曲軸位置檢測裝置及曲軸信號輪的製作方法
2023-05-02 07:56:36 2
專利名稱：曲軸位置檢測裝置及曲軸信號輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及電控發動機的控制技術，特別涉及一種曲軸位置檢測裝置及曲軸信號輪。
背景技術：
在電控發動機的電子控制過程中，首先必須根據傳感器採集的曲軸信號識別出發動機當前位置，然後才可以執行與發動機位置密切相關的控制操作。則發動機位置的識別速度直接影響了發動機啟動速度。現有的曲軸位置檢測裝置，是將曲軸信號輪與曲軸同軸固定安裝，所述曲軸信號輪為鐵磁性元件，外輪廓均布若干齒(常見的形式為60或36或24齒)，其中去除連續的I或2個齒以形成特殊的識別點；曲軸位置傳感器將齒形轉換為電信號傳送至控制器，控制器檢測其中的特殊識別點以獲取曲軸位置，即發動機當前的位置，圖2所示為現有36齒缺2齒曲軸信號輪的電信號，相鄰兩次信號識別點間隔360度。控制器檢測到曲軸識別點之前曲軸轉過的角度直接決定了位置識別的耗時。現有的曲軸位置檢測裝置，曲軸信號輪只有一個特殊識別點，控制器檢測到曲軸識別點之前曲軸可能需要轉過大於180度，甚至接近360度，從曲軸開始旋轉到檢測到曲軸識別點需要轉過的角度為O I圈，平均0.5圈，控制器檢測到曲軸識別點耗時越長，發動機位置的識別速度較慢。中國專利CN200947105Y公開了一種曲軸速度測量裝置，如圖1所示，飛輪29與曲軸同軸安裝，其旋轉的速度和角度與曲軸一致，可以反映曲軸的旋轉速度和角度，從而反映
活塞位置。在飛輪29外周固定套裝信號輪， 該信號輪為鐵磁性元件，其周邊具有規則分布的信號輪齒頂27，同時，在整個信號輪上，有一個位置為信號輪缺齒區域28，該區域沒有所述的信號輪齒頂27。該信號輪缺齒區域28相對於曲軸和飛輪29定位的定位套位置有一固定角度，以便確定所述信號輪缺齒區域28與活塞的位置關係。信號輪齒頂的分布方式是，信號輪上按照均勻分布60個信號輪齒頂設置，但實際上只有58個齒頂，而在信號輪上的一個區域缺少兩個齒頇，該區域就是所述信號輪缺齒區域28。實現對飛輪的旋轉速度和角度測量的傳感器22安裝在變速箱的殼體24上，安裝時，保持傳感器22測量面與信號輪齒頂27之間距離S=0.8 1_。所述傳感器22內的軟磁鐵芯26與永久磁鐵23相連接，其中所述測量面一段採用軟磁鐵，上述磁鐵形成的磁場延伸至鐵磁性的信號輪。當信號輪齒頂27與傳感器22測量面正對時，所述傳感器內磁場增強。當缺齒區域28與傳感器22的測量面相對時，傳感器內線圈磁場減弱。在飛輪29旋轉時，在傳感器22的測量面正對的信號輪區域為規則出現的信號輪齒頂27的區域時，所述傳感器內磁場產生規律性的變化，從而產生規則的感生電信號輸出；當傳感器22的測量面正對所述缺齒區域28時,原來規則的電信號中產生一個脈衝電信號。由於如前所述，缺齒區域28具有特定的安裝角度，所以該脈衝電信號的出現時點對應於飛輪29的某個角度，又由於飛輪29與活塞的關係，從而可以依此確定該信號的時點對應於活塞的位置。同時，該脈衝電信號出現的周期可以表徵曲軸轉速。將傳感器22的輸出通過電纜21連接到發動機管理器，發動機管理器根據該信號就可以計算出活塞位置，根據該活塞位置信息，發動機管理器直接控制火花塞點火正時。當發動機管理器輸出的點火信號不在最佳的點火正時時，可以直接調整發動機管理器內部的控制參數，只要整個機械配合環節未出現鬆動，則一定可以通過參數調整獲得正確的點火正時(在發動機的壓縮衝程終了，活塞達到行程的頂點時，點火系統向火花塞提供高壓火花以點燃氣缸內的壓縮混合氣作功，這個時間就是點火正時。為使點火能量最大化，點火正時一般要提前一定的量，所以是在活塞即將到達上止點的那一刻點火，而不是正好達到上止點時才點火，這個提前量叫點火提前角)。中國專利CN200947105Y公開的帶2個連續缺齒的信號輪，必須在傳感器感知到缺齒信息時發動機管理器才能獲取到曲軸位置(發動機的當前位置)，在此之前曲軸必須轉過最多一圈，發動機管理器檢測到曲軸識別點耗時越長，發動機位置的識別速度較慢。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提高曲軸位置的識別速度。