JPS61182505A - クランク角センサ - Google Patents

クランク角センサ

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JPS61182505A
JPS61182505A JP60023305A JP2330585A JPS61182505A JP S61182505 A JPS61182505 A JP S61182505A JP 60023305 A JP60023305 A JP 60023305A JP 2330585 A JP2330585 A JP 2330585A JP S61182505 A JPS61182505 A JP S61182505A
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正 高橋
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邦夫 宮下
Shoichi Kawamata
昭一 川又
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はエンジンのクランク角の位置を検出するもので
、特に磁気抵抗素子を用いたクランク角センサに関する
〔発明の背景〕
クランク角センサとして磁気抵抗素子を用いたものとし
て%開昭57−133311号、実開昭55−1793
17号があり、前者はエンジンの気筒数nVC対して全
周をn等分の磁石、n×21等分の磁石、n×21等分
の磁石を積層したものであり、後者は単位角度情報と基
準角度情報を有するディスクを用いたものである。しか
し、前者(特開昭57−133311号)は磁石のN−
8のピッチの異るものが各層を形成し、しかも磁石のN
−8のピッチが大幅に異るものを積層しているため、各
層間においてお互いの磁気干渉が生じるという問題が生
ずる。さらに、磁石の磁極ピッチが短い場合は信号のエ
ツジがシャープになり精度も良いが、磁石の磁極ピッチ
が長いものでは信号のエツジが鈍くなって精度も悪くな
る等の問題もある。
また、後者(実開昭55−179317号)は基準角度
情報と単位角度情報を記録する方法があるが、実開昭5
5−179317号の図に示されるように基準角度情報
のN−8の磁極ピッチと単位角度情報の磁極ピッチが大
幅に異っており前者と同じ問題が生ずる。たとえ画情報
の磁極ピッチを同じにした場合は、画情報の出力パルス
幅が等しくなってしまう。エンジン制御では基準角度情
報のパルス幅に対して単位角度情報のパルス幅が数倍狭
いことが要求される。
〔発明の目的〕
本発明の目的はエンジン制御用に用いられるクランク軸
の角度信号と気筒検出用の気筒信号さらに、クランク軸
の基準信号等の出力パルス幅の異る信号を磁気干渉を受
けることなく、精度良く検出することのできるクランク
角センサを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は磁気信号を記録する記録媒体を複数のトラック
に分け、第1のトラックにはクランク軸の角度に対応し
て全周に連続して単位ピッチの磁極を有する角度信号を
記録し、第2のトラック忙は前記単位ピッチとほぼ等し
い磁極を複数個連続してなる気筒信号を気筒数に対応し
て記録するようにして、さらに第3のトラックにはクラ
ンク軸の1回転1サイクルの基準信号を、前記単位ピッ
チとほぼ等しい磁極を複数個連続記録する。これ&l’
を応して、それぞれに複数の磁気抵抗素子を配置するこ
とにより、信号エツジをシャープにできて精度を上げる
と共に磁気干渉を防止するようにした。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。
第1図には、本発明の一実施例が示されている。
図において、1はエンジンと同期し、その半分の回転数
で回転するシャフト、2はノ1ウジング、3はシャフト
IVc直結されている非磁性体ドラムで、この非磁性体
ドラム3の表面には磯性材の磁気記録媒体30を取付け
られている。また、図中4は磁気抵抗素子で構成された
磁気センサで、取付台5によってハウジング2に固定さ
れている。
さらに、6は磁気センサ4から信号を取出すための出力
端子、7はベアリングである。また、8はシールド板で
、高圧配電用の側電極14、配電子電極15、中心電極
12等からの磁気ノイズ又は電界ノイズを吸収するため
のものである。11は配電子ロータで、13はケースで
ある。また、30は磁気記録媒体である。
第2図は第1図図示磁気記録媒体30と磁気センサ4を
展開して示した展開図である。磁気記録媒体30は2つ
のトラックに分かれており、一方のトラックである角度
トラック31には単位磁極N−8がピッチPで全周に連
続記録されている。
また、もう一方のトラックである気筒トラック32には
エンジンの気筒数分の各気筒に応じた信号が記録されて
いる。この気筒トラック32の信号は単位磁極N−8を
2個又は4個連続して設け、この2個又は4個の磁極で
1つの信号としている。
この気筒トラック32の単位磁極のNSはこの気筒トラ
ック32と層をなす角度トラック31の隣り合せる単位
磁極のNSと同極となるよ5に設けられている。したが
って角度トラック31と気筒トラック32の間の磁気干
渉は生じない。また、このような層状をなす磁気記録媒
体30に対向する磁気センサ4は第2図図示のように角
度トラック31&c対向して磁気抵抗素子R+e、、R
e2が単位磁極ピッチPの半分であるピッチP/2だけ
離れて配置されている。また、気筒トラック32に対向
して磁気抵抗素子Rcl、R1c、がピッチP/2だけ
離れて配置されている。この磁気抵抗素子R’et l
 Re21  RIct t R’C2’I@強磁性体
の薄膜で構成されており、電流方向に対して直角に磁界
を加えると素子の電気抵抗が低下する性質を有するもの
である。したがって、磁気記録媒体30が回転すること
により各磁気抵抗素子Re、。
R62* RCl m ”C2には各トラック31.3
2の磁気信号に対応した抵抗変化が生ずる。
この磁気センサ4を構成する各磁気抵抗素子R1e1.
