JPS60224973A - 内燃機関の回転角検出装置 - 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］ 本発明は内燃機関の回転数検出装置に関し、特に燃料噴
射ポンプのポンプ軸の回転数をロータと発信器とによっ
て検出する内燃機関の回転数検出装置に関する。

・［従来技術］ 内燃機関の回転数の検出装置には秒々のものが存在する
が、燃料噴射ポンプを用いる内燃機関では、燃料噴射ポ
ンプの電子制御化が進むにつれて、回転数検出装置を燃
料噴射ポンプに一体化したもの、即ち内燃機関のクラン
ク軸によって駆動される燃料噴射ポンプのポンプ軸の回
転数を検出するタイプの回転数検出＠置が広く用いられ
るようになっている（例えば、実開昭５ｌ−３１０６６
）。

こうした内燃機関の回転数検出装置として、例えば第１
図に構成を示すような電磁ピックアップコイル１とギア
〈パルサ）３とを組合せたものがある。第１図は燃料噴
射ポンプ４の軸に垂直な方向の断面図であるが、ギア（
バルサ）３はクランク軸の２回転に同じく１回転するポ
ンプ軸５に取付けられており、ギア３に対向して設置さ
れた電磁ピックアップコイル１にはギア３の回転によっ
て第２図Ｂに示づような電圧信号Ｖｐが発生するよう構
成されている。該電圧信号Ｖｐの周期は内燃機関の回転
数に対応していることから、電圧信号Ｖｐを検出づるこ
とはとりも直さず内燃機関の回転数を検出したことにな
り、その基準レベルＶｓで波形整形し、第２図Ｃの如き
矩形波としたうえで、該ｍ圧信号■ｐの周期を周知の手
法で計測すれば、内燃！！ｌ閏の回転数をめることがで
きる。

しかしながら、上記の如く構成された内燃機関の回転数
検出装置には、ポンプ軸の回転数を用いて内燃機関の回
転数を検出していることから、次ような問題が存在した
。即ち、ポンプ軸によって駆動される燃料圧送ポンプに
おいて燃料への加圧が開始される時（第２図に△でその
タイミングを示した）に、生じる噴射反力によってポン
プ軸がねじれ、ポンプ軸の回転角速度が変化する為に、
電磁ピックアップコイル１に発生する電圧信号■ｐが第
２図Ｂにおけるａ部の如く乱れ、°これを波形整形した
信号Ｃのパルス幅（周期）から換算される内燃機関の回
転数が異常な値となってしまうという問題である。第２
図においてＤは信号Ｂのパルス幅τ０から換算された内
燃ｖｓ閏の回転数を示している。

この問題に対して、例えは電磁ピックアップコイル１の
出力電圧信号ｖｐに対する波形整形の為の基準電圧Ｖｓ
のレベルを高く覆るといった対策が考えられるが、内燃
機関の回転数が変化づれば、電磁ピックアップコイル１
に発生する該電Ｖ＋信号ｖｐの振幅も変化する為、内燃
機関の回転数が変化する際にその回転数を正確に検出し
ようとするとこれに合わせて基準レベルを変えてやらね
ばならず、装置が複雑どなる上、内燃機関の回転数の変
化に対する追従性が悪くなり充分な精度を得ることは困
矧ぐあった。即ち、簡単な構成でＩ！痕よく内燃機関の
回転数を検出する為には、基準レベルＶｓはＲＦ３月の
振幅の中心に（一般には零ボルトに）設定しておく必要
があるということである。

又、こうした問題は、例どして挙げたギヤー電磁ピック
アップコイルの組合せによる内燃機関の回転数検出装置
にのみ生じる訳ではなく、基本的には噴削反りを受（Ｊ
るポンプ軸で内燃機関の回転数を検出ηるタイプの内燃
機関の回転数検出Ｈｔｉには共通のものである。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは燃料圧送ポンプの噴射反力によってポンプ軸
の回転角速度が変化する場合でも内燃機関の回転数を正
確に検出づることのでさる内燃機関の回転角検出装置を
提供することにある。