為解決上述技術問題，本發明提供的曲軸位置檢測裝置，包括曲軸、曲軸信號輪、傳感器、控制器；所述曲軸信號輪與曲軸同軸固定安裝；所述曲軸信號輪，為鐵磁性元件，其周邊有一缺齒區域、二標準齒區域、一個窄齒區域，缺齒區域同窄齒區域之間由二標準齒區域所間隔；所述標準齒區域，均勻分布有多個標準輪齒；所述缺齒區域，缺一個或多個標準輪齒；所述窄齒區域，均勻分布有多個窄輪齒，窄輪齒較標準輪齒窄；所述窄齒區域的齒頂間的`距離小於所述標準齒區域的齒頂間的距離；所述傳感器，安裝在曲軸信號輪外圍，用於隨著曲軸信號輪的旋轉輸出脈衝電信號到所述控制器；所述控制器，用於根據所述傳感器輸出的脈衝電信號的下降沿的間距變化，識別曲軸位置。較佳的，所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，同所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度。較佳的，所述缺齒區域，缺一個或兩個標準輪齒。較佳的，所述窄齒區域，均勻分布有兩個窄輪齒。較佳的，所述標準齒區域的齒頂間的距離大於等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。較佳的，所述標準齒區域的齒頂間的距離等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。較佳的，傳感器測量面與曲軸信號輪齒頂之間的距離大於等於0.5毫米並且小於等於1.5毫米。較佳的，所述控制器識別曲軸位置的方法是:所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有四個依次相鄰的下降沿:第一個下降沿、第二個下降沿、第三個下降沿、第四個下降沿，A2>1.5Ai並且A2>1.5A3,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，A1為第一個下降沿同第二個下降沿的時間間隔，A2為第二個下降沿同第三個下降沿的時間間隔，A3為第三個下降沿同第四個下降沿的時間間隔；所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有N+3個相鄰的下降沿:第I個下降沿、第2個下降沿、第3個下降沿、…、第N+2個下降沿、第N+3個下降沿，N為大於I的正整數，如果^>1.5B2並且Bn+2>1.5Bn+1,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿，B1為第I個下降沿同第2個下降沿的時間間隔，B2為第2個下降沿同第3個下降沿的時間間隔，Bn+1為第N+1個下降沿同第N+2個下降沿的時間間隔，Bn+2為第N+2個下降沿同第N+3個下降沿的時間間隔。較佳的，所述缺齒區域缺兩個標準齒，如果A2UA1並且A2>2A3，所述控制器則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後。為解決上述技術問題，本發明還提供了一種曲軸信號輪，為鐵磁性元件，所述曲軸信號輪周邊有一缺齒區域、二標準齒區域、一個窄齒區域，缺齒區域同窄齒區域之間由二標準齒區域所間隔；所述標準齒區域，均勻分布有多個標準輪齒；所述缺齒區域，缺一個或多個標準輪齒；所述窄齒區域,均勻分布有多個窄輪齒,窄輪齒較標準輪齒窄；所述窄齒區域的齒頂間的距離小於所述標準齒區域的齒頂間的距離。較佳的，所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，同所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度。較佳的，所述缺齒區域，缺一個或兩個標準輪齒。較佳的，所述窄齒區域，均勻分布有兩個窄輪齒。較佳的，所述標準齒區域的齒頂間的距離大於等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。較佳的，所述標準齒區域的齒頂間的距離等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。