回転数が高い時よりも回転数の変化の勾配が大きいため、回転数の変化に追従して精度よく、即時に計測・制御を行なうことが、汚染排気ガスの低減、燃費向上等のために必要となる。従って、本発明は将来、ＥＣＵのリアルタイムで高精度な計測・制御に十分役立つことが期待される。

本発明にかかる基準信号発生装置及び方法によれば、予測する歯間の時間間隔を、直前の歯間の時間間隔データに過去の同じ周期の同じ歯の回転傾向を反映させることで予測するので、予測される歯の特徴と回転傾向が直前の時間間隔に加味された精度の高い基準信号を発生させることが出来、リアルタイムのＥＣＵ計測・制御が実現されることになる。

また、各歯間の時間間隔を、除算を用いることなく、商と余りとして表すことで、その後は同じように商と余りを用いて時間間隔の予測を行い、予測された商と余りによって、直ちに基準信号を発生させることが出来るようになるから、リアルタイムの計測・制御が実現される。

特にエンジンの回転数が低い時は、回転数が高い時よりも回転数の変化の勾配が大きいため、回転数の変化に追従して精度よく、即時に計測・制御を行なうことが、汚染排気ガスの低減、燃費向上等のために必要となる。従って、本発明は将来、ＥＣＵのリアルタイムで高精度な計測・制御に十分役立つことが期待される。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、ＥＣＵ８等の装置における計測・制御の対象となる自動車エンジン１と、エンジン１の回転角度検出機構の概略構成を示す図である。

エンジン１は、シリンダ形状をしており、吸入したガソリンを圧縮・燃焼させ、燃焼した気体（炭化水素）と、バルブ（図示せず）から取り込まれた空気中の酸素との化学反応により熱エネルギーを発生させる。そして、この熱エネルギーによりピストン２を押し下げ、ピストン２に接続されたクランク軸３を回転させ、クランク軸３に接続されたタイヤ（図示せず）を回転させることになる。この回転の原動力となった燃料は、マフラー４から排気ガスとして排出される。このように、吸入・圧縮・燃焼・排気という４つの行程を、クランク軸３が２回転（７２０度）する間に１回行なうのが、４サイクルエンジンである。これに対し、クランク軸が１回転（３６０度）する間に４行程を１回行なうエンジンを２サイクルエンジンと言う。

尚、４サイクルエンジンでは、ピストンがシリンダ内を上下に２往復（４ストローク）移動するので４ストロークエンジンとも言われる。２サイクルエンジンは、２ストロークエンジンとも言われる。また、多気筒エンジンの場合は、クランク軸が２回転（４サイクルの場合）する間に各気筒が定められた順番で周期をずらしてそれぞれ４行程を行なう。例えば、４気筒の４サイクルエンジンの場合は、１８０度ずつ周期をずらして「１−３−２−４」という順番に４行程を行ない、エンジン内で連続して燃焼が行なわれるようになっている。

尚、以上のように、４行程の間にクランク軸が回転する量が、サイクル数によって異なるため、以降では、吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程をエンジン回転の１周期と言うことにする。従って、４サイクルエンジンの場合は１周期がクランク軸２回転（７２０度）に相当し、２サイクルエンジンの場合は１周期がクランク軸１回転（３６０度）に相当する。

図１に示すクランク軸３の外周には、一定間隔に歯６（突起もしくは切り欠き）が設けられた歯車状の円盤５が取り付けられており、この円盤５は、クランク軸３の回転に伴って回転するものである。尚、本実施例では、歯６は６度おきに計６０個であるが、１０度おきに計３６個であってもよい。また、後述の実施例では、歯が設けられるはずの位置の一部は、クランク軸の回転回数（周期）を計数するための基準位置とするため、また、個々の歯を識別するための歯番号を計数するための基準位置とするため、歯が設けられていない（歯欠けしている）か、通常より短い間隔で歯が設けられている。

角度センサ７は、電磁ピックアップや光センサで構成され、回転物たるエンジン１の所定箇所（本実施例では、円盤５の外方近傍の所定位置）に固定設置される。

歯検出信号出力手段７０は、角度センサ７から発生した起電力（電圧）や電流を受信し、当該起電力や電流の変化に基づいて、クランク軸３の回転に伴い歯が角度センサ７に近接する毎に、パルス状の歯検出信号を出力する。

開始位置信号出力手段７２は、各歯に識別用の歯番号を付与するため、歯欠けしているか通常より短い間隔で歯が設けられている部分を番号開始位置としての開始位置信号をパイロットパルス等で出力するものである。この開始位置信号を検出すれば、各歯に歯番号を順次付与するだけでなく、回転回数や回転数（速度）を算出することが可能であり、これらの情報はＥＣＵ８等の計測・制御装置に送られ、必要に応じて用いられることになる。

ある歯の歯検出信号と、隣接する（直前又は直後の）歯の歯検出信号との間の時間間隔は、円盤の歯数に応じて一義的に定められる角度分解能（例えば、歯６０個なら６度の分解能）を有している。従って、歯検出信号は、ＥＣＵ８に必要なデータを計測する際や、エンジン点火タイミングを制御するための基準信号として用いられる。例えば、出力トルク・回転数・回転速度といった出力特性データは基準信号の出力を契機として回転角度毎にそれぞれ対応して計測されるし、ある回転角度において燃料の点火制御を行いたい時には、当該回転角度に対応した基準信号の出力を契機として点火指令が発せられる。つまり、基準信号は、回転物の回転状態において、計測・制御のために任意の回転角度に対応して出力される信号である。

