JP2526684Y2 - エンジンのクランク角及び気筒検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、クランク角及び気筒の検出精度を向上する
とともに、コンパクトにして実現可能なエンジンのクラ
ンク角及び気筒検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、電磁ピックアップを使用したエンジン制御系、
例えば、燃料噴射時期制御、点火時期制御におけるタイ
ミング検出においては、代表的なものとして、デストリ
ビュータに内蔵した磁性体のシグナルロータの回転を電
磁ピックアップで検出するクランク角検出装置、あるい
は、クランクシャフトに直結したクランクロータの回転
を同様に電磁ピックアップで検出するクランク角検出装
置などがある。

前者は、装置自体をコンパクトにできる反面、分解能
にやや難があり、また、歯車のがたなどによる精度低下
がさけられない。一方、後者は、分解能が良く、しか
も、精度が高いなどの利点を有し、エンジンを高精度に
制御できるため、最近では、広く採用されている。

ところで、多気筒エンジンにおいては、クランク角の
検出と気筒判別とを同時に行なう必要があり、本出願人
は、先に、特開昭63−154828号公報において、クランク
シャフトに各気筒が上死点となる位置にノッチを形成し
たパルスプレート（クランクロータ）を固設し、さら
に、上記クランクシャフトにより駆動されるカムシャフ
トに各気筒を識別するためのノッチを形成したカムプー
リを固設し、第１のマグネットピックアップ（電磁ピッ
クアップ）を上記パルスプレートのノッチに対峙させる
とともに、第２のマグネットピックアップを上記カムプ
ーリのノッチに対峙させ、上記両マグネットピックアッ
プからの信号により各気筒ごとの圧縮上死点を検出する
技術を提案している。

しかしながら、このように２つの軸上でクランク角の
検出と気筒判別とを行なう装置では、高精度にクランク
角を検出できる反面、コンパクトさに欠けるきらいがあ
り、また、タイミングべルトの伸びなどによりクランク
シャフトとカムシャフトとのあいだに位相のずれが生じ
て、検出タイミングにずれが生じるおそれがある。

従って、これに対処するに、同一軸上に複数の磁気セ
ンサを配設する技術が、特開昭58−186004号公報に開示
されており、この先行技術においては、電磁ピックアッ
プと対向する強磁性体のシグナルロータと、ホール素子
あるいは磁気抵抗素子からなる磁気検出素子に対向する
マグネット製シグナルロータとを同一軸に固設し、上記
マグネット製シグナルロータに低透磁率の材料を用いて
いる。

周知のように、上記電磁ピックアップは、強磁性体か
らなる被検出体の通過による磁束φの変化ｄφ/dtに比
例した電圧（交流電圧）ｅを出力するものであり、複数
の電磁ピックアップを使用する際には、互いに電磁ピッ
クアップが接近して配設されていると、磁界の変化によ
る誘導ノイズの影響を受けて計測誤差を生じるおそれが
あり、この相互干渉を防止するため、一定の空間的距離
が必要である。

なお、実開昭64−30412号公報には、１つの回転円板
の周縁側に、回転角検出用着磁部と基準位置検出用着磁
部とを有し、両着磁部に、それぞれ磁気センサを対設す
る回転角検出装置に関し、回転円板の回転角検出用着磁
部と基準位置検出用着磁部との間に、スリット、絶縁体
等からなる磁気ギャップを設けることで、各磁気センサ
による検出の際に、回転角検出用着磁部と基準位置検出
用着磁部との間の磁気干渉を緩和し、誤差を無くして回
転角を正確に検出する技術が開示されている。

［考案が解決しようとする課題］ しかし、上記第１の先行例（特開昭58−186004号公
報）では、２つの電磁ピックアップを用いる場合、強磁
性体のシグナルロータの間に低透磁率の材料からなるシ
グナルロータを配設し、２つの電磁ピックアップ間の相
互距離及び２つの強磁性体のシグナルロータの相互距離
を大きくして相互干渉を防止しており、このため、軸方
向の距離が大きくなってしまう。

また、上記第２の先行例（実開昭64−30412号公報）
においては、検出精度を向上することは可能であるが、
磁気センサの配置については、単に、２つの磁気センサ
を、回転円板における両着磁部にそれぞれ対向して回転
軸（先行例においては、ステアリングシャフト等）の軸
方向に互いに並列して配置しているに過ぎず、軸方向の
コンパクト化を実現できない。

