JPH079206B2 - クランクシャフトの位置検出装置 - Google Patents

クランクシャフトの位置検出装置

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JPH079206B2
JPH079206B2 JP3300758A JP30075891A JPH079206B2 JP H079206 B2 JPH079206 B2 JP H079206B2 JP 3300758 A JP3300758 A JP 3300758A JP 30075891 A JP30075891 A JP 30075891A JP H079206 B2 JPH079206 B2 JP H079206B2
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sensor
wheel
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pulses
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Motors Liquidation Co
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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、例えば点火タイミング
を制御するために使用する、エンジンのクランクシャフ
トの位置を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディストリビュータを備えないエンジン
の点火装置では、エンジンのクランクシャフトの位置に
同期して付勢する適正な点火コイルを選択する手段が必
要である。この手段の一例は米国特許第４，２６５，２
１１号明細書に開示されている。この米国特許明細書に
おいては、エンジンの点火すべき第１シリンダに関連す
るクランクシャフト位置において同期パルスを発生させ
る。このパルスはクランクシャフトの各１回転毎に１回
発生せしめられ、これが発生したときに、付勢すべき点
火コイルを選択し特定する。この既知の点火装置及び他
の同種の既知のディストリビュータ無し点火装置は、
「迅速始動」型又は「迅速同期」型の装置と呼べるもの
ではない。その理由は、同期信号パルスはクランクシャ
フトにより駆動せしめられる機構の１回転毎に１つのみ
しか発生せず、従って、コイルを選択するためには、機
構の完全なる１回転を必要とするからである。
【０００３】
【発明の目的】本発明の目的は、クランクシャフトの位
置を検出するための改善した装置を提供することであ
る。
【０００４】
【発明の構成】本発明の一形態によれば、エンジンのク
ランクシャフト位置検出装置の特徴とするところは、ク
ランクシャフトにより回転せしめられるホイールと、こ
のホイールのまわりで実質上等間隔に離間した複数個の
第１表示手段及び複数個の第２表示手段と、ホイールに
隣接して位置し、ホイールに関して所定の角度数だけ相
互に離間した第１センサ及び第２センサとを備え；ホイ
ールの回転時に第１センサ及び第２センサにより第１パ
ルス列及び第２パルス列をそれぞれ発生させるように、
第１及び第２センサの各々が、同センサに対する表示手
段の通過時に電圧パルスを発生するようになっており、
各パルス列のパルスが第１及び第２表示手段の数及び間
隔の関数となっており、第１センサと第２センサとの間
の間隔、並びに第１表示手段及び第２表示手段の数及び
間隔は、ホイールの回転時に、第２センサが２つの連続
するパルスを発生させる間に第１センサにより発生せし
められるパルスの数がクランクシャフトの角度位置を表
す所定のパターンを有するように、選定されていること
である。
【０００５】本発明によれば、クランクシャフトの最大
約１３５度の回転範囲内でコイル選択信号を提供でき、
これによりエンジンの迅速始動を可能にするクランクシ
ャフト位置検出装置を提供できる。これは、一実施例に
おいては、エンジンのクランクシャフトにより駆動せし