尚、隣接する歯間の距離（角度）が既知であるから、隣接する２つの歯検出信号の時間間隔をカウンタ等で計時することにより、クランク軸の回転数（角速度）も算出可能である。

このように、回転物の回転角度検出機構は、歯車状円盤５と、角度センサ７と、歯検出信号出力手段７０と、開始位置信号出力手段７２とにより構成されており、当該構成は従来より公知のものである。しかし、このような歯車状円盤５で、更なる高分解能を実現しようとすると、製造上の限界、物理的限界が問題となり、歯数を際限なく増やすことは現実的ではないから、より精密な計測・制御が行えない。

そのため近年は、デジタル処理により最適な点火タイミングを予測し、検出された歯を基準として、点火タイミングを時間によって微調整することも行なわれている（例えば、特開昭５３−６５５３１号公報参照）。

しかし、エンジンの回転出力は、例え平均出力を予め定めて制御していても、ピストンの動きや行程により常に変化するものである。例えば、回転数は、上死点付近では遅くなり、下死点付近では速くなるし、圧縮行程では遅くなる方向に働き、燃焼・爆発行程では速くなる方向に働く。また、回転数の変化は、高速回転時より低速回転時のほうが大きい。更に、多気筒エンジンの場合は、気筒毎のばらつきにより回転数も変化するものである。

つまり、エンジン試験において、回転数が一定であることはなく、刻々と変化するものである。従って、回転数が一定でない限り、角度センサがある歯を検出してから次の歯を検出するまでの時間（隣接する歯間の時間間隔）を予測することは不可能であり（回転数が一定であれば、基準信号の出力間隔は、所定時間間隔となる）、検出された歯を基準とした時間調整によって計測や制御のタイミングを決定する手法では、必ずしも最適なタイミングで燃料噴射が行なわれるとは限らず、真の角度高分解能化に寄与しているとは言えないものであった。

そこで、本発明は、回転状態が常に一定ではない回転物に装着された歯間の時間間隔を予測するとともに、計測・制御に必要な基準信号を、従来より用いられている回転角度検出機構をそのまま使用しながら、高分解能化して発生させるというものである。

本発明の基準信号発生装置の第１の特徴は、回転物の回転のｎ−ｋ周期目（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）の第１の歯の直前の第２の歯と第１の歯との時間間隔と、第１の歯と第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で角度センサに検出された時の回転物の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出し、ｎ周期目の第２の歯と第１の歯との時間間隔に回転傾向を反映させて、ｎ周期目の第１の歯と第３の歯との時間間隔を予測し、角度センサが、ｎ周期目で第１の歯を検出してから第３の歯を検出するまでの間に、予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させることである。

本発明の基本概念を説明するための一例を図２に示す。図２において、計測・制御の対象となるエンジンのクランク軸に円盤を取り付け、クランク軸が初速６００ｒｐｍから終速６０００ｒｐｍまで１秒間で等速上昇回転するように制御した場合を考える。尚、ここでは、エンジンの吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程（１周期）を１周期（クランク軸２回転）とする。また、円盤の任意の位置に連続して６度間隔で設けられた歯を順にＡ，Ｂ，Ｃとし、ｎ周期目に角度センサが検出する歯をＡ_ｎ，Ｂ_ｎ，Ｃ_ｎと称する。

エンジンが回転を開始して、角度センサが歯を検出すると、歯検出信号出力手段は、図２に示すようなパルス状の歯検出信号を出力する。図２の上段には、エンジンの（ｎ−１）周期目に歯Ａ，Ｂ，Ｃの順番に角度センサの近傍を通過した時に出力された歯検出信号と、ある歯検出信号が出力されてから次の歯検出信号が出力されるまでの時間を計測した結果が示されている。尚、（ｎ−１）周期目では、歯Ａと歯Ｂの時間間隔は、１６５４μｓであり、歯Ｂと歯Ｃの時間間隔は、１６３０μｓであった。このように、同じ６度間隔に歯が設けられていても、等速回転運動でなければ、計測される時間間隔は、回転数によって変化するものであり、この例では、計測された時間間隔が短くなっている（１６５４＞１６３０）ということから、回転数（もしくは速度）が上昇傾向にあると言える。

ここで、図２の中段に示すように、ｎ周期目で角度センサが歯Ｂ_ｎを検出すると同時に、歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの時間間隔を予測するためには、歯Ａ_ｎ−１と歯Ｂ_ｎ−１の区間と、歯Ｂ_ｎ−１と歯Ｃ_ｎ−１の区間の２区間の相互関係を双方の区間について計測された時間間隔から把握し、この関係を、歯Ａ_ｎと歯Ｂ_ｎの区間と、未知の歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの区間に適用すればよい。

より具体的には、歯Ａ_ｎ−１と歯Ｂ_ｎ−１の時間間隔と、歯Ｂ_ｎ−１と歯Ｃ_ｎ−１の時間間隔の相互関係に基づいて、歯Ａ，Ｂ，Ｃが、角度センサに検出された時の回転物の回転数の変化状況（以下、歯Ｂの回転傾向と言う）を把握すると、２区間の時間間隔差は、１６５４−１６３０＝２４μｓで、かつ上述したように回転数増加傾向にあることが分かる。そして、歯Ａ_ｎと歯Ｂ_ｎの時間間隔を計測して、１周期前の同じ歯が角度センサに検出された時の回転物の回転傾向を、ｎ周期目の歯Ａ_ｎと歯Ｂ_ｎの時間間隔と歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの時間間隔の相互関係に適用すると、歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの時間間隔、すなわち、歯Ｂ_ｎが角度センサに検出されてから歯Ｃ_ｎが検出されるまでの時間は、９９３（歯Ａ_ｎと歯Ｂ_ｎの時間間隔）−２４＝９６９μｓ経過した時であると推定される。尚、この推定手法は、いわゆる外挿と呼ばれるものである。

