用于内燃机的反转检测装置转让专利
申请号 : CN200580023415.X
文献号 : CN100590436C
文献日 : 2010-02-17
发明人 : 桥爪胜志
申请人 : 丰田自动车株式会社
摘要 :
本发明涉及一种用于内燃机的反转检测装置。每当曲轴转过预定角度时，曲柄角传感器输出脉冲信号。ECU在脉冲信号的序列上执行消除处理，以获得用于确定曲柄角的剩余信号。当曲轴的转速变为低于预定阈值时，ECU延缓消除处理并且使用尚未经消除处理的脉冲信号确定曲柄角。ECU基于尚未经消除处理的脉冲信号检测曲轴的反转。当曲轴正转时，与脉冲信号的下降同步地操作曲柄计数器，而当曲轴反转时，与脉冲信号的上升同步地操作曲柄计数器。
权利要求 :
1.一种在具有输出轴的内燃机中使用的用于检测所述输出轴的反转 的装置，所述装置包括：传感器，所述传感器用于每当所述输出轴转过预定角度就输出脉冲信 号；
转角计算单元，所述转角计算单元用于执行从所述脉冲信号的序列消 除预定比例的所述脉冲信号的消除处理，并基于经所述消除处理获得的剩 余信号确定所述输出轴的转角；以及反转检测单元，所述反转检测单元用于基于所述脉冲信号检测所述输 出轴的反转；
其中当所述输出轴的转速变得低于预定的阈值时，所述转角计算单元 延缓所述消除处理，并基于尚未经所述消除处理的所述脉冲信号确定所述 输出轴的转角，并且所述反转检测单元基于尚未经所述消除处理的所述脉 冲信号检测所述输出轴的反转，其中，所述预定的阈值被设定为能够判断 所述输出轴的转速是否低得足以导致所述输出轴反转的值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，当所述脉冲信号的持续时间在 已经增大后开始减小时，所述反转检测单元检测到所述输出轴的反转。
3.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述输出轴包括与所述输出轴一体地转动的转子，所述转子具有多个 在所述输出轴的转动方向上以预定的角度间隔布置的可检测的元件；
所述传感器包括第一检测单元和第二检测单元，每当所述可检测的元 件中的任何一个经过时，每个所述检测单元都产生所述脉冲信号，当所述 输出轴正转时，所述第二检测单元在从所述第一检测单元产生所述脉冲信 号起经一延迟后产生与各可检测的元件相对应的脉冲信号；并且所述反转检测单元基于由所述第一检测单元产生的所述脉冲信号与由 所述第二检测单元产生的所述脉冲信号之间的对应关系检测所述输出轴的 反转。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述反转检测单元基于在所述 输出轴的正转和反转期间不同的、由所述第一检测单元产生的所述脉冲信 号与由所述第二检测单元产生的所述脉冲信号之间的对应关系检测所述输 出轴的反转。
5.根据权利要求3所述的装置，其中，紧接在由所述第一检测单元产 生的所述信号的电平发生变化后，当由所述第一检测单元产生的所述信号 和由所述第二检测单元产生的所述信号具有相同的电平时，所述反转检测 单元检测到所述输出轴的反转。
6.根据权利要求3所述的装置，其中，紧接在由所述第二检测单元产 生的所述信号的电平发生变化后，当由所述第一检测单元产生的所述信号 和由所述第二检测单元产生的所述信号具有不同的电平时，所述反转检测 单元检测到所述输出轴的反转。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，仅当所述输出轴的转速变得低 于所述预定的阈值时，所述反转检测单元基于尚未经所述消除处理的所述 脉冲信号执行所述输出轴的反转检测处理。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的反转检测装置。
背景技术
在内燃机中，典型地基于作为发动机输出轴的曲轴的转角检测布置在 各气缸中的活塞的位置。曲轴的转角称为曲柄角(°CA)。诸如燃料喷射 正时和点火正时的各种设置都与曲柄角相关联。
例如，通过曲柄转子(crank rotor)和曲柄角传感器检测曲柄角。曲 柄转子布置在曲轴上。曲柄角传感器布置成面对曲柄转子。
曲柄转子包括多个齿和一缺齿部分(teeth missing portion)。所述齿 在曲轴的转动方向上以相等的角度间隔布置。所述缺齿部分限定在缺少预 定数量的齿的部分处。随着曲柄转子的转动，各齿经过面对曲柄角传感器 的位置。每当检测到齿经过时，曲柄角传感器输出脉冲信号。当缺齿部分 经过面对曲柄角传感器的位置时，曲柄角传感器输出与脉冲信号不同的基 准位置信号。在基准位置信号输出时刻曲轴的转角位置设定为基准位置。 在基准位置信号输出后，曲柄计数器计数从曲柄角传感器输出的脉冲信号 的数量。基于脉冲信号的计数数量检测从基准位置开始的曲轴转角，或者 曲柄角。
当发动机运转时，曲轴沿一个方向转动。然而，当停止发动机时，曲 轴的转动方向会紧接在曲轴停止转动之前反向。以下，当发动机运转时曲 轴的转动称为“正转”。
如上所述，从曲柄角传感器输出的脉冲信号的数量被计数，并且基于 脉冲信号的计数数量检测曲柄角。如果当停止发动机时曲轴的转动反向， 必须从脉冲信号的计数数量减去在反转期间输出的脉冲信号的数量。然而， 在反转期间输出的脉冲信号的数量却反而被加到脉冲信号的计数数量上。 结果，当停止发动机时识别的曲柄角不准确。因此，当重新起动发动机时， 指示各活塞位置的识别的曲柄角保持不准确，直到检测到基准位置信号。 这样就无法进行燃料喷射和点火，直到检测到基准位置信号并正确地识别 出曲柄角。
如果可以检测曲轴的反转，就可以确定从脉冲信号的计数数量减去脉 冲信号的数量的时刻。在这种情况下，可以获得当停止发动机时曲轴停止 的位置。换言之，可以确定当停止发动机时曲轴的曲柄角。如果可以检测 当停止发动机时的曲柄角，则也可以容易地确定当重新起动发动机时的曲 柄角。这能够使得燃料喷射和点火在基准信号的检测之前进行。这将改善 发动机特性，如发动机起动性能。
日本专利特开No.2001-214791记载了一种以下述方式检测曲轴反转 的装置。如果当停止发动机时曲轴的转动反向，则发动机转速逐渐减小并 到达零。然后当反转开始时，发动机转速开始增大。发动机转速的这种变 化反映在脉冲信号的持续时间中。当脉冲信号的时间长度到达最大值时， 也就是说，当时间长度在已增大后开始减小时，该装置检测到曲轴的反转。
可以基于在信号消除处理后剩余的脉冲信号检测曲柄角。信号消除处 理从脉冲信号的序列消除预定比例的脉冲信号以获得用于检测曲柄角的剩 余信号，所述脉冲信号的序列在曲轴转动期间以相等的角度间隔输出。
例如，当曲柄转子的齿以10°的角度间隔布置时，在每10°CA的曲柄 角输出脉冲信号。基于通过消除每三个连续的脉冲信号中的两个获得的剩 余信号操作曲柄计数器。在这种情况下，在每30°CA的曲柄角操作计数器。 这样，与在每10°CA的曲柄角操作计数器时，也就是说，当未进行信号消 除处理时相比，用于检测曲柄角的处理器的负荷减小。这不需要高速处理 器就能检测曲柄角。
当执行信号消除处理时，用于检测曲柄角的处理器的负荷减小。然而， 当执行信号消除处理时，曲柄角的检测分辨率降低。如果日本专利特开No. 2001-214791的装置执行信号消除处理，则这会导致反转的错误检测。更具 体地，如果装置通过检测当反转开始时脉冲信号的变化识别曲轴的反转， 则信号消除处理会妨碍脉冲信号的该变化的检测。结果，装置会未能正确 地检测反转。为了避免这种情况，现有技术中的反转检测处理要求对于曲 柄角的高检测分辨率。这必然增大用于检测曲柄角的负荷。
当输出脉冲信号时上述计数器工作。换言之，在与脉冲信号的输出电 平的变化同步的时刻计数器工作。然而，如果无论曲轴正转还是反转计数 器都根据脉冲信号的上升时刻或下降时刻操作，则在曲轴反转期间无法正 确地检测曲柄角。将参照图11说明发生这种缺陷的示例。这里，脉冲信号 的上升指的是脉冲信号从低电平到高电平的变化，而脉冲信号的下降指的 是脉冲信号从高电平到低电平的变化。
图11示出在如下所述的条件(a)至(d)下发生缺陷的示例。
(a)曲柄角传感器在检测到曲柄转子的齿(脊段)时输出低电平信号， 而在检测到曲柄转子的相邻齿之间的部分(谷段)时输出高电平信号。
(b)在曲轴正转期间，当脉冲信号下降时，也就是说，当曲柄角传感 器的输出信号下降时，曲柄计数器的计数值(计数器值)增大。在曲轴反 转期间，当脉冲信号下降时，曲柄计数器的计数值减小。
(c)曲柄转子的齿以10°的角度间隔布置；
(d)在曲柄转子中，对应于由图11中的A所指示的齿的实际曲柄角 是110°CA。
如图11所示，在曲轴正转期间，当齿A的一个边缘(第一边缘)A1 经过面对曲柄角传感器的位置时传感器的输出下降，而当齿A的另一个边 缘(第二边缘)A2经过面对曲柄角传感器的位置时传感器的输出上升。然 后，当在齿A的第一边缘A1经过面对曲柄角传感器的位置后曲轴转过 10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布置成与齿A相邻的齿 B的第一边缘B1经过面对曲柄角传感器的位置，从而传感器的输出下降。 这样，每当传感器的输出下降时，曲柄计数器的计数值增大并且在曲柄角 上增加10°CA。结果，当对应于齿A的第一边缘A1检测到的曲柄角为 110°CA时，对应于齿B的第一边缘B1检测到的曲柄角为120°CA。在这 种情况下，曲轴的实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此一致。
当在齿B的第二边缘B2经过面对曲柄角传感器的位置后曲轴的转动 反向时，也就是说，当在曲柄角传感器检测到曲柄转子的谷段时曲轴的转 动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过面对曲柄角传感器的位置。曲柄 角传感器检测到齿B的经过。传感器的输出与第二边缘B2的经过同步地 下降。结果，曲柄计数器的计数值减小。检测到的曲柄角与第二边缘B2 的经过同步地变为110°CA。然而，当齿B的第一边缘B1经过面对曲柄角 传感器的位置时实际曲柄角方为110°CA。实际曲柄角与检测到的曲柄角相 互偏离对应于齿B的宽度的值。检测到的曲柄角是基于在比对应于实际曲 柄角的时刻早的时刻减小的曲柄计数器的值。如果当曲柄角传感器检测到 曲柄转子的脊段时曲轴的转动反向，则检测到的曲柄角是基于在从对应于 实际曲柄角的时刻推迟的时刻减小的曲柄计数器的值。
这样，如果曲柄计数器不顾曲轴的转动方向而根据脉冲信号的下降时 刻增大或减小，则曲柄计数器根据取决于曲轴是正转还是反转的不同齿边 缘的检测操作。换言之，对应于曲轴正转期间的下降信号的曲柄角与对应 于曲轴反转期间的下降信号的曲柄角彼此偏离。这样，在曲轴反转期间实 际曲柄角与检测到的曲柄角彼此偏离。结果，无法正确地检测曲柄角。同 样，当曲柄计数器的计数值在脉冲信号的上升时刻增大或减小时，在曲轴 反转期间也无法正确地检测曲柄角。
条件(a)至(d)仅是示例。可以设置与条件(a)至(d)不同的条 件。即使在不同条件下，如果计数器根据脉冲信号的上升时刻或下降时刻 工作而不考虑曲轴是正转还是反转，则在曲轴反转期间也无法正确地检测 曲柄角。
当检测到曲轴的反转时，通过监测脉冲信号的上升和下降或通过翻转 (invert)脉冲信号的波形，可在曲轴反转期间正确地检测曲柄角。然而， 这将增加检测曲柄角的负荷。
例如，通过曲柄转子(crank rotor)和曲柄角传感器检测曲柄角。曲 柄转子布置在曲轴上。曲柄角传感器布置成面对曲柄转子。
曲柄转子包括多个齿和一缺齿部分(teeth missing portion)。所述齿 在曲轴的转动方向上以相等的角度间隔布置。所述缺齿部分限定在缺少预 定数量的齿的部分处。随着曲柄转子的转动，各齿经过面对曲柄角传感器 的位置。每当检测到齿经过时，曲柄角传感器输出脉冲信号。当缺齿部分 经过面对曲柄角传感器的位置时，曲柄角传感器输出与脉冲信号不同的基 准位置信号。在基准位置信号输出时刻曲轴的转角位置设定为基准位置。 在基准位置信号输出后，曲柄计数器计数从曲柄角传感器输出的脉冲信号 的数量。基于脉冲信号的计数数量检测从基准位置开始的曲轴转角，或者 曲柄角。
当发动机运转时，曲轴沿一个方向转动。然而，当停止发动机时，曲 轴的转动方向会紧接在曲轴停止转动之前反向。以下，当发动机运转时曲 轴的转动称为“正转”。
如上所述，从曲柄角传感器输出的脉冲信号的数量被计数，并且基于 脉冲信号的计数数量检测曲柄角。如果当停止发动机时曲轴的转动反向， 必须从脉冲信号的计数数量减去在反转期间输出的脉冲信号的数量。然而， 在反转期间输出的脉冲信号的数量却反而被加到脉冲信号的计数数量上。 结果，当停止发动机时识别的曲柄角不准确。因此，当重新起动发动机时， 指示各活塞位置的识别的曲柄角保持不准确，直到检测到基准位置信号。 这样就无法进行燃料喷射和点火，直到检测到基准位置信号并正确地识别 出曲柄角。
如果可以检测曲轴的反转，就可以确定从脉冲信号的计数数量减去脉 冲信号的数量的时刻。在这种情况下，可以获得当停止发动机时曲轴停止 的位置。换言之，可以确定当停止发动机时曲轴的曲柄角。如果可以检测 当停止发动机时的曲柄角，则也可以容易地确定当重新起动发动机时的曲 柄角。这能够使得燃料喷射和点火在基准信号的检测之前进行。这将改善 发动机特性，如发动机起动性能。
日本专利特开No.2001-214791记载了一种以下述方式检测曲轴反转 的装置。如果当停止发动机时曲轴的转动反向，则发动机转速逐渐减小并 到达零。然后当反转开始时，发动机转速开始增大。发动机转速的这种变 化反映在脉冲信号的持续时间中。当脉冲信号的时间长度到达最大值时， 也就是说，当时间长度在已增大后开始减小时，该装置检测到曲轴的反转。
可以基于在信号消除处理后剩余的脉冲信号检测曲柄角。信号消除处 理从脉冲信号的序列消除预定比例的脉冲信号以获得用于检测曲柄角的剩 余信号，所述脉冲信号的序列在曲轴转动期间以相等的角度间隔输出。
例如，当曲柄转子的齿以10°的角度间隔布置时，在每10°CA的曲柄 角输出脉冲信号。基于通过消除每三个连续的脉冲信号中的两个获得的剩 余信号操作曲柄计数器。在这种情况下，在每30°CA的曲柄角操作计数器。 这样，与在每10°CA的曲柄角操作计数器时，也就是说，当未进行信号消 除处理时相比，用于检测曲柄角的处理器的负荷减小。这不需要高速处理 器就能检测曲柄角。
