JPS59183304A - クランク角度検出装置 - 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】 本発明は、クランク角度検出装置に関する。

従来この種の装置としては、第１図に示す様に、外周面
に単一の突起１ａを有する上死点検出用の磁性回転体１
及び外周面に所定角度ピッチ（第１図でハ４５）で配列
された複数の突起２ａ〜２ｈを有する相対角度検出用の
磁性回転体２をそれぞれエンジンのクランクシャフト（
図示せず）に取り付け、更にピストン（図示せず）が上
死点に位置した時回転体１の突起１ａと対向するように
電磁ピンクアノグ３を設けると共に他の電磁ピノクアノ
フ０４を回転体２の外周面と対向配置し、電磁ピノクア
ソ７°３，４が各々発生する第２図（す、（ｈ）に示す
如き各出力ヲハンファアンフ’５．６を通シてコン・ぐ
レータ７゜８で波形整形し、第２図（ｃ）、＠）に示す
如き上死点信号、クランク角度信号として導出する構成
のものが知られている。

かかる構成のクランク角度検出装置では、磁性回転体及
び電磁ピックアッノ０が各々２個用いられていたので、
機構部が複雑化すると共にコスト高となる欠点があった
。

そこで、本発明は、機構部の簡素化並びにコスト低減を
可能としたクランク角度検出装置を提供することを目的
とする。

本発明によるクランク角度検出装置においては、所定角
度ばて等間隔で全周を分割して得られる複数の部分のう
ちの１つのみが他と異なる形状に形成された単一の回転
体をエンジンのクランクシャフトに取シ付けると共に、
この回転体の形状変化部分と対向配置されて該回転体の
回転時の形状変化に応じた出力を発生する回転検出手段
を設け、この回転検出手段の出力に基づいてクランク角
度信号及び上死点信号を導出する構成となっている。

以下、本発明の実施例を第３図乃至第９図を参照しつつ
詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図
中第１図と同等部分には同一符号を付して示しである。

本図において、エンジンのクランクシャフト９には単一
の磁性回転体１０が取シ付けられており、この磁性回転
体１０の外周面には所定角度ピッチ（第３図では４５°
）で配列された複数の突起１０ａ〜ｌＱｈが突設され、
更にこれら突起１．０ａ〜ＩＯＡのうちの互いに隣接す
る２つ、例えば突起１ｏｃＬとＩＱｈの中間角度位置に
上死点検出用の１個の突起１ｏＬが突設されている。従
って回転体１ｏの全周を互いに等角度、本実施例では４
５°の等角度をなしがっ突起ＩＱｉをよぎらない分割線
（第３図の一点鎖線）によって等間隔で分割した場合に
得られる複数の外周面のうちの１つ、すなわち突起１ｏ
＝が存在する外周面のみ他の外周面と形状が異なること
になる。

一対の電磁ピックアップ（センサ）３及び４は、回転体
１０の回転中心に関して互い（所定角度、すなわち回転
体ＩＯにおける突起間の角度の整数倍の角度、本実施例
では９０°の角度で回転体１ｏの外周面と対向配置され
、更に電磁ピックアップ４はピストン（図示せず）が上
死点位置に達した時突起１ｏ乙と対向するように位置決
めされている。そして電磁ピックアップ３及び４は、回
転体１ｏの回転時、突起１０ａ〜１０＝が通過する毎に
これら突起による磁気の変化を電圧変換し、各々第４図
（ａ）及び（Ａ）に示す如き波形の出力を発生する。

電磁ピックアップ３及び４の各出力（ａ）及び（ｂ）は
、バッファ７　ンｆ　５．６ヲ経てコン・やレータ７．
８ｆ・ぐルス状に波形整形された後ワンショントマルテ
パ乞 イブレータ比１２に印加されてこれら４トリガする。

