專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳感系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測(cè)一個(gè)機(jī)械元件的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的系統(tǒng)，更確切地說(shuō)，但不僅僅是，涉及一種用于檢測(cè)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的傳感器組件。
隨著電子控制內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn)，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置已日益普遍。比如，經(jīng)常檢測(cè)曲軸的角度位置或“曲柄轉(zhuǎn)角”來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)、點(diǎn)火和排氣。通過(guò)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度體現(xiàn)出來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)的速度也經(jīng)常作為一個(gè)重要的參數(shù)出現(xiàn)在各種的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)圖中。由Carpenter等人提出的No.5476082，Kowalski提出的No.5361630以及Deutsch等人提出的No.4936277等的美國(guó)專利中都提供了基于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)量的各種電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的有關(guān)背景資料。
為滿足內(nèi)燃機(jī)機(jī)動(dòng)車的日益增長(zhǎng)的精確的排放水準(zhǔn)，需要對(duì)曲柄轉(zhuǎn)角進(jìn)行高精度的測(cè)量。提供所需精度的方法之一就是使用一個(gè)具有一個(gè)傳感器和一個(gè)與該傳感器相鄰的曲軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)的參考元件的曲柄轉(zhuǎn)角檢測(cè)系統(tǒng)。傳感器用來(lái)檢測(cè)該參考元件的轉(zhuǎn)動(dòng)。
一種形式的檢測(cè)系統(tǒng)的參考元件沿其周邊具有多個(gè)有一定角度間隔的指示器，或“角度標(biāo)識(shí)”，這些指示器的結(jié)構(gòu)能夠改變一個(gè)磁場(chǎng)。當(dāng)這些指示器中的每一個(gè)通過(guò)傳感器時(shí)，傳感器就檢測(cè)出相應(yīng)的該磁場(chǎng)的變化，并產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)脈沖。通過(guò)以一個(gè)已知方式改變指示器的布置間隔就可以提供一個(gè)曲軸相關(guān)角度位置的分度。這些脈沖的速率也可以用來(lái)確定曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。由Koelle等人提出的No.5520043，Ott等人提出的No.5469823，Ott等人提出的No.5460134，Schreiber等人提出的No.4760827，Kondo等人提出的No.4442822以及由Stiller等人提出的No.4365602等美國(guó)專利中都提供了各種類型的曲柄轉(zhuǎn)角度檢測(cè)系統(tǒng)的例子。
在一個(gè)曲柄轉(zhuǎn)角度檢測(cè)系統(tǒng)裝置中，參考盤與發(fā)動(dòng)機(jī)外部的傳動(dòng)飛輪相連。而不便的是此參考盤的外部布置使得針對(duì)每一個(gè)給定發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置的不同類型都要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。因此在很多實(shí)例中，希望提供的參考盤作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分。然而將參考盤直接連接到曲軸上，需要加長(zhǎng)曲軸以提供一個(gè)合適的連接位置。
由Kowalski提出的美國(guó)專利No.5361630公開(kāi)了解決上述問(wèn)題的一種嘗試，它是在一曲軸配重上整體地提供一個(gè)指示器槽，而后此曲軸配重作為轉(zhuǎn)動(dòng)參考元件使用。但不便的是此方法仍需要對(duì)曲軸進(jìn)行大范圍的重新設(shè)計(jì)。此外，如果還需要替換或調(diào)節(jié)參考元件，則整個(gè)配重的設(shè)計(jì)還要求曲軸的拆開(kāi)。
因此，仍然有需要提供一種能夠適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明正是滿足此需要的。
