本发明论及的是一个曲轴转角传感器，它用来 检测内燃机曲轴转角的位置，特别是那些使用磁阻元件的内燃机.

在日本专利公布号ND57-133311中公开了使 用磁阻元件的曲轴转角传感器•例如，其中所透露 的曲轴转角传感器使用三个直径相同的围盘，圆盘 的圆周被分成数个相等的部分n, nx2'. nx22, 分别与发动机气缸数n相对应.被分成的每一个 部分有选择地装有磁极N和进极S中任一个.这 些圃盘同轴地堆叠构成传感器的®柱形的转子•结 果，在画柱形转子的整个表面上按圆周分布着轴向 排列的由3位二进制数组成的W.毎一个码由磁极 N和S构成，磁极N和S分别与逻辑“1”和“0”，对 应.由磁组元件构成的传感器定子面向圆柱形转 子.以便检测装在毎一个圆盘圆周表面上的磁极• 由于传感器的转子与发动机曲袖的旋转同步转动. 因此，由传感椐检测的码指示出曲轴的转角位置。

然而，如上面所描述的装置存在下列问題. 即，因为具有不同N-S极炬的圆盘被紧密堆叠起 来，况且在圆盘之间的N-S极距的差别是很大 的，所以，在转子圆盘之间出现相互的磁性干涉， 此外，当磁极炬较长时，由于信号边界变得不淸楚 和准确性下降.还存在另一个问题，虽然当上述的 磁极鉅较短时，信号边界变得根清楚和准碥性极 好,但较短的磁极姐使相互磁性干涉更严重.

另外，用于发动初农M的曲和r转角传惑器必须 不仅能够检测曲轴的转角位置而且还能栓测其它信 号，例如，指示曲轴的参考位置的参考信号，或用 于识别每个气缸的气缸信号.至此.例如，日本专 利实用新型公开号N057-179317中已知的，据 此，在圆柱形转子圆周表面的两排分别期的班极 提供了曲曲轴转角位置和参考位置的倌息.因为用于 参考位置信息的N-S省极距在很大程度上不同于用于转角位置信息的N-S磁极组.所以，在这个 装置中，会出现首面应用中的同样问厘.如果使两种信息的磁极組相等，•将会出现两种信息的输出脉冲被宽度相等的另一个问所以，在发动机控制中.使转角位置信息的脉冲被宽度比参考位置信息 的脉冲被宽度小数倍是必要的。

本发明的目的是提供一个曲轴转角传感，其 中在发动机曲轴同步旅转的磁记录介成上记录的磁 信号，是由与磁记录介质相对的留有适当间隙的磁 性传感器检测出来，由此，决定着发动机勝的各 种信号，包括曲轴转角位置信号，可以准碥地产 生，而不受记录于微记录介质上的磁信号之间的磁 干涉影响。

本发明的一个特点是，由于班记录介质被分成 多个记录道，用作磁信号的磁极组以节距P装在 每一个记录道上，全部或所宙要部分的记录道的磁 极组与曲轴旋转中待测的角度相对应.所以，在某 些记录道上的磁极组的磁极与相邻记录道的磁极组 的磁极具有相同的排列.

图1图解地表示本发明应用于内燃机曲轴转角 传感器的全部结构；

图2是磁记录介质和表示本发明实麄方案的磁 传感器的设计视图；

图3是用于从田1所示的磁传感器取出信号的 电路图;

图4是图3所示的电路输出波形图；

图5是一个框图，表示根据图3所示电鉻输出 用5-详细测定发动机特定气缸的装置.

图6是磁记录介质和碾传感器的设计视田，表 示本发明的另一个实施方案；

图7是用于从田6所示实施方案的磁传感取 出信号的电路田；

图8是田7所示的电路输出波形图；

图9是磁记录介质和磁传感器的设计视图，表 示本发明另一个实施方案；

图 lo是用于从田9所示实篇方案的道传感取出信号的电瘙田；以及

图11是图10所示电路論出的波形图.

