JPH10299558A - 内燃機関の回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのセンサ部のみでクランク角の検出と気
筒判別とを行う。 【解決手段】 クランク軸１１に嵌着したシグナルロー
タ１２の回転中心と欠歯部１４との間に補助ロータ１７
を回転可能に取り付け、この補助ロータ１７の外周部に
気筒判別用検出部１８を形成し、それ以外の部分を非検
出部２６とする。シグナルロータ１２の回転に連動させ
て補助ロータ１７を回転させる歯車機構１９を設けると
共に、シグナルロータ１２の歯部１３と補助ロータ１７
の気筒判別用検出部１８の双方を検出できる位置に１つ
のセンサ部２３を配置する。歯車機構１９は、センサ部
２３の前方を、シグナルロータ１２の欠歯部１４と補助
ロータ１７の気筒判別用検出部１８とが重なって通過す
る状態と、シグナルロータ１２の欠歯部１４と補助ロー
タ１７の非検出部２６とが重なって通過する状態とが該
シグナルロータ１２の１回転毎に交互に現れるようにギ
ヤ比を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のクラン
ク角の検出と気筒判別とを行う内燃機関の回転検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な内燃機関では、特開平３
−２０６３２３号公報に示すように、クランク軸の回転
に応じて所定クランク角毎にパルス信号を発生するクラ
ンクセンサと、カム軸の１回転（クランク軸の２回転）
につき１つの気筒判別信号を出力するカムセンサとを設
け、カムセンサから出力される気筒判別信号を基準にし
て、クランクセンサから出力されるパルス信号をカウン
トしてクランク角を判定し、気筒判別を行うようになっ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、クランクセンサの他にカムセンサが必要とな
り、その分、部品点数が増加してコスト高になったり、
２つのセンサの搭載スペースを確保する必要があり、省
スペース化・コンパクト化の要求を満たすことができな
い。

【０００４】そこで、近年、カムセンサを省いて、クラ
ンクセンサのみで気筒判別する方法として、特開平６−
２１３０５２号公報に示すように、特定気筒の燃料噴射
をカットして、失火の有無により気筒判別を行うように
したものがある。しかしながら、特定気筒の燃料噴射を
カットして故意に失火を生じさせると、トルク変動が生
じ、ドライバビリティが悪化してしまう欠点がある。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、気筒判別のための失
火を発生させなくても、１つのセンサ部のみでクランク
角の検出と気筒判別とを行うことができる内燃機関の回
転検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の回転検出装置は、内
燃機関のクランク軸によって回転されるシグナルロータ
の外周部に、所定ピッチで複数のクランク角検出部を形
成すると共に、その外周部の一部にクランク角検出部の
無い非検出部を形成する。このシグナルロータの回転中
心と前記非検出部との間に補助ロータを回転可能に取り
付け、この補助ロータの外周部の所定位置に気筒判別用
検出部を形成し、それ以外の外周部を非検出部とする。
そして、シグナルロータの回転に機械的に連動させて補
助ロータを回転させる歯車機構を設けると共に、シグナ
ルロータのクランク角検出部と補助ロータの気筒判別用
検出部の双方を検出できる位置に１つのセンサ部を配置
する。歯車機構は、センサ部の前方を、シグナルロータ
の非検出部と補助ロータの気筒判別用検出部とが重なっ
て通過する状態と、シグナルロータの非検出部と補助ロ
ータの非検出部とが重なって通過する状態とが該シグナ
ルロータの１回転毎に交互に現れるようにギヤ比を設定
する。

【０００７】これにより、シグナルロータの２回転（ク
ランク軸の２回転）につき、１回の割合で、シグナルロ
ータの非検出部（又は補助ロータの気筒判別用検出部）
がセンサ部で検出され、これを基準にして気筒判別が可
能となる。また、センサ部はシグナルロータのクランク
角検出部を検出することで、クランク角の検出が可能と
なる。従って、本発明では、気筒判別のための失火を発
生させなくても、１つのセンサ部のみでクランク角の検
出と気筒判別とを行うことができ、低コスト化、省スペ
ース・コンパクト化の要求を満たすことができ、失火に
よるドライバビリティ低下の問題の回避することができ
る。

