Устройство для одновременного определения скорости и углового положения вала двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК G01M15/00 

11

Изобретение относится к устройствам для определения скорости и углового положения вала двигателя внутреннего сгорания на основе много- зубчатого диска, в частности предназначается для электронного зажигания или контроля двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - упрощение конструкции и уменьшение стоимости.

На фиг. t показан вариант выполнения предлагаемого устройства для одновременного определения скорости и углового положения вала четырехтактного четырехцилиндрового дви-. гателя, снабженного зажиганием с механическим распределителем, вид спереди; на фиг. 2 - разрез А-Анафиг.1 на фиг. 3 - вариант выполнения магнитного сердечника индуктивного датчика; на фиг. 4 - то же, вид сверхуJ на фиг. 5 - то же, вид сбоку.

Устройство содержит маховик 1 двигателя, снабженньй венцом, содержащи ступицу 2. Зубцы 3 с одной стороны расположены рядом со стержнем 4 в ступице 2. Датчик 5 обеспечивает определение скорости двигателя посредством сигналов.

Датчик 5 относится к индуктивному типу и содержит магнитньм сердечник 6, приемную катушку 7 и генератор 8 магнитного потока, расположенные в первичном корпусе 9, окруженном элементом 10 трубчатой формы. Датчик 5 закреплен за основание или фланец 11. Разъем 12 служит для связи между активными элементами датчика 5 и схемы 13, предназначенной для обработки сигналов, вырабатываемых датчиком 5, а сигналы с выхода схемы 13 направляются на электронное вычислительное устройство.

Метка-репер положения цилиндра выполнена в форме двух стержней 4, количество которых соответствует половине числа цилиндров четырехтактного двигателя. Стержни 4 располагаются радиально по периферии ступицы 2 маховика и Представляют положение верхних мертвых точек.

Причем стержни 4 располагаются между зубцами 3 и помещены продольно На некотором выбранном расстоянии от венца с зубцами 3 в соответствии с размером активной части магнитного сердечника 6 датчика 5 с учетом разброса на сторо

02

нах зацепления шестерни пускового устройства с венцом маховика 1 двигателя.

Магнитный сердечник 6 датчика 5

является одновременно собирающим и направляющим устройством для магнитного потока (фиг. 3). Он состоит из .собирателя 14 магнитного потока, напротив которого помещен генератор

8 магнитного потока, и представляет собой магнит с двумя полюсньми выступами 15 и 16, симметрично направляющими магнитный поток и соединенными с собирателем 14 магнитного потока через корпус 17. Кроме того,име- ется кольцевое гнездо 18, где находится приемная катушка 7.

При сборке устройства активная часть полюсного выступа 15 направлена к зубцам 3, а активная часть

полюсного выступа 16 - к стержням 4. I

Метка-репер положения цилиндра может быть выполнена как в виде стержня, так и в виде выступа и может быть сориентирована с зубцом 3 венца, находиться между двумя зубцами или охватывать несколько зубцов. Число реперов определяется типом зажигания,

применяемом в двигателе, а также типом используемого двигателя. Так в двигателе с зажиганием на статическом распределителе необходима лишь одна метка. Если в двигателе применяется зажигание с динамическим распределителем, т.е. зажигание классического типа, то число меток равно половине числа цилиндров для четырехтактного двигателя, т.е. числу цилиндров для двухтактного двигателя.

Магни.тный сердечник 6 выполнен без зазора, но может быть вьтолнен также из нескольких элементов, сердечник изготавливают из железа, мягкой стали, стали с добавкой кремния и из феррита. Выступы 15 и 16 закрепляют на центре активной части сердечника 6, обращенной к метке. Они представляют собой непрерывную лен У спускающуюся по краям для получения небольшой активной фронтальной площади со скосом 19. Активная поверхность выступов может быть плоской, а сами полюсные выступы находятся в различных плоскостях. Датчик радиально сориентирован относительно маховика 1 (фиг. 1), но его можно также наклонить относительно этого направления.

3 Генератор 8 магнитного потока образован по крайней мере из одного ферритового магнита, из магнитных материалов типа Триконал или из магнита на основе редкоземельных материалов, например самарий-кобальта, а также с помощью возбуждающей катушки, расположенной вокруг магнитного материала. Причем приемную и возбуждающую катушки можно полностью разъединить или соединить в общей точке или выполнить в виде одной катушки .

Средства регулировки относительного фазового сдвига между сигналом от зубцов З.и сигналом, созданным меткой-репером положения цилиндров, входящие в состав схемы 13, можно представить в виде по меньшей мере одного конденсатора Сфиг. 1). Такой конденсатор легко встраивается в датчик 5. Если же возбуждающая и приемная катушки имеют собственною емкость или резистивная нагрузка на датчик 5 мала, или эти условия сочетаются, то в средствах емкостной подрегулировки нет необходимости.

Сигналы от датчика 5 можно обрабатывать .как синфазно, так и дифференциально.

В предлагаемом устройстве может быть использован любой другой тип датчика, например датчик на эффекте Холла, на токах Фуко, оптический датчик.

Устройство работает следующим образом.

