(57)【要約】【課題】簡単な作業で、エンジンの回転周期の測定を行うことである。【解決手段】エンジンの点火を行うイグナイタに接続される電源の負荷側に小型の磁気センサであるＭＩセンサ４０が取り付けられる。ＭＩセンサ４０によって検出された信号は、増幅回路５２、フィルタ回路５４、検波回路５６を経て処理される。検波回路５６の出力はオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路５８により増幅回路５２にフィードバックされ、例えば、周波数帯域により検波回路５６の出力の振幅が変動することが抑制される。ノイズが除去され、振幅が一定化された信号に基づき、エンジン回転周期６６の信号が出力される。【選択図】図３
2006177825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側がエンジンの点火プラグを作動させるイグナイタに接続され接地側が車両ボディに接続される電源の負荷側に取り付けられ、エンジンの点火に伴う信号を検出する磁気センサと、
磁気センサの検出信号からエンジンの回転周期信号を生成する生成回路と、
を備え、
生成回路は、
センサの検出信号を増幅する増幅回路と、
増幅後の信号からエンジンの点火に伴う信号を検波する検波回路と、
検波回路の出力を増幅回路にフィードバックし、ゲインを自動調整するＡＧＣ回路と、
を含むことを特徴とするエンジン回転周期測定器。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン回転周期測定器において、
ＡＧＣ回路は、
検波回路の出力の周波数帯域に応じた電圧を出力するＦ−Ｖ変換部と、
Ｆ−Ｖ変換部の出力に応じてゲインを変化させ、周波数帯域に依存する検波回路の出力を補償するゲイン調整部と、
を含むことを特徴とするエンジン回転周期測定器。
【請求項３】
請求項２に記載のエンジン回転周期測定器において、
ゲイン調整部は、入力電圧に応じて出力コンダクタンスが変化するトランジスタを含むことを特徴とするエンジン回転周期測定器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載のエンジン回転周期測定器において、
磁気センサは、アモルファス金属ワイヤを含むＭＩセンサであることを特徴とするエンジン回転周期測定器。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１に記載のエンジン回転周期測定器において、
磁気センサは、エンジンとイグナイタとを覆うエンジンカバーの外側で電源の負荷側に取り付けられることを特徴とするエンジン回転周期測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン回転周期測定器に係り、特に、エンジンの点火に伴う信号を含む信号からエンジン回転周期を測定するエンジン回転周期測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの回転周期は、特許文献１に示されるように、エンジンのクランク軸周囲に配置されるエンジン回転センサ等で測定できる。すなわち、エンジンのクランク軸の１８０°回転毎に、所定のクランク角度位置でエンジン回転センサがパルス信号を出すので、これを用いることができる。なお、特許文献１では、このエンジン回転センサが故障したときに、特定の気筒のクランク角度位置でパルス信号を出す気筒判別センサの出力を用いてエンジンの回転周期を求めることが記載されている。
【０００３】
このように、車両の制御系を介すれば、エンジンの回転周期はセンサ出力により得ることができる。ところで、完成車両の車外騒音試験においても、例えば法規の定めにより、エンジンの回転の計測が必要である。各国の車外騒音試験の内容に合わせ、完成車両においてエンジンから直接エンジンの回転周期を測定するために、いくつかの方法が取られている。
【０００４】
１つは、上記のエンジン回転センサの出力を直接ダイアグノーシス（診断）端子に取り出すものである。すなわち、車両の診断装置に、エンジン回転周期診断端子を設け、これをエンジン回転センサの出力に接続する。
【０００５】
