JP3275334B2 - 内燃機関の回転数検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば電子制御され
るディーゼルエンジンにおいて、その回転数を検出する
ために設定される回転センサの断線等の故障を検出する
手段を改善した内燃機関の回転数検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デーイゼルエンジンの制御装置におい
て、周囲に多数の歯が形成された回転歯車を前記エンジ
ンと同軸的に回転駆動し、この回転歯車の周面に近接し
てその歯の通過を電磁的に検出する回転センサを設置す
るようにした回転数検出手段が知られている。

【０００３】この様な回転数検出手段を構成する回転セ
ンサの断線等の故障を判別する手段としては、特定され
る期間、回転センサからの検出信号が検出されない時
に、回転センサが故障であると判定するのが一般的であ
る。さらに、例えば実開昭６０−２５９６６号公報に示
されるように、回転センサの巻線回路を別回路に切換え
てその抵抗値を測定し、回転センサの故障を判別するこ
とも考えられている。

【０００４】しかし、回転センサからの検出信号が検出
されない状態を判別する手段においては、その故障モー
ドの要因が何であるかを判別することは不可能であり、
また別回路によって故障を判別する手段においては、回
転センサ以外に回路要素が必要となるものであるため、
当然構成が複雑化する。また、これらの故障判別手段で
は、初期故障を判別することができないものであり、あ
る程度故障が進行した状態においてのみこれを検出でき
るようになる欠点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、回転センサの障害発生を初
期状態から確実に検出することができ、例えばディーゼ
ルエンジンの燃料噴射等の電子制御が確実に信頼性を持
って実行されるようにする内燃機関の回転数検出装置を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る内燃機関
の回転数検出装置は、内燃機関と同軸的に駆動されて前
記機関の各気筒それぞれに対応した欠歯が形成された回
転歯車、この回転歯車の周面に近接して設定され前記回
転歯車の歯の通過を検出する回転センサ、さらに前記内
燃機関の上死点位置に対応して信号を発生する基準位置
検出センサを備えた内燃機関の制御装置において、回転
センサからの検出信号に基づき欠歯を検出し、この欠歯
の存在する位置が上死点位置に対応する特定領域内に存
在するか否かを判定するようにしている。

【０００７】

【作用】内燃機関の制御装置においては、回転センサか
らの検出信号に基づいて回転歯車の欠歯位置を検出し、
この欠歯位置を基準にして検出パルス数を認識すること
により、例えば燃料噴射時期制御が行われる。したがっ
て、回転センサの断線等によって、正常な欠歯位置以外
に欠歯が検出されると、正常な燃料噴射制御ができなく
なる。

【０００８】欠歯位置は内燃機関の各気筒にそれぞれ対
応して設定され、各気筒の特定されるクランク角位置に
対応してその欠歯位置が設定される。したがって、回転
センサからの検出信号に基づいて認識される欠歯が、上
死点の相互間に２以上存在した状態で回転センサからの
検出信号に異常があることが判別され、回転センサの故
障モードが設定できる。この場合、前記特定される範囲
内で欠歯が検出されるような場合では、回転センサの出
力不足が判定され、また前記特定領域以外で欠歯が検出
される状態では回転センサの断線故障が判定され、故障
モードが設定されるようになる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は電子制御ディーゼルエンジンの構成を
示すもので、デーイゼルエンジン11にはエアクリーナ12
からの吸気が供給される。

【００１０】このエアクリーナ12の下流部には、吸入さ
れた空気の温度を検出する吸気温センサ13が設けられ、
この吸気温センサ13の下流側には排気ガスエネルギーを
利用するターボチャージャ14が設けられ、その下流側に
は過給圧の過上昇を防止するためのウエストゲート15が
設定される。

【００１１】エアクリーナ12から吸入された空気の通路
であるベンチュリ16には、アクセルペダル17の踏み込み
動作に対応して駆動される吸気絞り弁18が設けられてい
るもので、アクセルペダルの踏み込み量に対応するアク
セル開度Ａccp は、アクセル位置センサ19によって検出
される。そして、吸気絞り弁18の下流側に、吸入空気の
圧力を検出する吸気圧センサ20が設置されている。