在图 1中，参考数字1表示一根与发动机（未 示出）同步旋转的轴，其转速为发动机转速的一 半.参考数字2表示个壳体，数字3表示一个与 轴1直接连接的无磁性鼓。 磁记录介质30的磁性材料安装于无磁性鼓3的表面上，参考数字4表示 由磁组元件构成的磁极传感器，用装配块5安装于壳体2上.此外，参考数字6表示用于从磁传感器 4取出信号的输出终端，7表示轴承.参考数字8 表示用于吸收由次电极14,分K电极15和用于分 K高压打火的中心电极12产生的磁性嗓音或电场 嗓音的屏蔽板，参考数字11表示分配转子，13表 示箱体.

图2表示图1所示的磁传感器4和班记录介质 30的设计田.»记录介质30被分为两个记录a. 磁极组N-S在节距P上连缕地被记录在其中一个 记录进的全部圆周上.它被称为转角记录道31. 在另一个记录道上，发动机气缸号码数的信号记录 了相对应的各自的气魟.此记录道被称为气缸记录 道32.对于气缸发动机的曲tt转角传感器情况. 记录在气缸记录道32上的每一组信号是由2-5个 连续的磁极组N-S组成的提供气缸记录道32上的 进极组的磁极N或S，以便与相邻的转角记录道 31破极组的磁极N或S处于相同的搀列-转角记 录道31与气缸记录道32分层。因此，在转角记 录道31和气缸记录道32之间不发生磁干涉。

在面对上述磁记录介质30的磁传感器4中， 磁阻元件Re1和 Re2与转角记录道31相对而布 置，并由P/2的节距分隔，如图2所示，这里P 是班极组的节距，与曲轴旋转中待测的转角相一 致.此外，磁阻元件Re1和 Re2和气缸记录道32 相对而布置.彼此间由P/2的节炬分隔，这些磁 元件Re1,和Re2、Ra1和Ra2由很薄的铁磁物质 薄族神成，并且，当麄加的磁场与电流方向成直角 时，具有较低电狙的性廣•所以，当磁记录介质 30旋转时，相应于每一个记录道31和32上的磁 信号E抗的变化发生在每一个磁组元件Re1、 Re2、和Ra2中•

组成磁传感的磁祖元件Re1、Re2、Ra1和Ra2的连接如图 3所示.磁件和是串 联连接，申联连接的雨場由电源V相连.磁阻元 件Re1和Ra2的逢接点a连接一个电压比较器33输入端。此电压比较器33的另一名输人端与串联 连接的两个固定电阻Rf1和Rf2的连接点b连接， 固定电阻Rn和Ra与电源V连接.因此,磁祖元 件Ra1、Ra2和固定电阻Rf1、Rf2构成一个电桥. 磁阻元件Ra1和固定电阻Rf1的串联电路及固定电阻Rf3.和磁阻元件Rc2的申串联电路在其两端分别与 电源V连接，分别连接这些串联电路的c和d点构成一个电桥，C和d点存为输出端.此电桥的输出端分别与电压比较器34的输人墙连接.

当磁记录介质30旋转时，以这种方法连接的 由磁传感器的磁阻元件Re1、Re2、Ra1和Ra2的电阻和a与b点间。c与d点间出现的电压。分别去如图4所示的波形。更详细地，磁阻元件Re1和Ra2的电阻式随旋转磁记录介质30中的转角记录道31所引起的磁场的变化而变化，如图4中（A）和（B）所示，因而，电阻在磁极组的一次循环中每个节距P中变化，因为在磁阻元件Re1和Ra2之间有P/2的节距差，所以电阻的变化以180。的相位差出现，磁阻元件Re1和Ra2的电阻与与气缸记录道32的性能好相一致以与磁阻元件Re1和Ra2相同的方式而变化如图4中（C)和（D）所示。

电磁阻元件Rel和R„及固定电阻R„,和R。 构成的电®电桥电路的a, b两端显示的电压ee是 如图4中（E)所示的波形，图3所示的电压比较 «33的输出Oe转变成图4中（F)所示的方波输出。因为，图4中（F)所示的辕出Oe与转角相 对应产生的，而转角是由磁极节組的长度和无磁性鼓3的圆周长度确定的.所以，转角从事先确定的 参考点可以测定出来，其方法是，从参考点数出电 压比较器33的输出脉冲.