もう１つは、エンジンの点火に伴う信号からエンジンの回転周期を得る方法である。エンジンは、点火プラグにより気筒ごとに周期的に点火が行われ、これによりエンジンが回転する。したがって、点火周期とエンジンの気筒数が分かれば、これらからエンジンの回転周期を得ることができる。エンジンの点火プラグの点火は、バッテリの電圧を例えば１０，０００Ｖに昇圧するイグナイタによって行われる。したがって、イグナイタの出力波形、すなわちハイテンションコードと呼ばれる高圧信号線の周期を見ることでエンジンの回転周期がわかる。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−２０１０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイアグノーシス端子からエンジン回転周期を得ることは容易であるが、車両によってはダイアグノーシス端子に回転出力端子を備えていないものがある。例えば、北米市場向け車両は、騒音規制がないために、エンジン回転周期を出力する端子を備えていない。このような車両を、騒音規制のある国内、欧州、豪州、あるいは韓国向けに出荷するには、改めてエンジン回転周期を出力するダイアグノーシス端子を設ければよいが、コスト高になってしまう。
【０００８】
一方、ハイテンションコードからの信号による方法は、高圧で危険な上に、イグナイタから信号をとるため、エンジンとイグナイタを覆ういわゆるエンジンカバーを一々外す必要があり、面倒である。
【０００９】
このように、従来技術によれば、エンジンの回転周期の測定を行うことが、コスト高になり、あるいは高圧等の注意が必要で、作業が面倒である。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な作業で、エンジンの回転周期の測定を行うことが可能なエンジン回転周期測定器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るエンジン回転周期測定器は、負荷側がエンジンの点火プラグを作動させるイグナイタに接続され接地側が車両ボディに接続される電源の負荷側に取り付けられ、エンジンの点火に伴う信号を検出する磁気センサと、磁気センサの検出信号からエンジンの回転周期信号を生成する生成回路と、を備え、生成回路は、センサの検出信号を増幅する増幅回路と、増幅後の信号からエンジンの点火に伴う信号を検波する検波回路と、検波回路の出力を増幅回路にフィードバックし、ゲインを自動調整するＡＧＣ回路と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、ＡＧＣ回路は、検波回路の出力の周波数帯域に応じた電圧を出力するＦ−Ｖ変換部と、Ｆ−Ｖ変換部の出力に応じてゲインを変化させ、周波数帯域に依存する検波回路の出力を補償するゲイン調整部と、を含むことが好ましい。
【００１３】
また、ゲイン調整部は、入力電圧に応じて出力コンダクタンスが変化するトランジスタを含むことが好ましい。
【００１４】
また、磁気センサは、アモルファス金属ワイヤを含むＭＩセンサであることが好ましい。
【００１５】
また、磁気センサは、エンジンとイグナイタとを覆うエンジンカバーの外側で電源の負荷側に取り付けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成により、負荷側がイグナイタに接続され接地側が車両ボディに接続される電源の負荷側に磁気センサが取り付けられ、この磁気センサにより、電源の負荷側線に重畳されるエンジンの点火に伴う信号を検出する。したがって、ダイアグノーシス端子を要せず、また、ハイテンションコードのように高圧でもなく、単に電源の負荷側線に磁気センサを取り付けるだけの簡単な作業で、エンジンの回転周期を得ることができる。
【００１７】
また、検波回路の出力を増幅回路にフィードバックするＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路を設けたので、検波回路の出力の振幅が変動することを抑制し、エンジンの回転周期を正しく得ることができる。
【００１８】
また、ＡＧＣ回路は、Ｆ−Ｖ変換部により検波信号の周波数帯域に応じた電圧を出力し、その信号でゲイン調整部はゲインを調整するので、検波回路の出力が周波数依存性を有する場合でも、その出力の振幅が変動することを抑制し、エンジンの回転周期を正しく得ることができる。
【００１９】
