JPH0283452A - 光学式クランク角センサの応答遅れ補正装置 - 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〉 本発明は光学式クランク角センサの応答遅れ補正装置に
関し、詳しくは、フォトトランジスタによる光検出の応
答遅れ時間を補正して光学式クランク角センサによる内
燃機関クランク角位置の検出精度を向上させる技術に関
する。

〈従来の技術〉 従来から、内燃機関の回転速度Ｎ検出や点火時期ＡＤＶ
制御のためなどに光学式クランク角センサが用いられて
いる（特開昭５９−４９３６９号公報等参照）。

かかる光学式クランク角センサは、機関回転に連動して
回転するシグナルディスクプレートを設ける一方、該シ
グナルディスクプレートの円周上の所定位置にスリット
を貫通形成し、このスリットを通過する光をフォトトラ
ンジスタで検出することで、所定クランク角位置（基準
クランク角位ｉｔ）で立ち上がるパルス信号を得るよう
にしているものである。

そして、例えば４気筒内燃機関の場合には、クランク角
１８０°毎に検出信号が出力されるようスリットを形成
し、このクランク角１８０°毎のパル大信号を基準クラ
ンク角信号Ｒｅｆとして、点火時期ＡＤＶや機関回転速
度Ｎを検出するようにしている。即ち、例えば第６図に
示すように、所定クランク角位置で立ち上がるパルス信
号の立ち上がりを検出し、この立ち上がりが検出される
間隔時間ＴＲｅｆから機関回転速度Ｎを算出し、また、
前記立ち上がり時期から所望点火時期ＡＤＶまでのクラ
ンク角度を機関回転速度Ｎの検出値に基づいて時間換算
し、パルス信号の立ち上がりが検出されたときから前記
点火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを計測して点火を行
わせるようにしている。

また、クランク角センサから出力されるパルス信号の立
ち上がりと立ち下がりを検出し、所定クランク角に相当
するパルス巾の時間ＴＲｅｆＨを計測することで、機関
回転速度Ｎを算出する場合もある。

〈発明が解決しようとする課題〉 このように、従来では、光学式クランク角センサから出
力されるパルス信号の立ち上がりを各種制御の計測基準
点としているが、コスト低減のために立ち上がり応答性
の比較的悪い安価なフォトトランジスタを用いたときに
は、第７図に示すように所定のスライスレベル横切った
ときをパルス信号の立ち上がりであると判別する構成で
あると、真の立ち上がり時期を検出することができず、
スリットの開口位置で規定されるフォトトランジスタの
受光開始位置である検出所望のクランク角′１位装置を
精度良く検出できないという問題がある。

このように、検出予定のクランク角位置からズしたとこ
ろを基準クランク角位置であると誤判定すると、例えば
点火時期ＡＤＶ＠該基準クランク角位置から時間計測す
ると、フォトトランジスタの応答遅れ時間だけ点火時期
ＡＤＶが遅れることになり、特に単位時間当たりの回転
角度が大きくなる高回転域では、第８図に示すように、
前記応答遅れ時間による点火時期ＡＤＶの検出誤差時間
が僅かでも実際の点火角度が大きくずれることになって
しまう。

また、光学式クランク角センサから出力されるパルス信
号のパルス巾（スリット巾で規定される所定クランク角
相当の値）を時間計測して機関回転速度Ｎを検出する場
合には、前述のようなフォトトランジスタの立ち上がり
応答遅れ時間により実際の時間よりも短い時間を検出時
間としてしまうために、機関回転速度Ｎが実際値よりも
高い方に誤検出されるという問題が発生する。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、フォト
トランジスタに立ち上がりの応答遅れ時間カアっても、
光学式クランク角センサからのパルス信号の立ち上がり
時期に基づいて精度の良い制御が行える応答遅れ補正装
置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 そのため本発明では、第１図に示すように、内燃機関の
回転に同期して回転するシグナルディスクプレートの同
一円周上に複数のスリットを貫通形成し、該スリットを
通過する光源の光をフォトトランジスタで検出して、機
関回転に同期した周期のパルス信号を出力する光学式ク
ランク角センサにおいて、前記パルス信号の立ち上がり
を所定のスライスレベルと比較して検出する立ち上がり
検出手段と、この立ち上がり検出手段で検出された立ち
上がり時期を前記フォトトランジスタの所定応答遅れ時
間に基づき補正し、補正した立ち上がり時期を基準立ち
上がり時期として設定する基準時期設定手段と、を備え
て応答遅れ補正装置を構成するようにした。