このように、過去の同じ周期（燃焼行程なら燃焼行程）の同じ歯が角度センサに検出された時の回転物の回転傾向を、予測する歯間の直前の歯間の時間間隔に反映させて、予測を行なうので、直前の時間間隔データに歯の特徴と回転傾向が加味されて、予測精度が向上することになる。例えば、歯の加工精度が低かったり、歯欠け等があった場合でも、同じ歯の過去の周期の関係を適用するので、このような製造ミスや経年変化の影響は、歯間の時間間隔の予測時に相殺されることになる。

更に、歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの区間の角度分解能を向上させるため、先に外挿により予測された歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの時間間隔を所望の分解能となるように分割（内挿）して、基準信号を発生させればよい（図２の下段参照）。例えば、歯間隔が６度のものを、その１／６０となる０．１度の分解能で、ＥＣＵ制御等行ないたい場合には、先に算出された９６９μｓを６０等分して、角度センサが歯Ｂ_ｎを検出すると同時に、９６９μｓが経過するまでに、６０等分時間毎の基準信号を６０回（６０パルス分）連続して発生させればよい。これにより、リアルタイムのＥＣＵ計測・制御が行なわれるようになる。

ここで、予測された歯Ｂ_ｎと歯Ｃ_ｎの時間間隔を分割する際に重要なのは、同じ歯の過去の周期の回転傾向を、基準信号の発生態様にも反映させることである。これが本発明の第２の特徴である。例えば、図２の例では、９６９÷６０＝１６余り９であるが、歯Ａ_ｎ−１と歯Ｂ_ｎ−１の時間間隔と、歯Ｂ_ｎ−１と歯Ｃ_ｎ−１の時間間隔の実測結果から、この時のエンジンの回転運動は、回転数上昇傾向にあったことが分かるから、ｎ周期目においても同じ回転数上昇傾向にあるものとみなし、基準信号を６０回発生させるうち、最初の９回は１６＋１＝１７μｓの基準信号とし、残りの５１回は１６μｓの基準信号とし、基準信号にも回転数上昇の傾向を取入れる。

このように、同じ歯の過去の周期の回転傾向（回転数の上昇・下降）を基準信号の発生態様に反映させることで、歯間で発生させる複数の基準信号間にも、回転数変化の勾配がつけられるので、基準信号の精度が向上し、高精度の計測・制御が行えるようになる。

尚、ここでは、加味する回転傾向を、１周期前の同じ歯から得るようにしたが、２周期前でも３周期前でもよい。但し、分解能の精度は、予測を行なう周期よりも時系列的に古い周期を用いる程、悪化する。また、４サイクルエンジンの場合は、２回転で１周期であるため、１／２周期前、つまり１回転前の同じ歯から回転傾向を得たほうがよいように見えるが、上述したように、回転数は、吸入・圧縮・燃焼・排気の行程によって値と傾向（上昇・下降）が異なるため、同じ行程の傾向を反映させることが望ましく、むしろ１／２周期前の傾向は、別の行程の傾向となるため反映させるべきではない。

上記同様に多気筒エンジンの場合も、仮に１／２周期前の傾向を用いると、行程は同じであったとしても異なる気筒の行程の回転傾向を反映させることになるので、やはり同じ気筒の同じ行程の回転傾向を反映させるには、ｎ−ｋ周期（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）目の回転傾向を利用するのが望ましい。

次に、本発明の基準信号発生装置の具体的実施例について説明する。図３は、基準信号発生装置１０の概略ブロック構成図であり、基準信号発生装置１０は、歯番号・周期出力手段１２、計時手段１４、記憶手段１６、回転傾向算出手段１８、回転時間予測手段２０、基準信号発生手段２２とを備える。

歯番号・周期出力手段１２は、開始位置信号出力手段７２により出力された開始位置信号と、歯検出信号出力手段７０から出力された歯検出信号に基づいて、エンジンのクランク軸に取り付けられた円盤の歯の歯番号と、エンジンの回転周期を出力するものである。ＥＣＵ８の計測・制御開始後（エンジンの回転開始後）、開始位置信号が出力されるのを契機として、角度センサ７を通過した歯に順次、歯番号が付与されることになる。周期は、開始位置信号を計数することで得られる（４サイクルエンジンの場合は、開始位置信号を２回検出する毎に１周期となる）。

尚、本実施例では歯数は６度おきに５８個（歯欠け２個）であるが、４サイクルエンジン使用のため、歯番号は０〜１１７まで付与されるものとする。つまり同じ歯でも、１周期目の２回転目の歯番号は、１回転目の歯番号＋５８となる。

計時手段１４は、歯検出信号出力手段７０から出力される歯検出信号を契機として、計時する手段である。計時は、次の歯検出信号が出力されるまでの期間行なわれ、つまり、隣接する歯間の時間間隔を計測することになる。計測された時間は、以降、回転時間実測データという。尚、計時手段１４の一例としては、基準時間（例えば１μｓ）毎にカウントアップを行なうようなカウンタがある。

記憶手段１６は、歯番号・周期出力手段１２からの歯番号・周期と、計時手段１４で計測された回転時間実測データとを対応付けて記憶する手段である。記憶手段１６は、少なくとも、過去１周期分（合計２周期分）のデータを記憶出来る容量を有していればよく、周期が変わる毎に記憶データが上書き更新されてもよい。また、記憶手段１６はＲＡＭに限らず、バッファでもよい。

