JPH01196576A - エンジンの回転数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの出力軸の回転に伴って回転する磁
性部材とそれに対して近接配置された磁気検出手段とが
用いられるエンジンの回転数検出装置に関する。

（従来の技術） 車両においては、そのエンジンに対する吸入空気量制御
や点火時期制御等の種々の制御に関連して、エンジンの
出力軸の回転数を検出することが要求され、そのため、
各種のエンジン回転数検出装置が実用に供されている。

斯かるエンジン回転数検出装置として、エンジンの出力
軸の回転に伴って回転するものとされた回転磁性部材と
、それに近接せしめられて配置されてその回転磁性部材
の回転に起因する磁束変化を検出する磁気検出手段とが
用いられて構成され、磁気検出手段からの検出出力信号
が、エンジンの出力軸の回転数に応じた周波数及び周期
を有するものとなるようにしたものが知られている。

このような回転磁性部材と磁気検出手段とを備えたエン
ジン回転数検出装置は、例えば、実開昭５６−５８５１
３号公報に記載されている如くに、周方向に着磁部が配
列形成された環状回転体をエンジンの出力軸の回転に伴
って回転させ、その回転に伴なわれる着磁部からの磁束
の変化を、磁気抵抗素子が用いられて構成された感磁手
段によって検出するようにされたものも提案されている
が、より一般的には、磁性材料で形成されたギアあるい
は歯付ロータをエンジンの出力軸の回転に伴って回転さ
せ、磁石を伴う磁性コアにコイルが巻装されて形成され
てギアあるいは歯付ロータの周囲に配された電磁ピック
アップによって、ギアあるいは歯付ロータの回転に伴わ
れるギアあるいは歯付ロータにおける複数の歯の夫々の
電磁ピックアップに対する近接及び離隔により生じる磁
束変化を検出するものとされる。　　− （発明が解決しようとする課題） 上述の如くの、エンジンの出力軸の回転に伴って回転す
る磁性材料で成るギアあるいは歯付ロータと、磁石を伴
う磁性コアにコイルが巻装されて成る電磁ピックアップ
とを備えたエンジン回転数検出装置においては、電磁ピ
ックアップが、通常、鉄材で形成された磁性コアが用い
られたものとされ、ギアあるいは歯付ロータにおける複
数の歯の夫々の電磁ピックアップに対する近接及び離隔
により生じる磁束変化に応答する検出出力信号の変化は
、比較的緩やかなものとされる。そのため、斯かる検出
出力信号に基づく回転数検出は、例えば、検出出力信号
の零クロス点を捉えてギアあるいは歯付ロータにおける
複数の歯の各々が電磁ピックアップに近接する周期を求
め、求められた周期から回転数を算出し、所定の数の周
期について夫々算出された回転数の平均をとることによ
り行われる。従って、回転数検出における精度が、ギア
あるいは歯付ロータにおける歯数や歯の形成過程におけ
る加工精度等によって左右されることになる不都合があ
り、また、瞬時の回転数検出を行うことが困難であると
いう欠点がある。

斯かる点に鑑み、本発明は、エンジンの出力軸の回転に
伴って回転する回転磁性部材と、それに近接せしめられ
て配置された磁気検出手段としての電磁ピックアップと
を備え、電磁ピックアップから得られる検出出力信号に
基づいてエンジン回転数を算出すものとされたもとで、
電磁ピックアップから、回転磁性部材の回転に伴って生
じる磁束変化に応答しての象、峻な変化を有する検出出
力信号が得られて、回転磁性部材の作成精度の回転数検
出精度に対する影響が著しく低減され、かつ、瞬時の回
転数検出を容易に行えるようにされたエンジンの回転数
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） 上述の目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの回転
数検出装置は、所定の相互間隔をもって環状配置された
複数の着磁部を有し、エンジンにおける出力軸もしくは
それに関連して回転する回転体に設けられた回転部材と
、磁性コアにコイルが巻装されて成り、回転部材に対し
て近接配置されて、その回転に起因する複数の着磁部か
らの磁束の変化を検出する電磁ピックアップと、電磁ピ
ンクアップから得られる検出出力信号に基づいてエンジ
ン回転数を算出する回転数算出部とを備え、電磁ピック
アップにおける磁性コアが、アモルファス金属磁性材料
で形成されたものとされるとともに、回転数算出部が、
回転部材における複数の着磁部の夫々が電磁ピックアッ
プの回転部材に対する対向部を通過する期間に応じた測
定期間を求め、その測定期間の長さに基づいてエンジン
回転数を算出するものとされて、構成される。

