專利名稱：曲柄角傳感系統(tǒng)的異常診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲柄角傳感系統(tǒng)的異常診斷設(shè)備，該系統(tǒng)具有能夠檢測內(nèi)燃機(jī)的 曲軸反轉(zhuǎn)的曲柄角傳感器。
背景技術(shù)：
一般地，在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過識別汽缸并通過基于曲柄角傳感器和凸輪包 角傳感器的輸出信號感測曲柄角執(zhí)行點(diǎn)火控制和燃油噴射控制。但是，在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)期間， 直到由起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的曲柄并完成特定汽缸的識別，即直到檢測出特定汽缸的預(yù)定曲 柄角的信號，才得知首先執(zhí)行點(diǎn)火和噴射的汽缸。
因此，存在一種常規(guī)技術(shù)，該技術(shù)將內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)停止時(shí)的曲柄角(即旋轉(zhuǎn)停止 位置)存儲在存儲器內(nèi)，并通過以所述存儲的旋轉(zhuǎn)停止位置作為啟動(dòng)開始的曲柄角，在內(nèi) 燃機(jī)的下一次啟動(dòng)中啟動(dòng)點(diǎn)火控制和燃油噴射控制。因此，該技術(shù)的目標(biāo)在于改善啟動(dòng)期 間的啟動(dòng)性能和排放性能。
但是，存在一種內(nèi)燃機(jī)緊接停止旋轉(zhuǎn)之前轉(zhuǎn)矩減小的情況，因此活塞不能克服壓 縮上止點(diǎn)并導(dǎo)致反轉(zhuǎn)。因此，不能檢測反轉(zhuǎn)的常規(guī)普通曲柄角傳感器在旋轉(zhuǎn)停止時(shí)不能正 確感測曲柄角。
因此，具有檢測已產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)的功能的曲柄角傳感器，比如，如專利文獻(xiàn) 1 (JP-A-2005-233622)所述。曲柄角傳感器具有沿固定在曲軸上的信號轉(zhuǎn)子的外邊緣部以 預(yù)定曲柄角間隔布置的兩個(gè)傳感器部分。曲柄角傳感器與信號轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同步地從兩個(gè)傳 感器部分向處理電路周期性地輸出具有不同相位的脈沖信號。曲柄角傳感器基于兩個(gè)脈沖 信號之間的關(guān)系判定曲軸的旋轉(zhuǎn)方向(即，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn))。曲柄角傳感器輸出具有根據(jù)旋轉(zhuǎn) 方向而不同的脈沖寬度的曲柄角信號。
比如，利用兩個(gè)傳感器部分(第一傳感器和第二傳感器)進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)方向判定如 下執(zhí)行。即，如果在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞯妮敵鲇筛唠娖?以下稱為Hi)轉(zhuǎn)化為低電平(以下稱為 Lo)時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，第二傳感器的輸出為Hi，則判定旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)。如果在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞯妮敵?由Hi轉(zhuǎn)化為Lo時(shí)的時(shí)間點(diǎn)第二傳感器的輸出為Lo，則判定旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)。在該判定方法中， 如果第二傳感器輸出到Hi側(cè)固定出現(xiàn)失效，則即使當(dāng)僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向的判定結(jié)果 也在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間交替地轉(zhuǎn)換。因此，交替輸出具有對應(yīng)于正轉(zhuǎn)的脈沖寬度的曲柄角信 號和具有對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度的曲柄角信號。因此，不能正確感測曲柄角。
僅在緊接發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)停止之前的極低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)期間，判定僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)，且曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)僅由曲柄角計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，由此從計(jì)數(shù)值 感測曲柄角。但是，當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)上述失效時(shí)，與失效之前的次數(shù)相比，由曲柄 角傳感器輸出的曲柄角信號的次數(shù)加倍(隨后詳細(xì)說明理由)。因此，與失效之前的計(jì)數(shù)值 相比，曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值以兩倍速度增長。因此，曲柄角的感測值(即，曲柄角計(jì)數(shù)器 的計(jì)數(shù)值)從實(shí)際曲柄角偏移至提前側(cè)，所以噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)從適當(dāng)正時(shí)偏移至提前 側(cè)。于是，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)惡化，并且在最壞情況下可能損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種曲柄角傳感系統(tǒng)的異常診斷設(shè)備，當(dāng)在具有反轉(zhuǎn)檢測功 能的曲柄角傳感器中出現(xiàn)異常時(shí)，該系統(tǒng)能夠快速檢測所述異常。
