Система считывания положения коленчатого вала
Изобретение относится к системе (101, 201, 301) считывания положения коленчатого вала для двигателя, при этом система (101, 201, 301) считывания положения коленчатого вала содержит: импульсный диск (103, 203, 303); и датчик (105, 205, 305) положения, выполненный с возможностью обнаруживать угловое положение импульсного диска (103, 203, 303), при этом датчик (105, 205, 305) положения дополнительно выполнен с возможностью проходить через отверстие (121, 221, 321) в стенке (111, 211, 311) кожуха двигателя, причем датчик (105, 205, 305) положения имеет корпусной участок (123, 223, 323) и считывающий участок (125, 225, 325), при этом считывающий участок (125, 225, 325) находится на дальнем конце корпусного участка (123, 223, 323), при этом дальний конец корпусного участка находится рядом с импульсным диском (103, 203, 303) в установленной конфигурации, причем корпусной участок (123, 223, 323) имеет продольную ось (117, 217, 317), которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска (103, 203, 303), при нахождении в установленной конфигурации. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие относится к системе считывания положения коленчатого вала и, в частности, но не исключительно, относится к системе считывания положения коленчатого вала, содержащей импульсный диск коленчатого вала и датчик положения.
Уровень техники
Положение и частота вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания обычно подвергаются мониторингу. Информация о положении и частоте вращения коленчатого вала может использоваться для управления рабочими параметрами двигателя и/или работой компонентов, таких как топливные форсунки и/или свечи зажигания.
Положение и/или частота вращения коленчатого вала могут подвергаться мониторингу, используя импульсный диск, который соединен с вращающимся компонентом двигателя, и датчик положения, выполненный с возможностью обнаруживать угловое положение импульсного диска. Обычно, импульсный диск монтируется снаружи двигателя, например, на шкив коленчатого вала или на маховик. Датчик положения обычно монтируется перпендикулярно относительно зубьев импульсного диска для обеспечения надежного измерения положения и/или частоты вращения коленчатого вала. Такое требование накладывает ограничение на место, где импульсный диск и датчик положения могут устанавливаться относительно двигателя.
Для уменьшения общей длины двигателя, при установке в транспортное средство, может быть желательным монтировать импульсный диск внутрь двигателя. Это накладывает дополнительное ограничение на место, где датчик положения может устанавливаться.
Изложение сущности изобретения
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, предложена система считывания положения коленчатого вала для двигателя, например, двигателя внутреннего сгорания для автомобильного транспортного средства. Система считывания положения коленчатого вала содержит импульсный диск. Система считывания положения коленчатого вала содержит датчик положения, выполненный с возможностью обнаруживать угловое положение импульсного диска. Датчик положения выполнен с возможностью проходить через отверстие в стенке кожуха двигателя. Датчик положения имеет корпусной участок и считывающий участок. Считывающий участок находится на дальнем конце корпусного участка. Дальний конец корпусного участка находится рядом с импульсным диском в установленной конфигурации. Датчик положения имеет продольную ось, которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска, при нахождении в установленной конфигурации, например, когда импульсный диск соединен с коленчатым валом двигателя, а датчик положения закреплен на кожухе двигателя.
Импульсный диск может содержать множество выступов, например, зубья, проходящие аксиально и/или радиально от импульсного диска. Импульсный диск может содержать множество поверхностей импульсного диска, выполненных с возможностью быть обнаруженными датчиком положения. Поверхности импульсного диска могут быть по меньшей мере частично пленарными, например, поверхности импульсного диска могут быть по меньшей мере частично плоскими. Поверхности импульсного диска могут быть по меньшей мере частично криволинейными. Поверхности импульсного диска могут быть наклонены относительно радиальной плоскости импульсного диска.
Каждый из выступов на импульсном диске может содержать одну или более поверхностей импульсного диска. Поверхности импульсного диска и считывающая поверхность могут быть выполнены с возможностью быть обращенными друг к другу. Поверхности импульсного диска и считывающая поверхность могут быть по существу параллельными. Выступы могут иметь одинаковое поперечное сечение вдоль длины выступа, например, выступы могут иметь по существу квадратное поперечное сечение. Выступы могут иметь неодинаковое поперечное сечение вдоль длины выступа, например, выступы могут иметь в общем смысле клинообразную форму.
Считывающий участок может содержать считывающую поверхность, наклоненную относительно продольной оси датчика положения. Корпусной участок может быть ориентирован вокруг продольной оси. Корпусной участок может быть вытянутым. Считывающий участок может быть ориентирован под углом относительно корпусного участка. Считывающий участок может проходить под углом от корпусного участка в направлении от продольной оси датчика положения. Корпусной участок и считывающий участок могут быть выполнены как одно целое. Считывающий участок может соединяться, например, подвижно соединяться, с корпусным участком.
