本发明专利技术公开了一种判定发动机曲轴转动相位和实时位置的装置及方法，包括发动机缸盖、凸轮轴、外壳固定螺栓、靶盘、靶盘固定螺栓、外壳、光电传感器、光电传感器固定螺栓、单片机、连接线。所设计的靶盘具有一个外缘缺口和三个同心缺口环带，外圈缺口环带均布180个单缺口，中圈缺口环带均布60个双缺口，内圈缺口环带均布60个单缺口，每个同心缺口环带及外缘缺口两侧分别布置一个光发射器和一个光接受器，通过靶盘随凸轮轴转动时光接收器组输出信号的变化，判断出发动机的正反转动方向，并计算出曲轴的时时相位。本发明专利技术提供的装置及方法可以实现对曲轴正反转动方向和相位进行时时精确判断，并能实现对发动机转速的测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机
，具体为。
技术介绍
我国汽车保有量的逐年增加给城市交通带来了巨大压力，交通拥堵的现象越来越严重，而在红灯或者堵车等待时，大部分的车辆仍然保持怠速状态，造成了不必要的燃油浪费和大气污染。怠速停止技术(怠速时发动机熄火)可以有效解决这一问题，但是应用怠速停止技术需要面对的一个主要问题就是发动机的频繁再起动，使用传统起动机进行频繁起动会带来起动机过热、蓄电池耗电量剧增以及车辆乘坐舒适性受到影响等问题。随着直喷汽油机技术的发展，喷油和点火的灵活性使得发动机在不使用起动机的情况下也能实现起动过程，即无起动机直接起动模式。目前的无起动机直接起动的起动模式包括两种，一是正转起动，即在起动时直接往处于膨胀行程的缸内喷油点火，利用缸内燃烧释放能量推动活塞下行和曲轴正向旋转，然后各循环逐次喷油点火实现起动；另一种方式是反转起动，即先向处于压缩行程的缸内喷油点火，使活塞下行曲轴反转，带动膨胀行程内的活塞上行，然后适时再向膨胀缸内喷油点火使其正转，转过已燃压缩缸以后，各循环逐次喷油点火实现起动过程。无起动机直接起动解决了传统起动模式起动所带来的附带问题，能够更好的与怠速停止技术相结合。 但无论是正传起动还是反转起动，无起动机起动成功实现的前提是能够准确判断出发动机曲轴的转动相位和实时位置，才能精准完成各缸的喷油和点火过程，使发动机在不使用起动机时也能自行起动(正转或者反转目前的曲轴位置判断方式是根据安装在曲轴端的“58+2”信号盘和转速传感器结合安装在凸轮轴末端的相位传感器实现的，但这种曲轴位置判断方式无法在发动机停机或反转直接起动模式应用时曲轴可能出现反转的情况下对曲轴位置进行准确地判断，所以说，采用无起动机直接起动的起动方式，传统曲轴位置判断方式将不再适用，开发出新型的曲轴转动相位和实时位置的装置与方法对无起动机直接起动技术和怠速停止技术的推广和普及具有重要意义。
技术实现思路
为了解决不能对发动机出现反转转动情况下的曲轴转动相位进行准确判断的问题，本专利技术提供，采用本专利技术所述的装置和方法可以实现对曲轴正反转动方向和时时相位进行精确判断。 其技术方案为: 一种判定发动机曲轴转动相位和实时位置的装置，包括发动机缸盖1、凸轮轴2、外壳固定螺栓3、靶盘4、靶盘固定螺栓5、外壳6、光电传感器7、光电传感器固定螺栓8、单片机9、连接线10 ； 其中凸轮轴2安装在发动机缸盖1的凸轮轴座内，凸轮轴伸出末端安装靶盘4，并用革[1盘固定螺栓5固定；祀盘外部罩有外壳6，外壳6上装有光电传感器7，外壳6通过外壳固定螺栓3固接到缸盖1，光电传感器7通过光电传感器固定螺栓8固接在外壳6上；光电传感器7通过连接线10与单片机9相连。 所述的靶盘4具有一个外缘缺口 11和三个同心缺口环带，具体为外圈缺口环带12、中圈缺口环带13、内圈缺口环带14，并通过锯齿状孔15定位在凸轮轴2。其中，外圈缺口环带12均布180个单缺口，中圈缺口环带13均布60个双缺口，内圈缺口环带14均布60个单缺口。 所述的外壳6外缘有三个均布的外壳装配孔17，并在侧面开有光电传感器定位孔16，用于固接光电传感器7。 所述的光电传感器7由支脚118、支脚1120和七针插头19组成。支脚18和支脚19分别在靶盘4的两侧。支脚118内部集成了四个光发射器，直列分布分别为光发射器121、光发射器1122、光发射器11123和光发射器^24，支脚1120内部集成了四个光接收器，直列分布分别为光接收器125、光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28。其中光发射器121、光接收器125与外缘缺口 11在一条直线；光发射器1122、光接收器1126与外圈缺口环带12在一条直线；光发射器11123、光接收器11127与中圈缺口环带13在一条直线；光发射器1%4、光接收器^28与内圈缺口环带14在一条直线。