［発明の構成］ かかる目的を達成する為になされた本発明の構成は、 燃料噴射ポンプのポンプ軸の回転に応じて回転づるロー
タと、該ロータに対向して設ＵられＩこ発信器どからな
り、 ロータの回転によって、発信器が、ポンプ軸の一回転に
ピーク値を複数個有（る電気信号を発１１するよう構成
された内燃機関の回転数検出装置において、 前記ポンプ軸の回転によって繰返し行なわれる燃料圧送
ポンプの噴射行程に対して、前記発信器が所定の位相で
電気信号を発生覆るように、前記ポンプ軸に対づる前記
０−夕または前記発信器の取付位置が定められてなるこ
とを特徴とする内燃機関の回転数検出装置を要旨として
いる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第３図は本発明の実施例の内燃線間の回転数検出装繭か
用いられる周知の朝型燃料噴射ポンプの概略構成を示す
一部断面図、第４図は第３図のＡ−Ａｍ断面図である。

図において、１０は図示しない６気筒エンジンに燃料噴
（ト）を行なう朝型燃料噴射ポンプ、１３は燃料噴射ポ
ンプのポンプ軸、１５はキー１８によってポンプ軸１３
に嵌着されたロータとしての歯数１２のパルサ、２０は
ポンプ軸１３の１回転にパル４Ｊ１５の歯数に応じたパ
ルスを検出するＮ磁ピックアップコイル、２２はポンプ
軸の端部に設けられたネジ部に螺嵌されパルサ１５をポ
ンプ軸１３に固定するラウンドナツト、２４は電磁ピッ
クアップコイル２０によって検出された（８＠を波形整
形する波形整形回路、を各々表わしＣいる。

又、３３は朝型燃料噴射ポンプ１０内に気筒毎に設けら
れた加圧ポンプ（ポンプ軸１３によって駆動される）の
加圧時間（燃料噴射量）を変更する為のコントロールラ
ック、３４は可動鉄心型りニアソレノイド３５によって
制御されるコン１へロールラック３３の位置を検出する
ラック位置検出器、３６はポンプ軸等の潤滑油となるオ
イル、を各々示している。朝型燃料噴射ポンプ１０によ
って行なわれる各気筒への燃料噴射了は図示しない制御
回路によって、エンジンの運転状態に応じて定められる
。該制御回路は、ラック位置検出器３４からの信号を読
みとりつつ、可動鉄心型リニアソレノイド３５を駆動し
、コントロールラック３３の位置を制御し、気ｉ＠に必
要な燃料畿での燃料晴朗を実現する周知の燃料噴射量υ
制御を行なっている。

パルサ１５は磁性材料、例えばフェライトでつくられて
おり、１２個の突出部１５ａ）よポンプ軸１３の回転に
よって電磁ピックアップコイル２０の検出端２０ａに近
接して通過するよう構成されている。ポンプ軸１３は朝
型燃料噴射ポンプ１０において燃料の噴射圧力を数百ｋ
ｇ／−以上とするような噴射圧にて加圧を行なう燃料圧
送ポンプを駆動しており、加圧開始及び終了時には噴射
反力をう（）る。該反力は、ポンプ軸の回転角速度を加
圧開始時には、小さくし、加圧終了時には大きくづるよ
゛）に働く。

本実施例において、パルサ１５とポンプ軸１３どは、燃
料１■送ポンプにおいて加圧が始まる時、パル４ノ１５
の突出部１５ａのひとつが丁度電磁ピックアップコイル
２０に最も高い電圧を発生する位置の近傍に来るように
、ポンプ軸１３のキー溝に対づるパルサ１５のキー溝の
位置が定められており、キー１８を用いてその位置関係
に固定されている。即ち、カム軸１３に取付けられた図
示しないカムが、燃料圧送ポンプにおいて図示しないプ
ランジＡ・を下死点とするような位置のひとつにある峙
、これに対応するポンプ軸１３の位置は設計１−意に定
まっているから、そのカム軸１３の位置（加圧開始の位
置に相当する）において、パルサ１５の突出部１５への
エッチが丁度電磁ピックアップコイル２０の検出端２Ｏ
ａ上を通過するようにパルサ１５はポンプ軸１３に固定
されることになる。パルυ１５の突出部１５ａのエッヂ
が電磁ピックアップコイル２０ａの検出端２０８Ｆを横
切る時、電磁ピックアップコイル２０の形成づる磁界に
おける磁束密度の変化はほぼ最大となる為、電磁ピック
アップコイル２０に発生する起電力もほぼ最大となる。