また、磁気センサは、アモルファス金属ワイヤを含むＭＩセンサ（愛知製鋼社の商品名）とした。ＭＩセンサは、近年開発された高感度の小型磁気センサで、これを用いることで、高感度でエンジンの点火に伴う信号を検出することができ、また、電源の負荷側線に磁気センサを取り付ける場所が小さくてすみ、エンジンの回転周期を簡単な作業で行うことができる。
【００２０】
また、磁気センサはエンジンカバーの外側で電源の負荷側線に取り付けられるので、エンジンカバーを外すことなくエンジンの回転周期を測定できる。
【００２１】
以上のように、本発明に係るエンジンの回転周期測定器によれば、簡単な作業で、エンジンの回転周期の測定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、完成車両について、そのエンジンの回転周期を測定するのに用いられるものとして説明するが、完成車両に搭載されたエンジンに対してのみならず、イグナイタ、電源と接続され回転を行うことができるエンジンであってもよい。
【００２３】
また、エンジンの点火に伴う信号を検出するセンサとして、上記のように愛知製鋼社の商品名ＭＩセンサを用いるものとして説明するが、これ以外の磁気センサ、すなわち、電流が流れるとき、それに応じて発生する磁気を検出することができるセンサであればよい。例えば、高感度のホール素子、磁気抵抗素子等を用いてもよい。
【００２４】
また、検波回路の出力は、その周波数帯域により振幅が変動するものとし、より具体的には高周波信号側ほどその振幅が小さくなるものを取り上げているが、これは一般的に観察される例を取り上げて説明したもので、それ以外の検波回路の出力変動が生じ、これをＡＧＣ回路で補償するものとしてもよい。
【００２５】
図１は、エンジン回転周期測定器３０を用い、完成車両１０のボンネットを開けて、エンジン１４の点火に伴う信号を用いてエンジンの回転周期を測定する様子を示す図である。図２は、エンジン１４とエンジン回転周期測定器３０との接続関係を説明する図である。
【００２６】
エンジン１４は、車両１０のボディ１１あるいはその他の車両用要素に囲まれたエンジンルーム１２と呼ばれる空間に収められており、複数の気筒を有し、気筒内に供給された燃料に所定の点火順序で点火を行うことで駆動軸を回転させ車両１０に駆動力を供給する車両用動力源である。
【００２７】
イグナイタ１６は、電源１８から供給される例えば１２Ｖを昇圧し、エンジン１４の点火プラグに所定の点火順序に応じ、例えば１０，０００Ｖの高圧を供給する機能を有する。
【００２８】
電源１８は、イグナイタ１６等に電力を供給するもので、例えば電池等で構成できる。電源１８の正極側、すなわち負荷側２０はイグナイタ１６に接続され、負極側、すなわち接地側２２は、車両１０のボディ１１に接続される。
【００２９】
エンジンカバー２４は、イグナイタの高圧からの安全や、エンジンの騒音等を和らげるためにエンジン１４とイグナイタ１６等を覆うカバーで、例えばプラスチック製で作られる。エンジンカバー２４は、エンジンルーム１２内に適当な固定具で固定される。なお、電源１８はエンジンカバー２４の外に配置される。
【００３０】
エンジン回転周期測定器３０は、ＭＩセンサ４０と、回転周期信号生成回路５０と、ＭＩセンサ４０と回転周期信号生成回路５０との間を接続する信号線４２とを含んで構成される。
【００３１】
ＭＩセンサ４０は、磁気センサの一種で、電流が流れるとき、それに応じて発生する磁気を検出することができるセンサで、この磁気検出信号から、電流、すなわち、エンジン１４の点火に伴う信号を検出できる。ＭＩセンサ４０は、上記のようにアモルファス金属ワイヤを用いて高感度の小型磁気センサとして開発され、例えば地磁気の検出等ができる程度に高感度である。このＭＩセンサ４０は、例えば愛知製鋼社より、上記の商品名の製品として入手することができる。その寸法は、１ｃｍ×３ｃｍ×５ｃｍ程度と小型である。なお、ＭＩセンサとは、Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅセンサの意味である。
【００３２】
ＭＩセンサ４０は、電源１８の負荷側２０に取り付けられる。すなわち、電源１８の負荷側２０の端子とイグナイタ１６との間を接続する負荷側線に取り付けられ、負荷側線を流れる電流波形に対応する磁気波形を検出し、信号線４２を介し、回転周期信号生成回路５０に出力する。ＭＩセンサ４０の取り付けは、エンジンカバー２４の外側の電源１８側で行われることが好ましい。このようにすることで、エンジンカバー２４を取り外すことなく、エンジン１４の点火に伴う信号を検出できる。ＭＩセンサ４０の取り付け方は、適当な接着材等で負荷側線の上に固定してもよく、あるいは適当なクランプ具を用いて負荷側線の上に固定してもよい。
