JP4509025B2 - センサモジュールユニット及びセンサモジュールユニットを備えるスロットル装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の燃料供給制御と吸気流量制御において必要不可欠な各種データを検知するためのセンサの取付構造に関する。

近年、少なくとも大型の自動二輪車を含めた自動車の内燃機関（以下、適宜「エンジン」という）は、コンピュータを搭載した電子式制御装置によって制御されることが一般的になっている。

エンジンの電子式制御装置においては、エンジンの運転状態や吸気状態を常時検知するための各種センサが、エンジンとその周辺装置に配置され、エンジンを電子的に集中制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、これらの各種センサから送られてくる種々のデータに基づいて、エンジンの最適制御を行うようにしている。

エンジンは、ガソリン等の燃料を空気と混合させこの空気混合燃料をピストン内で燃焼させることにより回転トルクを生じさせるものであることから、エンジンへの燃料供給量制御と共に吸気流量制御の最適化が重要となる。

エンジンに供給される吸気流量は、エンジンに接続された吸気管側に設けられたスロットル装置によって調整される。スロットル装置は、通常、吸気用円筒管の内部にスロットルバルブ（絞り弁）を設けたものであり、このスロットルバルブ（以下、本願では単に「スロットル」という）の開度を調整することにより空気流量の調整を行うようにしている。

従って、ＥＣＵは、吸気用スロットル装置におけるスロットルの開度を常時正確に検知する必要があり、このスロットル開度検知は、スロットルの近くに設置されたスロットル・ポジションセンサ（Ｔｈｒｏｔｔｌｅ
Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ：以下、適宜「ＴＰＳ」という）からの出力信号に基づいて行われる。

ＴＰＳには、大きく分類して、ポテンショメータをスロットルの動きに連動させるように取り付けて、接触子を抵抗膜に接触させることによりスロットル開度を検知する接触型タイプの他に、スロットルと連動する可動子には直接接触させずにホール素子やＭＲ素子を利用してスロットル開度を検知するようにした非接触型ポジションセンサの２タイプが存在する。

ポテンショメータを用いた接触型ＴＰＳは、スロットルボディへの取り付けの際に高い位置決め精度を要求される。すなわち、ＴＰＳをスロットル装置のボディに仮締めした後、ＴＰＳから出力される信号をモニタしながらその位置をスロットル軸周りに調整する必要がある（例えば、日本特開平１１−２２３５０８号公報参照）。この調整は、多気筒エンジンの場合スロットルボディ毎に行わなければならないので、組み立て作業は極めて煩雑なものとなる。また、エンジンの吸気管側にはＴＰＳの他に、吸気温度センサや吸気圧力センサ等の複数のセンサを取り付ける必要があり、これらのセンサを個別に取り付ける作業は煩雑であり作業効率を低下させることとなる。

このため、この煩雑な取付作業や調整を必要としない非接触型ＴＰＳを用いこれを他のセンサと共にスロットルボディに一体的に取り付けたセンサ一体式スロットルボディ（例えば、日本特開平０９−２５０３７４号公報参照）や、スロットルボディに、複数のセンサを組み込んだＥＣＵ基板を取り付ける取付構造が提案されている（例えば、日本特開平１１−２９４２１６号公報）。

しかしながら、日本特開平０９−２５０３７４号公報に記載されたセンサ一体式スロットルボディにおいては、スロットルボディ自体が複数のセンサを搭載するセンサ搭載手段を兼用するため、スロットル装置のサイズやスロットルボディの内側及び外側の形状に大きな制約を与えるのでスロットル装置の製造コストを引き上げてしまうこととなる。また、個々のセンサはスロットルボディの所定箇所に個別に取り付けることとなるので、従来のセンサ取付方法と比較しても、製造工程における取付作業効率の大幅な改善にはならない。

また、日本特開平１１−２９４２１６号公報に開示されたスロットルボディに複数のセンサを搭載したＥＣＵ基板を取り付ける方法は、センサとＥＣＵ基板間の配線作業を軽減することには寄与するものの、スロットル装置のサイズや、スロットルボディの内側形状及び外側形状のみならず、ＥＣＵ基板のサイズや基板内の電気部品の配置位置にも大きな制約を与えることとなる。このため、特に、二輪自動車や小型自動車向け小型形状のスロットル装置に搭載することが困難となる場合がある。