回転傾向算出手段１８は、記憶手段１６に記憶された歯番号と回転時間実測データに基づいて、当該歯番号を有する歯が角度センサ７に検出された時のエンジン１の回転数上昇・下降等の回転傾向を算出する手段である。この回転傾向は、記憶手段１６に記憶される。例えば、歯番号１の回転時間（角度センサ７が歯番号１を検出してから歯番号２を検出するまでの時間）が１２００μｓで、歯番号２の回転時間（角度センサ７が歯番号２を検出してから歯番号３を検出するまでの時間）が１０００μｓであったとすれば、歯番号２における回転速度は上昇傾向にあったということを意味する。また、時間の大小が逆であれば、回転速度は下降傾向にあったということを意味する。尚、回転傾向は、速度が上昇しているか、下降しているかの２値（1ビット）で表すのが最も簡単であるが、回転時間の差分（この例では、１２００−１０００＝＋２００）が符号付き数値で記憶手段１６に記憶されてもよい。

回転時間予測手段２０は、未知の回転時間（ある周期のある歯を角度センサ７が検出してから、当該歯の次の歯が角度センサ７に検出されるまでの時間）を、検出歯の直前の歯の回転時間実測データに、同じ歯の過去の周期の回転傾向を反映させることで予測する手段である。この回転時間予測手段２０は、先に図２を用いて説明したように、回転時間を予測したい歯の区間を区間Ｂ_ｎ−Ｃ_ｎ（ｎ：周期）として、区間Ａ_ｎ−１−Ｂ_ｎ−１と区間Ｂ_ｎ−１−Ｃ_ｎ−１について既知の関係を、区間Ａ_ｎ−Ｂ_ｎと区間Ｂ_ｎ−Ｃ_ｎの関係（区間Ａ_ｎ−Ｂ_ｎの時間は既知）に適用することで区間Ｂ_ｎ−Ｃ_ｎの回転時間を予測するものである。

具体的には、回転時間予測手段２０は、区間Ａ_ｎ−Ｂ_ｎの計測時間をｔ（区間Ａ_ｎ−Ｂ_ｎ）で表現した場合、ｔ（区間Ｂ_ｎ−Ｃ_ｎ）＝ｔ（区間Ａ_ｎ−Ｂ_ｎ）−（ｔ（区間Ａ_ｎ−１−Ｂ_ｎ−１）−ｔ（区間Ｂ_ｎ−１−Ｃ_ｎ−１））により求める。これにより、次回、計測・制御が可能な回転角度（本実施例では６度先の歯）が角度センサ７に検出される時間、すなわち、歯Ｂ_ｎの回転時間ないし回転数が予測される。

基準信号発生手段２２は、回転時間予測手段２０によって予測された回転時間内の回転角度を高分解能化させた基準信号を、角度センサ７が次の歯を検出するまでの間、回転角度に対応して発生させる手段である。更に、本実施例の基準信号発生手段２２は、同じ歯の過去の周期の回転傾向を加味して、精度の高い（回転角度と回転時間の追従性・相関性が高い）基準信号を発生させる点に特徴がある。

これについては、先に図２を用いて説明した通りである。すなわち、基準信号発生手段２２は、回転時間予測手段２０で算出された回転時間を分割する際、歯によって得られる物理的な角度分解能に対して向上（細分化）させたい割合１／ａ（分数）を決定し、予測された回転時間を（１／割合）で除算する。それにより商Ｘと余りＹ（いずれも自然数）を求め、（Ｘ＋１）秒毎に発生する基準信号をＹ個と、Ｘ秒毎に発生する基準信号を（ａ−Ｙ）個、発生させる。

更に、基準信号の発生態様、すなわち、上記２種類の基準信号のうちどちらの時間間隔の基準信号を先に発生させるか否かは、同じ歯の過去の周期の回転傾向に応じて決定する。例えば、１周期前の回転傾向が上昇傾向にあった場合には、（Ｘ＋１）秒の基準信号を先に発生させ、逆に下降傾向にあった場合には、Ｘ秒の基準信号を先に発生させる。このように、基準信号の発生態様に回転傾向を加味することで、外挿される回転時間のみならず、内挿される基準信号にも回転数の勾配が付けられるので、角度分解能の精度が向上することが期待される。

ここで、本実施例の基準信号発生装置１０は、リアルタイムで、未計測の回転時間を予測するとともに、予測対象となった歯から次の歯が検出されるまでの間に高分解能の回転角度に対応した基準信号を発生させ、高精度にＥＣＵ計測・制御を行なうことを目的としている。しかも、回転時間予測手段２０は、予測する歯の直前の歯の回転時間実測データを予測に用いるため、直ちに予測及び基準信号発生のための演算を行い、基準信号を発生させる必要がある。

この問題は、高速ＣＰＵを用いれば容易に解決するかもしれないが、高速にすればする程、コストは増大する。また、どんなに高速のＣＰＵを用いてソフトウェアプログラムを実行させたとしても、上記のように除算を行い、その結果の商と余りを用いて基準信号の発生態様を決定するというプログラムは、少なからず単純なフローチャートにはなりえない。そのため、これらの実行が終了するような時間には既に基準信号の発生を実行していなければならないという事態が想定され、リアルタイム性を欠く。

ＥＣＵの計測・制御で特にリアルタイム性が要求されるのは、燃費や排気ガス排出量への影響が大きい時（回転数が低く、回転数の変化が大きい時）の燃料噴射・点火のタイミングであり、この制御が回転状態が変わってしまった後に行なわれたのでは、回転時間を予測し、高角度分解能の基準信号を発生させる意味がなくなる。尚、本明細書での「リアルタイム」とは、計測・制御用の基準信号の出力前に、回転時間の予測と基準信号の演算が既に行なわれていることを意味する。