当执行信号消除处理时，用于检测曲柄角的处理器的负荷减小。然而， 当执行信号消除处理时，曲柄角的检测分辨率降低。如果日本专利特开No. 2001-214791的装置执行信号消除处理，则这会导致反转的错误检测。更具 体地，如果装置通过检测当反转开始时脉冲信号的变化识别曲轴的反转， 则信号消除处理会妨碍脉冲信号的该变化的检测。结果，装置会未能正确 地检测反转。为了避免这种情况，现有技术中的反转检测处理要求对于曲 柄角的高检测分辨率。这必然增大用于检测曲柄角的负荷。
当输出脉冲信号时上述计数器工作。换言之，在与脉冲信号的输出电 平的变化同步的时刻计数器工作。然而，如果无论曲轴正转还是反转计数 器都根据脉冲信号的上升时刻或下降时刻操作，则在曲轴反转期间无法正 确地检测曲柄角。将参照图11说明发生这种缺陷的示例。这里，脉冲信号 的上升指的是脉冲信号从低电平到高电平的变化，而脉冲信号的下降指的 是脉冲信号从高电平到低电平的变化。
图11示出在如下所述的条件(a)至(d)下发生缺陷的示例。
(a)曲柄角传感器在检测到曲柄转子的齿(脊段)时输出低电平信号， 而在检测到曲柄转子的相邻齿之间的部分(谷段)时输出高电平信号。
(b)在曲轴正转期间，当脉冲信号下降时，也就是说，当曲柄角传感 器的输出信号下降时，曲柄计数器的计数值(计数器值)增大。在曲轴反 转期间，当脉冲信号下降时，曲柄计数器的计数值减小。
(c)曲柄转子的齿以10°的角度间隔布置；
(d)在曲柄转子中，对应于由图11中的A所指示的齿的实际曲柄角 是110°CA。
如图11所示，在曲轴正转期间，当齿A的一个边缘(第一边缘)A1 经过面对曲柄角传感器的位置时传感器的输出下降，而当齿A的另一个边 缘(第二边缘)A2经过面对曲柄角传感器的位置时传感器的输出上升。然 后，当在齿A的第一边缘A1经过面对曲柄角传感器的位置后曲轴转过 10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布置成与齿A相邻的齿 B的第一边缘B1经过面对曲柄角传感器的位置，从而传感器的输出下降。 这样，每当传感器的输出下降时，曲柄计数器的计数值增大并且在曲柄角 上增加10°CA。结果，当对应于齿A的第一边缘A1检测到的曲柄角为 110°CA时，对应于齿B的第一边缘B1检测到的曲柄角为120°CA。在这 种情况下，曲轴的实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此一致。
当在齿B的第二边缘B2经过面对曲柄角传感器的位置后曲轴的转动 反向时，也就是说，当在曲柄角传感器检测到曲柄转子的谷段时曲轴的转 动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过面对曲柄角传感器的位置。曲柄 角传感器检测到齿B的经过。传感器的输出与第二边缘B2的经过同步地 下降。结果，曲柄计数器的计数值减小。检测到的曲柄角与第二边缘B2 的经过同步地变为110°CA。然而，当齿B的第一边缘B1经过面对曲柄角 传感器的位置时实际曲柄角方为110°CA。实际曲柄角与检测到的曲柄角相 互偏离对应于齿B的宽度的值。检测到的曲柄角是基于在比对应于实际曲 柄角的时刻早的时刻减小的曲柄计数器的值。如果当曲柄角传感器检测到 曲柄转子的脊段时曲轴的转动反向，则检测到的曲柄角是基于在从对应于 实际曲柄角的时刻推迟的时刻减小的曲柄计数器的值。
这样，如果曲柄计数器不顾曲轴的转动方向而根据脉冲信号的下降时 刻增大或减小，则曲柄计数器根据取决于曲轴是正转还是反转的不同齿边 缘的检测操作。换言之，对应于曲轴正转期间的下降信号的曲柄角与对应 于曲轴反转期间的下降信号的曲柄角彼此偏离。这样，在曲轴反转期间实 际曲柄角与检测到的曲柄角彼此偏离。结果，无法正确地检测曲柄角。同 样，当曲柄计数器的计数值在脉冲信号的上升时刻增大或减小时，在曲轴 反转期间也无法正确地检测曲柄角。
条件(a)至(d)仅是示例。可以设置与条件(a)至(d)不同的条 件。即使在不同条件下，如果计数器根据脉冲信号的上升时刻或下降时刻 工作而不考虑曲轴是正转还是反转，则在曲轴反转期间也无法正确地检测 曲柄角。
当检测到曲轴的反转时，通过监测脉冲信号的上升和下降或通过翻转 (invert)脉冲信号的波形，可在曲轴反转期间正确地检测曲柄角。然而， 这将增加检测曲柄角的负荷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机的反转检测装置，该反转检测装 置用于检测输出轴的反转并用于检测在输出轴反转期间的输出轴转角，其 精度改善而不增大用于这种检测的负荷。
本发明的一个方面是一种在具有输出轴的内燃机中使用的用于检测所 述输出轴的反转的装置。该装置包括传感器，该传感器用于每当输出轴转 过预定角度就输出脉冲信号。一转角计算单元执行从所述脉冲信号的序列 消除预定比例的所述脉冲信号的消除处理，并基于经所述消除处理获得的 剩余信号确定所述输出轴的转角。一反转检测单元基于所述脉冲信号检测 所述输出轴的反转。当所述输出轴的转速变得低于预定的阈值时，所述转 角计算单元延缓(暂停，suspend)所述消除处理，并基于尚未经所述消除 处理的所述脉冲信号确定所述输出轴的转角，并且所述反转检测单元基于 尚未经所述消除处理的所述脉冲信号检测所述输出轴的反转。
本发明的另一方面是一种在具有输出轴的内燃机中使用的用于检测所 述输出轴的反转的装置。该装置包括传感器，该传感器用于每当输出轴转 过预定角度就输出脉冲信号。一转角计算单元包括用于执行与所述脉冲信 号的上升和下降同步的计数操作的计数器。该转角计算单元基于所述计数 器的计数值确定所述输出轴的转角。一反转检测单元基于所述脉冲信号检 测所述输出轴的反转。当所述输出轴正转时，所述转角计算单元使所述计 数器执行与所述脉冲信号的上升和下降中的一个同步的所述计数操作，而 当所述反转检测单元检测到所述输出轴的反转时，所述转角计算单元使所 述计数器执行与所述脉冲信号的上升和下降中的另一个同步的所述计数操 作。
本发明的其它方面和优点将从以下说明变得明显，以下说明与附图相 结合，示例性地说明了本发明的原理。
本发明的一个方面是一种在具有输出轴的内燃机中使用的用于检测所 述输出轴的反转的装置。该装置包括传感器，该传感器用于每当输出轴转 过预定角度就输出脉冲信号。一转角计算单元执行从所述脉冲信号的序列 消除预定比例的所述脉冲信号的消除处理，并基于经所述消除处理获得的 剩余信号确定所述输出轴的转角。一反转检测单元基于所述脉冲信号检测 所述输出轴的反转。当所述输出轴的转速变得低于预定的阈值时，所述转 角计算单元延缓(暂停，suspend)所述消除处理，并基于尚未经所述消除 处理的所述脉冲信号确定所述输出轴的转角，并且所述反转检测单元基于 尚未经所述消除处理的所述脉冲信号检测所述输出轴的反转。
本发明的另一方面是一种在具有输出轴的内燃机中使用的用于检测所 述输出轴的反转的装置。该装置包括传感器，该传感器用于每当输出轴转 过预定角度就输出脉冲信号。一转角计算单元包括用于执行与所述脉冲信 号的上升和下降同步的计数操作的计数器。该转角计算单元基于所述计数 器的计数值确定所述输出轴的转角。一反转检测单元基于所述脉冲信号检 测所述输出轴的反转。当所述输出轴正转时，所述转角计算单元使所述计 数器执行与所述脉冲信号的上升和下降中的一个同步的所述计数操作，而 当所述反转检测单元检测到所述输出轴的反转时，所述转角计算单元使所 述计数器执行与所述脉冲信号的上升和下降中的另一个同步的所述计数操 作。
本发明的其它方面和优点将从以下说明变得明显，以下说明与附图相 结合，示例性地说明了本发明的原理。
附图说明
通过参考目前优选实施例的以下说明和附图可最好地理解本发明及其 目的和优点，在附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的反转检测器的结构和应用该反转 检测器的内燃机的结构的简图；
图2是示出曲柄角传感器和曲柄转子的正视图；
图3是包括在图2所示的曲柄转动传感器中的检测器元件的局部放大 视图；
图4A是第一实施例中的反转检测状态的示意图，其中在曲柄角传感 器正在检测曲柄转子的谷段时曲轴从正转切换到反转；
图4B是第一实施例中的反转检测状态的示意图，其中在曲柄角传感 器正在检测曲柄转子的脊段时曲轴从正转切换到反转；
图5是示出第一实施例中的曲柄计数器设定处理的流程图；
图6是示出与图5的曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的一个示 例的示意图；
图7A是本发明第二实施例中的正转曲柄角信号和反转曲柄角信号的 输出状态的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的谷段时曲轴 从正转切换到反转；
图7B是来自第二实施例中的正转曲柄角信号和反转曲柄角信号的输 出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的脊段时曲轴从正转 切换到反转；
图8A是来自第二实施例中的正转曲柄角信号、反转曲柄角信号和正/ 反转识别信号的输出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的 谷段时曲轴从反转切换到正转；
图8B是来自第二实施例中的正转曲柄角信号、反转曲柄角信号和正/ 反转识别信号的输出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的 脊段时曲轴从反转切换到正转；
图9是示出第二实施例中的曲柄计数器设定处理的流程图；
图10是示出与图9的曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的一个示 例的示意图；
图11是示出现有技术中的曲柄角检测的一个示例的示意图。
图1是示出根据本发明第一实施例的反转检测器的结构和应用该反转 检测器的内燃机的结构的简图；
图2是示出曲柄角传感器和曲柄转子的正视图；
图3是包括在图2所示的曲柄转动传感器中的检测器元件的局部放大 视图；
图4A是第一实施例中的反转检测状态的示意图，其中在曲柄角传感 器正在检测曲柄转子的谷段时曲轴从正转切换到反转；
图4B是第一实施例中的反转检测状态的示意图，其中在曲柄角传感 器正在检测曲柄转子的脊段时曲轴从正转切换到反转；
图5是示出第一实施例中的曲柄计数器设定处理的流程图；
图6是示出与图5的曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的一个示 例的示意图；
图7A是本发明第二实施例中的正转曲柄角信号和反转曲柄角信号的 输出状态的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的谷段时曲轴 从正转切换到反转；
图7B是来自第二实施例中的正转曲柄角信号和反转曲柄角信号的输 出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的脊段时曲轴从正转 切换到反转；
图8A是来自第二实施例中的正转曲柄角信号、反转曲柄角信号和正/ 反转识别信号的输出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的 谷段时曲轴从反转切换到正转；
图8B是来自第二实施例中的正转曲柄角信号、反转曲柄角信号和正/ 反转识别信号的输出的示意图，其中在曲柄角传感器正在检测曲柄转子的 脊段时曲轴从反转切换到正转；
图9是示出第二实施例中的曲柄计数器设定处理的流程图；
图10是示出与图9的曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的一个示 例的示意图；
图11是示出现有技术中的曲柄角检测的一个示例的示意图。
具体实施方式
现在将参照图1至图6说明根据本发明第一实施例的内燃机反转检测 器。
图1是示出应用第一实施例的反转检测器的汽油机1的结构及其外围 设备的示意图。
汽油机1的气缸体2包括多个气缸4(图1仅示出一个)。各气缸4 容纳有活塞5。各活塞5通过连杆6连接到曲轴7，该曲轴7是发动机1 的输出轴。
在气缸体2的上部上安装有气缸盖3。在各气缸4中，在活塞5的顶 端与气缸盖3之间形成有燃烧室8。气缸盖3包括用于各气缸4的火花塞 11以点燃在相应的燃烧室8中的空气-燃料混合物。
火花塞11连接到点火线圈48上。该点火线圈48与点火器47连接。
气缸盖3包括用于各气缸4的进气口9和排气口10。进气口9用作用 于使空气进入燃烧室8的通道。排气口10提供用于从燃烧室8排气的通道。 进气口9具有开启和关闭进气口9的进气门12。排气口10具有开启和关 闭排气口10的排气门13。此外，为各气缸4布置的燃料喷射阀35将燃料 喷射到进气口9中。
进气口9连接至进气道20。排气口10连接至排气道30。在进气道20 中布置有节气门23，该节气门23的开度由基于加速踏板的操作驱动的致 动器22调节。通过改变节气门23的开度调节吸入燃烧室8中的空气量。
汽油机1还包括用于检测发动机的运转状态的各种传感器。例如，在 曲轴7上布置有与曲轴7一体地转动的曲柄转子41。在曲柄转子41附近 布置有曲柄角传感器40，该曲柄角传感器40用于检测曲轴7的转角，或 者曲柄角。基于曲柄角传感器40的检测信号计算曲轴7的转角位置，或者 曲柄角，以及发动机转速NE。布置在节气门23附近的节气门开度传感器 44检测节气门23的开度TA(节气门开度TA)。布置在节气门23上游的 空气流量计45检测进气量QA，该进气量是流入进气道20的进气的量。
一电子控制单元(ECU)50执行用于汽油机1的各种控制，如点火正 时控制和燃料喷射控制。ECU 50主要由包括中央处理单元(CPU)的微 型计算机构成。例如，ECU 50包括预存各种程序和脉谱图等的只读存储 器(ROM)、用于临时存储CPU的计算结果等的随机存取存储器(RAM)、 定时计数器、输入接口和输出接口。