特開平１１−２２３５０８ 特開平０９−２５０３７４ 特開平１１−２９４２１６

本発明は、エンジンの吸気管側に設置される複数のセンサの取り付けを極めて容易にし且つ各センサを正確な測定位置に位置決めすることを可能とし、さらには、センサの取り付け対象となる装置のサイズや形状に大きな制約を課す必要がないセンサ取付構造を提供することを目的とする。

このため、本発明は、内燃機関における燃料供給制御と吸気流量制御に必要な複数のセンサを一体的に装着したセンサモジュールユニットであって、吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部と、吸気用スロットル装置におけるスロットル弁の開度を検知するためのポジションセンサを装着するスロットル・ポジションセンサ保持部と吸気圧力センサを装着する吸気圧力センサ保持部の少なくとも一つと、前記吸気温度センサ保持部と、前記スロットル・ポジションセンサ保持部と前記吸気圧力センサ保持部の少なくとも一つを一体的に収納してユニット内における所定の配置位置に位置決めするユニット本体と、を有し、前記ユニット本体と一体に設けられる前記スロットル軸を囲む前記ユニット本体の円筒状突起と、前記ユニット本体と一体の前記温度センサ保持部とにより、前記スロットル軸周りの前記スロットル軸を中心とした回転方向の位置決めを行う。これにより、前記ユニット本体が吸気用スロットル装置のスロットル軸近傍に取り付けられたときに、前記複数のセンサの各々が、前記スロットル装置における所定の測定位置に位置するように形成されたことを特徴とするセンサモジュールユニットを提供するものである。

ここで、前記ユニット本体が前記吸気用スロットル装置に取り付けられたときに、前記吸気温度センサは、前記スロットル弁の吸気上流側に位置し、前記吸気圧力センサ保持部を有する場合、前記吸気圧力センサは、前記スロットル弁の吸気下流側に位置することを特徴とする。

また、前記吸気圧力センサ保持部に代わり又は前記吸気圧力センサ保持部と共に、前記ユニット本体内における前記吸気温度センサ保持部に隣接する位置に、外気圧センサを装着する外気圧センサ保持部を備えることにより、取り付けるセンサの組み合わせに対して柔軟に対応するようにしている。ここで、前記外気圧センサは、前記吸気用スロットル装置に取り付けられたときに、前記スロットル弁の吸気上流側に配置される。

さらに、本発明における大きな特徴は、前記ユニット本体が前記吸気用スロット装置に取り付けられたときに、前記温度センサ保持部が、前記スロットル軸周りの位置決めを行うことを特徴とする。ここで、前記温度センサ保持部は、前記吸気用スロットル装置のスロットルボディの内壁に達する突起した導管であり、当該導管が前記スロットルボディに設けられた開口に嵌入されることにより前記位置決めが行われることとなる。

ところで、前記スロットル・ポジションセンサは、前記スロットル弁の開度を検知するためのホール素子、ＭＲ素子等の非接触型ポジションセンサである。これにより、スロットル・ポジションセンサの煩雑な取り付け調整作業を不要としている。

また、本センサモジュールユニットは、前記複数のセンサからのセンサ出力線が接続される回路基板を備え、この回路基板は、少なくとも前記非接触型ポジションセンサからのセンサ出力を所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載するようにしている。

そして、この回路基板は、外部の吸気用スロットルバルブ制御装置又は吸気用スロットル制御装置を有する電子式燃料噴射制御装置に対して、前記複数のセンサの出力又は前記出力信号を送信するためのインタフェース手段を備えるのである。