根據(jù)本發(fā)明的第一示例方面，異常診斷設(shè)備應(yīng)用于具有曲柄角傳感器、曲柄角計(jì) 數(shù)器和傳感部分的曲柄角傳感系統(tǒng)。曲柄角傳感器從與內(nèi)燃機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)同步的兩個(gè)傳感 器部分周期地輸出具有不同相位的脈沖信號。曲柄角傳感器基于兩個(gè)脈沖信號之間的關(guān)系 判定曲軸的旋轉(zhuǎn)方向。曲柄角傳感器輸出具有根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向而不同的脈沖寬度的曲柄角信 號。曲柄角計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)由曲柄角傳感器輸出的曲柄角信號。傳感部分基于曲柄角計(jì)數(shù)器的 計(jì)數(shù)值感測曲柄角。曲柄角計(jì)數(shù)器基于反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)的曲柄角信號的脈沖寬度，通過在 曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)的加和減(即，增加和減少)之間轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)曲柄角信號。該反轉(zhuǎn)監(jiān) 控范圍為其中曲軸的轉(zhuǎn)速等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)速并存在曲軸發(fā)生反轉(zhuǎn)的可能性的范圍。在高 于反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，曲柄角計(jì)數(shù)器判定僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)并簡單計(jì)數(shù)曲柄角信號的出 現(xiàn)次數(shù)。
該異常診斷設(shè)備具有測量部分和異常診斷部分。測量部分測量曲柄角傳感器輸出 N段曲柄角信號所需的時(shí)間作為預(yù)定曲柄角時(shí)間。N為正整數(shù)。異常診斷部分基于當(dāng)前預(yù) 定曲柄角時(shí)間是否從前次預(yù)定曲柄角時(shí)間或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間 以預(yù)定值或更大值波動(dòng)，判定曲柄角傳感器存在/不存在異常。
在內(nèi)燃機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，在不出現(xiàn)曲軸反轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)執(zhí)行運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在正 常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，判定僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)，并用曲柄角計(jì)數(shù)器簡單計(jì)數(shù)曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)?；谠?計(jì)數(shù)值感測曲柄角。當(dāng)時(shí)，如果曲柄角傳感器的兩個(gè)傳感器部分之一的輸出固定在定值出 現(xiàn)失效，則由曲柄角傳感器輸出的曲柄角信號的次數(shù)從失效發(fā)生之前的數(shù)量加倍(隨后陳 述理由)。與失效之前的計(jì)數(shù)值相比，曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值以兩倍速度增長。因此，曲柄 角傳感器輸出N段曲柄角信號所需的預(yù)定曲柄角時(shí)間從失效之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間大約 減半。預(yù)定曲柄角時(shí)間的這種突變超過了可能出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際加速/減速期間的波動(dòng) 范圍。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，關(guān)注在失效前后的預(yù)定曲柄角時(shí)間的這種突變，根據(jù)當(dāng) 前預(yù)定曲柄角時(shí)間是否從前次預(yù)定的曲柄角時(shí)間或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄 角時(shí)間以預(yù)定值或更大值波動(dòng)，判定曲柄角傳感器存在/不存在異常。因此，當(dāng)具有反轉(zhuǎn)檢 測功能的曲柄角傳感器出現(xiàn)異常時(shí)，能夠快速檢出該異常。
根據(jù)本發(fā)明的第二示例方面，異常診斷部分防止在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)曲柄角傳感器 的異常診斷，在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)存在發(fā)生曲軸反轉(zhuǎn)的可能性。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠阻止將由 曲軸的反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的曲柄角信號錯(cuò)誤地判定為由失效產(chǎn)生的曲柄角信號。因此，能夠提高曲 柄角傳感器的異常診斷的可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的第三示例方面，異常診斷部分計(jì)算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于前次 預(yù)定曲柄角時(shí)間或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間的波動(dòng)率，并基于該波動(dòng)率 判定曲柄角傳感器存在/不存在異常。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠以非常簡單的計(jì)算處理執(zhí)行曲 柄角傳感器的異常診斷。