Re2.R0,、Rc、は第3図に示す如く接続されて
いる。すなわち、磁気抵抗素子Re1とRe 2とは直
列に接続されており、この磁気抵抗素子”el v R
e2の他端は電源Vに接続されている。また、この磁気
抵抗素子Re1.Re2の接続点である中点から出力が
取出され、電圧比較器COMeの一方の入力端子に入力
するように接続されている。また、この電圧比較器CO
Meの他方の入力端子にゆ固定抵抗P、fが2個直列接
続されこの固定抵抗の両端が電源Vに接続された直列抵
抗の中点が接続されている。したがって、磁気抵抗素子
Re!、几e2と固定抵抗R,fでブリッジ構成がされ
ている。また磁気抵抗素子几。lと固定抵抗FLfの直
列回路と、固定抵抗R,fと磁気抵抗素子R62の直列
回路はそれぞれ両端が電源■に接続されており、各直列
回路のそれぞれの中点を出力端子としてブリッジが構成
されている。
このブリッジの出力端子は電圧比較器C0MCのそれぞ
れの入力端子に接続されている。
このように磁気センサの磁気抵抗素子Re□。
Re2.Rc!、Re2を接続することにより、磁気記
録媒体30が回転すると各磁気抵抗素子R1et 、R
e、、R+cl、Rlc、の抵抗と各点の電圧波形は第
4図に示す如き波形となる。すなわち、磁気抵抗素子几
et と磁気抵抗素子Re2は第4図(A)、(Blに
示す如くそれぞれ角度信号に応じて抵抗が変化し、単位
磁極ピッチP毎に1サイクルの抵抗変化が生ずるが、磁
気抵抗素子Relと磁気抵抗素子Re2とはP/2ピッ
チの差があるため電気角で180度位相差で抵抗変化が
生ずる。
また磁気抵抗素子Re工、磁気抵抗素子R82も磁気抵
抗素子R’et、R6□と同様に気筒トラック32の信
号に応じて第4図(0,(5)に示す如き抵抗変化をす
る。ところで、磁気抵抗素子” e l +Re2およ
び固定抵抗比fによる第3図図示抵抗ブリッジの出力e
0は第4図(5)に示すような波形となり、第3図図示
電圧比較器COMeの出力Oeは第4図(F′lに示す
ような方形波出力となる。
この第4図■に示す如き出力Oeは磁極のピッチ長と波
磁性体ドラム3の円周長とによって決まる角度に対応し
て発生するので、この第3図図示電圧比較器e、から出
力される第4図[F]に示される如き出力パルスをあら
かじめ決められた基準点から計数することにより、該基
準点からの角度が測定できる。また、磁気抵抗素子几。
、、Rc、および固定抵抗比fによって構成される第3
図図示ブリッジの出力eeは第4図(Qに示すような波
形となる。この波形のエツジ部は図示のように、単位磁
極ピッチPに相当したシャープな波形であり、角度信号
と同じ精度が得られる。この第3図図示出力端子e2か
ら出力される第4図(Gに示す如き波形を第3図に示さ
れる電圧比較器C0Moで波形整形すると、その出力O
cは第4図顛に示すような方形波を得ることができる。
この電圧比較器C0Moの出力端子より出力される第4
図顛に示す如き出力Ocが気筒に対応した出力であり、
各気筒ごとに電圧比較器COMcからの出力Ocのパル
ス幅を変えることにより、どの出力がどの気筒の気筒信
号であるかを判別することも可能である。
第5図には、本発明の他の実施例が示されている。
本実施例が第2図図示実施例と異る点は、磁気記録媒体
40に角度に比例した角度情報を表わす角度トラックと
気筒情報を表わす気筒トラックの他にクランク軸の1回
転に1つの基準位置情報を検出する基準位置トラックを
設けた点である。第5図においては磁気記録媒体40と
磁気センサ100との展開図が示されている。この磁気
記録媒体40&Cは第2図図示磁気記録媒体30と同様
に角度トラック41と気筒トラック42が設けられてお
り、この両トラックには第2図図示磁気記録媒体30と
同様に角度信号と気筒信号が記録されている。さらに第
3のトラックとしてすべての信号の基準となるべき基準