本発明は、さらに、このようなセンサモジュールユニットを含む吸気用スロットルバルブ制御装置及び吸気用スロットル装置を提供するものである。

本発明に係るセンサモジュールユニットにおいては、ユニット本体が吸気用スロットル装置のスロットル軸近傍に取り付けられたときに、前記ユニット本体と一体に設けられる前記スロットル軸を囲む前記ユニット本体の円筒状突起と、前記ユニット本体と一体の前記温度センサ保持部とにより、前記スロットル軸周りの前記スロットル軸を中心とした回転方向の位置決めを行う。これにより、複数のセンサの各々が前記スロットル装置における所定の測定位置に位置することにより、エンジンの吸気管側に設置される複数のセンサの取り付けを極めて容易にし且つ各センサを正確な測定位置に位置決めすることを実現し、さらには、センサの取り付け対象となる装置のサイズや形状への制約を不要としたのである。
本発明は、エンジンの吸気管側に設置される複数のセンサの取り付けを極めて容易にし且つ各センサを正確な測定位置に位置決めすることを可能とし、さらには、センサの取り付け対象となる装置のサイズや形状に大きな制約を課す必要がないセンサ取付構造を提供することを目的とする。

第１図は、本センサモジュールユニットが、スロットル装置に取り付けられた状態を示す取付断面図を示す。

第２図は、本センサモジュールユニットの第１実施例を示す。

第３図は、本センサモジュールユニットの第２実施例を示す。

第４図は、本センサモジュールユニットの第３実施例を示す。

第５図は、本センサモジュールユニットの第４実施例を示す。

第６図は、スロットル装置におけるスロットルボディの側面図である。

第７図は、本センサユニットが取り付けられたスロットルボディの側面図である。

第８図は、本センサモジュールユニットの取り付け側から見た平面図である。

第９図は、非接触型スロットル・ポジションセンサを構成するホール素子の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。

第１０図は、スロットル弁の角度とホール素子の出力電圧との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係るセンサモジュールユニットの実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

第１図は、本センサモジュールユニット１が、スロットル装置２におけるスロットル軸１５近傍のスロトルボディ２０の側面に取り付けられた状態を示すものである。
第１図において、スロットル軸１８の左側が吸気上流側（エアフィルタ側）であり、スロットル軸１８の右側が吸気下流側（エンジン側）である。スロットルボディ２０は筒状に形成され、左端にはエアホーン１０Ａ、右端にはフランジ１０Ｂが形成される。
空気取入口から取り入れられた外気はエアフィルタ（図示せず）により濾過され、この濾過された空気はエアホーン１０Ａ側からスロットル装置２に供給される。スロットル装置２は、この濾過空気の通路面積をスロットル弁１８の開度を狭くしたり広くしたりすることによりエンジンへの吸気流量を制御する。スロットルボディ２０側面の略中央には吸気流量を調整するスロットル軸１５が設けられ、このスロットル軸１５にスロットル弁１８バルブが結合される。そして、このスロットル弁１８の開度は、後に詳しく説明するように、例えばホール素子３１を備えた非接触型ポジションセンサ（ＴＰＳ）により検知させるのである。

また、第１図に示すように、スロットル弁１８の吸気上流側には吸気温度センサ３３が、スロットル弁１８の下流側には吸気圧力センサ３２が、それぞれ配置されるように構成されている。非接触型ＴＰＳ３１等、吸気圧力センサ３２及び吸気温度センサ３３は、それぞれ、ユニット本体１０内の所定位置に設けられたＴＰＳ保持部２３Ａ、吸気圧力センサ保持部２６及び吸気温度センサ保持部２４によって支持される。
これにより、本センサモジュールユニット１が吸気用スロットル装置２のスロットル軸１５近傍に取り付けられたときに、種々のセンサの各々が、スロットル装置２における所定の測定位置に位置するように形成されるのである。ここで、吸気温度センサ３３は、スロットル弁１８の吸気上流側に位置し、吸気圧力センサ３２は、スロットル弁１８の吸気下流側の所定位置に配置されるのである。さらに、第１図に示すように、スロットルボディ２０には略円筒状の突起２３が形成される。これにより、ＴＰＳ３１等の位置決めがなされるのである。

第１図に示されるように、センサモジュールのケース２１内には回路基板３０が設けられ、この回路基板３０は、センサユニットモジュール１のユニット本体１０の所定箇所に固定される。回路基板３０にはＴＰＳを構成するホール素子３１、吸気圧力センサ３２が取り付けられると共に、スロットル装置２の吸気筒内への導管（吸気温度センサの保持部）２４の先端に設けられた温度センサ３３からのリード線３４が取り付けられる。これらの素子は、回路基板３０の上に搭載されたコネクタ２８（第７図及び第８図参照）の端子を介して回路基板３０上の電子制御回路に接続される。
ＴＰＳ３１を構成するホール素子３１は、略円筒状の突起２３内に形成されたステータ収容部２３Ａ内に配置され、このステータ収容部２３Ａ内には、ホール素子３１の周りの磁場を制御するために、所定の形状に成形された磁性体からなるステータが配置されることとなる。