根據(jù)本發(fā)明的第四示例方面，當(dāng)波動(dòng)率變得等于或小于預(yù)定值時(shí)，異常診斷部分將前次預(yù)定曲柄角時(shí)間或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間存儲在存儲部分內(nèi)。 異常診斷部分在波動(dòng)率的下次或隨后的計(jì)算中計(jì)算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于存儲在存 儲部分中的預(yù)定曲柄角時(shí)間的波動(dòng)率，并判定該波動(dòng)率是否等于或小于預(yù)定值。當(dāng)連續(xù)地 判定波動(dòng)率等于或小于預(yù)定值的情況的次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)時(shí)，異常診斷部分判定曲柄角傳 感器為異常。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使由于疊加在曲柄角傳感器的輸出上的噪音使得波動(dòng)率變得等 于或小于預(yù)定值，通過利用存儲在存儲部分內(nèi)的預(yù)定曲柄角時(shí)間算出的波動(dòng)率此后變得大 于預(yù)定值。因此，能夠防止由于噪音而對異常的錯(cuò)誤判定。
根據(jù)本發(fā)明的第五示例方面，當(dāng)異常診斷部分診斷曲柄角傳感器異常時(shí)，異常診 斷部分基于前次曲柄角信號和當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的脈沖寬度是否與對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的 脈沖寬度相符，檢查曲柄角傳感器的異常判定結(jié)果是否正確。
如果曲柄角傳感器的兩個(gè)傳感器部分中任意一個(gè)的輸出固定在定值出現(xiàn)失效，則 交替輸出具有對應(yīng)于正轉(zhuǎn)的脈沖寬度的曲柄角信號和具有對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度的曲柄 角信號。因此，根據(jù)前次曲柄角信號和當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的脈沖寬度是否與對應(yīng)于 反轉(zhuǎn)的脈沖寬度相符，能夠檢查基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器的異常判定結(jié)果是否正確。
根據(jù)本發(fā)明的第六示例方面，異常診斷設(shè)備還具有失效保險(xiǎn)部分，當(dāng)異常診斷部 分判定曲柄角傳感器異常時(shí)，該失效保險(xiǎn)部分停止內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)或限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。根據(jù) 這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)曲柄角傳感器出現(xiàn)異常時(shí)，能夠防止損壞內(nèi)燃機(jī)。


通過對組成本申請的一部分的以下詳細(xì)說明書、所附權(quán)利要求和附圖的研究，將 理解實(shí)施方式的特征和優(yōu)勢以及相關(guān)部件的操作方法和功能。在附圖中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的曲柄角傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖2(a)是說明根據(jù)該實(shí)施方式的在正轉(zhuǎn)期間的第一傳感器輸出、第二傳感器輸 出和曲柄角信號的脈沖寬度間的關(guān)系的時(shí)序圖2(b)是說明根據(jù)該實(shí)施方式的在反轉(zhuǎn)期間的第一傳感器輸出、第二傳感器輸 出和曲柄角信號的脈沖寬度間的關(guān)系的時(shí)序圖3是說明根據(jù)該實(shí)施方式的用于判定曲軸旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)方向判定映射的示 圖4是說明在根據(jù)該實(shí)施方式的第二傳感器輸出的Hi側(cè)固定失效的情況下，第一 傳感器輸出、第二傳感器輸出、曲柄角信號的脈沖寬度以及曲柄角計(jì)數(shù)器間的關(guān)系的時(shí)序 圖5是示出根據(jù)該實(shí)施方式的在發(fā)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)期間，第二傳感器輸出的Hi側(cè)固定失 效的情況下的特性的時(shí)序圖；以及
圖6是示出根據(jù)該實(shí)施方式的曲柄角傳感器異常診斷程序的處理流程的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，參照圖1說明根據(jù)該實(shí)施方式的曲 柄角傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圓盤形信號轉(zhuǎn)子12固定到發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))的曲軸11上。多個(gè)突起13以預(yù)定 曲柄角節(jié)距(比如，以10CA(曲柄角)節(jié)距)形成在信號轉(zhuǎn)子12的外邊緣部上。曲柄角傳 感器14固定到面對信號轉(zhuǎn)子12的外邊緣部的發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)上。曲柄角傳感器14具有以預(yù)定 曲柄角間隔沿信號轉(zhuǎn)子12的外邊緣部布置的第一傳感器15(傳感器部分)和第二傳感器 16(傳感器部分)。