従って、本実施例では、以下に説明するように、ソフトウェアプログラムを組むことなく、乗除算を行なわない簡単なハードウェアの組み合わせによって基準信号発生装置を構成し、リアルタイムの回転時間予測と基準信号発生を実現している。

すなわち、本実施例の計時手段１４は、ａ（歯数によって得られる物理的な分解能に対して向上（細分化）させたい分数割合の分母）進カウンタで構成されている。例えば、６度毎に歯が設けられた円盤の角度分解能を０．１度にしたい場合には、ａ＝６０となり、計時手段１４は６０進カウンタとなる。また、１０度毎に歯が設けられた円盤の角度分解能を０．１度にしたい場合には、ａ＝１００となり、計時手段１４は１００進カウンタとなる。

本実施例では、基準時間を１μｓとしており、６０進カウンタは、１μｓ経過毎に１〜５９まで順次カウントする。５９までカウントされたら次はオーバーフローするので、記憶手段１６ないしカウンタの内部バッファに、＋１インクリメントした値を記憶する。この動作は、任意の歯が検出されてから次の歯が検出されるまでの間繰り返され、次の歯が検出される時には、オーバーフロー回数（商Ｘ）と次の歯の検出時にカウンタでカウントされていた最後の値（余りＹ）を、歯番号と周期に対応させて、記憶手段１６に格納する。

このように、各歯の回転時間実測データを、カウンタの出力値によって、除算を用いることなく、ａ分割した商と余りとして記憶しておくことで、その後は同じように商と余りを用いて回転時間の予測を行い、予測された商と余りの加減算のみによって、直ちに基準信号を発生させることが出来るようになるから、ＥＣＵのリアルタイム計測・制御が実現されるのである。

次に、この基準信号発生装置１０を用いて、ＥＣＵ８でエンジンの計測や制御を行なう場合の具体的動作について、図３の構成図と、図４のフローチャートを参照しながら説明する。尚、本実施例では、図１に示したように試験対象のエンジン１のクランク軸３に６度間隔の歯６を有する円盤５を取り付け、歯６を順次角度センサ７で検出することで回転角度を検出するものとし、また、開始位置信号出力手段７２と歯検出信号出力手段７０が基準信号発生装置１０に接続され、基準信号発生装置１０がＥＣＵ８に接続されているものとする。

まず、エンジン試験条件として、エンジン１の回転数を設定する。ここでは、最終回転数ｍを設定し（Ｓ１１０）、これを試験終了（エンジン駆動停止）条件とする。そして、エンジン１の回転を開始する（Ｓ１２０）。

歯番号・周期出力手段１２は、開始位置信号出力手段７２と歯検出信号出力手段７０からの信号に基づいて、順次、歯番号と周期ｎを計測する（Ｓ１３０）。

計時手段１４は、歯番号を検出するとともに、次の歯番号が検出されるまでの間計時を行なう。そして、計時された回転時間実測データを、Ｓ１３０で計測された歯番号と周期ｎに対応させて、記憶手段１６に記憶する（Ｓ１４０）。尚、この時、回転時間実測データと周期ｎに基づいて、回転数も算出して記憶しておくことが望ましい。

本実施例では、計時手段１４は、１μｓ毎に計時を行なう６０進カウンタとなっており、回転時間実測データを、６０進カウンタのオーバーフロー毎に＋１加算した数値（商）と、次の歯が検出された時点のカウント途中の値（余り）とで表し、これを記憶手段１６に記憶させている。尚、６０進カウンタとしているのは、後で、回転角度の分解能を、現状の歯間の６度から、１／６０の０．１度にするためであり、また、基準信号を発生させる際に６０で除算する過程を省略するためである。

また、この時、回転傾向についても、記憶手段１６に記憶させておくことが望ましい。本実施例では、歯Ｔ_ｘの商_ｘと余り_ｘと、次の歯Ｔ_ｘ＋１の商_ｘ＋１と余り_ｘ＋１の間に、商_ｘ＜商_ｘ＋１の関係があれば０を、商_ｘ＞商_ｘ＋１の関係があれば１を、商_ｘ＝商_ｘ＋１の場合には、余り_ｘ≦余り_ｘ＋１の関係があれば０を、余り_ｘ＞余り_ｘ＋１の関係があれば１を、歯Ｔ_ｘ＋１の回転傾向_ｘ＋１として、商_ｘ＋１と余り_ｘ＋１とともに記憶する。尚、回転傾向が０であるということは、回転数が下降していることを意味し、回転傾向が１であるということは、回転数が上昇していることを意味している。

ここで周期ｎ＞１、つまり、最初の１周期目である場合には（Ｓ１５０）、回転時間の予測が出来ないためＳ１３０に戻るが、２周期目以降となったら、回転時間予測手段２０は、Ｓ１４０で直前に記憶手段１６に記憶された歯の次の歯の回転時間を予測する（Ｓ１６０）。

ここで、Ｎ周期目の歯Ｔ_ｘ（歯Ｔ_ｘ・Ｎで表現する）の回転時間を予測する場合には、回転時間予測手段２０は、商_ｘ・Ｎ＝商_{ｘ−１・Ｎ}−（商_{ｘ−１・Ｎ−１}−商_{ｘ・Ｎ−１}）と、余り_ｘ・Ｎ＝余り_{ｘ−１・Ｎ}−（余り_{ｘ−１・Ｎ−１}−余り_{ｘ・Ｎ−１}）をそれぞれ算出する。この算出過程を具体的数値で表したのが図５である。この商_ｘ・Ｎと余り_ｘ・Ｎが、歯Ｔ_ｘ・Ｎについて予測された回転時間となる。

