一种电机驱动气门的硬性保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电机驱动气门的硬性保护装置，本发明专利技术属于活塞往复式内燃机技术领域，具体涉及一种可以在气门与活塞发生碰撞时通过硬件电路及时切断电机电源的硬性保护装置。其利用气门位置传感器、靶轮位置传感器、ECU电机开关指示其的输出信号通过内部逻辑电路对电机驱动气门的发动机进行保护，能够在一些危险情况下对气门、电机、活塞等进行简单直接的硬件电路保护。接的硬件电路保护。接的硬件电路保护。

【技术实现步骤摘要】
一种电机驱动气门的硬性保护装置


[0001]本专利技术属于活塞往复式内燃机
，具体涉及一种通过硬件电路及时切断驱动气门电机电源来避免气门与活塞发生碰撞时的硬性保护装置。

技术介绍

[0002]发动机的气门作用是按照一定的工作顺序、定时的打开和关闭，完成发动机的进气和燃烧后废气排出。传统发动机的气门由曲轴的正时齿轮驱动凸轮轴的正时齿轮，然后带动凸轮轴来驱动气门的打开和关闭。因其传动方式为机械式，气门的运动规律也就是固定的。但是这种固定的气门运动规律，导致气门开启和关闭的时间不能改变，气门的升程变化规律也是固定的。而发动机的转速和负荷是变化的，这就导致固定的气门升程变化规律无法使发动机在各种工况时，都能实现最佳的动力性及经济性。而电机驱动气门技术采用电机来直接开启或关闭气门，气门的打开和关闭时刻，以及最大升程能够通过电机的控制实现改变，所以就可以根据实际发动机的转速、负荷的变化，实时的调节气门的配气定时以及升程大小，从而实现改善汽车发动机性能，可以满足各种工况下的动力性及排放要求，是可以让发动机更加节能、环保的一种技术。但取消凸轮驱动后，电机直接驱动气门这种方式会导致气门运动安全性难以保证。电机驱动气门时电机与气门之间的连接相较于凸轮挺柱机械结构，会由于剧烈相对运动、强烈电磁干扰导致电机或ECU控制失效等原因导致气门不能在其安全活动范围内运动。当活塞处于上行阶段接近上止点位置时，如果同时气门开启，此时气门与活塞可能会发生碰撞。如果气门处于关闭的状态下的同时电机还在拖动气门，此时气门已经紧贴汽缸盖，电机继续拖拽会导致气门和汽缸盖的损坏。无论是与活塞相撞还是气门关闭继续拖拽，都会导致严重的事故，也就无法保证发动机的安全运行。本专利技术旨在采用一种硬件电路的形式通过检测气门与活塞的位置，通过逻辑判断，在发生可能的碰撞前，及时切断驱动气门的电机电源关闭气门，避免气门与活塞发生碰撞。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种独立于ECU之外紧急保护装置。
[0004]有益效果：
[0005]1.本专利技术采用简单的电路逻辑来检测判断控制电机是否停止，构造简单，造价便宜，效果明显。
[0006]2.本专利技术可以在电机气门连接失效或ECU与电机控制策略失效时，及时停止电机，确保发动机安全，同时利用两个窗口比较器，设定好高低参考电压后，也可以在低速状态下实现预防事故发生的作用。
[0007]3.本专利技术应用广泛，适用于利用不同电机驱动气门的场景。
附图说明
[0008]图1为一种电机驱动气门的硬性保护装置安装位置示意图；
[0009]图2为一种电机驱动气门的硬性保护装置靶轮侧视图；
[0010]图3为一种电机驱动气门的硬性保护装置ECU连接示意图；
[0011]图4为一种电机驱动气门的硬性保护装置总体逻辑电路；
[0012]
技术介绍

