(57)【要約】【課題】ターボチャージャのコンプレッサホイールの羽根の接近及び離間による電気信号の変化の検出精度を高めたターボチャージャ用回転検出装置を提供する。【解決手段】回転検出装置１は、コンプレッサホイール１７の羽根１６に渦電流を生じさせる磁界を発生するコイル３１を含み、羽根１６の接近及び離間によって振幅が変化する交流信号を検出信号として出力する発振回路４と、発振回路４の検出信号のうち基準電位よりも高い正電圧の信号成分を検波する第１の検波回路５１と、発振回路４の検出信号のうち基準電位よりも低い負電圧の信号成分を検波する第２の検波回路５２と、第１の検波回路５１の出力信号のうち直流成分を遮断する第１の遮断回路５３と、第２の検波回路５２の出力信号のうち直流成分を遮断する第２の遮断回路５４と、第１及び第２の遮断回路５３，５４を通過した信号が入力される差動増幅回路５５とを備える。【選択図】図５
2018013421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の排気通路に設けられて前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイールを有するタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられて前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイールを有するコンプレッサと、を備えたターボチャージャの前記コンプレッサホイールの回転速度を検出するターボチャージャ用回転検出装置であって、
前記コンプレッサホイールの羽根に渦電流を生じさせる磁界を発生するコイルを含み、前記羽根の接近及び離間によって振幅が変化する交流信号を検出信号として出力する発振回路と、
前記検出信号のうち、基準電位よりも高い正電圧の信号成分を積分する第１の積分回路を含む第１の検波回路と、
前記検出信号のうち、前記基準電位よりも低い負電圧の信号成分を積分する第２の積分回路を含む第２の検波回路と、
前記第１の検波回路の出力信号のうち、前記羽根の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第１の遮断回路と、
前記第２の検波回路の出力信号のうち、前記羽根の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第２の遮断回路と、
前記第１及び第２の遮断回路を通過した信号が入力される差動増幅回路とを備えた、
ターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項２】
前記第１の検波回路は、前記検出信号が一対の電極のうち一方の電極に入力される第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサの他方の電極と前記基準電位との間に配置された第１のダイオードとを有し、
前記第２の検波回路は、前記検出信号が一対の電極のうち一方の電極に入力される第２のコンデンサと、前記第２のコンデンサの他方の電極と前記基準電位との間に配置された第２のダイオードとを有し、
前記第１のダイオードは、アノードが前記基準電位に接続され、カソードが前記第１のコンデンサの前記他方の電極に接続されており、
前記第２のダイオードは、アノードが前記第２のコンデンサの前記他方の電極に接続され、カソードが前記基準電位に接続されている、
請求項１に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項３】
前記第１の検波回路は、前記第１のダイオードのカソードと前記第１の積分回路との間に、前記第１の積分回路側がカソードとなる第３のダイオードを有し、
前記第２の検波回路は、前記第２のダイオードのアノードと前記第２の積分回路との間に、前記第２の積分回路側がアノードとなる第４のダイオードを有する、
請求項２に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項４】
前記第１の検波回路が第１の低域通過フィルタ回路をさらに有し、
前記第２の検波回路が第２の低域通過フィルタ回路をさらに有する、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項５】
前記差動増幅回路は、第１及び第２の入力端子を有するオペアンプと、前記第１及び第２の入力端子の電圧をバイアスするバイアス電圧源と、前記第１の遮断回路と前記第１の入力端子との間、及び前記第２の遮断回路と前記第２の入力端子との間にそれぞれ設けられた抵抗器と、前記オペアンプの出力端子と前記第１の入力端子との間に設けられた帰還抵抗器とを有する、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項６】
前記帰還抵抗器、及び前記バイアス電圧源と前記第２の入力端子との間に設けられた抵抗器に、それぞれ並列にコンデンサが接続されている、
請求項５に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項７】
前記差動増幅回路は、少なくとも２つ以上のオペアンプを有し、前記２つ以上のオペアンプのそれぞれの非反転入力端子には抵抗を介して同一のバイアス電圧源が接続されていることを特徴とする、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【請求項８】