包含磁阻元件Re1和Ra2的电阻桥电路的c、 d两端出现的电压Ce是如图 4中(G)所示的波形. 该电压Cc的波形边缘部分对应于磁极组节用P出 现陡形,同时获得同样准确度的转角信号.当图4 中(G)所示的波形由电压比较器34形成时，从其中 输出的化变成如图4中(H)所示的方形波.图4 中(H)所示的输出。Oe是对应于一气缸的输出，因而， 倍助于每一气缸的电压比较器34的输出Oc的脉 冲宽度的变化来确定哪—个输出是已知气缸的信号 是可能的.

这里需要说明的是,在图4(H）中所示的在气缸 信号的脉冲宽度持续期间经常出理转角信号的整数脉冲波,如图4中(F〕所示.这将从图2所示的气缸记录道32和转角记录进31的结构中容易明白。 因此,在气缸信号Oe的脉冲宽度持续的过程中。通 过计测转角信号Oe的脉冲确足特定的气缸，换句话 说,借助于转角信号oe的脉冲来测量气缸信号oc的脉冲宽度确定特定的气缸。

用于该目的的装置实例如图5所示.装置包括计数器61，用来计侧通过“与”门62的转角信号Oa 的脉冲，.就图2所示的例子面论2—5个磁极对应于气缸发动机的备个气缸组布置在气缸记录道32内,有5个转角信号的脉冲，用于气缸信号Oe的最 宽脉冲.因此，3位二进制计数署用于计数器61已足够。所提供的“与”门是作为气缸信号冲的 门倍号•还11供一个双稳态触发器63.双德态触 发器 63由气缸1倌号脉冲O。后沿触发,计数薯61的 复位脉冲由触发器63的输出脉冲后产生。相应 地,计数器61的复位脉冲从气缸信号脉冲的末端由触发器63的时间常数抑。所以•计数器 61反复 脉冲•在毎一个气鉱倌号O.的•冲持续期间存在 的转角信号Oe的脉冲.计数器61的存储信息通向译码器64,其中,计测数值经过编译，其结果显示 在输出墙65上,在每一个输出端65上显示出的信 号就可确定一个气缸.

气缸信号Oe的持续时间由转角信号O,的脉 冲测量的方法具有下述的优点.气缸信号Oe的持 续时间根据发动机的转速而变化，因此，如果这个 信号0e的持续时间由时间测量的话,拥如,使用时 钟脉冲，就同一气缸而论试的数值随着发动机转 速的变化而变化,所以,确定毎—个特定的气to是很 困难的.然而,在该实施方案中,尽管发动机转速变 化,确定一个特'定的气缸是容易的,因为象前面所提 到的,总存在着用于气缸倍号o«各个脉冲的固定数 童的转角信号oe的脉冲.

本发明的另一个实施方案如田6所示.这个实施方案不同于图2所示的实麄方案.除了转角记录 道表示与转角成比例的转角信息和代表气缸信息的 气缸记录道以外，用于检涮曲袖每转的参考位置信 息的参考位置记录道设置在磁记录介质40上，图 6表示磁记录介质40和磁传感器100的设计图. 在破记录介质40中.转角记录道41和气缸记录道 42以如田2的碰记录介质30相同的方式设置.转角信号和气魟倍号也以如田2的破记录介质 30的相同方式记录在这两个记录道中.然而，在 莰实旎方案中，气缸记录道42上提供数貴相等的 頃干毎个气的破极组，即，如S 6所示，四个破 极组被提供于每个气缸.这个原因味后将会明白. 此外.参考位置记录迸43作为第三个记录道