【０００８】この場合、請求項２のように、歯車機構の
ギヤ比を、シグナルロータが２回転する間に前記補助ロ
ータが奇数回転するように設定すると共に、シグナルロ
ータの非検出部を、クランク角検出部のピッチの３ピッ
チ以上の長さに形成し、シグナルロータが２回転する毎
にシグナルロータの非検出部の中央に補助ロータの気筒
判別用検出部が位置する状態をセンサ部によって検出す
るようにしても良い。このようにすれば、補助ロータの
気筒判別用検出部とシグナルロータの非検出部とをセン
サ部の出力信号から確実に判別することができる。

【０００９】更に、請求項３のように、シグナルロータ
のクランク角検出部及び補助ロータの気筒判別用検出部
を磁性体により形成し、センサ部として、磁石でバイア
ス磁界が加えられた磁気検出手段を用いるようにしても
良い。ここで、磁気検出手段としては、例えばホール素
子、磁気抵抗素子等の磁気センサや電磁ピックアップが
あり、これらによってクランク角検出部や気筒判別用検
出部を精度良く検出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。内燃機関（図示せず）のクランク
軸１１に、鉄系の磁性体により形成されたシグナルロー
タ１２が圧入等により嵌着されている。このシグナルロ
ータ１２の外周部には、クランク角検出部である歯部１
３（凸部）が例えば１０℃Ａピッチで形成され、且つ、
その外周部の一部には、歯部１３が無い欠歯部１４（非
検出部）が形成されている。この場合、欠歯部１４は、
歯部１３のピッチの３ピッチ以上の長さ（つまり歯部１
３が２個以上欠けた長さ）に形成されている。

【００１１】このシグナルロータ１２には、クランク軸
１１と欠歯部１４との間に位置して軸ピン１５が圧入等
により固定され、この軸ピン１５に軸受１６を介して補
助ロータ１７が回転可能に取り付けられている。この補
助ロータ１７も、シグナルロータ１２と同じく、鉄系の
磁性体により形成され、その外周部の１箇所に、気筒判
別用検出部１８が凸状に形成され、他の部分は非検出部
２６となっている。

【００１２】この場合、補助ロータ１７の軸ピン１５
は、クランク軸１１と欠歯部１４の中心とを結ぶ直線上
に位置し、図１に示すように、補助ロータ１７の気筒判
別用検出部１８が最上位置まで回転した時に、該気筒判
別用検出部１８の上端部がシグナルロータ１２の欠歯部
１４の中央から歯部１３の高さ分だけ突出した状態とな
る。

【００１３】一方、シグナルロータ１２の回転に機械的
に連動させて補助ロータ１７を回転させる歯車機構１９
は、エンジンブロック（図示せず）に取付部材２０を介
してクランク軸１１と同心状に取付固定された環状の太
陽歯車２１と、補助ロータ１７の側面に一体に形成され
た遊星歯車２２とを噛み合わせた構成となっている。太
陽歯車２１と遊星歯車２２との歯数の比は、例えば３：
２に構成され、シグナルロータ１２が１回転して遊星歯
車２２が太陽歯車２１の回りを１周する間に、補助ロー
タ１７（遊星歯車２２）が軸ピン１５を中心に１．５回
転するようになっている（つまり、シグナルロータ１２
の２回転する間に補助ロータ１７が３回転する）。

【００１４】一方、シグナルロータ１２の歯部１３と補
助ロータ１７の気筒判別用検出部１８の双方を検出でき
る位置にセンサ部２３が設置されている。このセンサ部
２３内には、磁気検出手段であるホール素子、磁気抵抗
素子等の磁気センサ２４と、この磁気センサ２４に背面
側からバイアス磁界を加える磁石２５とが内蔵されてい
る。

【００１５】以上のように構成した回転検出装置の動作
を説明する。クランク軸１１の回転によりシグナルロー
タ１２が回転すると、このシグナルロータ１２と一体に
補助ロータ１７の遊星歯車２２が太陽歯車２１の回りを
周回し、それに伴って、補助ロータ１７（遊星歯車２
２）が軸ピン１５を中心に回転する。本実施形態では、
歯車機構１９のギヤ比は、シグナルロータ１２が１回転
して遊星歯車２２が太陽歯車２１の回りを１周する間
に、補助ロータ１７（遊星歯車２２）が軸ピン１５を中
心にして１．５回転するように設定されているため、セ
ンサ部２３の前方（図面中では下方）を、シグナルロー
タ１２の欠歯部１４と補助ロータ１７の気筒判別用検出
部１８とが重なって通過する状態（図１の状態）と、シ
グナルロータ１２の欠歯部１４と補助ロータ１７の非検
出部２６とが重なって通過する状態（図３の状態）とが
該シグナルロータ１２の１回転毎に交互に現れる。図２
の状態は、図１の状態からシグナルロータ１２（クラン
ク軸１１）が１８０℃Ａ回転した状態を示し、この図２
の状態から更に１８０℃Ａ回転すると、図３の状態にな
る。

