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)啟動期間， 直到由起動機(jī)轉(zhuǎn)動內(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)停止位置作為啟動開始的曲柄角，在內(nèi) 燃機(jī)的下一次啟動中啟動點(diǎn)火控制和燃油噴射控制。因此，該技術(shù)的目標(biāo)在于改善啟動期 間的啟動性能和排放性能。
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)時的時間點(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時的時間點(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，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)僅由曲柄角計數(shù)器計數(shù)，由此從計數(shù)值 感測曲柄角。但是，當(dāng)在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)上述失效時，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，與失效之前的計數(shù)值 相比，曲柄角計數(shù)器的計數(shù)值以兩倍速度增長。因此，曲柄角的感測值(即，曲柄角計數(shù)器 的計數(shù)值)從實(shí)際曲柄角偏移至提前側(cè)，所以噴射正時和點(diǎn)火正時從適當(dāng)正時偏移至提前 側(cè)。于是，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)惡化，并且在最壞情況下可能損壞發(fā)動機(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，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 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。曲柄角計數(shù)器計數(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數(shù)器的 計數(shù)值感測曲柄角。曲柄角計數(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)，曲柄角計數(shù)器判定僅出現(xiàn)正轉(zhuǎn)并簡單計數(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間作為預(yù)定曲柄角時間。N為正整數(shù)。異常診斷部分基于當(dāng)前預(yù) 定曲柄角時間是否從前次預(yù)定曲柄角時間或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間 以預(yù)定值或更大值波動，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)，并用曲柄角計數(shù)器簡單計數(shù)曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)?；谠?計數(shù)值感測曲柄角。當(dāng)時，如果曲柄角傳感器的兩個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)。與失效之前的計數(shù)值相比，曲柄角計數(shù)器的計數(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)定曲柄角時間從失效之前的預(yù)定曲柄角時間大約 減半。預(yù)定曲柄角時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 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)定曲柄角時間的這種突變，根據(jù)當(dāng) 前預(yù)定曲柄角時間是否從前次預(yù)定的曲柄角時間或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄 角時間以預(yù)定值或更大值波動，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，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，異常診斷部分計算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間相對于前次 預(yù)定曲柄角時間或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間的波動率，并基于該波動率 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)波動率變得等于或小于預(yù)定值時，異常診斷部分將前次預(yù)定曲柄角時間或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間存儲在存儲部分內(nèi)。 異常診斷部分在波動率的下次或隨后的計算中計算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間相對于存儲在存 儲部分中的預(yù)定曲柄角時間的波動率，并判定該波動率是否等于或小于預(yù)定值。當(dāng)連續(xù)地 判定波動率等于或小于預(yù)定值的情況的次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)時，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)定曲柄角時間算出的波動率此后變得大 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，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傳感器部分中任意一個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)備還具有失效保險部分，當(dāng)異常診斷部 分判定曲柄角傳感器異常時，該失效保險部分停止內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)或限制發(fā)動機(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，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數(shù)器間的關(guān)系的時序 圖5是示出根據(jù)該實(shí)施方式的在發(fā)動機(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)動機(jī)(內(nèi)燃機(jī))的曲軸11上。多個突起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，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， 傳感器15(或16)的輸出由Lo轉(zhuǎn)化至Hi。每個傳感器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€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中任一個的曲柄角信號輸出至發(fā)動機(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時的時間點(diǎn)(下降沿)和在當(dāng)?shù)谝粋鞲衅?5的輸出由 Lo轉(zhuǎn)化至Hi時的時間點(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，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時的時間點(diǎn)(下降沿) 從曲柄角傳感器14輸出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時，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時的時間點(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)動機(jī)控制電路18主要由微型計算機(jī)構(gòu)成，并具有作用為計數(shù)由曲柄角傳感器 14輸出的曲柄角信號的曲柄角計數(shù)器的功能。