められる単一のタイミングホイールを設けることによ
り、達成される。複数個の円周方向に離間した溝（スロ
ット）をタイミングホイールの外周辺部に形成する。こ
れらの溝に隣接して、２つの角度的に離間したセンサを
配置する。クランクシャフトが回転したとき、溝がセン
サを通過する毎にセンサ内に電圧パルスが発生する。そ
れぞれのセンサにより、位相のずれた２つの同じパルス
列が発生する。センサ間の角度間隔及びホイール上の溝
のパターンは、一方のパルス列において２つの連続する
パルスが発生する間に、他方のパルス列において可変数
のパルスが発生するように、選定してある。この情報は
クランクシャフトの絶対角度位置を表示する。
【０００６】他の実施例によれば、上述の型式のクラン
クシャフト位置検出装置において、単一のタイミングホ
イールは複数個の等間隔で離間した溝と、複数個の他の
溝とを有する。等間隔で離間した溝により発生せしめら
れる信号はエンジン速度を決定するために使用できる。
例えば、ホイールは２４個の等間隔で離間した溝を有
し、これらの溝はクランクシャフトが１回転する毎に２
４個の等間隔の電圧パルスを有する信号を提供する。
【０００７】タイミングホイールはエンジンのクランク
シャフトに固定し、エンジンの内部に配置するとよい。
【０００８】
【実施例】図面、特に図１には、クランクシャフト１２
を有する８汽筒エンジン１０を示す。クランクシャフト
１２はエンジンの内側に位置した円形タイミングホイー
ル１４を担持し、これを駆動する。
【０００９】エンジン１０のブロック壁部分１０Ｂの開
口には２つの可変磁気抵抗センサ１６、１８が装着して
ある。センサ１６、１８の内面はホイール１４の外周辺
に隣接して位置する。各センサ１６、１８はピックアッ
プコイル１６Ａ、１８Ａと、永久磁石（図示せず）とを
有する。後に詳説するが、ホイール１４が回転したとき
にピックアップコイル内に電圧パルスが誘起される。セ
ンサはホイール１４の２７度分の円弧に相当する距離だ
け互いに離間するように位置している。
【００１０】ホイール１４は２４個の等角度間隔で離間
した溝（スロット）２０を有する。ホイール１４は８個
の付加的な溝２２、２４、２６、２８、３０、３２、３
４、３６をも有する。１つの溝２０の中心とこれに隣接
する溝２４の中心との間の角度距離は図１に示すように
７．５度である。１つの溝２０とこれに隣接する溝２６
との間の角度間隔も７．５度である。図１から分かるよ
うに、他の溝２２、２８ー３６についても、これらの溝
とそれに隣接する溝２０との間の角度間隔も７．５度と
する。
【００１１】溝２０及び溝２２ー３６の幅は共に３．７
５度の角度間隔距離に相当する。一対の溝間の中実部分
の幅は異なる角度間隔距離を有する。例えば、中実部分
３８及びこれと同様の中実部分の幅はすべて１１．２５
度の角度間隔距離に相当し、中実部分４０及びこれと同
様の中実部分の幅はすべて３．７５度の角度間隔距離に
相当する。
【００１２】ホイール１４の外径は約１７６ｍｍ、軸方
向の厚さは約１０ｍｍである。
【００１３】図１において、センサ１６のピックアップ
コイル１６Ａは信号シェーピング（形成）回路４２に接
続し、センサ１８のピックアップコイル１８Ａは信号シ
ェーピング回路４４に接続している。ピックアップコイ
ル内に誘起された電圧は交番電圧であり、信号シェーピ
ング回路はこれらの電圧をパルスに変換する。回路４２
の出力は一連のパルス（パルス列）Ａであり、回路４４
の出力もパルス列Ｂである。これらのパルスは溝の中心
で生じるセンサ１６、１８からの負のゴーイング電圧ゼ
ロ交差(negative going voltagezero crossings) を検
出することにより発生する。すなわち、溝の中心自体が
センサの中心に整合したときにパルスが発生する。ホイ
ール１４が回転したときに発生するパルス列Ａ、Ｂは図
２に詳示するが、これについては後述する。
【００１４】図２を参照すると、パルス列Ａ、Ｂはクラ
ンクシャフト１２及びホイール１４の回転における３６
０度に対して、タイミングホイール１４の角度位置につ
