專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，特別涉及一種用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)曲柄軸的基準(zhǔn)位置的曲柄角度傳感器的配置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
為了檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄角度位置，在曲柄軸上安裝一個(gè)齒圈，在齒圈上設(shè)置多個(gè)等間隔的凸部(齒)，并且在一處形成用于確定曲柄軸的基準(zhǔn)位置的缺齒部而使之成為不等間隔。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)計(jì)測(cè)凸部與凹部，并利用其比值來(lái)識(shí)別出缺齒部，即基準(zhǔn)位置，從而可以檢測(cè)曲柄角度。根據(jù)所測(cè)得的曲柄角度控制燃油噴射時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間。
在這種情況下，當(dāng)由于發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，每一個(gè)齒經(jīng)過(guò)與齒圈的例如外周面相向設(shè)置的曲柄角度傳感器時(shí)，該曲柄角度傳感器即檢測(cè)出齒的寬度以及該齒與下一個(gè)經(jīng)過(guò)的齒之間的間隔并計(jì)算出它們的比值，借此判斷其為通常位置上的齒還是缺齒部，從而檢測(cè)出該基準(zhǔn)位置。
然而，由于每一個(gè)齒都是在和發(fā)動(dòng)機(jī)一起旋轉(zhuǎn)而橫跨曲柄角度傳感器的時(shí)候被檢測(cè)出的，因此不穩(wěn)定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度會(huì)導(dǎo)致較低的檢測(cè)精度。一個(gè)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)兩周完成一個(gè)由進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程組成的循環(huán)周期。在一個(gè)上述循環(huán)周期中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)重復(fù)著在膨脹沖程增大，然后在排氣、進(jìn)氣和壓縮沖程中逐漸減小的波動(dòng)規(guī)律。特別是，發(fā)動(dòng)機(jī)停下來(lái)休息之后再重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)更大。
為了檢測(cè)曲柄的角度位置，對(duì)設(shè)在曲柄軸上的齒圈上的每一個(gè)齒的凸部(齒的寬度)和凹部(相鄰兩齒的間隔)進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)該兩者的比值判別出缺齒部。在這種情況下，由于齒的凸部和凹部的寬度之間的比值受發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)的影響，因此可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)成為曲柄角基準(zhǔn)位置的缺齒部的誤判斷。要更為可靠地確定曲柄角度基準(zhǔn)位置需要足夠的時(shí)間。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄角度檢測(cè)裝置，該裝置不受發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)的影響，并且準(zhǔn)確地檢測(cè)出基準(zhǔn)曲柄角度位置。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，在所述單缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸上固定齒圈，在該齒圈的周緣上設(shè)置等間隔的多個(gè)凸起，并在一處形成不等間隔部，該曲柄角度檢測(cè)裝置備有用來(lái)檢測(cè)設(shè)在齒圈上的各個(gè)凸起兩端的上升部和下降部的曲柄角度傳感器，該曲柄角度傳感器檢測(cè)每一個(gè)凸起的寬度和其與相鄰的凸起之間的間隔，并且計(jì)算出兩者之間的比值，以此識(shí)別所述各凸起及不等間隔部，其特征在于所述曲柄角度傳感器和不等間隔部的位置的配置使所述不等間隔部在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞接近下止點(diǎn)的時(shí)候被檢測(cè)出來(lái)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，凸起的不等間隔部是在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)中在轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小的下止點(diǎn)附近被檢測(cè)的。這就使曲柄角度基準(zhǔn)位置的檢測(cè)更具可靠性。