本發明的曲軸位置檢測裝置，當曲軸旋轉，標準齒區域、缺齒區域、標準齒區域、窄齒區域依次同傳感器的測量面正對，傳感器輸出相應的脈衝電信號，該脈衝電信號中有兩處不同的曲軸識別點。由於缺齒區域、窄齒區域由二標準齒區域所間隔，曲軸旋轉一圈，傳感器可以檢測到缺齒區域及窄齒區域，輸出的脈衝電信號中有兩處曲軸識別點，而且由於缺齒區域、窄齒區域對應的脈衝電信號特徵相互區別，兩處識別點的存在可以有效縮短位置識別以前曲軸需要轉過的角度，兩處識別點相互區別使控制器能對兩處識別點分別識另IJ，僅依賴曲軸信號的條件即可縮短曲軸位置識別過程的耗時，提高了曲軸位置的識別速度。
為了更清楚地說明本發明的技術方案，下面對本發明所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞 動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是中國專利CN200947105Y公開的一種曲軸速度測量裝置示意圖；圖2是現有36齒缺2齒曲軸信號輪的電信號示意圖；圖3是本發明的曲軸信號輪的一實施例示意圖；圖4是本發明的曲軸信號輪的一實施例的電信號示意圖；圖5是本發明的曲軸信號輪的一實施例缺齒區域的電信號示意圖；圖6是本發明的曲軸信號輪的一實施例窄齒區域的電信號示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一曲軸位置檢測裝置，包括曲軸、曲軸信號輪、傳感器、控制器；所述曲軸信號輪與曲軸同軸固定安裝；所述曲軸信號輪，為鐵磁性元件，如圖3所示，曲軸信號輪周邊有一缺齒區域13、二標準齒區域12、一個窄齒區域11，缺齒區域13同窄齒區域11之間由二標準齒區域12間隔;
所述標準齒區域12，均勻分布有多個標準輪齒；所述缺齒區域13，缺一個或多個標準輪齒；較佳的，所述缺齒區域13缺一個或兩個標準輪齒；所述窄齒區域11，均勻分布有多個窄輪齒，窄輪齒較標準輪齒窄；較佳的，所述窄齒區域11，均勻分布有兩個窄輪齒；所述窄齒區域11的齒頂間的距離小於所述標準齒區域的齒頂間的距離；較佳的，所述標準齒區域12的齒頂間的距離大於等於所述窄齒區域11的齒頂間的距離的兩倍，例如所述標準齒區域12的齒頂間的距離等於所述窄齒區域11的齒頂間的距離的兩倍；所述傳感器，安裝在曲軸信號輪外圍，用於隨著曲軸信號輪的旋轉輸出脈衝電信號到所述控制器；較佳的，傳感器測量面與曲軸信號輪齒頂之間的距離大於等於0.5毫米並且小於等於1.5毫米；所述控制器，用於根據所述傳感器輸出的脈衝電信號的下降沿的間距變化，識別曲軸位置，並根據曲軸位置信息，控制火花塞點火正時。實施例一的曲軸位置檢測裝置，當曲軸旋轉，標準齒區域12、缺齒區域13、標準齒區域12、窄齒區域11依次同傳感器的測量面正對，所述傳感器輸出相應的脈衝電信號，如圖4所示，該脈衝電信號中有兩處不同的曲軸識別點。由於所述缺齒區域13、窄齒區域11由二標準齒區域12間隔，曲軸旋轉一圈，傳感器可以檢測到缺齒區域13及窄齒區域11，輸出的脈衝電信號中有兩處曲軸識別點，而且由於缺齒區域13、窄齒區域11對應的脈衝電信號特徵相互區別，兩處識別點的存在可以有效縮短位置識別以前曲軸需要轉過的角度，兩處識別點相互區別使控制器能對兩處識別點分別識別，僅依賴曲軸信號的條件即可縮短曲軸位置識別過程的耗時，提高了曲軸位置的識別速度。
實施例二基於實施例一，所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿(曲軸旋轉方向的反方向)，同所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度；所述控制器識別曲軸位置的方法是:如圖5所示，所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有四個依次相鄰的下降沿:第一個下降沿、第二個下降沿、第三個下降沿、第四個下降沿D，A2>1.54並且A2>1.5A3,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後(曲軸旋轉方向的反方向)的第二個標準尺寸的齒後沿，A1為第一個下降沿同第二個下降沿的時間間隔，A2為第二個下降沿同第三個下降沿的時間間隔，A3為第三個下降沿同第四個下降沿的時間間隔；較佳的，所述缺齒區域缺兩個標準齒，如果A2UA1並且A2>2A3，所述控制器則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後。