コンパレータ７．８には電源と接地間にそれぞれ直列接
続された抵抗Ｒ４とＲ２，ＦＬ３とＲ４の分圧によって
得られる電圧が基準電圧として印加されている。

ワンショットマルチバイブレーク１１及び１２の出力端
には第４図（Ｃ）及び（ｄ）に示す如き出力が得られる
。

出力（Ｃ）は論理積回路１３及び１４の一方の入力とな
シ、出力（ｄ）は論理積回路１４の他方の入力となると
共にインパーク１５を経て論理積回路１３の他方の入力
ともなる。そして論理積回路１３の出力端からは第４Ｉ
Ｅ’ＺＩ　（Ｃ）に示す如き上死点（ＴＤＣ）信号が導
出され、論理積回路】４の出力端からは第４図（Ｏに示
す如きクランク角度（Ｃ，Ａ）信号が導出される。

第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。

本実施例においては、単一の磁性回転体２０と単一の電
磁ピックアップ３とを備え、回転体２０の外周面には所
定角度ピッチ（第５図では４５°）で配列された複数の
突起２０ｄ〜２０ｇ及び略４５°の角度範囲に亘って延
在する長手突起２０んが突設されている。そして電磁ピ
ックアップ３は、ピストン（図示せず）が上死点位置に
達した時該長手突起２ｏｈの回転方向（第５図の矢印方
向）における後側エツジと対向するように位置決めされ
ておシ、回転体２０がクランクシャフト９と一体に回転
すると、突起２０ａ〜２０ｇ及び長手突起２０ｈの各前
側及び後側のエツジが通過する毎に第６図（ａ）に示す
如き正及び負の波形の出力を発生する。

電磁ピックアノ７°３の出力端に発生した負の出力は、
逆方向接続されたダイオード２１で検波され、抵抗Ｒ５
を通ってオ波アンｆ２２の反転入力となシ、当該オペア
ンプ２２で反転増幅され、更にコンパレータ７で第６図
（ｂ）に示す如きパルスに波形整形された後輪埋積回路
２３の一方の入力となる。オペアンプ２２０反転入力端
は抵抗Ｒ６を介［２て接地され、′非反転入力端は帰還
抵抗Ｒ７を介して出力端に接続されると共に抵抗Ｒ８を
介して接地されている。　・電磁ビックアノ７°３の正
の出力は、順方向接続されたダイオード２４で検波され
、抵抗Ｒ１９を通ってオペアンプ２５の非反転入力とな
り、当該オペアンプ２５で非反転増幅され、更にコン・
母レータ８で第６図（Ｃ）に示す如きパルスに波形整形
される。オペアンプ２５の非反転入力端は抵抗Ｒ１ｏを
介して接地され、反転入力端は帰還抵抗Ｒ１１を介して
出力端に接続されると共に抵抗”１２を介して接地され
ている。コン・やレータ８の出カッＰルスは論理和回路
２６の一方の入力となると共に、ワンショットマルチバ
イブレータ２７に印加されてこれをトリガする。

フンショットマルチパイプレーク２７の出力端ニは第６
図（イ）に示す如き出力が得られ、との出力（ｄ）はイ
ンバータ２８を経て論理積回路２３の他方の入力となる
。そして論理積回路２３の出力端に得られる第６図（ｅ
）Ｋ示す如き出力は上死点信号として導出されると共に
、論理和回路２６の他方の入力となシ、論理和回路２６
の出力端からは第６図（７）Ｋ示す如きクランク角度信
号が導出される。

第７図は本発明の更に他の実施例を示すブロック図であ
シ、図中第３図と同等部分には同一符号を付して示しで
ある。本実障例においては、クランクシャフト９に取り
付けられた単一の磁性回転体３０及び一対の電磁ビノク
アソ７’　３．４を備え、回転体３０の外周面には所定
の角度ピンチ（第７図では４５°）で複数の突起３０１
１〜３０ｙが突設され、図に矢印Ａで示す１箇所のみ上
死点検出用として突起が設けられていない。そして電磁
ピックアップ３は、ピストン（図示せず）が上死点位置
に達した時矢印Ａ部分と対向するように位置決めされ、
電磁ピックアノ７″４は電磁ピックアップ３に対し回転
体３０における突起間の角度の整数倍の角度位置、本実
施例では９０の角度位置に配置されている。

