JPH0623652B2 - 内燃機関のクランク角検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、内燃機関のクランク軸の回転角を検出するク
ランク角検出装置に関し、詳しくは、クランク軸の単位
角度回転毎に出力されるパルス信号の異常時におけるフ
ェイルセーフ技術に関する。

＜従来の技術＞ 例えば電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関では、燃
料噴射量や点火時期などを制御するためにクランク軸の
回転角を常時検出する必要がある。そこで、この種の内
燃機関では、クランク角検出装置を備えるようにしてい
る（特開昭５９−１５５５４０号公報等参照）。

かかる電子制御燃料噴射式内燃機関の一例を第２図に示
す。

内燃機関１に付設されるディストリビュータ２には、ク
ランク角検出装置としての光電式のクランク角センサ３
が内蔵されている。このクランク角センサ３は、ディス
トリビュータシャフト４と一体に回転する（クランク軸
１回転当たり２回転する）シグナルプレート５と検出部
６とにより構成される。前記シグナルプレート５には、
等間隔に360個のポジション信号Pos（クランク軸の単位
角度２゜回転毎の単位角度パルス信号）用のスリット７
と、４気筒の場合４個のリファレンス信号Ref（クラン
ク軸の基準角度180゜回転毎の基準角度パルス信号）用
スリット８とが形成されている。検出部６は、これらの
スリット７，８を検出し、所定のクランク角度分のパル
ス巾をもつパルス信号であるポジション信号Posとリフ
ァレンス信号Refとをそれぞれ出力する。

かかるクランク角センサ３の出力は、コントロールユニ
ット９に入力され、コントロールユニット９は単位時間
当たりのポジション信号Posの入力数又はリファレンス
信号Refの周期を測定することにより機関回転速度Ｎを
算出し、この機関回転速度Ｎとエアフローメータ10によ
って検出される吸入空気流量Ｑとによって基本燃料噴射
量Ｔｐ（−Ｋ×Ｑ／Ｎ；Ｋは定数）を算出する。そし
て、この基本燃料噴射量Ｔｐを機関冷却水温度等に基づ
いて補正して最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定して、この
燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス巾の噴射パルス信号を
燃料噴射弁11に出力する。

また、コントロールユニット９は、前記基本燃料噴射量
Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づいて決定される所定点火
時期に点火栓12による火花点火をさせるため、リファレ
ンス信号Refからポジション信号Posをカウントし、カウ
ント数が所定点火時期に相当する回数になったときに、
点火コイル13に付設されたパワートランジスタ14を制御
することによって、点火コイル13の高電圧発生時期を制
御する。

尚、第２図において、15はスロットル弁、16はスロット
ル弁15の開度を検出するスロットルセンサである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記のように、クランク角センサから出力されるリファ
レンス信号Refとポジション信号Posは、機関の運転を左
右する重要な情報であるため、クランク角センサに何ら
かの異常が発生すると、所望の燃料噴射制御や点火時期
制御が行えなくなってしまう。

例えば、前述のようにクランク角センサ３の出力に基づ
いて点火時期を制御する場合に、例えばポジション信号
Posに異常が発生してポジション信号Posのカウント数に
よって所望の点火時期を特定できなくなったときには、
従来、リファレンス信号Refから点火時期までのクラン
ク角をリファレンス信号Refの周期に基づいて時間換算
し、リファレンス信号Refから時間計測して点火時期を
求めるようにしていた。