Датчик положения может быть выполнен с возможностью соединяться, например, закрепляться с возможностью снятия, с кожухом двигателя, например, блоком цилиндров. Датчик положения может представлять собой датчик на эффекте Холла. Датчик положения может представлять собой датчик оптического типа. Датчик положения может располагаться по направлению к стороне впуска двигателя.
Двигатель может содержать систему считывания положения коленчатого вала.
Импульсный диск может быть соединен с коленчатым валом двигателя. Импульсный диск может находиться между противовесом коленчатого вала и стенкой кожуха двигателя. Импульсный диск может находиться рядом с подшипником коленчатого вала. Импульсный диск может соединяться с концом коленчатого вала, ближайшим к маховику двигателя. Импульсный диск может находиться внутри кожуха двигателя. Отверстие в стенке кожуха двигателя может находиться на расстоянии от импульсного диска в направлении, заданном продольной осью коленчатого вала.
Транспортное средство может содержать систему считывания положения коленчатого вала или двигатель в соответствии с настоящим раскрытием изобретения.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего раскрытия изобретения и для того, чтобы показать более ясно, как оно может быть осуществлено в действительности, ссылка теперь будет делаться, в качестве примера, на прилагаемые чертежи, на которых:
На Фиг. 1 показан частичный поперечный разрез через пример двигателя, показывающий импульсный диск, датчик положения, блок цилиндров и коленчатый вал;
На Фиг. 2 показан вид в аксонометрии, показывающий импульсный диск Фиг. 1;
На Фиг. 3 показан частичный поперечный разрез через другой пример двигателя, показывающий импульсный диск, датчик положения, блок цилиндров и коленчатый вал;
На Фиг. 4 показан вид в аксонометрии, показывающий импульсный диск Фиг. 3;
На Фиг. 5 показан частичный поперечный разрез через дополнительный пример двигателя, показывающий импульсный диск, датчик положения, блок цилиндров и коленчатый вал;
На Фиг. 6 показан вид в аксонометрии, показывающий импульсный диск Фиг. 5; и
На Фиг. 7 показан вид в аксонометрии, показывающий импульсный диск и датчик положения Фиг. 5.
Раскрытие изобретения
На Фиг. 1 показана система 101 считывания положения коленчатого вала для двигателя автомобильного транспортного средства в соответствии с первым примером настоящего раскрытия изобретения. Система 101 считывания положения коленчатого вала содержит импульсный диск 103 и датчик 105 положения. В примере Фиг. 1, импульсный диск 103 находится внутри кожуха двигателя, например, блока цилиндров двигателя, и соединен с коленчатым валом 107 двигателя. Импульсный диск 103 размещен между противовесом 109 коленчатого вала 107 и стенкой 111 кожуха двигателя. Коленчатый вал 107 может поддерживаться посредством подшипника, находящегося в стенке 111 кожуха двигателя.
Импульсный диск 103 размещен по направлению к концу коленчатого вала 107, ближайшему к маховику двигателя (не показан). Таким образом, импульсный диск 103 тесно связан с инерцией маховика, которая снижает ускорение закручивания импульсного диска 103. Однако, импульсный диск 103 может устанавливаться в подходящем положении на двигателе, например, импульсный диск 103 может располагаться снаружи относительно двигателя и может быть соединен со шкивом коленчатого вала или маховиком.
Импульсный диск 103 содержит множество выступов, например, зубьев 113, расположенных по периметру импульсного диска 103. На Фиг. 2 зубья 113 проходят от наружной окружности импульсного диска 103 в осевом направлении и радиальном направлении, т.е. зубья 113 проходят от оси вращения импульсного диска 103 в направлении, которое является непараллельным относительно радиальной плоскости импульсного диска. В альтернативном примере, зубья 113 могут проходить аксиально и/или радиально от осевой торцевой поверхности импульсного диска 103. На Фиг. 1 и 2, зубья 113 проходят в направлении от стенки 111 кожуха двигателя. Однако, в альтернативном примере, зубья 113 могут проходить в направлении к стенке 111 кожуха двигателя. В примере, показанном на Фиг. 1 и 2, зубья 113 могут штамповать в требуемую форму во время штамповки импульсного диска 103.
