(57)【要約】【課題】熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する検出器と被検出部との間隔の変化を抑制すること。【解決手段】この回転軸の回転角度検出装置１００は、センサプレート５と、ポジションセンサ１０と、第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂとを含む。センサプレート５はクランク軸４に取り付けられており、外周部に複数の歯５Ｇが設けられている。ポジションセンサ１０は、磁気センサであり、センサプレート５の外周部に形成される歯５Ｇの数を非接触で計数する。第１潤滑油噴射ノズル９ａからは、ポジションセンサ１０やその取付部分に向かって潤滑油Ｌが噴射され、また、第２潤滑油噴射ノズル９ｂからは、センサプレート５に向かって潤滑油Ｌが噴射される。【選択図】        図１
2007218703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に設けられる被検出部と、
前記被検出部とは非接触で前記披検知部の位置を検出することにより、前記回転軸の回転角度を判別するための信号を出力する検出器と、
前記被検出部又は前記検出器又は前記検出器が取り付けられる部分のうち少なくとも一つに対して温度調整媒体を噴射して、前記検出器と前記被検出部との間隔を所定値に調整する、温度調整媒体噴射手段と、
を備えることを特徴とする回転軸の回転角度検出装置。
【請求項２】
前記温度調整媒体の噴射時間を調整することによって、前記検出器と前記被検出部との間隔を所定の値に調整することを特徴とする請求項１に記載の回転軸の回転角度検出装置。
【請求項３】
前記検出器の検出部と、前記検出器が取り付けられる部分との間には、前記検出器の検出部よりも線膨張係数の大きい異材部を設け、
前記温度調整媒体噴射手段は、前記異材部に前記温度調整媒体を噴射することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸の回転角度検出装置。
【請求項４】
少なくとも前記検出器が取り付けられる部分は、前記被検出部と熱膨張係数が同じ材料で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸の回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸の回転角度を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンがシリンダ内で往復運動するいわゆるレシプロ式であって、かつ火花点火式の内燃機関やディーゼル式の内燃機関では、点火時期や燃料噴射時期を決定するため、ピストンの位置を知ることが重要である。ピストンの位置は、ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸の回転角度（クランク角度）に基づいて判断することができる。特許文献１には、外周に複数の歯が形成されたクランクロータをクランク軸に一体かつ回転可能に取り付け、シリンダブロックに取り付けた磁気センサによって各歯の歯幅に応じた信号を出力させ、クランク角度を知る内燃機関のクランク角度検出装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１０７８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、熱機関である内燃機関は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換するものであり、運転中においては熱を発生する。熱機関が発生する熱の影響及びクランクロータと磁気センサとの間等で線膨張係数が異なることによって、熱機関の運転中においては、クランクロータと磁気センサとの間隔が変化する。その結果、両者が接触したり、両者の間隔が大きくなりすぎてクランク角度の検出精度が低下したりするという問題がある。
【０００５】
特許文献１に開示されている内燃機関のクランク角度検出装置は、内燃機関に用いられるものであるが、クランクロータと、磁気センサあるいは磁気センサの取付部分であるシリンダブロックとの線膨張係数の違いは考慮されておらず、上記問題に対しては改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転軸の回転角度を検出するにあたって、熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する、検出器と被検出部との間隔の変化を抑制できる回転軸の回転角度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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る回転軸の回転角度検出装置は、回転軸に設けられる被検出部と、前記被検出部とは非接触で前記披検知部の位置を検出することにより、前記回転軸の回転角度を判別するための信号を出力する検出器と、前記被検出部又は前記検出器又は前記検出器が取り付けられる部分のうち少なくとも一つに対して温度調整媒体を噴射して、前記検出器と前記被検出部との間隔を所定値に調整する、温度調整媒体噴射手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この回転軸の回転角度検出装置は、検出器、検出器が取り付けられる部分又は被検出部の少なくとも一つに、温度調整媒体を噴射する。