前記差動増幅回路は、少なくとも２つ以上のオペアンプを有し、前記２つ以上のオペアンプのそれぞれの非反転入力端子には、抵抗を介してバイアス電圧源が接続されており、前記バイアス電圧源は前記オペアンプの電源電圧から抵抗分割によってバイアス電圧を発生させている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のターボチャージャ用回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャのコンプレッサホイールの回転速度を検出するターボチャージャ用の回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されたターボチャージャの回転速度を検出するターボ用回転センサとして、渦電流センサを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のターボ用回転センサは、フェライト芯にコイルを巻回して渦電流センサのセンサ部が構成されている。このターボ用回転センサは、コンプレッサホイールを収容するコンプレッサハウジングに形成された孔に挿通され、センサ部がコンプレッサホイールの羽根に対向するように配置される。コンプレッサホイールが回転し、羽根がセンサ部に近接すると、センサ部で発生した磁界によって羽根に渦電流が発生し、この渦電流によって渦電流損が発生する。そして、渦電流損による電気信号（渦電流センサ検出信号）の変化をカウントすることで、ターボチャージャの回転速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６４５２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コンプレッサホイールの羽根がセンサ部に近接して渦電流損が発生することによる渦電流センサの検出信号の変化は僅かであるので、誤検出を避けて羽根がセンサ部に近接した回数を正確にカウントするためには、例えば特許文献１の図１９に示されているように、コンプレッサハウジングに形成された孔からセンサ部の先端部を内側に突出させ、フェライト芯と羽根との距離を短くすることが望ましい。しかし、このようにセンサ部を配置すると、コンプレッサホイールの高速回転によるハウジング内の空気の流れが乱れ、コンプレッサホイールの回転に悪影響をおよぼしてしまうおそれがある。
【０００６】
また、センサ部の先端部がコンプレッサハウジングの孔から内側に突出しないように渦電流センサを配置すると、渦電流センサの感度が十分でない場合には、渦電流センサが出力する電気信号の変化を精度よく検出してカウントすることができず、コンプレッサホイールの回転数を正確に求めることができない。
【０００７】
そこで、本発明は、コンプレッサホイールの羽根の接近及び離間による電気信号の変化の検出精度を高めたターボチャージャ用回転検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、車両の内燃機関の排気通路に設けられて前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイールを有するタービンと、前記内燃機関の吸気通路に設けられて前記タービンホイールの回転により回転駆動されるコンプレッサホイールを有するコンプレッサと、を備えたターボチャージャの前記コンプレッサホイールの回転速度を検出するターボチャージャ用回転検出装置であって、前記コンプレッサホイールの羽根に渦電流を生じさせる磁界を発生するコイルを含み、前記羽根の接近及び離間によって振幅が変化する交流信号を検出信号として出力する発振回路と、前記検出信号のうち、基準電位よりも高い正電圧の信号成分を積分する第１の積分回路を含む第１の検波回路と、前記検出信号のうち、前記基準電位よりも低い負電圧の信号成分を積分する第２の積分回路を含む第２の検波回路と、前記第１の検波回路の出力信号のうち、前記羽根の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第１の遮断回路と、前記第２の検波回路の出力信号のうち、前記羽根の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第２の遮断回路と、前記第１及び第２の遮断回路を通過した信号が入力される差動増幅回路とを備えた、ターボチャージャ用回転検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るターボチャージャ用回転検出装置によれば、コンプレッサホイールの羽根の接近及び離間による電気信号の変化の検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係るターボ用回転センサを搭載したターボチャージャの概略構成図である。
【図２】ターボチャージャのコンプレッサホイールを示す斜視図である。
【図３】渦電流センサの構成例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、回転検出装置の構成例を示す概略図である。（ｂ）は、回転検出装置の発振回路の構成例を示す概略図である。
【図５】本実施の形態に係る信号処理回路の要部の構成例を示す回路図である。
【図６】（ａ）は、コンプレッサホイールが回転した際の第１乃至第４の信号線の電圧の変化を示すグラフである。
【図７】第２の実施の形態に係る信号処理回路の構成例を示す回路図である。
【図８】第３の実施の形態に係る信号処理回路の構成例を示す回路図である。
【図９】第４の実施の形態に係る信号処理回路の構成例を示す回路図である。
【図１０】第５の実施の形態に係る差動増幅回路の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１２】
（ターボチャージャの全体構成）