而设置•当一个参考信号作为每一信号的参考时. 用于调制曲轴每转的一个信号。在此参考位置记录道43上，磁极組具有在前面叙述的两个记最道41和42上所使用的磁极组相同的节距P,连续地设置在半个圆周内，而另一半不记录任何信息.在面 对着的磁记录装置40的磁传感器100中，磁阻元件Re1和对应于转角记录道41设置,磁祖元件 1和对应于气缸记录道42设置,以囲2中的 相同方式，而®S元件Ro,和R„2对应于参考位置 记录道43以这样的方式设置.即,由P/2的节距 将它们彼此分隔开,P/ 2的节炬是碾极组节距P的 一半.这些磁阻元件Re1、Re2、Re1Re2、Rcl,Rc2 连接起来,因此与固定电阻R„至Rk —起形成3个 电阻桥式电路，如图7所示.

磁阻元件Rel. Rel和 Ra1，及固定电阻、Rn、 Ro和Ra的一埔共同与电源 V的一个输出端连 接.«阻元件连接到磁阻元件Re,的另一8», 固定电阻与固定电阻Rn连接,固定电阻R„与 磁阻元件连接，磁阻元件与固定电阻Rb连 接，固定电阻R«与磁阻元件的R。，连接，磁阻元件 Rc2与固定电阻的Rs连接.元件R& 和 Ro2及固定电阻Rf2、Rf4、 Rf5的另一端与电源V 的另一端连接.

电压比较器44的一个输人爝与破阻元件Rcl 和Ru的节点a连接,而其另一个输人端与固定电 阻Rn和Rq的节点b连接.磁阻元件Rel和Re 及固定电阻R„和Ra构成一个桥式电路.电压比 较器45的一个输人端与磁阻元件Rel和固定电阻 R»的节点c连接，而其另一个输人端与固定电阻Rn 和磁阻元件的节点d连接.因而,磁阻元件Rt, 和及固定电阻R„和构成一个桥式电路. 相似地，电压比较器46的一个籌人端与磁阻元件 和固定电阻Rw的节点e连接，而固定电阻Rs 和磁阻元件R,,,的节点f与电压比较蘅46的另一 个输入靖连接.班阻元件Rd和Rd及固定电阻Ra 和R«构成一个桥式电路.

当磁记录介质旖转时，磁阻元件Rel、Re2. Rc1,. Rc2. Ra1和Ra2的电阻发生变化，如图 8(A),(B)、（C)、（D)、（E)和(F>中所示.结果,获得 如田6所示的电桥交义点a和b,c和d,c和f和如 图8(G),®和(K)中所示的输出电压cy。和e。.分 别被输人到电压比较器44、45和46中.从电压比较器44的输出端输出的信号Oe是方形波，如图8（H）中所示，从电压比较电路45的输出端输出的信号Oe是方形波，如图a（J）中所示，此外，在交义点e 和f两墙矗示的电压搴篇西縝述的如S 80C}所示 的波第,以至波形的边緣羣分与精免信号形的边 緣部分相同,因面获得的侑号是季常准_的.图 8(K)中所示的信号是从电压比较器46的输出靖获 得的,作为信号t^iDBsaO所示•因为转免侑息 o.具有很龕的糖_度和不受徽干涉的影象上面 描述的,获得了气缸：信息Oe和参考信息以精 确堆控制内繳机是可能的.

在图2的实施方案中，特定的气紅是由转角信 息脉冲的数量测定气缸信号的脉冲宽度的方法碥定 的.然而,在该实施方案中,借助干这样的方法,确定 特定的气缸的不可能的，因为从电压比较器45输出 的每一个气缸信号的脉冲具有如图 8(J)所示的相同 的脉冲宽度，这是由于在该实廑方案的气紅记录道 42上提供有相等歎量的用于每一气缸的磁极组. 因此，在该实施方案中如图8(L）利用参考信号Oe， 来确定特定的气缸-这就是说•气缸：信号Oc的脉冲 敗量是从参考信号O。的出现或消失的时间点来计 数的,所以,由计数可以碗定特定的气缸.