これによって、検出器が取り付けられる部分あるいは被検出部等の熱膨張を制御して、検出器と被検出部との間隔を所定の大きさに制御する。その結果、熱の影響、及び検出器やこれが取り付けられる部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する、検出器と被検出部との間隔の変化を抑制できる。
【０００９】
次の本発明に係る回転軸の回転角度検出装置は、前記回転軸の回転角度検出装置において、前記温度調整媒体の噴射時間を調整することによって、前記検出器と前記被検出部との間隔を所定の値に調整することを特徴とする。
【００１０】
次の本発明に係る回転軸の回転角度検出装置は、前記回転軸の回転角度検出装置において、前記検出器の検出部と、前記検出器が取り付けられる部分との間には、前記検出器の検出部よりも線膨張係数の大きい異材部を設け、前記温度調整媒体噴射手段は、前記異材部に前記温度調整媒体を噴射することを特徴とする。
【００１１】
次の本発明に係る回転軸の回転角度検出装置は、前記回転軸の回転角度検出装置において、なくとも前記検出器が取り付けられる部分は、前記被検出部と熱膨張係数が同じ材料で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る回転軸の回転角度検出装置によれば、回転軸の回転角度を検出するにあたって、熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する、検出器と被検出部との間隔の変化を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）により、本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明は、回転軸の回転角度を検出する際に適用できるが、特に内燃機関のような熱機関や電動機のように、運転中に発熱し温度が変化する機器が備える回転軸の回転角度を検出する場合に好適である。以下の説明においては、レシプロ式内燃機関のクランク軸の回転角度を検出する、いわゆるクランク角センサを例とするが、カムシャフトの回転角度を検出する、いわゆるカムセンサにも同様に適用できる。
【００１４】
（実施形態１）
この実施形態は、検出器、検出器の取付部分又は被検出部の少なくとも一つに潤滑油等の温度調整媒体を噴射することにより熱膨張を制御して、検出器と被検出部との間隔を所定の大きさに制御する点に特徴がある。なお、次の説明では、検出器及び被検出部の両方に温度調整媒体を噴射する構成を例として説明する。
【００１５】
図１は、実施形態１に係る回転軸の回転角度検出装置を備える内燃機関を示す説明図である。図２は、実施形態１に係る回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。この実施形態において、熱機関である内燃機関１は、シリンダ２内に配置されるピストン３の往復運動をクランク軸４によって回転運動に変換する、いわゆるレシプロ式の内燃機関である。なお、この実施形態に係る熱機関はこのような内燃機関に限られず、いわゆるロータリーエンジンであってもよく、またスターリングエンジンのような外燃機関であってもよい。
【００１６】
この実施形態に係る回転軸の回転角度検出装置１００は、検出器であるポジションセンサ１０と、被検出部であるセンサプレート５と、温度調整媒体噴射手段である第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂとを含んで構成される。回転軸であるクランク軸４には、被検出部である円板状のセンサプレート５が取り付けられており、クランク軸４とともに回転する。センサプレート５の材料は鉄（Ｆｅ）である。また、センサプレート５は、外周部に所定の間隔で設けられた複数の切り欠きによって複数の歯５Ｇが形成されるとともに、外周部の一部の領域には、他の領域よりも周方向長さの大きいクランク位置基準歯５ＧＢが形成されている。
【００１７】