如圖6所示，所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有N+3個相鄰的下降沿:第I個下降沿、第2個下降沿、第3個下降沿、…、第N+2個下降沿、第N+3個下降沿E，N大於I的正整數，如果B1M.5B2並且Bn+2>1.5Bn+1,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿，B1為第I個下降沿同第2個下降沿的時間間隔，B2為第2個下降沿同第3個下降沿的時間間隔，Bn+1為第N+1個下降沿同第N+2個下降沿的時間間隔，Bn+2為第N+2個下降沿同第N+3個下降沿的時間間隔；較佳的，N為2。實施例二 的曲軸位置檢測裝置，曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿(曲軸旋轉方向的反方向)同窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度，從而使將曲軸信號輪具有相差180度兩個不同識別點，傳感器檢測到任何一個識別點時，將該識別點的脈衝電信號信息傳送至控制器，控制器根據兩處識別點的特徵相互區別的脈衝電信號即可計算出曲軸當前的位置。實施例二的曲軸位置檢測裝置，為確定曲軸位置曲軸所需轉過的角度為O 0.5圈，平均0.25圈，大大提高了曲軸位置的識別速度，提高了發動機起動速度，改善了車輛起動性能，假設起動電機的拖動轉速為180轉/分鐘，合333ms/r，使用實施例二的曲軸位置檢測裝置確定曲軸位置平均節省的0.25圈帶來了 83ms的時間縮短，可明顯改善用戶體驗。實施例二的曲軸位置檢測裝置，特別適用於單缸或氣缸間相差為180度整數倍的發動機電控系統。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。
權利要求
1.一種曲軸位置檢測裝置，包括曲軸、曲軸信號輪、傳感器、控制器；所述曲軸信號輪與曲軸同軸固定安裝；其特徵在於， 所述曲軸信號輪，為鐵磁性元件，其周邊有一缺齒區域、二標準齒區域、一個窄齒區域，缺齒區域同窄齒區域之間由二標準齒區域所間隔； 所述標準齒區域，均勻分布有多個標準輪齒； 所述缺齒區域，缺一個或多個標準輪齒； 所述窄齒區域，均勻分布有多個窄輪齒，窄輪齒較標準輪齒窄； 所述窄齒區域的齒頂間的距離小於所述標準齒區域的齒頂間的距離； 所述傳感器，安裝在曲軸信號輪外圍，用於隨著曲軸信號輪的旋轉輸出脈衝電信號到所述控制器； 所述控制器，用於根據所述傳感器輸出的脈衝電信號的下降沿的間距變化，識別曲軸位置。
2.根據權利要求1所述的曲軸 位置檢測裝置，其特徵在於， 所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，同所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度。
3.根據權利要求2所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， 所述缺齒區域，缺一個或兩個標準輪齒。
4.根據權利要求2所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， 所述窄齒區域，均勻分布有兩個窄輪齒。
5.根據權利要求2所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， 所述標準齒區域的齒頂間的距離大於等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。