尚、回転時間実測データの値によっては、余り_ｘ・Ｎ＝余り_{ｘ−１・Ｎ}−（余り_{ｘ−１・Ｎ−１}−余り_{ｘ・Ｎ−１}）を算出した結果が、０未満（マイナス）もしくは６０以上となる場合がある。余り_ｘ・Ｎが０未満となった場合には、求められた商_ｘ・Ｎから１減算し、余り_ｘ・Ｎに６０を加算することで、回転時間を６０で割った商と余りに分類することが出来る。また、余り_ｘ・Ｎが６０以上となった場合には、求められた商_ｘ・Ｎに１を加算し、余り_ｘ・Ｎから６０減算することで、回転時間を６０で割った商と余りに分類することが出来る。

基準信号発生手段２２は、Ｓ１６０で予測された歯Ｔ_ｘ・Ｎの回転時間に基づいて、歯Ｔ_ｘ・Ｎと、次の歯Ｔ_{ｘ＋１・Ｎ}の間の回転角度を所定分解能となるように細分化させた基準信号を発生させる態様を決定する（Ｓ１７０）。

まず、記憶手段１６内には、１から６０まで番号が割り当てられた基準信号発生用メモリを計６０個用意し、基準信号発生手段２２は、歯Ｔ_ｘ・Ｎの商_ｘ・Ｎの値を、メモリ１〜６０にそれぞれ格納する。尚、基準信号発生用メモリの個数は、計時手段１４のカウンタの進数（分解能に基づいて求められる数値ａ）と同じである。

次に、基準信号を発生させる歯と同じ歯の１周期前（ここではＮ−１周期目）の歯（歯Ｔ_{ｘ・Ｎ−１}）の回転傾向_{ｘ・Ｎ−１}が０か１かを判断する。

回転傾向が１（つまり、上昇傾向）であれば、メモリ１〜メモリ（余り_ｘ・Ｎの値）までに格納された商_ｘ・Ｎの値に１加算する。また、回転傾向が０（つまり、下降傾向）であれば、メモリ（６０−余り_ｘ・Ｎの値＋１）〜メモリ６０までに格納された商_ｘ・Ｎの値に１加算する。

基準信号発生手段２２は、このようにしてメモリ１〜６０に格納された値に基づいて、歯Ｔ_ｘ・Ｎが検出されてから直ちに、基準信号の出力をＥＣＵ８に対して開始する（Ｓ１８０）。

具体的には、まずメモリ１の格納値を読み出し、１μｓ毎にカウントされるカウンタの値が、格納値となるまでカウントを継続し、格納値となったら、パルス信号等により基準信号を出力する。次に、メモリ番号のカウンタをインクリメントしてメモリ２の格納値を読み出し、メモリ１の時と同様にしてカウンタの値が格納値となったら、基準信号を出力する。これをメモリ番号のカウンタが６０となるまで（最後のメモリ６０まで）繰返し実行する。例えば、図５の例では、過去の周期の回転傾向が上昇傾向であることが分かっているので、その傾向が、歯Ｔ_ｘ・Ｎにおいても同じものであるとして、カウント時間の長い基準信号に関する情報が番号の若いメモリに格納され、続いてカウント時間の短い基準信号に関する情報が格納されている。これにより、基準信号により得られる角度分解能にも、回転上昇傾向の勾配を付けることが出来るようになり、回転角度と回転時間の追従性、相関性が増すものとなる。

但し、最後のメモリ６０まで基準信号が出力される前に、歯検出信号出力手段７０から次の歯Ｔ_{ｘ＋１・Ｎ}の検出信号が出力された場合には、その時点で基準信号発生を終了し、残りのメモリの格納値のカウントを行なわない。

尚、図５で示した回転時間実測データの場合には、１７μｓのパルスが９個と、１６μｓのパルスが５１個の計６０パルスが０．１度の角度分解能を有する基準信号として出力されることになる。例えば、この歯Ｔ_ｘ・Ｎから３度進んだ位置で、燃料噴射制御等を行ないたい場合には、歯間の角度分解能６度の半分であるから、３０個目に出力される基準信号に基づいて制御を行なえばよいことになる。

回転数ｎがＳ１１０で設定した最終回転数ｍに到達したら（Ｓ１９０）、試験を終了するものとし、エンジン１の回転を停止させる。

以上説明した基準信号発生装置１０は、乗除算を用いることなく、加減算、比較、カウンタというハードウェアのみでも構成されるので、次の歯の回転時間の予測と、基準信号発生態様の決定をリアルタイムで行い、計測・制御に必要な基準信号を直ちに発生させることが出来、リアルタイム計測・制御が実現される。

また、刻々と変化する回転状況に対応させて回転時間を予測するとともに、同じ歯の過去の周期の回転傾向を加味して基準信号を発生させるので、歯間の角度分解能を向上させた場合にも、回転角度と回転時間の相関性が高いものとなる。

尚、図５に示した回転時間の予測結果によれば、予測された回転時間と実測された回転時間との間には、１９μｓの誤差があった。そこで、この誤差について検証するため、エンジンを初速６００ｒｐｍから終速６０００ｒｐｍまで１秒間で等速上昇回転させた場合に、２周期目以降の全ての歯について、回転時間の予測結果と実測結果との間の誤差を百分率で表したグラフを図６に示す。尚、図６（ａ）は、２周期目の歯番号１〜６０までの各誤差を表すグラフであり、図６（ｂ）は、各周期毎に歯番号１〜６０までの誤差を平均化したグラフである。