信号を作るためクランク軸1回転に1つ信号を作り出す
ための基準位置トラック43が設けられている。この基
準位置トラック43には前記2つのトラック41.42
に用いられている磁極と同じ単位磁極ピッチPを有する
磁極N−8が半周連続して設けられており、他の半周に
は何も記録されていない。またこの磁気記録媒体40に
対向する磁気センサ100にも、第2図と同様角度トラ
ック41に対応して磁気抵抗素子Rel * Rlc2
が配置されており、気筒トラック42に対応して磁気抵
抗素子Rc、 、 Rc。
が配置されており、さらに基準位置トラック43に対応
して磁気抵抗素子Rol、fLo2が単位磁極ピッチP
の半分であるピッチP/2隔てられて配置されている。
これらの各磁気抵抗素子Rel。
” e 2 + ” C2+几01 +凡02は固定抵
抗IF<、fと共に第6図に示す如く3つの抵抗ブリッ
ジを構成するように接続されている。
すなわち、電源Vには磁気抵抗素子R161゜几C1+
 RO1と固定抵抗R(s 、 R(3、fL(sがそ
れぞれ接続されている。この磁気抵抗素子几e1には磁
気抵抗素子Re2が、固定抵抗Rf1には固定抵抗Rf
zが、磁気抵抗素子RCtには固定抵抗Rf4が、固定
抵抗Rf3には磁気抵抗素子RC2が、磁気抵抗素子R
olには固定抵抗Rfsが、固定抵抗Rfsには磁気抵
抗素子R02がそれぞれ接続されている。また、これら
磁気抵抗素子” e 2 + RC2+ RO2と固定
抵抗R,f 2゜Rf 41几f6のそれぞれの他端は
電源Vに接続されている。また、磁気抵抗素子Re1と
Rezとの接続点eal  には電圧比較器COMeの
一方の入力端子が接続されており、この電圧比較器CO
M eの他方の入力端子には固定抵抗Rftと几f2と
の接続点ea2 が接続されている。この磁気抵抗素子
R61,几e2、固定抵抗Rf+。
Rf 2とによって1個のブリッジが構成されている。
また、磁気抵抗素子几c1と固定抵抗Rf4との接続点
e、l には電圧比較器COMcの一方の入力端子が接
続されており、この電圧比較器COMcの他方の入力端
子には固定抵抗Rfsと磁気抵抗素子RC2との接続点
e、2 が接続されている。このように、磁気抵抗素子
” CI + RC2と固定抵抗RIf 31 ” f
 4とによって1個のブリッジが構成されている。
さらに、磁気抵抗素子几O1と固定抵抗Rfsとの接続
点e、l には電圧比較器COMcの一方の入力端子が
接続されており、この電圧比較器C0Moの他方の入力
端子には固定抵抗Rf5と磁気抵抗素子RO2との接続
点e。2 が接続されている。この第6図と示される各
ブリッジの出力端ea (es1+ eaz)、eel
 (eai+ ea2)+ ea(C61+ C62)
には第7図ρ)(H)山に示す如キ出力が得られる。こ
の第7図p)■(I)に示される信号は各ブリッジの出
力端ealreelHea1  のそれぞれに接続され
る電圧比較器COM e 、 COM c 。
C0Moに入力され、これら各電圧比較器COMe。
COM、、C0Moのそれぞれから第7図(J)(K)
(L)に示す如き出力Oe、Oc、Ooが得られる。
このように、いま、磁気記録媒体40が回転すると各磁
気抵抗素子”el+ルe 2 + RJC1+ ”C2
+” 01 + RO2は第7図(A)、 (B)、 
fc)、 (D)、 (E)、 (F)に示されるよう
な抵抗変化を示し、磁気抵抗素子Re!、FLe2と固
定抵抗R,fによるブリッジ出力e、には第7図qに示
すような波形が得られる。
したがって第6図図示電圧比較器C0Meの出力端子O
eから出力される信号は第7図−に示されるような方形
波となる。同様にして磁気抵抗素子R+ C1+几c2
と固定抵抗几fのブリッジ出力e6も第7図(I)に示
されるような波形となり、第6図図示電圧比較器C0M
