JPH03279639A - 内燃機関の回転数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ７ 本発明は移動体の情報を光学的に監視あるいは検出する
装置に関し、殊に光ファイバを用いたこの種装置に関す
る。

〔従来の技術〕

特開昭６０−１５９６５６号公報、特開平１−２０２６
３号公報あるいは特開昭６２−６７４０９号公報等で知
られる光フアイバ式の移動体監視装置は、光ファイバの
先端に設けたホルダを直接被監視移動体の収容された容
器の壁面に取付けている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は光フアイバ式移動体監視装置の使用環境
について考慮されておらず、ホルダが取付けられる容器
からの熱や振動によってホルダの取付は姿勢が経年的に
変化し、被監視移動体との距離や取付位置がずれて、正
確な光信号出力が得られなくなる問題があった。

特に、この装置が、内燃機関や、タービンの近傍に設け
られる様な用途の場合、上記のような問題が顕著に表わ
れる。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を除去８− し、装置の取付は環境に影響されず、長期間に亘って正
確な光信号出力が得られるこの稲光ファイバ式移動体監
視装置を得る点にある。

さらに、内燃機関やタービンの近傍に設置され、これら
の回転軸の回転数を検出するのシ二好適な光フアイバ式
の回転数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〕

上記目的を達成する為に本発明は、光ファイバの先端部
のホルダを被監視移動体を収容した容器に取付けるにあ
たって、ホルダと容器との間に、中間部材を設け、この
中間部材にホルダを固定する様にして直接ホルダを容器
に接触させないようにしたものである。

またこの中間部材とホルダを熱膨張率が略等しい部材で
構成したものである。

〔作用〕

この様に構成した本発明の光フアイバ式移動体監視装置
によれば、光ファイバの先端部のホルダが被監視移動体
を収容した容器から直接熱を受けないので、ホルダを熱
に対して弱い樹脂のような成形性の良い部材で形成でき
る。

また振動は中間部材で吸収されるので、ホルダが振動し
て光ファイバにヒビが入ったり、ホルダ自身が破壊した
りすることがない。

また、中間部材とホルダの熱膨張を略同じにしておけば
、容器との熱膨張の差は中間部材で吸収できるので容器
との熱膨張差によってホルダが変形したり、破壊したり
する恐れがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第１８図により説
明する。

第１図は本発明である内燃機関用回転角度検出システム
を示した図である。

ディストリビュータ３８のシャフト５０は、カップリン
グ５１を介してエンジンの回転軸と接続し、ベアリング
５２に支持され回転する。シャフト５０にはロータヘッ
ド５３が装着され、中心電極５４から側電極５５へと配
電を行う。さらにシャフト５０にはロータプレート３７
が装着される。

ハウジング５６に取付けられたレセプタクル２０はロー
タプレート３７に対向するよう取付けられる。

光コネクタアッセンブリ１は、センサヘッドコネクタ１
０と光フアイバケーブル１１と光コネクタ１５で構成さ
れる。センサヘッドコネクタ１０はレセプタクル２０に
接続される。

光コネクタ１５は光アンプモジュール６０に接続する。

光アンプモジュール６０内部には発光手段３１と受光手
段３２が光ファイバに接続する。

受光素子３２により光を電気信号に変換し、その電気信
号を波形整形回路６１で整形し、デジタル化した出力信
号を電気的コネクタ６２．電気的ハーネス６３番介して
エンジンコントロールユニット６５に送られる。