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)一發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的系統(tǒng)。本發(fā)明各方面內(nèi)容具有新穎性，非顯而易見(jiàn)性，且有多種優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明的實(shí)際特征只能由所附的權(quán)利要求來(lái)確定，但這里可以對(duì)所公開(kāi)的發(fā)明的某些特性進(jìn)行簡(jiǎn)略的描述。
本發(fā)明的特性之一是一個(gè)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，它包括一個(gè)具有多個(gè)曲臂的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。該曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)參考環(huán)固定到曲臂中的一個(gè)上，隨之一同轉(zhuǎn)動(dòng)。該環(huán)圍住曲軸的一部分，并有多個(gè)按一定角度間隔設(shè)置的指示器。所述系統(tǒng)還包括一個(gè)與所述環(huán)相鄰的傳感器，它能夠檢測(cè)所述指示器并提供相應(yīng)于所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的傳感器信號(hào)。將所述環(huán)安裝到所述曲臂上，這樣就提供了一個(gè)參考結(jié)構(gòu)，而無(wú)需進(jìn)行曲軸的進(jìn)一步再設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的另一個(gè)特性是提供一個(gè)具有一個(gè)帶有多個(gè)曲臂的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參考裝置的系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)參考裝置包括至少兩個(gè)安裝到所述曲臂中的一個(gè)上的可分離部件。一個(gè)傳感器，其位置與所述曲軸相鄰，并能夠?qū)λ鰠⒖佳b置的移動(dòng)作出反應(yīng)，提供相應(yīng)于所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的傳感器信號(hào)。所述系統(tǒng)提供的參考結(jié)構(gòu)也避免了對(duì)曲軸的進(jìn)一步再設(shè)計(jì)。
在本發(fā)明的另一個(gè)附加特性中，提供了一個(gè)能夠與一個(gè)內(nèi)燃機(jī)曲軸的一個(gè)曲臂相連的調(diào)節(jié)輪，來(lái)檢測(cè)所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)，所述曲軸帶有一個(gè)能對(duì)一個(gè)磁場(chǎng)的變化作出反應(yīng)的傳感器。所述調(diào)節(jié)輪包括一個(gè)第一環(huán)形部分，該部分彎曲的跨度為一個(gè)至少為180°的第一角度，還限定了一個(gè)第一周邊齒數(shù)量，每一個(gè)齒都具有大體均勻一致的尺寸，并由大體均勻一致的分離角彼此分開(kāi)。所述調(diào)節(jié)輪還包括一個(gè)第二環(huán)形部分，該部分彎曲的跨度為一個(gè)不大于180°的第二角度，還限定了一個(gè)第二周邊齒數(shù)量，每一個(gè)齒都具有大體均勻一致的尺寸和所述第一齒數(shù)量的分離角。所述第一和第二部分每一個(gè)都限定了至少一個(gè)能夠接受一個(gè)緊固件的安裝孔，用于將其連接到所述曲臂上。所述第一和第二部分的結(jié)構(gòu)能使彼此沿一個(gè)圓形軌跡對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)所述第一和第二部分被連接到所述曲臂上時(shí)，能環(huán)繞所述發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的一部分，與此一同轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，所述第一和第二部分中的一個(gè)限定了一個(gè)相應(yīng)于一個(gè)大于所述均勻一致的分離角的分度角的分度間隙。所述部分的齒由一種能夠引起一磁場(chǎng)變化的材料制成，當(dāng)所述部分轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述磁場(chǎng)的變化可由所述傳感器檢測(cè)。所述調(diào)節(jié)輪的多部件環(huán)形結(jié)構(gòu)使圍繞所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的裝配能夠?qū)崿F(xiàn)，而無(wú)需拆卸所述曲軸。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用來(lái)檢測(cè)一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性的傳感器組件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)高精度的曲柄轉(zhuǎn)角參考元件，將其安裝到一個(gè)曲臂上，而不需要對(duì)所述曲軸進(jìn)行進(jìn)一步的再設(shè)計(jì)。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一個(gè)多件調(diào)節(jié)輪，它可被安裝到一個(gè)曲臂上，也可以被從曲臂上拆卸下來(lái)，而無(wú)需拆卸所述曲軸。