Импульсный диск 103 содержит множество поверхностей 115 импульсного диска, выполненных с возможностью быть обнаруженными датчиком 105 положения. На Фиг. 1 и 2, каждый из зубьев 113 содержит поверхность 115 импульсного диска, при этом поверхность 115 импульсного диска образует оконечную торцевую поверхность каждого зуба 113. На Фиг. 1 и 2, поверхности 115 импульсного диска являются криволинейными поверхностями, имеющими постоянный радиус вокруг оси вращения импульсного диска 103. В альтернативном примере, поверхности 115 импульсного диска могут быть плоскими пленарными поверхностями, находящимися под углом относительно радиальной плоскости импульсного диска 103. Такие пленарные поверхности 115 импульсного диска могут быть перпендикулярны относительно направления, в котором зубья 113 проходят от радиальной плоскости импульсного диска 103. Однако, поверхности 115 импульсного диска могут быть любой подходящей формы, которая позволяет поверхностям 115 импульсного диска обнаруживаться датчиком 105 положения. Дополнительно или в качестве альтернативы, поверхности 115 импульсного диска могут быть по меньше мере частично углублены в тело импульсного диска 103.
На Фиг. 1, датчик 105 положения зафиксирован на кожухе двигателя и проходит через отверстие 121 в стенке 111 кожуха двигателя. Датчик 105 положения может представлять собой датчик на эффекте Холла, хотя могут использоваться альтернативные типы датчиков, которые выполнены с возможностью обнаруживать угловое положение импульсного диска, например, оптические датчики. Датчик 105 положения имеет корпусной участок 123 и считывающий участок 125. Считывающий участок 125 находится на дальнем конце корпусного участка 123. Дальний конец корпусного участка 123 находится рядом с импульсным диском 105 в установленной конфигурации. Датчик 105 положения имеет продольную ось 117, которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска 103, при нахождении в установленной конфигурации, например, когда импульсный диск 103 соединен с коленчатым валом 107 двигателя, а датчик 105 положения закреплен на стенке 111 кожуха двигателя.
В примере Фиг. 1, продольная ось 117 датчика 105 положения наклонена на около 30° относительно радиальной плоскости импульсного диска 103. Однако, в альтернативных примерах, продольная ось 117 датчика 105 положения может быть наклонена на любой подходящий угол. Наклон датчика 105 положения таким образом позволяет отверстию 121 в стенке 111 кожуха двигателя находиться на расстоянии от осевого положения импульсного диска 103. Это, в свою очередь, позволяет импульсному диску 103 находиться ближе к маховику, так как имеет место ограниченное пространство компоновки вокруг кожуха двигателя вблизи маховика. Предпочтительно, расположение датчика 105 положения, раскрытого выше, уменьшает размер компоновки двигателя.
Считывающий участок 125 содержит считывающую поверхность 119, которая выполнена с возможностью быть обращенной к поверхностям 115 импульсного диска, когда импульсный диск 103 вращается. На Фиг. 1, считывающая поверхность 119 является перпендикулярной относительно продольной оси 117 датчика 105 положения, при этом продольная ось 117 наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска 103. Таким образом, считывающая поверхность 119 может располагаться не под прямым углом относительно радиального направления импульсного диска 103.
На Фиг. 3 и 4, показан второй пример системы 201 считывания положения коленчатого вала 201 в соответствии с настоящим раскрытием изобретения. Для исключения ненужного дублирования описания и повторения текста в раскрытии изобретения, определенные признаки раскрыты относительно только одного или нескольких аспектов или вариантов осуществления изобретения. Однако, следует понимать, что, где является технически возможным, признаки, раскрытые относительно любого аспекта или варианта осуществления изобретения, также могут использоваться с любым другим аспектом или вариантом осуществления изобретения.
Как изображено на Фиг. 3 и 4, импульсный диск 203 содержит множество зубьев 213, которые проходят радиально от импульсного диска 203, например, не проходя в осевом направлении. Каждый из зубьев 213 содержит оконечную торцевую поверхность, образующую одну из поверхностей 215 импульсного диска, выполненных с возможностью, быть обнаруженными датчиком 205 положения. Датчик 205 положения имеет продольную ось 217, которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска 203. Датчик 205 положения имеет считывающую поверхность 219, которая наклонена относительно продольной оси 217 датчика 205 положения. На Фиг. 3, считывающая поверхность 219 является плоской планарной поверхностью. Однако, считывающая поверхность 219 может иметь любую подходящую форму для обеспечения возможности датчику 205 положения надежно обнаруживать поверхности 215 импульсного диска, например, считывающая поверхность 219 может быть по меньшей мере частично криволинейной.