来自诸如曲柄角传感器40、节气门开度传感器44、空气流量计45和 冷却液温度传感器46的各种传感器的输出信号输入到输入接口中。这样， 传感器用于检测汽油机1的运转状态。
输出接口经由相应的驱动电路等连接至燃料喷射阀35、火花塞11、节 气门23的致动器22等。基于来自上述传感器的信号，ECU 50控制例如 从燃料喷射阀35的燃料喷射、火花塞11的放电以及致动器22的驱动。更 具体地，诸如使用火花塞11的点火正时和使用燃料喷射阀35的燃料喷射 正时的各种设置都与检测到的曲柄角相关联。
现在将参照图2和图3说明第一实施例中的曲柄角检测。
图2示出曲柄角传感器40和曲柄转子41的结构和布置。曲柄角传感 器40每当检测到多个齿41a中的一个经过时输出脉冲信号，所述多个齿 41a形成在曲柄转子41的周表面上。在三十六个齿以相等角度间隔形成在 曲柄转子41上的情况下，除去两个连续的齿以便使曲柄转子41的周表面 包括三十四个齿41a。除去两个齿的部分称为缺齿部分41b。曲柄转子41 的周表面上两个相邻的齿41a之间的各段称为谷段41c。可以根据例如曲 柄角的检测分辨率设置齿41a的数量和对应于缺齿部分41b的缺齿的数量。
图3示出包括在曲柄角传感器40中的检测器元件的布置状态。
如图3所示，曲柄角传感器40包括第一检测器元件40a和第二检测器 元件40b。在曲轴7正转期间，第一检测器元件40a检测一个齿41a的经 过，并且第二检测器元件40b继而检测已由第一检测器元件40a检测的同 一齿41a的经过。
来自检测齿41a的经过的第一检测器元件40a和第二检测器元件40b 的输出都经过A/D转换以产生脉冲信号。第一检测器元件40a和转换第一 检测器元件40a的输出的A/D转换器等形成第一检测单元。同样，第二检 测器元件40b和转换第二检测器元件40b的输出的A/D转换器等形成第二 检测单元。
在第一实施例中，进行AD转换以便在正在检测曲柄转子41的齿41a (脊段)时使脉冲信号设置在低电平，而在正在检测曲柄转子41的谷段 41c时使脉冲信号设置在高电平。更具体地，在一个齿41a的经过期间， 当检测到该齿41a的相对于正转方向位于前面的一个边缘(第一边缘41a1) 时，脉冲信号的电平从高电平切换到低电平，而当检测到该齿41a的另一 个边缘(第二边缘41a2)时，脉冲信号的电平从低电平切换到高电平。这 样，在检测到各边缘41a1和41a2时脉冲信号的输出电平切换。基于第一 检测器元件40a的检测结果输出的脉冲信号用作曲柄角信号CKP。可替换 地，可进行A/D转换，以便当正在检测曲柄转子41的齿41a(脊段)时使 脉冲信号设置在高电平，而当正在检测曲柄转子41的谷段41c时使脉冲信 号设置在低电平。
当结合使用曲柄角传感器40和曲柄转子41时，在曲轴7转动期间曲 柄角传感器40输出对应于各齿41a的脉冲信号。换言之，在曲轴7转动期 间，曲柄角传感器40每10°CA的曲柄角输出曲柄角信号CKP。在缺齿 部分41b经过期间，曲柄角传感器40输出指示该缺齿部分41b的经过的 基准位置信号。在这种情况下，曲柄角传感器40输出对于30°CA的曲柄 角的脉冲信号。曲柄角传感器40每360°CA的曲柄角输出一基准位置信 号。当基准位置信号输出时，ECU 50的曲柄计数器CR复位为零。之后， 曲柄计数器CR如此操作，使得每当曲柄角信号CKP输出时其计数值增加 一。
尽管对于每10°CA的曲柄角输出曲柄角信号CKP，但是基于经信号 消除处理获得的剩余信号操作曲柄计数器CR。该信号消除处理从每三个 连续的曲柄角信号CKP消除两个。作为信号消除处理的结果，每30°CA 的曲柄角操作曲柄计数器CA。在这种情况下，与每10°CA的曲柄角操 作曲柄计数器CA时，即未进行信号消除处理时相比，用于检测曲柄角的 计算负荷减小。这使得能够检测到曲柄角，而无需使用高速处理器(例如 CPU等)。基于以上述方式操作的曲柄计数器CR的值计算相对于基准位 置曲轴7的转角，或者曲柄角。可以根据例如曲柄角的检测分辨率设置待 消除的信号的数量。基于来自曲柄角传感器40的输出信号的曲柄角计算处 理对应于由转角计算单元执行的处理。
当发动机1运转时，曲轴7沿一个方向转动。然而，当停止发动机1 时，紧接在曲轴7停止转动之前曲轴7的转动方向可能会反向。因此，需 要确定曲轴7是否处于反转。在曲轴7的反转的检测期间，操作曲柄计数 器CR使得每当曲柄角信号CKP输出时其计数值减小。这样，曲柄计数器 CR以不同于根据曲轴7是否处于正转或反转的方式工作。这使得能够正 确检测当发动机1停止时的曲柄角。
在第一实施例中，当发动机1停止时检测到的曲柄角，或者更具体地， 当曲轴7停止转动时检测到的曲柄角，存储在ECU 50的RAM中。存储 在RAM中的曲柄角设定为初始值，当下一次起动发动机1并且曲轴7重 新开始转动时使用该初始值。这使得能够在起动发动机时容易地获得准确 的曲柄角。结果，当起动发动机时，可迅速进行燃料喷射和点火，而不必 等待直到检测到基准位置信号。这改善了发动机特性，如起动性能和废气 排放。
现在将参照图4A和图4B说明第一实施例中反转的检测。
首先，图4A示出当曲柄角传感器40正在检测谷段41c时曲轴7的转 动反向这种情况的检测。
如上所述，两个检测器元件，即第一检测器元件40a和第二检测器元 件40b，检测曲柄转子41的一个齿41a的经过。在曲轴7正转期间，第一 检测器元件40a首先检测齿41a，然后第二检测器元件40b检测同一齿41a。 这样，在齿41a的经过期间，基于第一检测器元件40a的检测结果的脉冲 信号的输出时刻与基于第二检测器元件40b的检测结果的脉冲信号的输出 时刻略有区别。如图4A所示，在曲轴7正转期间，首先由第一检测器元 件40a检测到一个齿A，然后由第二检测器元件40b检测到同一齿A。此 外，首先由第一检测器元件40a检测到布置成与检测到的齿A相邻的齿B， 然后由第二检测器元件40b检测到同一齿B。在曲轴7正转期间，第一检 测单元的输出电平首先从高电平切换到低电平，然后第二检测单元的输出 电平从高电平切换到低电平。因此，如果紧接在第一检测单元的输出电平 切换之后，或者紧接在一边缘之后，第一检测单元的输出电平和第二检测 单元的输出电平彼此不同，则认为曲轴7处于正转。这样，当第一检测单 元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这样的方式彼此不同时，将曲 轴7确定为正在正转，并且将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别信号 FL设置在高电平。
当在曲柄角传感器40正在检测谷段41c(第一检测单元的输出电平和 第二检测单元的输出电平都为高电平)时曲轴7的转动反向时，首先由第 二检测器元件40b检测到一个齿B，然后由第一检测器元件40a检测到同 一齿B。首先由第二检测器元件40b检测到布置成与检测到的齿B相邻的 齿A，然后由第一检测器元件40a检测到同一齿A。因此，在曲轴7反转 期间，第二检测单元的输出电平首先由高电平切换到低电平，然后第一检 测单元的输出电平也由高电平切换到低电平。因而，如果紧接在第一检测 单元的输出电平切换之后或紧接在一边缘之后第一检测单元的输出电平和 第二检测单元的输出电平彼此一致，则认为曲轴7处于反转。这样，当第 一检测单元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这种方式彼此一致 时，确定曲轴7正在反转并将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别信号 FL设置为低电平。
接下来，图4B示出当曲柄角传感器40正在检测齿41a(脊段)时曲 轴7的转动反向这种情况的检测。
如图4B所示，以与当曲柄角传感器40正在检测谷段时曲轴7发生反 转相同的方式，检测当曲柄角传感器40正在检测脊段时发生的曲轴7的反 转。更具体地，当在曲柄角传感器40正在检测齿41a(第一检测单元的输 出电平和第二检测单元的输出电平都为低)时曲轴7的转动反向时，首先 由第二检测器元件40b检测到形成在齿B与齿A之间的一个谷段41c，然 后由第一检测器元件40a检测到同一谷段41c。随后，首先由第二检测器 元件40b检测到齿A，然后由第一检测器元件40a检测到同一齿A。因此， 在曲轴7反转期间，第二检测单元的输出电平首先由低电平切换到高电平， 然后第一检测单元的输出电平由低电平切换到高电平。因而，如果紧接在 第一检测单元的输出电平切换之后或紧接在一边缘之后第一检测单元的输 出电平和第二检测单元的输出电平彼此一致，则认为曲轴7处于反转。这 样，当第一检测单元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这种方式彼 此一致时，确定曲轴7正在反转并将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别 信号FL设置为低电平。
这样，在第一实施例中，基于第一检测单元的输出电平与第二检测单 元的输出电平之间的对应关系检测曲轴7的反转。
在第一实施例中，基于紧接在第一检测单元的输出电平切换之后第一 检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关系检测曲轴 7的反转。可替换地，可基于紧接在第二检测单元的输出电平切换之后第 一检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关系检测曲 轴7的反转。紧接在第二检测单元的输出电平切换之后的输出电平之间的 对应关系与紧接在第一检测单元的输出电平切换之后的输出电平之间的对 应关系相反。因此，当紧接在第二检测单元的输出电平切换之后第一检测 单元的输出电平与第二检测单元的输出电平彼此不同时，可确定曲轴7正 在反转。此外，当曲轴7正转时，可将正/反转识别信号FL设置为低电平， 而当曲轴7反转时，可将正/反转识别信号FL设置为高电平。上述基于来 自曲柄角传感器40的输出信号的曲轴7的反转检测处理对应于由反转检测 单元执行的处理。
现在将参照图5说明在曲轴7正转期间及反转期间曲柄计数器CR的 操作。
图5示出用于在曲轴7正转期间及反转期间设置曲柄计数器CR的程 序。该处理由ECU 50以预定周期反复执行。
一旦该处理开始，ECU 50首先判断当前发动机转速NE是否小于阈值 α(S100)。在该步骤中，判断曲轴7反转的可能性，因为当发动机转速 高时，如发动机处于正常运转状态时，曲轴的转动不会反向。阈值α设定 为适当的值，该值能够判断当前发动机转速NE是否低得足以导致曲轴7 反转。在第一实施例中，阈值α设定为400rpm。
当发动机转速NE大于或等于阈值α(S100中为否)时，启动(enable) 用于消除曲柄角信号CKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设定基 准位置的处理的执行。然后设定正转用有效边缘(S140)。该有效边缘是 各齿41a的边缘中的一个。特别地，该有效边缘是改变曲柄计数器CR的 计数值的边缘。将导致经过信号消除处理的曲柄角信号CKP的脉冲信号 下降的边缘设定为正转用有效边缘。换言之，当信号的输出电平从高电平 切换到低电平时检测到的边缘设定为正转用有效边缘。
接下来，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测到有效边缘 (S150)。当未检测到正转用有效边缘(S150中为否)时，处理暂时终止。 当检测到正转用有效边缘(S150中为是)时，增大曲柄计数器CR的计数 值(S160)。例如，曲柄计数器CR的计数值增大三。换言之，曲柄计数 器CR的计数值增大与30°CA的曲柄角对应的量。然后处理暂时终止。
当在步骤S100中发动机转速NE小于阈值α(S100中为是)时，ECU 50判断是否已给出停止发动机的请求(发动机停止请求)(S110)。在以 下情况下ECU 50可判定已给出发动机停止请求，即，当点火开关关闭时 或当在设有用于自动起动或停止发动机的功能的车辆中已给出自动停止请 求时。当未给出发动机停止请求(S110中为否)时，执行与当步骤S100 中的判断结果为否定时执行的处理相同的处理。
当发动机转速NE小于阈值α并且已给出发动机停止请求(S110中为 是)时，ECU 50判定曲轴7的转动正在反向的可能性高。这样，ECU 50 延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设 定基准位置的处理(S120)。延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理的原 因如下。
当发动机转速NE低于预定水平时，即，当诸如在停止发动机时发动 机以低转速运转时，曲轴7的转动通常反向。当发动机转速NE低于预定 阈值α时，延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理以启动基于未经过信号 消除处理的曲柄角信号CKP的曲轴7反转的检测。这样，当发动机正在 以低转速运转时曲柄角的检测分辨率高。这能够准确地检测曲轴7的反转。 当发动机以低速运转时，在较长的间隔中输出曲柄角信号CKP。这为基于 曲柄角信号CKP的曲柄角计算提供了充足的时间。因此，即使当发动机 转速低时不执行信号消除处理，用于检测曲柄角的计算负荷也不高。这样， 当发动机转速NE小于阈值α时，延缓信号消除处理并以高曲柄角检测分 辨率检测曲轴7的反转。这能够准确地检测曲轴7的反转，而不增大用于 检测曲柄角的计算负荷。
延缓用于基于缺齿部分41b的检测设定基准位置的处理的原因如下。 当曲柄角传感器正在检测缺齿部分41b时，与当曲柄角传感器40正在检测 存在的齿41a时相比，齿41a的缺失导致在较长的间隔后输出脉冲信号， 或者曲柄角信号CKP。当曲轴7的转动反向时，发动机转速NE急剧降低。 这样，当曲轴7的转动反向时，正在检测齿41a的曲柄角传感器40会以与 如同曲柄角传感器40正在检测缺齿部分41b一样的方式在长的间隔后输出 曲柄角信号CKP。因此，当发动机转速NE低于预定阈值α时，即，当曲 轴7的转动正在反向的可能性高时，可能会错误地输出指示缺齿部分41b 的基准位置信号，并且可能会基于输出的基准位置信号错误地复位曲柄计 数器CR。为了避免这种情况，当发动机速NE低于阈值α时，延缓用于基 于缺齿部分41b的检测设定基准位置的处理。此外，基于曲柄计数器CR 的当前值设定基准位置。更具体地，当基于曲柄计数器CR的计数值计算 的曲柄角到达360°CA时，复位曲柄计数器CR。这防止了在曲轴7反转期 间错误地检测曲柄角。