該結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例的特征在于如果令所述凸起的寬度為a、其與相鄰的凸起之間的間隔為b，則每一個(gè)凸起形成為b/a(當(dāng)a＜b時(shí))或者a/b(當(dāng)a＞b時(shí))等于或大于2。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于凸起的凸部和凹部的比值變大，每一個(gè)凸起的檢測(cè)精度得以提高。另外，由于不等間隔部與通常的凸起間隔的位置凸起的凸部和凹部的比值顯著不同，這樣就使得即使在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的情況下也能以良好的精度檢測(cè)出不等間隔部。若b/a(當(dāng)a＜b)或a/b(當(dāng)a＞b)小于2，則可能會(huì)降低區(qū)分凸部和凹部的精度。然而，b/a或a/b過(guò)大也會(huì)反而導(dǎo)致凸起的檢測(cè)精度降低。因此a和b的值根據(jù)齒圈的大小和凸起的數(shù)量，以及傳感器的精度等來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，在所述單缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸上固定齒圈，在該齒圈的周緣上設(shè)置等間隔的多個(gè)齒，并在一處形成缺齒部，該曲柄角度檢測(cè)裝置備有用來(lái)檢測(cè)設(shè)在齒圈上的各個(gè)齒的曲柄角度傳感器，該曲柄角度傳感器檢測(cè)每一個(gè)齒的齒寬和其與相鄰的齒之間的間隔，并且計(jì)算出兩者之間的比值，以此識(shí)別所述各齒及缺齒部，其特征在于所述曲柄角度傳感器的位置的配置使所述缺齒部在活塞接近下止點(diǎn)的時(shí)候被檢測(cè)出來(lái)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，缺齒部是在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)中在轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小的下止點(diǎn)附近被檢測(cè)的。這就使曲柄角度基準(zhǔn)位置的檢測(cè)更具可靠性。
該結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)例的特征在于如果令所述齒的齒寬為a、其與相鄰的齒之間的間隔為b，則每一個(gè)齒形成為b/a等于或大于2。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，由于每一個(gè)齒的凸部和凹部之間的比值變大，因此對(duì)每一個(gè)齒的檢測(cè)的精度得以提高。另外，由于缺齒部與每一個(gè)通常的齒的位置上的齒的凸部與凹部的比值顯著不同，這就使得即使在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的情況下，也能以良好的精度檢測(cè)出缺齒部。若b/a的低于2，則可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)各個(gè)齒的凸部與凹部的判斷精度的下降。然而，b/a過(guò)大，也會(huì)反而導(dǎo)致齒檢測(cè)精度的下降。因此a和b的值根據(jù)齒圈的大小和齒的數(shù)量，以及傳感器的精度等來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的摩托車的整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為顯示一個(gè)循環(huán)中的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度波動(dòng)曲線圖；圖4為本發(fā)明的曲柄角度傳感器檢測(cè)齒的方法的示意圖；圖5為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的在上止點(diǎn)時(shí)的位置關(guān)系說(shuō)明圖；圖6為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的在下止點(diǎn)時(shí)的位置關(guān)系說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)二輪車的整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)1為一個(gè)整合成一體的元件。該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU1的控制電路(CPU)(未顯示)接收以下輸入信號(hào)來(lái)自主開關(guān)2的開/關(guān)信號(hào)，來(lái)自曲柄角度傳感器3的曲柄脈沖信號(hào)，來(lái)自進(jìn)氣壓力傳感器4的進(jìn)氣壓力檢測(cè)信號(hào)，來(lái)自進(jìn)氣溫度傳感器5的進(jìn)氣溫度檢測(cè)信號(hào)，來(lái)自水溫傳感器6的冷卻水溫度檢測(cè)信號(hào)，來(lái)自噴嘴電壓傳感器7的控制噴嘴的電壓信號(hào)，以及來(lái)自設(shè)有數(shù)個(gè)開關(guān)SW1至SW3的開關(guān)箱8的校驗(yàn)輸入信號(hào)。此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU1還連接有電池20，接受來(lái)自電池電源的輸入。