いてプロットして得たものである。図２にはまた、連続
するパルスＡ間に生じたＢパルスの数をも示す。図２は
更に、複数個のシリンダ対の上死点の角度位置を特定し
ている。上死点を表す番号のうち１番目の番号は点火シ
リンダの番号を示す。例えば、「上死点１ー４」は１番
目のシリンダが点火シリンダであることを示す。図２に
はまた、同期点２ー５、同期点７ー６、同期点３ー８、
同期点１ー４をも示す。これらの同期点は、あるシリン
ダ対に関連しコード化される同期位置を表すクランクシ
ャフト位置を示す。
【００１５】図２の０度（クランクシャフトの角度位
置）地点から出発して、２つのＡパルス間で生じるＢパ
ルスの最初の数は１である。Ａパルス間の次の４回のＢ
パルスの数はそれぞれ、０、１、１、２である。図２に
おいて、パターン２ー５、パターン７ー６、パターン３
ー８、パターン１ー４としてそれぞれ特定されるパルス
数のパターンをカッコすなわち［］で示している。数字
２ー５、７ー６、３ー８、１ー４は、点火順序が１ー２
ー７ー３ー４ー５ー６ー８である８汽筒エンジンにおけ
るシリンダ対を示す。ディストリビュータ無し点火装置
にこれらのパターンを利用する方法を以下に詳細に説明
する。
【００１６】４つの各パターンは連続して発生するパル
ス数に対してユニークな分布を与える。すなわち、Ａパ
ルス間で連続的に発生するＢパルスのパルス数のパター
ンは次の通りである。
【００１７】 パターン２ー５ １２２１［０１１２］ パターン７ー６ １１１０１［０１２］ パターン３ー８ ２１１［０１１１１］ パターン１ー４ １２１［０１０１１］ 上述の４つのパターンはすべて異なり、エンジンの特定
のシリンダ対をそれぞれ特定するようにコード化されて
いることが分かる。
【００１８】また、それぞれゼロ数から出発する４つの
異なるパルス数パターンもあり、これらはクランクシャ
フト位置を表すようにコード化できる。これらのパター
ンは、図２の左から右に向かって順々に、０１１２、０
１２、０１１１１、０１０１１にて示す。これらのパル
ス数パターンはパルス数のパターンの上記リスト中のカ
ッコで示してある。このゼロ数信号は、引き続くパルス
数パターンを認識し、それによりクランクシャフト位置
を認識するプロセスを開始させるためのトリガ信号とし
て使用される。
【００１９】図３には、８汽筒エンジンのためのディス
トリビュータ無し点火装置を示す。このエンジンのため
のシリンダ点火順序は１ー２ー７ー３ー４ー５ー６ー８
である。この装置は４つの点火コイル５０、５２、５
４、５６を有する。コイル５０の二次巻線は１番目及び
４番目のシリンダにそれぞれ関連する２つの点火プラグ
５８、６０に接続している。このため、点火プラグ付勢
電圧がコイル５０の二次巻線に発生したとき、１番目及
び４番目のシリンダに関連する点火プラグが点火され
る。同様の方法で、コイル５２、５４、５６は２、５番
目のシリンダ、７、６番目のシリンダ及び３、８番目の
シリンダをそれぞれ点火する点火プラグに接続してい
る。各点火コイル５０、５２、５４、５６の一次巻線は
それぞれ、車両の直流電圧源に対して一次巻線を接離す
るためのトランジスタを有するそれぞれの一次巻線コイ
ルドライバＤに接続している。
【００２０】コイルドライバＤはこれらコイルドライバ
をオン／オフ制御するＡＮＤゲート６２、６４、６６、
６８にそれぞれ接続している。各ＡＮＤゲートの一方の
入力はライン７２、７４、７６、７８を介して電子コン
トローラ７０に接続している。これらのラインはシリン
ダバンク選択ラインであり、これらのライン上の信号は
それぞれのＡＮＤゲートを可能化（イネーブリング）す
る。ライン７２ー７８上の信号は１度に１つのみのＡＮ
Ｄゲートを可能化するような順序で発生する。ＡＮＤゲ
ート６２ー６８の他方の入力はライン８０を介してコン
トローラ７０に接続している。ライン８０上に発生した
信号はハイレベル又はローレベルになる。この信号はド
ライバＤをオン又はオフすることにより特定のコイルの
一次巻線を付勢又は実質上去勢する。ライン８０上の信
号は特定のコイルの休止時間及び点火タイミングを決定