本发明的另一个实施方案如图9所示.此实施 方案不同于图6的实it方案的方式，即，它给磁记 录介质和置于磁传感器中的磁粗元件S形中的气缸 记录道和参考位董记录进提供信息• 图9表示磁记 录介质50和磁传惑器200的设计a.在田6的磁 记录介质40中以相同方式在这个磁记录装置50 中提供转角记录瑾51和气缸记录道52,并且，转 角信号和气缸信号以如同田6的班记录介质40的 相同方式被记录在转角记录道和气缸记录道上•如 图9所示，又提供一个记录道53作为第三个记录 道，在某与气缸记录道52的未设置磁极组的那部 分相对应的部分具有磁极组•

在磁记录介质50珀相对的磁传器 200中， 以P/2节里间釀设置了磁组元件R«、R*.和R&P/ 2为®级组节JE P的一半•它们以如图6 的相同方式与转角记录道51相对同样,设置的磁 阻元件和R*以P/ 2节距的间隔，应于气缸 记录道52«由设*的磁狙元件R«和Rm以P/2 节炬间对应于第三个记录道53.由磁阻元件 R«, IU、R«和R»a构成—个电祖电

析,如图10

所示.从同一e(图io)可明鳜看瘺,由磁置元件 R*b、r„和Rm也形成—个电祖电壽.此两 个电桥均与电*v连接.此外件％和1^的 节点和元件和的节启b被逢癣觸电压比较器55的两个输人墙>*«燴,元件和R«的节点 C及元件和的节点d与电压比较器55的两个输人靖连接.

当磁记彔介质50 旋转时,磁祖元件R«、R**, R«- R«d< Rc*、Reb' 和Rod的电阻发生变化-如图 11(A). (B). (C). (D). (E)和(F)所示.结果， 在图10所示的电桥的交义点a和b、c和d的两 靖显示出如图11(G)和(I)所示的输出电压e,和 V因为碾阻元件R<»、Rcb. 和以P/2节 距的闻BWS应于爾记录介质50的转梟记录迸51、 设置在磁传感譽上，如图9所示,并且,电桥的四个臂 都是由磁粗元件R«. 1U- R»和R«d形成的，如图 10所示，所以,获得的输出电压ce可以比图3和图7 的电桥输出电压更大,这神结构使S/N的比得到 改进和获得更精鵪的方形波.输出电压~连接到 电压比较器54，所以,从电压比较耱54输出端的输 出信号0„成为矩形波，如图(H)所示,交义点C和d 两壜出现的电压c,具有如9 11U)所示的波形. 获得的电压ee的振權大到如图8©所示的振幅的 两估灰且,其边缘锐度比图7的电桥输出的尖親度 好,输出电压込加到电压比较器55上，所以,从电压 比较器55的输出堆输出的信号0„成为困11(T) 中所示的矩形波，因而,所以获得具有尖供边缘的精确信号.图11(E）中的曲线表示的是® 9中磁 祖元件Rtt的电阻与磁阻元件R„与礅阻元件R& 相似面对记录道53[见图9].因此图11（I)所示R« 的电阻必然与Rm以一模拟方式变化，但在这两个 元件的电a变化之间存在相差,对应于两者之间的 P/2距离•

以这种方式根据本发明，可以获得离精度和免 于磁干汐的转角倌息0„气缸信号0„,若通过改 变毎个的气缸倌患O纽的输出脉冲长度而使每个气 缸有一参考,在这种情况下,就不需要图8(L）中所示 的参考信号.

在上面描述的所有实施方案中，磁记录介质是 在的轚中麻成的，通过在•中形成上述 的介廣.同心地_作每一记录道.并面对磁记录介A厢心地设置賺椅感器4,可以产生很多相同的效果

根据本发明.由于可以使被 测信号边緣的尖锐度提高而不产生任何的磁干涉，所以，具有不同输出脉冲宽度的信号可以被精确地检测，因而.本发明具有这样的效果，即，能精确地地测定曲轴的转角信号.气蚊侑号和进一步的曲轴参考信号.