図１は、本実施の形態に係るターボ用回転センサを搭載したターボチャージャの概略構成図である。図２は、ターボチャージャのコンプレッサホイールを示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、ターボチャージャ１０は、車両の内燃機関（不図示）の吸気通路１３に設けられるコンプレッサ１１と、内燃機関の排気通路１４に設けられるタービン１２と、を備えている。
【００１４】
コンプレッサ１１は、コンプレッサ側ハウジング１５内に、複数のコンプレッサ羽根１６を有するコンプレッサホイール１７を収容して構成されている。また、タービン１２は、タービン側ハウジング１８内に、複数のタービン羽根１９を有するタービンホイール２０を収容して構成されている。タービンホイール２０は、内燃機関からの排気をタービン羽根１９で受けて回転する。
【００１５】
コンプレッサホイール１７とタービンホイール２０とは、ターボシャフト２１により連結されており、コンプレッサホイール１７が、タービンホイール２０の回転により回転駆動される。これにより、ターボチャージャ１０では、内燃機関からの排気により回転駆動させたタービンホイール２０の回転に伴ってコンプレッサホイール１７が回転駆動され、これにより吸気を圧縮して内燃機関へと送り込む。
【００１６】
ターボシャフト２１は、コンプレッサ側ハウジング１５とタービン側ハウジング１８とを連結する軸受ハウジング２２に回転可能に支持されている。軸受ハウジング２２には、ターボシャフト２１の潤滑及び冷却用の潤滑油が供給される油路２３が形成されており、油路２３に供給される潤滑油による冷却効果により、タービン１２側の熱がコンプレッサ１１側に伝わることを抑制している。
【００１７】
本実施の形態では、コンプレッサ側ハウジング１５、及びコンプレッサ羽根１６を含むコンプレッサホイール１７が、導電体であるアルミニウム（またはアルミニウム合金）により構成されている。
【００１８】
図２に示すように、コンプレッサホイール１７は、先端側（吸気の流入側、図示上側）から基端側（タービン側、図示下側）にかけて徐々に径が大きくなるように湾曲した側面を有する基体１７ａの側面に、軸方向に対して傾斜するように複数のコンプレッサ羽根１６を一体に形成して構成されている。基体１７ａの中心部には、ターボシャフト２１が挿入されて一体回転するように連結される貫通孔１７ｂが形成されている。基体１７ａは、コンプレッサ羽根１６よりも基端側（タービン側）に延出された略円板状の基端部１７ｃを有している。コンプレッサ羽根１６は、全体として基端側ほど径が大きくなるように湾曲して形成されており、その外周側の端面に湾曲した凹部１６ａが形成されている。
【００１９】
コンプレッサ側ハウジング１５には、コンプレッサホイール１７の回転を検出するための渦電流センサ３が取り付けられている。渦電流センサ３は、略円柱状であり、コンプレッサ側ハウジング１５に形成された貫通孔１５ａに挿入されている。貫通孔１５ａは、コンプレッサ側ハウジング１５の外面から内面に向かって穿設され、コンプレッサ羽根１６の凹部１６ａに向かい合う位置に開口している。渦電流センサ３は、コンプレッサ側ハウジング１５の外面側から貫通孔１５ａに挿入されている。
【００２０】
貫通孔１５ａのコンプレッサホイール１７に対向する内面側の開口は、樹脂からなるキャップ２４によって閉塞されている。このキャップ２４は、貫通孔１５ａの開口端面（貫通孔１５ａの周辺におけるコンプレッサ側ハウジング１５の内面）からコンプレッサホイール１７側に突出することなく、貫通孔１５ａに嵌合されている。貫通孔１５ａの開口がキャップ２４によって閉塞されていることにより、コンプレッサホイール１７の回転により発生するコンプレッサ側ハウジング１５内の気流の乱れを抑制することができる。
【００２１】
（回転検出装置の構成）
次に、ターボチャージャ１０におけるコンプレッサホイール１７の回転を検出するための回転検出装置１の構成について説明する。
【００２２】
図３は、渦電流センサ３の構成例を示す断面図である。図４（ａ）は、回転検出装置１の構成例を示す概略図である。図４（ｂ）は、回転検出装置１の発振回路４の構成例を示す概略図である。
【００２３】
回転検出装置１は、渦電流センサ３を含む発振回路４と、発振回路４が出力する検出信号をコンプレッサホイール１７の回転速度に応じた周波数の信号に変換する信号処理回路５と、信号処理回路５によって変換された信号の周波数をカウントしてコンプレッサホイール１７の時間当たりの回転数を検出する計数回路６とを有して構成されている。
【００２４】
渦電流センサ３は、図３に示すように、エナメル線３１ａを巻き回してなるコイル３１と、コイル３１の中心部に挿通されたコア３２と、コイル３１及びコア３２を覆う樹脂モールド３３とを有している。
【００２５】
コア３２は、フェライト等の軟磁性体からなり、エナメル線３１ａが巻き回された軸状の本体部３２ａと、本体部３２ａの軸方向両端部から垂直方向に延出された一対の延出部３２ｂとを一体に有するＵ字状に形成されている。コア３２は、一対の延出部３２ｂがキャップ２４側に向かって互いに平行に延びるように配置される。
【００２６】
樹脂モールド３３は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の絶縁性樹脂からなる。コア３２の一対の延出部３２ｂは、その先端部が樹脂モールド３３から露出して、キャップ２４に対向している。キャップ２４は、例えば厚さが１ｍｍの円板状であり、例えば接着によってコンプレッサ側ハウジング１５の貫通孔１５ａの内面に固定されている。なお、図示は省略しているが、コイル３１の両端部には２本の電線がそれぞれ接続され、これらの電線が樹脂モールド３３から外部に導出されている。
【００２７】