シリンダブロック６には、ポジションセンサ１０が取り付けられている。ポジションセンサ１０は、取付台座（検出器側取付部）１０ｓを締結手段であるボルト１１によってシリンダブロック６に固定することによって取り付けてある。ここで、シリンダブロック６が、検出器であるポジションセンサ１０が取り付けられる部分、すなわち検出器の取付部分となる。ポジションセンサ１０は、磁気センサであり、センサプレート５の外周部に形成される歯５Ｇの数を非接触で計数する。ポジションセンサ１０によって検出された信号からクランク位置基準歯５ＧＢの位置が分かるので、クランク位置基準歯５ＧＢの位置から計数される歯５Ｇの数によって、クランク軸４の回転角度（以下クランク角度という）を知ることができる。ポジションセンサ１０で検出された信号は、機関ＥＣＵ２０に取り込まれ、ここで内燃機関１の点火時期や燃料噴射時期等の制御に用いられる。
【００１８】
なお、この実施形態において、被検出部にはセンサプレート５を用いるが、例えば、検出器に非接触の光学式センサを用い、回転軸であるクランク軸４に光学式センサによる検出に用いる反射体を設けてもよい。この場合、クランク軸４に設けられる反射体が被検出部となる。
【００１９】
内燃機関１の運転中においては、センサプレート５やこれが取り付けられているクランク軸４、あるいはポジションセンサ１０が取り付けられているシリンダブロック６の周辺温度が変化する。そして、センサプレート５やこれの取付部品であるクランク軸４、あるいはポジションセンサ１０の取付部分であるシリンダブロック６の温度に差が生ずると、仮にこれらの線膨張係数がすべて同じであっても、これらの熱膨張量が異なる結果、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔（歯５Ｇと検出部１０ｐとの間隔）ｔが変化し、ポジションセンサ１０の検出精度が低下するおそれがある。また、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔が小さくなって、センサプレート５とポジションセンサ１０とが接触するおそれもある。
【００２０】
また、例えば、センサプレート５及びクランク軸４は鉄で製造され、ポジションセンサ１０の取付部分であるシリンダブロック６がアルミニウム合金やマグネシウム合金等で構成される場合、センサプレート５等とシリンダブロック６との線膨張係数は異なる。かかる場合も、内燃機関１の運転時における温度変化によってセンサプレート５やとシリンダブロック６等の熱膨張量が異なる結果、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔が変化し、ポジションセンサ１０の検出精度が低下するおそれがある。また、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔が小さくなって、センサプレート５とポジションセンサ１０とが接触するおそれもある。
【００２１】
そこで、この実施形態においては、ポジションセンサ１０やその取付部分、及びセンサプレート５に温度調整媒体を噴射することにより、ポジションセンサ１０やその取付部分とセンサプレート５との温度差を低減できる。これによって、前記温度差に起因するセンサプレート５とポジションセンサ１０との間隔の変化を抑えることができる。その結果、ポジションセンサ１０の検出精度の低下を抑制でき、また、センサプレート５とポジションセンサ１０との接触も抑えることができる。
【００２２】
この実施形態においては、温度調整媒体に内燃機関１の潤滑油を用いる。そして、ポジションセンサ１０やその取付部分、及びセンサプレート５に温度調整媒体である前記潤滑油を噴射する。次に、図１を用いて、この構成を説明する。図１に示すように、この内燃機関１は、ポジションセンサ１０やその取付部分に潤滑油Ｌを噴射する第１潤滑油噴射ノズル９ａと、センサプレート５に潤滑油Ｌを噴射する第２潤滑油噴射ノズル９ｂとを備える。なお、第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂを共通にしてもよい。このようにすれば、部品点数を少なくできる。
【００２３】
第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂは、内燃機関１内に形成される潤滑油通路８に接続されている。潤滑油通路８には、オイルポンプ７から吐出される内燃機関１の潤滑油Ｌが送られる。そして、第１潤滑油噴射ノズル９ａからは、ポジションセンサ１０やその取付部分に向かって潤滑油Ｌが噴射され、また、第２潤滑油噴射ノズル９ａからは、センサプレート５に向かって潤滑油Ｌが噴射される。
【００２４】
第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂから噴射される潤滑油Ｌの温度はどちらもほぼ同じであるため、ポジションセンサ１０やその取付部分、及びセンサプレート５周辺の温度もほぼ同じになる。これによって、温度差に起因して発生する、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔ｔの変化を抑制できる。その結果、ポジションセンサ１０の検出精度の低下を抑制でき、また、センサプレート５とポジションセンサ１０とが接触するおそれも低減できる。
