JP2634494B2 - 内燃機関用高分解能センサ装置及びそれの磁化用器具 - Google Patents

内燃機関用高分解能センサ装置及びそれの磁化用器具

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JP2634494B2 JP3024998A JP2499891A JP2634494B2 JP 2634494 B2 JP2634494 B2 JP 2634494B2 JP 3024998 A JP3024998 A JP 3024998A JP 2499891 A JP2499891 A JP 2499891A JP 2634494 B2 JP2634494 B2 JP 2634494B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的にいえば点火火花
調時制御装置に関するものであり、さらに具体的にいえ
ば点火をエンジンの軸位置に調時する磁気的検知能力を
有する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在製作される事実上すべての内燃機関
は点火時期を監視して調整する電子制御装置を備えてい
る。以前は種々の機械的連結機構を介して制御された機
能が電子制御装置において制御されることが多くなって
いる。この制御構成の場合、エンジン火花と燃料注入機
能の各シリンダの弁との調時を精密に制御できる。この
精密さはエンジンの変動する動作条件に対する効率と応
答性を大きくする。
【０００３】現在用いられている配電器のセンサが普通
は点火されるべきスパークプラグごとに１パルス、すな
わち一つの立ち上がり縁、を生ずる。多くの現在用いら
れている配電器は燃料注入装置を制御するのに必要な情
報を与えない。さらに、そのような装置は電子制御装置
にどのスパークプラグが点火されているかを示す情報を
与えない。このような装置においては、電子制御装置は
弁及び燃料注入器の動作時期に対する火花の進みをセン
サ信号間のエンジン速度を評価して一つのセンサ信号を
受けたのちにある計算した時間の間火花を遅らせること
によって制御する。
【０００４】岡田ほかの米国特許第４，７４２，８１１
号は軸に取付けられた磁石の軸方向に隣接した三つのコ
ラムを用いた点火調時制御装置を開示している。各磁石
コラムは軸の回転の種々の角度において信号を発生する
ホールセンサに対して回転する。磁石の第１の列は、コ
ラムの回りに対称に間隔をあけて配置されている。第２
の列は非対称に間隔をあけて配置され、一方、第３列は
対称に間隔を明けて配置されているが、パルスの端にお
ける非常に小さな磁極反転によって他のパルスから区別
される一つのパルスを持っている。これらの三つの信号
を電子装置を介して処理することによって装置の適当な
働きに必要な弁別能力を与える。
【０００５】岡田の特許における次々に重ねた磁気コラ
ムの配置は説明した集合体に対してかなりの最低高さを
必要とする。さらに、第１のコラムにおける２４個の対
称極は、各極がコラムの周囲に１５゜の角度を張ってい
ることを示している。このやや大きいパルス対角度等価
性は装置の機能の精度を制限するように働く。この不正
確さは少数のコラムではなく、三つの磁化されたコラム
を用いることによって克服されている。
【０００６】レーメン（Lemen)の米国特許第３，３７
３，７２９号は周辺の周りに複数の等間隔に配置した磁
石を有する円板を用いる内燃機関用の電子点火装置を開
示している。この円板は円板周辺で軸方向に反対向きの
二つの磁石を両側に有する長溝を形成するように軸に垂
直に切り込まれている。長溝の中に置かれたホールセン
サが円板の回転するときに受ける変動磁界に従ってトリ
ガ信号を発生する。この装置は、本質的には、標準の機
械的に調時される点火装置の配電器に見出されるブレー
カ点を置換える働きをする。したがって、本発明は、機
械的接点及びそれらの欠点をなくすが、点火及び燃料注
入時調整の正確さをよくしない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述のことは現在の装