する。すなわち、一次巻線を去勢したとき、関連する点
火プラグが点火される。ライン８０上の信号は、一次巻
線を付勢する休止移行(dwell transition)始点（ＳＯ
Ｄ）、及び一次巻線を車両の電源から切り離し次いで２
つの点火プラグを点火する休止移行終点（ＥＯＤ）を有
する。
【００２１】電子コントローラ７０は、入力信号を処理
しライン７２ー８０上に出力信号を発生させるためのデ
ジタル論理ネットワーク及びデジタルカウンタを有す
る。コントローラ７０は図３に示す６つのラインを介し
て電子制御モジュール（ＥＣＭ）８２に接続している。
これについては後に詳説する。
【００２２】図３において、エンジン１０はクランクシ
ャフト１２及びホイール１４を駆動すると共に、カムシ
ャフト８３をも駆動する。カムシャフト８３はクランク
シャフトの速度の半分の速度で駆動せしめられる。カム
シャフト８３は単一の突起８４を有し、この突起は可変
磁気抵抗カムシャフト位置センサ８６を通過するように
なっている。カムシャフトが１回転する毎にセンサ８６
により単一の電圧パルスが発生せしめられる。電圧パル
スは、２番目のシリンダがその圧縮行程にあるときにこ
のシリンダの上死点の手前約１５度の位置で生じる。カ
ムシャフト位置センサ８６により発生せしめられた信号
はライン８８を介してコントローラ７０へ送られる。
【００２３】図２に示すＡパルス（パルス列Ａ）及びＢ
パルス（パルス列Ｂ）はそれぞれライン９０、９２を介
して電子コントローラ７０へ送られる。
【００２４】コントローラ７０はパルス列Ａ、Ｂに応答
するデコーダ部分を有する。このデコーダは、エンジン
が最初に始動したときに、信号を可能化し、クランクシ
ャフトに設けたホイールの位置に応じて４つのバンク選
択ライン７２ー７８のうちの１つへ信号を供給する。こ
れは、あるクランクシャフト位置を表すパルス数パター
ンを認識することにより、行われる。図２に示す同期点
は特定のシリンダ対に対するデコード化したクランクシ
ャフト位置に対応する。例えば、同期点２ー５が最初に
生じた場合は、シリンダ対２ー５の上死点の手前約３７
度の位置、即ち図２に示すような「上死点２ー５」の手
前３７度の位置で、ＡＮＤゲート６４が可能化される。
クランクシャフト位置の手前でのホイール１４の最大角
度運動は約１３５度の位置で認識される。
【００２５】ＡＮＤゲート６２ー６８の可能化順序に関
しては、エンジン始動期間中デコード化された最初の同
期点が「同期点２ー５」であると仮定するとよい。この
場合、ＡＮＤゲート６４はシリンダ対２ー５の上死点の
手前約３７度の位置で可能化される。このとき、コント
ローラ７０内のカウンタは同期点２ー５後に生じたＢパ
ルス数を計数し、４つのＢパルスを計数したとき、ＡＮ
Ｄゲート６６が可能化されてシリンダ対７ー６を可能化
する。計数した第４番目のＢパルスは上死点２ー５の後
に生じる第２番目のパルスに相当する。このパルスは
「可能化７ー６」にて示す。これに続き、クランクシャ
フトの９０度回転に対応するＢパルス数が計数され、こ
れにより、クランクシャフトの各９０度回転毎にそれぞ
れのＡＮＤゲートが順次可能化される。従って、ＡＮＤ
ゲート６６の可能化後にクランクシャフトが９０度回転
したときに、ＡＮＤゲート６８が可能化されてシリンダ
対３ー８を可能化する。ＡＮＤゲート６２は、ＡＮＤゲ
ート６８が可能化された後にクランクシャフトが９０度
回転したときに、可能化される。エンジンが始動した後
は、この可能化順序は繰り返し続行される。
【００２６】ＥＣＭ即ち電子制御モジュール８２は点火
タイミング進行を制御するための点火タイミング情報を
提供できるプログラム化マイクロプロセッサの形をして
いる。この電子制御モジュールは、例えばエンジン温度
及びエンジンマニホルド圧力を含む情報を受取る。電子
制御モジュール８２はホイール１４の１回転毎に４つの
電圧パルスを受信する。これらの基準パルスはＲＥＦ
Ｈ１ライン（図３）を介して電子制御モジュール８２へ
供給される。これらの基準パルスは、クランクシャフト
の３０度回転分に対してハイレベルとなりクランクシャ