【００３３】
回転周期信号生成回路５０は、ＭＩセンサ４０の検出信号からエンジン１４の回転周期信号を生成し、これを出力する機能を有する。図３に、回転周期信号生成回路５０のブロック図を示す。回転周期信号生成回路５０は、ＭＩセンサ４０から増幅回路５２、フィルタ回路５４、検波回路５６が直列に接続される。そして、検波回路５６の出力はオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路５８によって増幅回路５２に帰還される。
【００３４】
図４は、回転周期信号生成回路５０の具体的回路構成図である。増幅回路５２は、ＭＩセンサ４０の検出信号を増幅する機能を有する回路で、一般的な作動増幅器と適当な抵抗素子等で構成される。フィルタ回路５４は、増幅回路５２の出力に接続され、その出力信号に含まれる高周波成分を除去する機能を有し、一般的な作動増幅器と抵抗素子、容量素子等を組み合わせたフィルタで構成される。検波回路５６は、フィルタ回路５４の出力に接続され、しきい値と比較することで、一定以上の振幅を有するパルスを検波する機能を有し、一般的な作動増幅器を差動増幅器として構成することができる。
【００３５】
検波回路５６の出力は、上記のようにＡＧＣ５８を介して増幅回路５２にフィードバックされる。ＡＧＣ回路５８は、検波回路５６の出力の振幅を一定にするように、検波回路５６の出力の大きさに応じてフィードバックループのゲインを調整して、増幅回路５２に戻す機能を有する。ＡＧＣ回路５８は、Ｆ−Ｖ変換回路６０と、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）を含むゲイン調整部６２を含んで構成される。
【００３６】
Ｆ−Ｖ変換回路６０は、検波回路５６が出力するパルス信号の周波数に応じた電圧を出力する機能を有する回路である。具体的には、周波数が高いほど大きな電圧を出力する半導体回路、例えばナショナルセミコンダクタ社製のＬＭ２９０７Ｎを用いることができる。図４の例では、この半導体回路の１番端子に検波回路５６の出力信号を入力し、各端子に所定の回路素子を接続することで、５番、１０番端子から周波数が高いほど大きな電圧が出力される。これを反転増幅器により入出力勾配を反転させ、周波数が高いほど小さな電圧となるようにし、ゲイン調整部６２の制御端子に供給する。
【００３７】
ゲイン調整部６２は、Ｆ−Ｖ変換回路６０の出力電圧に応じてフィードバックループのゲインを変化させる機能を有する回路である。具体的にはＦＥＴの制御電極（ゲート）側にＦ−Ｖ変換回路６０の出力電圧に応じた入力を行い、ソース電極側を接地とし、ドレイン電極側を増幅回路５２の作動増幅器の一方側に接続して構成される。この構成によれば、Ｆ−Ｖ変換回路６０からの入力に応じてＦＥＴの出力コンダクタンスｇmが変化し、これに応じた信号を増幅回路５２に入力するので、検波回路５６の出力に応じてフィードバックループのゲインを変化させて増幅回路５２に戻すことができる。この場合、ＦＥＴの特性から、Ｆ−Ｖ変換回路６０の出力電圧が大きいほど、出力コンダクタンスｇmが小さくなる。
【００３８】
その様子を図５に示す。図５（ａ）は、横軸に検波回路５６の出力パルスの周波数、縦軸にＬＭ２９０７Ｎからの出力電圧を取ったもので、周波数が高いほど大きな電圧が出力されている。図５（ｂ）は、反転増幅し、入出力勾配を反転させた後の様子を示す図で、これがゲイン調整部６２の制御端子に供給される。図５（ｃ）は、ゲイン調整部６２のＦＥＴの入出力特性で、横軸に制御電極（ゲート）に入力される電圧をとり、縦軸に出力コンダクタンスｇmが取ってある。
【００３９】
したがって、これらの特性から、ＡＧＣ回路５８の全体としては、検波回路５６の周波数帯域が高くなり出力電圧が低くなると、Ｆ−Ｖ変換回路６０の出力電圧が低くなり、ｇmが大きくなり、フィードバックループのゲインが高くなり、その結果、検波回路５６の出力電圧が大きくなるように働く。逆に検波回路５６の周波数帯域が低く出力電圧が高くなると、フィードバックループゲインは小さくなり、その結果、検波回路５６の出力電圧が小さくなるように働く。このように、検波回路５６の出力に応じて、その振幅を一定にするようにＡＧＣ回路５８は作動する。