置及び方法に存在すると知られている限界を示してい
る。したがって、前述の限界の一つ以上を克服するため
に向けられた代替案を提供するのが都合が良いことが明
らかである。したがって、あとでさらに詳しく説明する
特徴を含む適当な代替案が提供される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの面におい
て、これはエンジンと同期運動をするように適当に取付
けられた第１及び第２の磁気符号化リングと、第１及び
第２の磁気符号化手段の運動経路に近く置かれた第１及
び第２の信号ピックアップ手段を備えた内燃機関用高分
解能センサ装置を提供することによって達成される。本
発明の磁気符号器は、平らな蛇行経路で支持体の上に置
かれた電線を有し、さらに形成された各磁極の大きさ、
強さ及び場所を変えるために導体ループの中に置かれた
磁界変更子をさらに有する磁化取付け具の上に作られ
る。
【０００９】
【実施例】前述及びその他の面は添付図面の図に関連し
て考えるとき、本発明の以下の詳細な説明から明らかに
なるであろう。しかし、図面の図は、発明を限定するも
のとして意図されておらず、例示のためだけのものであ
ることが明かに理解されるべである。
【００１０】図１において、本発明の１実施例の部分的
に断面図になった部分立面図が示されている。高分解能
検知装置は、既存の自動車配電器ベースに取付けるよう
に設計されるのが好ましいが、エンジンのクランクシャ
フト又はカムシャフトと同期して駆動できるエンジン上
又はエンジン内の任意の場所に同様に取付けることがで
きる。
【００１１】この実施例においては、センサケース３０
が取付けられている固定配電器ベース２を貫通して突き
出ており、センサ装置の回転部材を駆動する働きをする
配電器軸１が見られる。高分解能磁気符号器リング１０
を低分解能磁気符号器リング１５が軸受／スペーサ３５
に載っている支持板２０に取付けられている。符号器リ
ング１０及び１５は支持板２０と駆動ばね４０との中に
ある穴を通って突き出ている突出スタッド２２を有す
る。磁石保持リング２１を用いて支持板に取付けられて
いる。磁石保持リング２１のスタッド２２は逆さまにす
るか、ねじを切るか又はほかの方法で組立体をつかまえ
るために固定される。
【００１２】高分解能センサ１１及び低分解能センサ１
６はそれぞれ高分解能磁気符号器リング１０及び低分解
能磁気符号器リング１５と一直線に並ぶように適当な半
径方向位置に取付けられる。これらのセンサは運動の速
さに関係なく適当な出力を与えるホール効果変換器であ
る。これらのセンサに発生される信号はエンジンの電子
制御装置へ伝えられる。
【００１３】上側駆動ハブ４１は、ハブを回転駆動する
配電器軸に結合されている。駆動ばね４０が上側駆動ハ
ブ４１から支持板２０へ伸びて２枚の板の間の駆動接続
を行う。駆動ばね４０はそれが上側駆動ハブ４１と支持
板２０との間に相対的回転を全く生ずることなく配電器
軸１の小さな垂直変位に適応するように設計されてい
る。この特徴は、こうしないと配電器軸１の垂直運動に
よって誘起される可能性のあるタイミングの変化を避け
るために必要である。
【００１４】覆い５１がセンサ装置を損傷又は汚染から
守るために設けられている。任意選択のシール５２が覆
い５１と配電器軸１との間及びセンサケース３０と配電
器軸１との間の界面のために設けられている。これらの
シールは０リング又は他の適当な密封道具であってもよ
い。覆い５１はケース３０の上に乗せられて接着又は他
の適当な密封手段で固着される。ケース３０の下側はセ
ンサ装置の印刷配線盤及び他の電子部品を保護する注型
可能な包封剤５０で満たされる。
【００１５】高分解能センサ１１と低分解能センサ１６
は図２の平面図に略図で示されている。ここで、高分解
能センサが二つのホール効果変換器とそれらに関連の電
子回路から成っていることがわかる。これは高分解能磁
気符号器リング１０における各磁極反転に応じてセンサ
に発生される信号の数を２倍にすることによって高分解
能を与える。一つだけのホール効果変換器は低分解能セ
ンサ１６に用いられている。