吸気温度センサ３３は、吸気用スロットル装置２のスロットルボディ２０の内壁に達する突起した導管である温度センサ保持部２４において支持される。そして、この導管２４がスロットルボディ２０に設けられた開口２０Ａに嵌入されるので、本ユニット本体１０が吸気用スロット装置２に取り付けられたときに、前記スロットル軸周りの位置決めを行うこととなるのである。

スロットル軸１５には、ＴＰＳ３１を構成するローター１１が接続される。ローター１１は、スロットル軸１５に対してネジ１６によって固定される。これによりローター１１はスロットル軸１５と一体的に回転する。スロットル軸１５は、スロットルボディ２０を貫通し、その略中央を横断する。スロットルボディ２０を貫通したスロットル軸１５は、ローター１１と反対側の端部においてスロットルレバー１７に連結される。スロットル軸１５には、スロットルボディ２０内の流路４０において、スロットル弁１８が取り付けられており、その位置（角度）に応じて流路４０内を通る吸気量を調整する。すなわち、ローター１１の回転角度はスロットル弁１８の開度に相関する。ここで、スロットル軸１５にはスロットルレバー１７を介してリターンスプリング１９が係合される。

ローター１１の内周面の一部には、その周に沿って磁石Ｍが設けられる。センサユニットモジュール１０をスロットルボディ２０に装着したとき、磁石Ｍはステータ収容部２３Ａの外周に沿って配置される。すなわち、ＴＰＳは、ローター１１とホール素子３１とステータとから構成され、スロットル弁１８の位置に応じたローター１１の回転による磁場の変化をホール素子３１で検出することにより、スロットル弁１８の位置を検出するのである。

吸気温度センサ取付口１２および吸気圧力測定用導路１３は共に、スロットルボディ２０内の流路と外部とを連通する。また、ローター１１を挟んでセンサユニットモジュールユニットの本体ケース１０を取り付けるためのネジ穴１４が例えば２つ設けられる（第６図参照）。

次に、本発明に係るセンサモジュールユニットの中に組み込まれる複数種類のセンサの組み合せについて説明する。

第２図は、第１図に示した本発明に係るセンサモジュールユニットの第１実施例を示す。 本第１実施例に係るセンサモジュールユニットは、吸気温度センサ３３、ＴＰＳ３１及び吸気圧力センサ３２の３つのセンサを搭載する。
このため、本センサモジュールユニットは、ユニットケース１０内の所定位置に、吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部２４、ＴＰＳ保持部２３Ａ及び吸気圧力センサ保持部２６を備える。

ここで、吸気温度センサ保持部２４は、吸気用スロットル装置２のスロットルボディ２０（第１図）の内壁に達する突起した導管２４によって構成され、この導管２４がスロットルボディ２０に設けられた開口２０Ａに嵌入されるので、本ユニット本体１０が吸気用スロット装置２に取り付けられたときに、前記スロットル軸周りの位置決めを行うこととなるのである。同時に、吸気温度センサ３３は、スロットル弁１８の吸気上流側に位置し、吸気圧力センサ３２は、スロットル弁１８の吸気下流側の所定位置に配置されることとなるのである。

第２図において、吸気温度センサ３３はリード線３４を介して回路基板３０に接続され、ＴＰＳ３１と吸気圧力センサ３２は、直接的に回路基板上に搭載されるのである。
回路基板３０には、これらのセンサからの出力信号に基づいて、所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載する。

第３図は、本発明に係るセンサモジュールユニットの第２実施例を示す。
本第２実施例に係るセンサモジュールユニットは、吸気温度センサ３３、ＴＰＳ３１、吸気圧力センサ３２及び外気圧センサ３５の４つのセンサを搭載する。
このため、本センサモジュールユニットは、ユニットケース１０内の所定位置に、吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部２４、ＴＰＳ保持部２３Ａ、吸気圧力センサ保持部２６及び外気圧センサ保持部３６を備える。
ここで、外気圧センサ３５は、本体ケース１０の外側の空気圧を検知するべく、そのセンサ面が上向きになるように取り付けられている。