燃料圧送ポンプの加圧開始時、即ち燃料噴射開始時期は
エンジンの運転状態によって若干変更される為、加圧開
始に完全に同期して電磁ピックアップコイル２０に最も
高い電圧が発生するにうにポンプ軸１３とパルサ１５と
の位置を固定する事は出来ないが、中・高速における定
常運転時の燃料噴射開始時期に同期してパルサ１５の位
置をポンプ軸１３に対して最適に固定しておけば、運転
状態の全域にわたって、燃料圧送ポンプにおいて加圧が
始まる時に、パルサ１５の突出部１５ａのひとつが丁度
電磁ピックアップコイル２０に最も高い電圧を発生する
位置の近傍に来るようにすることかできる。

次に、電磁ピックアップコイル２０とパルサ１５の突出
部１５ａとによるパルス信号検出の原理について、第５
図、第６図を用いて説明する。第５図は電磁ピックアッ
プコイル２ｏと波形整形回路２４との電気系の概略構成
図である。図示する如く、電磁ピックアップコイル２ｏ
は磁性を帯びた鉄心２０ａにコイルが巻かれた構造をし
ており、その鉄心２０ａを貫く磁束は鉄心２０ａのひと
つの端面より外部へ導出され、一方の端面に戻るような
磁界を形成している。この磁界を磁性体のパルサ１５の
突出部１５ａが横切ると、磁束密度が変化し、該磁束密
度の変化を妨げるようにコイルに起電力を発生する。こ
の起電力を第５図ａ点のＴ１１ｔ　Ｖ　ａとしてとらえ
たものを、第６図に△として示した。

波形整形回路２４は、電源電圧Ｖｃｃの供給をうけて作
動する周知のコンパレータ２４ａを中心する回路であっ
て、回路に入力される前記電圧Ｖａが零ボルト以下の時
、その出力、即ちｂ点における電圧ｖｂが、第６図にＢ
として示すように、ハイレベルとなるよう構成されてい
る。尚、第５図に示す波形整形回路２４に、通常のシン
ボルで表わした抵抗、コンデンサ、ツェナダイオード等
はノイズや過電圧入力に対重る保護といった目的で設け
られている。

第６図にＢとして示す如く、波形整形回路２４の出力信
号のパルス間隔（ｔｌ）を、外部に設けた図示しないタ
イマ等でカウントして正確に測定すれば、パルサ１５の
回転角速度を知ることができ、ひいてはポンプ軸の回転
数、即ちポンプ軸に連結された内燃機関のクランク軸の
回転数を検出することができる。

以上のように構成された本実施例においては、ポンプ軸
１３の回転にょるパルサ１５の回転によって電磁ピック
アップコイル２ｏに生起する起電力がピーク値の近傍と
なる時に、燃料圧送ポンプの加圧が開始されるように構
成されている。従って、ポンプ軸１３が噴射反力をうけ
るタイミングでの電磁ピックアップコイル２ｏの出力は
、波形整形回路２４の基準レベルＶｓ　（ここでは零ボ
ルト〉の近傍にはなく、波形の乱れによって誤ったパル
ス間隔の出力を生成するということがない。

即ち、第７図Ａに示す如く、第１気筒の燃Ｆｌ開始タイ
ミングＰからエンジンの１サイクルに、ポンプ軸１３は
各気筒での燃料噴射毎に８１６個の噴射反力を受けるが
、ポンプ軸１３が噴射反力を受けてその回転角速度が変
化したとしても、その時点の電磁ピックアップコイル２
０の出力電圧レベルは第７図Ｂに示寸如く高いレベルと
になっているので出力型１丁の乱れは同図すの如くなり
、基準電圧Ｖｓを用いて波形整形したあとの信号は第７
図Ｃのにうになり、そのパルス間隔ｔｉに誤差を生じる
ことはない。