コン１〜ロールユニツト６５においては、本信号をエン
ジンの点火時期、燃料噴射時間等の制御に使用する。

光アンプモジュール６０は、エンジンコン１〜ロールユ
ニツト６５に内蔵することにより、電気的１− ハーネス６３等を省略することができる。

光コネクタ１５以降は車室内等のエンジンルームのノイ
ズを受けない場所へ設置する。

本発明によるシステムを構成することにより、耐熱性、
耐ノイズ性、耐Ｎ　ｏ　ｘ性を向上させた回転角度検出
が可能である。

第２図はシステムの動作原理を示した図である。

光アンプモジュール６０内の発光手段４３より、一定量
の光を光ファイバ４１ａへ投光する（グラフＡ参照）。

光ファイバ４１ａより光ファイバ４２へ伝送し、光ファ
イバ４２の他端より出力した光は、光断続手段３７によ
り断続され、その断続光を、光ファイバ４２で受光し、
さらに光ファイバ４１ｂへ伝送しくグラフＢ参照）受光
手段４４により受光し光電変換する（グラフＣ）。受光
手段４４の出力電気信号を波形整形回路６１により比較
しくグラフＤ）デジタル信号化しくグラフＥ）、コント
ロールユニット６５へ送る。

第３図から第８図までに光ファイバの接続構成図に示す
。

１２ 第３図、第４図は光の伝送方式を一芯双方向とした光フ
アイバケーブルを使用した実施例である。

第３図は光センシングを反射方式としたものである。発
光手段３１より出力した光は、光分岐部３ｏのファイバ
により、伝送ファイバ１１ａ。

１１ｂへ投光する。伝送ファイバｌｌａ、ｌｌｂ端面よ
り出力した光はロータプレート３７で反射し、反射した
断続光は伝送ファイバｌｌａ、ｌｌｂにて受光し、光分
岐部３０で受光素子３２へ導かれる。センシング部にお
いては、光コネクタとセンシングヘッドを一体化したタ
イプと、分離したタイプがある。また発光素子は分岐フ
ァイバを利用し２個→１個とすることが可能である。

第４図は光センシング方式を透過方式としたものである
。透過方式は反射方式と比較して、ロータプレート３７
の汚れに対して有利であり、光のロスが少ない。

第３図、第４図の実施例の利点はセンシング部と発光・
受光素子間の距離が長い場合、使用光ファイバ本数を少
なくできロス１〜的に有利である。

第５図、第６図は発光用ファイバ１本、受光用ファイバ
２本とした光フアイバケーブルを使用した実施例である
。

第５図は光センシング方式を反射方式としたものである
。

発光素子３１から発光用ファイバｌｌｃにて伝送し、そ
の光をセンシング部で分岐し投光する。

投光した光はロータプレート３７にて断続され、その断
続光を受光用ファイバｌｉｄ、ｌｌｅにて受光する。

第６図は光センシング方式を透過方式としたものである
。

第５図、第６図の実施例の利点は、受光専用のファイバ
を設けることによって、受光した光の伝送時のロスを低
減することができる。

第７図、第８図は光フアイバケーブルに光ファイバを発
光用・受光用おのおの２本使用した実施例である。

第７図は光センシング方式製反射方式としたものである
。発光素子３１より出力した光は発光用ファイバで伝送
されロータプレートへ投光する。

ロータプレートにより断続された光を受光用ファイバで
受光し受光素子３２へと伝送する。センシング部におい
ては、光コネクタとセンシングヘッドを一体化したタイ
プと分離したタイプがある。

分離したタイプでは、センシングヘッド部の光ファイバ
が４本のタイプと２本（大口径）のタイプがある。

第８図は光センシング方式を透過方式としたものである
。

第７図、第８図の実施例の利点は、発光、受光専用の光
ファイバを設けることによって、光伝送時の光のロスを
低減することができる。

第９図、第１６図に一芯双方向の場合の光フアイバケー
ブルの接続詳細を示す。

光コネクタアセンブリ１は、センサヘッドコネクタ１０
と光フアイバケーブル１１と２芯光コネクタ１５で構成
されている。

２０はレセプタクルで、デイスト本体にロータプレート
３７に対向して取付けられている。

５− センサヘッドコネクタ１０はレセプタクル２０に接続さ
れる。１２はロックレバ−でレセプタクルのロック部２
１にてロックされる。１３はスプリングでロック状態を
保つのと、センサヘッドの先端部とロータプレートとの
ギャップを一定に保つための押圧力を与える。１４は油
、水、はこり等の侵入を防ぐためのシールリングである
。