在延缓这些处理后，ECU 50接下来判断曲轴7是否在反转(S130)。 基于上述正/反转识别信号FL处于高电平还是低电平来检测反转。当正/ 反转识别信号处于高电平时，判定曲轴7为正在正转(S130中为否)。这 样，执行步骤S140和S150。由于延缓了信号消除处理，在步骤S140中将 当曲柄角信号CKP的脉冲信号下降时检测到的边缘，即，当该信号的输 出电平从高电平切换到低电平时检测到的边缘，设定为正转用有效边缘。 当检测到有效边缘(S150中为是)时，增大曲柄计数器CR的计数值(S160)。 由于延缓了信号消除处理，曲柄计数器CR的计数值增大一。换言之，曲 柄计数器CR的计数值增大与10°CA的曲柄角对应的量。然后该处理暂时 终止。
当正/反转识别信号FL处于低电平并且在步骤S130中曲轴7在反转 (S130中为是)时，设定反转用有效边缘(S170)。对于未经过信号消除 处理的曲柄角信号CKP，将当曲柄角信号CKP的脉冲信号上升时检测到 的边缘，即，当该信号的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘， 设定为反转用有效边缘。该边缘与设定为正转用有效边缘的边缘不同。这 样，当检测到曲轴7反转时，设定反转用有效边缘以便通过脉冲信号的上 升时刻和下降时刻中不同于在曲轴7正转期间操作曲柄计数器CR的时刻 的另一个时刻操作曲柄计数器CR。
接下来，ECU 50判断是已否由曲柄角传感器40检测到该有效边缘 (S180)。当未检测到反转用有效边缘(S180中为否)时，该处理暂时终 止。当检测到反转用有效边缘(S180中为是)时，曲柄计数器CR减小 (S190)。由于延缓了信号消除处理，曲柄计数器CR的值减小一。换言 之，曲柄计数器CR的计数值减小与10°CA的曲柄角对应的量。然后该处 理暂时终止。
图6示出与曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的示例。图6尤其 示出由于低发动机转速延缓曲柄角信号CKP消除处理时的检测。在图6 中，在多个齿41a中，对应于齿A的实际曲柄角为110°CA。
如图6所示，在曲轴7正转期间，当曲柄转子41的齿A的一个边缘 (第一边缘)A1经过曲柄角传感器40附近时，曲柄角信号CKP下降，而 当该齿A的另一个边缘(第二边缘)A2经过曲柄角传感器40附近时，曲 柄角信号CKP上升。因而，当在齿A的第一边缘A1经过曲柄角传感器 40附近后曲轴7转过10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布 置成与齿A相邻的齿B的一个边缘(第一边缘)B1经过曲柄角传感器40 附近，从而曲柄角信号CKP下降。在曲轴7正转期间，将当曲柄角信号 CKP的脉冲信号下降时检测到的边缘，即，当该信号的输出电平从高电平 切换到低电平时检测到的边缘，设定为有效边缘。这样，每当曲柄角信号 CKP下降时曲柄计数器CR的计数值增大并且曲柄角增加10°CA。当与齿 A的第一边缘A1相对应的检测到的曲柄角为110°CA时，与齿B的第一 边缘B1相对应的检测到的曲柄角为120°CA。在这种情况下，曲轴7的实 际曲柄角和检测到的曲柄角彼此一致。
当在齿B的另一个边缘(第二边缘B2)经过曲柄角传感器40附近后 曲轴7的转动反向时，即，当在曲柄角传感器40正在检测曲柄转子41的 谷段时曲轴7的转动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过曲柄角传感器 40附近。曲柄角传感器40检测到齿B的经过。曲柄角信号CKP与第二边 缘B2的经过同步地下降。
如果对于正转和反转有效边缘如同在现有技术中一样未改变，则曲柄 计数器CR将与第二边缘B2的经过同步地减小，如图6中的双点划线所 示。换言之，与第二边缘B2的经过同步地检测到的曲柄角将会是110°CA。 然而，当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器40附近时实际曲柄角为 110°CA。这样，实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此偏离与齿B的宽度对应 的角度。结果，将无法准确地检测曲柄角。
然而，在第一实施例中，对于正转和反转有效边缘改变。当基于低电 平的正/反转识别信号FL识别曲轴7的反转时，将当曲柄角信号CKP上 升时检测到的边缘设定为操作曲柄计数器CR的有效边缘。换言之，将当 曲柄角信号CKP的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘设定 为有效边缘。这样，即使曲轴7的转动反向并且齿B的第二边缘B2再次 经过曲柄角传感器40附近由此导致曲柄角信号CKP下降时，曲柄计数器 CR也不与该信号的下降同步地减小。当曲轴7进一步转过与齿B的宽度 对应的角度时，曲柄计数器CR减小。换言之，当齿B的第一边缘B1经 过曲柄角传感器40附近并且曲柄角信号CKP与第一边缘B1的经过同步 地上升时，曲柄计数器CR减小并且从检测到的曲柄角减去10°CA。当曲 轴7的转动反向时实际曲柄角为120°CA。当齿B的第一边缘B1经过曲柄 角传感器40附近时，实际曲柄角继而变为110°CA。检测到的曲柄角也与 实际曲柄角的这种变化同步地减小。这使得能够在曲轴7反转期间准确地 检测曲柄角。
在第一实施例中，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作曲柄计 数器CR。这提高了在曲轴7反转期间曲柄角的检测精度。如上所述，与 当监控曲柄角信号CKP的脉冲信号的上升和下降时或当在检测到曲轴7 反转时翻转脉冲信号的波形时相比，防止了用于检测曲柄角的计算负荷增 大。这提高了在曲轴7反转期间的曲柄角检测精度，而不增大用于检测曲 柄角的计算负荷。
第一实施例的反转检测器具有以下优点。
(1)当发动机转速NE低于预定阈值α时，延缓用于消除曲柄角信号 CKP的处理。在这种情况下，基于未经过消除处理的曲柄角信号CKP的 脉冲信号检测曲轴7的反转。这样，当发动机转速低时，曲柄角的检测分 辨率高并且准确地检测曲轴7的反转。当发动机转速低时，在较长的间隔 后输出曲柄角信号CKP。因此，确保了用于基于曲柄角信号CKP计算曲 柄角所需的充足的时间。因此，即使当发动机转速低时延缓了信号消除处 理，也防止了用于检测曲柄角的计算负荷的增大。这提高了在曲轴7反转 期间的检测精度，而不增大用于检测曲柄角的计算负荷。
(2)在与曲柄角信号CKP的脉冲信号的输出电平的切换同步的时刻 操作曲柄计数器CR。此外，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作 曲柄计数器CR。这样，在曲轴7反转期间，与信号的上升对应地检测在 曲轴7正转期间与信号的下降对应地检测的曲柄角。结果，在曲轴7反转 期间，实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此一致。这使得能够在曲轴7反转 期间准确地检测曲柄角。
在第一实施例中，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作曲柄计 数器CR。这提高了在曲轴7反转期间的曲柄角的检测精度。这提高了在 曲轴7反转期间的曲柄角的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角的计算 负荷。
(3)在曲轴7正转期间，在曲柄角信号CKP的脉冲信号的下降时刻 操作曲柄计数器CR。此外，当识别出曲轴7的反转时，与在曲轴7正转 期间操作曲柄计数器CR的时刻不同，在脉冲信号的上升时刻操作曲柄计 数器CR。这样，根据曲轴7是正转还是反转在不同的时刻操作曲柄计数 器CR。
(4)曲柄角传感器40包括第一检测单元和第二检测单元。第一检测 单元检测一个齿41a的经过并输出对应于齿41a的脉冲信号。第二检测单 元检测已由第一检测单元检测到的同一齿41a的经过，并输出对应于齿41a 的脉冲信号。在曲轴7正转期间，首先从第一检测单元输出脉冲信号，然 后从第二检测单元输出脉冲信号。在曲轴7反转期间，首先从第二检测单 元输出脉冲信号，然后从第一检测单元输出脉冲信号。这样，在曲轴7正 转期间第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关 系不同于在曲轴7反转期间第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平之间的对应关系。在第一实施例中，基于输出电平之间的对应关系 检测曲轴7的反转。更具体地，在曲轴7反转期间，第二检测单元的输出 电平首先切换，然后第一检测单元的输出电平切换。这样，当紧接在第一 检测单元的输出电平切换后第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平彼此一致时，判定曲轴7为正在反转。这确保了曲轴7的反转的检 测。
现在将参照图7A至图10说明根据本发明的第二实施例的内燃机反转 检测器。
在第二实施例中，基于来自第一检测单元的输出信号输出两种曲柄角 信号，即，正转用曲柄角信号FCKP和反转用曲柄角信号RCKP。
曲柄计数器CR的操作时刻按以下方式预先设定。在正转用曲柄角信 号FCKP中的脉冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。在反转用曲柄角 信号RCKP中的脉冲信号的上升时刻，即，在与由正转用曲柄角信号FCKP 操作曲柄计数器CR的时刻不同的时刻，操作曲柄计数器CR。
这样，除了从曲柄角传感器40输出两种曲柄角信号，并且对于正转用 曲柄角信号和反转用曲柄角信号将曲柄计数器CR的操作时刻预先设定为 在不同时刻之外，第二实施例与第一实施例相同。
现在将集中说明根据第二实施例的内燃机反转检测器与第一实施例的 区别。
首先，将说明正转曲柄角信号FCKP和反转曲柄角信号RCKP的输出。
在曲轴7正转期间，正转曲柄角信号FCKP从第一检测单元输出为脉 冲信号，该脉冲信号的输出电平以与曲柄角信号CKP相同的方式切换。 然而，当检测到曲轴7的反转时，正转曲柄角信号FCKP输出为保持在高 电平的信号，即，具有恒定电平的信号。曲柄计数器CR的操作时刻预先 设定为，使得当正转曲柄角信号FCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信号 的下降时刻增大曲柄计数器CR的计数值。这样，对正转曲柄角信号FCKP 以与上述相同的方式预先设定正转用有效边缘。
在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为保持在低电平的脉 冲信号，即，具有恒定电平的信号。然而，当检测到曲轴7的反转时，反 转曲柄角信号RCKP从第一检测单元输出为脉冲信号，该脉冲信号的输出 电平以与曲柄角信号CKP相同的方式切换。曲柄计数器CR的操作时刻预 先设定为，使得当反转曲柄角信号FCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信 号的上升时刻减小曲柄计数器CR的计数值。换言之，在与正转曲柄角信 号FCKP不同的时刻操作曲柄计数器CR。这样，对反转曲柄角信号FCKP 以与上述相同的方式预先设定反转用有效边缘。
图7A和图7B以增加到图4的方式示出正转曲柄角信号FCKP和反 转曲柄角信号RCKP的输出，图4示出反转的检测。图7A示出当在由曲 柄角传感器40正在检测谷段41c的状态下曲轴7的转动反向时各曲柄角信 号的输出。换言之，图7A示出当在第一检测单元检测到齿B的第二边缘 B2之后曲轴7的转动反向时各曲柄角信号的输出。图7B以相同的方式示 出当在由曲柄角传感器40正在检测脊段(齿41a)的状态下曲轴7的转动 反向时各曲柄角信号的输出。换言之，图7B示出当在第一检测单元正在 检测齿B的状态下曲轴7的转动反向时各曲柄角信号的输出。
如图7A所示，在曲轴7正转期间，正转曲柄角信号FCKP输出为与 第一检测单元的输出同步的脉冲信号。当曲轴7的转动反向并且在对应于 齿B的第二边缘B2的时刻正/反转识别信号FL切换到低电平时，正转曲 柄角信号FCKP输出为保持在高电平的信号。
在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为保持在低电平的信 号。当曲轴7的转动反向并且在对应于齿B的第二边缘B2的时刻正/反转 识别信号FL切换到低电平时，反转曲柄角信号FCKP输出为与第一检测 单元的输出同步的脉冲信号。在图7A所示的状态下，基于正转曲柄角信 号FCKP增大曲柄计数器CR的计数值，直到当曲轴7的转动反向时第一 检测单元检测到齿B的第二边缘B2。一旦当曲轴7的转动反向时第一检测 单元检测到齿B的第二边缘B2，就基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄 计数器CR的计数值。
同样，在图7B所示的状态下，在当曲轴7的转动反向时第一检测单 元检测到齿B的第一边缘B1之前，基于正转曲柄角信号FCKP增大曲柄 计数器CR的计数值。一旦在曲轴7反转期间第一检测单元检测到齿B的 第一边缘B1，就基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄计数器CR的计数 值。
当曲轴7的转动一旦反向并且然后返回到正转时，基于与上述相同的 原理进行转动方向的检测和各曲柄角信号的输出。虽然在此未详细说明， 但在图8A和图8B中以与图7A和图7B中相同的方式示出转动方向的检 测和曲柄角信号的输出。