従って、以上のように構成された内燃機関の回転数検出
装置を用いれば、簡易な構成によって、燃料噴射ポンプ
１０のポンプ軸１３の回転角速度から、噴射反力の影響
を受けることなくエンジンの回転数を正確に計測づるこ
とができる。

尚、本実施例においては、カムを駆動するポンプ軸１３
の位置と出力電圧の位相との関係は、ポンプ軸１３に対
するパルサ１５の取付位置を設定することにより定めて
いるが、ｍｌピックアップコイル２０の取付位置をパル
サ１５の周に沿って可変できるような１ａ造をとれば、
ポンプ軸１３の位置に対して電磁ピックアップコイル２
０の取付位置を定めることとしても何ら差支えない。パ
ルサ１５は燃料噴射ポンプ１０の本体内に収められてお
り、組立綾取付位置を調整することは一般にできないが
、電磁ピックアップコイル２０の取付位置を調整すれば
、比較的容易にポンプ軸１３の位置に対する電磁ピック
アップコイル２０の出力電圧の位相を調整する口とがで
き、好適である。

又、本実施例においては、噴射反力によりＮ磁ピックア
ップコイル２０の出力電圧の乱れが出力電圧のプラス側
のピーク値の近傍で生じるように、ポンプ軸１３とパル
サ１５の位置関係を定めたが、出力電圧の乱れは出）〕
電圧のヱイブス側のピーク値の付近で生じるよう、即ち
、本実施例のように歯数１２のパルサを用いた場合では
本実施例のポンプ軸１３に対する位置から約１５°ズラ
した位置にパルサ１５を取付けてもよい。又、ポンプ軸
１３に対するパルサ１５の位置は、必ずしも、電磁ピッ
クアップコイル２０の出力電圧がピーク値となるところ
に合わせる必要はない。即ち、噴射反力によるポンプ軸
１３の回転角速度の変化が電磁ピックアップコイル２０
の出力電圧に生じさせる乱れが、波形整形回路２４の１
ルベルＶｓに対して充分に余裕をもったレベルで生じて
いるならばよく、ピーク値を含む所定の範囲内で、ある
いは基準レベルを含む所定の範囲外で、電磁ピックアッ
プコイル２０の出力電圧が噴射反力によって乱れるよう
に、ポンプ軸１３に対ηるパルサ１５の位置を決めても
よい。既述したように、燃料噴射開始時期を調整（るタ
イプの燃料噴射ポンプにおいて番よ、燃料噴射開始時期
に丁度電磁ピックアップコイル２０の出力がピークとな
るように常時調整づることが困難な場合もあり、上記の
如き位薗決めを行なえば、装置調整上の余裕を広くとる
ことができるという利点がある。

又、本実施例においては、ポンプ軸１３どバルサ１５と
はキー溝を有しキー１８により固定されているが、軸周
を等分に刻んだ複数の溝を利用して固定づる方法〈第８
図）やネジ止め等、他の方法で固定することも何ら差支
えない。こうしたポンプ軸１３とパルサ１５との位置を
調整できるような構成を用いることは、エンジンのクラ
ンク軸とポンプ軸との連結における誤差等を調整するこ
とができるという意味で好ましい場合が多い。

又、本実施例では、バルサ１５としてフェライトを用い
、１２か爪の突出部を有する形状としたが、突出部の数
は噴射気筒数の整数倍であればよく、その構成は、ポン
プ軸１３の回転によって電磁ピックアップコイル２０の
形成する磁界を、異なった透磁率の部分が交互に通過す
るようなものであればどんなものでもよく、第９図（Ａ
）に示すように円盤状の非磁性体１００に磁性体１０１
が埋め込まれたような形状でも、あるいは第９図（Ｂ）
に示すように円盤状の非磁性体１１０の外周に交互にＳ
ａｉ、　Ｎ極に磁化された磁性体（例えばマグネットテ
ープ）１１１が貼りイリ（）られたような構成であって
もよい。又、電磁ピックアップコイル２０としてホール
素子などを用いたり、更に、ロータの外周部が光学的な
差を交互に有する反射面となっており発信器が光学的に
これを検出する構成や、本実施例におけるパルυ１５と
同様の形状をしたバルサ１５に対して突出部１５ａの通
過を突出部１５ａによる透過光のａＳによって光学的に
検出するような構成をとることも何ら差支えなく、本発
明の内燃機関の回転数検出装置が用いられる燃マ１１１
１躬ポンプの態様に合わせて最適の手法を用いればよい
。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
の実施例に何等限定されるもので＄よなく本発明の要旨
を逸脱しない範囲において、秒々なる態様ぐ実施し得る
ことは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の内燃機関の回転数検出装
置は、 燃料噴射ポンプのポンプ軸の回転に応じて回転づるロー
タと、該り一タに対向して設けられた発信器とからなり
、 ロータの回転によって、発信器が、ポンプ軸の一回転に
ピーク値を複数個有する電気信号を発生するよう構成さ
れた内燃ｉ関の回転数検出Ｂｆｉにおいて、 前記ポンプ軸の回転によって繰返しくｊなわれる燃料圧
送ポンプの噴射行程に対して、前記発信器が所定の位相
で電気信号を発生するように、前記ポンプ軸に対する前
記ロータまたは前記発信器の取付位置が定められている
。