傳感器15、16比如是電磁感應(yīng)傳感器、霍爾傳感器或類似傳感器。如圖2所示，當(dāng) 由于信號轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)而使突出部13面向傳感器15 (或16)時(shí)，傳感器15 (或16)的輸 出由Hi (高電平)轉(zhuǎn)化至Lo(低電平)。當(dāng)突起13之間的根部面向傳感器15(或16)時(shí)， 傳感器15(或16)的輸出由Lo轉(zhuǎn)化至Hi。每個(gè)傳感器15、16的Hi與Lo之間的關(guān)系可與 上述關(guān)系相反。
傳感器15、16周期性地向處理電路17輸出脈沖信號，這些脈沖信號具有對應(yīng)于傳 感器15、16之間的布置間隔的相位差?；趦蓚€(gè)脈沖信號之間的關(guān)系，根據(jù)圖3的旋轉(zhuǎn)方 向判定映射判定曲軸11的旋轉(zhuǎn)方向(正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn))。具有根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向而不同的脈沖寬度 α、β中任一個(gè)的曲柄角信號輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18。處理電路17由邏輯電路構(gòu)成。
接著，參照圖2和3說明根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)方向的判定方法。分別在當(dāng)?shù)谝?傳感器15的輸出由Hi轉(zhuǎn)化至Lo時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(下降沿)和在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?5的輸出由 Lo轉(zhuǎn)化至Hi時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(上升沿)判定第二傳感器16的輸出為Hi或Lo。然后，根據(jù)圖 3的旋轉(zhuǎn)方向判定映射判定旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)時(shí)，具有小脈沖寬度α的曲 柄角信號(低電平信號)在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?5的輸出由Hi轉(zhuǎn)化至Lo時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(下降沿) 從曲柄角傳感器14輸出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時(shí)，具有大脈沖寬度β的曲柄角信號(低電平信 號)在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?5的輸出由Lo轉(zhuǎn)化至Hi時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(上升沿)從曲柄角傳感器14 輸出。Hi與Lo之間的關(guān)系可與上述關(guān)系相反。第一傳感器15與第二傳感器16之間的關(guān) 系也可與上述關(guān)系相反。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18主要由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，并具有作用為計(jì)數(shù)由曲柄角傳感器 14輸出的曲柄角信號的曲柄角計(jì)數(shù)器的功能。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18基于曲柄角計(jì)數(shù)器的 計(jì)數(shù)值感測曲柄角。在本實(shí)施方式中，反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍定義為其中轉(zhuǎn)速等于或低于預(yù)定轉(zhuǎn)速 (比如，400rpm)，且存在發(fā)生曲軸11反轉(zhuǎn)的可能性的范圍。在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)，每次輸入曲 柄角信號時(shí)，曲柄角計(jì)數(shù)器將曲柄角信號的脈沖寬度與預(yù)定閾值(α <閾值< β)比較以 確定脈沖寬度為小脈沖寬度α或大脈沖寬度β。曲柄角計(jì)數(shù)器根據(jù)判定的結(jié)果通過在加 和減(增加和減少)之間轉(zhuǎn)換而計(jì)數(shù)曲柄角信號。即，曲柄角計(jì)數(shù)器在旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)時(shí)增加計(jì) 數(shù)值并在旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時(shí)減少計(jì)數(shù)值。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值根據(jù)反 轉(zhuǎn)量減少。因此，即使出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，也能由曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值正確感測實(shí)際曲柄角。反轉(zhuǎn) 不發(fā)生在比反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍(比如，等于或高于400rpm的范圍)更高的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。因此， 在這樣的范圍內(nèi)，判定僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)，并計(jì)數(shù)曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)以單純地增加計(jì)數(shù)值。