【００２５】
ここで、ポジションセンサ１０とシリンダブロック６との間に取付部品を介在させてポジションセンサ１０を取り付ける場合、線膨張係数の異なる材料が介在することになるため、内燃機関１の運転中における温度変化によって、前記間隔ｔはより影響を受けやすくなる。この場合、取付部品及びセンサプレート５に潤滑油Ｌを噴射することで、内燃機関１の運転中における温度変化に起因するセンサプレート５とポジションセンサ１０との間隔ｔの変化をより確実に抑制できる。
【００２６】
また、内燃機関１を冷間始動してから暖機が終了するまでの間は、暖機終了後と比較して、内燃機関１の内部と外部（例えばシリンダブロック６の内側と外側）とで温度差が大きくなるが、このような構成によって、冷間時から暖機終了までの過渡時における前記温度差を小さくできる。これによって、冷間時から暖機終了までの過渡時においても、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔ｔの変化を抑制して、ポジションセンサ１０の検出精度の低下を抑制でき、また、センサプレート５とポジションセンサ１０とが接触するおそれも低減できる。
【００２７】
このように、この実施形態に係る内燃機関１では、ポジションセンサ１０やその取付部分、及びセンサプレート５に温度調整媒体である前記潤滑油を噴射する。その結果、内燃機関１の運転時における温度変化によらず、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔ｔの変化を抑制して、ポジションセンサ１０の検出精度の低下を抑制できるとともに、センサプレート５とポジションセンサ１０とが接触するおそれも低減できる。
【００２８】
なお、ポジションセンサ１０の取付部分とセンサプレート５とは、線膨張係数が同じ材料で構成してもよい。例えば、センサプレート５が鉄である場合、ポジションセンサ１０の取付部分（この実施形態ではシリンダブロック６）を鉄（例えば鋳鉄）とする。すなわち、センサプレート５の材料に、ポジションセンサ１０の取付部分の材料を合わせる。あるいは、ポジションセンサ１０の取付部分の材料に、センサプレート５の材料を合わせてもよい。このようにすれば、ポジションセンサ１０の取付部分の熱膨張と、センサプレート５の熱膨張とをほぼ等しい大きさにすることができる。その結果、内燃機関１の運転時における温度変化によらず、センサプレート５とポジションセンサ１０との間隔ｔの変化をさらに効果的に抑制できる。ここで、線膨張係数が同じとは、完全に同じである場合の他、一方の線膨張係数が他方の線膨張係数の±１０％の範囲にある場合も含む。
【００２９】
以上、この実施形態では、検出器であるポジションセンサ、検出器の取付部分又は被検出部であるセンサプレートの少なくとも一つに、潤滑油等の温度調整媒体を噴射することにより熱膨張を制御して、検出器と被検出部との間隔を所定の大きさに制御する。これにより、熱機関や電動機のように、運転中に熱を発生する機器において回転軸の回転角度を検出する際には、熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する、検出器と被検出部との間隔の変化を抑制できる。その結果、検出器による回転角度の検出精度低下を抑制でき、また、検出器と被検出部との接触のおそれも極めて低減できる。
【００３０】
さらに、検出器による回転角度の検出精度低下を抑制できる分、被検出部であるセンサプレートの直径を小さくできるので、内燃機関においては、潤滑油の攪拌が低減でき、また、気筒間において潤滑油を連通させるための連通孔面積を大きくとることができる。その結果、内燃機関の内部摩擦を低減できる。ここで、この実施形態の構成を備えるものは、この実施形態と同様の作用、効果を奏する。また、この実施形態の構成は、以下の実施形態においても適用できる。
【００３１】
（実施形態２）
実施形態２は、検出器側又は被検出部のいずれか一方に、温度調整媒体を噴射することにより熱膨張を制御して、検出器と信号生成部との間隔を所定の大きさに制御する点に特徴がある。ここで、検出器側には、検出器の取付部分、検出器自体の両方が含まれる。次の説明では、検出器に温度調整媒体を噴射する例を説明する。
【００３２】
図３は、実施形態２に係る回転軸の回転角度検出装置を備える内燃機関を示す説明図である。この実施形態に係る回転軸の回転角度検出装置１００ａは、検出器であるポジションセンサ１０ａと、被検出部であるセンサプレート５と、温度調整媒体噴射手段である第１潤滑油噴射ノズル９ａとを含んで構成される。
【００３３】
