JP5198317B2

JP5198317B2 - エンジン回転数検出装置

Info

Publication number: JP5198317B2
Application number: JP2009036954A
Authority: JP
Inventors: 一裕北川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: JP2010190155A; TW201043773A; WO2010095548A1

Description

本発明は、エンジンに搭載されるエンジン回転数検出装置に関する。

従来、エンジン回転数やピストンの上死点位置を算出するために、クランク軸に固設された位置検出部材をセンサ等の検出手段によって検出し、エンジンの回転数およびピストンの位置を算出していた。しかし、このような構成の検出装置ではクランク軸一回転につき一回の検出であるため、クランク軸の回転数が一回転中に変動した場合は、エンジン回転数やピストンの上死点位置が正確に算出できない不具合があった。

そこで、位置検出部材の検出に加え、クランク軸に固設されるリングギアの歯先をセンサ等の検出手段によって検出することでクランク軸の回転数が変動してもエンジン回転数およびピストン位置を正確に算出することが出来るエンジン回転数検出装置の技術は公知である。たとえば特許文献１のごとくである。

しかし、上述した特許文献に開示された構成では、エンジンの回転数とピストン位置を正確に算出するためリングギア検出用の検出手段を、新たなセンサを追加する必要がありコストアップの要因となっていた。また、リングギアの歯が欠損した場合は、クランク軸の正確な位置が検出できず、エンジン回転数およびピストン位置に誤差が発生するという問題点があった。

特許第３３２６８６６号公報

本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、新たな検出手段を追加することなく、安定的に正確なエンジン回転数およびピストンの上死点位置が算出可能なエンジン回転数検出装置の提供を目的とする。

請求項１においては、エンジン（１０）のクランク軸（１１）に固設されたフライホイール（２）の板面におけるクランク軸（１１）を中心とする同一円上に、複数の検出用孔（２ａ・・）を穿設し、該複数の検出用孔（２ａ・・）は、等角度間隔に形成されているとともに、その中の一つを欠孔（２ｂ）とし、前記検出用孔（２ａ）を検出する検出手段（３）と、該検出手段（３）からの検出信号に基づいてエンジン回転数（Ｒ）およびピストンの上死点位置を算出する算出手段（４）とを具備し、前記検出用孔（２ａ）に対向する位置に、前記検出手段（３）を固定するに際して取付位置を決定する位置決め冶具（３ａ）を具備し、該位置決め冶具（３ａ）は、一側が検出用孔（２ａ）と嵌合し、他側が検出手段（３）と嵌合することによって、前記検出手段（３）の取付位置の決定が可能となるように構成し、前記位置決め冶具（３ａ）の一側を前記欠孔（２ｂ）がピストンの上死点位置にあるときでフライホイール（２）の回転方向と逆方向の位置にある検出用孔（２ａ）に嵌合させ、他側を検出手段（３）に嵌合させることによって、前記検出手段（３）の取付位置を決定し、該決定した取付位置に検出手段（３）が固定されるように構成したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１の如く、エンジン（１０）のクランク軸（１１）に固設されたフライホイール（２）の板面におけるクランク軸（１１）を中心とする同一円上に、複数の検出用孔（２ａ・・）を穿設し、該複数の検出用孔（２ａ・・）は、等角度間隔に形成されているとともに、その中の一つを欠孔（２ｂ）とし、前記検出用孔（２ａ）を検出する検出手段（３）と、該検出手段（３）からの検出信号に基づいてエンジン回転数（Ｒ）およびピストンの上死点位置を算出する算出手段（４）とを具備し、前記検出用孔（２ａ）に対向する位置に、前記検出手段（３）を固定するに際して取付位置を決定する位置決め冶具（３ａ）を具備し、該位置決め冶具（３ａ）は、一側が検出用孔（２ａ）と嵌合し、他側が検出手段（３）と嵌合することによって、前記検出手段（３）の取付位置の決定が可能となるように構成し、前記位置決め冶具（３ａ）の一側を前記欠孔（２ｂ）がピストンの上死点位置にあるときでフライホイール（２）の回転方向と逆方向の位置にある検出用孔（２ａ）に嵌合させ、他側を検出手段（３）に嵌合させることによって、前記検出手段（３）の取付位置を決定し、該決定した取付位置に検出手段（３）が固定されるように構成したので、リングギア等の欠損などによる検出誤差や誤検出が発生けず、検出用孔の位置に基づいて正確に検出手段を配設することができる。これにより、新たな検出手段を追加することなく、安定的に正確なエンジン回転数およびピストンの上死点位置を算出することができる。

（ａ）本発明の実施形態に係るエンジン回転数検出装置を示す図（ｂ）図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。本発明の実施形態に係るエンジン回転数検出装置の構成図。本発明の実施形態に係るエンジン回転数検出装置のタイミングチャート。本発明の実施形態に係るエンジン回転数検出装置の検出手段位置決め構成図。

次に、図１および図２を用いて本発明に係るエンジン回転数検出装置の実施形態であるエンジン回転数検出装置１について説明する。なお、図１（ａ）における矢印Ｕ方向を上方向として上下方向を規定し、図１（ｂ）における矢印Ｆ方向を前方向として前後方向を規定する。