尚、上に説明した第１実施例と同様に、吸気温度センサ保持部２４は、吸気用スロットル装置２のスロットルボディ２０（第１図）の内壁に達する突起した導管２４によって構成され、この導管２４がスロットルボディ２０に設けられた開口２０Ａに嵌入されるので、本ユニット本体１０が吸気用スロット装置２に取り付けられたときに、前記スロットル軸周りの位置決めを行うこととなるのである。同時に、吸気温度センサ３３は、スロットル弁１８の吸気上流側に位置し、吸気圧力センサ３２は、スロットル弁１８の吸気下流側の所定位置に配置されることとなるのである。さらには、外気圧センサ３６は、本体ケース１０の外側の空気圧を検知する位置に配置されるのである。
第３図において、吸気温度センサ３３はリード線３４を介して回路基板３０に接続され、ＴＰＳ３１と吸気圧力センサ３２は、直接的に回路基板上に搭載されるのである。
回路基板３０には、これらのセンサからの出力信号に基づいて、所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載する。

第４図は、本発明に係るセンサモジュールユニットの第３実施例を示す。
本第３実施例に係るセンサモジュールユニットは、吸気温度センサ３３とＴＰＳ３１の２つのセンサを搭載する。
このため、本センサモジュールユニットは、ユニットケース１０内の所定位置に、吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部２４とＴＰＳ保持部２３Ａを備える。

尚、上に説明した第１及び第２実施例と同様に、吸気温度センサ保持部２４は、吸気用スロットル装置２のスロットルボディ２０（第１図）の内壁に達する突起した導管２４によって構成され、この導管２４がスロットルボディ２０に設けられた開口２０Ａに嵌入されるので、本ユニット本体１０が吸気用スロット装置２に取り付けられたときに、前記スロットル軸周りの位置決めを行うこととなるのである。同時に、吸気温度センサ３３は、スロットル弁１８の吸気上流側に位置することとなる。

第４図において、吸気温度センサ３３はリード線３４を介して回路基板３０に接続され、ＴＰＳ３１は、直接的に回路基板上に搭載されるのである。
回路基板３０には、これらのセンサからの出力信号に基づいて、所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載する。

第５図は、本発明に係るセンサモジュールユニットの第４実施例を示す。
本第２実施例に係るセンサモジュールユニットは、吸気温度センサ３３と吸気圧力センサの２つのセンサを搭載する。
このため、本センサモジュールユニットは、ユニットケース１０内の所定位置に、吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部２４と吸気圧力センサ保持部２６を備える。

尚、上に説明した他の実施例と同様に、吸気温度センサ保持部２４は、吸気用スロットル装置２のスロットルボディ２０（第１図）の内壁に達する突起した導管２４によって構成され、この導管２４がスロットルボディ２０に設けられた開口２０Ａに嵌入されるので、本ユニット本体１０が吸気用スロット装置２に取り付けられたときに、前記スロットル軸周りの位置決めを行うこととなるのである。同時に、吸気温度センサ３３は、スロットル弁１８の吸気上流側に位置し、吸気圧力センサ３２は、スロットル弁１８の吸気下流側の所定位置に配置されることとなる。

第５図において、吸気温度センサ３３はリード線３４を介して回路基板３０に接続され、吸気圧力センサ３２は直接的に回路基板上に搭載されるのである。
回路基板３０には、これらのセンサからの出力信号に基づいて、所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載する。

第６図は、本センサモジュールユニット１が取り付けられるスロットル装置２の側面図を示し、スロットル装置のスロットルバルブとしてバタフライバルブを採用したスロットル装置２のスロットルボディ２０の側面側を示すものである。
第６図において、スロットルボディ２０の側面の略中央には吸気流量を調整するスロットル軸１５に連結されたローター１１が設けられる。また、ローター１１の吸気上流側（左側）には吸気温度センサ（第２図乃至第５図参照）を装着するための温度センサ取付口１２（第６図参照）が形成され、ローター１１の吸気下流側（右側）にはスロットル弁後方の負圧を測定するための圧力測定用導路１３（第６図参照）が形成される。