く作用〉 クランク角センサを構成するフォトトランジスタに、第
７図に示すように立ち上がり応答性の遅れ時間がある場
合、この遅れ時間は、機関回転速度とは無関係に略一定
の時間となる。従って、予めこの応答遅れ時間を計測し
ておき、スライスレベルと比較して得られたパルス信号
の立ち上がり時期は、検出所望のクランク角位置（真の
立ち上がり時期）からこの遅れ時間だけ経過した時期で
あると見做すよう構成したものである。

即ち、スライスレベルとの比較でパルス信号の立ち上が
りが検出されると、この立ち上がり時期をフォトトラン
ジスタの所定応答遅れ時間で補正して真の立ち上がり時
期を逆算し、この補正した立ち上がり時期を基準立ち上
がり時期として、例えば点火時期の制御における時間計
測開始点とする。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

第２図において、機関１の吸気通路２−には、吸入空気
流量Ｑを検出するエアフローメータ３と、スロットル弁
４の全閉位置（アイドル位置）でＯＮとなるアイドルス
イッチ５とが設けられ、これらの検出信号はマイクロコ
ンピュータを内蔵したコントロールユニット６に入力さ
れる。また、機関１には電磁式の燃料噴射弁７が各気筒
毎に設けられている。これらの燃料噴射弁７は、コント
ロールユニット６から演算結果の燃料噴射量Ｔｉに対応
して出力される駆動パルス信号によりオン・オフ的に開
弁駆動され、燃料を機関１に噴射供給する。

また、機関１の各気筒には点火栓８が設けられている。

これらの点火栓８には点火コイル９にて発生する高電圧
がディストリビュータｌＯを介して順次印加され、これ
により火花点火して混合気を着火燃焼させる。ここで、
点火コイル９はそれに付設されたパワートランジスタ１
１を介して高電圧の発生時期を制御される。そして、点
火時期ＡＤＶの制御は、前記パワートランジスタ１１の
ＯＮ・ＯＦＦ時期をコントロールユニット６からの点火
信号で制御することにより行う。

前記ディストリビュータｌＯには、光学式のクランク角
センサ１２が内蔵されている。クランク角センサ１２は
、ディストリビュータシャフト１３と一体に回転するシ
グナルディスクプレート１４と、構出部１５とにより構
成されている。シグナルディスクプレート１４には、４
気筒の場合４個の基準信号Ｒｅｆ用スリスリットが９０
°間隔に貫通形成さ乳ている。

前記検出部１５は、図示しない発光ダイオード及びフォ
トトランジスタ等により構成され、前記スリット１７を
通過する光源としての発光ダイオードの光をフォトトラ
ンジスタで検出して、スリット１７が形成された所定基
準クランク角位置（クランク角１８０°毎）で立ち上が
る所定クランク角相当の巾のパルス信号を出力するもの
であり、かかる機関回転に同期したパルス信号は、コン
トロールユニット６に入力される。

尚、図において、２０はエアクリーナ、２１は機関１の
冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサである。

ここで、第３図及び第４図のフローチャートに示スルー
チンに従って、コントロールユニット６による点火時期
制御を説明する。尚、本実施例において、立ち上がり検
出手段及び基準時期設定手段としての機能は、第３図及
び第４図のフローチャートに示すようにソフトウェア的
に備えられている。

第３図のフローチャートに示すルーチンは、立ち上がり
検出手段に相当するものであり、まず、ステップ１（図
中ではＳｌとしである。以下同様）では、クランク角セ
ンサ１２からのクランク角検出パルス信号を読み込む。

次のステップ２では、読み込んだパルス信号のレベルと
所定のスライスレベルとを比較することにより、読み込
んだパルス信号がハイレベル状態であるか否かを判別す
る。そして、今回読み込んだパルス信号のレベルが前記
スライスレベル以上であってハイレベルであるときには
次のステップ３へ進むが、パルス信号のレベルがスライ
スレベル未満であってローレベルであるときには本ルー
チンをそのまま終了する。

パルス信号のレベルがスライスレベル以上であると判別
されてステップ３へ進むと、このハイレベル判定が初回
であるか否かを判別する。そして、ここで初回であると
判別されてパルス信号の立ち上がりであることが検出さ
れると、次のステップ４へ進んで基準信号Ｒｅｆの検出
判定を下す。一方、ステップ３で初回でないと判別され
たとき、即ち、継続シてパルス信号のレベルがスライス
レベルを越えている（ハイレベルである）と判定されて
いるときには、そのまま本ルーチンを終了する。

このように所定のスライスレベルとクランク角センサ１
２からの検出パルス信号レベルとを比較して、４気筒の
場合クランク角１８０°毎に現れるパルス信号の立ち上
がり時期（所定基準クランク角位置Ｒｅｆ）が検出され
ると、第４図のフローチャートに示すルーチンが実行さ
れる。