本發(fā)明的其它目的、特性、優(yōu)點(diǎn)和方面可以從本說(shuō)明書所包含的詳細(xì)的附圖和說(shuō)明中了解得很清楚。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的部分示意圖；圖2是圖1中所示裝置的調(diào)節(jié)輪和曲臂的一部分的底視圖；圖3是曲軸的一個(gè)部分的剖面正視圖，示出圖1中所示裝置的調(diào)節(jié)輪和曲臂；圖4是圖3中所示裝置的部件分解圖，為了更清楚，調(diào)節(jié)輪的緊固件被去掉；圖5是曲軸的一個(gè)部分剖面后視圖，示出圖1中所示裝置的調(diào)節(jié)輪和曲臂；圖6是圖1-5中所示的調(diào)節(jié)輪的一個(gè)剖面視圖，為了更清楚，將其從曲臂上分離下來(lái)。
為了有助于理解本發(fā)明的原理，下面將對(duì)附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)行描述，特定的語(yǔ)言符號(hào)將被用來(lái)表示相同的意思。應(yīng)該明白的是下列描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。對(duì)本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，針對(duì)所述裝置作一些改動(dòng)和進(jìn)一步的修改，對(duì)本發(fā)明的所述原理進(jìn)行更多的推廣應(yīng)用都是可以做到的。
圖1示出本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括一個(gè)帶有缸體22、一個(gè)燃料輔助系統(tǒng)23和一個(gè)缸蓋氣門組件24的發(fā)動(dòng)機(jī)20。發(fā)動(dòng)機(jī)20還包括油槽26和一個(gè)以散熱器風(fēng)扇28代表的冷卻系統(tǒng)。最好發(fā)動(dòng)機(jī)20具有6個(gè)氣缸，進(jìn)行4循環(huán)運(yùn)行；然而對(duì)已知的其它內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也是可以實(shí)現(xiàn)的。
發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)動(dòng)力鏈30，動(dòng)力鏈30包括傳動(dòng)裝置32和帶動(dòng)載荷36的驅(qū)動(dòng)軸34。在將系統(tǒng)10用于機(jī)動(dòng)車輛的應(yīng)用中，載荷36可以表示動(dòng)力車軸和相應(yīng)的接觸地面的車輪。
系統(tǒng)10還包括調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)20的各種操作的控制器40?？刂破?0在操作中通過(guò)線42與燃料輔助系統(tǒng)23相連。最好，燃料輔助系統(tǒng)23是一個(gè)電子控制的燃料泵結(jié)構(gòu)，它能以常規(guī)方式測(cè)量供給發(fā)動(dòng)機(jī)20的氣缸的燃料。線41表示燃料輔助系統(tǒng)23和發(fā)動(dòng)機(jī)20在功能上彼此相關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，也可以考慮采用其它的燃料輔助系統(tǒng)，包括，但不局限于，為每個(gè)氣缸配備的單獨(dú)操縱的燃料噴射泵。在此替換實(shí)施例中，最好每一個(gè)噴射泵都直接與控制器40相連。
控制器40還包括一個(gè)來(lái)自曲軸傳感裝置46的輸入線44。由控制器40調(diào)節(jié)的操作有發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、燃燒和排氣。這些動(dòng)作由提供給燃料輔助系統(tǒng)23的適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)控制。因此線42表示控制器40和燃料輔助系統(tǒng)23之間的一個(gè)或多個(gè)的信號(hào)通道。除了傳感器組件46之外，可以想到控制器40還接受來(lái)自包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥(未示出)的其它傳感器的輸入。具體的接口和由控制器40執(zhí)行的控制系統(tǒng)程序，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講都是已知的。
控制器40可是一個(gè)包括一個(gè)或多個(gè)元件的電子電路?？刂破?0可包括類似的數(shù)字電路、模擬電路和兩者的結(jié)合。控制器40也可以是一個(gè)可偏移的集成狀態(tài)的裝置，和混合計(jì)算機(jī)組合。然而，最好控制器40是一個(gè)已知結(jié)構(gòu)的微處理器裝置。
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體22相應(yīng)于燃燒室限定了多個(gè)氣缸筒，每一個(gè)氣缸筒都以常規(guī)方式接受一個(gè)活塞組件50。每一個(gè)活塞組件50都包括一個(gè)活塞52和樞軸相連的連接桿54。