エンジン回転数検出装置１は、図１に示すように、図示しない６個の気筒を備えるエンジン１０に具備され、図示しない各ピストンの往復運動によって回動されるクランク軸１１の回転数を検出し、エンジン回転数Ｒおよび各ピストンの上死点位置であるＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出するものである。エンジン回転数検出装置１は、主にフライホイール２と、検出手段３と、算出手段４と、から構成される。また、本実施形態におけるエンジン１０の気筒の数は６個とし、図示しない第１ピストンおよび第６ピストン、図示しない第２ピストンおよび第４ピストン、図示しない第３ピストンおよび第５ピストンがそれぞれ同位相に構成される。第１ピストンおよび第６ピストンの、上死点位置をＴＤＣ１、第２ピストンおよび第４ピストンの上死点位置をＴＤＣ２、第３ピストンおよび第５ピストンの上死点位置をＴＤＣ３とする。なお、本実施形態におけるエンジン１０は、ディーゼルエンジンでもガソリンエンジンでもよく、気筒数および各ピストンの位相は、本実施形態に限定するものではない。

フライホイール２は、クランク軸１１に固設され、クランク軸１１の回転を安定させるとともに、クランク軸１１と連動して回転することでクランク軸角度θを検出することができる。フライホイール２は、複数の検出用孔２ａ・２ａ・・がフライホイール２の板面の回転軸を中心とする同一円上に前記回転軸と平行に形成される。複数の検出用孔２ａ・２ａ・・は、前記円上に所定の等角度間隔に形成され、検出用孔２ａ・２ａ・・のうち一つは、欠孔（ブランク孔）２ｂとして構成される。フライホイール２は、第１ピストンおよび第６ピストンが上死点位置ＴＤＣ１に到達する時に、欠孔２ｂがクランク軸１１の真上に位置するようにクランク軸１１に固設される。

検出手段３は、磁気近接センサ等で構成され、検出用孔２ａ・２ａ・・を検出するものである。検出手段３は、検出用孔２ａ・２ａ・・に対向する近接位置に配置され、エンジン１０本体等に、固定具１２を介して固設される。検出手段３は、検出用孔２ａを検出すると、所定の信号を算出手段４に伝送する。なお、検出手段３は、検出用孔２ａを検出するものであれば、本実施形態に限定されるものではない。

算出手段４は、エンジン回転数Ｒおよび各ピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出するものである。算出手段４は、具体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。算出手段４には、エンジン回転数Ｒおよび各ピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出するための種々のプログラム及びデータが格納される。

算出手段４は、検出手段３が欠孔２ｂを検出してから第１ピストンおよび第６ピストンが上死点位置ＴＤＣ１に到達するまでのクランク軸の回転角度θ１、第２ピストンおよび第４ピストンが上死点位置ＴＤＣ２に到達するまでのクランク軸の回転角度θ２、第３ピストンおよび第５ピストンが上死点位置ＴＤＣ３に到達するまでのクランク軸の回転角度θ３が設定される。

算出手段４は、図２に示すように、検出手段３に接続され、検出手段３が検出用孔２ａを検出する際に出力する所定の信号を取得し、エンジン回転数Ｒおよび各ピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出することが可能である。

算出手段４は、エンジン１０を制御する電子制御ユニット（以下、単に「ＥＣＵ」と記す）５に接続され、または、ＥＣＵ５と一体的に構成され、算出したエンジン回転数Ｒおよび各ピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３をＥＣＵ５に伝送することが可能である。ここで、ＥＣＵ５は、エンジン１０、表示手段６および入力手段７等に接続され、算出手段４が算出するエンジン回転数Ｒを表示手段６に表示し、算出手段４が算出する各シリンダの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３に基づき、入力手段７からの入力値に応じたエンジン１０の制御を行う。

次に、図３を用いて本発明の第一実施形態に係るエンジン回転数検出装置１の算出手段４による算出態様について説明する。

算出手段４は、検出手段３が検出用孔２ａを検出した際、検出手段３から検出信号を取得する。

算出手段４は、検出信号の検出間隔に基づいてエンジン回転数Ｒを算出し、ＥＣＵ５に伝送する。

算出手段４は、検出信号の検出間隔と当該検出間隔の直前の検出間隔とを比較し、当該検出間隔が所定値以上の場合、欠孔２ｂが検出されたと判断し、ＥＣＵ５に伝送する。但し、欠孔２ｂを設ける代わりに、欠孔２ｂの部分の検出用孔２ａの深さを浅くまたは深くまたは貫通孔とすることにより、検出手段３による検出値が他の検出用孔２ｂの検出値と異なるように構成して、基準位置とすることができる。この場合、欠孔２ｂの場合、ノッキングが生じたりや負荷がかかったりした場合等では、パルスの間隔が伸びて欠孔２ｂと判断する可能性があるが、検出値が異なることにより確実に基準位置を検出することができる。