如果出現(xiàn)如圖4所示的第二傳感器16輸出的Hi側(cè)固定失效，即使當(dāng)僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn) 時(shí)，旋轉(zhuǎn)方向的判定結(jié)果根據(jù)圖3的旋轉(zhuǎn)方向判定映射在正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)之間交替轉(zhuǎn)化。在當(dāng) 第一傳感器15的輸出由Hi轉(zhuǎn)化至Lo時(shí)的時(shí)間點(diǎn)(下降沿)，具有對應(yīng)于正轉(zhuǎn)的脈沖寬度 α的曲柄角信號從曲柄角傳感器14輸出。在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?5的輸出由Lo轉(zhuǎn)化至Hi時(shí)的 時(shí)間點(diǎn)(上升沿)，具有對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β的曲柄角信號從曲柄角傳感器14輸出。因此，具有正轉(zhuǎn)脈沖寬度α的曲柄角信號和具有反轉(zhuǎn)脈沖寬度β的曲柄角信號輸出為第 一傳感器15的單個(gè)脈沖信號。
因此，如果出現(xiàn)第二傳感器16輸出的Hi側(cè)固定失效，則由曲柄角傳感器14輸出 的曲柄角信號的數(shù)量從失效發(fā)生之前的數(shù)量加倍。與失效之前的計(jì)數(shù)值相比，曲柄角計(jì)數(shù) 器的計(jì)數(shù)值以兩倍速度增長。因此，在常規(guī)系統(tǒng)中，曲柄角的感測值(曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù) 值)從實(shí)際曲柄角向提前側(cè)偏移。噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)也從適當(dāng)?shù)恼龝r(shí)向提前側(cè)偏移。于 是，發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)惡化，并且在最壞情況下可能損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
因此，為了解決上述問題，在本實(shí)施方式中，測量曲柄角傳感器14輸出N段曲柄角 信號(N:正整數(shù))所需的時(shí)間作為預(yù)定曲柄角時(shí)間。根據(jù)當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間是否從前次 預(yù)定曲柄角時(shí)間(或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間)以預(yù)定值或更大值波動(dòng) 判定曲柄角傳感器14中存在/不存在異常。以下，利用圖5說明根據(jù)本實(shí)施方式的異常診 斷方法。
在本實(shí)施方式中，信號轉(zhuǎn)子12的突起13以IOCA節(jié)距形成。當(dāng)曲柄角傳感器14 正常時(shí)，曲柄角傳感器14在IOCA的周期內(nèi)輸出曲柄角信號。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18測量曲柄 角傳感器14輸出三個(gè)曲柄角信號所需的時(shí)間作為30-CA時(shí)間(圖5中的Τ30)。發(fā)動(dòng)機(jī)控 制電路18利用30-CA時(shí)間Τ30計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
圖5示出在雖然發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行正轉(zhuǎn)，但仍出現(xiàn)第二傳感器16輸出的Hi側(cè)固定失效 的情況下的特性。如上所述，如果出現(xiàn)第二傳感器16的輸出的Hi側(cè)固定失效，則從曲柄角 傳感器14輸出的曲柄角信號的數(shù)量從失效發(fā)生之前的數(shù)量加倍。因此，30-CA時(shí)間Τ30大 致從失效之前的長度減半。30-CA時(shí)間Τ30的這種突變超過了可能出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際加 速/減速期間的波動(dòng)范圍。
在本實(shí)施方式中，關(guān)注失效之前和之后的30-CA時(shí)間Τ30的這種突變，基于當(dāng)前 30-CA時(shí)間Τ30[當(dāng)前]是否從前次30-CA時(shí)間Τ30 [前次]以預(yù)定值或更大值波動(dòng)判定曲 柄角傳感器14中存在/不存在異常。
更具體地，當(dāng)前30-CA時(shí)間Τ30[當(dāng)前]相對于前次30-CA時(shí)間Τ30[前次]的波 動(dòng)率首先如下計(jì)算。
波動(dòng)率=Τ30 [當(dāng)前]/Τ30 [前次]
波動(dòng)率與預(yù)定判定閾值相比。如果波動(dòng)率等于或小于判定閾值，則暫行判定出現(xiàn) 異常，異常判定計(jì)數(shù)器增加一。為了便于在異常情況下的波動(dòng)率(大約，0. 5)與正常情況下 的波動(dòng)率(接近1.0)之間的識別，判定閾值設(shè)定為0.5與1.0之間的值。比如，判定閾值 設(shè)定在 0. 7,0. 75,0. 8 或 0. 88。
另外，在本實(shí)施方式中，當(dāng)波動(dòng)率變得等于或小于判定閾值時(shí)，前次30-CA時(shí)間 Τ30 [前次]作為前次值T30H0LD存儲在存儲器(存儲部分)內(nèi)，比如存儲在發(fā)動(dòng)機(jī)控制電 路18的RAM內(nèi)。當(dāng)下一次或隨后算出波動(dòng)率時(shí)，當(dāng)前30-CA時(shí)間T30[當(dāng)前+η]相對于存 儲在存儲器內(nèi)的前次值T30H0LD的波動(dòng)率如下計(jì)算。
波動(dòng)率=Τ30[當(dāng)前+n]/T30H0LD(n= 1,2,....)