cの出力端子Ocから出力される信号は第7図(J)に
示される如き方形波となる。また磁気抵抗素子Rol、
Ro2と固定抵抗R,fによるブリッジの出力e、も前
述同様第7図−に示す如き波形となるので、波形のエツ
ジ部は角度信号と同じで、精度の高い信号となる。
この第7図Nに示される信号は第6図図示電圧比較器C
0Moの出力端子02からは第7図(I)に示すような
信号が得られる。以上のように高精度で磁気干渉のない
角度情報Oe、および気筒情報OCs基準情報Ooが得
られるので、内燃機関の制御が正確に行うことが可能で
ある。第8図には、本発明の別な実施例が示されている
本実施例が第5図図示実施例に異る点は磁気記録媒体の
気筒トラックと基準位置トラックの情報の設は方と磁気
センナに配置される磁気抵抗素子のパターンである。第
8図においては磁気記録媒体50と磁気センサ200と
の展開図が示されている。この磁気記録媒体50には第
5図図示磁気記録媒体40と同様に角度トラック51と
気筒トラック52が設けられており、この両トラックに
は第5図図示磁気記録媒体40と同様に角度信号と気筒
信号が記録されている。さらに第3のトラックとして第
2トラツク(気筒トラック)52の磁気記録媒体の設け
られていない部分に磁気記録媒体が設けられているトラ
ック53が設けられている。また、この磁気記録媒体5
0に対向して設けられている磁気センサ200にも、第
5図と同椋角度トラック51に対応して、磁気抵抗素子
Re a + R’ e b * Re C+ ” e
 dが単位磁気ピッチPの半分であるピッチP/2間隔
で設けられており、また、気筒トラック52に対応して
磁気抵抗素子KCa+ RcbがピッチP/2間隔で設
けられており、さらに第3のトラック53に対応して磁
気抵抗素子Rcc、RcdがピッチP/2間隔で設けら
れている。この磁気抵抗素子RealReb+ ”ec
+ Redによって抵抗ブリッジ第9図に示す如く構成
されている。この第9図に示される各ブリッジの出力端
ema*eaA+eea+ecA 、には第10図()
l、(I)に示す如き出力が得られる。この第10図1
m、(I)に示される信号は各ブリッジの出力端e@g
o emA+ eem+ eeb  に接続される電圧
比較器COM eo 、 COM (oに入力され、こ
の各電圧比較器COM e o 、 COMc。
のそれぞれから第10図日、(J)に示す如き出力Oe
o、Ocoが得られる。
このように、いま、磁気記録媒体50が回転すると各磁
気抵抗素子Re a + ” e b + ” e C
+Red、”Ca+ Rcb、ace、Redは第10
図(3)、 (B)、 Ic)、 (D)、■)、促)
に示されるような抵抗変化を示し、磁気抵抗素子” e
 a + ” e b+ ”e C+Redによって構
成されるブリッジ出力e、には第10図回に示すような
波形が得られる。したがって、第9図図示電圧比較器C
OMeoの出力端子OeOから出力される信号は第10
図日に示されるような方形波となる。この第8図に示す
ように磁気センサ200に、磁気記録媒体50の角度ト
ラック51に対応して磁気抵抗素子” e a +Re
b+ aec、RedをピッチP/2の間隔で設け、第
9図に示す如く、この4つの磁気抵抗素子Re a 、
Reb+ ” e C+ ” e dによってブリッジ
を構成しているため、第6図に示されるブリッジよりも
大きな出力を得ることができる。このようにすることに
よりS/N比が良くなり、より正確な矩形波を得ること
ができる。また、同様にして磁気抵抗素子几Ca + 
” Cb + ” CG +Redによって構成される
ブリッジの出力e、は第10図(I)に示されるような
波形となる。これは振幅が第7図(I)の2倍あり、第
6図図示ブリッジの出力よりもエッヂの切れを良くする
ことができる。このブリッジの出力は第9図図示の電圧