算出手段４は、欠孔ｂ２が検出されたクランク軸角度θを基準位置として回転角度θ１だけクランク軸１１が回転したとき、第１ピストンおよび第６ピストンが上死点位置ＴＤＣ１に到達したと判断しＥＣＵ５に信号を伝送する。

算出手段４は、欠孔ｂ２が検出されたクランク軸角度θを基準位置として回転角度θ２だけクランク軸１１が回転したとき、第２ピストンおよび第４ピストンが上死点位置ＴＤＣ２に到達したと判断しＥＣＵ５に信号を伝送する。

算出手段４は、欠孔ｂ２が検出されたクランク軸角度θを基準位置として回転角度θ３だけクランク軸１１が回転したとき、第３ピストンおよび第５ピストンが上死点位置ＴＤＣ３に到達したと判断しＥＣＵ５に信号を伝送する。

ＥＣＵ５は、算出手段４からエンジン回転数Ｒを取得した後、表示手段６にエンジン回転数Ｒを表示させる。また、ＥＣＵ５は、算出手段４からエンジン回転数Ｒおよび上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３の信号を取得した後、エンジン１０を前記信号に基づき入力手段７の入力値に従って制御する。

次に、図４を用いて本発明の第一実施形態に係るエンジン回転数検出装置１の検出手段３の位置決め態様について説明する。

検出手段３は、検出用孔２ａを基準として固定具１２に固定される。検出手段３は、位置決め冶具３ａによって位置決めされる。

位置決め冶具３ａは、一側が検出用孔２ａと隙間なく嵌合可能な凸部に形成され、他側が検出手段３と隙間なく嵌合可能な凹部に形成される。

位置決め冶具３ａは、第一ピストンおよび第６ピストンが上死点位置ＴＤＣ１にあるとき、クランク軸１１の真上に位置する欠孔２ｂからフライホイール２の回転方向と逆方向へ回転角度θ１の位置にある検出用孔２ａに、一側の凸部を嵌合させ、他側の凹部に検出手段３を嵌合することで検出手段３の位置を決定する。検出手段３は、位置決め冶具３ａに位置決めされた状態で固定具１２にナット３ｂにより固定される。

以上の如く、エンジン１０のクランク軸１１と連動して回転し、複数の検出用孔２ａが回転軸を中心とする円周上に回転軸と平行に形成されるフライホイール２と、検出用孔２ａを検出する検出手段３と、検出手段３からの検出信号に基づきエンジン回転数Ｒおよびピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出する算出手段４と、を具備することを特徴とするものである。このように構成することで、リングギア等の欠損などによる検出誤差や誤検出が発生しない。これにより、新たな検出手段を追加することなく、安定的に正確なエンジン回転数Ｒおよびピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出することができる。

また、複数の検出用孔２ａは、等角度間隔に形成されるとともに、一つを欠孔２ｂとすることを特徴とするものである。このように構成することで、容易に基準位置を検出することができる。これにより、新たな検出手段を追加することなく、安定的に正確なエンジン回転数Ｒおよびピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出することができる。

また、検出手段３は、一側が検出用孔２ａと嵌合し、他側が検出手段３と嵌合する位置決め冶具３ａによって位置決め可能に構成されることを特徴とするものである。このように構成することで、検出用孔２ａの位置に基づいて正確に検出手段３を配設することができる。これにより、新たな検出手段を追加することなく、安定的に正確なエンジン回転数Ｒおよびピストンの上死点位置ＴＤＣ１、ＴＤＣ２、ＴＤＣ３を算出することができる。

１エンジン回転数検出装置
２フライホイール
２ａ検出用孔
３検出手段
４算出手段
Ｒエンジン回転数
１１クランク軸
ＴＤＣ１上死点位置
ＴＤＣ２上死点位置
ＴＤＣ３上死点位置

Claims

エンジン（１０）のクランク軸（１１）に固設されたフライホイール（２）の板面におけるクランク軸（１１）を中心とする同一円上に、複数の検出用孔（２ａ・・）を穿設し、該複数の検出用孔（２ａ・・）は、等角度間隔に形成されているとともに、その中の一つを欠孔（２ｂ）とし、前記検出用孔（２ａ）を検出する検出手段（３）と、該検出手段（３）からの検出信号に基づいてエンジン回転数（Ｒ）およびピストンの上死点位置を算出する算出手段（４）とを具備し、前記検出用孔（２ａ）に対向する位置に、前記検出手段（３）を固定するに際して取付位置を決定する位置決め冶具（３ａ）を具備し、該位置決め冶具（３ａ）は、一側が検出用孔（２ａ）と嵌合し、他側が検出手段（３）と嵌合することによって、前記検出手段（３）の取付位置の決定が可能となるように構成し、前記位置決め冶具（３ａ）の一側を前記欠孔（２ｂ）がピストンの上死点位置にあるときでフライホイール（２）の回転方向と逆方向の位置にある検出用孔（２ａ）に嵌合させ、他側を検出手段（３）に嵌合させることによって、前記検出手段（３）の取付位置を決定し、該決定した取付位置に検出手段（３）が固定されるように構成したことを特徴とするエンジン回転数検出装置。