【００１２】ディーゼルエンジン11のシリンダヘッド11
1 には、エンジン燃焼室112 内に先端が突出されるよう
にして燃料噴射ノズル21およびグロープラグ22が設けら
れている。また、ディーゼルエンジン11のシリンダブロ
ック113 には、エンジン冷却水の温度を検出するための
水温センサ23が設けられ、さらにこのエンジン11のクラ
ンク角に対応した回転基準位置を検出する基準位置セン
サ24が設けられる。

【００１３】燃料噴射ノズル21に対しては、燃料噴射ポ
ンプ30からの燃料が圧送供給されている。この燃料噴射
ポンプ30は、ディーゼルエンジン11のクランク軸の回転
と連動して回転されるポンプ駆動軸31を備えるもので、
このポンプ駆動軸31に連結して燃料を加圧するためのフ
ィードポンプ32（この図では９０°展開して示してい
る）が設けられ、さらに周面に多数の歯が突出形成さ
れ、エンジン11の各気筒にそれぞれ対応した欠歯を有す
る回転歯車33が設けられている。そして、これらフィー
ドポンプ32および回転歯車33は、ポンプ駆動軸31によっ
て直接的に回転駆動される。

【００１４】回転歯車33の外周面に近接する位置には、
ローラリンク34に取り付けて電磁ピックアップで構成さ
れた回転センサ35が設けられ、回転歯車33が回転して、
その各歯がこの回転センサ35に近接して通過する毎にパ
ルス状の検出信号が出力されるようにしている。

【００１５】ポンプ駆動軸31にはさらにフェイスカム36
が設けられ、駆動軸31の回転に伴ってこのフェイスカム
36が回転されることにより、プランジャ37が軸線の方向
に往復動されるようにしている。このプランジャ37の往
復動作のタイミングは、ローラリンク34の回転角位置に
よって決定されるもので、このローラリンク34の回転角
位置は、タイマーピストン38（この図では９０°展開し
て示している）によって変化制御される。タイマーピス
トン38の位置はタイミング制御弁39（ＴＣＶ）により制
御されるもので、タイミング制御弁39は燃料噴射時期を
制御するようになる。

【００１６】タイマーピストン38で動作タイミングの制
御されるプランジャ37に対応して、スピルポート40が設
定され、プランジャ37からの燃料逃し時期は電磁スピル
弁41によって制御され、この電磁スピル弁41によって燃
料噴射量が制御されるようになる。そして、プランジャ
37の動作に対応して圧送された燃料は、燃料の逆流や後
垂れを防止するデリバリバルブ42を介して吐出され、デ
ィーゼルエンジン11に設定した燃料噴射ノズル21に供給
する。

【００１７】吸気温センサ13、アクセル位置センサ19、
吸気圧センサ20、アクセル位置センサ19、水温センサ2
3、さらに回転センサ35等からの検出信号は、電子制御
ユニットでなる制御回路43に供給される。この制御回路
43においては、各センサ類からの入力信号を処理し、こ
の制御回路43からの出力信号によってタイミング制御弁
39、電磁スピル弁41等を制御するようになる。

【００１８】図２は制御回路43の構成示すもので、この
制御回路43はマイクロコンピュータによって構成されて
いるもので、中央処理ユニット51（ＣＰＵ）、制御プロ
グラムや各種データ類を記憶するためのＲＯＭ52、ＣＰ
Ｕ51における演算データ等を一時的に記憶するＲＡＭ5
3、クロック信号を発生するクロック発振器54等によっ
て構成される。