温度センサ取付口１２および圧力測定用導路１３は共に、スロットルボディ２０内の流路と外部とを連通する。また、ローター１１を挟んでセンサユニットモジュール１０（第２図乃至第５図参照）を取り付けるためのネジ穴１４が例えば２つ設けられる。

スロットルボディ２０は筒状に形成され、左端にはエアホーン１０Ａ、右端にはフランジ１０Ｂが形成される。スロットルボディ２０の側面の略中央にはスロットル軸（第１図参照）に連結されたローター１１が設けられる。また、ローター１１の上流側（左側）には吸気温度度センサ（第２図乃至第５図参照）を装着するための温度センサ取付口１２が形成され、ローター１１の下流側（右側）にはスロットル弁後方の負圧を測定するための圧力測定用導路１３が形成される。なお、温度センサ取付口１２および圧力測定用導路１３はともに、スロットルボディ２０内の流路と外部とを連通する。また、ローター１１を挟んでセンサユニットモジュール１０を取り付けるためのネジ穴１４が例えば２つ設けられる。

第７図は、第６図のスロットルボディ２０に本センサユニットモジュール１０を取り付けた状態を示す。
また、第８図はセンサユニットモジュール１０をスロットルボディ２０に取り付けられる側（裏面）から見たときの平面図を示す。
第７図に示されるセンサ本体のケース２１内には、先に説明したように、吸気温度センサ３３、非接触型ＴＰＳ３１、吸気圧力センサ３２等が搭載された回路基板３０（第１図乃至第５図参照）が格納され、シール２２により封止される。

また、第８図に示されるように、センサユニットモジュール１０の裏面には、ローター１１（第６図）、温度センサ取付口１２、圧力測定用導路１３、ネジ穴１４の各々に対応する位置にローター嵌入部２３、温度センサ用導管２４、圧力センサ保持部２５、及び２つの貫通穴２６が設けられる。

ローター嵌入部２３は、ローター１１よりも一回り大きい円筒壁からなり、その内側中央には、円筒形のステータ収容部２３Ａが形成される。ローター１１は、ローター嵌入部２３の円筒壁とステータ収容部２３Ａとの間に回動自在に嵌入される。温度センサ用導管２４は、センサユニットモジュール１０の裏面から垂直に延びその先端には温度センサが設けられる（第２図乃至第５図参照）。センサユニットモジュール１０をスロットルボディ２０へ取り付ける際、温度センサ用導管２４は、温度センサ取付口１２に挿入される。これにより、センサユニットモジュール１０はローター嵌入部２３の軸心周りに対して位置決めされる。なお、温度センサ用導管２４は、温度センサ取付口１２を介して、スロットルボディ２０の内側にまで達するようにすることにより、スロットルボディ自体の熱の影響を受けないようにしている。

圧力センサ保持部２５は、センサユニットモジュール１０が位置決めされると、圧力測定用導路１３と合致する位置に配置され、スロットルボディ２０内の圧力は圧力センサ保持部２５に導かれる。最後に、センサユニットモジュール１０は２つのネジ２７によりスロットルボディ２０に固定される。すなわちネジ２７は、センサユニットモジュール１０に設けられた２つの貫通穴２６を介してスロットルボディ２０の側面に設けられたネジ穴１４にそれぞれ螺着される。

また、センサユニットモジュール１０にはコネクタ２８が設けられており、信号ケーブル（図示せず）を介して図示しない電子制御回路に接続される。コネクタ２８内には、複数の端子（図示せず）が設けられ、センサ回路ケース２１内に設けられた回路基板と接続される。なお、電子制御回路は熱に弱いため、スロットルボディ２０から十分離れた位置に設けられる。