図６によれば、回転数が高くなるほど誤差は小さくなっていくことが分かるが、最も低速回転の２周期目においても、誤差は０．９％以内に収まっており、基準信号発生装置の実用に耐えうる範囲であると言える。

特にＥＣＵ計測・制御において重視されるのはは、回転数が低い時（例えば、発進直後、坂道をノロノロ運転している時等）の計測・制御である。回転数が低い時は、回転数が高い時よりも回転数の変化の勾配が大きいため、回転数の変化に追従して精度よく、即時に計測・制御を行なうことが、汚染排気ガスの低減、燃費向上等のために必要となる。従って、本発明の基準信号発生装置は、低速回転時でも実用に耐えうると言え、将来のＥＣＵリアルタイム計測・制御に十分役立つことが期待されるものである。

以上、基準信号発生装置及び方法の実施例につき説明したが、本発明の基準信号発生装置及び方法は、上記実施例で説明した構成要件の全てを備えた基準信号発生装置及び方法に限定されるものではなく、各種の変更及び修正が可能である。また、かかる変更及び修正についても本発明の特許請求の範囲に属することは言うまでもない。

例えば、基準信号発生態様の決定については、先の実施例では、過去の周期の回転傾向が０か１かの２通りの状態に応じて、予測された回転時間の余り値を基準信号発生用メモリの前半（若い番号のメモリ）に格納するか後半に格納するかを決定し、これによって、基準信号間にも回転傾向に応じた勾配を付けていたが、回転数の変化が極端に大きいような場合には、０．１度の角度分解能の精度がより向上するように、以下のような手法で基準信号発生態様を決定することが出来る。

すなわち、基準信号発生手段２２は、基準信号発生用メモリ１〜６０に数値を格納した後、更に、図７のフローチャートを実行する。

図７において、回転傾向_{ｘ・Ｎ−１}が０か１だったかを判別し（Ｓ２１０）、それぞれにおいて、商_{ｘ−１・Ｎ−１}と商_{ｘ・Ｎ−１}の差の絶対値が２以上、すなわち、回転数の変化が大きいと判断された場合には（Ｓ２２０，Ｓ２４０）、メモリ１〜６０の格納値の微調整を行なう。

具体的には、回転傾向が上昇傾向で、回転数の変化が大きい場合には、図８（ａ）に示されるように、メモリ４１〜６０の格納値からそれぞれ１減算し、メモリ１〜２０の格納値を１加算する（Ｓ２３０）。また、回転傾向が下降傾向で、回転数の変化が大きい場合には、図８（ｂ）に示されるように、メモリ１〜２０の格納値からそれぞれ１減算し、メモリ４１〜６０の格納値を１加算する（Ｓ２５０）。こうして決定したメモリ１〜６０の格納値に基づいて、基準信号を発生させる方法については上述した通りである。

このように、回転数の変化度合い（勾配の大きさ）に応じて基準信号の発生態様を変化させ、回転数の変化に基準信号を追従させることで、次に回転時間を予測する歯について発生させる基準信号との落差が平滑化され、計測・制御の精度が向上する。

また、先の実施例では、歯Ｔ_ｘ・Ｎの回転時間を商_ｘ・Ｎと余り_ｘ・Ｎで先に予測した後で、この商_ｘ・Ｎと余り_ｘ・Ｎと、回転傾向_{ｘ・Ｎ−１}とに基づいて基準信号発生用メモリ１〜６０への数値格納を行い、基準信号を発生させたが、回転時間予測手段２０の予測と、基準信号発生手段２２の基準信号発生とを、基準信号発生用メモリを活用して同時に行えるようになっていてもよい（つまり、図４のフローチャートのＳ１７０とＳ１８０を同時に実行する）。

すなわち、回転時間予測手段２０（及び基準信号発生手段２２）は、計時手段１４（６０進カウンタ）から、歯Ｔ_ｘ・Ｎの直前の歯Ｔ_{ｘ−１・Ｎ}のカウント値（オーバーフロー回数）を検出して、オーバーフローが発生する毎に基準信号発生用メモリ１〜６０に１加算していく。更に、商_{ｘ−１・Ｎ−１}と商_{ｘ・Ｎ−１}の差分を算出し、商_{ｘ−１・Ｎ−１}≧商_{ｘ・Ｎ−１}の場合には、その差分の絶対値をメモリ１〜６０の格納値からそれぞれ減算し、逆に、商_{ｘ−１・Ｎ−１}＜商_{ｘ・Ｎ−１}の場合には、その差分の絶対値をメモリ１〜６０の格納値にそれぞれ加算する。

次に、余り_{ｘ−１・Ｎ}−（余り_{ｘ−１・Ｎ−１}−余り_{ｘ・Ｎ−１}）により余り_ｘ・Ｎを算出するが、その演算結果が０未満であった時には、メモリ１〜６０のそれぞれの格納値から更に１減算し、求めた余りに６０加算して余り_ｘ・Ｎとする。演算結果が６０以上であった時には、メモリ１〜６０の格納値にそれぞれ１ずつ加算して、求めた余りから６０減算して余り_ｘ・Ｎとする。この時点でのメモリ１〜６０への格納値が商_ｘ・Ｎとなる。

次に、回転傾向_{ｘ・Ｎ−１}＝１であれば、メモリ１〜（余り_ｘ・Ｎ）の格納値にそれぞれ１ずつ加算し、回転傾向_{ｘ・Ｎ−１}＝０であれば、メモリ（６０−余り_ｘ・Ｎ＋１）〜６０の格納値にそれぞれ１ずつ加算する。

