发动机活塞位置和相位全工况测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，解决了能够精确测量发动机活塞的停止位置和各缸相位且能够判断发动机曲轴正反向旋转。本实用新型专利技术采用光电元件作为传感器，能在低速时产生出准确的信号，所设计的曲轴信号靶盘均布有１２８处不同的缺口，通过信号靶盘随曲轴旋转一周产生出１２８组的不同的信号，标定出活塞的绝对位置，且能够判断发动机的正反向旋转。凸轮轴信号靶盘的四个有效区域也能将发动机的相位标定出来。本实用新型专利技术所设计的测量系统不论从功能还是精度上能够满足直喷汽油机瞬时反转直接起停系统的活塞位置和发动机相位的实时监测，同时也能完成现有发动机对曲轴转速和凸轮轴相位的测量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统及测量方法，属于全工况范围内发动机活塞位置和相位的测量以及曲轴正反向旋转的判断。
技术介绍
我国车用发动机多使用电磁式转速传感器和凸轮轴相位传感器，因此无法测量发动机活塞的停止时的位置和各缸相位。目前，能够精确测量发动机活塞的停止位置和各缸相位且能够判断发动机曲轴正反向旋转的测量系统尚属空白。为了直喷汽油机瞬时反转直接起停系统的需要，要实现对活塞位置的闭环控制，活塞停止位置和发动机各缸所处的相位必须实时监测，且能够判断发动机停机前的正反向旋转。本技术不论从功能还是精度上能够满足上述这些设计要求。本技术采用光电元件作为测量部分，能够在低速时产生出准确的信号，所设计的信号靶盘均布有128处不同的缺口，所以信号靶盘随曲轴旋转一周时将产生出128组不同的信号，活塞的绝对位置被测量系统标定了出来，且能够判断发动机的正反向旋转。而且，本技术同时具备测量发动机转速和凸轮轴相位的功能，能够替代现有发动机上的转速传感器和凸轮轴相位传感器。
技术实现思路
技术问题：传统发动机对曲轴转速等信号多采用电磁感应式传感器，这种传感器的结构一般是内含一永久磁体和一个感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，包括信号靶盘、传感器、传感器支架，信号处理电路、单片机及电源电路，其特征在于，所述的信号靶盘由曲轴信号靶盘和凸轮轴信号靶盘组成，曲轴信号靶盘置于发动机皮带轮的一侧与曲轴同轴安装，并随曲轴同向旋转，凸轮轴信号靶盘与凸轮轴同轴安装，并随凸轮轴同向旋转；所述的传感器为整体槽式光电传感器，曲轴整体槽式光电传感器采用由发送器和接收器构成的七对对射式红外光电传感器，通过传感器支架上安装在发动机缸体上，凸轮轴整体槽式光电传感器采用由发送器和接收器构成的三对对射式红外光电传感器，通过传感器支架上安装在发动机的气门室罩盖内；所述的信号处理电路通过信号线将接收到的曲轴整体槽...

【技术特征摘要】
1.一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，包括信号靶盘、传感器、传感器支架，信号处理电路、单片机及电源电路，其特征在于，所述的信号靶盘由曲轴信号靶盘和凸轮轴信号靶盘组成，曲轴信号靶盘置于发动机皮带轮的一侧与曲轴同轴安装，并随曲轴同向旋转，凸轮轴信号靶盘与凸轮轴同轴安装，并随凸轮轴同向旋转；所述的传感器为整体槽式光电传感器，曲轴整体槽式光电传感器采用由发送器和接收器构成的七对对射式红外光电传感器，通过传感器支架上安装在发动机缸体上，凸轮轴整体槽式光电传感器采用由发送器和接收器构成的三对对射式红外光电传感器，通过传感器支架上安装在发动机的气门室罩盖内；所述的信号处理电路通过信号线将接收到的曲轴整体槽式光电传感器的接收器输出信号处理成方波，信号处理电路与单片机用信号线连接，将方波信号送入单片机的A/D转换成数字信号，单片机负责将数字信号给相应的变量赋，对这些变量的运算和比较，完成在全工况内发动机活塞位置和各缸相位的测量以及发动机曲轴正反向旋转的判断；所述的电源电路通过电源线对传感器、信号处理电路和单片机供电。2.根据权利要求1所述的一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，其特征在于，所述的曲轴信号靶盘的圆周上均布有128处不同的缺口，这些缺口将整个圆周平均分成128个区域，曲轴信号靶盘的缺口区域是由七个同心圆环状缺口区域组成，每个圆环区域的缺口产生的信号都影响变量a0、a1、a2、a3、a4、a5和a6的赋值，最外围的环状区域产生的信号对变量a0赋值，最靠近圆心的环状区域产生的信号对变量a6赋值，中间的五个环带的缺口产生的信号由外向内依次对变量a1、a2、a3、a4和a5赋值，当两个相邻的环带径向相邻处都有缺口时打通。3.根据权利要求1所述的一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，其特征在于，所述的曲轴信号靶盘的缺口遵照二进制数0000000至1111111逆时针递增排列挖制，挖空的缺口不遮光，红外光电传感器对外输出高电平，没有缺口则不透光，红外光电传感器对外输出低电平，做信号处理的单片机将这些高低电平的组合识别为二进制数，发动机正向旋转则这些二进制数进入递增周期，发动机反向旋转则这些二进制数进入递减周期。4.根据权利要求1所述的一种发动机活塞位置和相位全工况测量系统，其特征在于，所述的凸轮轴信号靶盘将一个圆盘以同圆心但不同半径的扇形形状划分成有四个有效区域，各有效区域分别代表发动机的四个气缸中的一个正处于压缩行程，按凸轮轴的旋转方向依次为1缸、3缸、4缸和2缸，这四个有效区域以不同的方式遮挡三对对射式光电传感器中发射器发出的光线，具体方式是当1缸处于压缩冲程时，凸轮轴信号靶盘将遮挡控制变量Q1和Q2的发射器发出的光线，不遮挡控制变量Q0的发射器发出的光线；当3缸处于压缩冲程时，凸轮轴信号靶盘将遮挡控制变量Q2...

【专利技术属性】
技术研发人员：于秀敏，许楠，何玲，宫长明，李国良，梁金广，孙平，董伟，齐万强，张允，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]