發(fā)動(dòng)機(jī)20包括與每一個(gè)活塞組件50相連的曲軸60。曲軸60包括主軸62，主軸62由曲軸軸頸64a-64f組成，這些部分使其與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體22以常規(guī)方式保持轉(zhuǎn)動(dòng)軸承關(guān)系。活塞組件50的每一個(gè)連接桿54通過(guò)一個(gè)相應(yīng)的連桿軸頸66a-66f與曲軸60樞軸相連。連桿軸頸66a在一對(duì)曲臂70a、72a之間與曲軸60樞軸相連。曲臂70a與曲軸軸頸64a樞軸相連，曲臂72a與曲軸軸頸64b樞軸相連。其余的連桿軸頸66b-66f和曲臂70b-70f、72b-72f沿曲軸60具有相同的結(jié)構(gòu)。而且，曲臂70a-70f、72a-72f最好作為曲軸配重。曲臂70a-70f、72a-72f和連桿軸頸66a-66f能相對(duì)曲軸軸頸64a-64f轉(zhuǎn)動(dòng)，以便曲軸60能以常規(guī)方式繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸R轉(zhuǎn)動(dòng)。
一個(gè)調(diào)節(jié)輪80安裝在曲臂72a上，貼近傳感器組件46。最好，調(diào)節(jié)輪80和傳感器組件46的結(jié)構(gòu)通過(guò)輸入線44將一個(gè)相應(yīng)的曲軸60的角度位置的傳感器信號(hào)供給控制器40。此外，控制器40也可以從此信號(hào)中獲得轉(zhuǎn)速信息。最好，此速度和位置信息被控制器40用來(lái)以本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方式控制發(fā)動(dòng)機(jī)的操作。
接下來(lái)，看看圖2，圖中示出了發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)的調(diào)節(jié)輪80和曲臂72a的一個(gè)部分的底視圖。圖2描述了調(diào)節(jié)輪80和曲臂72a與傳感器組件46的相互關(guān)系的更詳細(xì)的情況。傳感器組件46穿過(guò)缸體22的壁23上的孔21。傳感器組件46的一個(gè)檢測(cè)端47與調(diào)節(jié)輪80相鄰，中間隔一間隙G。傳感器組件46在其檢測(cè)端47有一個(gè)霍爾效應(yīng)裝置45，用來(lái)探測(cè)在一磁場(chǎng)內(nèi)的變化。圖中還示出了一個(gè)將傳感器組件46固定在壁23上的固定螺栓。傳感器組件46具有與線44相連的組合式接插件49。調(diào)節(jié)輪80與曲臂72a一同轉(zhuǎn)動(dòng)，而曲臂72a是隨著曲軸60的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。在曲軸60的轉(zhuǎn)動(dòng)中，間隙G最好保持相對(duì)恒定。
再來(lái)看看圖3至圖6，它們提供了有關(guān)調(diào)節(jié)輪80與曲臂72a的結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)的情況。調(diào)節(jié)輪80通常是一個(gè)圓環(huán)形，其內(nèi)徑為R1，在圖3中示出。調(diào)節(jié)輪80包括一個(gè)第一拱形環(huán)部分82和一個(gè)第二拱形環(huán)部分92。每一個(gè)拱形部分82、92都限定了一個(gè)相應(yīng)數(shù)量的圓周齒83、93，它們分別由均勻的間隔84、94沿角度彼此分開(kāi)。每一個(gè)齒83、93具有大致相同的尺寸和形狀。類似地，每一個(gè)間隔84、94也有大致相同的尺寸和方位。這樣，調(diào)節(jié)輪80的每一個(gè)齒都與其相鄰的齒隔開(kāi)一如圖3中所示的分離角A1。此外，相應(yīng)于調(diào)節(jié)輪80的間隔84、94的調(diào)節(jié)輪80的最小外徑由半徑R2表示，相應(yīng)于調(diào)節(jié)輪80的齒83、93的調(diào)節(jié)輪80的最大外徑由半徑R3表示。部分82還限定了一個(gè)相應(yīng)于分度角A2的分度間隔85，如圖3中所示。
曲臂72a包括由周邊76限定的面74a。面74a上有一個(gè)用來(lái)接受輪80的凹槽77和多個(gè)向其上固定輪80的帶螺紋的固定孔78。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)軸R與圖3至5的視圖平面垂直，所以在這些圖中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸R以一個(gè)樞軸點(diǎn)P來(lái)表示。垂直軸X、Y在點(diǎn)P相交，并從這一點(diǎn)向外伸展。值得注意的是，面74a相對(duì)于樞軸點(diǎn)P、軸R、軸X和軸Y對(duì)稱。輻板72a也有一個(gè)面74b。面74b位于輻板72a的一側(cè)，即具有面74a的相對(duì)側(cè)。面74b如圖2和5所示，同樣也是對(duì)稱布置的。部分82上有一個(gè)安裝孔86。同樣，部分92也有一個(gè)安裝孔96。輪80的安裝孔86、96與曲臂72a上的相應(yīng)的螺紋孔78對(duì)準(zhǔn)。一旦對(duì)準(zhǔn)之后，螺栓88、98就穿過(guò)螺紋孔86、96擰入孔78中，從而將輪80固定在曲臂72a上，如圖3中所示。固定之后，輪80為大致圓環(huán)形，其正好跟隨繞曲軸60的大致圓形軌跡運(yùn)動(dòng)。部分82包括固定在曲臂72a上的端部93a，固定在曲臂72a上的端部93b，和一個(gè)位于端部93a和端部93b之間的中間拱形部分93c。部分93c延伸通過(guò)配重72a的周邊76。輪80的多部件結(jié)構(gòu)使部分82、92能夠圍住曲軸60的一部分而無(wú)需拆卸曲軸60或穿過(guò)一個(gè)越過(guò)曲軸的一端的參考部件來(lái)安裝或移動(dòng)。通過(guò)圍住曲軸，可以很容易地提供曲軸位置的高分辨率系數(shù)。