（作　用） 上述の如くに構成される本発明に係るエンジンの回転数
検出装置によれば、回転部材がエンジンの出力軸の回転
に伴って回転し、それにより回転部材に設けられた複数
の着磁部が、順次、電磁ピックアップの回転部材に対す
る対向部を通過する状態がとられる。斯かるもとにおい
て、電磁ピックアップは、複数の着磁部の各々の回動に
伴われる磁束変化を検出して検出出力信号を発生する。

その際、電磁ピックアップは、その磁性コアがアモルフ
ァス金属磁性材料で形成されたものとされていることに
より、複数の着磁部の各々の回動に伴われる磁束変化に
敏怒に応答し、電磁ピックアップから得られる検出出力
信号は、複数の着磁部の夫々が電磁ピンクアップの回転
部材に対する対向部を通過し始める時点及びその前後の
短期間に急激なレベル低減もしくはレベル増加部分を形
成し、かつ、複数の着磁部の夫々が電磁ピックアップの
回転部材に対する対向部を通過し終える時点及びその前
後の短期間に急激なレベル増加もしくはレベル低減部分
を有するものとなる。斯かる検出出力信号が電磁ピック
アップから得られるもとで、回転数算出部は、電磁ピッ
クアップからの検出出力信号における急激なレベル低減
もしくはレベル増加部分及び急激なレベル増加もしくは
レベル低減部分を検出して、複数の着磁部の夫々が電磁
ピックアップの回転部材に対する対向部を通過する期間
に応じた測定期間を求め、さらに、求められた測定期間
の長さに基づいてエンジン回転数を算出する。

このようにして、本発明に係るエンジンの回転数検出装
置においては、電磁ピックアップから回転部材に設けら
れた複数の着磁部の回動に伴って生じる磁束変化に応答
しての急峻な変化を有する検出出力信号が得られること
になり、それによって、複数の着磁部の夫々が電磁ピッ
クアップの回転部材に対する対向部を通過する期間に応
じた期間が、測定期間として検出される。そして、斯か
る測定期間に基づいてエンジン回転数が算出されるので
、回転部材における複数の着磁部の配置状態等に関わる
作成精度が、回転数検出精度に及ぼす影響が著しく低減
されることになり、また、エンジン回転数の瞬時の算出
が容易にしかも精度良く行われることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明に係るエンジンの回転数検出装置の一
例を、それが適用されたエンジンと共に概略的に示す。

第１図に示される概略構成においては、エンジン１０の
出力軸であるクランク軸１３の一方の端部が、エンジン
本体部１０ａの外部に突出しており、そのクランク軸１
３の一方の端部に、図示が省略されているカム軸駆動用
ベルトやオルタネータ駆動用ベルト等のベルトが掛けら
れる複数のプーリ１２が取り付けられている。

そして、クランク軸１３の一方の端部における複数のプ
ーリ１２の外方には、回転円板１４が、その中央部を回
転中心として回転するようにして取り付けられており、
回転円板１４には複数の磁。

石１５が固着されている。さらに、この回転円板１４の
エンジン本体部１０ａ側に配された面に対向するものと
された電磁ピックアップ１６が、エンジン本体部１０ａ
の側面部に取り付けられている。