一対の電磁ピックアップ３及び４は、回転体３０の回転
時、突起３０α〜３０ｇが通過する毎に第８図（α）及
び（ｂ）に示す如き波形の出力を発生する。これら各出
力（ａ）及び（ｂ）はバッファアンプ５，６を経てコン
ノｊレータ７．８でパルス状に波形整形された後ワンシ
ョットマルチバイブレータ１１，１２に印加されてこれ
らをトリガする。フンショットマルチパイプレーク１１
及び１２の各出力端には第８図（Ｃ）及び（ｄ）　Ｋ示
す如き出力パルスが得られる。出力（Ｃ）はインバータ
３１を経て論理積回路３２の一方の入力となると共に論
理和回路３３の一方の入力ともなシ、出力（ｄ）は論理
積回路３２及び論理和回路３３の各他方の入力となる。

そして論理積回路３２の出力端からは第８図（Ｃ）に示
す如き上死点信号が導出され、論理和回路３３の出力端
からは第８図（イ）に示す如きクランク角度信号が導出
される。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく
、特に回転体１０，２０．３０の外周面の形状について
は種々の変形が可能であシ、要は所定角度にて等間隔で
全周を分割して得られる複数の部分のうちの１つのみが
他と異なる形状に形成されていれば良いのである。また
、複数の突起は必ずしも回転体の外周面に設けられる必
要はすく、回転体の側面に円周方向に沿って所定角度ピ
ッチで配列されても良い。更に、第９図（ト）、■）に
示す如く、クランク７ヤフト９の端部に取シ付けられた
交流発電機のロータ４０を上記各実施例における回転体
として兼用し、とのロータ４０の外周面にピックアップ
用突起４０ａ〜４０乙を設ける構成とすることも可能で
あり、これによれば上記回転体として別に部材を設ける
必要がないので、構造の簡素化並びにコスト低減を図れ
ることになる。

次に、本発明によるクランク角度検出装置を用いた点火
装置について第１０図に示したブロック図を用いて説明
する。第１０図において、５ｏはエンジンの吸気、路に
設けられたスロットル（図示せず〕の開度に比例した出
力を発生するスロットルセンサであシ、このセンサ５０
の出力はアンプ５１で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ５２
によシある周期毎にデジタル量に変換され、クランク角
度検出装置５３から出力されるＴＤＣ（上死点）・ヤル
スに同期して上死点位置においてラッテ５４に記憶され
る。ラッチ５４の記憶内容はクランク回転毎に更新され
る。

エンジン回転数Ｎｅは、発振器５４の出力をカウンタ５
５で分周して得られたサンプリングパルスｆ１により　
ＴＤＣ，＝ルスの周期をカウンタ５６で計数することに
よって得られ、ラッチ５７に記憶される。ピストン位置
妃対応したクランク角度は、ＴＤＣ，＝ルスによってリ
セットされるカウンタ５８で、クランク角度検出装置５
３（第３図実施例と同一構造）から出力されるＣ、Ａ（
クランク角度）・ぐルス（例えば１ピツチとする）を計
数することにょシ得られる。

ＲＯＭ５９　ハエンジン回転数Ｎｅに応じてイグニノ７
ヨノコイル６００通電時間を変えるためのもので、第１
１図に示す様なＮｅ−通電クランク角度のデータが川き
込まれている。１（０へ４６１．　ｆｄ二二ンノン回転
数Ｎａ及びスロットル開度（θＴＨ）に応じて進角値を
決めるためのもので、第１２図に示す様なマツプが書き
込まれている。