コイル３１は、コンプレッサホイール羽根１６に渦電流を生じさせる磁界を発生する。コンプレッサ羽根１６は、コイル３１に流れる電流によって発生する磁界の影響を受ける位置を通過する。図３では、この磁界の磁力線を破線で示している。コンプレッサ羽根１６がキャップ２４と向かい合う位置にあるときには、コンプレッサ羽根１６に誘起される渦電流によって渦電流損が発生する。そして、この影響により、発振回路４から出力される検出信号の電圧が変化する。
【００２８】
発振回路４は、渦電流センサ３のコイル３１と、コイル３１に並列に接続された共振コンデンサＣとを有し、図略の電源部から供給される電圧を受けて発振する。信号処理回路５には、コイル３１の両端間の電圧Ｖが検出信号として出力される。この検出信号は、渦電流センサ３にコンプレッサ羽根１６が接近したときに振幅が小さくなり、コンプレッサ羽根１６が離間したときに振幅が大きくなる高周波信号である。
【００２９】
コイル３１と共振コンデンサＣとの共振周波数は、コンプレッサホイール１７の回転によってコンプレッサ羽根１６がキャップ２４と対向する位置を通過する周期（例えば１０ｋＨｚ）に対して十分に高い周波数であり、例えば２ＭＨｚである。
【００３０】
図５は、本実施の形態に係る信号処理回路５の要部の構成例を示す回路図である。
【００３１】
信号処理回路５は、入力端子５０１に発振回路４の検出信号が入力され、コンプレッサホイール１７の回転速度に応じた周波数の信号を出力端子５０２から出力する。
【００３２】
信号処理回路５は、発振回路４の検出信号のうち、基準電位よりも高い正電圧の信号成分を積分する第１の積分回路５１０を含む第１の検波回路５１と、発振回路４の検出信号のうち、基準電位よりも低い負電圧の信号成分を積分する第２の積分回路５２０を含む第２の検波回路５２と、第１の検波回路５１の出力信号のうち、コンプレッサ羽根１６の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第１の遮断回路５３と、第２の検波回路５２の出力信号のうち、コンプレッサ羽根１６の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第２の遮断回路５４と、第１及び第２の遮断回路５３，５４を通過した信号が入力される差動増幅回路５５とを備えている。
【００３３】
図５に示す回路構成例では、第１の検波回路５１が、第１及び第２のコンデンサＣ１，Ｃ２と、第１のダイオードＤ１と、第１の抵抗器Ｒ１とによって構成されている。第１のダイオードＤ１、第２のコンデンサＣ２、及び第１の抵抗器Ｒ１は、第１の信号線Ｓ１と基準電位との間に並列に接続されている。このうち、第２のコンデンサＣ２及び第１の抵抗器Ｒ１は、第１の積分回路５１０を構成する。第１の積分回路５１０において、第１の抵抗器Ｒ１は、第２のコンデンサＣ２に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗として機能する。
【００３４】
第１のコンデンサＣ１は、一対の電極のうち一方の電極が入力端子５０１に接続され、他方の電極が第１の信号線Ｓ１に接続されている。第１のダイオードＤ１は、第１のコンデンサＣ１の他方の電極と基準電位との間に配置され、アノードが基準電位に、カソードが第１の信号線Ｓ１を介して第１のコンデンサＣ１の他方の電極に、それぞれ接続されている。
【００３５】
第２の検波回路５２は、第３及び第４のコンデンサＣ３，Ｃ４と、第２のダイオードＤ２と、第２の抵抗器Ｒ２とによって構成されている。第２のダイオードＤ２、第４のコンデンサＣ４、及び第２の抵抗器Ｒ２は、第２の信号線Ｓ２と基準電位との間に並列に接続されている。このうち、第４のコンデンサＣ４及び第２の抵抗器Ｒ２は、第２の積分回路５２０を構成する。第２の積分回路５２０において、第２の抵抗器Ｒ２は、第４のコンデンサＣ４に蓄えられた電荷を放電する放電抵抗として機能する。
【００３６】
第３のコンデンサＣ３は、一対の電極のうち一方の電極が入力端子５０１に接続され、他方の電極が第２の信号線Ｓ２に接続されている。第２のダイオードＤ２は、第３のコンデンサＣ３の他方の電極と基準電位との間に配置され、アノードが基準電位に、カソードが第２の信号線Ｓ２を介して第３のコンデンサＣ３の他方の電極に、それぞれ接続されている。
【００３７】
また、図５に示す回路構成例では、第１の遮断回路５３が第５のコンデンサＣ５によって構成され、第２の遮断回路５４が第６のコンデンサＣ６によって構成されている。第５のコンデンサＣ５は、一対の電極のうち、一方の電極が第１の信号線Ｓ１に接続され、他方の電極が後述する差動増幅回路５５の第３の抵抗器Ｒ３に接続されている。また、第６のコンデンサＣ６は、一対の電極のうち、一方の電極が第２の信号線Ｓ２に接続され、他方の電極が後述する差動増幅回路５５の第４の抵抗器Ｒ４に接続されている。
【００３８】
差動増幅回路５５は、オペアンプＵと、オペアンプＵの反転入力端子と第１の遮断回路５３との間に接続された第３の抵抗器Ｒ３と、オペアンプＵの非反転入力端子と第２の遮断回路５４との間に接続された第４の抵抗器Ｒ４と、オペアンプＵの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗器としての第５の抵抗器Ｒ５と、バイアス電圧源Ｅと、バイアス電圧源ＥとオペアンプＵの非反転入力端子との間に接続された第６の抵抗器Ｒ６とを有して構成されている。オペアンプＵの非反転入力端子及び反転入力端子は、それぞれ本発明の第１の入力端子及び第２の入力端子に相当する。バイアス電圧源Ｅの出力電圧は、オペアンプＵに供給される電源電圧（例えば５Ｖ）の半分の電圧（例えば２．５Ｖ）である。
【００３９】
信号処理回路５は、出力端子５０２からオペアンプＵの出力電圧を出力する。第５のコンデンサＣ５と、信号処理回路５の第３の抵抗器Ｒ３とは、第３の信号線Ｓ３によって接続されている。第６のコンデンサＣ６と、信号処理回路５の第４の抵抗器Ｒ４とは、第４の信号線Ｓ４によって接続されている。