この実施形態に係る内燃機関１ａが備える回転軸の回転角度検出装置１００ａは、検出器あるポジションセンサ１０ａ及びその取付部分に温度調整媒体である潤滑油を噴射する。このため、上記実施形態１に係る回転軸の回転角度検出装置１００（図１）とは異なり、この回転軸の回転角度検出装置１００ａは、ポジションセンサ１０ａやその取付部分に潤滑油Ｌを噴射する第１潤滑油噴射ノズル（温度調整媒体噴射手段）９ａのみを備える。第１潤滑油噴射ノズル９ａは、内燃機関１内に形成される潤滑油通路８に接続されており、ポジションセンサ１０ａやその取付部分に向かって潤滑油Ｌを噴射する。
【００３４】
図４は、実施形態２に係る回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。この実施形態において、検出器であるポジションセンサ１０ａの検出部１０ａｐと、ポジションセンサ１０ａの取付部分であるシリンダブロック６との間には、検出部１０ａｐよりも線膨張係数の高い異材部１２が設けられている。より具体的には、異材部１２は、取付台座（取付部分）１０ａｓと検出部１０ａｐとの間に設けられ、ポジションセンサ１０ａの一部として構成されている。そして、このポジションセンサ１０ａは、主として異材部１２の温度変化によって異材部１２の長さが変化する。その結果、ポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との間隔ｔ（すなわち、検出部１０ａｐと歯５Ｇとの間隔）が変化する。
【００３５】
この実施形態においては、内燃機関１ａの運転中において、ポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との間隔ｔが広がるようになっている。そして、ポジションセンサ１０ａに設けられる異材部１２は、ポジションセンサ１０ａの検出部１０ａｐよりも線膨張係数が大きい材料で構成される。内燃機関１ａの運転中にポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との間隔ｔが広がった場合には、異材部１２の温度を上昇させることで異材部１２を熱膨張させる。すると、ポジションセンサ１０ａの検出部１０ａｐは、センサプレート５に接近する（図４の矢印Ｂ方向へ移動する）。これによって、ポジションセンサ１０ａの検出部１０ａｐとセンサプレート５との間隔ｔが小さくなり、前記間隔ｔは適正な大きさとなる。異材部１２の温度を上昇させるには、例えば、第１潤滑油噴射ノズル９ａからポジションセンサ１０ａの異材部１２よりも高い温度の潤滑油Ｌを異材部１２へ噴射する。
【００３６】
図５は、実施形態２に係る他の回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。この回転軸の回転角度検出装置１００ｂは、ポジションセンサ１０ｂの取付部分であるシリンダブロック６と、ポジションセンサ１０ｂの取付台座（検出器側取付部）１０ｂｓとの間に、ポジションセンサ１０ｂに対して線膨張係数が異なる材質で形成される異材部１３が設けられる。この例において、異材部１３は、ポジションセンサ１０ｂよりも線膨張係数が大きい材料で構成される。
【００３７】
例えば、内燃機関１ａの運転中において、ポジションセンサ１０ｂとセンサプレート５との間隔ｔが小さくなるように構成される場合に、この例に係るポジションセンサの取付構造を適用する。内燃機関１ａの運転中にポジションセンサ１０ｂとセンサプレート５との間隔ｔが小さくなった場合には、異材部１３の温度を上昇させることで異材部１３を熱膨張させる。すると、ポジションセンサ１０ｂの検出部１０ｂｐは、センサプレート５から離れる（図５の矢印Ａ方向へ移動する）。これによって、ポジションセンサ１０ｂとセンサプレート５との間隔ｔは大きくなり、前記間隔ｔは適正な大きさになる。異材部１３の温度を上昇させるには、例えば、第１潤滑油噴射ノズル９ａから異材部１３よりも高い温度の潤滑油Ｌを異材部１３へ噴射する。
【００３８】
図６は、実施形態２に係る内燃機関が備える温度調整媒体供給系の構成の一例を示す説明図である。オイルポンプ７から吐出された潤滑油Ｌは、温度調整媒体噴射制御手段である開閉弁５０を通って第１潤滑油噴射ノズル９ａから噴射される。開閉弁５０は、この実施形態に係る熱膨張の制御装置によって制御される。なお、第１潤滑油噴射ノズル９ａから噴射する潤滑油の流量を変化させる場合には、開閉弁５０の代わりに流量調整弁を用いてもよいし、単位時間あたりにおける開閉弁の開弁時間を制御してもよい。次に、この実施形態に係る熱変形の制御を実現するための熱膨張の制御装置について説明する。
【００３９】
図７は、実施形態２に係る熱膨張の制御装置の構成を示す説明図である。この熱膨張の制御装置３０は、機関ＥＣＵ２０に組み込まれて構成されている（図１参照）。なお、機関ＥＣＵ２０とは別個に、この実施形態に係る熱膨張の制御装置３０を用意し、これを機関ＥＣＵ２０に接続してもよい。そして、この実施形態に係る熱変形の制御（以下熱変形制御）を実現するにあたっては、機関ＥＣＵ２０が備える内燃機関１ａの制御機能を、前記熱膨張の制御装置３０が利用できるように構成してもよい。
【００４０】