具体的，光接收器125、光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28在接收到光发射器发出的光束时产生高电平信号，否则产生低电平信号。光发射器121、光发射器1122、光发射器11123和光发射器^24为共正极和共负极集成两条线，以及光接收器125、光接收器1126、光接收器11127和光接收器1^28四条信号线和共地线等总七条线分别连接到七针插头19。 [0011〕 所述的单片机9为闪存设备，通过连接线10与光电传感器7相连，用于采集光电传感器7的信号并作出逻辑处理，判断出曲轴的旋转方向、转过相位以及曲轴转速；并且为光发射器121、光发射器1122、光发射器11123和光发射器^24提供工作电量；同时存储曲轴停止转动后的停机相位值。 利用本专利技术的判定发动机曲轴转动相位和实时位置的装置进行曲轴转动相位和实时位置判定方法，包括下列步骤: 1)单片机9为光发射器121、光发射器1122、光发射器11123和光发射器^24提供电量使其连续发光，并时时采集光接收器125、光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28的高低电平数字信号。 2)光接收器接收到光发射器的光束信号时记为“1”，没有接收到信号时记为“0”。 3.依据光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28的输出信号，若光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28同时发出的高电平信号总数的变化规律为“…3，2，1,3,2,1，3…”，则发动机为逆时针方向旋转；若光接收器1126、光接收器11127和光接收器^28同时发出的高电平信号总数的变化规律为“…1，2，3，1，2，3，1…”，则发动机为顺时针方向旋转。 4)依据光接收器1126的输出信号，每个“1”对应的曲轴旋转角度为2。，再通过差值计算方法，可以将曲轴旋转角度精确到0.1。曲轴转角。累计光接收器1126发出的“1”、“0”信号，并结合步骤3)判定的曲轴转动方向，即可获得曲轴的时时转动相位。具体的，时时判断曲轴的正反转方向(也即逆时针旋转或顺时针旋转)，若曲轴为正转，则转动相位以当前相位值为基础继续进行累加；若曲轴为反转，则转动相位以当前相位值为基础进行累减。 5)依据光接收器125的输出信号，当光接收器125输出信号为“1”记为一缸上止点。曲轴每转过一圈，以光接收器125输出的上止点信号为基准对累加相位进行归零，然后根据曲轴正反转信号和光接收器1126的累计信号进行下一周期的累加或累减，得到发动机的时时相位。 6)计算单位时间内采集到的光接收器1126 “ 1 ”、“0”信号，即可获得转速信号。 7)当曲轴停止转动时，单片机9还负责存储发动机停机时曲轴对应的相位，作为再起动时的初始相位值。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果为: 1.本专利技术可以实现对曲轴正反转的精确判断； 2.本专利技术通过一个传感器即可实现对曲轴位置、转动相位以及发动机转速的信号获取； 3.本专利技术采用集成结构，安装简单、方便。 【附图说明】 图1是本专利技术所述的判定发动机曲轴转动相位和实时位置装置的结构图 图2是本专利技术所述的靶盘结构示意图 图3是本专利技术所述的靶盘一组缺口示意图 图4是本专利技术所述的光接收器I采集到的上止点信号波形示意图 图5是本专利技术所述的曲轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种判定发动机曲轴转动相位和实时位置的装置，其特征在于，包括发动机缸盖(1)、凸轮轴(2)、外壳固定螺栓(3)、靶盘(4)、靶盘固定螺栓(5)、外壳(6)、光电传感器(7)、光电传感器固定螺栓(8)、单片机(9)、连接线(10)；其中凸轮轴(2)安装在发动机缸盖(1)的凸轮轴座内，凸轮轴伸出末端安装靶盘(4)，并用靶盘固定螺栓(5)固定；靶盘外部罩有外壳(6)，外壳(6)上装有光电传感器(7)，外壳(6)通过外壳固定螺栓(3)固接到缸盖(1)，光电传感器(7)通过光电传感器固定螺栓(8)固接在外壳(6)上；光电传感器(7)通过连接线(10)与单片机(9)相连；所述的靶盘(4)具有一个外缘缺口(11)和三个同心缺口环带，具体为外圈缺口环带(12)、中圈缺