【００４０】
なお、第１及び第３のコンデンサＣ１，Ｃ３の静電容量は例えば１００ｐＦ、第２及び第４のコンデンサＣ２，Ｃ４の静電容量は例えば４０ｐＦ、第５及び第６のコンデンサＣ５，Ｃ６の静電容量は例えば０．１ｎＦである。また、第１及び第２の抵抗器Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は例えば１００ｋΩ、第３及び第４の抵抗器Ｒ３，Ｒ４の抵抗値は例えば１０ｋΩ、第５及び第６の抵抗器Ｒ５，Ｒ６の抵抗値は例えば１００ｋΩである。
【００４１】
図６（ａ）は、コンプレッサホイール１７が回転した際の第１乃至第４の信号線Ｓ１〜Ｓ４の電圧Ｖ１〜Ｖ４の変化を示すグラフである。図６（ａ）では、第１乃至第３の信号線Ｓ１〜Ｓ３の電圧Ｖ１〜Ｖ３を実線で示し、第４の信号線Ｓ４の電圧Ｖ４を破線で示している。また、図６（ａ）では、バイアス電圧源Ｅによるバイアス電圧Ｖ０を一点鎖線で示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）のグラフに示すように第３及び第４の信号線Ｓ３，Ｓ４の電位が変化した場合の信号処理回路５の出力波形である。また、図６（ａ）及び（ｂ）では、横軸として示す時間軸の中央部で渦電流センサ３にコンプレッサ羽根１６の１つが接近した場合を示している。
【００４２】
第１の信号線Ｓ１には、第１のダイオードＤ１のカソードが接続されているので、信号処理回路５の入力端子５０１に入力される発振回路４の検出信号は、正電圧側にオフセットされて第１のコンデンサＣ１を通過し、第１の積分回路５１０によって積分される。すなわち、第１の検波回路５１は、発振回路４の検出信号を正電圧側に検波する。
【００４３】
一方、第２の信号線Ｓ２には、第２のダイオードＤ２のアノードが接続されているので、信号処理回路の入力端子５０１に入力される発振回路４の検出信号は、負電圧側にオフセットされて第２のコンデンサＣ２を通過し、第２の積分回路５２０によって積分される。すなわち、第２の検波回路５２は、発振回路４の検出信号を負電圧側に検波する。
【００４４】
前述のように、発振回路４が出力する検出信号は、渦電流センサ３にコンプレッサ羽根１６が接近したときに振幅が小さくなり、コンプレッサ羽根１６が離間したときに振幅が大きくなる高周波信号であるので、第１の積分回路５１０の出力信号に相当する第１の信号線Ｓ１の電圧Ｖ１は、基準電位よりも正側で、渦電流センサ３にコンプレッサ羽根１６が接近したときに小さく、コンプレッサ羽根１６が渦電流センサ３から離間したときに大きくなる。また、第２の積分回路５２０の出力信号に相当する第２の信号線Ｓ２の電圧Ｖ２は、基準電位よりも負側で、渦電流センサ３にコンプレッサ羽根１６が接近したときに絶対値が小さく、コンプレッサ羽根１６が渦電流センサ３から離間したときに絶対値が大きくなる。
【００４５】
オペアンプＵの非反転入力端子、及び非反転入力端子と仮想的に短絡される反転入力端子の電位は、バイアス電圧源Ｅによりバイアスされている。また、第５のコンデンサＣ５によって構成される第１の遮断回路５３は、第１の信号線Ｓ１の電圧Ｖ１のうちコンプレッサ羽根１６の接近及び離間によって変化する交流成分を通過させ、第６のコンデンサＣ６によって構成される第２の遮断回路５４は、第２の信号線Ｓ２の電圧Ｖ２のうちコンプレッサ羽根１６の接近及び離間によって変化する交流成分を通過させる。このため、第３の信号線Ｓ３の電圧Ｖ３は、バイアス電圧Ｖ０を挟んで、第１の信号線Ｓ１の電圧Ｖ１の変化幅に応じた振幅で変化する。また、第４の信号線Ｓ４の電圧Ｖ４は、バイアス電圧Ｖ０を挟んで、第２の信号線Ｓ２の電圧Ｖ２の変化幅に応じた振幅で変化する。
【００４６】
差動増幅回路５５は、第３の信号線Ｓ３の電圧Ｖ３と第４の信号線Ｓ４の電圧Ｖ４との電位差を第３及び第５の抵抗器Ｒ３，Ｒ５の抵抗値に応じた増幅率で増幅し、信号処理回路５の出力信号として出力する。この出力信号波形は、図６（ｂ）に示すように、コンプレッサ羽根１６の接近時に山形に電圧が高くなる波形である。
【００４７】
計数回路６は、信号処理回路５の出力信号を比較器等の二値化回路で二値化し、二値化されたパルス信号を分周して、例えばコンプレッサホイール１７の１回転で１つのパルスを出力するように変換する。そして、このパルスを計数することによって、コンプレッサホイール１７の時間当たりの回転数が得られる。
【００４８】
（第１の実施の形態の効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、信号処理回路５が、発振回路４の検出信号を正電圧側に検波する第１の検波回路５１と、発振回路４の検出信号を負電圧側に検波する第２の検波回路５２とを有し、第１及び第２の検波回路５１，５２の出力信号のうち、コンプレッサ羽根１６の接近及び離間によって変化する交流成分の差分が差動増幅回路５５で増幅され、計数回路６に出力される。このため、例えば第２の検波回路５２を有さない場合に比較して、発振回路４が出力する検出信号の変化に対する感度を高め、コンプレッサホイール１７の回転数をより正確に求めることができる。
【００４９】
また、上記のように感度が高まることにより、貫通孔１５ａの開口をキャップ２４で塞ぐことで渦電流センサ３のコア３２とコンプレッサ羽根１６との間隔が広くなっても、貫通孔１５ａの開口に対向する部分をコンプレッサ羽根１６が通過した回数を漏れなくカウントすることが可能となる。このため、コンプレッサ側ハウジング１５内の気流の乱れを抑制しながらも、コンプレッサホイール１７の回転数を正確に求めることができる。
【００５０】