この様にセンシング部をコネクタ形状とすることにより
、ワンタッチ取付として装着性を向上させている。

１６は２芯コネクタのフェルールで、光分岐モジュール
の分岐用フェルール３５に接続される。

１７はロックレバ−で、光分岐モジュールのロック部３
６にロックする。１８はスプリングで、ロック部の保持
と、フェルール１６に押圧力を与える。

３１は発光素子、３２は受光素子である。３３ａ〜３４
ｂは分岐用光ファイバ、３５は分岐用フェルールである
。

発光素子３１の光は、光ファイバ３３ａと３３ｂ６− の２つに分離される。３３ａの光はフェルール３５から
、フェルール１６に伝送し、ファイバ１１ａを通りセン
サヘッド１０の先端からロータプレート３７に出射され
る。ロータプレー１−３７で反射した光は再び同じファ
イバｌｌａに入射しフェルール１６から分岐ファイバ３
４ａを経て受光素子３２で受光し光電変換を行う。分岐
ファイバ３３ｂの光も同様であり、２チヤンネルの光信
号が検出できる。

ロータプレートに、例えば白と黒のパターンを配置する
か、間隔をもってスリットを配置しておけば、２チヤン
ネルのパルス信号を得ることができる。

第１１図から第１９図は、実施例第３図、第４図の一芯
双方向の光フアイバケーブルを使用した場合に適用する
センシング部の詳細を示したものである。

まず、第１１図から第１４図に反射方式の場合を示す。

第１１図はセンシングヘッド部と光コネクタを一体化し
、そのセンシング部は回転軸の軸方向と同一方向にセッ
トしたものである。本実施例の利点はセンシング部での
光ファイバの分割がなく、光のロスを低減できる。

第１２図は、第１１図同様にセンシング部を回転軸の軸
方向と同一方向にセットしたものであるが、センシング
ヘッドと光コネクタを分離したタイプである。本実施例
の利点は、光反射面とセンシングヘッド間の距離を管理
でき、反射光のロスを低減できる。

第１３図、第１４図はセンシング部を回転軸の軸方向に
垂直にセットし、回転する反射体に厚みをもたせ、その
側面に光を反射させるものである。

本実施例の利点は、回転軸の軸方向に高さの余裕がない
場合に光ファイバを曲げずにすみ、装着性が容易である
。第１１図、第１２図同様にセンシングヘッド部・光コ
ネクタの一体タイブ・分離タイプがある。

第１５図から第１９図に透過方式のセンシング部の詳細
を示す。

第１５図はセンシングヘッド部と光コネクタを一体化し
たものである。

本実施例の利点は、センシングヘッド部での光ファイバ
の分割がなく光のロスを低減できる。

第１６図はセンシングヘッド部と光コネクタ部を分離し
たものである。

本実施例の利点は、センシング部でのギャップ部等の管
理ができ、光のロスを低減できる。

第１７図は第１５図の変形タイプで光フアイバケーブル
の取出し方向をかえたものである。

第１８図は第１５図の第１９図は第１６図の変形タイプ
でコネクタの方向をかえたものである。

現在、光電式クランク角センサを内蔵したディストリビ
ュータを生産中であるが、デイスト内部は、ノイズ熱等
の環境条件が非常に悪い。

まずディストリビュータはエンジンへ装着される為に高
温になる。現在最高１３０℃程度であるが、近年エンジ
ンルームの小形化により、最高温度が上昇する傾向にあ
る。受２発光素子等の電子部品の保証温度は最高で１３
０℃程度であるため、９ ディストリビュータへ電子部品を内蔵することは不可能
な状況となってきている。

またディストリビュータは、点火の為の高電圧を配電し
ているため、多大なノイズを発生する。

このノイズによりディストリビュータに内蔵した電子部
品ユニットが誤動作しない様にする為の耐ノイズ対策は
重要課題であるが、ノイズの種類は多岐番こわたるため
、完全な耐ノイズ対策をとることが非常に難しい。