图8A示出当曲柄角传感器40正在检测谷段41c时曲轴7从反转切换 到正转的状态。即，图8A示出当在第一检测单元检测到齿A的第一边缘 A1之后曲轴7从反转切换到正转时正/反转识别信号FL的切换和各曲柄角 信号的输出。同样，图8B示出当曲柄角传感器40正在检测脊段(齿41a) 时曲轴7从反转切换到正转的状态。即，图8B示出当在第一检测单元正 在检测齿A的状态下曲轴7从反转切换到正转时正/反转识别信号FL的切 换和各曲柄角信号的输出。
如图8A所示，在曲轴7反转期间，正转曲柄角信号FCKP输出为保 持在高电平的信号。当曲轴7切换到正转并且在对应于齿A的第一边缘 A1的时刻正/反转识别信号FL从低电平切换到高电平时，正转曲柄角信号 FCKP输出为与第一检测单元的输出同步的脉冲信号。
在曲轴7反转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为与第一检测单元的 输出同步的脉冲信号。当曲轴7切换到正转并且在对应于齿A的第一边缘 A1的时刻正/反转识别信号FL切换到高电平时，反转曲柄角信号RCKP 输出为保持在低电平的信号。在图8A所示的状态下，基于反转曲柄角信 号RCKP减小曲柄计数器CR的计数值，直到曲轴7切换到正转并且第一 检测单元检测到齿A的第一边缘A1。一旦曲轴7切换到正转并且第一检 测单元检测到齿A的第一边缘A1，就基于正转曲柄角信号FCKP增大曲 柄计数器CR的计数值。
同样，在图8B所示的状态下，基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄 计数器CR的计数值，直到曲轴7切换到正转并且第一检测单元检测到齿 A的第二边缘A2。一旦曲轴7切换到正转并且第一检测单元检测到齿A 的第二边缘A2，就基于正转曲柄角信号FCKP减小曲柄计数器CR的计 数值。
现在将参照图9说明在第二实施例中在曲轴7正转期间及反转期间曲 柄计数器CR的操作。在第二实施例中用于设定曲柄计数器的处理仅与图 5所示的处理部分地不同。在图9中，用相同的附图标记指示与图5所示 的步骤相同的步骤。
一旦图9所示的处理开始，ECU 50首先判断当前的发动机转速NE是 否低于阈值α(S100)。
当发动机转速大于或等于阈值α(S100中为否)时，启动用于消除正 转曲柄角信号FCKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设定基准位置 的处理(S330)。在第二实施例中，消除处理的执行和延缓的对象(subject) 是正转曲柄角信号FCKP。在反转曲柄角信号RCKP上不执行消除处理。 这是为了在曲轴7反转期间提高曲柄角的检测精度。
接下来，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测到用于正转曲柄 角信号FCKP的有效边缘，即，是否检测到指示正转用有效边缘的检测的 脉冲信号的下降(S310)。当未检测到该有效边缘(S310中为否)时，该 处理暂时终止。当检测到该有效边缘(S310中为是)时，增大曲柄计数器 CR的计数值(S160)。曲柄计数器CR的计数值增大三。换言之，曲柄 计数器CR的计数值增大对应于30°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终 止。
当在步骤S100中发动机转速NE小于阈值α(S100中为是)时，ECU 50判断是否已给出发动机停止请求(S110)。如果未给出发动机停止请求 (S110中为否)，则执行与当步骤S100中的判断结果为否定时执行的处 理相同的处理。
当发动机转速NE小于阈值α并且已给出发动机停止请求(S110中为 是)时，延缓用于消除正转曲柄角信号FCKP的处理和用于基于缺齿部分 41b的检测设定基准位置的处理。延缓这些处理的原因如先前所述。
在延缓这些处理之后，ECU 50接下来判断曲轴7是否在反转(S130)。 当正/反转识别信号FL处于高电平时，判定曲轴7为正在正转(S130中为 否)。因而，执行步骤S310和S160中的处理。当检测到有效边缘(S310 中为是)时，在步骤S160中增大曲柄计数器CR的计数值。由于延缓了信 号消除处理，曲柄计数器CR的计数值增大一。换言之，曲柄计数器CR 的计数值增大对应于10°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终止。
当正/反转识别信号FL处于低电平并且在步骤S130中判定曲轴7为 正在反转(S130中为是)时，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测 到用于反转曲柄角信号RCKP的有效边缘(S320)。换言之，ECU 50判 断是否已检测到指示反转用有效边缘的检测的脉冲信号的上升。当未检测 到该有效边缘(S320中为否)时，该处理暂时终止。当检测到该有效边缘 (S320中为是)时，减小曲柄计数器CR的计数值(S190)。由于延缓了 消除处理，曲柄计数器的计数值减小一。换言之，曲柄计数器CR的计数 值减小对应于10°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终止。
图10示出在曲柄计数器设定处理期间曲柄角的检测的一个示例。图 10尤其示出当由于发动机转速低而延缓正转曲柄角信号FCKP消除处理时 的检测。在图10中，在多个齿41a中，对应于齿A的实际曲柄角为110°CA。
如图10所示，在曲轴7正转期间，当曲柄转子41的齿A的第一边缘 A1经过曲柄角传感器40附近时，正转曲柄角信号FCKP下降，而当曲柄 转子41的齿A的第二边缘A2经过曲柄角传感器40附近时，正转曲柄角 信号FCKP上升。当在齿A的第一边缘A1经过曲柄角传感器40附近后 曲轴7转过10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布置成与齿 A相邻的齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器40附近，从而正转曲柄角 信号FCKP下降。在曲轴7正转期间，当正转曲柄角信号FCKP的脉冲信 号下降时检测到的边缘，即，当脉冲信号的输出电平从高电平切换到低电 平时检测到的边缘，预先设定为有效边缘。因而，每当正转曲柄角信号 FCKP下降时曲柄计数器CR的计数值增大且增加10°CA。当对应于齿A 的第一边缘A1检测到的曲柄角为110°CA时，对应于齿B的第一边缘B1 检测到的曲柄角为120°CA。在这种情况下，曲轴7的实际曲柄角和检测到 的曲柄角彼此一致。
当在齿B的第二边缘B2经过曲柄角传感器40附近后曲轴7的转动反 向时，即，当在曲柄角传感器40正在检测曲柄转子41的谷段时曲轴7的 转动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过曲柄角传感器40附近。基于低 电平的正/反转识别信号FL检测到曲轴7的反转。结果，基于反转曲柄角 信号RCKP的输出电平的切换操作曲柄计数器CR。对于反转曲柄角信号 RCKP，当反转曲柄角信号RCKP的脉冲信号上升时检测到的边缘预先设 定为操作曲柄计数器CR的有效边缘。换言之，当反转曲柄角信号RCKP 的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘设定为有效边缘。因而， 在曲轴7反转期间，当齿B的第二边缘B2经过曲柄角传感器40附近时不 减小曲柄计数器CR。当曲轴7进一步转过对应于齿B的宽度的角度时， 减小曲柄计数器CR。换言之，当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器 40附近并且反转曲柄角信号RCKP与第一边缘B1的经过同步地上升时， 减小曲柄计数器CR并从检测到的曲柄角减去10°CA。当曲轴7的转动反 向时实际曲柄角为120°CA。然后当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器 40附近时实际曲柄角变为110°CA。也与实际曲柄角的这种变化同步地减 小检测到的曲柄角。这使得能够在曲轴7反转期间准确地检测曲柄角。
在第二实施例中，从曲柄角传感器40输出两个曲柄角信号。更具体地， 曲柄角传感器40输出正转曲柄角信号FCKP，当曲轴7正转时该正转曲柄 角信号FCKP输出为脉冲信号，而当曲轴7反转时该正转曲柄角信号FCKP 输出为具有恒定电平的信号。此外，曲柄角传感器40输出反转曲柄角信号 RCKP，当曲轴7正转时该反转曲柄角信号RCKP输出为具有恒定电平的 信号，而当曲轴7反转时该反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号。
曲柄计数器CR的操作时刻预先设定为，使得当正转曲柄角信号FCKP 输出为脉冲信号时，在该脉冲信号的下降时刻增大曲柄计数器CR的计数 值。当反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信号的上升时 刻减小曲柄计数器CR的计数值，所述上升时刻不同于用于操作曲柄计数 器CR的正转曲柄角信号FCKP的时刻。
在第二实施例中，当反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号时，操作 曲柄计数器CR的时刻设定为不同于在曲轴7正转期间曲柄计数器CR的 操作时刻的时刻。因而，第二实施例确保了根据曲轴7是正转还是反转在 不同时刻操作曲柄计数器CR。第二实施例的反转检测器也具有与在第一 实施例中说明的优点相同的优点。
对于本领域的技术人员显而易见的是，可以以许多其它特定形式实施 本发明，而不背离本发明的精神或范围。尤其应理解，可以以下面的形式 实施本发明。
在以上实施例中，不必执行消除处理，并且在曲柄角的检测分辨率高 的状态下总是可检测到曲柄角。在这种情况下，如在优点(1)中所述提高 了在曲轴7反转期间的检测精度。此外，根据曲轴7是正转还是反转在不 同时刻操作曲柄计数器CR。因而，也获得了在第一实施例中所述的优点 (2)和(3)。更具体地，提高了在输出轴反转期间的检测精度，例如在 输出轴反转期间输出轴的转角的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角的 计算负荷。
在以上实施例中，可以不执行用于根据曲轴7是正转还是反转在不同 时刻设定曲柄计数器CR的操作时刻的处理而检测曲柄角。在这种情况下， 获得了除了优点(2)以外的上述优点。更具体地，提高了在曲轴7反转期 间的检测精度，例如曲轴7反转的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角 的计算负荷。
在以上实施例中，在曲轴7正转期间，可在脉冲信号的上升时刻操作 曲柄计数器CR，并且当正在检测曲轴7的反转时，可在脉冲信号的下降 时刻操作曲柄计数器CR。
更具体地，在曲轴7正转期间，可在脉冲信号的上升时刻和下降时刻 中的任何一个时刻操作曲柄计数器CR。当正在检测曲轴7的反转时，可 在脉冲信号的上升时刻和下降时刻中与在曲轴7正转期间操作曲柄计数器 CR的时刻不同的另一个时刻操作曲柄计数器CR。在这种情况下，获得了 与在以上实施例中获得的优点相同的优点。
可以以下面的形式修改第一实施例。曲柄计数器CR的操作时刻可设 定为使得在曲轴7正转期间在脉冲信号的上升时刻操作曲柄计数器CR。 然后当检测到曲轴7的反转时可改变曲柄计数器CR的操作时刻使得在脉 冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。
可以以下面的形式修改第二实施例。曲柄计数器CR的操作时刻可预 先设定为使得当正转曲柄角信号FCKP为脉冲信号时，在该脉冲信号的上 升时刻操作曲柄计数器CR。当反转曲柄角信号RCKP为脉冲信号时，在 该脉冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。
在第二实施例中，在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP的输出 电平设置在低电平，而在曲轴7反转期间，正转曲柄角信号FCKP的输出 电平设置在高电平。然而，在曲轴7正转期间反转曲柄角信号RCKP的输 出电平和在曲轴7反转期间的正转曲柄角信号FCKP的输出电平可具有任 意恒定的信号电平。
在以上实施例中，基于第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平之间的对应关系检测曲轴7的反转。然而，可基于来自曲柄角传感 器的输出信号以任何方式检测曲轴7的反转。
例如，当发动机停止时曲轴7的转动反向。在这种情况下，发动机转 速NE逐渐降低并到达零。然后，当开始反转时，发动机转速NE开始升 高。发动机转速NE的这种变化反映在曲柄角信号，即脉冲信号，的持续 时间上。因此，当脉冲信号的持续时间达到其最大值，即，当脉冲信号的 持续时间首先增大并然后减小时，可判定曲轴7为正在反转。在这种情况 下，获得了与在以上实施例中获得的优点相同的优点。
不必执行在图5和图9所示的步骤S110中的处理，即，用于判断是否 已给出发动机停止请求的处理。
在以上实施例中，导致在内燃机的输出轴的每个预定转角都产生脉冲 的元件为形成在曲柄转子41的周表面上的多个齿41a。然而，可以使用导 致在内燃机的输出轴的每个预定转角都产生脉冲的任何可检测的元件。使 用这种可检测的元件，获得了与以上实施例相同的优点。
不仅当发动机停止时，而且当发动机起动时，曲轴7的转动有可能反 向。当发动机起动时，也可以执行除了步骤S110以外的曲柄计数器设定处 理。在这种情况下，获得了与以上实施例相同的优点。
在以上实施例中，本发明的反转检测器应用于汽油机。然而，应用本 发明的反转检测器的内燃机不限于汽油机。例如，本发明可应用于柴油机 或任何其它类型的内燃机。
图1是示出应用第一实施例的反转检测器的汽油机1的结构及其外围 设备的示意图。
汽油机1的气缸体2包括多个气缸4(图1仅示出一个)。各气缸4 容纳有活塞5。各活塞5通过连杆6连接到曲轴7，该曲轴7是发动机1 的输出轴。