次に、第９図及び第１０図を参照して、ホール素子３１を用いたＴＰＳの初期化処理（出力調整）について説明する。第９図はホール素子３１の電気的な構成を概略的に示すブロック図であり、第１０図はスロットル弁１８の角度とホール素子３１の出力電圧との関係を示すグラフである。
第９図に示されるように、ホール素子３１はＩＣとして構成され、例えばグランド端子ＧＮＤ、入力端子ＩＮ、および出力端子ＯＵＴを備える。ホール素子３１内には、ホール電圧を検出するホール電圧検出回路３１０が設けられ、周囲の磁界の変化に応じた信号を出力する。ホール電圧検出回路３１０から出力された信号はＡ／Ｄ変換器３１１を介してデジタル信号に変換され、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ
ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）回路３１２に入力され、所定のデジタル信号処理が施される。
その後、Ｄ／Ａ変換器３１３を介してアナログの電圧信号に変換され出力端子ＯＵＴから出力される。また、ＤＳＰ回路３１２にはＥＥＰＲＯＭ３１４が接続されており、ＤＳＰ回路３１２での信号処理はＥＥＰＲＯＭ３１４に記録されたパラメータに基づいて制御される。ＥＥＰＲＯＭ３１４内のデータは入力端子ＩＮにパルス変調された信号（Ｖｉｎ）を入力することにより行うことができる。なお、所定の信号を入力すると、ＥＥＰＲＯＭ３１４の書き換えを行えなくすることができる。

第１０図に示されるように、出力端子ＯＵＴから出力されるスロットル弁１８の角度θと電圧Ｖｏｕｔとの関係は直線Ｌで表わされる。すなわち、電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝Ｃ・θ＋Ｖｏとして表わされる。ここでＣはホール素子３１の感度を制御する係数であり、Ｖｏはオフセット電圧である。係数Ｃ及びオフセット電圧Ｖｏの値は、ＥＥＰＲＯＭ３１４にＤＳＰ回路３１２の制御パラメータとしてユーザが書き込むことができる。すなわち、ＤＳＰ回路３１２では、ＥＥＰＲＯＭ３１４に記録された係数Ｃ及びオフセット電圧Ｖｏの値に基づいてその出力特性が調整される。
ホール素子３１を用いた本実施形態のＴＰＳでは、センサユニットモジュール１０をスロットルボディ２０に組み付けた後、スロットル弁１８の角度θとホール素子３１の出力Ｖｏｕｔとの間においてキャリブレーションが行われる。角度θと出力電圧Ｖｏｕｔとの間の関係はスロットルボディ２０とセンサユニットモジュール１０の組み合せ毎に異なる。例えば、スロットル弁１８が全閉状態での出力電圧は組み立てられた製品毎に異なる。

そして、上記キャリブレーションの結果に基づいて、ＤＳＰ回路３１２の制御パラメータである係数Ｃとオフセット電圧ＶｏをＥＥＰＲＯＭ３１４に書き込み、スロットル弁１８の角度θとＴＰＳからの出力Ｖｏｕｔとの関係を適正な関係に調整する。

以上のように、本実施形態によれば、ＴＰＳと他のセンサとを一体的なユニットとしてスロットルボディに取り付けることができるので、スロットルボディへのこれらセンサの取り付け作業を簡単なものとすることができ、その作業効率が向上される。また、本実施形態では、ＴＰＳの出力とスロットル弁の角度との関係は、電気的に調整されるので、従来のように仮締めによる機械的な調整を行う必要がなく作業効率は飛躍的に向上する。

本実施形態のように複数のセンサとＴＰＳとを一体的なユニットとしてスロットルボディに取り付ける場合、各センサ相互の位置関係は、ユニットにおいて予め決定されている。したがって、取り付けに際しては、各センサが適切な位置に配置されるようにユニットをスロットルボディに位置決めする必要がある。

従来技術においては、ＴＰＳの軸周りの適正位置は、組み立て製品毎に異なるため、組み立てに際しては、ＴＰＳの軸周りの位置を微調整する必要があり、ＴＰＳを予め他のセンサと一体化することは困難であった。しかし、本センサモジュールユニットにおいては、非接触型ＴＰＳを用いたことにより、従来ＴＰＳのスロットルボディへの取り付けに際して必要であったＴＰＳのスロットル弁に対する回転方向の相対的な微調整を、取り付け後の電気的な調整に置き換えた。これによりＴＰＳの位置決めを高い精度で行う必要がなくなり、ＴＰＳ以外のセンサを簡略な構成で予めＴＰＳと一体的なユニットとして構成することを可能にした。