參見(jiàn)圖6，圖中示出了相對(duì)于部分82、92的傾斜安裝表面81、91。這些表面的傾斜角最好在20°～25°的范圍內(nèi)，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，也可以適當(dāng)改變。在部分92上，一個(gè)典型的安裝孔86的角度定位以相對(duì)于一個(gè)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸R平行的軸的角度A3示出。最好角度A3大致等于傾斜角。
在輪80的一個(gè)最佳實(shí)施例中，分離角A1不大于25°，分度角A2至少比角A1大25％，以提供一個(gè)適當(dāng)?shù)那D(zhuǎn)角和速度的高度精確的分辨率。在此實(shí)施例中，軌跡S1繞點(diǎn)P擴(kuò)展的角度至少為180°，而軌跡S2繞點(diǎn)P擴(kuò)展的角度不大于180°，這些角度相當(dāng)于一個(gè)半徑繞點(diǎn)P轉(zhuǎn)動(dòng)從每一個(gè)部分82、92的一端到另一端所掠過(guò)的角度。
在圖1至6所示的更佳實(shí)施例中，角度A1大約為10°，角度A2大約為25°，部分82限定了大約27個(gè)尺寸相同的齒83，部分92限定了大約8個(gè)尺寸相同的齒93。在此更佳的實(shí)施例中，軌跡S1繞點(diǎn)P擴(kuò)展的角度為280°，軌跡S2繞點(diǎn)P擴(kuò)展的角度為80°。
在操作中，傳感器組件46提供了一個(gè)磁場(chǎng)，并且霍爾效應(yīng)裝置45相應(yīng)于在此磁場(chǎng)內(nèi)的改變產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。輪80的齒83、93由一種材料制成，這種材料能夠在當(dāng)其與曲臂72a和曲軸60一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，改變霍爾效應(yīng)裝置45的磁場(chǎng)。由于每一個(gè)齒83、93都通過(guò)檢測(cè)端47，一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)作為磁場(chǎng)改變的結(jié)果由霍爾效應(yīng)裝置45產(chǎn)生。最好，最終信號(hào)被調(diào)整為提供一系列的相對(duì)于時(shí)間的脈沖，在此模式下的每一個(gè)脈沖都代表一個(gè)齒，當(dāng)其通過(guò)傳感器組件46的檢測(cè)端47時(shí)。
由一般的均勻齒83、93和相應(yīng)的間隙84、94提供的信號(hào)模式通常與相應(yīng)的分度間隙85的信號(hào)模式是有區(qū)別的。這樣的結(jié)果是分度間隙85為曲軸60的每一次轉(zhuǎn)動(dòng)提供一個(gè)角度參考點(diǎn)，這可以被控制器40利用，為系統(tǒng)10的控制提供方便。在一個(gè)實(shí)施例中，分度間隙85的位置可以與一個(gè)選取的活塞組件50的上死點(diǎn)(TDC)保持一個(gè)預(yù)定的位置關(guān)系，來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)。－－因?yàn)樵谝粋€(gè)四循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，一個(gè)給定活塞組件的每一個(gè)燃燒排氣工序，曲軸都要轉(zhuǎn)動(dòng)兩次。而且，由于齒83、93和間隙84、94的均勻一致性，控制器40可以很容易地在每一個(gè)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)期間探測(cè)曲軸60速度的很小變化。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以使用更多或更少的齒和具有不同立體模式的齒以適應(yīng)所采用的系統(tǒng)的需要。
最好，輪80的齒83、84由可很容易地探測(cè)磁場(chǎng)的變化的黑色金屬材料制成。此外，如圖1所示，調(diào)節(jié)輪80和傳感器組件46最好位于一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)20的最后的活塞組件50相關(guān)聯(lián)的曲臂上。已發(fā)現(xiàn)將輪80安裝在此位置與將其安裝在前面的輻板70b～70f或72b～72f中的一個(gè)上相比，發(fā)動(dòng)機(jī)20的扭矩所引起的傳感器噪音較小。在其它的實(shí)施例中，輪80也可以沿曲軸60布置在不同的位置上。