在气缸体2的上部上安装有气缸盖3。在各气缸4中，在活塞5的顶 端与气缸盖3之间形成有燃烧室8。气缸盖3包括用于各气缸4的火花塞 11以点燃在相应的燃烧室8中的空气-燃料混合物。
火花塞11连接到点火线圈48上。该点火线圈48与点火器47连接。
气缸盖3包括用于各气缸4的进气口9和排气口10。进气口9用作用 于使空气进入燃烧室8的通道。排气口10提供用于从燃烧室8排气的通道。 进气口9具有开启和关闭进气口9的进气门12。排气口10具有开启和关 闭排气口10的排气门13。此外，为各气缸4布置的燃料喷射阀35将燃料 喷射到进气口9中。
进气口9连接至进气道20。排气口10连接至排气道30。在进气道20 中布置有节气门23，该节气门23的开度由基于加速踏板的操作驱动的致 动器22调节。通过改变节气门23的开度调节吸入燃烧室8中的空气量。
汽油机1还包括用于检测发动机的运转状态的各种传感器。例如，在 曲轴7上布置有与曲轴7一体地转动的曲柄转子41。在曲柄转子41附近 布置有曲柄角传感器40，该曲柄角传感器40用于检测曲轴7的转角，或 者曲柄角。基于曲柄角传感器40的检测信号计算曲轴7的转角位置，或者 曲柄角，以及发动机转速NE。布置在节气门23附近的节气门开度传感器 44检测节气门23的开度TA(节气门开度TA)。布置在节气门23上游的 空气流量计45检测进气量QA，该进气量是流入进气道20的进气的量。
一电子控制单元(ECU)50执行用于汽油机1的各种控制，如点火正 时控制和燃料喷射控制。ECU 50主要由包括中央处理单元(CPU)的微 型计算机构成。例如，ECU 50包括预存各种程序和脉谱图等的只读存储 器(ROM)、用于临时存储CPU的计算结果等的随机存取存储器(RAM)、 定时计数器、输入接口和输出接口。
来自诸如曲柄角传感器40、节气门开度传感器44、空气流量计45和 冷却液温度传感器46的各种传感器的输出信号输入到输入接口中。这样， 传感器用于检测汽油机1的运转状态。
输出接口经由相应的驱动电路等连接至燃料喷射阀35、火花塞11、节 气门23的致动器22等。基于来自上述传感器的信号，ECU 50控制例如 从燃料喷射阀35的燃料喷射、火花塞11的放电以及致动器22的驱动。更 具体地，诸如使用火花塞11的点火正时和使用燃料喷射阀35的燃料喷射 正时的各种设置都与检测到的曲柄角相关联。
现在将参照图2和图3说明第一实施例中的曲柄角检测。
图2示出曲柄角传感器40和曲柄转子41的结构和布置。曲柄角传感 器40每当检测到多个齿41a中的一个经过时输出脉冲信号，所述多个齿 41a形成在曲柄转子41的周表面上。在三十六个齿以相等角度间隔形成在 曲柄转子41上的情况下，除去两个连续的齿以便使曲柄转子41的周表面 包括三十四个齿41a。除去两个齿的部分称为缺齿部分41b。曲柄转子41 的周表面上两个相邻的齿41a之间的各段称为谷段41c。可以根据例如曲 柄角的检测分辨率设置齿41a的数量和对应于缺齿部分41b的缺齿的数量。
图3示出包括在曲柄角传感器40中的检测器元件的布置状态。
如图3所示，曲柄角传感器40包括第一检测器元件40a和第二检测器 元件40b。在曲轴7正转期间，第一检测器元件40a检测一个齿41a的经 过，并且第二检测器元件40b继而检测已由第一检测器元件40a检测的同 一齿41a的经过。
来自检测齿41a的经过的第一检测器元件40a和第二检测器元件40b 的输出都经过A/D转换以产生脉冲信号。第一检测器元件40a和转换第一 检测器元件40a的输出的A/D转换器等形成第一检测单元。同样，第二检 测器元件40b和转换第二检测器元件40b的输出的A/D转换器等形成第二 检测单元。
在第一实施例中，进行AD转换以便在正在检测曲柄转子41的齿41a (脊段)时使脉冲信号设置在低电平，而在正在检测曲柄转子41的谷段 41c时使脉冲信号设置在高电平。更具体地，在一个齿41a的经过期间， 当检测到该齿41a的相对于正转方向位于前面的一个边缘(第一边缘41a1) 时，脉冲信号的电平从高电平切换到低电平，而当检测到该齿41a的另一 个边缘(第二边缘41a2)时，脉冲信号的电平从低电平切换到高电平。这 样，在检测到各边缘41a1和41a2时脉冲信号的输出电平切换。基于第一 检测器元件40a的检测结果输出的脉冲信号用作曲柄角信号CKP。可替换 地，可进行A/D转换，以便当正在检测曲柄转子41的齿41a(脊段)时使 脉冲信号设置在高电平，而当正在检测曲柄转子41的谷段41c时使脉冲信 号设置在低电平。
当结合使用曲柄角传感器40和曲柄转子41时，在曲轴7转动期间曲 柄角传感器40输出对应于各齿41a的脉冲信号。换言之，在曲轴7转动期 间，曲柄角传感器40每10°CA的曲柄角输出曲柄角信号CKP。在缺齿 部分41b经过期间，曲柄角传感器40输出指示该缺齿部分41b的经过的 基准位置信号。在这种情况下，曲柄角传感器40输出对于30°CA的曲柄 角的脉冲信号。曲柄角传感器40每360°CA的曲柄角输出一基准位置信 号。当基准位置信号输出时，ECU 50的曲柄计数器CR复位为零。之后， 曲柄计数器CR如此操作，使得每当曲柄角信号CKP输出时其计数值增加 一。
尽管对于每10°CA的曲柄角输出曲柄角信号CKP，但是基于经信号 消除处理获得的剩余信号操作曲柄计数器CR。该信号消除处理从每三个 连续的曲柄角信号CKP消除两个。作为信号消除处理的结果，每30°CA 的曲柄角操作曲柄计数器CA。在这种情况下，与每10°CA的曲柄角操 作曲柄计数器CA时，即未进行信号消除处理时相比，用于检测曲柄角的 计算负荷减小。这使得能够检测到曲柄角，而无需使用高速处理器(例如 CPU等)。基于以上述方式操作的曲柄计数器CR的值计算相对于基准位 置曲轴7的转角，或者曲柄角。可以根据例如曲柄角的检测分辨率设置待 消除的信号的数量。基于来自曲柄角传感器40的输出信号的曲柄角计算处 理对应于由转角计算单元执行的处理。
当发动机1运转时，曲轴7沿一个方向转动。然而，当停止发动机1 时，紧接在曲轴7停止转动之前曲轴7的转动方向可能会反向。因此，需 要确定曲轴7是否处于反转。在曲轴7的反转的检测期间，操作曲柄计数 器CR使得每当曲柄角信号CKP输出时其计数值减小。这样，曲柄计数器 CR以不同于根据曲轴7是否处于正转或反转的方式工作。这使得能够正 确检测当发动机1停止时的曲柄角。
在第一实施例中，当发动机1停止时检测到的曲柄角，或者更具体地， 当曲轴7停止转动时检测到的曲柄角，存储在ECU 50的RAM中。存储 在RAM中的曲柄角设定为初始值，当下一次起动发动机1并且曲轴7重 新开始转动时使用该初始值。这使得能够在起动发动机时容易地获得准确 的曲柄角。结果，当起动发动机时，可迅速进行燃料喷射和点火，而不必 等待直到检测到基准位置信号。这改善了发动机特性，如起动性能和废气 排放。
现在将参照图4A和图4B说明第一实施例中反转的检测。
首先，图4A示出当曲柄角传感器40正在检测谷段41c时曲轴7的转 动反向这种情况的检测。
如上所述，两个检测器元件，即第一检测器元件40a和第二检测器元 件40b，检测曲柄转子41的一个齿41a的经过。在曲轴7正转期间，第一 检测器元件40a首先检测齿41a，然后第二检测器元件40b检测同一齿41a。 这样，在齿41a的经过期间，基于第一检测器元件40a的检测结果的脉冲 信号的输出时刻与基于第二检测器元件40b的检测结果的脉冲信号的输出 时刻略有区别。如图4A所示，在曲轴7正转期间，首先由第一检测器元 件40a检测到一个齿A，然后由第二检测器元件40b检测到同一齿A。此 外，首先由第一检测器元件40a检测到布置成与检测到的齿A相邻的齿B， 然后由第二检测器元件40b检测到同一齿B。在曲轴7正转期间，第一检 测单元的输出电平首先从高电平切换到低电平，然后第二检测单元的输出 电平从高电平切换到低电平。因此，如果紧接在第一检测单元的输出电平 切换之后，或者紧接在一边缘之后，第一检测单元的输出电平和第二检测 单元的输出电平彼此不同，则认为曲轴7处于正转。这样，当第一检测单 元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这样的方式彼此不同时，将曲 轴7确定为正在正转，并且将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别信号 FL设置在高电平。
当在曲柄角传感器40正在检测谷段41c(第一检测单元的输出电平和 第二检测单元的输出电平都为高电平)时曲轴7的转动反向时，首先由第 二检测器元件40b检测到一个齿B，然后由第一检测器元件40a检测到同 一齿B。首先由第二检测器元件40b检测到布置成与检测到的齿B相邻的 齿A，然后由第一检测器元件40a检测到同一齿A。因此，在曲轴7反转 期间，第二检测单元的输出电平首先由高电平切换到低电平，然后第一检 测单元的输出电平也由高电平切换到低电平。因而，如果紧接在第一检测 单元的输出电平切换之后或紧接在一边缘之后第一检测单元的输出电平和 第二检测单元的输出电平彼此一致，则认为曲轴7处于反转。这样，当第 一检测单元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这种方式彼此一致 时，确定曲轴7正在反转并将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别信号 FL设置为低电平。
接下来，图4B示出当曲柄角传感器40正在检测齿41a(脊段)时曲 轴7的转动反向这种情况的检测。
如图4B所示，以与当曲柄角传感器40正在检测谷段时曲轴7发生反 转相同的方式，检测当曲柄角传感器40正在检测脊段时发生的曲轴7的反 转。更具体地，当在曲柄角传感器40正在检测齿41a(第一检测单元的输 出电平和第二检测单元的输出电平都为低)时曲轴7的转动反向时，首先 由第二检测器元件40b检测到形成在齿B与齿A之间的一个谷段41c，然 后由第一检测器元件40a检测到同一谷段41c。随后，首先由第二检测器 元件40b检测到齿A，然后由第一检测器元件40a检测到同一齿A。因此， 在曲轴7反转期间，第二检测单元的输出电平首先由低电平切换到高电平， 然后第一检测单元的输出电平由低电平切换到高电平。因而，如果紧接在 第一检测单元的输出电平切换之后或紧接在一边缘之后第一检测单元的输 出电平和第二检测单元的输出电平彼此一致，则认为曲轴7处于反转。这 样，当第一检测单元的输出电平和第二检测单元的输出电平以这种方式彼 此一致时，确定曲轴7正在反转并将指示曲轴7的转动状态的正/反转识别 信号FL设置为低电平。
这样，在第一实施例中，基于第一检测单元的输出电平与第二检测单 元的输出电平之间的对应关系检测曲轴7的反转。
在第一实施例中，基于紧接在第一检测单元的输出电平切换之后第一 检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关系检测曲轴 7的反转。可替换地，可基于紧接在第二检测单元的输出电平切换之后第 一检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关系检测曲 轴7的反转。紧接在第二检测单元的输出电平切换之后的输出电平之间的 对应关系与紧接在第一检测单元的输出电平切换之后的输出电平之间的对 应关系相反。因此，当紧接在第二检测单元的输出电平切换之后第一检测 单元的输出电平与第二检测单元的输出电平彼此不同时，可确定曲轴7正 在反转。此外，当曲轴7正转时，可将正/反转识别信号FL设置为低电平， 而当曲轴7反转时，可将正/反转识别信号FL设置为高电平。上述基于来 自曲柄角传感器40的输出信号的曲轴7的反转检测处理对应于由反转检测 单元执行的处理。
现在将参照图5说明在曲轴7正转期间及反转期间曲柄计数器CR的 操作。
图5示出用于在曲轴7正转期间及反转期间设置曲柄计数器CR的程 序。该处理由ECU 50以预定周期反复执行。
一旦该处理开始，ECU 50首先判断当前发动机转速NE是否小于阈值 α(S100)。在该步骤中，判断曲轴7反转的可能性，因为当发动机转速 高时，如发动机处于正常运转状态时，曲轴的转动不会反向。阈值α设定 为适当的值，该值能够判断当前发动机转速NE是否低得足以导致曲轴7 反转。在第一实施例中，阈值α设定为400rpm。
当发动机转速NE大于或等于阈值α(S100中为否)时，启动(enable) 用于消除曲柄角信号CKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设定基 准位置的处理的执行。然后设定正转用有效边缘(S140)。该有效边缘是 各齿41a的边缘中的一个。特别地，该有效边缘是改变曲柄计数器CR的 计数值的边缘。将导致经过信号消除处理的曲柄角信号CKP的脉冲信号 下降的边缘设定为正转用有效边缘。换言之，当信号的输出电平从高电平 切换到低电平时检测到的边缘设定为正转用有效边缘。
接下来，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测到有效边缘 (S150)。当未检测到正转用有效边缘(S150中为否)时，处理暂时终止。 当检测到正转用有效边缘(S150中为是)时，增大曲柄计数器CR的计数 值(S160)。例如，曲柄计数器CR的计数值增大三。换言之，曲柄计数 器CR的计数值增大与30°CA的曲柄角对应的量。然后处理暂时终止。
当在步骤S100中发动机转速NE小于阈值α(S100中为是)时，ECU 50判断是否已给出停止发动机的请求(发动机停止请求)(S110)。在以 下情况下ECU 50可判定已给出发动机停止请求，即，当点火开关关闭时 或当在设有用于自动起动或停止发动机的功能的车辆中已给出自动停止请 求时。当未给出发动机停止请求(S110中为否)时，执行与当步骤S100 中的判断结果为否定时执行的处理相同的处理。
当发动机转速NE小于阈值α并且已给出发动机停止请求(S110中为 是)时，ECU 50判定曲轴7的转动正在反向的可能性高。这样，ECU 50 延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设 定基准位置的处理(S120)。延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理的原 因如下。