またさらに、信号処理回路５５の入力端子５０１に入力される高周波信号のうち、第１の検波回路５１及び第１の遮断回路５３を通過した高周波信号と、第２の検波回路５２及び第２の遮断回路５４を通過した高周波信号とが差動増幅回路５５において互いに相殺されるため、差動増幅回路５５から出力される信号の高周波成分を抑制することができる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７を参照して説明する。第２の実施の形態は、発振回路４が出力する検出信号をコンプレッサホイール１７の回転速度に応じた周波数の信号に変換する信号処理回路５Ａの構成が、第１の実施の形態の信号処理回路５とは異なる。
【００５２】
図７は、第２の実施の形態に係る信号処理回路５Ａの構成例を示す回路図である。図７において、第１の実施の形態に係る信号処理回路５と共通する構成要素については、図４に付した符号と同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態に係る信号処理回路５Ａは、発振回路４の検出信号を正電圧側に検波する第１の検波回路５１Ａと、発振回路４の検出信号を負電圧側に検波する第２の検波回路５２Ａとを有している。第１の検波回路５１Ａは、第１の実施の形態に係る第１の検波回路５１に、第３のダイオードＤ３を追加したものである。また、第２の検波回路５２Ａは、第１の実施の形態に係る第２の検波回路５２に、第４のダイオードＤ４を追加したものである。
【００５４】
第３のダイオードＤ３は、第１のダイオードＤ１のカソードと第１の積分回路５１０との間に、第１の積分回路５１０側がカソードとなるように接続されている。第３のダイオードＤ３のアノードは、第１のダイオードＤ１のカソードに接続されている。第４のダイオードＤ４は、第２のダイオードＤ２のアノードと第２の積分回路５２０との間に、第２の積分回路５２０側がアノードとなるように接続されている。第４のダイオードＤ４のカソードは、第２のダイオードＤ１のアノードに接続されている。
【００５５】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加え、第３のダイオードＤ３によって、第１の積分回路５１０の第２のコンデンサＣ２に蓄えられた電荷が第１のコンデンサＣ１側に放電し難くなる。また、第４のダイオードＤ４によって、第２の積分回路５２０の第４のコンデンサＣ４に蓄えられた電荷が第２のコンデンサＣ２側に放電し難くなる。これにより、発振回路４が出力する検出信号の変化に対する感度をさらに高めることが可能となる。
【００５６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図８を参照して説明する。第３の実施の形態に係る信号処理回路５Ｂは、第２の実施の形態に係る信号処理回路５Ａに、さらに第１及び第２の低域通過フィルタ回路５１１，５２１を追加したものであり、信号処理回路５Ａと共通する構成要素については、図７に付した符号と同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態に係る信号処理回路５Ｂは、第１の検波回路５１Ｂの積分回路５１０Ｂに第１の低域通過フィルタ回路５１１を有し、第２の検波回路５２Ｂの積分回路５２０Ｂに第２の低域通過フィルタ回路５２１を有している。
【００５８】
第１の低域通過フィルタ回路５１１は、積分回路５１０Ｂの第２のコンデンサＣ２と第１の抵抗器Ｒ１との間に配置され、第７の抵抗器Ｒ７及び第７のコンデンサＣ７によって構成されている。第７のコンデンサＣ７は、第１の抵抗器Ｒ１と並列に、第７の抵抗器Ｒ７よりも第１の遮断回路５３側に接続されている。
【００５９】
第２の低域通過フィルタ回路５２１は、積分回路５２０Ｂの第２のコンデンサＣ４と第２の抵抗器Ｒ２との間に配置され、第８の抵抗器Ｒ８及び第８のコンデンサＣ８によって構成されている。第８のコンデンサＣ８は、第２の抵抗器Ｒ２と並列に、第８の抵抗器Ｒ８よりも第２の遮断回路５４側に接続されている。第７及び第８の抵抗器Ｒ７，Ｒ８の抵抗値は例えば５ｋΩであり、第７及び第８のコンデンサＣ７，Ｃ８の静電容量は例えば４０ｐＦである。
【００６０】
本実施の形態によれば、第２の実施の形態の効果に加え、第１の検波回路５１Ｂから第１の遮断回路５３側に出力される信号、ならびに第２の検波回路５２Ｂから第２の遮断回路５４側に出力される信号における発振回路４の共振周波数の成分を抑制することができ、信号処理回路５Ｂの出力信号を不要な高周波成分が抑制されたものにすることが可能となる。
【００６１】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について、図９を参照して説明する。第４の実施の形態に係る信号処理回路５Ｃは、第３の実施の形態に係る信号処理回路５Ｂに、さらに第９及び第１０のコンデンサＣ９，Ｃ１０を追加したものであり、信号処理回路５Ｃと共通する構成要素については、図８に付した符号と同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００６２】
第９のコンデンサＣ９は、第５の抵抗器Ｒ５と並列に接続されている。第１０のコンデンサＣ１０は、第６の抵抗器Ｒ６と並列に接続されている。第９のコンデンサＣ９の静電容量と第１０のコンデンサＣ１０の静電容量とは互いに等しく、例えば１０ｐＦである。
【００６３】
本実施の形態によれば、第３の実施の形態の効果に加え、第９及び第１０のコンデンサＣ９，Ｃ１０が高周波信号を吸収する信号平滑化作用により、信号処理回路５Ｃの出力信号をさらに不要な高周波成分が抑制されたものにすることが可能となる。
【００６４】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について図１０を参照して説明する。第５の実施の形態は、第１乃至第４の実施の形態に係る差動増幅回路５５に替えて、図１０に示す差動増幅回路５５Ａを用いたものである。