【００１９】吸気温センサ13、アクセル位置センサ19、
吸気圧センサ20、水温センサ23等からのそれぞれ検出信
号はそれぞれバッファを介して入力され、マルチプレク
サ55に供給される。このマルチプレクサ55においては、
各センサからの入力信号を順位をもって選択して出力
し、Ａ／Ｄ変換器56に供給するもので、このＡ／Ｄ変換
器56でディジタルデータに変換された各センサからの入
力データは、入出力ポート57に供給される。そして、こ
の入出力ポート57、さらにＣＰＵ51、ＲＯＭ52、ＲＡＭ
53の間は、データバス58によって接続されるようにして
いる。

【００２０】回転センサ35および規準位置センサ24から
は、それぞれパルス状の検出信号が出力されるもので、
これらのセンサ35および24からのそれぞれパルス信号
は、波形整形回路59および60でそれぞれ波形整形してＣ
ＰＵ51に取り込まれる。

【００２１】ＣＰＵ51においては、これらの入力データ
に基づいてタイミング制御弁39および電磁スピル弁41等
の制御信号を演算出力するもので、これらの出力はそれ
ぞれ駆動回路61および62を介して、タイミング制御弁39
および電磁スピル弁41に駆動指令信号として供給され
る。

【００２２】この様に構成される内燃機関の制御装置に
おいてディーゼルエンジン11の燃料噴射制御が行われる
もので、図３はその制御タイミングチャートを示してい
る。まずディーゼルエンジン11が回転されて、燃料噴射
ポンプ30のポンプ駆動軸31が回転されると回転歯車33が
回転され、この回転歯車33の周囲に形成した各歯に対応
したパルス状の信号が回転センサ35から出力される。

【００２３】ここで回転歯車33には、ディーゼルエンジ
ン11の各気筒それぞれに対応した欠歯が形成されている
ものであるため、回転センサ25から出力される回転パル
スには、その欠歯部に対応して幅広のパルス信号が出力
され、この欠歯が認識されるようになる。

【００２４】この欠歯の位置は、燃料噴射制御のための
１つの規準位置を設定するようになるもので、図で示す
ように欠歯の認識後に発生する回転パルスにパルス番号
を付すことができる。この実施例においては、欠歯認識
後の回転パルスに対してパルス番号“０”を付し、パル
ス番号の“１３”が次の欠歯パルスとされるように設定
されている。

【００２５】すなわち、このパルス番号を識別すること
によって、エンジン11の回転数、さらにアクセルペダル
17の踏込み量に対応するアクセル開度に基づいて求めら
れる電磁スピル弁41のオフ時期が決定される。また、回
転パルスの発生位置と、フェイスカム36の相対位置は一
定であるため、電磁スピル弁41のオフ時期によって、燃
料噴射量が制御されるようになる。

【００２６】燃料噴射時期の制御は、タイミング制御弁
39の通電時間（デューティ比）を変更することによって
タイマーピストン38の位置を変化させることにより実行
される。すなわち、タイマーピストン38の位置が変更さ
れることによって、回転パルスの発生位置が変化され、
したがってエンジン11側の規準位置センサ24で発生され
る上死点（ＴＤＣ）に対応した検出信号との相対位置を
変化させ、噴射時期制御が実施されるようになる。

【００２７】ディーゼルエンジン11の実回転速度は、図
３でも示されるように上死点（ＴＤＣ）位置で最低とな
るように変化しているものであり、また電磁スピル弁41
は識別番号“５”の回転パルスの検出に伴いオフされ、
識別番号“９”でオン制御されるようになっている。

【００２８】ここで、例えば回転センサ35に瞬時断線等
の故障が発生すると、図４で示すように欠歯と同様に回
転パルスが欠如するようになり、欠歯が検出される。回
転センサ35が正常である場合には、図３で示したように
電磁スピル弁41は要求噴射量に基づいて５番目の回転パ
ルスに対応してオフされ、次の燃料噴射にそなえて９番
目の回転パルスに対応してオンされる。

【００２９】しかし、回転センサ35の瞬時断線等の故障
が発生した場合には、図５で示すように正規の欠歯に対
応する回転信号の間に、回転センサ35の瞬時断線に対応
した欠歯の状態が発生し、誤検出による欠歯が発生した
ことになる。したがって、この誤った欠歯検出によって
回転パルスの識別番号が初期化され、この誤った欠歯の
次の回転パルスに“０”の番号を付すようになり、大幅
に遅れた状態で全噴射モードとされるようになる。