ECU1輸出如下信號(hào)泵繼電器輸出信號(hào)至泵繼電器9用來(lái)驅(qū)動(dòng)燃油泵，噴嘴輸出信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)噴嘴10的電磁線圈，點(diǎn)火線圈輸出信號(hào)用來(lái)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈11，自動(dòng)節(jié)氣門輸出信號(hào)用來(lái)根據(jù)冷卻水的溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)節(jié)氣門12，判斷警報(bào)信號(hào)用來(lái)在檢測(cè)出異常時(shí)驅(qū)動(dòng)儀表22內(nèi)的判斷警報(bào)燈13，水溫警報(bào)信號(hào)用來(lái)在冷卻水溫度超過(guò)給定的溫度時(shí)驅(qū)動(dòng)顯示警報(bào)的水溫警報(bào)燈14，以及發(fā)動(dòng)阻斷器警報(bào)信號(hào)用來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)鑰匙的發(fā)動(dòng)阻斷器17或類似設(shè)備的操作發(fā)生異常的時(shí)候驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)阻斷器警報(bào)燈15。此外，ECU1既可以通過(guò)傳感器電源電路21輸出提供給每個(gè)傳感器的電源電壓，也可以直接輸出。
ECU1還連接于一個(gè)外部的常規(guī)通信裝置18，并能夠通過(guò)常規(guī)通信線路輸入/輸出控制數(shù)據(jù)等。該ECU1還連接于一個(gè)串行通信裝置19，并能進(jìn)行串行通信。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
四沖程單缸發(fā)動(dòng)機(jī)30在活塞31的頂部設(shè)有燃燒室32。進(jìn)氣管33和排氣管34連接于該燃燒室32并與該燃燒室32相連通。進(jìn)氣管33上設(shè)有節(jié)流閥35，而進(jìn)氣管的端部設(shè)有進(jìn)氣閥36。排氣管34的端部設(shè)有排氣閥37。標(biāo)號(hào)38所指示的是火花塞。發(fā)動(dòng)機(jī)30的氣缸周圍設(shè)有冷卻套39，冷卻套上連接有水溫傳感器6?；钊?1經(jīng)由連桿40與曲柄軸41相連。
齒圈42一體地固定于曲柄軸41上。該齒圈42設(shè)有多個(gè)等間隔的齒(凸起)43，并且在其中一處設(shè)有一個(gè)缺齒部(不等間隔部)44。系統(tǒng)中還備有用于檢測(cè)設(shè)于齒圈42上的齒43的曲柄角度傳感器(曲柄脈沖傳感器)3。該曲柄角度傳感器3檢測(cè)每一個(gè)齒43，并且發(fā)出具有對(duì)應(yīng)于齒上側(cè)的寬度的脈沖寬度的脈沖信號(hào)。在這個(gè)例子中，在12處位置上有齒43，其中一處為缺齒部44，這樣傳感器在曲柄旋轉(zhuǎn)一周中每30°一個(gè)共發(fā)出11個(gè)脈沖信號(hào)。
噴嘴10安裝于進(jìn)氣管33。燃油是用燃油泵46從燃油箱45透過(guò)過(guò)濾器47抽吸過(guò)來(lái)，在調(diào)節(jié)器48維持的恒定的燃油壓力下輸送給噴嘴10的。由ECU1(圖1)控制的點(diǎn)火線圈11與火花塞38連接。進(jìn)氣壓力傳感器4和進(jìn)氣溫度傳感器5安裝于進(jìn)氣管33，并且分別連接于ECU1。
排氣管34連接上有清潔排氣尾氣的2次空氣導(dǎo)入管49。該2次空氣導(dǎo)入管49上設(shè)有空氣截止閥50。在正常行駛或加速時(shí)等節(jié)流閥開啟的發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，該空氣截止閥50打開而導(dǎo)入2次空氣，在減速時(shí)等節(jié)流閥關(guān)閉的發(fā)動(dòng)機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，該空氣截止閥50閉合而阻斷2次空氣。
圖3為顯示在一個(gè)循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)速度波動(dòng)曲線圖。