На Фиг. 5-7, импульсный диск 303 является аналогичным импульсному диску 203 примера, показанного на Фиг. 3 и 4. Каждый из зубьев 313 содержит оконечную торцевую поверхность, образующую одну из поверхностей 315 импульсного диска, выполненных с возможностью быть обнаруженными датчиком 305 положения. Датчик 305 положения имеет продольную ось 317, которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска 303. В примере, показанном на Фиг. 5 и 7, датчик положения содержит корпусной участок 323, ориентированный вокруг продольной оси 317. Датчик 303 положения содержит считывающий участок 325, размещенный по направлению к дальнему концу корпусного участка 323, который находится ближе всего к импульсному диску 303. Считывающий участок 325 находится под углом относительно корпусного участка 323. В примере Фиг. 5 и 7, считывающий участок 325 имеет вторую продольную ось 327, которая ориентирована в радиальной плоскости импульсного диска 303. Однако, в альтернативном примере, вторая продольная ось 327 может быть ориентирована под любым подходящим углом, например, вторая продольная ось 327 может находиться под углом относительно продольной оси 317 датчика 305 положения и/или радиальной плоскости импульсного диска 303.
В примерах, показанных на Фиг. 1-7, импульсный диск 103, 203, 303 системы 101, 201, 301 считывания положения коленчатого вала соединен непосредственно с коленчатым валом. Однако, в альтернативных примерах настоящего изобретения, импульсный диск 103, 203, 303 может быть соединен с любым подходящим вращающимся компонентом двигателя, например, распределительным валом двигателя, и/или вспомогательным устройством двигателя, например, масляным насосом.
Система 101, 201, 301 считывания положения коленчатого вала может дополнительно содержать устройство управления, выполненное с возможностью получать сигнал от датчика 105, 205, 305 положения. Устройство управления может быть выполнено с возможностью определять частоту вращения коленчатого вала 107, 207, 307 на основе скорости изменения положения импульсного диска 103, 203, 303. Устройство управления может быть выполнено с возможностью выдавать сигнал управления для управления одним или более рабочими параметрами двигателя в соответствии с определенной частотой вращения коленчатого вала 107, 207, 307.
Специалистам в данной области будет понятным, что, хотя изобретение было раскрыто в качестве примера со ссылкой на один или более примеров, оно не ограничивается на раскрытых примерах, и что альтернативные примеры могут выполняться, не выходя за пределы объема изобретения, как определено прилагаемой формулой изобретения.
1. Система считывания положения коленчатого вала для двигателя, при этом система считывания положения коленчатого вала содержит:
импульсный диск; и
датчик положения, выполненный с возможностью обнаруживать угловое положение импульсного диска, при этом датчик положения дополнительно выполнен с возможностью проходить через отверстие в стенке кожуха двигателя,
отличающаяся тем, что датчик положения имеет корпусной участок и считывающий участок, при этом считывающий участок находится на дальнем конце корпусного участка, дальний конец корпусного участка находится рядом с импульсным диском в установленной конфигурации, причем корпусной участок имеет продольную ось, которая наклонена относительно радиальной плоскости импульсного диска, при нахождении в установленной конфигурации.
2. Система считывания положения коленчатого вала по п. 1, отличающаяся тем, что импульсный диск содержит множество выступов, проходящих аксиально и/или радиально от импульсного диска.
3. Система считывания положения коленчатого вала по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что импульсный диск содержит множество поверхностей импульсного диска, выполненных с возможностью быть обнаруженными датчиком положения, причем поверхности импульсного диска наклонены относительно радиальной плоскости импульсного диска.
4. Система считывания положения коленчатого вала по п. 2, отличающаяся тем, что каждый из выступов содержит поверхность импульсного диска.
5. Система считывания положения коленчатого вала по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что считывающий участок содержит считывающую поверхность, наклоненную относительно продольной оси датчика положения.
6. Система считывания положения коленчатого вала по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что корпусной участок является вытянутым.
7. Двигатель, содержащий систему считывания положения коленчатого вала, выполненную по любому из пп. 1-6.
8. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что импульсный диск соединен с коленчатым валом двигателя.
9. Двигатель по п. 8, отличающийся тем, что импульсный диск соединен с концом коленчатого вала, ближайшим к маховику двигателя.
10. Двигатель по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что импульсный диск находится между противовесом коленчатого вала и стенкой кожуха двигателя.
11. Двигатель по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что импульсный диск находится рядом с подшипником коленчатого вала.
12. Двигатель по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что отверстие в стенке кожуха двигателя находится на расстоянии от импульсного диска в направлении, заданном продольной осью коленчатого вала в установленной конфигурации.
13. Двигатель по любому из пп. 7-9, отличающийся тем, что импульсный диск находится внутри кожуха двигателя.