しかしながら、このように時間換算によって点火時期を
求める方法では、各気筒の点火時期を制御する毎に点火
時期までのクランク角を時間換算する必要があって、コ
ントロールユニットのソフトウェア負担が増大してしま
うという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、クラン
ク角検出装置から出力される単位角度回転毎のパルス信
号に異常が発生したときにも、正常状態と同様にして例
えば点火時期制御などの機関制御を行えるようにするこ
とを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ そのため本発明では、内燃機関のクランク軸の基準角度
及び単位角度回転毎にそれぞれ所定のクランク角度分の
パルス巾をもつパルス信号を発する内燃機関のクランク
角検出装置において、前記単位角度回転毎のパルス信号
の異常を検出する単位角度パルス信号異常検出手段と、
前記基準角度回転毎のパルス信号の周期を計測する基準
角度パルス信号周期計測手段と、この基準角度パルス信
号周期計測手段で計測した周期に基づいて前記単位角度
回転毎のパルス信号の発生周期を設定する単位角度パル
ス発生周期設定手段と、前記単位角度パルス信号異常検
出手段により前記単位角度回転毎のパルス信号の異常が
検出されたときに前記単位角度パルス発生周期設定手段
で設定した周期に基づき前記単位角度回転毎のパルス信
号の疑似信号を発生させる疑似単位角度パルス信号発生
手段と、を設けた。

＜作用＞ かかる構成によると、クランク角検出装置からクランク
軸の単位角度回転毎に出力されるパルス信号の異常が単
位角度パルス信号異常検出手段により検出されたときに
は、疑似単位角度パルス信号発生手段により基準角度パ
ルス信号の周期に基づいて求められた周期に従って疑似
単位角度パルス信号が発生される。

即ち、基準角度回転毎のパルス信号の周期から、クラン
ク軸が単位角度だけ回転する時間（基準角度回転毎のパ
ルス信号の周期）が求められるため、単位角度パルス信
号の異常時にはこの時間に基づいて実際の検出に基づく
パルス信号とは別に疑似パルス信号を発生させるもので
ある。

＜実施例＞ 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

尚、本実施例は、従来例とハードウェア構成が同じシス
テムの電子制御燃料噴射式内燃機関（４気筒）を前提と
するため、第２図を参照し詳細な説明は省略する。

本実施例において、コントロールユニット９は、従来と
同様にクランク角センサ３からクランク軸の基準角度18
0゜回転毎のリファレンス信号Ref及びクランク軸の単位
角度２゜回転毎のポジション信号Posが入力される。

ここで、コントロールユニット９は、クランク角センサ
３からのリファレンス信号Refの周期を計測することに
より、この周期の逆数として求められる機関回転速度Ｎ
を算出し、該機関回転速度Ｎとエアフローメータ10によ
り検出される吸入空気流量Ｑとに基づいて得られる機関
運転条件に応じた点火時期をマップを参照して設定す
る。そして、リファレンス信号Refの入力時からのポジ
ション信号Posの入力回数が前記点火時期に一致した時
点で、点火コイル13に付設されたパワートランジスタ14
を制御することによって、点火コイル13の高電圧発生時
期を制御して点火栓12の電極間にスパークを発生させて
点火を行う。

また、かかる通常の点火制御と並行して、ポジション信
号Posの出力に欠落等の異常が生じているか否かを判定
し、ポジション信号Posに異常があると判定したときに
は、リファレンス信号Refの周期からポジション信号Pos
の周期を求め、この周期に従って疑似的にポジション信
号Posを発生させ、この疑似ポジション信号Posの入力回
数をリファレンス信号Refの入力時からカウントして点
火時期を求め点火処理を行わせる。

即ち、コントロールユニット９のソフトウェア機能によ
り、単位角度パルス信号異常検出手段，基準角度パルス
信号周期計測手段，単位角度パルス発生周期設定手段，
疑似単位角度パルス信号発生手段が構成される。

以下、上記コントロールユニット９による点火制御を第
３図〜第６図に示したフローチャートに従い説明する。

第３図のフローチャートに示すルーチンは、クランク角
センサ３からのリファレンス信号Refが入力される毎に
実行されるものであり、ステップ（図中ではＳとしてあ
り、以下同様とする。）１では、ステップ２でリセット
されてゼロスタートするタイマの値Ｔをリファレンス信
号Refの周期として設定する。本ルーチンはリファレン
ス信号Ref毎に実行されるものであるから、ステップ２
でタイマをゼロリセットすると次にリファレンス信号Re
fが出力されるまでタイマが時間を計測し、結果として
リファレンス信号Refの出力間隔（周期）を計測するよ
うにしてあるものである。