判定波動(dòng)率是否等于或小于判定閾值。由異常判定計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)連續(xù)地判定波動(dòng)率 等于或小于判定閾值的情況的次數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值到達(dá)預(yù)定值(比如，2)時(shí)，最終判定曲柄角傳 感器14異常。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)波動(dòng)率由于疊加在曲柄角傳感器14的輸出上的噪音而變 得等于或小于判定閾值時(shí)，通過利用存儲在存儲器中的前次值T30H0LD算出的波動(dòng)率在其 后變得大于判定閾值。因此，能夠防止由于噪音對異常的錯(cuò)誤判定。
在本實(shí)施方式中，每次輸入曲柄角信號時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18測量曲柄角信號的 脈沖寬度。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18識別前次曲柄角信號的脈沖寬度與當(dāng)前曲柄角信號的脈沖 寬度。如果具有對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β的曲柄角信號與下次產(chǎn)生并具有對應(yīng)于正轉(zhuǎn)的 脈沖寬度α的曲柄角信號之間的間隔變得太窄，則不能識別對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β。因 此，這種情況下，將對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β識別為大于脈沖寬度β的上限Max。
在發(fā)生兩個(gè)脈沖失效后30CA經(jīng)過之后，其中，曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)由于第二傳 感器16的輸出的Hi側(cè)固定而加倍，具有對應(yīng)于正轉(zhuǎn)的脈沖寬度α的曲柄角信號和具有對 應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β的曲柄角信號必需交替出現(xiàn)。因此，當(dāng)基于波動(dòng)率判定曲柄角傳感 器14為異常時(shí)，根據(jù)前次曲柄角信號和當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的脈沖寬度是否與對應(yīng) 于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β或上限Max相符，檢查基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的異常判定結(jié) 果的正確性。
在本實(shí)施方式中，在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)防止上述基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的 異常診斷，在該反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍中，轉(zhuǎn)速等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)速，并且存在發(fā)生曲軸11反轉(zhuǎn)的 可能性。僅在高于反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)執(zhí)行基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的上述 異常診斷。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠防止將由曲軸11的反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的曲柄角信號錯(cuò)誤地判定為由 失效產(chǎn)生的曲柄角信號。因此，能夠提高曲柄角傳感器14的異常診斷的可靠性。
此外，在本實(shí)施方式中，當(dāng)判定曲柄角傳感器14異常時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18執(zhí)行 適當(dāng)?shù)氖ПｋU(xiǎn)處理。比如，作為失效保險(xiǎn)處理，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18可執(zhí)行噴射切斷和點(diǎn) 火切斷以強(qiáng)制停止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?？蛇x擇地，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18可僅基于凸輪包角傳感器 的輸出信號通過控制噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，從而進(jìn)行脫離運(yùn)行。根據(jù)這種 結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)曲柄角傳感器14的異常時(shí)，能夠防止對發(fā)動(dòng)機(jī)的損害。
根據(jù)圖6的曲柄角傳感器異常診斷程序，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18如下執(zhí)行根據(jù)本實(shí) 施方式的曲柄角傳感器14的上述異常診斷。圖6所示的曲柄角傳感器異常診斷程序在發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間以預(yù)定周期反復(fù)執(zhí)行，并提供異常診斷部分的功能。
如果程序開始，首先在SlOl (S意思是“步驟”)，判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否在高于反 轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍的旋轉(zhuǎn)范圍(比如，Ne > 400rpm)內(nèi)。如果在SlOl的判定結(jié)果為否，S卩，如果 判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍(比如，Ne ( 400rpm)內(nèi)，則程序終止，不執(zhí)行后續(xù)處 理。因此，在反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)阻止了基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的異常診斷。從而，能 夠防止由于曲軸11的反轉(zhuǎn)對異常的錯(cuò)誤判定。
如果在SlOl判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne在高于反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，處理前進(jìn)至 S102，其中，當(dāng)前30-CA時(shí)間T30[當(dāng)前]相對于前次30-CA時(shí)間Τ30[前次]的波動(dòng)率在 30-CA正時(shí)如下計(jì)算。每個(gè)30-CA正時(shí)曲柄角傳感器14輸出三個(gè)曲柄角信號。
波動(dòng)率=Τ30[當(dāng)前]/Τ30 [前次]
然后，處理前進(jìn)至S103，其中，判定波動(dòng)率是否等于或小于預(yù)定判定閾值。如果判 定波動(dòng)率大于判定閾值，則判定曲柄角傳感器14正常，程序終止，不執(zhí)行后續(xù)處理。
如果在S103判定波動(dòng)率等于或小于判定閾值，則判定存在發(fā)生兩個(gè)脈沖失效的可能性。在兩個(gè)脈沖失效中，第二傳感器16的輸出固定在Hi側(cè)，曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)加 倍。這種情況下，處理前進(jìn)至S104，其中，前次30-CA時(shí)間T30 [前次]作為前次值T30H0LD 存儲在發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路18的存儲器內(nèi)，比如存儲在RAM內(nèi)。另外，用于計(jì)數(shù)判定波動(dòng)率等 于或小于判定閾值的情況下的次數(shù)的異常判定計(jì)數(shù)器增加到1。
然后，處理前進(jìn)至S105并等待，直到下一次30-CA正時(shí)(即，直到輸出三個(gè)曲柄角 信號)。當(dāng)?shù)竭_(dá)下一次30-CA正時(shí)時(shí)，處理前進(jìn)至S106。在S106，當(dāng)前30-CA時(shí)間T300 [當(dāng) 前+η]相對于存儲在存儲器內(nèi)的前次值T30H0LD的波動(dòng)率如下計(jì)算。
波動(dòng)率=Τ30[當(dāng)前+n]/T30H0LD(n= 1,2,....)