すなわち、従来、クランク角と気筒判別のために少な
くとも２つの電磁ピックアップを使用した制御系におい
ては、相互干渉による誤動作を防止するため、各電磁ピ
ックアップ及び各被検出体の配置に一定の空間的距離が
必要であり、コンパクト化と高精度の検出という課題を
両立させることは困難であった。

本考案は上記事情に鑑み、検出精度の向上と軸方向の
コンパクト化とを両立することが可能なエンジンのクラ
ンク角及び気筒検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案は、エンジンのクラ
ンクシャフトに、クランク角検出用の第１のクランクロ
ータと気筒検出用の第２のクランクロータとを近接して
固設し、上記各クランクロータに、それぞれ第１、第２
の電磁ピックアップを対設するとともに、上記各電磁ピ
ックアップを、上記クランクシャフトの軸中心に対して
互いに所定の開き角を有し、かつ、上記クランクシャフ
トの軸方向に一部重合して、配設したことを特徴とす
る。

［作用］ 本考案では、エンジンのクランクシャフトにクランク
角検出用の第１のクランクロータと気筒検出用の第２の
クランクロータとが固設され、各クランクロータに、そ
れぞれ、第１、第２の電磁ピックアップが対設されてお
り、クランクシャフトが回転すると、その回転に伴いク
ランク角が検出されるとともに気筒が検出される。この
とき、第１、第２のクランクロータは互いに近接してク
ランクシャフトに固設されており、一方、各クランクロ
ータにそれぞれ対設される２つの電磁ピックアップは、
クランクシャフトの軸中心に対して互いに所定の開き角
を有し、かつ、クランクシャフトの軸方向に一部重合し
て設置され、所定の空間的距離に保たれる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はクランクロ
ータと電磁ピックアップとを示す側面図、第２図は第１
図の正面図、第３図は第１のクランクロータと第１の電
磁ピックアップの正面図、第４図は第２のクランクロー
タと第２の電磁ピックアップの正面図、第５図は電磁ピ
ックアップの出力信号の波形図、第６図はクランクパル
スと気筒判別パルスのタイミングチャート、第７図は変
形例を示し、クランクロータと電磁ピックアップとを示
す側面図である。

第１図において、符号１は、例えば６気筒エンジンの
クランクシャフトであり、このクランクシャフト１にク
ランクスプロケット２が軸着され、タイミングベルト３
によって図示しないカムシャフトなどに回転が伝達され
る。

さらに、上記クランクシャフト１には、強磁性体から
なる円板状の、クランク角検出用の第１のクランクロー
タ４と気筒検出用の第２のクランクロータ５とが、所定
の間隔L1をもって互いに近接して固設されている。

上記第１のクランクロータ４には、第１の電磁ピック
アップ６の検出部6aが所定のクリアランスＳを介して対
設され、また、上記第２のクランクロータ５には、第２
の電磁ピックアップ７の検出部7aが上記クリアランスＳ
を介して対設されている。

上記第１のクランクロータ４と上記第２のクランクロ
ータ５との間隔L1は、上記第１の電磁ピックアップ６と
上記第２の電磁ピックアップ７との間隔L2（上記クラン
クシャフト１の軸方向の間隔）よりも小さく、従って、
上記第１の電磁ピックアップ６の軸中心は、上記第１の
クランクロータ４の板厚中心に対して上記クランクスプ
ロケット２側へ僅かにオフセットしており、また、上記
第２の電磁ピックアップ７の軸中心は、上記第２のクラ
ンクロータ５の板厚中心に対して上記クランクスプロケ
ット２と反対側へ僅かにオフセットしている。

さらに、第２図に示すように、上記第１の電磁ピック
アップ６と上記第２の電磁ピックアップ７とは、互いに
干渉しないよう上記クランクシャフト１の軸中心に対し
て所定の開き角θ（例えば25°）を有し、さらに第１図
に示すように、上記クランクシャフト１の軸方向に一部
重合して、配置されている。

また、上記第１のクランクロータ４は、第３図に示す
ように、その外周に突起4aが形成されており、また、上
記第２のクランクロータ５は、第４図に示すように、そ
の外周に気筒判別用の突起5aが形成されている。そし
て、上記各電磁ピックアップ6,7により、被検出体であ
る上記各突起4a,5aが検出され、その信号列が図示しな
い波形整形回路にて、それぞれ、クランクパルス、気筒
判別パルスに変換される。