フトの６０度回転分に対してローレベルとなる方形波に
より画定される。ハイレベルからローレベルへの移行は
クランクシャフトが９０度の回転中に生じ、このような
移行は各シリンダ対の上死点の手前７０度の位置で生じ
る。基準パルスはコントローラ７０内でパルス列Ｂのパ
ルス数を計数するこよにより特定される。電子制御モジ
ュール８２はＲＥＦ Ｈ１ラインからの信号を使用して
エンジン速度を計算する。このエンジン速度情報及び他
のエンジン作動パラメータから、電子制御モジュール８
２はシリンダの上死点（ＴＤＣ）に関する点火タイミン
グを計算する。
【００２７】電子制御モジュールは更に、ホイール１４
の各１回転毎に２４個の電圧パルスを受取る。これは、
パルス列Ｂから溝２２ー３６に対応する８個のパルスを
除去することにより、達成される。これは、コントロー
ラ７０内の電子除去回路により実行される。この２４個
のパルス（クランクシャフトの１回転につき２４個の電
圧パルス）で構成された（２４Ｘ）信号は２４Ｘライン
（図３）を介して電子制御モジュール８２へ送られる。
【００２８】電子制御モジュール８２が点火タイミング
進行を計算した後、このモジュールは、２４個のパルス
のうち、どのパルスが所望の点火進行角度を越えた直後
のパルスであるかを判定する。次いで、ＲＥＦ Ｈ１ラ
インの信号を開始地点として使用し、電子制御モジュー
ルは適正な２４番目のパルスまで２４個のパルスを計数
する。次いで、電子制御モジュールは、計算した点火タ
イミング進行値及びエンジン速度に応じた時間期間だけ
遅延する。この遅延後、信号がＥＳＴラインへ供給さ
れ、一対の点火プラグを点火する。
【００２９】電子制御モジュール８２が点火タイミング
進行を計算した後、このモジュールは、一対の点火プラ
グを点火すべき時期にＥＳＴラインへ信号を供給する。
そこで、コントローラ７０はＥＯＤ信号をライン８０へ
供給し、１つの一次巻線内の一次巻線電流を中断させ
る。
【００３０】電子制御モジュール８２とコントローラ７
０とを接続するＢＹＰＡＳＳラインはコントローラ７０
へ信号を供給し、電子制御モジュール８２の出力から又
はコントローラ７０の内部に発生した因子（ファクタ）
により点火進行が制御されているか否かを判定する。エ
ンジン始動期間中、コントローラ７０は上死点の手前約
２０度の位置で点火進行を生じさせる。これは、基準パ
ルス列の移行により達成される。エンジンが始動し約４
００ＲＰＭ以下で回転しているとき、コントローラ７０
はエンジン速度のみの関数であるバイパス進行(bypass
advance)を発生させる。バイパス制御は、電子制御モジ
ュール８２が故障した場合又はコントローラ７０と電子
制御モジュール８２との間のラインが故障した場合に、
使用される。
【００３１】センサ１６、１８により発生せしめられた
カムパルスはコントローラ７０を通しＣＡＭラインを介
して電子制御モジュール８２へ供給される。電子制御モ
ジュール８２へ供給されたカムパルスは燃料噴射同期化
のために使用する。
【００３２】カムパルスは他の有用な機能を果たす。セ
ンサ１６又は１８が故障してパルス列Ａ又はパルス列Ｂ
が存在しなくなった場合、装置は依然として点火すべき
適正なシリンダ対を特定することができる。上述のよう
に、カムパルス信号は２番目のシリンダに対し一定の関
係にて生じる。この情報を知り、コントローラ７０は、
カムパルスが発生した時点から、依然として存在してい
るパルス列（Ａ又はＢ）のパルス数を計数し、ＡＮＤゲ
ート６２ー６８の１つを可能化するための適正なバンク
選択信号を発生させる。この作動モードにおいては、同
期化を達成するのにクランクシャフトの完全なる２回転
が必要なので、迅速同期は得られない。
【００３３】以上、外周辺部に所定のパターンで位置し
た複数個の溝を有するホイール１４を説明したが、溝の
代わりに、ホイール１４は、上記溝と同じ幅を有し溝と
同じパターンで配置した半径方向に突出した歯を具備し
てもよい。もちろん、他の適当な表示手段やマークを使
