專利名稱：一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，特別是涉及一種采用非對稱齒頂結(jié)構(gòu)的靶輪的一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，屬于汽車零部件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車在交通擁擠的城市中行駛時，會經(jīng)常處于怠速停機(jī)狀態(tài)。發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中， 發(fā)動機(jī)曲軸受到轉(zhuǎn)動摩擦力矩和缸內(nèi)氣體力矩的合力矩作用做阻尼減速運動。當(dāng)轉(zhuǎn)動摩擦力矩和缸內(nèi)氣體力矩的合力矩為正值時，推動發(fā)動機(jī)曲軸正向轉(zhuǎn)動；當(dāng)轉(zhuǎn)動摩擦力矩和缸內(nèi)氣體力矩的合力矩為負(fù)值時，推動發(fā)動機(jī)曲軸反向轉(zhuǎn)動。因此，發(fā)動機(jī)曲軸在發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中會出現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)交替的情況，直到發(fā)動機(jī)曲軸的動能衰減為零時發(fā)動機(jī)曲軸才會停止在某個位置。通過記錄發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸的位置可以來判別缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)重新啟動時曲軸的工作位置，然后以發(fā)動機(jī)重新啟動時曲軸的工作位置來準(zhǔn)確判別出各個氣缸的工作位置，車載控制系統(tǒng)根據(jù)判別出的各個氣缸的工作位置來按照發(fā)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(xiàn)缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的起動-停止技術(shù)中的快速起動。因此，能否快速而準(zhǔn)確的判別出發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸的位置成為制約缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的起動-停止技術(shù)的關(guān)鍵因素。目前判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置一般采用磁電式傳感器、光電傳感器或霍爾式傳感器作為曲軸轉(zhuǎn)速傳感器，曲軸轉(zhuǎn)速傳感器與安裝在發(fā)動機(jī)曲軸上的具有對稱齒頂結(jié)構(gòu)的靶輪相配合來測量發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角?，F(xiàn)有裝置的缺陷是它只能測量發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過的角度，而不能判別發(fā)動機(jī)曲軸的正傳或反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向，也就無法確定發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸的準(zhǔn)確停止位置，只能等發(fā)動機(jī)在重新起動時曲軸轉(zhuǎn)過一圈，控制系統(tǒng)接收到曲軸的上止點信號后，再根據(jù)發(fā)動機(jī)凸輪軸位置信號判斷出發(fā)動機(jī)曲軸的工作位置，這就導(dǎo)致發(fā)動機(jī)在重新起動時有一個較長的延遲時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以正反轉(zhuǎn)判定、反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高的用于判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置。該裝置采用非對稱齒頂結(jié)構(gòu)的靶輪1與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4相結(jié)合，并通過控制系統(tǒng)7來準(zhǔn)確判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置。本發(fā)明的工作原理是發(fā)動機(jī)曲軸3帶動靶輪1轉(zhuǎn)動，當(dāng)靶輪1相對磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，靶輪1切割永久磁鐵5產(chǎn)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(fā)動機(jī)曲軸3正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量變化規(guī)律不同，最終導(dǎo)致發(fā)動機(jī)曲軸3正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時線圈6中的感應(yīng)電動勢變化規(guī)律不同，控制系統(tǒng)7通過比較線圈6中的不同感應(yīng)電動勢變化規(guī)律來判斷發(fā)動機(jī)曲軸3是否發(fā)生反轉(zhuǎn)，同時記錄靶輪1轉(zhuǎn)過的齒數(shù)，就能夠測定靶輪1發(fā)生正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的角度，最終計算出發(fā)動機(jī)停機(jī)時發(fā)動機(jī)曲軸3的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)
—種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，包括安裝在發(fā)動機(jī)曲軸上的靶輪1、安裝在靶輪下方的轉(zhuǎn)速傳感器4和與轉(zhuǎn)速傳感器連接的控制系統(tǒng)7，所述的靶輪1的輪齒2按圓周均勻分布并為非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。所述的靶輪1的輪齒2中心線一側(cè)為梯形齒頂8，輪齒2中心線另一側(cè)為矩形齒頂 9，輪齒2中心線兩側(cè)不同形狀的齒頂共同構(gòu)成輪齒2的非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。所述的靶輪1由導(dǎo)磁材料制成。所述的轉(zhuǎn)速傳感器采用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4。本發(fā)明的有益效果是(1)該裝置不但能夠測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，同時可以判斷發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸是否發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而準(zhǔn)確判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸的位置，為發(fā)動機(jī)重新起動提供曲軸的準(zhǔn)確工作位置，為發(fā)動機(jī)快速起動提供技術(shù)保證；( 縮短了發(fā)動機(jī)重新啟動時的延遲時間；(3)結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。


圖1是一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是靶輪輪齒齒形示意圖；圖3是靶輪正轉(zhuǎn)時磁通量與電動勢的變化規(guī)律圖；圖4是靶輪反轉(zhuǎn)時磁通量與電動勢的變化規(guī)律圖。圖中1.靶輪 2.輪齒 3.發(fā)動機(jī)曲軸 4.磁電式轉(zhuǎn)速傳感器 5.永磁鐵 6.線圈7.控制系統(tǒng)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(jìn)一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其具體實施方式