發(fā)動機(jī)控制電路18基于曲柄角計數(shù)器的 計數(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，曲柄角計數(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)換而計數(shù)曲柄角信號。即，曲柄角計數(shù)器在旋轉(zhuǎn)為正轉(zhuǎn)時增加計 數(shù)值并在旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時減少計數(shù)值。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)時，曲柄角計數(shù)器的計數(shù)值根據(jù)反 轉(zhuǎn)量減少。因此，即使出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，也能由曲柄角計數(shù)器的計數(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)，并計數(shù)曲柄角信號的出現(xiàn)次數(shù)以單純地增加計數(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，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時的時間點(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時的 時間點(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。與失效之前的計數(shù)值相比，曲柄角計數(shù) 器的計數(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(曲柄角計數(shù)器的計數(shù) 值)從實(shí)際曲柄角向提前側(cè)偏移。噴射正時和點(diǎn)火正時也從適當(dāng)?shù)恼龝r向提前側(cè)偏移。于 是，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)惡化，并且在最壞情況下可能損壞發(fā)動機(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))所需的時間作為預(yù)定曲柄角時間。根據(jù)當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間是否從前次 預(yù)定曲柄角時間(或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間)以預(yù)定值或更大值波動 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，曲柄角傳感器14在IOCA的周期內(nèi)輸出曲柄角信號。發(fā)動機(jī)控制電路18測量曲柄 角傳感器14輸出三個曲柄角信號所需的時間作為30-CA時間(圖5中的Τ30)。發(fā)動機(jī)控 制電路18利用30-CA時間Τ30計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
圖5示出在雖然發(fā)動機(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時間Τ30大 致從失效之前的長度減半。30-CA時間Τ30的這種突變超過了可能出現(xiàn)在發(fā)動機(jī)的實(shí)際加 速/減速期間的波動范圍。
在本實(shí)施方式中，關(guān)注失效之前和之后的30-CA時間Τ30的這種突變，基于當(dāng)前 30-CA時間Τ30[當(dāng)前]是否從前次30-CA時間Τ30 [前次]以預(yù)定值或更大值波動判定曲 柄角傳感器14中存在/不存在異常。
更具體地，當(dāng)前30-CA時間Τ30[當(dāng)前]相對于前次30-CA時間Τ30[前次]的波 動率首先如下計算。
波動率=Τ30 [當(dāng)前]/Τ30 [前次]
波動率與預(yù)定判定閾值相比。如果波動率等于或小于判定閾值，則暫行判定出現(xiàn) 異常，異常判定計數(shù)器增加一。為了便于在異常情況下的波動率(大約，0. 5)與正常情況下 的波動率(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)波動率變得等于或小于判定閾值時，前次30-CA時間 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)動機(jī)控制電 路18的RAM內(nèi)。當(dāng)下一次或隨后算出波動率時，當(dāng)前30-CA時間T30[當(dāng)前+η]相對于存 儲在存儲器內(nèi)的前次值T30H0LD的波動率如下計算。
波動率=Τ30[當(dāng)前+n]/T30H0LD(n= 1,2,....)
判定波動率是否等于或小于判定閾值。由異常判定計數(shù)器計數(shù)連續(xù)地判定波動率 等于或小于判定閾值的情況的次數(shù)。當(dāng)計數(shù)值到達(dá)預(yù)定值(比如，2)時，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，通過利用存儲在存儲器中的前次值T30H0LD算出的波動率在其 后變得大于判定閾值。因此，能夠防止由于噪音對異常的錯誤判定。
在本實(shí)施方式中，每次輸入曲柄角信號時，發(fā)動機(jī)控制電路18測量曲柄角信號的 脈沖寬度。發(fā)動機(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)基于波動率判定曲柄角傳感 器14為異常時，根據(jù)前次曲柄角信號和當(dāng)前曲柄角信號中任一個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，發(fā)動機(jī)控制電路18執(zhí)行 適當(dāng)?shù)氖ПｋU處理。比如，作為失效保險處理，發(fā)動機(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)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?？蛇x擇地，發(fā)動機(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和點(diǎn)火正時限制發(fā)動機(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，能夠防止對發(fā)動機(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)對異常的錯誤判定。
如果在SlOl判定發(fā)動機(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時間T30[當(dāng)前]相對于前次30-CA時間Τ30[前次]的波動率在 30-CA正時如下計算。每個30-CA正時曲柄角傳感器14輸出三個曲柄角信號。
波動率=Τ30[當(dāng)前]/Τ30 [前次]
然后，處理前進(jìn)至S103，其中，判定波動率是否等于或小于預(yù)定判定閾值。如果判 定波動率大于判定閾值，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判定波動率等于或小于判定閾值，則判定存在發(fā)生兩個脈沖失效的可能性。在兩個脈沖失效中，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時間T30 [前次]作為前次值T30H0LD 存儲在發(fā)動機(jī)控制電路18的存儲器內(nèi)，比如存儲在RAM內(nèi)。另外，用于計數(shù)判定波動率等 于或小于判定閾值的情況下的次數(shù)的異常判定計數(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(即，直到輸出三個曲柄角 信號)。當(dāng)?shù)竭_(dá)下一次30-CA正時時，處理前進(jìn)至S106。在S106，當(dāng)前30-CA時間T300 [當(dāng) 前+η]相對于存儲在存儲器內(nèi)的前次值T30H0LD的波動率如下計算。
波動率=Τ30[當(dāng)前+n]/T30H0LD(n= 1,2,....)