然后，處理前進(jìn)至S107，其中，判定波動(dòng)率是否等于或小于預(yù)定判定閾值。如果判 定波動(dòng)率大于判定閾值，則判定曲柄角傳感器14正常，處理前進(jìn)至S108。在S108，分別清 除存儲在存儲器內(nèi)的前次值T30H0LD和異常判定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，程序終止。
如果在S107判定波動(dòng)率等于或小于判定閾值，則判定存在發(fā)生兩個(gè)脈沖失效的 可能性，處理前進(jìn)至S109。在S109，異常判定計(jì)數(shù)器增加。
然后，在隨后的S110，判定異常判定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是否等于或大于預(yù)定值(比 如2)。如果計(jì)數(shù)值判定小于2，則處理再次從S105執(zhí)行至S107。因此，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一次30-CA 正時(shí)時(shí)，計(jì)算當(dāng)前30-CA時(shí)間T30[當(dāng)前+η]相對于存儲在存儲器中的前次值T30H0LD的波 動(dòng)率。如果波動(dòng)率等于或小于判定閾值，則異常判定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加(在S109)。如果 波動(dòng)率大于判定閾值，則判定曲柄角傳感器14正常。這種情況下，分別清除存儲在存儲器 內(nèi)的前次值T30H0LD和異常判定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值(在S108)。
在該處理的重復(fù)中，如果在SllO判定異常判定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)定 值，則在異常診斷中基于波動(dòng)率判定曲柄角傳感器14異常。這種情況下，為了檢查基于波 動(dòng)率的曲柄角傳感器14的異常判定結(jié)果是否正確，在隨后的Slll判定前次曲柄角信號和 當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的脈沖寬度是否與對應(yīng)于反轉(zhuǎn)的脈沖寬度β或上限Max相符。如 果在Slll判定結(jié)果為否，則判定基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的異常判定結(jié)果為錯(cuò)誤，程 序終止，而不判定曲柄角傳感器14異常。
如果在Slll判定前次曲柄角信號和當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的脈沖寬度與脈沖 寬度β或上限Max相符，則判定基于波動(dòng)率的曲柄角傳感器14的異常判定結(jié)果正確，處理 前進(jìn)至S112。在S112，最終判定曲柄角傳感器14為異常。然后，處理前進(jìn)至S113，執(zhí)行失 效保險(xiǎn)處理。因此，比如，執(zhí)行噴射切斷和點(diǎn)火切斷以強(qiáng)制停止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?？蛇x擇地， 通過僅基于凸輪包角傳感器的輸出信號控制噴射正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)，可限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，從 而執(zhí)行脫離運(yùn)行。另外，通過在駕駛員座椅的儀表盤的報(bào)警顯示部分內(nèi)指示報(bào)警顯示或者 通過點(diǎn)亮或閃爍報(bào)警燈為駕駛員提供警示。S113的處理提供失效保險(xiǎn)部分的功能。
根據(jù)上述實(shí)施方式，計(jì)算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于前次預(yù)定曲柄角時(shí)間的波動(dòng) 率，基于該波動(dòng)率判定曲柄角傳感器14存在/不存在異常。因此，當(dāng)具有反轉(zhuǎn)檢測功能的 曲柄角傳感器14出現(xiàn)異常時(shí)，能夠快速檢出該異常。
在上述實(shí)施方式中，作為判定當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間是否已從前次預(yù)定曲柄角時(shí)間 波動(dòng)預(yù)定值或更大值的方法的例子，算出當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于前次預(yù)定曲柄角時(shí)間 的波動(dòng)率。可選擇地，前次預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間的波動(dòng)率可反向算 出?？蛇x擇地，由前次預(yù)定曲柄角時(shí)間與當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間之間的差值除以前次預(yù)定曲
本發(fā)明不應(yīng)局限于所公開的實(shí)施方式，而可以以不脫離如所附權(quán)利要求所限定的 本發(fā)明的范圍的許多其它方式執(zhí)行。比如，可以省略Slll的處理。
權(quán)利要求