ステップ３では、第４図のフローチャートに示すルーチ
ン（ステップ11）でカウントアップされるカウント値Ｃ
_１の値を読み込む。第４図のフローチャートに示すルー
チンは、クランク角センサ３からのポジション信号Pos
が入力される毎に実行されるものであり、ルーチン実行
毎にカウント値Ｃ_１を１アップさせる、尚、このカウン
ト値Ｃ_１は、ステップ９でゼロにリセットされるので、
リファレンス信号Ref間におけるポジション信号Posの入
力数をカウントするものである。

次のステップ４では、前述のようにしてカウントされた
リファレンス信号Ref間におけるポジション信号Posの入
力数と、正常値Ｃ_ｓとを比較する。本実施例の場合リフ
ァレンス信号Refがクランク角で180゜毎でポジション信
号Posがクランク角で２゜毎に出力されるものであるた
め、前記正常値Ｃ_ｓは90となる。

ステップ４でＣ_１≒Ｃ_ｓであると判定され、リファレン
ス信号Ref間で正常にポジション信号Posが出力されてい
るときには、ステップ５へ進んでポジション信号Posの
正常判定を行う。

一方、ステップ４でＣ_１＜Ｃ_ｓであると判定され、リフ
ァレンス信号Ref間でポジション信号Posの欠落があると
判定されたときには、ステップ６へ進んでポジション信
号Posの異常判定を行い、次のステップ７ではステップ
１で設定したリファレンス信号Refの周期からポジショ
ン信号Posの出力周期を求め、この周期に従って次のス
テップ８でマイクロコンピユータのクロック信号を用い
て疑似ポジション信号Posを発生させる。

即ち、ポジション信号Posに欠落がある状態では、ポジ
ション信号Posの入力数をカウントすることによってリ
ファレンス信号Ref入力時からのクランク角を正確に検
出することができないため、リファレンス信号Refの周
期から予測されるポジション信号Posの周期に従ってク
ランク角センサ３からのポジション信号Posとは別に疑
似的にポジション信号Pos相当のパルス信号を発生さ
せ、この疑似ポジション信号Posをカウントして点火時
期を検出しようとするものである。

ステップ９では、クランク角センサ３からのポジション
信号Posが入力される毎に１アップされるカウント値Ｃ
_１（第４図ステップ11）と、ステップ８での処理に基づ
いて発生させられる疑似ポジション信号Posの発生毎に
１アップされるカウント値Ｃ_２とを共にゼロにリセット
する。前記カウント値Ｃ_２は、第５図のフローチャート
に示すルーチン（ステップ21）に従って疑似ポジション
信号Pos発生毎に１アップさるものであり、カウント値
Ｃ_１と同様にリファレンス信号Ref入力毎にゼロにリセ
ットすることにより、リファレンス信号Ref入力時から
の信号発生数をカウントできるようにしてある。

第６図のフローチャートに示すルーチンは、所定微小時
間毎（例えば10ms毎）に実行されるものであり、ステッ
プ31では、エアフローメータ10によって検出された機関
１の吸入空気流量Ｑを読み込む。

ステップ32では、前述したステップ１で求めたリファレ
ンス信号Refの周期から機関回転速度Ｎを算出する。

ステップ33では、吸入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎとに
基づいて得られる機関運転条件に応じて予め最適点火時
期を記憶させてあるマップから、現在の吸入空気流量Ｑ
と機関回転速度Ｎとに応じた点火時期のデータを検索し
て求める。

ステップ34では、第３図のフローチャートに示したルー
チンでの判定結果に基いてポジション信号Posが異常で
あるか否かを判別する。

ここで、クランク角センサ３から出力されているポジシ
ョン信号Posが正常であると判別されると、ステップ35
へ進んでカウント値Ｃ_１がステップ33で検索して求めた
点火時期相当の値になったか否かを判定し、、点火時期
に到ったと見做されるとき（カウント値Ｃ_１≧点火時
期）にはステップ37へ進んで点火信号を出力することに
より、点火栓12による点火を行わせ、点火時期に到って
いないとき（カウント値Ｃ_１＜点火時期）にはステップ
35の判定が繰り返される。