第２図に示される如く、回転円板１４は、エンジン本体
部１０ａ側に配された面を形成する部分において、複数
の磁石１５がその周縁部分に沿い所定の相互間隔をもっ
て環状配置されたものとなされている。複数の磁石１５
は、夫々が均一な寸法を有し、また、着磁状態が同一と
なるものとされて、クランク軸１３の中心軸線を中心と
する円周上に配されている。また、複数の磁石１５の夫
々におけるクランク軸１３の中心軸線を中心としての見
込角α、及び、隣り合う２個の磁石１５の夫々の中心間
のクランク軸１３の中心軸線を中心としての角度間隔β
は、予め所定の値に選定されている。また、電磁ピック
アップ１６は、その端面部１’６ａを回転円板１４のエ
ンジン本体部１０ａ側に配された面に近接対向させてい
て、回転円板１４がクランク軸１３の回転に伴って回転
するとき、回転円板１４に環状配置された複数の磁石１
５の夫々が、電磁ピックアンプ１６の端面部１６ａを順
次通過するものとなるようにされている。

この電磁ピックアップ１６の端面部１６ａの寸法も、予
め所定の値に選定されている。

電磁ピックアップ１６は、第３図に示される如く、エン
ジン本体部１０ａの側面部に固着されたケース１７と、
このケース１７内に収容された磁性コア１８及び磁性コ
ア１８に巻装されたコイル１９とを有して構成されてい
る。磁性コア１８は、例えば、コバルト系のものとされ
た、アモルファス金属磁性材料が用いられて製造された
薄板が積層されて形成されており、エンジン本体部１０
ａの側面側から回転円板１４に向けて突出して、その端
面部１８ａが、ケース１７の端面１７ａを挾んで、回転
円板１４のエンジン本体部１０ａ側に配された面に対向
するものとされている。そして、ケース１７の端面１７
ａが、電磁ピックアップ１６における、回転円板１４の
エンジン本体部１０ａ側に配された面に近接対向する端
面部１６ａを形成するものとされている。

このようにクランク軸１３に取り付けられた回転円板１
４に対して近接配置される電磁ビックアンプ１６は、回
転円板１４がクランク軸１３の回転に伴って回転すると
き、複数の磁石１５の各々の回動に起因する磁束変化を
検出して検出出力信号Ｓｐを発生し、信号処理部２０に
供給する。その際、電磁ピックアップ１６は、その磁性
コア１８がアモルファス金属磁性材料で形成されたちの
とされていることによって、複数の磁石１５の各々の回
動に起因する磁束変化に敏感に応答するものとなり、電
磁ピックアップ１６から得られる検出出力信号Ｓｐは、
例えば、第４図に示される如（、複数の磁石１５のうち
の１個が電磁ピックアップ１６の端面部１６ａを通過し
始める時点ｆ、ｌの僅かに前から時点ｔ１にかけて急激
なレベル低下を生じ、時点ｔ１において極小レベル−Ｌ
ｍをとり、さらに、時点ｔ１からその僅かに後までにお
いて極小レベル−Ｌｍからの急激なレベル上昇を生じて
、時点ｔ１及びその前後の短期間に急激なレベル低減部
分を形成し、続いて、その磁石１５が電磁ピックアップ
１６の端面部１６ａを通過し終える時点ｔ２の僅かに前
から時点ｔ２にかけて急激なレベル上昇を生じ、時点ｔ
２において極大レベル＋Ｌｍをとり、さらに、時点ｔ２
からその僅かに後までにおいて極大レベル＋Ｌｍからの
急激なレベル低下を生じて、時点も２及びその前後の短
期間に急激なレベル増加部分を形成するものとなる。従
って、時点ｔ１から時点ｔ２までの、複数の磁石１５の
うちの１個が電磁ピックアップ１６の端面部１６ａを通
過する期間Ｔにおいては、極小レベル−Ｌｍをとる状態
から極大レベル＋Ｌｍをとる状態まで変化することにな
る。そして、検出出力信号Ｓｐの極小レベル−Ｌｍがら
の立上り、及び、極大レベル＋Ｌｍへの立上りは特に急
峻となる。

なお、第４図に示される検出出力信号Ｓｐのレベル変化
は一例であって、磁石１５の着磁状態及び電磁ピックア
ップ１６の設定状態によっては、検出出力信号Ｓｐは、
例えば、時点ｔｌにおいて極大レベル＋Ｌｍをとるとと
もに時点ｔ２において極小レベル−Ｌｍをとるようなレ
ベル変化を有するものとなる。