除了一種齒間隙的布置外，還可以有其它類型的適合所選定的傳感器的特殊類型的指示器和標(biāo)識(shí)器。例如，在Fernquist等人的美國(guó)專利No.4155430中，被分別極化的磁鐵埋入一個(gè)參考元件中，作為指示器使用。此外，除了霍爾效應(yīng)裝置之外，在其它實(shí)施例中，也可以使用其它類型的傳感器，包括但不局限于，感應(yīng)的和磁阻的傳感器。同樣，在其它的實(shí)施例中，沒(méi)有必要為了提供所需精度，用一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)完全圍繞曲軸60，也沒(méi)有必要包括一個(gè)參考間隙或使用一個(gè)環(huán)形的參考元件。而且，在替換實(shí)施例中，一個(gè)單件的參考裝置，與多件的調(diào)節(jié)輪80相對(duì)，可以安裝在一個(gè)曲臂上。另外，還可以想象到系統(tǒng)10可以與其它的轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)，如一個(gè)曲軸檢測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
在本說(shuō)明書中引用的所有的出版物、專利和專利申請(qǐng)?jiān)谶@里僅作參考用，就如同每一個(gè)單個(gè)的出版物、專利和專利申請(qǐng)被分別單獨(dú)地指明作為參考文獻(xiàn)并顯示出一樣。
在附圖和前面的說(shuō)明中，已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和描述，但應(yīng)認(rèn)為這些解釋和描述是說(shuō)明性的，并沒(méi)有特征限定作用，應(yīng)該理解的是僅顯示并說(shuō)明了一個(gè)最佳實(shí)施例，所有的在本發(fā)明宗旨范圍內(nèi)的改動(dòng)和變化都是屬于被保護(hù)的。
權(quán)利要求
1.一個(gè)控制系統(tǒng)，包括(a)一個(gè)帶有具有多個(gè)曲臂的曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述曲軸的結(jié)構(gòu)是使其在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作期間能夠繞一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)通過(guò)至少一個(gè)緊固件安裝到所述曲臂中的一個(gè)上的并隨之一道旋轉(zhuǎn)的一個(gè)第一拱形部分，所述第一部分跨度為圍繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的第一角度，并包括指示器的一個(gè)第一數(shù)量；(c)一個(gè)傳感器，其位置與所述曲軸相鄰并能夠檢測(cè)所述第一指示器，用來(lái)提供與所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性相應(yīng)的傳感器信號(hào)；和(d)一個(gè)控制器，在操作中與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連，并對(duì)所述傳感器作出反應(yīng)，在所述傳感器信號(hào)的作用下，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)所述控制信號(hào)而動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)特性是指所述曲軸的至少一個(gè)相關(guān)的位置或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述指示器包括有多個(gè)周邊齒，以改變磁場(chǎng)，所述傳感器包括一個(gè)霍爾效應(yīng)裝置，用來(lái)檢測(cè)此磁場(chǎng)的改變。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一角度大于275°。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一角度小于85°。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述曲臂之一限定構(gòu)成一個(gè)具有一個(gè)繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸的周邊的非對(duì)稱面；所述第一部分具有一個(gè)安裝到所述面上的第一端部，一個(gè)安裝到所述面上的第二端部和一個(gè)在所述第一和第二端部之間的拱形部分；和所述拱形部分延伸通過(guò)所述非對(duì)稱面的周邊。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)安裝到所述曲臂中的一個(gè)上的第二環(huán)形環(huán)部分，所述第二部分包括一個(gè)第二指示器數(shù)量，所述第一和第二部分組合在一起，基本上環(huán)繞所述曲軸的一部分。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一角度大于180°，所述第一指示器包括一個(gè)第一周邊齒數(shù)量，每一個(gè)都以一個(gè)大體均勻一致的分離角與另一個(gè)分開(kāi)，并且所述第一部分限定了一個(gè)分度間隙，該分度間隙的跨度為一個(gè)大于所述大體均勻一致的分離角的角度。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二部分的跨度為一個(gè)繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸、小于180°的第二角度，并且所述第二指示器包括一個(gè)第二周邊齒數(shù)量，每一個(gè)都以所述第一齒的大體均勻一致的分離角與另一個(gè)分開(kāi)。