Если двигатель работает, то прохождение зубцов 3 перед полюсным выступом 15 приводит к периодическому изменению май нитного сопротивления магнитной цепи, в результате на угловом интервале, разделяющем два- стержня 4, на выходе датчика 5 образуется электрическая картина каждого из зубцов 3, причем частота сигнала отображает мгновенную скорость вращения двигателя. Прохождение стержней 4 перед полюсным выступом 16 приводит к изменению нормального магнитного сопротивления магнитной цепи датчика 5 между двумя зубцами 3, и зазор между полюсным выступом 15 и впадиной зубцов компенсируется стержнем 4. Такая компенсация длины воздушного зазора приводит к получению эквивалентного постоянного зазора между двумя последовательными зубца

133604

мй венца, в результате чего сигнал модифицируется по частоте и амплитуде при прохождении стержня 4 перед датчиком 5. Поэтому каждый из про5 ходов стержня 4 под полюсным высту- пом 16 выражается на выходе датчика в виде отсутствия впадины в зубчатом венде или в виде одиночного зубца, что легко поддается выделению по

fO частоте, амплитуде или по ним обеим в электронной схеме 13.

Электронная схема 13 предназначена для обработки сигнала, принятого датчиком. Она содержит средства

5 для частотной дискриминации типа емкостей, обуславливающих в функции частоты относительный фазовый сдвиг между основным сигналом от зубцов 3 и сигналом, созданным стержнями 4 с

20 учетом индуктивности и собственной емкости катушки 7 датчика на сердечнике 6, ее омической нагрузки и потерь в магнитном материале сердечника 6.

2 Чтобы получить число электрических картин от зубцов на угловом интервале между двумя стержнями 4,точно равное числу зубцов, насчитываемых между стержнями, относительный

30 фазовьш сдвиг между основным сигналом от зубцов 3 и сигналом от стержней 4 должен быть по крайней мере равен половине периода основного сигнала вне зависимости от частоты -вра35 щения двигателя.

Формула изобретения

1. Устройство для одновременного

40 определения скорости и углового положения вала двигателя внутреннего сгорания на основе маховика двигателя автомобиля, содержащего венец с зубцами, выполненными с возможностью

45 прохождения перед бесконтактным датчиком и взаимодействия с ним для определения скорости вращения двигателя, причем бесконтактный датчик выполнен в виде приемной катушки,

5Q генератора магнитного потока и магнитного сердечника с активной частью, выход датчика присоединен к схеме обработки принятого сигнала, выполненной для управления распределение м

55 зажигания двигателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, устройство дополнительно содержит вспомогательный диск и по меньшей мере одну метку5 . 13 репер, причем диск размещен у маховика и связан с нИм, метка-репер размещена радиально на диске сбоку от зубьев маховика под заданным углом относительно верхней мертвой точки по меньшей мере одного из цилиндров с возможностью взаимодействия с бесконтактным датчиком при вращении ховика двигателя, активная часть магнитного сердечника бесконтактного датчика, перед которой проходят зубцы и метка-репер, имеет вид полюсных выступов, соединенных друг с другом и разнесенных на расстоянии, равное расстоянию в осевом направлении между зубьями маховика и меткой-репером

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полюсные выступы выполнены прилегающими к центру активной части магнитного сердечника.

3.Устройство по п. 1, о т л и чающееся

тем, что генератор

магнитного потока образован по меньшей мере из одного элемента из намагничиваемого материала..

4.Устройство ПО п. 1, отличающееся тем, что генератор магнитного потока образован катушкой размещенной вокруг элемента из магнитного материала.

5.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что метка-репер положения поршня выполнена в виде стержня, установленного сбоку от зубца маховика.

6.Устройство по п. 1, о т л и - чающее с я тем, что метка- репер выполнена в виде стержня,ус

06

тановленного сбоку от впадины между соседними зубьями маховика.

7..Устройство по п. 1, отличающееся тем, что метка-ре- пер выполнена с размерами, позволяющими охватить два соседних зуба маховика .

8.Устройство по п. 1, о т л и - ч. ающе еся тем, что метка-репер содержит несколько стержней,установленных сбоку от нескольких впадин между зубьями маховика,

9.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что метка-репер содержит несколько последовательно установленных стержней, сориентированных поочередно с последовательными впадиной и зубом маховика.

10.Устройство по п. 1, о т л и - чающее ся тем, что вспомогательный диск содержит множество меток-реперов, количество которых равно половине числа цилиндров для двухтактного двигателя,

11.Устройство по п, 1, отличающееся тем, что схема обработки принятого сигнала содержит емкостные средства для регулировки относительного фазового сдвига между сигналом, созданным зубом маховика, и сигналом, созданным меткой-репером.

12.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что емкостные средства содержат по меньшей мере один конденсатор, встроенный в.бесконтактный датчик.

13.Устройство по п. 12, отличающееся тем, что емкостные

средства образованы самими катушками.

Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет упростить конструкцию. Устр-во содержит маховик 1 двигателя с венцом, содержащим ступицу 2. Зубцы 3 с одной стороны соседствуют со стержнем (С) 4 в ступице 2. Датчик 5 обеспечивает определение скорости двигателя посредством сигналов датчика. Датчик 5 относится к индуктивному типу и содержит магнитный сердечник, приемную катушку и генератор магнитного потока. Форма и количество С 4 могут быть различны. Прохождение С 4 перед первым полюсным выступом ведет к изменению нормального магнитного сопротивления магнитной цепи, существующей для датчика между двумя зубцами 3. Зазор между вторым полюсным выступом и впадиной зубцов компенсируется присутствием С 4. Каждый из проходов С 4 под первым полюсным выступом выражается на выходе датчика в виде отсутствия впадины в зубчатом венце или в виде одиночного зубца. Это легко поддается выделению по частоте, по амплитуде или по ним обеим в используемой далее электронной схеме. 12 3.п. ф-лы, 5 ил. i. 1 со СО со О5 сн ФигЛ

/

Фиг.. 2

.J

фмМ

Фиг. 5