【００１６】シグナルロータ１２の回転中は、図２に示
すように、磁性体の歯部１３がセンサ部２３に接近する
毎に、センサ部２３の磁石２５から出た磁束が歯部１３
を通ることで、磁気センサ２４を通る磁束の密度が強く
なり、磁気センサ２４の出力が増加し、該歯部１３がセ
ンサ部２３から離れる毎に、磁石２５から磁気センサ２
４を通る磁束の密度が低下して、磁気センサ２４の出力
が低下する。これにより、シグナルロータ１２の回転中
は、歯部１３がセンサ部２３の前方を通過する毎に、磁
気センサ２４から図４に示すようにパルス信号（クラン
ク角信号）が周期的に出力され、エンジン制御回路（図
示せず）に取り込まれる。

【００１７】また、図３に示すように、センサ部２３の
前方をシグナルロータ１２の欠歯部１４と補助ロータ１
７の非検出部２６とが重なって通過するときには、磁石
２５から出た磁束が分散して、磁気センサ２４を通過す
る磁束の密度が低下した状態になり、磁気センサ２４の
出力はローレベルに維持され、パルス信号は出力されな
い。

【００１８】これに対し、図１に示すように、センサ部
２３の前方をシグナルロータ１２の欠歯部１４と補助ロ
ータ１７の気筒判別用検出部１８とが重なって通過する
時には、センサ部２３の磁石２５から出た磁束が気筒判
別用検出部１８を通過することで、磁気センサ２４を通
る磁束の密度が強くなる。これにより、図１の状態にな
った時にも、図２の状態と同じように、磁気センサ２４
からパルス信号が出力される。

【００１９】エンジン制御回路は、磁気センサ２４から
出力されるパルス信号を読み込んでカウントすると共
に、パルス信号を読み込む毎に、その信号ピッチを前回
の信号ピッチと比較して歯部１３か欠歯部１４か気筒判
別用検出部１８かを判別する。つまり、図４に示すよう
に、歯部１３の信号ピッチをＴ1 、欠歯部１４の信号ピ
ッチをＴ2 、気筒判別用検出部１８の信号ピッチをＴ3
とすると、 Ｔ1 ＜Ｔ3 ＜Ｔ2 の関係がある。本実施形態では、欠歯部１４は、歯部１
３の３ピッチ分に相当するため、測定された信号ピッチ
が歯部１３の信号ピッチＴ1 の例えば２倍以上であれ
ば、欠歯部１４と判定する。一方、気筒判別用検出部１
８の信号ピッチＴ3は、歯部１３の信号ピッチＴ1 の約
１．５倍であるため、歯部１３の信号ピッチＴ1 の例え
ば２倍以上でるか否かによって欠歯部１４と気筒判別用
検出部１８とを十分に区別できる。

【００２０】前述したように、欠歯部１４が検出される
状態（図１の状態）は、シグナルロータ１２（クランク
軸１１）の２回転（７２０℃Ａ）につき１回であるた
め、欠歯部１４を検出した位置を基準位置として、磁気
センサ２４から出力されるパルス信号をカウントするこ
とで、クランク角の検出と気筒判別が可能となる。これ
により、１つのセンサ部２３のみでクランク角の検出と
気筒判別とを行うことができ、低コスト化、省スペース
・コンパクト化の要求を満たすことができると共に、従
来のように気筒判別のための失火を発生させる必要がな
く、失火によるドライバビリティ低下の問題の回避する
ことができる。

【００２１】尚、本実施形態では、シグナルロータ１２
の欠歯部１４を歯部１３の３ピッチ分に相当する長さに
形成したが、これよりも長く形成しても良い。また、本
実施形態では、歯車機構１９のギヤ比を、シグナルロー
タ１２の２回転する間に補助ロータ１７が３回転するよ
うに設定したが、シグナルロータ１２の２回転する間に
補助ロータ１７が１回転又は５回転以上の奇数回転する
ように設定しても良い。