[0013]以下结合附图对本专利技术技术方案作进一步详细阐述：
[0014]结构关系：
[0015]如图1～图4所示，气门位置传感器(1)安装在进气门(2)和排气门(3)上，电机(4)安装在进气门(2)和排气门(3)上，进气门(2)和排气门(3)安装在汽缸套(5)上，汽缸套(5)内有活塞(6)，活塞(6)下安装活塞连杆(7)，活塞连杆(7)连接至曲轴(8)，曲轴末端连接靶轮(9)，靶轮上安装1、4缸工作信号齿(10)和2、3缸工作信号齿(11)，靶轮(9)竖直方向上方安装靶轮位置传感器(12),逻辑电路(13)信号输入端由气门位置传感器(1)、靶轮位置传感器(12)、ECU电机开关指示器(14)共同组成，逻辑电路(13)输出端连接电机保护开关(15)。
[0016]逻辑电路(13)中1号汽缸保护模块中的第一窗口比较器C11&C12输入端与对应气门位置传感器(1)连接，第二窗口比较器C13&C14输入端与靶轮位置传感器(12)连接，第一级逻辑门U11输入端连接第一窗口比较器C11&C12输出端和第二窗口比较器C13&C14输出端，第二级逻辑门U12输入端连接第一级逻辑门输出端U12和ECU电机开关指示器(14)，第二级逻辑门U12输出端连接NPN三极管的基极，电机保护开关(15)连接NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，其余汽缸的电路连接同理。
[0017]工作原理：
[0018]以1号汽缸为例，在该汽缸对应电机(4)驱动进气门(2)和排气门(3)状态下，气门位置传感器(1)将进气门(2)和排气门(3)位置压力信号V
L1
、V
L2
、V
L3
、V
L4
传递给该汽缸保护模块的第一窗口比较器C11&C12，通过R
VH
、R
VL
对电源进行降压，使第一窗口比较器C11&C12的高低参考电压为气门安全位置电压，如果此时进气门(2)和排气门(3)处于安全位置范围，第一窗口比较器C11&C12将通过逻辑运算输出低电平信号，如果此时进气门(2)和排气门(3)位置超出安全范围时，第一窗口比较器C11&C12将通过逻辑运算输出高电平信号。同时靶轮位置传感器将靶轮(9)位置信号V
C
传递给对应汽缸保护模块的第二窗口比较器C13&C14，通过R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
21
......R
41
、R
42
、R
43
、R
44
一系列电阻对电源进行降压，使第二窗口比较器C13&C14的高低参考电压为活塞(6)安全位置电压，如果此时靶轮(9)旋转角度未达到所设定危险位置时也就是该缸活塞(6)向上或向下运动到某一安全位置时，第二窗口比较器C13&C14将通过逻辑运算输出低电平信号，当靶轮(9)旋转到所设定的危险位置时也就是该缸活塞(6)向上运动到某一危险位置时，第二窗口比较器C13&C14将通过逻辑运算输出高电平信号，当两个窗口比较器同时输出高电平信号时，说明此时该汽缸中的进气门(2)或排气门(3)以及活塞(6)存在撞击风险或进气门(2)或排气门(3)与电机(4)连接断开，如果此时电机(4)仍处于工作状态需要立即断开电机保护开关(15)，避免意外的发生。
[0019]第一级逻辑门U11接收到两个窗口比较器输出的高电平信号时通过“并”逻辑运算输出高电平信号，通过第一逻辑门U11的“并”逻辑可以让第一逻辑门U11只有在进气门(2)或排气门(3)和活塞(6)同时处于危险位置时才会输出高电平信号，其余不会发生危险情况的时候，逻辑电路(13)不会断开电机保护开关(15)，第一逻辑门U11将输出的高电平信号传给第二级逻辑门U12，同时此时如果电机(4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动气门的硬性保护装置，其特征是由气门位置传感器(1)、进气门(2)、排气门(3)、电机(4)、汽缸套(5)、活塞(6)、活塞连杆(7)、曲轴(8)、靶轮(9)、1、4缸信号工作齿(10)、2、3缸信号工作齿(11)、靶轮位置传感器(12)、逻辑电路(13)、ECU电机开关指示器(14)、电机保护开关(15)构成，气门位置传感器(1)安装在进气门(2)和排气门(3)上，电机(4)安装在进气门(2)和排气门(3)上，进气门(2)和排气门(3)安装在汽缸套(5)上，汽缸套(5)内有活塞(6)，活塞(6)下安装活塞连杆(7)，活塞连杆(7)连接至曲轴(8)，曲轴末端连接靶轮(9)，靶轮上安装1、4缸工作信号齿(10)和2、3缸工作信号齿(11)，靶轮(9)竖直方向上方安装靶轮位置传感器(12),逻辑电路(13)信号输入端由气门位置传感器(1)、靶轮位置传感器(12)、ECU电机开关指示器(14)共同组成，逻辑电路(13)输出端连接电机保护开关(15)；逻辑电路(12)中1号汽缸保护模块中的第一窗口比较器C11&C12输入端与对应气门位置传感器(1)连接，第二窗口比较器C13&C14输入端与靶轮位置传感器(12)连接，第一级逻辑门U11输入端连接第一窗口比较器C11&C12输出端和第二窗口比较器C13&C14输出端，第二级逻辑门U12输入端连接第一级逻辑门输出端U12和ECU电机开关指示器(14)，第二级逻辑门U12输出端连接NPN三极管的基极，电机保护开关(15)连接NPN三极管的集电极，NPN三极管的发射极接地，其余汽缸的电路连接同理。2.如权利要求1所述的电机驱动气门的硬性保护装置，其特征在于，所述逻辑电路包括：第一窗口比较器C11&C12，输入端连接对应汽缸的气门位置传感器(1)和电源，电源电压通过R
VH
和R
VL
分压调整高低参考电压，因四个汽缸的气门安全位置也一样，安全电压值范围为1～3V，所以四个汽缸中的R
VH
和R
VL
电阻值一样；第二窗口比较器C13&C14，输入端连接靶轮位置传感器(12)和电源，电源电压通过R
11
、R
12
、R
13
、R
14
分压调整到高低参考电压，因靶轮位置传感器(12)在1、4缸工作时和2、3缸工作时所输出的电压值不同所以R
11
、R
12
、R
13
、R
14
与R
21
、R
22
、R
23
、R
24
电阻值不同，所以设定1、4缸高低参考电压为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏岩，王本有，沈博，李小平，王忠恕，姜北平，解方喜，李盛成，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：