比較器C0MC0の出力端子Ocoから出力される信号
は第10図1m)に示される如き方形波となる。このよ
うに、エツジ部の切れが良く精度の高い信号を得ること
ができる。
このように、本実施例によれば、高精度で磁気干渉のな
い角度情報Oeo、気筒情報Ocoを得ることができる
。なお、基準は気筒情報OCOの出力が各気筒毎にパル
ス長を変えることによって各気筒に持たせることができ
るので第7図向に示すような基準信号を必要としない。
なお、前述の実施例ではいずれも磁気記録媒体を回転ド
ラム状のもので示したが、回転ディスク状で同心的に各
トラックを構成し、これに対向する磁気センサ4も同心
的に配置すれば全く同じ効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば出力パルス幅の異る
信号を磁気干渉を生ずることなしに、かつ検出信号のエ
ツジをシャープにできるため、高精度に検出できるので
クランク軸の角度信号、気筒信号さらに基準信号を高い
精度で検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のが適用される自動車用クランク角セン
サの全体の構成図、第2図は本発明の実施例を示す磁気
記録媒体と磁気センナの展開図、第3図は第1図図示磁
気センサから信号を取り出すための回路図、第4図は第
3図図示回路の主要出力波形図、第5図は本発明の他の
実施例を示す磁気記録媒体と磁気センナの展開図、第6
図は第5図図示実施例の磁気センナからの信号取出回路
図、第7図は第6図図示回路の主要出力波形図、第8図
は本発明の別な実施例を示す磁気記録媒体と磁気センサ
の展開図、第9図は第8図図示実施例の磁気センサから
の信号取出回路図、第10図は第9図図示回路の主要出
力波形図である。 1・・・フランクシャフト、  2・・・ハウジング、
3・・・ドラム、 30,40.50・・・磁気記録媒
体、31.32,33,41,42.43.51,52
゜53・・・磁気トラック、 4,100,200・・
・磁気センサ、 Rte、、Re2.几C1+ ” C
2+RIOIIRI02.RIea、RebIReC1
Red。 几Ca+凡c b + Rc c + Rc d −磁
気抵抗素子代理人 弁理士  鵜 沼 辰 2 第 1 図 第2図 第3図 第412 C2 C 85図 第6121 第7図 RC2W刃     W譚 RO2、lυJ人人人人&υ O。 第8図 第9図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.クランク軸に同期して回転する磁気記録媒体に記録
    した磁気信号を該磁気記録媒体と所定間隔をもつて対向
    して設けられる磁気センサによつて回転角度情報を検出
    するクランク角センサにおいて、上記磁気記録媒体を複
    数のトラツクに分割すると共に該分割された各トラツク
    に同一の単位ピツチ幅の磁気記録媒体を検出する信号に
    対応した数設け、上記磁気センサに前記各トラツクに対
    応して磁気記録媒体の単位ピツチ幅Pの1/4〜3/4
    の間隔内に複数個の磁気抵抗素子を設けたことを特徴と
    するクランク角センサ。
JP60023305A 1985-02-08 1985-02-08 クランク角センサ Expired - Lifetime JPH0786406B2 (ja)

Priority Applications (7)

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JP60023305A JPH0786406B2 (ja) 1985-02-08 1985-02-08 クランク角センサ
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