【００２２】また、本実施形態では、センサ部２３にホ
ール素子、磁気抵抗素子等の磁気センサ２４を用いた
が、電磁ピックアップを用いても良い。また、本実施形
態では、磁気センサ２４に磁石２５によりバイアス磁界
を加えるようにしたが、磁石２５を省略し、シグナルロ
ータの外周部に所定ピッチで多極着磁を施して複数のク
ランク角検出用着磁部（検出部）を形成すると共に、そ
の外周部の一部に非検出部（非着磁部）を形成するよう
にしても良い。この場合には、補助ロータの外周部の一
部に着磁して気筒判別用着磁部（検出部）を形成し、そ
れ以外の外周部を非検出部（非着磁部）とすれば良い。
尚、各ロータの外周部への着磁は、磁石を各ロータの外
周部に取り付けても良い。

【００２３】また、シグナルロータのクランク角検出部
と補助ロータの気筒判別用検出部を検出するセンサは、
磁気センサ２４や電磁ピックアップ等の磁気検出手段に
限定されず、光センサを用いてシグナルロータのクラン
ク角検出部と補助ロータの気筒判別用検出部を検出する
ようにしても良い。

【００２４】また、本実施形態では、補助ロータ１７の
側面に遊星歯車２２を一体に形成したが、補助ロータの
側面に別ピースの歯車を取り付けるようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すもので、（ａ）は回
転検出装置の正面図、（ｂ）は同縦断側面図

【図２】（ａ）は図１の状態からシグナルロータが１８
０℃Ａ回転した状態を示す回転検出装置の正面図、
（ｂ）は同縦断側面図

【図３】（ａ）は図２の状態からシグナルロータが１８
０℃Ａ回転した状態を示す回転検出装置の正面図、
（ｂ）は同縦断側面図

【図４】センサ部の出力信号の波形図

【符号の説明】

１１…クランク軸、１２…シグナルロータ、１３…歯部
（クランク角検出部）、１４…欠歯部（非検出部）、１
７…補助ロータ、１８…気筒判別用検出部、１９…歯車
機構、２１…太陽歯車、２２…遊星歯車、２３…センサ
部、２４…磁気センサ（磁気検出手段）、２５…磁石、
２６…非検出部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のクランク角の検出と気筒判別
   とを行う内燃機関の回転検出装置であって、 内燃機関のクランク軸によって回転され、外周部に所定
   ピッチで形成された複数のクランク角検出部を有すると
   共に、外周部の一部にクランク角検出部の無い非検出部
   を有するシグナルロータと、 前記シグナルロータの回転中心と前記非検出部との間に
   回転可能に取り付けられ、外周部の所定位置に気筒判別
   用検出部を有し、それ以外の外周部を非検出部とした補
   助ロータと、 前記シグナルロータのクランク角検出部と前記補助ロー
   タの気筒判別用検出部の双方を検出できる位置に配置さ
   れたセンサ部と、 前記シグナルロータの回転に機械的に連動させて前記補
   助ロータを回転させる歯車機構とを備え、 前記歯車機構は、前記センサ部の前方を、前記シグナル
   ロータの非検出部と前記補助ロータの気筒判別用検出部
   とが重なって通過する状態と、前記シグナルロータの非
   検出部と前記補助ロータの非検出部とが重なって通過す
   る状態とが該シグナルロータの１回転毎に交互に現れる
   ようにギヤ比が設定されていることを特徴とする内燃機
   関の回転検出装置。
2. 【請求項２】 前記歯車機構のギヤ比は、前記シグナル
   ロータが２回転する間に前記補助ロータが奇数回転する
   ように設定され、 前記シグナルロータの非検出部は、前記クランク角検出
   部のピッチの３ピッチ以上の長さに形成され、 前記センサ部は、前記シグナルロータが２回転する毎に
   前記シグナルロータの非検出部の中央に前記補助ロータ
   の気筒判別用検出部が位置する状態を検出することを特
   徴とする請求項１に記載の内燃機関の回転検出装置。
3. 【請求項３】 前記シグナルロータのクランク角検出部
   及び前記補助ロータの気筒判別用検出部は、磁性体によ
   り形成された凸部であり、 前記センサ部は、磁石でバイアス磁界が加えられた磁気
   検出手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載
   の内燃機関の回転検出装置。