一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置的製作方法

2023-06-21 21:53:31

專利名稱：一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，特別是涉及一種採用非對稱齒頂結構的靶輪的一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，屬於汽車零部件技術領域。
背景技術：
汽車在交通擁擠的城市中行駛時，會經常處於怠速停機狀態。發動機停機過程中， 發動機曲軸受到轉動摩擦力矩和缸內氣體力矩的合力矩作用做阻尼減速運動。當轉動摩擦力矩和缸內氣體力矩的合力矩為正值時，推動發動機曲軸正向轉動；當轉動摩擦力矩和缸內氣體力矩的合力矩為負值時，推動發動機曲軸反向轉動。因此，發動機曲軸在發動機停機過程中會出現正轉與反轉交替的情況，直到發動機曲軸的動能衰減為零時發動機曲軸才會停止在某個位置。通過記錄發動機停機時曲軸的位置可以來判別缸內直噴發動機重新啟動時曲軸的工作位置，然後以發動機重新啟動時曲軸的工作位置來準確判別出各個氣缸的工作位置，車載控制系統根據判別出的各個氣缸的工作位置來按照發火順序依次控制各個氣缸的噴油和點火，使燃油噴入特定的氣缸，從而實現缸內直噴發動機的起動-停止技術中的快速起動。因此，能否快速而準確的判別出發動機停機時曲軸的位置成為制約缸內直噴發動機的起動-停止技術的關鍵因素。目前判別發動機停機時曲軸位置的裝置一般採用磁電式傳感器、光電傳感器或霍爾式傳感器作為曲軸轉速傳感器，曲軸轉速傳感器與安裝在發動機曲軸上的具有對稱齒頂結構的靶輪相配合來測量發動機曲軸的轉速及轉角。現有裝置的缺陷是它只能測量發動機曲軸轉過的角度，而不能判別發動機曲軸的正傳或反轉的轉向，也就無法確定發動機停機時曲軸的準確停止位置，只能等發動機在重新起動時曲軸轉過一圈，控制系統接收到曲軸的上止點信號後，再根據發動機凸輪軸位置信號判斷出發動機曲軸的工作位置，這就導致發動機在重新起動時有一個較長的延遲時間。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種可以正反轉判定、反應靈敏、準確度高的用於判別發動機停機時曲軸位置的裝置。該裝置採用非對稱齒頂結構的靶輪1與磁電式轉速傳感器4相結合，並通過控制系統7來準確判別發動機停機時曲軸位置。本發明的工作原理是發動機曲軸3帶動靶輪1轉動，當靶輪1相對磁電式轉速傳感器4正轉或反轉時，靶輪1切割永久磁鐵5產生磁力線，輪齒2的梯形齒頂8與矩形齒頂 9分別和永磁鐵5之間的磁路氣隙大小不同，從而使發動機曲軸3正轉與反轉時磁電式轉速傳感器4中的磁通量變化規律不同，最終導致發動機曲軸3正轉與反轉時線圈6中的感應電動勢變化規律不同，控制系統7通過比較線圈6中的不同感應電動勢變化規律來判斷發動機曲軸3是否發生反轉，同時記錄靶輪1轉過的齒數，就能夠測定靶輪1發生正轉或反轉的角度，最終計算出發動機停機時發動機曲軸3的準確位置。本發明通過下述技術方案予以實現
—種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，包括安裝在發動機曲軸上的靶輪1、安裝在靶輪下方的轉速傳感器4和與轉速傳感器連接的控制系統7，所述的靶輪1的輪齒2按圓周均勻分布並為非對稱齒頂結構。所述的靶輪1的輪齒2中心線一側為梯形齒頂8，輪齒2中心線另一側為矩形齒頂 9，輪齒2中心線兩側不同形狀的齒頂共同構成輪齒2的非對稱齒頂結構。所述的靶輪1由導磁材料製成。所述的轉速傳感器採用磁電式轉速傳感器4。本發明的有益效果是(1)該裝置不但能夠測量發動機轉速和轉角，同時可以判斷發動機停機時曲軸是否發生反轉，從而準確判別發動機停機時曲軸的位置，為發動機重新起動提供曲軸的準確工作位置，為發動機快速起動提供技術保證；( 縮短了發動機重新啟動時的延遲時間；(3)結構簡單，易於製造。