【００３０】さらに、この様な状況では“９”の回転パ
ルスが存在しない状態となり、したがって次の噴射まで
電磁スピル弁41はオフ状態で継続保持される。したがっ
て、無噴射の状態とされる。また、噴射時期制御におい
ても回転パルスの番号が誤った検出状態となるため、回
転パルスの相対位置がずれたことになる。このため、こ
の様な回転センサ35の故障時においては、燃料の噴射量
並びに噴射時期制御が不能となる。

【００３１】また、回転センサ35からの出力レベルが低
い出力不良の故障が発生したときには、回転センサ35が
電磁ピックアップによって構成されているような場合、
特にエンジン11の回転の低速時にセンサ35の出力レベル
が低下するようになり、欠歯が誤って検出されたと同じ
状態となる。

【００３２】図６はこの様な状態におけるタイミングチ
ャートを示す。通常、エンジン11の気筒毎の回転速度
は、上死点（ＴＤＣ）の近傍において最も小さくなる。
したがって、回転センサ35の出力不足の故障モードのと
きは、上死点（ＴＤＣ）近傍の回転パルス“４”の近傍
において、センサ35の出力不足による回転パルスの出力
されない状態が生ずる。そして、この回転パルスの出力
されない状態で欠歯が誤検出され、回転センサ35の断線
の場合と同様の不具合が生じて、燃料噴射時期および噴
射量の制御が不能となる。

【００３３】この実施例に係る回転数検出装置において
は、この様な欠歯が誤検出されるような場合において、
上死点（ＴＤＣ）信号によって回転パルスの番号が正常
であるか否かを判定するもので、エンジン11の上死点
（ＴＤＣ）近傍で誤った欠歯を検出したような場合に、
回転センサ35の出力不足と判定すると共に、それ以外の
個所で誤った欠歯を検出した場合に回転センサ35の断線
等の故障と判定するものである。

【００３４】図７はこの様な回転センサ35の故障判定を
行う制御回路43における処理の流れを示すもので、まず
ステップ100 において上死点（ＴＤＣ）信号間に欠歯が
２回以上検出されたか否かを判定する。もし、上死点
（ＴＤＣ）信号間に欠歯信号が１回しか発生されないと
きは、回転センサ35から正常の回転パルスが検出されて
いるものと判断して、この処理はそのまま終了する。

【００３５】ステップ100 で上死点（ＴＤＣ）信号の相
互間に２回以上欠歯が検出されたならば、回転センサ35
から異常な回転パルスが検出されているもので、この様
な状態のときは、まずステップ101 に進んで上死点（Ｔ
ＤＣ）信号を計数して、このエンジン11の回転数Ｎe を
算出する。そして、次のステップ102 でこの算出された
回転数Ｎe を設定値Ａ(rpm) と比較し、エンジン11が極
低速で回転されている状態を判別する。そして、この極
低速回転の状態では、この極低速での誤った判断の発生
を防止するためにこの処理が終了される。

【００３６】ステップ102 でエンジン11が少なくともＡ
(rpm) の回転速度以上で回転されていることが判断され
たならば、ステップ103 に進んで回転パルスの欠歯発生
位置を検出する。ステップ104 では、この検出された欠
歯の位置が上死点（ＴＤＣ）の近傍の図３で示すＢの領
域であるか否かを判断する。具体的には、パルス番号で
“３〜８”の範囲にあるか否かを判定する。

【００３７】ステップ105 では、欠歯がＢ領域で発生し
た場合にカウンタｎをインクリメントするものであり、
次のステップ106 ではこのカウンタｎの計数値、すなわ
ち欠歯発生回数がＢ領域においてＣ回以上発生している
か否かを判定する。