【００６５】
この差動増幅回路５５Ａは、第１乃至第３のオペアンプＵ１〜Ｕ３と、バイアス電圧源Ｅ１と、第３乃至第４の抵抗器Ｒ３，Ｒ４及び第１１乃至第１８の抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１８と、第１１乃至第１６のコンデンサＣ１１〜Ｃ１６とを有して構成されている。第１のオペアンプＵ１は、第１の遮断回路５３を通過した高周波信号を増幅し、第２のオペアンプＵ２は、第２の遮断回路５４を通過した高周波信号を増幅する。第３のオペアンプＵ３は、第１のオペアンプＵ１によって増幅された信号と第２のオペアンプＵ２によって増幅された信号の差分をさらに増幅する。第１乃至第３のオペアンプＵ１〜Ｕ３には、共通の電源電圧Ｖｃｃ（例えば５Ｖ）が供給される。
【００６６】
第１のオペアンプＵ１の非反転入力端子には、バイアス電圧源Ｅ１の出力電圧であるバイアス電圧が第１１の抵抗器Ｒ１１を介して接続されている。同様に、第２のオペアンプＵ２の非反転入力端子には、バイアス電圧源Ｅ１から出力されるバイアス電圧が第１４の抵抗器Ｒ１４を介して接続されている。バイアス電圧源Ｅ１は、オペアンプの電源電圧Ｖｃｃから抵抗分割によってバイアス電圧を発生させている。つまり、第１及び第２のオペアンプＵ１，Ｕ２のそれぞれの非反転入力端子には、抵抗（第１１の抵抗器Ｒ１１，第１４の抵抗器Ｒ１４）を介して同一のバイアス電圧源Ｅ１が接続されている。
【００６７】
バイアス電圧源Ｅ１は、第１乃至第３のオペアンプＵ１〜Ｕ３の電源電圧Ｖｃｃを抵抗分割する一対の抵抗器Ｒｅ１，Ｒｅ２及び平滑用のコンデンサＣｅによって構成されている。一対の抵抗器Ｒｅ１，Ｒｅ２は、その抵抗値が共通であり、一対の抵抗器Ｒｅ１，Ｒｅ２によって分圧された電源電圧Ｖｃｃの２分の１の電圧がバイアス電圧として出力される。コンデンサＣｅは、一対の抵抗器Ｒｅ１，Ｒｅ２の間に接続されている。なお、コンデンサＣｅは省略してもよい。
【００６８】
アペアンプ第１のオペアンプＵ１の反転入力端子と第２のオペアンプＵ２の反転入力端子との間には、第１５のコンデンサＣ１５及び第１７の抵抗器Ｒ１７が直列に接続されている。第１のオペアンプＵ１の負帰還抵抗である第１２の抵抗器Ｒ１２には、第１１のコンデンサＣ１１が並列に接続されている。また、第２のオペアンプＵ２の負帰還抵抗である第１５の抵抗器Ｒ１５には、第１３のコンデンサＣ１３が並列に接続されている。
【００６９】
第１のオペアンプＵ１の出力端子と第３のオペアンプＵ３の非反転入力端子との間には、第１２のコンデンサＣ１２及び第１３の抵抗器Ｒ１３が直列に接続されている。第２のオペアンプＵ２の出力端子と第３のオペアンプＵ３の反転入力端子との間には、第１４のコンデンサＣ１４及び第１６の抵抗器Ｒ１６が直列に接続されている。
【００７０】
第３のオペアンプＵ３の負帰還抵抗である第１８の抵抗器Ｒ１８には、第１６のコンデンサＣ１６が並列に接続されている。第３のオペアンプＵ３の出力端子は、出力端子５０２に接続されている。
【００７１】
第１１及び第１４の抵抗器Ｒ１１，Ｒ１４の抵抗値は、例えば５００ｋΩである。第１２及び第１５の抵抗器Ｒ１２，Ｒ１５の抵抗値は、例えば１００ｋΩである。第１１及び第１３のコンデンサＣ１１，Ｃ１３の静電容量は、例えば１０ｐＦである。第１５のコンデンサＣ１５の静電容量は、例えば０．１ｎＦである。第１７の抵抗器Ｒ１７の抵抗値は、例えば１０ｋΩである。第１２及び第１４のコンデンサＣ１２，Ｃ１４の静電容量は、例えば０．１ｎＦである。第１３及び第１６の抵抗値Ｒ１３，Ｒ１６は、例えば１０ｋΩである。第１８の抵抗器Ｒ１８の抵抗値は、例えば１００ｋΩである。第１６のコンデンサＣ１６の静電容量は、例えば１０ｐＦである。
【００７２】
本実施の形態によれば、バイアス電圧源Ｅ１は、オペアンプの電源電圧Ｖｃｃから抵抗分割によってバイアス電圧を発生させているので、第１乃至第４の実施の形態のように構成した場合に比較して、出力端子５０２から出力される出力信号が、バイアス電圧源を介しての電源電圧のノイズによる影響が抑制されたものにすることが可能となる。また、第１及び第２のオペアンプＵ１，Ｕ２のそれぞれの非反転入力端子に同一のバイアス電圧源Ｅ１が接続されているので、回路構成を簡素化することが可能になる。
【００７３】
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００７４】
［１］車両の内燃機関の排気通路（１４）に設けられて前記内燃機関からの排気により回転駆動されるタービンホイール（２０）を有するタービン（１２）と、前記内燃機関の吸気通路（１３）に設けられて前記タービンホイール（２０）の回転により回転駆動されるコンプレッサホイール（１７）を有するコンプレッサ（１１）と、を備えたターボチャージャ（１０）の前記コンプレッサホイール（１７）の回転速度を検出するターボチャージャ用回転検出装置（１）であって、前記コンプレッサホイール（１７）の羽根（コンプレッサホイール羽根１６）に渦電流を生じさせる磁界を発生するコイル（３１）を含み、前記羽根（１６）の接近及び離間によって振幅が変化する交流信号を検出信号として出力する発振回路（４）と、前記検出信号のうち、基準電位よりも高い正電圧の信号成分を積分する第１の積分回路（５１０）を含む第１の検波回路（５１）と、前記検出信号のうち、前記基準電位よりも低い負電圧の信号成分を積分する第２の積分回路（５２０）を含む第２の検波回路（５２）と、前記第１の検波回路（５１）の出力信号のうち、前記羽根（１６）の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第１の遮断回路（５３）と、前記第２の検波回路（５２）の出力信号のうち、前記羽根（１６）の接近及び離間によって電圧が変化する交流成分を通過させると共に直流成分を遮断する第２の遮断回路（５４）と、前記第１及び第２の遮断回路（５３，５４）を通過した信号が入力される差動増幅回路（５５）とを備えた、ターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００７５】