【００１６】図３は高分解能磁気符号器リング１０と低
分解能磁気符号器リング１５を表す略平面図を示してい
る。高分解能符号器リング１０は多数の磁極を持ってい
る。好適実施例において、このリングは３６０極を持つ
ことになるが、それはエンジン設計の要求次第でより多
くてもより少なくてもよい。低分解能磁気符号器リング
１５は１例として４シリンダエンジンに対して１６極持
っているものとして示されている。四つの狭い北極と、
八つの中間南極と四つの非常に弱く非常に広がった北極
とがある。各シリンダごとに一つある四つの狭い北極
は、どのシリンダが火花または燃料を要求しているかを
示すために用いられる。これは異なる角度範囲の磁極を
与えることによって行われる。例えば、適用されるそれ
ぞれのシリンダを表す１度、２度、３度の極を持つこと
が可能である。従って、４シリンダエンジンにおいて、
３゜の磁石は３番目のシリンダに相当するであろう。す
べてのタイミングは、磁気パルスの立ち上がり縁におい
て行われることに注意されたい。
【００１７】磁石保持リング２１は図４及び図５に示さ
れている。これらから磁石保持リング２１は形が環状で
環状突起を有するＴ字形断面を持っていることがわか
る。なお、磁石保持リング２１は、磁石保持リングと磁
石をスラスト座金板又は支持板２０に固着するのに用い
られる複数の突出したスタッド２２を備えている。採用
した磁石取付方式に従って磁石保持リングはまたＬ字形
断面で作ってもよい。
【００１８】突出スタッド２２は二つの磁気符号器リン
グ１０と１５の間のギャップを通って支持板２０を通り
駆動ばね４０を通って突き出ている。駆動ばね４０は配
電器軸１に接続された上側駆動板４１と支持板２０との
間の回転駆動力を伝える。それはまた支持板２０と軸受
／スペーサ３５との間の接触をしっかりと保つ。
【００１９】図６は上側駆動ハブ４１、駆動ばね４０、
下側駆動板４２及び突出スタッド22の略平面図を示して
いる。駆動ばね４０はここでは３本の脚を持っていると
して示されているが、それは設計の必要条件に従ってよ
り多く又はより少ない脚を持ったものとして同様に示す
ことができるであろう。
【００２０】図７及び図８は低分解能磁気符号器リング
を非対称に磁化するのに用いられる磁化用器具９０の断
面の平面図及び立面図である。磁化用器具９０は磁化用
器具の表面に沿った平らな曲がりくねった模様になって
いる電線９８が載せられる鋼台板８９から成っている。
電線９８の中の個々のループの寸法はそのループにおい
て望まれる磁極の寸法によって決められる。この磁化用
器具の上の品物を磁化するとき、品物は磁化用器具の上
に平らに置かれるであろう。非常に大きな電流値のパル
スが電線９８を通過するとき、磁極が鋼台板８９の中及
び磁化用器具の上に置かれた磁性材料の中に作られる。
アルミニウム又はプラスチックの磁界変更子９６は二つ
の目的を果たす。第１は、磁界変更子９６が電線９８の
中のループのためのスペーサとして作用し、第２は、ア
ルミニウムならば、それは電線９８のループの中の領域
の上方の磁化される加工物の中に作られる北極の強さを
わずかに小さくするのに役立つ。鋼磁界変更子９４は変
更子の上方の加工物に誘起される磁極の強さを強める働
きをし、一方、アルミニウム磁界変更子９２は磁極の強
さを弱め、鋼磁界変更子９４の上方の磁極の引き絞り又
は尖鋭化を生ずるように働く。
【００２１】鋼磁界変更子がそれからの上方に形成され
た磁極の磁界強さを強めること、空気又はプラスチック
が本質的には中性であり、磁界を強めも弱めもせず、一
方アルミニウムが本質的には磁界を排斤する働き又は増
強又は中立変更子に隣接した領域においてさらに磁界が
集中するように磁界を歪ませる働きをする。したがって
磁化電流パルスの電流値及び持続時間の適当な選択によ
って、電線９８の中のループの寸法、磁界変更子９２、
９４及び９６の寸法と配置及び材料の選択並びに磁界変
更子の配置の順序を適当に選択することによって、磁化
される工作物上の磁極の寸法、強さ及び場所を非常に正
確に制御できる。
【００２２】図９は、図７及び図８の非対称磁化用器具
によって作られた磁極配列の図解表示である。強い北極