熱膨張の制御装置３０は、処理部３１と記憶部３２とを含んで構成される。処理部３１は、さらに判定部３３と、噴射制御部３４とを含んで構成される。これらが、この実施形態に係る熱変形制御を実行する部分となる。処理部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）やメモリを組み合わせて構成される。
【００４１】
記憶部３２には、この実施形態に係る熱変形制御に用いるコンピュータプログラムや制御マップ等が格納されている。ここで、記憶部３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、あるいはこれらを組み合わせることにより構成することができる。
【００４２】
処理部３１には、入力ポート３５及び出力ポート３６が接続されている。入力ポート３５にはアクセル開度センサ４１、エアフローセンサ４２、外気温度センサ４３、冷却水温度センサ（以下水温センサ）４４、潤滑油温度センサ（以下油温センサ）４５、ポジションセンサ用温度計４６、その他のセンサ類が接続されており、処理部３１がこの実施形態に係る熱変形制御を実行するときの情報を前記センサ類から取得する。
【００４３】
出力ポート３６には、処理部３１がこの実施形態に係る熱変形制御を実行するときの制御対象である開閉弁５０が接続されている。このような構成により、熱膨張の制御装置３０は、水温センサ４４、油温センサ４５、ポジションセンサ用温度計４６等から取得した情報に基づいて、開閉弁５０を制御する。次に、この実施形態に係る熱変形制御の手順の一例を説明する。次の説明においては、適宜図３〜図７を参照されたい。
【００４４】
図８は、実施形態２に係る熱膨張の制御の手順例を示すフローチャートである。図９−１、図９−２は、実施形態２に係る熱膨張の制御に用いる制御マップの一例を示す説明図である。この実施形態においては、図４に示すポジションセンサ１０ａの取付構造によってポジションセンサ１０ａが取り付けられる内燃機関１ａの熱膨張の制御を説明する。図４に示す取付構造でポジションセンサ１０ａが取り付けられる内燃機関１ａの運転中においては、ポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との間隔ｔが大きくなるように構成されている。
【００４５】
まず、熱膨張の制御装置３０の判定部３３は、水温センサ４４、油温センサ４５、ポジションセンサ用温度計４６等のセンサ類の出力を取得する（ステップＳ１０１）。そして、判定部３３は、前記センサ類の出力、すなわち前記センサ類が取得した内燃機関１ａの運転状態に関する情報に基づき、ポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との間隔（以下クリアランスという）ｔを算出する（ステップＳ１０２）。
【００４６】
クリアランスｔは、内燃機関１ａの温度及びポジションセンサ１０ａの温度等によって決定される。このため、熱膨張の制御装置３０の判定部３３は、図９−１に示す制御マップ６０にポジションセンサ１０ａの温度Ｔｃ及び内燃機関１ａの温度Ｔｅを与え、対応するクリアランスｔを取得する。ここで、内燃機関１ａの温度Ｔｅは、内燃機関１ａの冷却水温度や油温で代表させることができる。また、クリアランスｔは、内燃機関１ａの運転条件（負荷率や機関回転数等）や外気温度によっても変化する。このため、内燃機関１ａの負荷率や機関回転数、外気温度によって、上記クリアランスｔを補正することが好ましい。
【００４７】
次に、判定部３３は、算出したクリアランスｔを、予め定めたクリアランス許容値ｔｃと比較する（ステップＳ１０３）。ｔ＜ｔｃである場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、クリアランスｔは許容範囲内であり、ポジションセンサ１０ａの検出精度は十分確保できる。このため、ＳＴＡＲＴに戻り、クリアランスｔの監視を継続する。
【００４８】
ｔ≧ｔｃである場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ポジションセンサ１０ａの検出精度が確保できないおそれが高くなるため、熱膨張の制御装置３０は、潤滑油Ｌをポジションセンサ１０ａの異材部１２へ噴射して、クリアランスｔを調整する。この場合、判定部３３は、ポジションセンサ用温度計４６から取得したポジションセンサ１０ａの異材部１２の温度Ｔｃと、潤滑油Ｌの温度Ｔｌとを比較する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
Ｔｃ≧Ｔｌである場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、ポジションセンサ１０ａの異材部１２の長さは現状よりも小さくなるため、クリアランスｔは現状よりもさらに大きくなってしまう。したがって、この場合はＴｃ＜Ｔｌになるまで待機する。Ｔｃ＜Ｔｌである場合、噴射制御部３４は、潤滑油Ｌの全噴射時間Θを算出する（ステップＳ１０５）。