即ち、クランク角センサ３からのポジション信号Posが
正常であるときには、リファレンス信号Refの入力時か
らのポジション信号Pos（クランク角センサ３から出力
されたポジション信号Pos）の入力数が点火時期相当の
値になったとき（例えば点火時期が上死点前30゜のクラ
ンク角位置であるときには、２゜毎に出力されるポジシ
ョン信号Posのカウント数が75になったとき）に点火を
行わせる。

一方、ステップ34でクランク角センサ３から出力される
ポジション信号Posが異常であると判別されると、ステ
ップ36へ進んでステップ35と同様にカウント値Ｃ_２がス
テップ33で検索して求めた点火時期相当の値になったか
否かを判定し、点火時期に到ったと見做されるときには
ステップ37へ進んで点火信号を出力することにより、点
火栓12による点火を行わせる。

即ち、クランク角センサ３からのポジション信号Posが
異常であるときには、クランク角センサ３からのポジシ
ョン信号Posをカウントした値Ｃ_１を用いずに、マイク
ロコンピユータによって発生させた疑似ポジション信号
Posのカウント値Ｃ_２を用いて、正常時と同様に点火時
期を検出して点火を行わせる。

このように、クランク角センサ３から出力されるポジシ
ョン信号Posが異常なときでも、正常時と同様にポジシ
ョン信号Pos（疑似ポジション信号Pos）のカウント数に
基づいて点火時期を検出して点火を行わせることができ
るため、例えばリファレンス信号Refの入力時から点火
時期までを時間換算して時間計測により点火時期を検出
する場合のように、ソフトウエア負担を増加させること
がない。

尚、本実施例では、点火時期制御について述べたが、例
えばリファレンス信号Refからポジション信号Posの入力
数をカウントすることにより、燃料噴射弁11による燃料
噴射のタイミングを可変制御するものにおいても、本実
施例と同様に疑似ポジション信号Posを発生させること
により正常時と同様な噴射制御が可能であることは言う
もでもない。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によると、クランク角検出装
置からクランク軸の単位角度回転毎に発せられる信号が
異常であるときには、この単位角度毎の信号の疑似信号
を発生させるようにしたので、前記単位角度回転毎に信
号を用いて行われる各種機関制御を正常状態と略同様に
して実行させることができ、例えば時間換算によるフェ
イルセーフ処理などを不要としてコントロールユニット
のソフトウェア負担の増加を回避できるという効果があ
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
明の一実施例と従来例に共通のシステム概略図、第３図
〜第６図は同上実施例における点火時期制御を示すフロ
ーチャートである。 １……機関、２……ディストリビュータ、３……クラン
ク角センサ、９……コントロールユニット、１２……点
火栓、１３……点火コイル、１４……パワートランジス
タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のクランク軸の基準角度及び単位
   角度回転毎にそれぞれ所定のクランク角度分のパルス巾
   をもつパルス信号を発する内燃機関のクランク角検出装
   置において、前記単位角度回転毎のパルス信号の異常を
   検出する単位角度パルス信号異常検出手段と、前記基準
   角度回転毎のパルス信号の周期を計測する基準角度パル
   ス信号周期計測手段と、該基準角度パルス信号周期計測
   手段で計測した周期に基づいて前記単位角度回転毎のパ
   ルス信号の発生周期を設定する単位角度パルス信号周期
   設定手段と、前記単位角度パルス信号異常検出手段によ
   り前記単位角度回転毎のパルス信号の異常が検出された
   ときに前記単位角度パルス発生周期設定手段で設定した
   周期に基づき前記単位角度回転毎のパルス信号の疑似信
   号を発生させる疑似単位角度パルス信号発生手段と、を
   設けたことを特徴とする内燃機関のクランク角検出装
   置。