１０６は、図７及び図８に示された磁化用器具セグメン
トの中心に作られる。いくらか弱くて鋭い南極１０４
は、鋼磁界変更子９４の配置に対応し、南極１０４の弱
い北極１００への境界１０２がアルミニウム磁界変更子
９２のほぼ上方に生じる。磁極のうちのどれか一つから
の磁束はその極の磁界強さに比例する。磁化されたリン
グにおいて、すべての北極からの総磁束はすべての南極
からの又はすべての南極の中に入る総磁束に等しくなけ
ればならない。したがって、図９に示された曲線におい
て磁界強さは垂直軸によって表わされ、磁束は水平軸の
上方又は下方の曲線の面積に比例する。円形磁気リング
の上のすべての磁極がこのような図において表されるな
らば、すべて北極の下の総面積はすべての南極を覆う総
面積に等しくなるであろう。
【００２３】図１０は、低分解能磁気符号器リング１５
の１回転から生ずるアナログ信号１２０とデジタル信号
１３０の図解表示を示す。アナログ図形１２０はホール
センサの生の出力を表わしている。デジタル図形１３０
はセンサ回路内で信号の調整後の同じ出力を表す。これ
らの図形は適当なシリンダが火花信号を受けることを可
能にする識別を行う非対称を表わしている。この場合
に、すべての他のパルスが２゜の角度を張っている。パ
ルス１２２及び１２６は各々２゜のパルスであり、パル
ス１２４及び１２８はそれぞれ７゜及び１２゜のパルス
である。アナログすなわち無調整信号は総磁気符号器リ
ングの場合の１６極又は８極の合計を示している。デジ
タル図形１３０はこれらの１６極によって発生されたも
ののうちの４パルスだけを示している。これは広がった
北極１１５の磁界強さより大きい値を持つ正、すなわち
北極の磁界強さを認識するためだけに設計されている信
号調整によって行われる。したがって、デジタル図形１
３０は四つの強い北極１２２、１２４、１２６及び１２
８を認識するだけである。したがって、四つのパルスだ
けが低分解能符号器リング１５の１回転ごとに電子制御
装置で低分解能センサ回路によって送られる。調時機能
は各パルスの立ち上がりから制御され、一方、識別機能
は各パルスの角度巾によって決められる。
【００２４】図１１及び図１２は、図７と同様な磁化用
器具の平面図であるが、低分解能磁気符号器リングを対
称に磁化するのに用いられる磁化用器具９０の図７より
大きな部分を拡大したものを示している。それらの図
は、台板８９に沿った電線９８の前述の平らな蛇行パタ
ーン並びに磁極の所望の寸法、強さ及び場所を達成する
ための磁解変更子９２、９４及び９６の別の配列順序を
例示している。
【００２５】もちろん、高分解能磁気符号器リング１０
は低分解能磁気符号器リング１５と一緒に同期して回転
している。高分解能符号器リング１０は３６０極持って
おり、符号器リング１０はそれに関連した二つの高分解
能磁界センサ１１を備えているので、高分解能符号器リ
ング１０の１回転ごとに７２０パルスが発生される。こ
れは内挿なしに０．５゜の分解能を与え内挿するよりも
厳密な分解能でさえある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 センサ装置の部分的に断面の部分立面図であ
る。
【図２】 磁界センサの略平面図である。
【図３】 二つの磁気符号器の略平面図である。
【図４】 磁石保持装置の略平面図である。
【図５】 図４の線５−５から見た磁石保持器の断面図
である。
【図６】 上側駆動ハブ支持板及び駆動ばねの上から見
た略平面図である。
【図７】 南−北−南サイクルのための単一磁化ループ
を示す磁化取付具の拡大部分平面図である。
【図８】 図７に示されたものと同じ磁化取付具セグメ
ントの立面図を示している。
【図９】 図７及び図８の磁化取付具によって発生した
非対称磁化を示す。
【図１０】 非対称磁化符号器からの磁界センサによっ
て検出されたアナログ及びデジタル信号の表示を示す。
【図１１】 図７と同様な磁化用器具の平面図であり、
多重南−北−南サイクル用の多重磁化ループを示してい
る。
【図１２】 図１１と同様な磁化用器具の平面図であ
り、異なる順序の磁界変更子のついた多重磁化用器具を
示している。