また、ディストリビュータ内部は、配電放電によって、
Ｎｏｘが発生し、それが、水と結合し硝酸となり、電子
品部を腐食させるという問題がある。

このように、ディストリビュータへ電子部品ユニットを
内蔵し、特にエンジン制御に重要な回転角度検出を行う
ことは限界となってきている。

本実施例によれば、電子部品ユニットをディスＩ・リビ
ュータの外部へ設置し、そのユニット内の発光、受光素
子から、ディストリビュータに内蔵した光断続手段間を
光ファイバにて接続・センシ０ ングすることにより、耐熱性・耐ノイズ性・耐Ｎｏｘ性
を大幅に向上することができる。

さらに、光フアイバケーブルは、両端をコネクタ形状と
することにより、接続性及び作業性を向上することがで
きる。

光ファイバを用いた回転角度検出装置の公知例は多数あ
るが、概念ばかりであり、本実施例の回転角度検出装置
システムで特にディストリビュータ部をコネクタにする
思想はない。

以上実施例の特徴を整理すると以下の通りである。

上記耐ノイズ性・耐熱性を向上させる為に、電子部品（
発光・受光手段、波形整形回路等）をディストリビュー
タ外部（車室内等）へ設置し、その電子部品とディスト
リビュータ間を光ファイバにて接続する。

ディストリビュータ部では、光ファイバより出力した光
を、回転する光断続手段で断続し、その断続光を光ファ
イバにて受光し、電子回路へ伝送するような構造とした
ものである。

さらに、ディストリビュータと光フアイバケーブルの接
続は、スプリングを利用した圧着構造のコネクタとし、
装着性を向上させたものである。

また、ディストリビュータ内部のセンシング部分は、セ
ンシングヘッドをコネクタと一体化した方式により、光
ファイバの分割を少なくすることによって光損失を小さ
くしたものと、センシングヘッド部とコネクタ部を分離
した方式で、センシング部の位置決めを正確に行うこと
により光損失を小さくしたものである。

ディストリビュータはエンジンへ装着される為に高温（
約１３０℃）になる。この温度はエンジンルームの小形
化要求により上昇する傾向にある。

発光・受光素子を含む電子部品をディストリビュータ外
部へ設置し、ディストリビュータ内部の光断続手段部の
センシング及び光伝送に光ファイバを使用することによ
り、これまで電子部品に制約されていた耐熱温度を向上
させることができる。

また、エンジンルーム、特にディストリビュータは点火
の為の高電圧の配電を行っているため、多大な電気的ノ
イズを発生するが、ディストリビュータ内部では、光に
よるセンシングのみしか行っておらず、かつその信号伝
送も光ファイバによって行うため、電気的ノイズの影響
を受けることはない。外部に設置した電子部品ユニット
は、電気的ノイズの受けない場所、例えば車室内へ設置
することにより、エンジンルームで発生しているノイズ
の影響を受けることはない。

さらに、ディストリビュータ内部で発生するＮｏｘによ
り電子部品が腐食され動作しなくなるという問題も解決
できる。

本発明によれば、ディストリビュータ内に電子部品を設
置することなく、回転角度の検出することが可能となり
、これまで電子部品により制約さ九ていた耐熱温度を上
昇させることができ、また電気的ノイズに関しても、光
ファイバにてセンシング、光の伝送をすることによって
影響を受けることはないという効果がある。