従って、燃料圧送ポンプによる燃料噴射が行なわれる時
、噴射反力によってポンプ軸の回転角速度が変化したと
しても、発信器の出カゴる電気信号の乱れは該電気信号
の所定の位相で発作づるので、該電気信号を用いた内燃
機関の回転数の検出を噴射反力の影響を蒙ることなく正
確に行なうことができるという効果がある。又、本発明
は上述のように、ポンプ軸に対するロータまＩこは発信
器の位置を所定の位置に定めたことを特徴としており、
発信器の出力する電気信号をとり口Ｉυで波形整形した
り、あるいは波形整形後のパルス信号の間隔から内燃機
関の回転数をめるといった回路は従来用いられてきたも
のと同一のｂのを用いることができるという利点も存在
づる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の回転数検出装置の概略構成を
示すポンプ軸の横断面図、第２図は同じく回転数検出の
様子を示す説明図、第３図は本発明実施例の朝型燃料噴
射ポンプの一部断面図、第４図は第３図のＡ−Ａ　＝断
面図、第５図は電磁ピックアップコイル２０と波形整形
回路２４との電気系の概略構成図、第６図は波形整形回
路２４の入・出力信号を示す説明図、第７図は実施例に
おける回転数検出の様子を示す説明図、第８図はパルサ
１５をポンプ軸１３に固定する方法の一例を示す斜視図
、第９図（Ａ＞、（Ｂ）はいずれもローフの他の形状・
構成を示す平面図である。 １０・・・燃料噴射ポンプ １３・・・ポンプ軸 １５・・・パルサ １５ａ・・・突出部 １８・・・キー ２０・・・電磁ピックアップコイル ２４・・・波形整形回路 代理人　弁理士　定立　勉 ほか１名 第１図　１ 第２図 １３　・ 第４図 ７ａ 第７図 第８図 第９図 （Ａ） （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃料圧送ポンプのポンプ軸の回転に応じて回転する
   ロータと、該ロータに対向して設けられた発信器とから
   なり、 ロータの回転によって、発信器が、ポンプ軸の一回転に
   ピーク値を複数個有する電気信号を発生するよう１！成
   された内燃機関の回転数検出装置において、 前記ポンプ軸の回転によって繰返し行なわれる燃料圧送
   ポンプの噴射行程に対して、前記発信器が所定の位相で
   電気信号を発生づるＪ：うに、前記ポンプ軸に対づる前
   記ロータまたは前記発信器の取付位置が定められてなる
   ことを特徴とする内燃機関の回転数検出装置。 ２　所定の位相が、発信器の発生づる電気信号のピーク
   値を含む所定の範囲内に燃料圧送ポンプの噴射が開始さ
   れる位相である特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   回転数検出装置。 ３　ロータがギヤ形状を有する磁性体のパルサであり、
   発信器が電磁式ピックアップコイルである特許請求の範
   囲第１項まｌζは第２項に記載の内燃機関の回転数検出
   装置。 ４　発信器が、ポンプ軸の１回転に燃料噴射が行なわれ
   る気筒数の整数倍のピーク値を有する電気信号を発生す
   るよう構成された特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかの項に記載の内燃機関の回転数検出８置。