１（０Ｍ５９の出力コード（ｍ）は通電クランク角度で
、１、（０Ｍ５］の出力カード（几）は進角値であるか
ら、これらを加算する加算器６２の出力コード（ｍ＋ル
）が通電開始位置である。コン・ぐレータ６３は加算器
６２とカウンタ５８の各出力コードが（−＋−）で一致
したとき出力パルスを発生し、フリップフロップ６４を
セットする。ＲＯＭ６１の出力コード（７ム）を入力と
する演算回路６５ば、加減速検出回路６６の出力に基づ
いて定速時、加速時及び減速時でそれぞれ異なる値の出
力コードを出力し、定速時にはその値がＲＯＭ６］の出
力コード（７＋、）と同じである。コンノぐレータ６７
は演算回路６５とカウンタ５８の各出力コードが一致し
たとき出力・ぐレスを発生し、ソリソゲフロツノ６４を
リセットする。フリラフ０フ０ノブ６４のセット出力は
パワーアンプ６８で増幅され、イグニノーションコイル
６００１次線に通電する。イグニッションコイル６００
２　次１則にはフリシフ０フロノフ’　６４−７Ｅリセ
ントする瞬間高圧か発生し、プラグ６つで点火する０ 加減速検出回路６６において、Ａ／Ｊ）コン・ぐ−ク５
２でデジタルコードに変換されたスロットル開度４貫号
θＴＨは、発振器５４のｔＬｆ　ｊコをツｙウンタ５５
で分周して得られたサンフ０リング・リレ７ｆ２により
ラッテ７０に記憶され、更に１タイミング遅れてラッチ
７０の出力コード（５）かラッチ７１に記憶される。演
算回路７２はラッチ７０の出力コード（Ａ）とラッテ７
１の出力コード（Ｂ）を比較し、（＋３−１〜）ンａ１
のとき加速ありと判断してワンンヨノトマルテ・々イブ
レータ７３ヲトリガする。ずｉわち、スロノ）／し開度
ＯＴ８．の変化率ΔθＴ　Ｉ（／Δｔ　）　ａ　ｈ　（
ΔθＴｌ（＝＋３−　Ａ、　、Δｔ　＝　１．／／２゜
ａ　：加速判別値）となってから、ある一定時間、ワン
ンヨノトマルチノＺイブレータ７３かセント状態となる
。同様に、ＣＢ−Ａ）＜−ａ、２のとき減速と半１］断
じてワンショットマルチ、＜イブレータ７・１を１・１
ツガする。すなわち、θ、１．の変化率Δθ１□１／Δ
ｔ〈−ａ、２（σ２：減速判別値）となってから、ある
一定時間、ワンショットマルチパイプレーク７４が七ノ
ｔ［態となる。

ワンンヨノトマルテバイブレーク７３　又ｉ１：　７４
がセットされていると、演算回路６５が働き、Ｉ（０Ｍ
５１の出力コード（７Ｌ）は、演算回路６５で次の様と
変換される。

加速時　ｎ、＋ｃ１Ｃｃ１：進角値） 減速時　ｎ、−ｃ２（ｃ２：遅角値） 従って、フリップフロップ６４のす七ノドタイミングす
なわち点火タイミングは、加速時Ｃ１度進み、減速時Ｃ
２度遅れる。寸だワンンヨントマルチバイブレータ７３
の出力は通電角度設定ＲＯＭ５９の入力ともなっておシ
、これにより加速時にはｌ蕉ＩＭ５９の出力コードω２
）は第１１図に点線で示す様に（ｍ　−ｌ−ｈ　）に増
加し、結果として、フリップフロ）プロ４の七ノドタイ
ミングすなわちイグニッションコイル６０の通′成開始
タイミングが早まシ、イグニノ／ヨ／コイル６０の通電
時間が延長される。