詳述すると、上記第１のクランクロータ４の突起4a
は、例えば、各気筒の圧縮上死点前（BTDC）10°を起点
として30°間隔で等間隔に形成され、この突起4aを検出
する上記第１の電磁ピックアップ６からの信号が、図示
しない波形整形回路にてパルス信号に変換され、クラン
ク角30°毎のクランクパルスが得られる。

また、上記第２のクランクロータ５の突起5aは、例え
ば、＃1,＃２気筒のBTDC55°の位置に１個形成され、＃
3,＃４気筒のBTDC55°の位置から30°毎に２個、＃6,＃
５気筒のBTDC55°の位置から30°毎に３個形成されてお
り、同様に、上記第２のクランクロータ５の突起5aを検
出する上記第２の電磁ピックアップ７からの信号が、図
示しない波形整形回路にてパルス信号に変換され、気筒
判別パルスが得られる。

すなわち、第６図に示すように、所定の位置において
上記クランクパルス間に１個の気筒判別パルスが得ら
れ、しかも、この気筒判別パルスが上記クランクパルス
間に無しの後、初めて有りとなった次のクランクパルス
は、各気筒のBTDC40°を示すものであることがわかる。

従って、各クランクパルス間の気筒判別パルスの有無
のパターンによって気筒判別が行なえ、例えば、気筒判
別パルス有りを１、気筒判別パルス無しを０とすると、
BTDC40°を示すクランクパルスの後、上記気筒判別パル
スが有無のパターンが、1,0,0,1となった後の次のクラ
ンクパルスは、＃1,＃２気筒のBTDC40°を示すクランク
パルスであり、0,0,0,1となった後の次のクランクパル
スは、＃5,＃６気筒のBTDC40°を示すクランクパルスで
あることがわかり、また、1,1,0,1となった後の次のク
ランクパルスは、＃3,＃４気筒のBTDC40°を示すクラン
クパルスであることがわかる。

次に、上記構成による実施例の作用について説明す
る。

エンジンの稼動により、第１のクランクロータ４及び
第２のクランクロータ５が回転すると、各突起4a,5aに
より、第１の電磁ピックアップ６の検出部6aと第１のク
ランクロータ４との間のクリアランスＳ、及び、第２の
電磁ピックアップ７の検出部7aと第２のクランクロータ
５との間のクリアランスＳがそれぞれ変化し、クリアラ
ンスＳを通過する磁界が断続される。

すなわち、第１のクランクロータ４においては、その
外周の突起4aが第１の電磁ピックアップ６の検出部6aに
接近すると、クリアランスＳを通過する磁界が変化して
上記検出部6aの磁束量が変化する。そして、さらに上記
第１のクランクロータ４が回転し、上記突起4aと上記検
出部6aが離れると再び上記検出部6aの磁束量に変化が生
じる。

この突起4aの移動に伴う磁束φの変化ｄφ/dtによ
り、電磁誘導によって上記検出部6aに磁束変化ｄφ/dt
に比例した電圧ｅが発生する。この電圧ｅは磁束φの変
化を妨げる方向に発生するため、上記突起4aの上記検出
部6aへの接近、離間により上記電圧ｅの極性が反転し、
第５図に示すように、上記第１の電磁ピックアップ６か
ら交流電圧が信号として出力される。そして、この電気
信号が図示しない波形整形回路に入力され、スライスレ
ベルと比較されてパルス信号に変換される。

同時に、第２のクランクロータ５に形成された突起5a
が上述と同様にして検出され、第５図に示すように、第
２の電磁ピックアップ７から出力された信号が波形整形
されてスライスレベルと比較され気筒判別パルスとして
出力される。

そして、上記第１のクランクロータ４からのクランク
パルスと上記第２のクランクロータ５からの気筒判別パ
ルスとに基づいて、＃1,＃２気筒、＃3,＃４気筒、及
び、＃5,＃６気筒のグループ毎に、点火時期制御、燃料
噴射制御が行われる。

この場合、上記第１の電磁ピックアップ６と第２の電
磁ピックアップ７との空間的距離が小さいと、上記第１
のクランクロータ４の突起4aが上記第１の電磁ピックア
ップ６の検出部6aを通過する際に、上記第１の電磁ピッ
クアップ６周囲の空間磁界の変化によって上記第２の電
磁ピックアップ７に電磁誘導を生じさせ、第５図の破線
で示すように、スライスレベルを越える出力が上記第２
の電磁ピックアップ７から出力されてノイズ混入の原因
となる。また、逆に、上記第２のクランクロータ５の突
起5aが上記第２の電磁ピックアップ７の検出部7aを通過
する際にも、同様に上記第１の電磁ピックアップ６に電
磁誘導を生じ、ノイズが混入するおそれがある。