【００３８】Ｂ領域は回転センサ35の出力レベルが必然
的に低下している個所であるため、このＢ領域における
欠歯発生回数がＣ回以上と判断されたときは、回転セン
サ35の出力が不足の故障であることを判定することがで
きる。したがって、次のステップ107 で回転センサ35の
出力不足を判定する。

【００３９】ステップ104 で欠歯発生位置がＢ領域以外
であると判定されたときは、ステップ108 でその発生回
数をカウンタｎで計数する。このカウンタｎの計数値は
次のステップ109 で設定値Ｄと比較されるもので、欠歯
発生回数がＤ回以上と判定されたときは、ステップ110
で回転センサ35の断線故障と判断する。ここで、ステッ
プ106 および109 における設定値ＣおよびＤの関係を
“Ｃ＞Ｄ”の関係に設定すれば、この様な故障判断が確
実に行える。

【００４０】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る内燃機関の
回転数検出装置によれば、回転センサからの回転パルス
出力に基づいて、各気筒にそれぞれ対応する欠歯位置が
検出されるものであり、その欠歯の発生状況によって回
転センサの出力不足や断線等の故障が速やかに検出でき
るようになる。したがって、回転センサからの出力を用
いて実行される内燃機関の電子的な制御を行う場合、そ
の回転センサの故障が速やかに発見されるものであるた
め、機関制御不能の状態を回避する手段を効果的に起動
できるものであり、内燃機関の電子制御の信頼性が確実
に且つ効果的に向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る電子制御の回転数検
出装置を説明するためのディーゼルエンジンの制御部構
成を説明する図。

【図２】上記実施例の制御回路の構成を示す図。

【図３】上記エンジンの制御部における検出信号等のタ
イミングチャートを示す図。

【図４】回転センサに瞬時断線が生じた場合の出力信号
および回転パルスを示す図。

【図５】この瞬時断線が発生したときのタイミングチャ
ート。

【図６】回転センサ出力不足状態を示すタイミングチャ
ート。

【図７】回転センサの診断を行う制御回路における処理
の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

11…ディーゼルエンジン、13…吸気温センサ、17…アク
セルペダル、18…吸気絞り弁、19…アクセル位置セン
サ、20…吸気圧センサ、21…燃料噴射ノズル、23…水温
センサ、24…基準位置センサ、30…燃料噴射ポンプ、31
…ポンプ駆動軸、33…回転歯車、35…回転センサ、38…
タイミングピストン、39…タイミング制御弁、41…電磁
スピル弁、43…制御回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関と同軸的に回転駆動されて前記
   機関の各気筒それぞれに対応した欠歯が形成された回転
   歯車と、この回転歯車の周面に近接して設定され前記回
   転歯車の歯の通過を検出する回転センサ、さらに前記内
   燃機関の上死点位置に対応して信号を発生する基準位置
   検出センサを備えた内燃機関の制御装置において、 前記回転センサからの検出信号に基づき欠歯を検出する
   欠歯検出手段と、 この欠歯検出手段からの検出信号に基づき、前記基準位
   置検出センサからの検出信号の相互間に２つ以上の欠歯
   数を計数するか否かを判別する欠歯数判別手段と、 前記欠歯検出手段からの欠歯検出信号に基づいて、この
   欠歯位置が前記上死点に対応した特定領域内に存在する
   か否かを判別する欠歯位置判別手段と、前記欠歯数判別手段にて前記２つ以上の欠歯数が係数さ
   れたとき、前記 欠歯位置判別手段で欠歯位置が前記特定
   領域内に存在したことが判別された状態で、前記回転セ
   ンサの出力不足を判定する第1の故障判定手段と、前記欠歯数判別手段にて前記２つ以上の欠歯数が係数さ
   れたとき、 前記欠歯位置判別手段で欠歯位置が前記特定
   領域外に存在したことが判別された状態で、前記回転セ
   ンサ等の障害を判定する第２の故障判定手段とを具備
   し、 前記第1および第2の故障判別手段によって前記回転セン
   サの故障モードが設定されるようにしたことを特徴とす
   る内燃機関の回転数検出装置。