圖1是一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置結構示意圖；圖2是靶輪輪齒齒形示意圖；圖3是靶輪正轉時磁通量與電動勢的變化規律圖；圖4是靶輪反轉時磁通量與電動勢的變化規律圖。圖中1.靶輪 2.輪齒 3.發動機曲軸 4.磁電式轉速傳感器 5.永磁鐵 6.線圈7.控制系統8.梯形齒頂9.矩形齒頂
具體實施例方式下面參照附圖所示實施例，進一步說明本發明的具體內容及其具體實施方式
。圖1是一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置結構示意圖，靶輪1安裝在發動機曲軸3上，發動機曲軸3帶動靶輪1旋轉；磁電式轉速傳感器4安裝在靶輪1下方並留有間隙，當靶輪1相對磁電式轉速傳感器4正轉或反轉時，靶輪1切割永久磁鐵5產生的磁力線，使磁電式轉速傳感器4中的線圈6產生感應電動勢。當靶輪1的輪齒2靠近永久磁鐵5的磁極時，輪齒2與永久磁鐵5之間的磁路氣隙減小，導致輪齒2與永久磁鐵5之間的磁路中的磁阻減小，從而使磁電式轉速傳感器4中的磁通量增大，使磁電式轉速傳感器4中的磁通量變化率大於零，使線圈6產生的感應電動勢為正值；當輪齒2離開永久磁鐵5的磁極時，輪齒2與永久磁鐵5之間的磁路氣隙增大， 導致輪齒2與永久磁鐵5之間的磁路中的磁阻增加，從而使磁電式轉速傳感器4中的磁通量減小，使磁電式轉速傳感器4中的磁通量變化率小於零，使線圈6產生的感應電動勢為負值。每轉過一個輪齒2，磁電式轉速傳感器4中的磁通量就呈周期性的變化，線圈6會產生一個周期性交變感應電動勢，即感應電動勢出現一次最大值和一次最小值，線圈6也就相應地輸出一個交變的電壓信號給控制系統7。圖2是靶輪1的輪齒2的齒形示意圖，輪齒2中心線一側為梯形齒頂8，輪齒2中心線另一側為矩形齒頂9，輪齒2中心線兩側不同形狀的齒頂共同構成非對稱齒頂結構。由於輪齒2中心線兩側齒頂形狀不對稱，所以梯形齒頂8與永久磁鐵5的磁極之間的磁路氣隙不同於矩形齒頂9與永久磁鐵5的磁極之間的磁路氣隙，非對稱齒頂結構導致的不同磁路氣隙使得磁電式轉速傳感器4中的磁通量變化規律不對稱。梯形齒頂8與永久磁鐵5的磁極之間的磁路氣隙大於矩形齒頂9與永久磁鐵5的磁極之間的磁路氣隙，使得梯形齒頂8 引起的磁電式轉速傳感器4中的磁通量變化要快於矩形齒頂9引起的磁通量變化，從而磁電式轉速傳感器4中的磁通量隨時間的變化曲線是一個非對稱的圖形，圖3中磁通量變化曲線的abc段與cde段是非對稱的，圖4中磁通量變化曲線的a' b' c'段與c' d' e' 段也是非對稱的。 當發動機曲軸3正轉時，發動機曲軸3帶動靶輪1正轉，在磁電式轉速傳感器4中的磁通量和線圈6產生感應電動勢如圖3所示；當發動機曲軸3反轉時，發動機曲軸3帶動靶輪1反轉，在磁電式轉速傳感器4中的磁通量和線圈6產生感應電動勢如圖4所示。對比圖3與圖4中的磁通量曲線和感應電動勢曲線，可以看到正轉時的磁通量曲線與反轉時的磁通量曲線的變化規律不同。由正、反轉不同的磁通量變化規律導致正轉與反轉時的感應電動勢曲線的變化規律也不同，正轉時感應電動勢的正最大值大於負最大值的絕對值， 參閱圖3所示；反轉時感應電動勢的正最大值小於負最大值的絕對值，參閱圖4所示。控制系統7正是根據發動機曲軸3正轉與反轉時不同的感應電動勢變化規律來判斷發動機曲軸的旋轉方向，同時記錄靶輪1轉過的齒數來測定靶輪1的轉角，最終判斷發動機停機時曲軸的準確位置。
權利要求
1.一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，包括安裝在發動機曲軸上的靶輪(1)、安裝在靶輪下方的轉速傳感器(4)和與轉速傳感器連接的控制系統(7)，其特徵在於，所述的靶輪(1)的輪齒(2)按圓周均勻分布並為非對稱齒頂結構。
2.根據權利要求1所述的一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，其特徵在於，所述的靶輪(1)的輪齒( 中心線一側為梯形齒頂(8)，輪齒( 中心線另一側為矩形齒頂(9)， 輪齒O)中心線兩側不同形狀的齒頂共同構成輪齒O)的非對稱齒頂結構。
3.根據權利要求1或2所述的一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，其特徵在於，所述的靶輪(1)由導磁材料製成。
4.根據權利要求1所述的一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，其特徵在於，所述的轉速傳感器採用磁電式轉速傳感器G)。
全文摘要
本發明公開了一種判別發動機停機時曲軸位置的裝置，旨在提供一種可以正反轉判定、反應靈敏、準確度高的用於判別發動機停機時曲軸位置的裝置。它包括安裝在發動機曲軸上的靶輪，安裝在靶輪下方的磁電式轉速傳感器，與磁電式轉速傳感器連接的控制系統，所述靶輪的輪齒為非對稱齒頂結構。本發明利用靶輪正、反轉時非對稱齒頂結構的輪齒導致磁電式傳感器的線圈產生不同的感應電動勢變化規律，來判斷發動機曲軸是否發生反轉，同時記錄靶輪轉過的齒數來測定靶輪的轉角，最終判別出發動機停機時曲軸的位置。
文檔編號G01M15/06GK102155313SQ20111008841
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者員傑, 孫志軍, 段偉, 洪偉, 蘇巖, 許允, 韓立偉 申請人:吉林大學