はじめに
クランク角センサの役割はエンジン回転数の算出につきる。
パルス波形の生成方法とそこからのエンジン回転数算出について記載する。
クランク角センサ概要
4ストローク1サイクルエンジンは、1サイクルを完結させるために吸気、圧縮、燃焼、排気の4行程を要する。
1サイクルはクランク2回転となる。
クランクには外周に歯を持つ鉄製の円盤(パルスホイール)が取り付けられており、この歯をホール素子、またはMR素子が検知しパルス波形を出力する。この波形の幅や数で回転角度を計測する。
エンジン回転数の算出
吸気、圧縮、燃焼、排気の4工程の総和からエンジン回転数\(N_e\)を、算出する。
4工程の総和はクランク2周分。
クランク角センサのエッジ間時間\(T_{crk}\)をクランク2周分の総和を出したあとに
エンジン回転数\(N_e[r/m]\)に単位変換する。
$$N_e[round/min]=\frac{60[sec/min]}{\displaystyle\sum_{0tdc}^{2tdc}T_{crk}[sec]\frac{1}{2}[round]}$$
エンジン回転数算出モデル
外部診断機とエンジン回転数
| PID (hex) | Data bytes returned | Description | Min value | Max value | Units | Formula |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0C | 2 | Engine RPM | 0 | 16,383.75 | rpm | ((A*256)+B)/4 |
SAE J1979要求としてMode$01のPID$0Cにて読み出し要求がある。
LSBが\(0.25[rpm]\)になっていることから、クランク角\(90[deg]\)以下の更新精度で計測することを暗に求めている。
まとめ
クランク角センサはエンジン回転数を求めるかなり重要なセンサとなる。
エンジン回転数は様々な制御ロジックに使用されており、エンジンの状態そのものと言っても良い。
コメント
はじめまして、わからない事が有り質問をさせて頂きます。
純正ECUと社外ECUにクランク角センサーの信号を入力したいのですがどの様に分解したら良いのでしょうか？
フォトカプラ辺りを使用する方法は妥当でしょうか？
はじめまして。
私も直接クランク角センサーを取り扱ったことがあるわけではないので、「あまりわからない」が答えになります。
所感のみ書かせていただきます。
おそらくECUとセンサーの明確な仕様(信号レベル等)がわからない状況化における取り付けを想定されているのだと思います。
であれば、確かに互いの電源系を分けられるフォトカプラを使用するのが手っ取り早いと思います。
気になる点としては、フォトカプラの応答速度です。
パルスホイールの歯数次第ではありますが、6°角毎である場合だと、高速なフォトカプラでないと高回転域は拾えないかもしれません。
また、入力波形の整形でECU側でデジトラ、シュミットトリガのバッファ等を入れておくとECU側としては扱いやすい信号になると思います。
入力信号ですが、先に動作している状態を確認した方が良いです。
パルスホイール側に仕掛けがあることが多いのですが、各歯を斜めにカットしてセンサー信号が矩形波ではなく、のこぎり波(または矩形波ON期間がやや斜め)になるようにして、
のごきりの方向で正転逆転検知をしている場合があります。
この場合、デジトラ、シュミットトリガの整形は避けた方が良いです。
フォトカプラも波形を崩してしまう可能性があるので、流す電流の調整で崩れ具合を確認した方が良いと思います。