10.一個(gè)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，包括(a)一個(gè)帶有多個(gè)曲臂的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，所述曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)一個(gè)安裝到所述曲臂中的一個(gè)上與此一同轉(zhuǎn)動(dòng)的參考環(huán)，所述環(huán)圍住所述曲軸的一部分，并有多個(gè)有一定角度間隔的指示器；和(c)一個(gè)傳感器，與所述環(huán)相鄰并能夠檢測(cè)所述指示器，以提供一個(gè)與一個(gè)所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性相應(yīng)的傳感器信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)控制器，在操作中與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連，并對(duì)所述傳感器作出反應(yīng)，為發(fā)動(dòng)機(jī)的操作產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)特性是指所述曲軸的至少一個(gè)相關(guān)的位置或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)包括一個(gè)第一拱形部件和一個(gè)第二拱形部件，所述第一拱形部件和第二拱形部件彼此之間相互分離。
14.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)限定了多個(gè)周邊齒，以改變一個(gè)磁場(chǎng)，所述傳感器包括一個(gè)霍爾效應(yīng)裝置，用來(lái)檢測(cè)此磁場(chǎng)的改變。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，還包括多個(gè)緊固件，并且所述環(huán)限定了多個(gè)安裝孔，每一個(gè)都用來(lái)接受一個(gè)相應(yīng)的所述緊固件中的一個(gè)，以將所述環(huán)安裝到所述曲臂的所述一個(gè)上。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于所述環(huán)包括一個(gè)限定了第一對(duì)所述安裝孔的第一拱形部件和一個(gè)限定了第二對(duì)所述安裝孔的第二拱形部件。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述曲臂之一限定了一個(gè)面，所述面具有一個(gè)圍繞所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的周邊，所述面相對(duì)于所述軸是非對(duì)稱的，所述面限定了多個(gè)與所述安裝孔相對(duì)應(yīng)的螺紋孔，將所述緊固件在每一個(gè)上擰入，穿過(guò)相應(yīng)的所述安裝孔中的一個(gè)，并與相應(yīng)的所述孔中的一個(gè)螺紋嚙合，以將所述環(huán)安裝到所述面上，當(dāng)這樣安裝時(shí)，所述環(huán)有一部分延伸通過(guò)所述周邊。
18.一個(gè)連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸的一個(gè)曲臂上的調(diào)節(jié)輪，用來(lái)檢測(cè)帶有一個(gè)能對(duì)一個(gè)磁場(chǎng)的變化作出反應(yīng)的傳感器的所述曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)，包括一個(gè)第一環(huán)形部分，其彎曲的跨度為一個(gè)不大于180°的第二角度，并且限定了第二周邊齒數(shù)量，每一個(gè)齒都具有一個(gè)大體均勻一致的尺寸，并以一個(gè)大體均勻一致的分離角彼此分離；一個(gè)第二環(huán)形部分，其彎曲的跨度為一個(gè)至少為180°的第一角度，并且限定了第一周邊齒數(shù)量，每一個(gè)齒都具有一個(gè)大體均勻一致的尺寸和所述第一周邊齒數(shù)量的分離角；和其中所述第一和第二部分每一個(gè)都限定了至少一個(gè)安裝孔，以接受一個(gè)緊固件，將其連接到所述曲臂上，當(dāng)所述第一和第二部分被連接到所述曲臂上并與之一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述第一和第二部分的結(jié)構(gòu)便于使其沿一圓形軌跡上彼此對(duì)齊，以環(huán)繞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的一部分，所述第一和第二部分中的一個(gè)限定了一個(gè)分度間隙，該分度間隙相應(yīng)于一個(gè)大于所述大體均勻一致的分離角的分度角，并且所述第一齒數(shù)量和所述第二齒數(shù)量每一個(gè)都包括一種能夠產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)變化的材料，當(dāng)所述第一和第二部分與所述曲臂一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該磁場(chǎng)變化可由所述傳感器檢測(cè)。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一角度至少為275°，所述第二角度不大于85°。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述大體均勻一致的分離角大約為10°。