第１３図には第１０図における各音［ｌ：Ｉウノコ−ぐ
ルスのタイミングチャートが示されており、（ａ）は’
Ｉ”、ＤＣＡ　／レス、（ｈ）はＣ，Ａ−ぐレス（例え
ば１ピツチ）、（Ｃ）はノ７ウンタ５８の出力コードで
あり、捷だ（ｄ、、）、（Ｃ）及び（イ）はコン・やレ
ータ６７．６３及びフリラフ０フロノソ６４の各ｆｆｊ
　フ］パルスであって、定速時、加速時及び減速１時の
３゛状態に対応して示されている。７１ノノフ０フロノ
フ０６４の出力・リレ７（イ）の立下りエツジ（図の矢
Ｅｌｌ　ｇｌｊ分）が点火タイミングである〇 一般に、エンジンの点火から爆発ンこよる最ノ（圧力を
得るまでに所定時間を要するということ力・ら、エンノ
／回転砂ＮＣか上昇するしこ従い点火（寺ル）を進角さ
ぜる必要があり、寸だ該所定ＩＪ９１ｔηは・府）料と
空気の混合比によっても変化し、特にノノロ速時に」夕
いては混合気を濃くするので、点！、Ｉ（時期をス焦角
させる必要がある。一方減速時には、減速効果をよけ燃
焼効率を下げるために点火時期を遅角させるヅ・要かあ
る。本発明における点火装置によれば、この加速時にお
ける点火時期の進角、遅角をｆＶ実に制御できるのであ
る。

また、一般に一定のクランク角度でイグニッションコイ
ルの通電開始タイミングを定めると１．実際の通電時間
がエンノン回転数ＮＣの上昇につれて短くなり、通電電
流が十分立ち上らないうちに点火するため、火花エネル
ギーが小さくなる傾向にある。そのため、一般には、オ
ンデユーテイを長くして通電時間を保つようにしている
が、本発明においては、一時的にエンノン回転数Ｎｇが
上昇する加速時に、イグニッションコイル６０の通電開
始時期を早めることにより、通電電流値を確保し火花エ
ネルギーの上昇を図っている。

以上のように、本発明によれば、所定角度にて等間隔で
全周を分周して得られる複数の部分のうちの１つのみが
他と異なる形状に形成された単一の回転体と単−若しく
は一対のセンサを含む回転検出手段とを備え、この回転
検出手段の出力に基づいてクランク角度信号及び上死点
信号を導出するように構成したので、部品点数を削減で
き、機構部の簡素化並びにコスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すブロック図、第２図は第１図の各
部の波形図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック
図、第４図は第３図の各部の波形図、第５図は本発明の
他の実施例を示すブロック図、第６図は第５図の各部の
波形図、第７図は本発明の更に他の実施例を示すブロッ
ク図、第８図は第７図の各部の波形図、第９図（８）及
び［Ｆ］）は本発明における回転体として交流発電機の
ロータを用いた場合を示す側面図及び正面図、第１０図
は本発明によるクランク角度検出装置を用いた点火装置
を示すブロック図、第１１図は第１０図におけるＲＯＭ
５９に書き込まれたエンジン回転数−通電クランク角度
の特性図、第１２図は第１Ｏ図におけるＲＯＭ６１に書
き込まれたエンジン回転数及びスロットル開度に応じて
進角値を決めるためのマツプ図、第１３図ハ第１０図に
おける各部用力パルスのタイミングチャート図である。 主要部分の符号の説明 ３．４・・・電磁ピンクアノシ フ、８・・・コンパレータ ９・・クランクシャフト １０．２０．３０・・・磁性回転体 ２２．２５・・・オ被アンプ ５０・・スロットルセンサ ５３・・クランク角度検出装置 ６０・・イグニッションコイル ６６・・加減速検出回路　　　　　６９・・点火プラグ
出　願　人　本田技研工業株式会社 代理人　弁理士藤村元彦 ２３ （Ａ） ４０Ｃ 第１１図 ９　図 （Ｂ） 第１２図 エンソ；ｚ［ｉ１ｍ会虻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定角度にて等間隔で全周を分割して得られる複数の部
   分のうちの１つのみが他と異なる形状に形成されてエン
   ジンのクランクシャフトに取り付けられた単一の回転体
   と、前記回転体の形状変化部分と対向配置されて前記回
   転体の回転時の形状変化に応じた出力を発生する回転検
   出手段と、ｎｉ■記回転検出手段の出力に基づいてクラ
   ンク角度信号及び上死点信号を出力する論理回路とから
   なることを特徴とするクランク角度検出装置。