しかるに、本考案においては、各クランクロータ4,5
が互いに近接し、その間隔L1が小さいにもかかわらず、
各電磁ピックアップ6,7は互いに所定の間き角θをもっ
て空間的に離れているため、上記各突起4a,5aの通過の
際の空間磁界の変化が互いに干渉を及ぼすおそれはな
く、また、各クランクロータ4,5の板厚中心に対して、
各電磁ピックアップ6,7の軸中心が僅かにずれているた
め、その出力レベルが若干小さくなり、空間磁界の変化
によるノイズレベルも小さくなってスライスレベルを越
えることはない。

すなわち、各電磁ピックアップ6,7の相互干渉が防止
されて各クランクロータ4,5相互間の軸方向距離を小さ
くでき、エンジン全体の小型化を実現することができ
る。

さらに、各クランクロータ4,5が同一軸上にあるた
め、タイミングベルト３を介して図示しないカムシャフ
トなどから気筒判別パルスを得る場合に比較し、回転に
よる位相のずれがなく、正確なクランク角検出、グルー
プ気筒判別が行なえ、高精度の制御が可能となる。

（変形例） 第７図は変形例を示し、クランクロータと電磁ピック
アップとを示す側面図である。

この変形例におけるクランクロータ10は、上記第１の
クランクロータ４及び上記第２のクランクロータ５に対
し、クランクシャフト１への取付け部を一体化したもの
である。

すなわち、クランクロータ本体10aにクランク角検出
用突起を有する第１のクランクロータ10bと気筒判別用
突起を有する第２のクランクロータ10cとが一体化され
て固設されており、各電磁ピックアップ6,7に対する位
置関係は上記各クランクロータ4,5と同一である。

これにより、上記クランクシャフト１の軸長をさらに
短縮することが可能であり、よりコンパクト化が実現で
きる。

尚、クランクロータ4,5,10の外周には、突起でなくス
リットを形成し、このスリットを検出するようにしても
良い。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案によれば、各電磁ピックア
ップの空間的距離が確保されることで、各電磁ピックア
ップの相互干渉を防止してノイズの混入を防止すること
ができ、特に、エンジンのクランクシャフトの軸方向の
コンパクト化を実現しながらクランク角検出精度及びエ
ンジンの気筒検出精度を向上することが可能となる。

すなわち、本考案では、第１、第２のクランクロータ
に対設する第１の電磁ピックアップと第２の電磁ピック
アップとの配置関係を、クランクシャフトの軸方向と回
転角方向との双方に亘り近接して離間せしめ、クランク
シャフトの軸方向上面から見て第１の電磁ピックアップ
と第２の電磁ピックアップとの互いの位置関係が斜めに
配置されることになる。

従って、各電磁ピックアップ同士の間隔を最小に保ち
ながら、第１のクランクロータと第２のクランクロータ
とのクランクシャフト軸方向間隔を最小限とすることが
でき、エンジンのクランクシャフト軸方向のコンパクト
化と磁気干渉の防止との両立を極めて有効に実現するこ
とができる。

また、同一クランクシャフト上で、クランク角とエン
ジンの気筒とを検出するため、例えば、クランクシャフ
トとカムシャフトとで、それぞれ、クランク角と気筒と
を個別に検出する場合に対して位相ずれがなく、高精度
の制御を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図はクランクロー
タと電磁ピックアップとを示す側面図、第２図は第１図
の正面図、第３図は第１のクランクロータと第１の電磁
ピックアップの正面図、第４図は第２のクランクロータ
と第２の電磁ピックアップの正面図、第５図は電磁ピッ
クアップの出力信号の波形図、第６図はクランクパルス
と気筒判別パルスのタイミングチャート、第７図は変形
例を示し、クランクロータと電磁ピックアップとを示す
側面図である。 １…クランクシャフト 4,5…クランクロータ 6,7…電磁ピックアップ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのクランクシャフトに、クランク
   角検出用の第１のクランクロータと気筒検出用の第２の
   クランクロータとを近接して固設し、 上記各クランクロータに、それぞれ第1,第２の電磁ピッ
   クアップを対設するとともに、 上記各電磁ピックアップを、上記クランクシャフトの軸
   中心に対して互いに所定の開き角を有し、かつ、上記ク
   ランクシャフトの軸方向に一部重合して、配設したこと
   を特徴とするエンジンのクランク角及び気筒検出装置。