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、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
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
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
    特徴とする請求項に記載の磁化用器具。
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