このような検出出力信号Ｓｐが供給される信号処理部２
０においては、検出出力信号Ｓｐに基づいてクランク軸
１３の回転数を算出する処理が行われ、信号処理部２０
から、クランク軸１３の回転数をあられす出力信号Ｄｎ
が得られる。この出力信号Ｄｎは、例えば、回転数表示
部２１に供給され、回転数表示部２１において、検出さ
れたクランク軸１３の回転数が表示される。

上述の回転円板１４．電磁ピックアップ１６及び信号処
理部２０を主要構成要素として、本発明に係るエンジン
の回転数検出装置の一例が構成されているのであり、信
号処理部２０は、例えば、第５図に示される如くに構成
されて、以下に述べられる如くの動作を行う。

この信号処理部２０の例においては、電磁ピックアップ
１６からの、複数の磁石１５の夫々が電磁ピックアップ
１６の端面部１６ａを通過する毎に、第４図に示される
如くのレベル変化をとり、その結果、第６図Ａに示され
る如くの波形を有するものとされた検出出力信号Ｓｐが
、レベル比較部３１の正極入力端及びレベル比較部３３
の負極入力端に夫々供給される。そして、レベル比較部
３１の負極入力端には、基準電圧源３２からの、第６図
Ａに示される如くに、検出出力信号ｓｐの極大レベル＋
Ｌｍより若干低いレベル＋Ｑを有する基準電圧■１が供
給され、一方、レベル比較部３３の正極入力端には、基
準電圧源３４からの、第６図Ａに示される如くに、検出
出力信号Ｓｐの極小レベル−Ｌｍより若干高いレベル−
Ｑを有する基準電圧■２が供給される。

それにより、レベル比較部３１からは、検出出力信号Ｓ
ｐのレベルがレベル＋Ｑより高いときのみ、第６図Ｂに
示される如（の比較出力信号Ｓａが得られ、また、レベ
ル比較部３３からは、検出出力信号Ｓｐのレベルがレベ
ル−Ｑより低いときのみ、第６図Ｃに示される如くの比
較出力信号Ｓｂが得られる。即ち、レベル比較部３１か
らの比較出力信号Ｓａは、検出出力信号Ｓｐの略極大レ
ベル＋Ｌｍをとる部分において得られ、また、レベル比
較部３３からの比較出力信号ｓｂは、検出出力信号Ｓｐ
Ｏ略極小極小レベルｍをとる部分において得られること
になる。

レベル比較部３１からの比較出力信号Ｓａ及びレベル比
較部３３からの比較出力信号ｓｂは、オア回路部３５に
供給され、それにより、オア回路部３５から、第６図り
に示され如くの、比較出力信号Ｓａ及びｓｂの両者が取
り出されて形成される信号Ｓｃが得られ、期間検出部３
６に供給される。

期間検出部３６においては、オア回路部３５からの信号
Ｓｃがフリップ・フロップ（Ｆ、Ｆ、）３７及び３８に
夫々供給される。フリップ・フロップ３７は、立上りト
リガー型とされていて、信号Ｓｃの立上り部分でトリガ
ーされてその出力信号のレベル反転を生じ、フリップ・
フロップ３７からは、第６図已に示される如くの、信号
Ｓｃの立上り時点毎にレベル反転する出力信号Ｓｄが得
られる。これに対して、フリップ・フロップ３８は、立
下りトリガー型とされていて、信号Ｓｃの立下り部分で
トリガーされてその出力信号のレベル反転を生じ、フリ
ップ・フロップ３８からは、第６図Ｆに示される如（の
、信号Ｓｃの立下り時点毎にレベル反転する出力信号Ｓ
ｅが得られる。