また、本実施形態では、温度センサ用導管をセンサユニットの位置決めに兼用しているので位置決めのための部材を別途設ける必要がない。
なお、本実施形態では、非接触型ＴＰＳとしてホール素子を用いたものを一例として挙げたが、ホール素子の他、ＭＲ素子やインダクティブ方式のセンサを用いてもよい。 また、本実施形態では、吸気温度センサの他、非接触型ＴＰＳ、吸気圧力センサ及び外気圧センサを挙げたが、これらに限定されるものではない。また、これら以外の多数のセンサを同時に備えていてもよい。
また、上記した本センサモジュールユニットにおいては吸気温度センサ用導管を位置決め用のガイドに用いたが、吸気圧力センサ保持部等を位置決め用のガイドとして利用する形態であってもよい。

本発明は、内燃機関の燃料供給制御と吸気流量制御において必要不可欠な各種データを検知するためのセンサの取付作業と取付後の調整作業を容易にした複数のセンサを搭載したセンサモジュールユニットに関するものであり、産業上の利用可能性を有する。

Claims (11)

1. 内燃機関における燃料供給制御と吸気流量制御に必要な複数のセンサを一体的に装着したセンサモジュールユニットであって、
   吸気温度センサを装着する吸気温度センサ保持部と、
   吸気用スロットル装置におけるスロットル弁の開度を検知するためのポジションセンサを装着するスロットル・ポジションセンサ保持部と、吸気圧力センサを装着する吸気圧力センサ保持部と、
   前記吸気温度センサ保持部、前記スロットル・ポジションセンサ保持部と前記吸気圧力センサ保持部とを一体的に収納してユニット内における所定の配置位置に位置決めするユニット本体と、を有し、
   前記スロットル軸を囲む前記ユニット本体の円筒状突起を前記ユニット本体と一体に設け、
   前記ユニット本体が吸気用スロットル装置のスロットル軸近傍に取り付けられたときに、
   前記ユニット本体と一体の前記温度センサ保持部により、前記スロットル軸周りの位置決めを行うことで、前記複数のセンサの各々が、前記スロットル装置における所定の測定位置に位置するように形成されたことを特徴とするセンサモジュールユニット。
2. 前記ユニット本体が前記吸気用スロットル装置に取り付けられたときに、
   前記吸気温度センサは、前記スロットル弁の吸気上流側に位置し、
   前記吸気圧力センサ保持部を有する場合、前記吸気圧力センサは、前記スロットル弁の吸気下流側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサモジュールユニット。
3. 前記吸気圧力センサ保持部に代わり又は前記吸気圧力センサ保持部と共に、前記ユニット本体内における前記吸気温度センサ保持部に隣接する位置に、外気圧センサを装着する外気圧センサ保持部を備える、請求項１に記載のセンサモジュールユニット。
4. 前記ユニット本体が前記吸気用スロットル装置に取り付けられたときに、前記外気圧センサは前記スロットル弁の吸気上流側に配置されることを特徴とする請求項３に記載のセンサモジュールユニット。
5. 前記温度センサ保持部は、前記吸気用スロットル装置のスロットルボディの内壁に達する突起した導管であり、当該導管が前記スロットルボディに設けられた開口に嵌入されることにより前記位置決めが行われることを特徴とする請求項１に記載のセンサモジュールユニット。
6. 前記スロットル・ポジションセンサは、前記スロットル弁の開度を検知するためのホール素子、ＭＲ素子等の非接触型ポジションセンサであることを特徴とする請求項１に記載のセンサモジュールユニット。
7. 前記複数のセンサからのセンサ出力線が接続される回路基板を、備え、
   前記回路基板は、少なくとも前記非接触型ポジションセンサからのセンサ出力を所定の出力信号に変換する出力信号調整手段を搭載する請求項６に記載のセンサモジュールユニット。
8. 前記回路基板は、外部の吸気用スロットルバルブ制御装置又は吸気用スロットル制御装置を有する電子式燃料噴射制御装置に対して、前記複数のセンサの出力又は前記出力信号を送信するためのインタフェース手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のセンサモジュールユニット。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の前記センサモジュールユニットを含む吸気用スロットルバルブ制御装置。
10. 請求項９に記載の前記吸気用スロットル制御装置を有する吸気用スロットル装置。
11. 請求項１０に記載の前記吸気用スロットル装置を搭載する車両。

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