用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】タイミングホイールの一実施例及びこれに関連
するセンサを示す図である。
【図２】センサ信号、及びエンジンのクランクシャフト
の角度位置の関数として図１の装置により発生したパル
スのためのパルス計数値を示すグラフである。
【図３】図１のクランクシャフト位置検出装置により制
御されるディストリビュータ無し点火装置の構成図であ
る。
【符号の説明】
１０ エンジン １２ クランクシャフト １４ ホイール １６、１８ センサ ２０ 第１表示手段（溝） ２２ー３６ 第２表示手段（溝）

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンのクランクシャフトの位置を検
    出する装置において、クランクシャフトにより回転せし
    められるホイール（１４）と、このホイールのまわりで
    実質上等間隔に離間した複数個の第１表示手段（２０）
    及び複数個の第２表示手段（２２ー３６）と、前記ホイ
    ールに隣接して位置し、同ホイールに関して所定の角度
    数だけ相互に離間した第１センサ（１６）及び第２セン
    サ（１８）とを備え；前記ホイールの回転時に前記第１
    センサ及び第２センサにより第１パルス列及び第２パル
    ス列をそれぞれ発生させるように、該第１及び第２セン
    サの各々が、同センサに対する前記表示手段の通過時に
    電圧パルス（Ａ、Ｂ）を発生するようになっており、前
    記各パルス列のパルスが前記第１及び第２表示手段の数
    及び間隔の関数となっており、前記第１センサと前記第
    ２センサとの間の間隔、並びに前記第１表示手段及び第
    ２表示手段の数及び間隔は、前記ホイールの回転時に、
    前記第１センサ（１６）が２つの連続するパルスを発生
    させる間に前記第２センサ（１８）により発生せしめら
    れるパルスの数が前記クランクシャフトの角度位置を表
    す所定のパターンを有するように、選定されていること
    を特徴とするクランクシャフト位置検出装置。
  2. 【請求項２】 前記第１センサ（１６）、第２センサ
    （１８）、第１表示手段（２０）及び第２表示手段（２
    ２ー３６）は、同第１センサ（１６）が任意の２つの連
    続するパルスを発生させる間に、同第２センサ（１８）
    が２個以下のパルスしか発生しないように、配置されて
    いることを特徴とする請求項１のクランクシャフト位置
    検出装置。
  3. 【請求項３】 実質上等間隔で位置した２４個の前記第
    １表示手段（２０）を有することを特徴とする請求項１
    又は２のクランクシャフト位置検出装置。
  4. 【請求項４】 前記第１表示手段（２０）が前記ホイー
    ル（１４）のまわりで実質上１５度の角度間隔で離間し
    ており；それぞれが２つの隣接する前記第１表示手段間
    に位置した合計８個の前記第２表示手段（２２ー３６）
    を有することを特徴とする請求項３のクランクシャフト
    位置検出装置。
  5. 【請求項５】 前記各第１表示手段及び各第２表示手段
    が前記ホイールの周辺部に形成した溝（２０、２２ー３
    ６）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし
    ４のいずれかに記載のクランクシャフト位置検出装置。
  6. 【請求項６】 前記ホイール（１４）がエンジンの前記
    クランクシャフトに固定され、同エンジンの内部に位置
    していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
    に記載のクランクシャフト位置検出装置。
JP3300758A 1990-11-16 1991-11-15 クランクシャフトの位置検出装置 Expired - Lifetime JPH079206B2 (ja)

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