【００５０】
この実施形態において、潤滑油Ｌの全噴射時間Θは、制御マップ６１に基づいて求める。ここで、この制御マップ６１には、ポジションセンサ１０ａの異材部１２を単位量（例えば１μｍ）長くするために要する単位噴射時間θが、異材部１２の温度Ｔｃと潤滑油Ｌの温度Ｔｌとの関係で記述してある。すなわち、ある異材部１２の温度Ｔｃと、潤滑油Ｌの温度Ｔｌとを制御マップ６１に与えると、そのＴｃとＴｌとの場合において、異材部１２を単位量（例えば１μｍ）長くするために要する単位噴射時間θ（秒）を求めることができる。すなわち、単位噴射時間θの単位は、秒／μｍとなる。
【００５１】
クリアランスｔとクリアランス許容値ｔｃとの差から、ポジションセンサ１０ａの異材部１２を伸ばす量Δｔ（＝ｔ−ｔｃ）が分かるので、制御マップ６１から求めた噴射時間θが分かれば、異材部１２の温度及び潤滑油Ｌの温度がそれぞれＴｃ及びＴｌである場合における潤滑油Ｌの全噴射時間Θは、Θ＝θ×Δｔで求めることができる。
【００５２】
全噴射時間Θが算出されたら（ステップＳ１０５）、噴射制御部３４は算出した全噴射時間Θだけ開閉弁５０を開き、ポジションセンサ１０ａの異材部１２へ潤滑油Ｌを噴射する（ステップＳ１０６）。これによって、クリアランスｔを予め定めたクリアランス許容値ｔｃよりも小さくすることができるので、ポジションセンサ１０ａの位置検出精度低下を抑制できる。また、ポジションセンサ１０ａとセンサプレート５との接触も抑制することができる。これによって、確実にクランク角度を検出できる。また、潤滑油Ｌの温度は制御しにくいが、潤滑油Ｌの全噴射時間を制御することにより、比較的容易にクリアランスｔを調整できる。
【００５３】
なお、この実施形態においては、ポジションセンサ１０ａに、検出部１０ａｐよりも線膨張係数の大きい材料で構成される異材部１２を設けるが、異材部１２を設けずにポジションセンサ１０ａの温度よりも高い温度の潤滑油Ｌを、ポジションセンサ１０ａに噴射するようにしてもよい。このようにしても、潤滑油Ｌが噴射された部分は他の部分よりも温度が高くなるため潤滑油Ｌが噴射された部分が熱膨張して、クリアランスｔを小さくすることができる。なお、検出部１０ａｐよりも線膨張係数の大きい異材部１２を設ければ、その部分の熱膨張は他の部分の熱膨張よりも大きくなるので、より迅速にクリアランスｔを小さくすることができる。
【００５４】
以上、この実施形態では、検出器側又は被検出部のいずれか一方に潤滑油等の温度調整媒体を噴射することにより熱膨張を制御して、検出器と被検出部との間隔を所定の大きさに制御する。これにより、運転中に熱を発生する機器において回転軸の回転角度を検出する際には、熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する、検出器と被検出部との間隔の変化を抑制できる。その結果、検出器による回転角度の検出精度低下を抑制でき、また、検出器と被検出部との接触のおそれも極めて低減できる。
【００５５】
さらに、検出器による回転角度の検出精度低下を抑制できる分、被検出部であるセンサプレートの直径を小さくできるので、内燃機関においては、潤滑油の攪拌が低減でき、また、気筒間において潤滑油を連通させるための連通孔面積を大きくとることができる。その結果、内燃機関の内部摩擦を低減できる。ここで、この実施形態の構成を備えるものは、この実施形態と同様の作用、効果を奏する。また、この実施形態の構成は、以下の実施形態においても適用できる。
【００５６】
（実施形態３）
実施形態３は、上記実施形態とほぼ同様であるが、少なくとも検出器の取付部分は、被検出部と熱膨張係数が同じ材料で構成される点が異なる。図１０は、実施形態３に係る回転軸の回転角度検出装置の構成を示す説明図である。この実施形態においては、カムシャフトの回転角度を検出する場合を説明するが、クランク軸や出力軸その他の回転軸に対しても同様に適用できる。
【００５７】
この実施形態に係る回転軸の回転角度検出装置１００ｃは、検出器であるポジションセンサ１０ｃと、ヘッドカバー７１内に格納されるカムシャフト７４に取り付けられるセンサプレート（被検出部）７５と、第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂとを含んで構成される。ポジションセンサ１０ｃ及びセンサプレート７５は、上記実施形態１、２で説明したセンサプレート５と同様の構成である。ヘッドカバー７１は、第１ヘッドカバー７１Ａと第２ヘッドカバー７２Ｂとで構成されており、Ｓで一体化されている。すなわち、ヘッドカバー７１は、で構成される。
【００５８】
ここで、ポジションセンサ１０ｃは、第１ヘッドカバー７１Ａに取り付けられる。そして、ポジションセンサ１０ｃの取付部分となる第１ヘッドカバー７１Ａは、被検出部であるセンサプレート７５と線膨張係数が同じ材料で構成される。すなわち、ポジションセンサ１０ｃの取付部分であるヘッドカバー７１は、少なくとも一部（この実施形態では第１ヘッドカバー７１Ａ）が、被検出部であるセンサプレート７５と線膨張係数が同じ材料で構成される。