以上により、回転時間の予測と、基準信号発生態様の決定が一度に行えるようになる。

また、本明細書では、吸入・圧縮・燃焼・排気の一連の行程を１周期として繰り返し、回転出力特性（例えば、回転数の変化）にこの周期性の影響が現れるようなエンジンの高分解能での回転角度検出用の基準信号発生の例を説明してきたが、回転出力特性に周期性があることが分かっている回転物であれば、エンジン以外の回転物にも、本発明の基準信号発生装置及び方法を適用することが出来る。

エンジンと、エンジンの回転角度検出機構の概略構成を示す図である。 本発明の基本概念を説明するための一例を示す図である。 本発明の基準信号発生装置の概略ブロック構成図である。 本発明の基準信号発生装置の動作の一例を示すフローチャート図である。 回転時間予測と基準信号発生の具体的手法の一例を示す図である。 回転時間の予測結果と実測結果との間の誤差を百分率で表したグラフである。 基準信号発生態様決定の他の一例を示すフローチャート図である。 メモリへの格納値の加減算のイメージを示す図である。

符号の説明

１：エンジン
２：ピストン
３：クランク軸
４：マフラー
５：円盤
６：歯
７：角度センサ
７０：歯検出信号出力手段
７２：開始位置信号出力手段
８：ＥＣＵ
１０：基準信号発生装置
１２：歯番号・周期出力手段
１４：計時手段
１６：記憶手段
１８：回転傾向算出手段
２０：回転時間予測手段
２２：基準信号発生手段

Claims (10)

1. 回転物に固定設置された角度センサが、前記回転物に一定角度間隔に装着された複数の歯を順次検出することによって、隣接する歯間の時間間隔を計測し、任意の回転角度に対応した計測・制御用基準信号を発生する基準信号発生装置であって、
   前記回転物の回転のｎ−ｋ周期目（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）の第１の歯の直前の第２の歯と前記第１の歯との時間間隔と、前記第１の歯と前記第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出する回転傾向算出手段と、
   ｎ周期目の前記第２の歯と前記第１の歯との時間間隔に前記回転傾向を反映させて、ｎ周期目の前記第１の歯と前記第３の歯との時間間隔を予測する回転時間予測手段と、
   前記角度センサが、ｎ周期目で前記第１の歯を検出してから前記第３の歯を検出するまでの間に、前記予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させる基準信号発生手段と、
   を有することを特徴とする基準信号発生装置。
   
2. 前記基準信号発生手段は、
   前記基準信号の発生態様に、前記回転傾向を反映させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の基準信号発生装置。
   
3. 前記回転傾向算出手段は、
   前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の変化度合いを前記回転傾向として算出する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基準信号発生装置。
   
4. 前記回転時間予測手段は、
   前記歯間で計測される時間間隔を、前記分解能に基づいて得られる数値で除した商と余りで表現し、前記商と余りに基づいて時間間隔の予測を行なうものであり、
   前記商と余りは、前記分解能に基づいて得られる数値毎にオーバーフローするカウンタの出力値に基づいて求められる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基準信号発生装置。
   
5. 前記回転物は、自動車エンジンであり、
   前記基準信号は、前記エンジンの回転トルク・回転数等の出力特性の計測、及び／又は、ＥＣＵを介して燃料の注入量や噴射・点火タイミングの制御の契機として用いられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の基準信号発生装置。
   
6. 回転物に固定設置された角度センサが、前記回転物に一定角度間隔に装着された複数の歯を順次検出することによって、隣接する歯間の時間間隔を計測し、任意の回転角度に対応した計測・制御用基準信号を発生する基準信号発生方法であって、
   前記回転物の回転のｎ−ｋ周期目（ｎ，ｋ：自然数，ｎ＞ｋ）の第１の歯の直前の第２の歯と前記第１の歯との時間間隔と、前記第１の歯と前記第１の歯の直後の第３の歯との時間間隔の相互関係に基づいて、前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の上昇・下降等の回転傾向を算出し、
   ｎ周期目の前記第２の歯と前記第１の歯との時間間隔に前記回転傾向を反映させて、ｎ周期目の前記第１の歯と前記第３の歯との時間間隔を予測し、
   前記角度センサが、ｎ周期目で前記第１の歯を検出してから前記第３の歯を検出するまでの間に、前記予測された時間間隔を所定の角度分解能に基づいて細分化した基準信号を発生させる
   ことを特徴とする基準信号発生方法。
   
7. 前記基準信号発生方法は、
   前記基準信号の発生態様に、前記回転傾向を反映させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の基準信号発生方法。
   
8. 前記基準信号発生方法は、
   前記第１の歯が前記ｎ−ｋ周期目で前記角度センサに検出された時の前記回転物の回転数の変化度合いを前記回転傾向として算出する
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の基準信号発生方法。
   
9. 前記基準信号発生方法は、
   前記歯間で計測される時間間隔を、前記分解能に基づいて得られる数値で除した商と余りに表し、前記商と余りに基づいて時間間隔の予測を行ない、
   前記分解能に基づいて得られる数値毎にオーバーフローするカウンタを用いて前記商と余りを求める
   ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の基準信号発生方法。
   
10. 前記回転物は、自動車エンジンであり、
    前記基準信号は、前記エンジンの回転トルク・回転数等の出力特性の計測、及び／又は、ＥＣＵを介して燃料の注入量や噴射・点火タイミングの制御の契機として用いられる
    ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の基準信号発生方法。
    

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