さらに、ディストリビュータ内で発生するＮｏｘに対す
る電子部品の腐食という問題も解決される。

２３− ディストリビュータ部にて、光ファイバの接続をコネク
タ形状とすることによって、装着性が容易である効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ファイバヘッドが容易からの熱や振動
の影響を直接受けないので、長期間に亘って正確な光出
力信号を出力することができる光フアイバ式の移動体監
視装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の内燃機関用回転角度検出装
置システム図、第２図はシステムの動作原理図、第３図
から第８図は光ファイバの接続構成図、第９図、第１０
図は光フアイバ接続詳細図、第１１から第１９図はセン
シング部の詳細図である。 １０．１１０・・・センサヘッドコネクタ、１１・・・
光フアイバケーブル、ｌｌａ、ｌｌｂ・・・光ファイバ
、１２．１７・・・スプリング、１３．１８・・・ロッ
クレバ−１１４・・・シールリング、１５・・アンプ光
コネクタ、１６　フェルール、２０，２００・・・レセ
プ４ タクル、２１，３６，２２１・・・ロック部、３ｏ・光
分岐モジュール、３１，４３．５１・・・発光素子、３
２．４４．５５・・・受光素子、３３ａ、３３ｂ。 ３４ａ、３４ｂ、４１ａ、４１ｂ、５２ａ、５２ｂ・・
・分岐光ファイバ、３５・・・分岐用フェルール、３７
・・・ロータプレート、３８・・・ディストリビュータ
本体、５４　ａ　、　５４　ｂ　、　２１１　ａ　、　
２１　ｌ　ｂ　−第 １１ 図 第 ２ 図 第 ５ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ７ 図 第 ６ 図 ３ ｂ １ａ 第 １８ 図 第 ９ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被監視移動体を収容するハウジング、被監視移動体
   に対して位置決めされた状態で前記ハウジングに固定さ
   れた保持部材、前記被監視移動体に設けられた光断続手
   段、この光断続手段に光を供給するファイバとこの光断
   続手段によつて断続された光を受光するファイバの先端
   部を保持すると共に前記保持部材に対して位置決めされ
   た状態で前記保持部材に脱着可能に取り付けられるファ
   イバヘッド部材、前記ファイバに光を供給すると共にフ
   ァイバからの光を受光する光受給手段、ファイバを介し
   て受光した光断続信号に応じて移動体の移動情報を認識
   する検出回路部とからなる光ファイバ式移動体監視装置
   。 ２、請求項１において被監視移動体が回転円板である光
   ファイバ式移動体監視装置。 ３、請求項１または２において光断続手段が光反射面と
   光吸収面とから成る光ファイバ式移動体監視装置。 ４、請求項１または２において光断続手段が所定間隔で
   形成された光透過スリットである光ファイバ式移動体監
   視装置。 ５、請求項１において、前記保持部材に光ファイバの先
   端部が埋設され、ファイバヘッド部に保持されたファイ
   バの先端部がこれに光学的に接続されてなる光ファイバ
   式移動体監視装置。 ６、請求項１において、前記保持部材によつて位置決め
   されてそこに取付けられたセンサヘッド部のファイバ先
   端部が前記被監視移動体の光断続手段に直接対面する光
   ファイバ式移動体監視装置。 ７、請求項５において、前記保持部材はハウジングへの
   取付面とこの保持部材に埋設されたファイバの先端面と
   が互いに前記被監視移動体に対して正確に位置決めされ
   ている光ファイバ式移動体監視装置。 ８、請求項５において、前記保持部材はハウジングへの
   取付け面、及び前記ファイバヘッド部端面が当接する取
   付け面が互いに被監視移動体に対して正確に位置決めさ
   れており、ファイバヘッド部のファイバ先端面がこのフ
   ァイバヘッド部側の前記取付部材への取付面に対して正
   確に位置決めされている光ファイバ式移動体監視装置。 ９、請求項１ないし８のいずれかにおいて、前記保持部
   材とセンサヘッド部とがモールドされた樹脂材からなる
   光ファイバ式移動体監視装置。 １０、内燃機関の回転数を検出するものであつて、機関