【００４０】
その様子を図６に示す。図６（ａ）は、ＭＩセンサ４０の検出信号、（ｂ）は検波回路５６の出力信号でＡＧＣ回路５８の補償を受ける前の波形、（ｃ）は、ＡＧＣ回路５８の補償を受けた後の検波回路５６の出力波形をそれぞれ示す。これらの図において、横軸は時間、縦軸は信号振幅で、各時間軸の原点は合わせてあり、信号振幅は規格化されている。そして、これらの図において、時間軸の前半に、エンジン１４が低速回転の場合、後半にエンジン１４が高速回転の場合を表してある。
【００４１】
図６（ｂ）に示すように、検波回路５６の出力は、ＭＩセンサ４０の出力からノイズを除去し、波形整形されたパルス信号となる。しかしながら、ＭＩセンサ４０の特性、あるいは増幅回路５２、フィルタ回路５４、検波回路５６の特性等により、ＡＧＣ回路５８を適用しないときの検波回路５６の出力波形は、高周波信号の方が低周波信号に比較して小さい振幅となることが多い。そして、検波回路５６の出力を、ＡＧＣ回路５８を介して増幅回路５２にフィードバックすることで、図６（ｃ）に示すように、周波数によらず、検波回路５６の出力信号の振幅を一定にすることができる。
【００４２】
再び図３に戻り、このようにして、ＭＩセンサ４０の出力からノイズが除去され、周波数帯域による振幅変動が抑制されたパルス信号が検波回路５６から出力されると、この信号を用い、エッジ検出回路６４によりその周期を検出し、エンジン回転周期６６として出力することができる。
【００４３】
また、図４に示すように、検波回路５６の後に適当なタイマー回路６３を設け、適当なパルス幅の信号に変換し、その後エッジ検出回路６４に入力することとしてもよい。また、エンジンの点火に伴う信号は、上記の場合、イグナイタの信号であるので、エンジン回転周期信号としてそのまま用いてもよいが、エンジンの気筒数等の補正を行い、駆動軸の回転数に換算してもよい。
【００４４】
上記のように、電源の負荷側からＭＩセンサによって検出された信号を処理し、ＡＧＣ回路によって出力信号の振幅を一定として、エンジンの回転周期信号を生成し、測定することができる。したがって、エンジンカバーを取り外す必要もなく、新たにダイアグノーシス端子を設ける必要もなく、簡単な作業で、エンジンの回転周期の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る実施の形態のエンジン回転周期測定器を用いて完成車両のエンジンの回転周期を測定する様子を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、エンジンとエンジン回転周期測定器との接続関係を説明する図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における回転周期信号生成回路のブロック図である。
【図４】本発明に係る実施の形態における回転周期信号生成回路の具体的回路構成図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、ＡＧＣ回路の作用を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、回転周期信号生成回路の各部における信号の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  車両、１１  ボディ、１２  エンジンルーム、１４  エンジン、１６  イグナイタ、１８  電源、２０  負荷側、２２  接地側、２４  エンジンカバー、３０  エンジン回転周期測定器、４０  ＭＩセンサ、４２  信号線、５０  回転周期信号生成回路、５２  増幅回路、５４  フィルタ回路、５６  検波回路、５８  ＡＧＣ回路、６０  Ｆ−Ｖ変換回路、６２  ゲイン調整部、６３  タイマー回路、６４  エッジ検出回路、６６  エンジン回転周期。
【図１】
2006177825.tif 000003
【図２】
2006177825.tif 000004
【図３】
2006177825.tif 000005
【図４】
2006177825.tif 000006
【図５】
2006177825.tif 000007
【図６】
2006177825.tif 000008