然后，處理前進(jìn)至S107，其中，判定波動率是否等于或小于預(yù)定判定閾值。如果判 定波動率大于判定閾值，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和異常判定計數(shù)器的計數(shù)值，程序終止。
如果在S107判定波動率等于或小于判定閾值，則判定存在發(fā)生兩個脈沖失效的 可能性，處理前進(jìn)至S109。在S109，異常判定計數(shù)器增加。
然后，在隨后的S110，判定異常判定計數(shù)器的計數(shù)值是否等于或大于預(yù)定值(比 如2)。如果計數(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 正時時，計算當(dāng)前30-CA時間T30[當(dāng)前+η]相對于存儲在存儲器中的前次值T30H0LD的波 動率。如果波動率等于或小于判定閾值，則異常判定計數(shù)器的計數(shù)值增加(在S109)。如果 波動率大于判定閾值，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和異常判定計數(shù)器的計數(shù)值(在S108)。
在該處理的重復(fù)中，如果在SllO判定異常判定計數(shù)器的計數(shù)值等于或大于預(yù)定 值，則在異常診斷中基于波動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，則判定基于波動率的曲柄角傳感器14的異常判定結(jié)果為錯誤，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的脈沖寬度與脈沖 寬度β或上限Max相符，則判定基于波動率的曲柄角傳感器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和點(diǎn)火正時，可限制發(fā)動機(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警顯示部分內(nèi)指示報警顯示或者 通過點(diǎn)亮或閃爍報警燈為駕駛員提供警示。S113的處理提供失效保險部分的功能。
根據(jù)上述實(shí)施方式，計算當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間相對于前次預(yù)定曲柄角時間的波動 率，基于該波動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，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)定曲柄角時間是否已從前次預(yù)定曲柄角時間 波動預(yù)定值或更大值的方法的例子，算出當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間相對于前次預(yù)定曲柄角時間 的波動率?？蛇x擇地，前次預(yù)定曲柄角時間相對于當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間的波動率可反向算 出?？蛇x擇地，由前次預(yù)定曲柄角時間與當(dāng)前預(yù)定曲柄角時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；曲柄角計數(shù)器，用于計數(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數(shù)器的計數(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 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 數(shù)器單純地計數(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間作為預(yù)定 曲柄角時間，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)定曲柄角時間是否從前次預(yù)定曲柄角時間或所述前次 預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間以預(yù)定值或更大值波動，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算所述當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間相對于所述前次預(yù)定曲柄角時間或 所述前次預(yù)定曲柄角時間之前的所述預(yù)定曲柄角時間的波動率，并基于所述波動率判定所 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)所述波動率變得等于或小于預(yù)定值時，所述異常診斷裝置將所述前次預(yù)定曲柄角時 間或所述前次預(yù)定曲柄角時間之前的所述預(yù)定曲柄角時間存儲在存儲裝置中，所述異常診斷裝置在所述波動率的下一次或隨后的計算中計算所述當(dāng)前預(yù)定曲柄角 時間相對于存儲在所述存儲裝置中的所述預(yù)定曲柄角時間的所述波動率，并判定所述波動 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，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，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，所述失效保險裝 置用于停止所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)或限制發(fā)動機(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間作為預(yù)定曲柄角時間。發(fā)動機(jī)控制電路(18)基于當(dāng)前預(yù)定曲柄角時間是否從前次預(yù)定曲柄角時間(或前次預(yù)定曲柄角時間之前的預(yù)定曲柄角時間)以預(yù)定值或更大值波動，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:豐田自動車株式會社