ここで、まずステップ１１では、前回の所定基準クラン
ク角位置Ｒｅｆ検出時にゼロにリセットされて再スター
トされたタイマー■の計測時間を、パルス信号の立ち上
がり間隔時間ＴＲｅｆ（第５図参照）としてセットする
。そして、次のステップ１２では、タイマー■の計測時
間をゼロにリセットして再スタートさせる。即ち、前記
タイマー■は、所定基準クランク角位置Ｒｅｆが検出さ
れる毎にゼロから計測を開始し、所定基準クランク゛角
位置Ｒｅｆの間隔時間ＴＲｅｆを計測するものである。

次のステップ１３では、ステップ１１で求められた所定
基準クランク角位置Ｒｅｆの間隔時間ＴＲｅｆ、即ち、
所定基準クランク角位１’Ｒｅｆがクランク角１８０”
毎である場合にはクランク軸が１８０”回転するのに要
した時間に基づいて機関回転速度Ｎを算出する。

そして、次のステップ１４では、予め基本燃料噴射量Ｔ
ｐと機関回転速度Ｎとに対応させて記憶させである点火
時期ＡＤＶ（上列点前何度のクランク角位置であるかを
角度で表す値）を、現在の基本燃料噴射量Ｔｐと機関回
転速度Ｎとに基づいてマツプから検索して求める。

尚、前記基本燃料噴射量Ｔｐは、吸入空気流量Ｑと機関
回転速度Ｎとに基づき、Ｔｐ−ＫＸＱ／Ｎ（Ｋは定数）
なる式に従って算出されるものであり、燃料噴射量の設
定制御ルーチンで演算されるものを読み込むようにすれ
ば良い。

点火時期ＡＤＶが検索されると、この点火時期ＡＤＶが
所定基準クランク角位ｔＲｅｆからクランク角で何度の
位置であるか演算し、更に、このクランク角を機関回転
速度Ｎに基づいて時間換算して、所定基準クランク角位
置Ｒｅｆから点火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを求め
る。

例えば、スリット１７の開口位置で規定される前記所定
基準クランク角位置Ｒｅｆが上死点前７０”であって、
点火時期ＡＤＶが上死点前４０°の位置であるときには
、所定基準クランク角位置Ｒｅｆから３０°回転したと
ころが所望点火時期ＡＤＶであるため、この３０°回転
するのに要する時間ＡＤＶＴをステップ１３で求めた機
関回転速度Ｎに基づいて算出するものである。

Ｒｅｆから点火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを前述の
ようにして求めると、次のステップ１６では時間ＡＤＶ
Ｔからクランク角センサ１２を構成するフォトトランジ
スタの所定応答遅れ時間（立ち上がり遅れ時間）ＣＡＤ
ＬＹを減算して補正し、新たに時間ＡＤＶＴを設定する
。このように、時間ＡＤＶＴを所定応答遅れ時間ＣＡＤ
ＬＹに基づいて補正するのは以下のような理由による。

即ち、比較的安価なフォトトランジスタをクランク角セ
ンサに用いた場合には、フォトトランジスタに発光ダイ
オードからの光が当たってから、その出力がスライスレ
ベルを越えるまでに所定の応答遅れ時間ＣＡＤＬＹが存
在し、この遅れ時間ＣＡＤＬＹは機関回転速度Ｎとは無
関係に一定の値である。従って、シグナルディスクプレ
ート１４に対するスリット１７の開口位置を所望のクラ
ンク角位置に設定して、パルス信号が該所望のクランク
角位置で立ち上がるように設定しても、前述のような応
答遅れ時間ＣＡＤＬＹが存在すると、実際には前記所望
クランク角位置からこの応答遅れ時間ＣＡＤＬＹが経過
してから所定基準クランク角位置Ｒｅｆであると判別さ
れることになる。このため、クランク角センサ１２から
出力されるパルス信号がスライスレベルを越えた時点が
、スリット１７の開口位置で規定される所定基準クラン
ク角位置Ｒｅｆであると見做して、この時点から点火時
期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを設定すると、この時間Ａ
ＤＶＴは所望の点火時期ＡＤＶよりも前記応答遅れ時間
ＣＡＤＬＹだけ遅れた時間となってしまい、所望点火時
期ＡＤＶよりも遅れて点火されてしまう。