1.一種曲柄角傳感系統(tǒng)的異常診斷設(shè)備，包括曲柄角傳感器，用于從與內(nèi)燃機(jī)的曲軸的旋轉(zhuǎn)同步的兩個(gè)傳感器部分周期性地輸出 具有不同相位的脈沖信號，用于基于所述兩個(gè)脈沖信號之間的關(guān)系判定所述曲軸的旋轉(zhuǎn)方 向，并用于輸出具有根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)方向而不同的脈沖寬度的曲柄角信號；曲柄角計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)由所述曲柄角傳感器輸出的所述曲柄角信號；以及傳感裝置，用于基于所述曲柄角計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值感測曲柄角，其中在所述曲軸的轉(zhuǎn)速 等于或小于預(yù)定轉(zhuǎn)速并存在所述曲軸發(fā)生反轉(zhuǎn)的可能性的反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)，所述曲柄角計(jì) 數(shù)器基于所述曲柄角信號的所述脈沖寬度、通過在對所述曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)的加和減 之間轉(zhuǎn)換而計(jì)數(shù)所述曲柄角信號，在高于所述反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，所述曲柄角計(jì) 數(shù)器單純地計(jì)數(shù)所述曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)，所述異常診斷設(shè)備的特征在于測量裝置，用于測量所述曲柄角傳感器輸出N段所述曲柄角信號所需的時(shí)間作為預(yù)定 曲柄角時(shí)間，其中N為正整數(shù)；以及異常診斷裝置，用于基于當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間是否從前次預(yù)定曲柄角時(shí)間或所述前次 預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間以預(yù)定值或更大值波動(dòng)，判定所述曲柄角傳感器存 在/不存在異常。
2.如權(quán)利要求1所述的異常診斷設(shè)備，其中所述異常診斷裝置具有用于在所述反轉(zhuǎn)監(jiān)控范圍內(nèi)禁止所述曲柄角傳感器的異常診 斷的禁止裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的異常診斷設(shè)備，其中所述異常診斷裝置計(jì)算所述當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間相對于所述前次預(yù)定曲柄角時(shí)間或 所述前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的所述預(yù)定曲柄角時(shí)間的波動(dòng)率，并基于所述波動(dòng)率判定所 述曲柄角傳感器存在/不存在異常。
4.如權(quán)利要求3所述的異常診斷設(shè)備，其中當(dāng)所述波動(dòng)率變得等于或小于預(yù)定值時(shí)，所述異常診斷裝置將所述前次預(yù)定曲柄角時(shí) 間或所述前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的所述預(yù)定曲柄角時(shí)間存儲在存儲裝置中，所述異常診斷裝置在所述波動(dòng)率的下一次或隨后的計(jì)算中計(jì)算所述當(dāng)前預(yù)定曲柄角 時(shí)間相對于存儲在所述存儲裝置中的所述預(yù)定曲柄角時(shí)間的所述波動(dòng)率，并判定所述波動(dòng) 率是否等于或小于所述預(yù)定值，以及當(dāng)連續(xù)地判定所述波動(dòng)率等于或小于所述預(yù)定值的情況的次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)時(shí)，所述 異常診斷裝置判定所述曲柄角傳感器為異常。
5.如權(quán)利要求1所述的異常診斷設(shè)備，其中所述異常診斷裝置具有檢查裝置，當(dāng)所述異常診斷裝置診斷所述曲柄角傳感器異常 時(shí)，所述檢查裝置用于基于所述前次曲柄角信號和所述當(dāng)前曲柄角信號中任一個(gè)的所述脈 沖寬度是否與對應(yīng)于所述反轉(zhuǎn)的所述脈沖寬度相符，檢查所述曲柄角傳感器的異常判定結(jié) 果是否正確。
6.如權(quán)利要求1所述的異常診斷設(shè)備，還包括失效保險(xiǎn)裝置，當(dāng)所述異常診斷裝置判定所述曲柄角傳感器異常時(shí)，所述失效保險(xiǎn)裝 置用于停止所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)或限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
全文摘要
曲柄角傳感器(14)具有沿信號轉(zhuǎn)子(12)的外邊緣部布置的第一傳感器(15)和第二傳感器(16)，并基于兩個(gè)傳感器(15、16)的輸出之間的關(guān)系判定曲軸(11)的旋轉(zhuǎn)方向。曲柄角傳感器(14)向發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路(18)輸出具有根據(jù)旋轉(zhuǎn)方向而不同的脈沖寬度的曲柄角信號。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路(18)測量曲柄角傳感器(14)輸出預(yù)定數(shù)目的曲柄角信號所需的時(shí)間作為預(yù)定曲柄角時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路(18)基于當(dāng)前預(yù)定曲柄角時(shí)間是否從前次預(yù)定曲柄角時(shí)間(或前次預(yù)定曲柄角時(shí)間之前的預(yù)定曲柄角時(shí)間)以預(yù)定值或更大值波動(dòng)，判定曲柄角傳感器(14)存在/不存在異常。
文檔編號F02D45/00GK102032864SQ20101029277
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者中村良文, 內(nèi)田晶人, 吉原正朝, 枡田哲 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社