【符号の説明】
１０ 高分解能磁気符号器リング １１ 高分解能磁気センサ １５ 低分解能磁気符号器リング １６ 低分解能磁気センサ ２０ 支持板 ２１ 磁石保持リング ２２ 突出スタッド ３０ ケース ４０ 駆動ばね ９０ 磁化用器具 ９４ 鋼磁界変更子 ９６ アルミニウム又はプラスチック磁界変更子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 65/00 ３０１ Ｆ０２Ｍ 65/00 ３０１Ｂ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 均一に分布され均一な寸法に作られた磁
    極の配列を有し、点火のタイミングを制御する第１の環
    状磁気符号器リングと、第１の環状磁気符号器リングと
    同一平面内で半径方向に内側に配置されてシリンダの数
    に対応する複数の狭い磁極を含む非均一に間隔をあけた
    磁極の配列を有し、狭い磁極とそれに隣接する磁極の強
    さとが同一でなく、どのシリンダが火花又は燃料を必要
    としているかを指示する第２の環状磁気符号器リング
    と、前記第１及び第２の環状磁気符号器リングのための
    少なくとも一つの回転可能な支持体と、前記第１の環状
    磁気符号器リングの回転経路の近くに置かれた少くとも
    一つの第１の磁界センサと、前記第２の環状磁気符号器
    リングの回転経路の近くに置かれた第２の磁界センサと
    を備えることを特徴とする内燃機関用センサ装置。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の環状磁気符号器リン
    グが軸方向の面に前記符号器リングを圧迫するための平
    らな領域を有する環状リングと、前記環状リングの平ら
    な領域から前記符号器リングの軸方向厚さに比例した距
    離突き出ている軸方向に伸びる環状突起と、前記軸方向
    に伸びる環状突起の軸方向面から回転可能な支持体に取
    付けるために突き出ている少なくとも１本の軸方向に突
    出したスタッドとを備えることを特徴とする取付具によ
    って前記回転可能な支持体へ固定されていることをさら
    に特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の環状磁気符号器リングの同じ
    極性の磁極の強さが不均一であることをさらに特徴とす
    る請求項１に記載のセンサ装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の環状磁気符号器リングの不均
    一磁極の幾つかの強さが前記第２の磁界センサによって
    検出できる最小強さより小さいことをさらに特徴とする
    請求項１に記載のセンサ装置。
  5. 【請求項５】 第１の磁界センサの数が２であり、前記
    二つのセンサが極間隔の検出の分解能が２倍になるよう
    に置かれていることをさらに特徴とする請求項１に記載
    のセンサ装置。
  6. 【請求項６】 支持体と、前記支持体の上の平らな蛇行
    経路に配置された電線と、発生される磁極の強さを変え
    るために電線の蛇行ループ間の前記支持体の領域に置か
    れる磁界変更子とを備えることを特徴とする非均一な磁
    極を磁性材料に形成する磁化用器具。
  7. 【請求項７】 前記磁界変更子が所望の磁界の強さに従
    って空気、プラスチック、アルミニウム及び鋼から成る
    群から選択された材料で形成されることをさらに特徴と
    する請求項６に記載の磁化用器具。
  8. 【請求項８】 発生した各磁極の寸法及び磁界強さが各
    磁界変更子ごとに選択された材料、電線内の磁界ループ
    の寸法、磁界変更子の寸法と配置、及び磁化電流パルス
    の電流値及び持続時間によって制御されることをさらに
    特徴とする請求項７に記載の磁化用器具。
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