フリップ・フロップ３７及び３８から夫々得られる出力
信号Ｓｄ及びＳｅは、アンド回路部３９に供給され、そ
れにより、アンド回路部３９から、第６図Ｇに示され如
くの、出力信号Ｓｄ及びＳｅが共に高レベルをとる期間
に高レベルをとる信号Ｓｆが得られる。この信号Ｓｆが
高レベルをとる期間は、電磁ピックアップ１６から得ら
れる検出出力信号Ｓｐが極小レベル−Ｌｍをとる時点の
直後から極大レベル＋Ｌｍをとる時点の直前までとなり
、従って、複数の磁石１５のうちの１個が電磁ピックア
ップ１６の端面部１６ａを通過する期間Ｔに応じた期間
となり、検出出力信号Ｓｐの極小レベル−Ｌｍからの立
上り、及び、極大レベル＋Ｌｍへの立上りが特に急峻で
あることからして、実質的に期間Ｔに等しいとして差し
支えなく、斯かる期間が測定期間Ｔ”とされる。

このようにして、測定期間Ｔ′毎に高レベルをとるもの
とされたアンド回路部３９からの信号Ｓｆが、回転数算
出部４０におけるカウンタ４１のイネーブル端子（Ｅ）
に供給される。カウンタ４１には、そのクロック端子（
ＣＬ）に、クロックパルス発生部４２からの比較的高い
一定周波数のクロックパルスＰｃが供給される。そして
、カウンタ４１は、第６図Ｈに示される如く、イネーブ
ル端子（Ｅ）に供給されるアンド回路部３９からの信号
Ｓｆが高レベルをとる測定期間Ｔ”毎に、クロック端子
（ＣＬ）に供給されるクロックパルスＰｃの計測をクリ
アー状態から行い、各測定期間Ｔ゛の終了時に、その計
測結果をあられす計測出力信号Ｃｃを発生する。従って
、カウンタ４１から得られる計測出力信号Ｃｃは、各測
定期間Ｔ゛の時間長をあわらすことになる。

続いて、カウンタ４１からの計測出力信号Ｃｃが演算部
４３に供給され、演算部４３において、計測出力信号Ｃ
ｃによりあられされる測定期間Ｔ゛の時間長に基づき、
クランク軸１３の回転数が算出される。即ち、計測出力
信号Ｃｃによってあられされる測定期間Ｔ′の時間長を
クランク軸１３の回転数に換算する演算が行われるので
ある。

斯かる換算は、前述の如く、回転円板１４に配置された
複数の磁石１５が、夫々が均一な寸法を有するものとさ
れて、クランク軸１３の中心軸線を中心とする円周上に
配され、また、複数の磁石１５の夫々におけるクランク
軸１３の中心軸線を中心としての見込角αが予め所定の
値に選定されており、さらに、電磁ピックアップ１６は
、その端面部１６ａの寸法も予め所定の値に選定されて
いることからして、回転円板１４の、複数の磁石１５の
うちの１個が電磁ピックアップ１６の端面部１６ａを通
過する期間Ｔにおける回転角が一定の値となること、及
び、測定期間Ｔ゛が、期間Ｔに応じたものとなって実質
的に期間Ｔと等しいとして差し支えなく、従って、回転
円板１４の各測定期間Ｔ゛における回転角も期間Ｔにお
ける回転角と等しいとして差し支えないことに基づいて
なされ、例えば、回転円板１４の期間Ｔにおける回転角
が測定期間Ｔ゛の時間長で除されて回転円板１４の角速
度、即ち、クランク軸１３の角速度が求められ、さらに
、求められた回転円板１４の角速度から回転円板１４の
回転数、従って、クランク軸１３の回転数が算出される
ようになされる。

そして、演算部４３からは、上述の如くにして、計測出
力信号Ｃｃによってあられされる測定期間Ｔ′の時間長
に基づいて算出されたクランク軸１３の回転数をあられ
す出力信号Ｄｎが得られて、クランク軸１３の回転数の
検出がなされることになる。演算部４３の出力信号Ｄｎ
は、例えば、回転数表示部２１に供給される。