当发动机转速NE低于预定水平时，即，当诸如在停止发动机时发动 机以低转速运转时，曲轴7的转动通常反向。当发动机转速NE低于预定 阈值α时，延缓用于消除曲柄角信号CKP的处理以启动基于未经过信号 消除处理的曲柄角信号CKP的曲轴7反转的检测。这样，当发动机正在 以低转速运转时曲柄角的检测分辨率高。这能够准确地检测曲轴7的反转。 当发动机以低速运转时，在较长的间隔中输出曲柄角信号CKP。这为基于 曲柄角信号CKP的曲柄角计算提供了充足的时间。因此，即使当发动机 转速低时不执行信号消除处理，用于检测曲柄角的计算负荷也不高。这样， 当发动机转速NE小于阈值α时，延缓信号消除处理并以高曲柄角检测分 辨率检测曲轴7的反转。这能够准确地检测曲轴7的反转，而不增大用于 检测曲柄角的计算负荷。
延缓用于基于缺齿部分41b的检测设定基准位置的处理的原因如下。 当曲柄角传感器正在检测缺齿部分41b时，与当曲柄角传感器40正在检测 存在的齿41a时相比，齿41a的缺失导致在较长的间隔后输出脉冲信号， 或者曲柄角信号CKP。当曲轴7的转动反向时，发动机转速NE急剧降低。 这样，当曲轴7的转动反向时，正在检测齿41a的曲柄角传感器40会以与 如同曲柄角传感器40正在检测缺齿部分41b一样的方式在长的间隔后输出 曲柄角信号CKP。因此，当发动机转速NE低于预定阈值α时，即，当曲 轴7的转动正在反向的可能性高时，可能会错误地输出指示缺齿部分41b 的基准位置信号，并且可能会基于输出的基准位置信号错误地复位曲柄计 数器CR。为了避免这种情况，当发动机速NE低于阈值α时，延缓用于基 于缺齿部分41b的检测设定基准位置的处理。此外，基于曲柄计数器CR 的当前值设定基准位置。更具体地，当基于曲柄计数器CR的计数值计算 的曲柄角到达360°CA时，复位曲柄计数器CR。这防止了在曲轴7反转期 间错误地检测曲柄角。
在延缓这些处理后，ECU 50接下来判断曲轴7是否在反转(S130)。 基于上述正/反转识别信号FL处于高电平还是低电平来检测反转。当正/ 反转识别信号处于高电平时，判定曲轴7为正在正转(S130中为否)。这 样，执行步骤S140和S150。由于延缓了信号消除处理，在步骤S140中将 当曲柄角信号CKP的脉冲信号下降时检测到的边缘，即，当该信号的输 出电平从高电平切换到低电平时检测到的边缘，设定为正转用有效边缘。 当检测到有效边缘(S150中为是)时，增大曲柄计数器CR的计数值(S160)。 由于延缓了信号消除处理，曲柄计数器CR的计数值增大一。换言之，曲 柄计数器CR的计数值增大与10°CA的曲柄角对应的量。然后该处理暂时 终止。
当正/反转识别信号FL处于低电平并且在步骤S130中曲轴7在反转 (S130中为是)时，设定反转用有效边缘(S170)。对于未经过信号消除 处理的曲柄角信号CKP，将当曲柄角信号CKP的脉冲信号上升时检测到 的边缘，即，当该信号的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘， 设定为反转用有效边缘。该边缘与设定为正转用有效边缘的边缘不同。这 样，当检测到曲轴7反转时，设定反转用有效边缘以便通过脉冲信号的上 升时刻和下降时刻中不同于在曲轴7正转期间操作曲柄计数器CR的时刻 的另一个时刻操作曲柄计数器CR。
接下来，ECU 50判断是已否由曲柄角传感器40检测到该有效边缘 (S180)。当未检测到反转用有效边缘(S180中为否)时，该处理暂时终 止。当检测到反转用有效边缘(S180中为是)时，曲柄计数器CR减小 (S190)。由于延缓了信号消除处理，曲柄计数器CR的值减小一。换言 之，曲柄计数器CR的计数值减小与10°CA的曲柄角对应的量。然后该处 理暂时终止。
图6示出与曲柄计数器设定处理相关的曲柄角检测的示例。图6尤其 示出由于低发动机转速延缓曲柄角信号CKP消除处理时的检测。在图6 中，在多个齿41a中，对应于齿A的实际曲柄角为110°CA。
如图6所示，在曲轴7正转期间，当曲柄转子41的齿A的一个边缘 (第一边缘)A1经过曲柄角传感器40附近时，曲柄角信号CKP下降，而 当该齿A的另一个边缘(第二边缘)A2经过曲柄角传感器40附近时，曲 柄角信号CKP上升。因而，当在齿A的第一边缘A1经过曲柄角传感器 40附近后曲轴7转过10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布 置成与齿A相邻的齿B的一个边缘(第一边缘)B1经过曲柄角传感器40 附近，从而曲柄角信号CKP下降。在曲轴7正转期间，将当曲柄角信号 CKP的脉冲信号下降时检测到的边缘，即，当该信号的输出电平从高电平 切换到低电平时检测到的边缘，设定为有效边缘。这样，每当曲柄角信号 CKP下降时曲柄计数器CR的计数值增大并且曲柄角增加10°CA。当与齿 A的第一边缘A1相对应的检测到的曲柄角为110°CA时，与齿B的第一 边缘B1相对应的检测到的曲柄角为120°CA。在这种情况下，曲轴7的实 际曲柄角和检测到的曲柄角彼此一致。
当在齿B的另一个边缘(第二边缘B2)经过曲柄角传感器40附近后 曲轴7的转动反向时，即，当在曲柄角传感器40正在检测曲柄转子41的 谷段时曲轴7的转动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过曲柄角传感器 40附近。曲柄角传感器40检测到齿B的经过。曲柄角信号CKP与第二边 缘B2的经过同步地下降。
如果对于正转和反转有效边缘如同在现有技术中一样未改变，则曲柄 计数器CR将与第二边缘B2的经过同步地减小，如图6中的双点划线所 示。换言之，与第二边缘B2的经过同步地检测到的曲柄角将会是110°CA。 然而，当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器40附近时实际曲柄角为 110°CA。这样，实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此偏离与齿B的宽度对应 的角度。结果，将无法准确地检测曲柄角。
然而，在第一实施例中，对于正转和反转有效边缘改变。当基于低电 平的正/反转识别信号FL识别曲轴7的反转时，将当曲柄角信号CKP上 升时检测到的边缘设定为操作曲柄计数器CR的有效边缘。换言之，将当 曲柄角信号CKP的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘设定 为有效边缘。这样，即使曲轴7的转动反向并且齿B的第二边缘B2再次 经过曲柄角传感器40附近由此导致曲柄角信号CKP下降时，曲柄计数器 CR也不与该信号的下降同步地减小。当曲轴7进一步转过与齿B的宽度 对应的角度时，曲柄计数器CR减小。换言之，当齿B的第一边缘B1经 过曲柄角传感器40附近并且曲柄角信号CKP与第一边缘B1的经过同步 地上升时，曲柄计数器CR减小并且从检测到的曲柄角减去10°CA。当曲 轴7的转动反向时实际曲柄角为120°CA。当齿B的第一边缘B1经过曲柄 角传感器40附近时，实际曲柄角继而变为110°CA。检测到的曲柄角也与 实际曲柄角的这种变化同步地减小。这使得能够在曲轴7反转期间准确地 检测曲柄角。
在第一实施例中，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作曲柄计 数器CR。这提高了在曲轴7反转期间曲柄角的检测精度。如上所述，与 当监控曲柄角信号CKP的脉冲信号的上升和下降时或当在检测到曲轴7 反转时翻转脉冲信号的波形时相比，防止了用于检测曲柄角的计算负荷增 大。这提高了在曲轴7反转期间的曲柄角检测精度，而不增大用于检测曲 柄角的计算负荷。
第一实施例的反转检测器具有以下优点。
(1)当发动机转速NE低于预定阈值α时，延缓用于消除曲柄角信号 CKP的处理。在这种情况下，基于未经过消除处理的曲柄角信号CKP的 脉冲信号检测曲轴7的反转。这样，当发动机转速低时，曲柄角的检测分 辨率高并且准确地检测曲轴7的反转。当发动机转速低时，在较长的间隔 后输出曲柄角信号CKP。因此，确保了用于基于曲柄角信号CKP计算曲 柄角所需的充足的时间。因此，即使当发动机转速低时延缓了信号消除处 理，也防止了用于检测曲柄角的计算负荷的增大。这提高了在曲轴7反转 期间的检测精度，而不增大用于检测曲柄角的计算负荷。
(2)在与曲柄角信号CKP的脉冲信号的输出电平的切换同步的时刻 操作曲柄计数器CR。此外，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作 曲柄计数器CR。这样，在曲轴7反转期间，与信号的上升对应地检测在 曲轴7正转期间与信号的下降对应地检测的曲柄角。结果，在曲轴7反转 期间，实际曲柄角与检测到的曲柄角彼此一致。这使得能够在曲轴7反转 期间准确地检测曲柄角。
在第一实施例中，根据曲轴7是正转还是反转在不同时刻操作曲柄计 数器CR。这提高了在曲轴7反转期间的曲柄角的检测精度。这提高了在 曲轴7反转期间的曲柄角的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角的计算 负荷。
(3)在曲轴7正转期间，在曲柄角信号CKP的脉冲信号的下降时刻 操作曲柄计数器CR。此外，当识别出曲轴7的反转时，与在曲轴7正转 期间操作曲柄计数器CR的时刻不同，在脉冲信号的上升时刻操作曲柄计 数器CR。这样，根据曲轴7是正转还是反转在不同的时刻操作曲柄计数 器CR。
(4)曲柄角传感器40包括第一检测单元和第二检测单元。第一检测 单元检测一个齿41a的经过并输出对应于齿41a的脉冲信号。第二检测单 元检测已由第一检测单元检测到的同一齿41a的经过，并输出对应于齿41a 的脉冲信号。在曲轴7正转期间，首先从第一检测单元输出脉冲信号，然 后从第二检测单元输出脉冲信号。在曲轴7反转期间，首先从第二检测单 元输出脉冲信号，然后从第一检测单元输出脉冲信号。这样，在曲轴7正 转期间第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输出电平之间的对应关 系不同于在曲轴7反转期间第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平之间的对应关系。在第一实施例中，基于输出电平之间的对应关系 检测曲轴7的反转。更具体地，在曲轴7反转期间，第二检测单元的输出 电平首先切换，然后第一检测单元的输出电平切换。这样，当紧接在第一 检测单元的输出电平切换后第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平彼此一致时，判定曲轴7为正在反转。这确保了曲轴7的反转的检 测。
现在将参照图7A至图10说明根据本发明的第二实施例的内燃机反转 检测器。
在第二实施例中，基于来自第一检测单元的输出信号输出两种曲柄角 信号，即，正转用曲柄角信号FCKP和反转用曲柄角信号RCKP。
曲柄计数器CR的操作时刻按以下方式预先设定。在正转用曲柄角信 号FCKP中的脉冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。在反转用曲柄角 信号RCKP中的脉冲信号的上升时刻，即，在与由正转用曲柄角信号FCKP 操作曲柄计数器CR的时刻不同的时刻，操作曲柄计数器CR。
这样，除了从曲柄角传感器40输出两种曲柄角信号，并且对于正转用 曲柄角信号和反转用曲柄角信号将曲柄计数器CR的操作时刻预先设定为 在不同时刻之外，第二实施例与第一实施例相同。
现在将集中说明根据第二实施例的内燃机反转检测器与第一实施例的 区别。
首先，将说明正转曲柄角信号FCKP和反转曲柄角信号RCKP的输出。
在曲轴7正转期间，正转曲柄角信号FCKP从第一检测单元输出为脉 冲信号，该脉冲信号的输出电平以与曲柄角信号CKP相同的方式切换。 然而，当检测到曲轴7的反转时，正转曲柄角信号FCKP输出为保持在高 电平的信号，即，具有恒定电平的信号。曲柄计数器CR的操作时刻预先 设定为，使得当正转曲柄角信号FCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信号 的下降时刻增大曲柄计数器CR的计数值。这样，对正转曲柄角信号FCKP 以与上述相同的方式预先设定正转用有效边缘。
在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为保持在低电平的脉 冲信号，即，具有恒定电平的信号。然而，当检测到曲轴7的反转时，反 转曲柄角信号RCKP从第一检测单元输出为脉冲信号，该脉冲信号的输出 电平以与曲柄角信号CKP相同的方式切换。曲柄计数器CR的操作时刻预 先设定为，使得当反转曲柄角信号FCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信 号的上升时刻减小曲柄计数器CR的计数值。换言之，在与正转曲柄角信 号FCKP不同的时刻操作曲柄计数器CR。这样，对反转曲柄角信号FCKP 以与上述相同的方式预先设定反转用有效边缘。
图7A和图7B以增加到图4的方式示出正转曲柄角信号FCKP和反 转曲柄角信号RCKP的输出，图4示出反转的检测。图7A示出当在由曲 柄角传感器40正在检测谷段41c的状态下曲轴7的转动反向时各曲柄角信 号的输出。换言之，图7A示出当在第一检测单元检测到齿B的第二边缘 B2之后曲轴7的转动反向时各曲柄角信号的输出。图7B以相同的方式示 出当在由曲柄角传感器40正在检测脊段(齿41a)的状态下曲轴7的转动 反向时各曲柄角信号的输出。换言之，图7B示出当在第一检测单元正在 检测齿B的状态下曲轴7的转动反向时各曲柄角信号的输出。
如图7A所示，在曲轴7正转期间，正转曲柄角信号FCKP输出为与 第一检测单元的输出同步的脉冲信号。当曲轴7的转动反向并且在对应于 齿B的第二边缘B2的时刻正/反转识别信号FL切换到低电平时，正转曲 柄角信号FCKP输出为保持在高电平的信号。