【００５９】
例えば、センサプレート７５が鉄である場合、第１ヘッドカバー７１Ａの材質も鉄とする。これによって、内燃機関の運転中においてヘッド周りの温度変化が発生した場合でも、ポジションセンサ１０ｃの取付部分である第１ヘッドカバー７１Ａの熱膨張量と、センサプレート７５の熱膨張量とをほぼ同じ量にできる。この実施形態においては、さらに、第１及び第２潤滑油噴射ノズル９ａ、９ｂからポジションセンサ１０ｃ及びセンサプレート７５に潤滑油を噴射する。その結果、ポジションセンサ１０ｃとセンサプレート７５との間隔をほぼ一定に維持して、カムシャフト７４の回転角度の検出精度を維持できる。また、ポジションセンサ１０ｃとセンサプレート７５とが接触するおそれを極めて低減できる。
【００６０】
ここで、第２ヘッドカバー７１Ｂも、第１ヘッドカバー７１Ａと同じ材料（この実施形態では鉄）で構成してもよいが、これとは異なる材料で構成してもよい。例えば、第２ヘッドカバー７１Ｂを、アルミニウム合金やマグネシウム合金のような、いわゆる軽合金で構成する。これによって、ヘッドカバー７１すべてを鉄で製造する必要はないので、その分軽量化できる。
【００６１】
以上、この実施形態では、少なくとも検出器の取付部分は、被検出部と熱膨張係数が同じ材料で構成するとともに、検出器側又は被検出部の少なくとも一方に潤滑油等の温度調整媒体を噴射する。これによって、熱膨張をさらに効率よく制御して、検出器と被検出部との間隔を、より精度よく所定の大きさに維持できる。その結果その結果、検出器による回転角度の検出精度低下をさらに効果的に抑制でき、また、検出器と被検出部との接触のおそれもさらに低減できる。
【００６２】
さらに、検出器による回転角度の検出精度低下を抑制できる分、被検出部であるセンサプレートの直径を小さくできるので、内燃機関においては、潤滑油の攪拌が低減でき、また、気筒間において潤滑油を連通させるための連通孔面積を大きくとることができる。その結果、内燃機関の内部摩擦を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る回転軸の回転角度検出装置は、回転軸の回転角度を検出することに有用であり、特に、熱の影響、及び検出器やその取付部分と被検出部との線膨張係数の違いに起因する検出器と被検出部との間隔の変化を抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態１に係る回転軸の回転角度検出装置を備える内燃機関を示す説明図である。
【図２】実施形態１に係る回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。
【図３】実施形態２に係る回転軸の回転角度検出装置を備える内燃機関を示す説明図である。
【図４】実施形態２に係る回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。
【図５】実施形態２に係る他の回転軸の回転角度検出装置を示す拡大図である。
【図６】実施形態２に係る内燃機関が備える温度調整媒体供給系の構成の一例を示す説明図である。
【図７】実施形態２に係る熱膨張の制御装置の構成を示す説明図である。
【図８】実施形態２に係る熱膨張の制御の手順例を示すフローチャートである。
【図９−１】実施形態２に係る熱膨張の制御に用いる制御マップの一例を示す説明図である。
【図９−２】実施形態２に係る熱膨張の制御に用いる制御マップの一例を示す説明図である。
【図１０】実施形態３に係る回転軸の回転角度検出装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、１ａ  内燃機関
２  シリンダ
３  ピストン
４  クランク軸
５  センサプレート
６  シリンダブロック
９ａ  第１潤滑油噴射ノズル
９ｂ  第２潤滑油噴射ノズル
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  ポジションセンサ
１０ａｐ、１０ｂｐ  検出部
１２  異材部
１３  異材部
２０  機関ＥＣＵ
３０  制御装置
３１  処理部
３２  記憶部
３３  判定部
３４  噴射制御部
５０  開閉弁
７１  ヘッドカバー
７１Ａ  第１ヘッドカバー
７２Ｂ  第２ヘッドカバー
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  回転軸の回転角度検出装置
【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９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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