6.根據權利要求5所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， 所述標準齒區域的齒頂間的距離等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。
7.根據權利要求2到6任一項所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， 所述控制器識別曲軸位置的方法是: 所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有四個依次相鄰的下降沿:第一個下降沿、第二個下降沿、第三個下降沿、第四個下降沿，A2>1.54並且A2>1.5A3,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，A1為第一個下降沿同第二個下降沿的時間間隔，A2為第二個下降沿同第三個下降沿的時間間隔，A3為第三個下降沿同第四個下降沿的時間間隔； 所述傳感器產生的脈衝電信號，如果有N+3個相鄰的下降沿:第I個下降沿、第2個下降沿、第3個下降沿、…、第N+2個下降沿、第N+3個下降沿，N為大於I的正整數，如果B1M.5B2並且Bn+2>1.5Bn+1,則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿，B1為第I個下降沿同第2個下降沿的時間間隔，B2為第2個下降沿同第3個下降沿的時間間隔，Bn+1為第N+1個下降沿同第N+2個下降沿的時間間隔，Bn+2為第N+2個下降沿同第N+3個下降沿的時間間隔。
8.根據權利要求7所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於， N為2。
9.根據權利要求7或8所述的曲軸位置檢測裝置，其特徵在於，所述缺齒區域缺兩個標準齒，如果A2UA1並且A2>2A3，所述控制器則確認當前曲軸位置為所述曲軸信號輪的缺齒區域後。
10.一種曲軸信號輪，為鐵磁性元件，其特徵在於，所述曲軸信號輪周邊有一缺齒區域、二標準齒區域、一個窄齒區域，缺齒區域同窄齒區域之間由二標準齒區域所間隔； 所述標準齒區域，均勻分布有多個標準輪齒； 所述缺齒區域，缺一個或多個標準輪齒； 所述窄齒區域，均勻分布有多個窄輪齒，窄輪齒較標準輪齒窄； 所述窄齒區域的齒頂間的距離小於所述標準齒區域的齒頂間的距離。
11.根據權利要求10所述的曲軸信號輪，其特徵在於， 所述曲軸信號輪的缺齒區域後的第二個標準尺寸的齒後沿，同所述曲軸信號輪的窄齒區域後的第一個標準尺寸的齒後沿相差180度。
12.根據權利要求11所述的曲軸信號輪，其特徵在於， 所述缺齒區域，缺一個或兩個標準輪齒。
13.根據權利要求11所述的曲軸信號輪，其特徵在於， 所述窄齒區域，均勻分布有兩個窄輪齒。
14.根據權利要求10所述的曲軸信號輪，其特徵在於， 所述標準齒區域的齒頂間的距離大於等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。
15.根據權利要求10所述的曲軸信號輪，其特徵在於， 所述標準齒區域的齒頂間的距離等於所述窄齒區域的齒頂間的距離的兩倍。
全文摘要
本發明公開了一種曲軸位置檢測裝置，包括曲軸信號輪、傳感器、控制器；曲軸信號輪周邊有一缺齒區域、二標準齒區域、一個窄齒區域，缺齒區域同窄齒區域之間由二標準齒區域所間隔；標準齒區域均勻分布有多個標準輪齒；缺齒區域缺一個或多個標準輪齒；窄齒區域均勻分布有多個窄輪齒，窄輪齒較標準輪齒窄，窄齒區域的齒頂間的距離小於標準齒區域的齒頂間的距離；傳感器安裝在曲軸信號輪外圍，用於隨著曲軸信號輪的旋轉輸出脈衝電信號到控制器，控制器根據傳感器輸出的脈衝電信號的下降沿的間距變化識別曲軸位置。本發明還公開了一種曲軸信號輪。本發明能提高曲軸位置的識別速度。
文檔編號G01D5/244GK103245367SQ201310141188
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優先權日2013年4月23日
發明者朱韜, 田良雲, 付寶軍, 鄒紅麗 申請人:聯合汽車電子有限公司