かかる不都合を回避するため、予めフォトトランジスタ
に発光ダイオードの光が当°たってからその出力レベル
が所定のスライスレベルを越えるまでの応答遅れ時間Ｃ
ＡＤＬＹを求めておき、スリット１７の開口位置で規定
された所期基準クランク角位置に対し、スライスレベル
との比較で求めた基準クランク角位置Ｒｅｆは前記応答
遅れ時間ＣＡＤＬＹ経過後に検出されるものであると見
做して、点火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴから応答遅
れ時間ＣＡＤＬＹを減算して、時間ＡＤＶＴに補正を加
える。そして、スライスレベルとの比較で検出される基
準クランク角位１１Ｒｅｆに基づき応答遅れ時間ＣＡＤ
ＬＹを見込んで所望の点火時期ＡＤＶが検出できるよう
にしたものである（第５図参照）。

検出された所定基準クランク角位置Ｒｅｆから点火時期
ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを、ステップ１６でフォトト
ランジスタの応答遅れ時間ＣＡＤＬＹに基づき補正して
新たに設定すると、次のステップ１７ではＲｅｆから点
火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤＶＴを計測するためのタイ
マー■をゼロスタートさせる。

そして、次のステップ１日では、前記タイマー■の計測
時間が前記時間ＡＤＶＴを越えたか否かを判別し、タイ
マー■の計測時間が前記時間ＡＤＶＴを越えるまでステ
ップ１日での判別を繰り返させ、タイマー■の計測時間
が前記時間ＡＤＶＴを越えた時点でステップ１９へ進ん
で点火信号を出力させる。

このように、点火時期ＡＤＶを所定基準クランク角位置
Ｒｅｆから時間制御するに当たって、フォトトランジス
タの応答遅れ時間ＣＡＤＬＹの補正を加えて所定基準ク
ランク角位置Ｒｅｆから点火時期ＡＤＶまでの時間ＡＤ
ＶＴを設ですれば、光学式クランク角センサ１２を構成
するフォトトランジスタに応答遅れ時間ＣＡＤＬＹが存
在しても、その応答遅れ時間ＣＡＤＬＹを予め求めてお
くことにより、スライスレベルとの比較で求められるパ
ルス信号の立ち上がり時期を基準として所望点火時期Ａ
ＤＶを精度良く検出できるものである。

尚、本実施例では、所定基準クランク角位置Ｒｅｆの間
隔時間ＴＲｅｆに基づいて機関回転速度Ｎを検出するよ
うにしたが、クランク角センサ１２から出力されるパル
ス信号のパルス巾に基づき機関回転速度Ｎを算出するよ
う構成しても良く、この場合には、スライスレベルとの
比較で求めた立ち上がりから立ち下がりまでの時間に、
前記フォトトランジスタに応答遅れ時間ＣＡＤＬＹを加
算するよう構成すれば、パルス巾に基づく機関回転速度
Ｎの算出を精度良く行わせることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によ°ると、内燃機関のクラ
ンク角位置を検出する光学式クランク角センサにおいて
、フォトトランジスタに応答′遅れ時間が存在しても、
スリット位置で規定した所定基準クランク角位置を計測
基準として例えば点火時期の時間制御等を精度良く行え
るようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の実施例を示すシステム概略図、第３図及び第４図は
それぞれ同上実施例における制御内容を示すフローチャ
ート、第５図は同上実施例における点火時期制御の特性
を示すタイムチャート、第６図及び第７図はそれぞれ従
来の時間制御による点火時期制御の特性を示すタイムチ
ャート、第８図は点火時期の時間誤差に基づく点火角度
誤差の変化を機関回転速度に対応させて示すグラフであ
る。 ■・・・ＷＡ関　　６・・・コントロールユニット８・
・・点火栓　　９・・・点火コイル　　１０・・・ディ
ストリビュータ　　１１・・・パワートランジスタ　　
１２・・・クランク角センサ　　１４・・・シグナルデ
ィスクプレート　　１５・・・検出部　　１７・・・ス
リット特許出願人　　日本電子機器株式会社 代理人　　弁理士　　笹　島　冨二雄 第 図 第３図 第４図 第２＠ 第５図 １６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の回転に同期して回転するシグナルディスクプ
   レートの同一円周上に複数のスリットを貫通形成し、該
   スリットを通過する光源の光をフォトトランジスタで検
   出して、機関回転に同期した周期のパルス信号を出力す
   る光学式クランク角センサにおいて、前記パルス信号の
   立ち上がりを所定のスライスレベルと比較して検出する
   立ち上がり検出手段と、該立ち上がり検出手段で検出さ
   れた立ち上がり時期を前記フォトトランジスタの所定応
   答遅れ時間に基づき補正し、補正した立ち上がり時期を
   基準立ち上がり時期として設定する基準時期設定手段と
   、を備えてなる光学式クランク角センサの応答遅れ補正
   装置。