在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为保持在低电平的信 号。当曲轴7的转动反向并且在对应于齿B的第二边缘B2的时刻正/反转 识别信号FL切换到低电平时，反转曲柄角信号FCKP输出为与第一检测 单元的输出同步的脉冲信号。在图7A所示的状态下，基于正转曲柄角信 号FCKP增大曲柄计数器CR的计数值，直到当曲轴7的转动反向时第一 检测单元检测到齿B的第二边缘B2。一旦当曲轴7的转动反向时第一检测 单元检测到齿B的第二边缘B2，就基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄 计数器CR的计数值。
同样，在图7B所示的状态下，在当曲轴7的转动反向时第一检测单 元检测到齿B的第一边缘B1之前，基于正转曲柄角信号FCKP增大曲柄 计数器CR的计数值。一旦在曲轴7反转期间第一检测单元检测到齿B的 第一边缘B1，就基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄计数器CR的计数 值。
当曲轴7的转动一旦反向并且然后返回到正转时，基于与上述相同的 原理进行转动方向的检测和各曲柄角信号的输出。虽然在此未详细说明， 但在图8A和图8B中以与图7A和图7B中相同的方式示出转动方向的检 测和曲柄角信号的输出。
图8A示出当曲柄角传感器40正在检测谷段41c时曲轴7从反转切换 到正转的状态。即，图8A示出当在第一检测单元检测到齿A的第一边缘 A1之后曲轴7从反转切换到正转时正/反转识别信号FL的切换和各曲柄角 信号的输出。同样，图8B示出当曲柄角传感器40正在检测脊段(齿41a) 时曲轴7从反转切换到正转的状态。即，图8B示出当在第一检测单元正 在检测齿A的状态下曲轴7从反转切换到正转时正/反转识别信号FL的切 换和各曲柄角信号的输出。
如图8A所示，在曲轴7反转期间，正转曲柄角信号FCKP输出为保 持在高电平的信号。当曲轴7切换到正转并且在对应于齿A的第一边缘 A1的时刻正/反转识别信号FL从低电平切换到高电平时，正转曲柄角信号 FCKP输出为与第一检测单元的输出同步的脉冲信号。
在曲轴7反转期间，反转曲柄角信号RCKP输出为与第一检测单元的 输出同步的脉冲信号。当曲轴7切换到正转并且在对应于齿A的第一边缘 A1的时刻正/反转识别信号FL切换到高电平时，反转曲柄角信号RCKP 输出为保持在低电平的信号。在图8A所示的状态下，基于反转曲柄角信 号RCKP减小曲柄计数器CR的计数值，直到曲轴7切换到正转并且第一 检测单元检测到齿A的第一边缘A1。一旦曲轴7切换到正转并且第一检 测单元检测到齿A的第一边缘A1，就基于正转曲柄角信号FCKP增大曲 柄计数器CR的计数值。
同样，在图8B所示的状态下，基于反转曲柄角信号RCKP减小曲柄 计数器CR的计数值，直到曲轴7切换到正转并且第一检测单元检测到齿 A的第二边缘A2。一旦曲轴7切换到正转并且第一检测单元检测到齿A 的第二边缘A2，就基于正转曲柄角信号FCKP减小曲柄计数器CR的计 数值。
现在将参照图9说明在第二实施例中在曲轴7正转期间及反转期间曲 柄计数器CR的操作。在第二实施例中用于设定曲柄计数器的处理仅与图 5所示的处理部分地不同。在图9中，用相同的附图标记指示与图5所示 的步骤相同的步骤。
一旦图9所示的处理开始，ECU 50首先判断当前的发动机转速NE是 否低于阈值α(S100)。
当发动机转速大于或等于阈值α(S100中为否)时，启动用于消除正 转曲柄角信号FCKP的处理和用于基于缺齿部分41b的检测设定基准位置 的处理(S330)。在第二实施例中，消除处理的执行和延缓的对象(subject) 是正转曲柄角信号FCKP。在反转曲柄角信号RCKP上不执行消除处理。 这是为了在曲轴7反转期间提高曲柄角的检测精度。
接下来，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测到用于正转曲柄 角信号FCKP的有效边缘，即，是否检测到指示正转用有效边缘的检测的 脉冲信号的下降(S310)。当未检测到该有效边缘(S310中为否)时，该 处理暂时终止。当检测到该有效边缘(S310中为是)时，增大曲柄计数器 CR的计数值(S160)。曲柄计数器CR的计数值增大三。换言之，曲柄 计数器CR的计数值增大对应于30°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终 止。
当在步骤S100中发动机转速NE小于阈值α(S100中为是)时，ECU 50判断是否已给出发动机停止请求(S110)。如果未给出发动机停止请求 (S110中为否)，则执行与当步骤S100中的判断结果为否定时执行的处 理相同的处理。
当发动机转速NE小于阈值α并且已给出发动机停止请求(S110中为 是)时，延缓用于消除正转曲柄角信号FCKP的处理和用于基于缺齿部分 41b的检测设定基准位置的处理。延缓这些处理的原因如先前所述。
在延缓这些处理之后，ECU 50接下来判断曲轴7是否在反转(S130)。 当正/反转识别信号FL处于高电平时，判定曲轴7为正在正转(S130中为 否)。因而，执行步骤S310和S160中的处理。当检测到有效边缘(S310 中为是)时，在步骤S160中增大曲柄计数器CR的计数值。由于延缓了信 号消除处理，曲柄计数器CR的计数值增大一。换言之，曲柄计数器CR 的计数值增大对应于10°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终止。
当正/反转识别信号FL处于低电平并且在步骤S130中判定曲轴7为 正在反转(S130中为是)时，ECU 50判断是否已由曲柄角传感器40检测 到用于反转曲柄角信号RCKP的有效边缘(S320)。换言之，ECU 50判 断是否已检测到指示反转用有效边缘的检测的脉冲信号的上升。当未检测 到该有效边缘(S320中为否)时，该处理暂时终止。当检测到该有效边缘 (S320中为是)时，减小曲柄计数器CR的计数值(S190)。由于延缓了 消除处理，曲柄计数器的计数值减小一。换言之，曲柄计数器CR的计数 值减小对应于10°CA的曲柄角的量。然后该处理暂时终止。
图10示出在曲柄计数器设定处理期间曲柄角的检测的一个示例。图 10尤其示出当由于发动机转速低而延缓正转曲柄角信号FCKP消除处理时 的检测。在图10中，在多个齿41a中，对应于齿A的实际曲柄角为110°CA。
如图10所示，在曲轴7正转期间，当曲柄转子41的齿A的第一边缘 A1经过曲柄角传感器40附近时，正转曲柄角信号FCKP下降，而当曲柄 转子41的齿A的第二边缘A2经过曲柄角传感器40附近时，正转曲柄角 信号FCKP上升。当在齿A的第一边缘A1经过曲柄角传感器40附近后 曲轴7转过10°CA的曲柄角并且实际曲柄角变为120°CA时，布置成与齿 A相邻的齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器40附近，从而正转曲柄角 信号FCKP下降。在曲轴7正转期间，当正转曲柄角信号FCKP的脉冲信 号下降时检测到的边缘，即，当脉冲信号的输出电平从高电平切换到低电 平时检测到的边缘，预先设定为有效边缘。因而，每当正转曲柄角信号 FCKP下降时曲柄计数器CR的计数值增大且增加10°CA。当对应于齿A 的第一边缘A1检测到的曲柄角为110°CA时，对应于齿B的第一边缘B1 检测到的曲柄角为120°CA。在这种情况下，曲轴7的实际曲柄角和检测到 的曲柄角彼此一致。
当在齿B的第二边缘B2经过曲柄角传感器40附近后曲轴7的转动反 向时，即，当在曲柄角传感器40正在检测曲柄转子41的谷段时曲轴7的 转动反向时，齿B的第二边缘B2再次经过曲柄角传感器40附近。基于低 电平的正/反转识别信号FL检测到曲轴7的反转。结果，基于反转曲柄角 信号RCKP的输出电平的切换操作曲柄计数器CR。对于反转曲柄角信号 RCKP，当反转曲柄角信号RCKP的脉冲信号上升时检测到的边缘预先设 定为操作曲柄计数器CR的有效边缘。换言之，当反转曲柄角信号RCKP 的输出电平从低电平切换到高电平时检测到的边缘设定为有效边缘。因而， 在曲轴7反转期间，当齿B的第二边缘B2经过曲柄角传感器40附近时不 减小曲柄计数器CR。当曲轴7进一步转过对应于齿B的宽度的角度时， 减小曲柄计数器CR。换言之，当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器 40附近并且反转曲柄角信号RCKP与第一边缘B1的经过同步地上升时， 减小曲柄计数器CR并从检测到的曲柄角减去10°CA。当曲轴7的转动反 向时实际曲柄角为120°CA。然后当齿B的第一边缘B1经过曲柄角传感器 40附近时实际曲柄角变为110°CA。也与实际曲柄角的这种变化同步地减 小检测到的曲柄角。这使得能够在曲轴7反转期间准确地检测曲柄角。
在第二实施例中，从曲柄角传感器40输出两个曲柄角信号。更具体地， 曲柄角传感器40输出正转曲柄角信号FCKP，当曲轴7正转时该正转曲柄 角信号FCKP输出为脉冲信号，而当曲轴7反转时该正转曲柄角信号FCKP 输出为具有恒定电平的信号。此外，曲柄角传感器40输出反转曲柄角信号 RCKP，当曲轴7正转时该反转曲柄角信号RCKP输出为具有恒定电平的 信号，而当曲轴7反转时该反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号。
曲柄计数器CR的操作时刻预先设定为，使得当正转曲柄角信号FCKP 输出为脉冲信号时，在该脉冲信号的下降时刻增大曲柄计数器CR的计数 值。当反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号时，在该脉冲信号的上升时 刻减小曲柄计数器CR的计数值，所述上升时刻不同于用于操作曲柄计数 器CR的正转曲柄角信号FCKP的时刻。
在第二实施例中，当反转曲柄角信号RCKP输出为脉冲信号时，操作 曲柄计数器CR的时刻设定为不同于在曲轴7正转期间曲柄计数器CR的 操作时刻的时刻。因而，第二实施例确保了根据曲轴7是正转还是反转在 不同时刻操作曲柄计数器CR。第二实施例的反转检测器也具有与在第一 实施例中说明的优点相同的优点。
对于本领域的技术人员显而易见的是，可以以许多其它特定形式实施 本发明，而不背离本发明的精神或范围。尤其应理解，可以以下面的形式 实施本发明。
在以上实施例中，不必执行消除处理，并且在曲柄角的检测分辨率高 的状态下总是可检测到曲柄角。在这种情况下，如在优点(1)中所述提高 了在曲轴7反转期间的检测精度。此外，根据曲轴7是正转还是反转在不 同时刻操作曲柄计数器CR。因而，也获得了在第一实施例中所述的优点 (2)和(3)。更具体地，提高了在输出轴反转期间的检测精度，例如在 输出轴反转期间输出轴的转角的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角的 计算负荷。
在以上实施例中，可以不执行用于根据曲轴7是正转还是反转在不同 时刻设定曲柄计数器CR的操作时刻的处理而检测曲柄角。在这种情况下， 获得了除了优点(2)以外的上述优点。更具体地，提高了在曲轴7反转期 间的检测精度，例如曲轴7反转的检测精度，而没有增大用于检测曲柄角 的计算负荷。
在以上实施例中，在曲轴7正转期间，可在脉冲信号的上升时刻操作 曲柄计数器CR，并且当正在检测曲轴7的反转时，可在脉冲信号的下降 时刻操作曲柄计数器CR。
更具体地，在曲轴7正转期间，可在脉冲信号的上升时刻和下降时刻 中的任何一个时刻操作曲柄计数器CR。当正在检测曲轴7的反转时，可 在脉冲信号的上升时刻和下降时刻中与在曲轴7正转期间操作曲柄计数器 CR的时刻不同的另一个时刻操作曲柄计数器CR。在这种情况下，获得了 与在以上实施例中获得的优点相同的优点。
可以以下面的形式修改第一实施例。曲柄计数器CR的操作时刻可设 定为使得在曲轴7正转期间在脉冲信号的上升时刻操作曲柄计数器CR。 然后当检测到曲轴7的反转时可改变曲柄计数器CR的操作时刻使得在脉 冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。
可以以下面的形式修改第二实施例。曲柄计数器CR的操作时刻可预 先设定为使得当正转曲柄角信号FCKP为脉冲信号时，在该脉冲信号的上 升时刻操作曲柄计数器CR。当反转曲柄角信号RCKP为脉冲信号时，在 该脉冲信号的下降时刻操作曲柄计数器CR。
在第二实施例中，在曲轴7正转期间，反转曲柄角信号RCKP的输出 电平设置在低电平，而在曲轴7反转期间，正转曲柄角信号FCKP的输出 电平设置在高电平。然而，在曲轴7正转期间反转曲柄角信号RCKP的输 出电平和在曲轴7反转期间的正转曲柄角信号FCKP的输出电平可具有任 意恒定的信号电平。
在以上实施例中，基于第一检测单元的输出电平与第二检测单元的输 出电平之间的对应关系检测曲轴7的反转。然而，可基于来自曲柄角传感 器的输出信号以任何方式检测曲轴7的反转。
例如，当发动机停止时曲轴7的转动反向。在这种情况下，发动机转 速NE逐渐降低并到达零。然后，当开始反转时，发动机转速NE开始升 高。发动机转速NE的这种变化反映在曲柄角信号，即脉冲信号，的持续 时间上。因此，当脉冲信号的持续时间达到其最大值，即，当脉冲信号的 持续时间首先增大并然后减小时，可判定曲轴7为正在反转。在这种情况 下，获得了与在以上实施例中获得的优点相同的优点。
不必执行在图5和图9所示的步骤S110中的处理，即，用于判断是否 已给出发动机停止请求的处理。
在以上实施例中，导致在内燃机的输出轴的每个预定转角都产生脉冲 的元件为形成在曲柄转子41的周表面上的多个齿41a。然而，可以使用导 致在内燃机的输出轴的每个预定转角都产生脉冲的任何可检测的元件。使 用这种可检测的元件，获得了与以上实施例相同的优点。
不仅当发动机停止时，而且当发动机起动时，曲轴7的转动有可能反 向。当发动机起动时，也可以执行除了步骤S110以外的曲柄计数器设定处 理。在这种情况下，获得了与以上实施例相同的优点。
在以上实施例中，本发明的反转检测器应用于汽油机。然而，应用本 发明的反转检测器的内燃机不限于汽油机。例如，本发明可应用于柴油机 或任何其它类型的内燃机。