［２］前記第１の検波回路（５１）は、前記検出信号が一対の電極のうち一方の電極に入力される第１のコンデンサ（Ｃ１）と、前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の他方の電極と前記基準電位との間に配置された第１のダイオード（Ｄ１）とを有し、前記第２の検波回路（５２）は、前記検出信号が一対の電極のうち一方の電極に入力される第２のコンデンサ（Ｃ２）と、前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の他方の電極と前記基準電位との間に配置された第２のダイオード（Ｄ２）とを有し、前記第１のダイオード（Ｄ１）は、アノードが前記基準電位に接続され、カソードが前記第１のコンデンサ（Ｃ１）の前記他方の電極に接続されており、前記第２のダイオード（Ｄ２）は、アノードが前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の前記他方の電極に接続され、カソードが前記基準電位に接続されている、前記［１］に記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００７６】
［３］前記第１の検波回路（５１）は、前記第１のダイオード（Ｄ１）のカソードと前記第１の積分回路（５１０）との間に、前記第１の積分回路（５１０）側がカソードとなる第３のダイオード（Ｃ３）を有し、前記第２の検波回路（５２）は、前記第２のダイオード（Ｄ２）のアノードと前記第２の積分回路（５２０）との間に、前記第２の積分回路（５２０）側がアノードとなる第４のダイオード（Ｄ４）を有する、前記［２］に記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００７７】
［４］前記第１の検波回路（５１）が第１の低域通過フィルタ回路（５１１）をさらに有し、前記第２の検波回路（５２）が第２の低域通過フィルタ回路（５２１）をさらに有する、前記［１］乃至［３］の何れか１つに記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００７８】
［５］前記差動増幅回路（５５）は、第１及び第２の入力端子を有するオペアンプ（Ｕ）と、前記第１及び第２の入力端子の電圧をバイアスするバイアス電圧源（Ｅ）と、前記第１の遮断回路（５３）と前記第１の入力端子との間、及び前記第２の遮断回路（５４）と前記第２の入力端子との間にそれぞれ設けられた抵抗器（Ｒ３，Ｒ４）と、前記オペアンプ（Ｕ）の出力端子と前記第１の入力端子との間に設けられた帰還抵抗器（Ｒ５）とを有する、前記［１］乃至［４］の何れか１つに記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００７９】
［６］前記帰還抵抗器（Ｒ５）、及び前記バイアス電圧源（Ｅ）と前記第２の入力端子との間に設けられた抵抗器に、それぞれ並列にコンデンサ（Ｃ９，Ｃ１０）が接続されている、前記［５］に記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００８０】
［７］前記差動増幅回路（５５Ａ）は、少なくとも２つ以上のオペアンプ（Ｕ１，Ｕ２）を有し、前記２つ以上のオペアンプ（Ｕ１，Ｕ２）のそれぞれの非反転入力端子には抵抗（Ｒ１１，Ｒ１４）を介して同一のバイアス電圧源（Ｅ１）が接続されていることを特徴とする、前記［１］乃至［４］の何れか１つに記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００８１】
［８］前記差動増幅回路（５５Ａ）は、少なくとも２つ以上のオペアンプ（Ｕ１，Ｕ２）を有し、前記２つ以上のオペアンプのそれぞれの非反転入力端子には、抵抗を介してバイアス電圧源が接続されており、前記バイアス電圧源は前記オペアンプの電源電圧から抵抗分割によってバイアス電圧を発生させている、前記［１］乃至［４］の何れか１つに記載のターボチャージャ用回転検出装置（１）。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００８３】
１…回転検出装置
１０…ターボチャージャ
１１…コンプレッサ
１２…タービン
１３…吸気通路
１４…排気通路
１６…コンプレッサ羽根
１７…コンプレッサホイール
２０…タービンホイール
３…渦電流センサ
３１…コイル
４…発振回路
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…信号処理回路
５１，５１Ａ，５１Ｂ…第１の検波回路
５１０，５１０Ｂ…第１の積分回路
５１１…第１の低域通過フィルタ回路
５２，５２Ａ，５２Ｂ…第２の検波回路
５２０，５２０Ｂ…第２の積分回路
５２１…第２の低域通過フィルタ回路
５３…第１の遮断回路
５４…第２の遮断回路
５５…差動増幅回路
６…計数回路
Ｃ１〜Ｃ１０…第１乃至第１０のコンデンサ
Ｄ１〜Ｄ４…第１乃至第４のダイオード
Ｅ，Ｅ１…バイアス電圧源
Ｒ１〜Ｒ８…第１乃至第８の抵抗器
Ｕ，Ｕ１〜Ｕ３…オペアンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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