21.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一部分限定了所述分度間隙，并且所述分度角為大約20°。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一齒數(shù)量大約為27，所述第二齒數(shù)量大約為8。
23.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一角度至少為275°，所述第二角度不大于85°，所述大體均勻一致的分離角大約為10°，所述分度角大約為20°，所述第一齒數(shù)量大約為27，所述第二齒數(shù)量大約為8。
24.一個(gè)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，包括(a)一個(gè)帶有多個(gè)曲臂的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，所述曲軸在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間轉(zhuǎn)動(dòng)；(b)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)參考裝置，包括至少兩個(gè)可分離的部件，所述兩個(gè)可分離部件安裝到所述曲臂中的一個(gè)上，并與之一同轉(zhuǎn)動(dòng)。(c)一個(gè)傳感器，與所述曲軸相鄰并能夠?qū)λ鰠⒖佳b置的移動(dòng)作出反應(yīng)，以提供一個(gè)與一個(gè)所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性相應(yīng)的傳感器信號(hào)。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述至少兩個(gè)可分離部件的每一個(gè)限定構(gòu)成至少一個(gè)安裝孔，用來(lái)接受一個(gè)相應(yīng)的緊固件，以將其安裝到所述曲臂中的所述一個(gè)上。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述裝置大體為圓形的，并且環(huán)繞所述曲軸的一部分。
27.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述裝置限定了多個(gè)有一定角度間隔的周邊齒，以改變一個(gè)磁場(chǎng)，所述傳感器包括一個(gè)霍爾效應(yīng)元件，用來(lái)檢測(cè)所述磁場(chǎng)的改變。
28.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，還包括一個(gè)控制器，在操作中與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連，并對(duì)所述傳感器作出反應(yīng)，在一個(gè)所述傳感器信號(hào)的作用下，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，以操縱所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
29.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)特性是指所述曲軸的至少一個(gè)角度位置或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
30.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于所述曲臂中的所述一個(gè)限定了一個(gè)面，所述面具有一個(gè)圍繞所述曲軸的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的周邊，所述面相對(duì)于所述軸是非對(duì)稱的，所述參考裝置被安裝到所述面上，并有一部分延伸通過(guò)所述面的周邊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng),包括一個(gè)帶有多個(gè)曲臂的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。一個(gè)參考環(huán)被安裝到所述曲臂中的一個(gè)上,并與之一同轉(zhuǎn)動(dòng)。該環(huán)環(huán)繞所述曲軸并有多個(gè)具有一定角度間隔的指示器。一個(gè)傳感器與所述環(huán)相鄰,并檢測(cè)所述指示器,以提供與所述曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性相對(duì)應(yīng)的傳感器信號(hào)。所述環(huán)可以包括有多于一個(gè)的部件,以利于安裝和拆卸而無(wú)需拆卸曲軸。所述指示器可以通過(guò)限定多個(gè)由傳感器檢測(cè)的周邊齒來(lái)提供。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1184256SQ9712135
公開(kāi)日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1997年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者S·安特利夫, 阿爾蘇佩, B·J·麥金萊 申請(qǐng)人:卡明斯發(fā)動(dòng)機(jī)公司