。圖1是一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，靶輪1安裝在發(fā)動機(jī)曲軸3上，發(fā)動機(jī)曲軸3帶動靶輪1旋轉(zhuǎn)；磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4安裝在靶輪1下方并留有間隙，當(dāng)靶輪1相對磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，靶輪1切割永久磁鐵5產(chǎn)生的磁力線，使磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的線圈6產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)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(dǎo)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(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量增大，使磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量變化率大于零，使線圈6產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為正值；當(dāng)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(dǎo)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(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量減小，使磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量變化率小于零，使線圈6產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為負(fù)值。每轉(zhuǎn)過一個輪齒2，磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量就呈周期性的變化，線圈6會產(chǎn)生一個周期性交變感應(yīng)電動勢，即感應(yīng)電動勢出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，線圈6也就相應(yīng)地輸出一個交變的電壓信號給控制系統(tǒng)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(cè)為梯形齒頂8，輪齒2中心線另一側(cè)為矩形齒頂9，輪齒2中心線兩側(cè)不同形狀的齒頂共同構(gòu)成非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。由于輪齒2中心線兩側(cè)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于矩形齒頂9與永久磁鐵5的磁極之間的磁路氣隙，非對稱齒頂結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不同磁路氣隙使得磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量變化規(guī)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于矩形齒頂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(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量變化要快于矩形齒頂9引起的磁通量變化，從而磁電式轉(zhuǎn)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(dāng)發(fā)動機(jī)曲軸3正轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)曲軸3帶動靶輪1正轉(zhuǎn)，在磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量和線圈6產(chǎn)生感應(yīng)電動勢如圖3所示；當(dāng)發(fā)動機(jī)曲軸3反轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)曲軸3帶動靶輪1反轉(zhuǎn)，在磁電式轉(zhuǎn)速傳感器4中的磁通量和線圈6產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電動勢曲線，可以看到正轉(zhuǎn)時的磁通量曲線與反轉(zhuǎn)時的磁通量曲線的變化規(guī)律不同。由正、反轉(zhuǎn)不同的磁通量變化規(guī)律導(dǎo)致正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時的感應(yīng)電動勢曲線的變化規(guī)律也不同，正轉(zhuǎn)時感應(yīng)電動勢的正最大值大于負(fù)最大值的絕對值， 參閱圖3所示；反轉(zhuǎn)時感應(yīng)電動勢的正最大值小于負(fù)最大值的絕對值，參閱圖4所示。控制系統(tǒng)7正是根據(jù)發(fā)動機(jī)曲軸3正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)時不同的感應(yīng)電動勢變化規(guī)律來判斷發(fā)動機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)方向，同時記錄靶輪1轉(zhuǎn)過的齒數(shù)來測定靶輪1的轉(zhuǎn)角，最終判斷發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸的準(zhǔn)確位置。
權(quán)利要求
1.一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，包括安裝在發(fā)動機(jī)曲軸上的靶輪(1)、安裝在靶輪下方的轉(zhuǎn)速傳感器(4)和與轉(zhuǎn)速傳感器連接的控制系統(tǒng)(7)，其特征在于，所述的靶輪(1)的輪齒(2)按圓周均勻分布并為非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，其特征在于，所述的靶輪(1)的輪齒( 中心線一側(cè)為梯形齒頂(8)，輪齒( 中心線另一側(cè)為矩形齒頂(9)， 輪齒O)中心線兩側(cè)不同形狀的齒頂共同構(gòu)成輪齒O)的非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，其特征在于，所述的靶輪(1)由導(dǎo)磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)速傳感器采用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器G)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置，旨在提供一種可以正反轉(zhuǎn)判定、反應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高的用于判別發(fā)動機(jī)停機(jī)時曲軸位置的裝置。它包括安裝在發(fā)動機(jī)曲軸上的靶輪，安裝在靶輪下方的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，與磁電式轉(zhuǎn)速傳感器連接的控制系統(tǒng)，所述靶輪的輪齒為非對稱齒頂結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用靶輪正、反轉(zhuǎn)時非對稱齒頂結(jié)構(gòu)的輪齒導(dǎo)致磁電式傳感器的線圈產(chǎn)生不同的感應(yīng)電動勢變化規(guī)律，來判斷發(fā)動機(jī)曲軸是否發(fā)生反轉(zhuǎn)，同時記錄靶輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)來測定靶輪的轉(zhuǎn)角，最終判別出發(fā)動機(jī)停機(jī)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(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者員杰, 孫志軍, 段偉, 洪偉, 蘇巖, 許允, 韓立偉 申請人:吉林大學(xué)