口环带(13)、内圈缺口环带(14)，并通过锯齿状孔(15)定位在凸轮轴(2)；其中，外圈缺口环带(12)均布180个单缺口，中圈缺口环带(13)均布60个双缺口，内圈缺口环带(14)均布60个单缺口；所述的外壳(6)外缘有三个均布的外壳装配孔(17)，并在侧面开有光电传感器定位孔(16)，用于固接光电传感器(7)；所述的光电传感器(7)由支脚I(18)、支脚II(20)和七针插头(19)组成；支脚(18)和支脚(19)分别在靶盘(4)的两侧；支脚I(18)内部集成了四个光发射器，直列分布分别为光发射器I(21)、光发射器II(22)、光发射器III(23)和光发射器IV(24)，支脚II(20)内部集成了四个光接收器，直列分布分别为光接收器I(25)、光接收器II(26)、光接收器III(27)和光接收器IV(28)；其中光发射器I(21)、光接收器I(25)与外缘缺口(11)在一条直线；光发射器II(22)、光接收器II(26)与外圈缺口环带(12)在一条直线；光发射器III(23)、光接收器III(27)与中圈缺口环带(13)在一条直线；光发射器IV(24)、光接收器IV(28)与内圈缺口环带(14)在一条直线；具体的，光接收器I(25)、光接收器II(26)、光接收器III(27)和光接收器IV(28)在接收到光发射器发出的光束时产生高电平信号，否则产生低电平信号；光发射器I(21)、光发射器II(22)、光发射器III(23)和光发射器IV(24)为共正极和共负极集成两条线，以及光接收器I(25)、光接收器II(26)、光接收器III(27)和光接收器IV(28)四条信号线和共地线等总七条线分别连接到七针插头(19)。...
【技术特征摘要】
1.一种判定发动机曲轴转动相位和实时位置的装置，其特征在于，包括发动机缸盖(I)、凸轮轴(2)、外壳固定螺栓(3)、祀盘(4)、祀盘固定螺栓(5)、外壳(6)、光电传感器(7)、光电传感器固定螺栓(8)、单片机(9)、连接线(10)；其中凸轮轴(2)安装在发动机缸盖(I)的凸轮轴座内，凸轮轴伸出末端安装靶盘(4)，并用祀盘固定螺栓(5)固定；祀盘外部罩有外壳(6),外壳(6)上装有光电传感器(7),外壳(6)通过外壳固定螺栓(3)固接到缸盖(I)，光电传感器(7)通过光电传感器固定螺栓(8)固接在外壳(6)上；光电传感器(7)通过连接线(10)与单片机(9)相连； 所述的靶盘(4)具有一个外缘缺口(11)和三个同心缺口环带，具体为外圈缺口环带(12)、中圈缺口环带(13)、内圈缺口环带(14)，并通过锯齿状孔(15)定位在凸轮轴⑵；其中，外圈缺口环带(12)均布180个单缺口，中圈缺口环带(13)均布60个双缺口，内圈缺口环带(14)均布60个单缺口 ；所述的外壳(6)外缘有三个均布的外壳装配孔(17),并在侧面开有光电传感器定位孔(16)，用于固接光电传感器(7)； 所述的光电传感器(7)由支脚I (18)、支脚11(20)和七针插头(19)组成；支脚(18)和支脚(19)分别在靶盘(4)的两侧；支脚1(18)内部集成了四个光发射器，直列分布分别为光发射器I (21)、光发射器II (22)、光发射器111(23)和光发射器IV(24)，支脚11(20)内部集成了四个光接收器，直列分布分别为光接收器I (25)、光接收器II (26)、光接收器111(27)和光接收器IV(28);其中光发射器I (21)、光接收器I (25)与外缘缺口(11)在一条直线；光发射器II (22)、光接收器11(26)与外圈缺口环带(12)在一条直线；光发射器III (23)、光接收器III (27)与中圈缺口环带(13)在一条直线；光发射器IV(24)、光接收器IV(28)与内圈缺口环带(14)在一条直线；具体的，光接收器I (25)、光接收器II (26)、光接收器III (27)和光接收器IV(28)在接收到光发射器发出的光束时产生高电平信号，否则产生低电平信号；光发射器I (21)、光发射器II (22)、光发射器III (23)和光发射器IV(24)为共正极和共负极集成两条线，以及光接收器I (25)、光接收器II (26)、光接收器III (27)和光接收器IV...
【专利技术属性】
技术研发人员：解方喜，王庆年，洪伟，苏岩，韩林沛，许允，李小平，朱航，杨万里，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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