   の近傍に設置される金属容器内に機関の回転に同期して
   回転する回転体を備え、前記容器の壁面にはこの回転体
   に対面する部位に樹脂材によつて保護された光ファイバ
   ヘッド部が取付けられ、この光ファイバからの光を前記
   回転体に設けた光断続手段で断続し、この断続光をフア
   イバを介して検出回路に導びき、回転体の回転数を検出
   するものにおいて、 前記金属容器と前記光ファイバヘッド部の樹脂材との間
   に前記樹脂材と熱膨張率が略等しい樹脂材製の取付部材
   を固定し、この取付部材に前記光ファイバヘッド部の樹
   脂材を取付け固定したことを特徴とする内燃機関の回転
   数検出装置。 １１、請求項１０において、前記回転体が円板であつて
   ファイバからの光がこの円板面に照射されることを特徴
   とする内燃機関の回転数検出装置。 １２、請求項１１において、前記円板の表面に前記光断
   続手段として光反射面と光吸収面とが実質的に等間隔で
   交互に形成されていて、断続する光信号の周波数が機関
   の回転数に、また断続する光信号の数が機関の回転軸の
   回転角に関連するようになつていることを特徴とする内
   燃機関の回転数検出装置。 １３、請求項１１において、前記円板面に前記光断続手
   段としてのスリットが実質的に等間隔に形成されていて
   、受光側の光ファイバは回転円板をはさんで発光側の光
   ファイバと対面する位置に配置されており、断続する光
   信号の周波数が機関の回転数に、また断続する光信号の
   数が機関の回転軸の回転角に関連するようになつている
   ことを特徴とする内燃機関の回転数検出装置。 １４、請求項１０において前記回転体が円筒体であつて
   、前記光ファイバからの光がこの円筒体の側面に照射さ
   れることを特徴とする内燃機関の回転数検出装置。 １５、請求項１４において、前記円筒体の側面に光断続
   手段として光反射面と光吸収面とが実質的に等間隔で交
   互に形成されていて、断続する光信号の周波数が機関の
   回転数に、また断続する光信号の数が機関の回転軸の回
   転角に関連するようになつていることを特徴とする内燃
   機関の回転数検出装置。 １６、請求項１４において、前記円筒体の側面に前記光
   断続手段としてのスリットが実質的に等間隔に形成され
   ていて、受光側の光ファイバは回転円筒の側面をはさん
   で発光側の光ファイバと対面する位置に配置されており
   、断続する光信号の周波数が機関の回転数に、また断続
   する光信号の数が機関の回転軸の回転角に関連するよう
   になつていることを特徴とする内燃機関の回転数検出装
   置。 １７、請求項１０において、前記取付部材に光ファイバ
   の先端部が埋設され、前記光ファイバヘッド部の光ファ
   イバの先端部が前記取付部材側の光ファイバに光学的に
   接続されていることを特徴とする内燃機関の回転数検出
   装置。 １８、請求項１０において、前記取付部材に固定された
   光ファイバヘッド部の先端が直接前記回転体の光断続手
   段に対面することを特徴とする内燃機関の回転数検出装
   置。 １９、少なくとも一本の光ファイバ、 この光ファイバの一端部が埋設された樹脂部と、この樹
   脂部を被監視移動体が収容された容器に固定する為の固
   定手段とから成るファイバヘッド、 前記光ファイバの他端に設けられた受発光装置を含むア
   ダプタ、 とから成る光ファイバ式移動体監視装置用光ファイバア
   ッセンブリ。 ２０、請求項１９において、前記アダプタは、前記受発
   光素子収納部と前記光ファイバの他端に設けたコネクタ
   部とから成り、両者が脱着可能に構成されていることを
   特徴とする光ファイバ式被移動体監視装置用光ファイバ
   アッセンブリ。 ２１、請求項１９または２０において、前記光ファイバ
   は光の往復路を一本の光ファイバで形成され、この光フ
   ァイバと前記受発光素子との間に光供給用ファイバと光
   信号導出用ファイバとを設け両者の一端を前記光ファイ
   バの端面に対向して並置して、それぞれの他端を受光素
   子及び発光素子に対面させて設置したことを特徴とする
   光ファイバ式移動体監視装置用光ファイバアッセンブリ
   。