以上の如くにして、上述の例にあっては、磁気ピックア
ップ１６より得られる検出出力信号Ｓｐから、複数の磁
石１５の夫々が電磁ピックアップ１６の回転円板１４に
対向する端面部１６ａを通過する期間Ｔに応じた測定期
間Ｔ′が検出され、斯かる測定期間Ｔ“に基づいてクラ
ンク軸１３の回転数が算出される。このように、一つの
測定期間Ｔ“のみに基づいてクランク軸１３の回転数が
算出されるので、クランク軸１３の回転数の検出が、回
転円板１４における複数の磁石１５の数や相互間隔の変
動の影響を受けず、従って、回転円板１４における複数
の磁石１５の配置状態等に関わる作成精度が、クランク
軸１３の回転数検出精度に及ぼす影響が大幅に低減され
、また、クランク軸１３の回転数の瞬時の算出が容易に
、かっ、精度良く行なわれることになる。

なお、上述の例においては、回転円板１４が、直接、ク
ランク軸１３に取り付けられており、電磁ピックアップ
１６がエンジン本体１０ａの側面部に取り付けられてい
るが、回転円板１４が、直接、クランク軸１３に取り付
けられるのではなく、゛クランク軸１３の回転に伴って
回転するいずれかの回転体に取り付けられるのものとさ
れ、それに伴って、電磁ピックアップ１６が、エンジン
本体１０ａの側面部以外の部分において、回転円板１４
に近接配置せしめられるものとされてもよい。

その際、クランク軸１３の回転に伴って回転する回転体
が、クランク軸１３との間に回転数比を有することにな
る場合には、回転数算出部４０において、斯かる回転数
比が考慮された補正がなされる。

さらに、上述の例においては、回転円板１４が、複数の
磁石１５が配置されたものとされているが、回転円板１
４は、複数の磁石１５の夫々に代えて、複数の着磁部が
、複数の磁石１５の場合と同様な配置をもって環状に設
けられたものとされてもよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明に係るエンジンの
回転数検出装置によれば、エンジンの出力軸の回転に伴
って回転する回転磁性部材と、それに近接せしめられて
配置された電磁ピックアップとを備えた構成のもとに、
電磁ピックアップから回転磁性部材の回動に伴って生じ
る磁束変化に応答しての急峻な変化を有する検出出力信
号を得ることができ、それにより、回転磁性部材の一部
分が電磁ピックアップの回転磁性部材に対する対向部を
通過する期間に応じた測定期間を検出でき、しかも、一
つの測定期間に基づいてエンジン回転数を算出すること
ができるので、回転磁性部材における各部の配置状態等
に関わる作成精度が回転数検出精度に及ぼす影響を、著
しく低減できることになり、また、エンジン回転数の瞬
時の算出を容易にしかも精度良く行えることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエンジンの回転数検出装置の一例
をそれが適用されたエンジンと共に示す概略構成図、第
２図は第１図に示される例に用いられる回転円板を示す
正面図、第３図は第１図に示される例に用いられる電磁
ピックアップを示す部分破断側面図、第４図は第１図に
示される例に用いられる電磁ピックアップの検出出力信
号を示す波形図、第５図は第１図に示される例に用いら
れる信号処理部の構成例を示すブロック図、第６図Ａ−
Ｈは第５図に示される信号処理部の動作説明に用いられ
る波形図である。 図中、１０はエンジン、１３はクランク軸、１４は回転
円板、１５は磁石、１６は電磁ピックアップ、１８は磁
性コア、１９はコイル、２０は信号処理部、３６は期間
検出部、４０は回転数算出部である。 特許出願人　　　マツダ株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　所定の相互間隔をもって環状配置された複数の着磁部
   を有し、エンジンにおける出力軸もしくはそれに関連し
   て回転する回転体に設けられた回転部材と、 アモルファス金属磁性材料で形成されたコアにコイルが
   巻装されて成り、上記回転部材に対して近接配置されて
   、該回転部材の回転に起因する上記複数の着磁部からの
   磁束の変化を検出する電磁ピックアップと、 該電磁ピックアップより得られる検出出力信号から上記
   複数の着磁部の夫々が上記電磁ピックアップの上記回転
   部材に対する対向部を通過する期間に応じた測定期間を
   求め、該測定期間の長さに基づいてエンジン回転数を算
   出する回転数算出部と、 を具備して構成されるエンジンの回転数検出装置。