最大的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)出現(xiàn)在壓縮沖程向膨脹沖程轉(zhuǎn)變過(guò)程當(dāng)中的壓縮上止點(diǎn)附近。在本發(fā)明中，如圖中的曲柄脈沖信號(hào)所示，缺齒部的位置(無(wú)脈沖的位置)避開該壓縮上止點(diǎn)附近，而設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小的下止點(diǎn)附近。如上所述，曲柄角度傳感器和齒圈上的缺齒部的位置的設(shè)置使缺齒部可以在下止點(diǎn)附近被檢測(cè)出來(lái)。這樣減少了由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)而產(chǎn)生誤檢測(cè)的可能性。
圖4為本發(fā)明的曲柄角度傳感器檢測(cè)齒的方法的示意圖，其中圖4(A)顯示了通常位置的齒的脈沖信號(hào)，而圖4(B)則顯示了缺齒部的脈沖信號(hào)。在上述圖形中，齒圈的凸部(齒的寬度)為10°，凹部(相鄰兩個(gè)齒的間隔)為20°。
如圖4(A)所示，曲柄脈沖的齒寬部分的長(zhǎng)度a和兩齒之間的間隔b之間的比值b/a為2。同樣如圖4(B)所示，在缺齒部，比值b/a由于兩齒之間的間隔b較大而為5。因此，通過(guò)將在ECU內(nèi)計(jì)算的b/a的比值的閾值預(yù)設(shè)在2和5的中間附近，可以可靠地判斷出缺齒部。
圖5為在上止點(diǎn)時(shí)齒圈和曲柄角度傳感器的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。
齒圈42上除缺齒部44之外每隔30°等間隔地形成有11個(gè)齒43。將活塞在上止點(diǎn)時(shí)在最高位置上的齒指定為上止點(diǎn)齒43a。該上止點(diǎn)齒43a為從曲柄角度傳感器3算起的第三個(gè)齒。缺齒部44對(duì)應(yīng)于第五個(gè)齒。該齒圈42以箭頭所指方向A旋轉(zhuǎn)，由此可以獲得如上述圖3所示的曲柄脈沖信號(hào)。在這一情況下，如圖3所示，第一轉(zhuǎn)中的第五個(gè)脈沖與第二轉(zhuǎn)中的第十七個(gè)脈沖分別對(duì)應(yīng)于缺齒部而缺少。
圖6為在下止點(diǎn)時(shí)的齒圈和曲柄角度傳感器的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。
如圖所示，當(dāng)活塞在下止點(diǎn)時(shí)，上止點(diǎn)齒43a通過(guò)最低點(diǎn)。在這一時(shí)間點(diǎn)，缺齒部44位于曲柄角度傳感器3附近(圖中的例子中，缺齒部44處于剛剛通過(guò)了曲柄角度傳感器3的位置)。如上所述，在本發(fā)明中，曲柄角度傳感器3的位置的設(shè)置使得其能夠在活塞靠近下止點(diǎn)的時(shí)候檢測(cè)出缺齒部44。
在上述實(shí)施例中說(shuō)明了齒的寬度(凸部)比相鄰兩齒之間的間隔短的情況。然而，本發(fā)明也可以應(yīng)用于齒的寬度大于相鄰兩齒之間的間隔的情況。在這種情況下，如果令凸部的寬度和其與相鄰的凸起之間的間隔分別為a和b，那么每一個(gè)凸起形成為a/b(當(dāng)a＞b時(shí))等于或大于2。
如上所述，在本發(fā)明中，缺齒部是在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)較小的下止點(diǎn)附近被檢測(cè)的。這使曲柄角度位置的檢測(cè)更為可靠。在這種情況下，如果令所述齒的寬度和其與在除缺齒部以外的位置上的相鄰的齒之間的間隔分別為a和b，那么每一個(gè)齒形成為b/a等于或大于2。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，每個(gè)齒的凸部和凹部之間的比值變大，因此每個(gè)齒的檢測(cè)精度得以提高。另外，缺齒部與通常的齒的位置上的各個(gè)齒的凸部與凹部的比值顯著不同。這就使即使在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大的情況下也能以良好的精度檢測(cè)出缺齒部。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸上固定齒圈，在該齒圈的周緣上設(shè)置等間隔的多個(gè)凸起，并在一處形成不等間隔部，該曲柄角度檢測(cè)裝置備有用來(lái)檢測(cè)設(shè)在齒圈上的各個(gè)凸起兩端的上升部和下降部的曲柄角度傳感器，該曲柄角度傳感器檢測(cè)每一個(gè)凸起的寬度和其與相鄰的凸起之間的間隔，并且計(jì)算出兩者之間的比值，以此識(shí)別所述各凸起及不等間隔部，其特征在于所述曲柄角度傳感器和不等間隔部的位置的配置使所述不等間隔部在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞接近下止點(diǎn)的時(shí)候被檢測(cè)出來(lái)。
2.據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，其特征在于如果令所述凸起的寬度為a、其與相鄰的凸起之間的間隔為b，則每一個(gè)凸起當(dāng)a＜b時(shí)的比值b/a或者當(dāng)a＞b時(shí)的比值a/b等于或大于2。
3.一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄軸上固定齒圈，在該齒圈的周緣上設(shè)置等間隔的多個(gè)齒，并在一處形成缺齒部，該曲柄角度檢測(cè)裝置備有用來(lái)檢測(cè)設(shè)在齒圈上的各個(gè)齒的曲柄角度傳感器，該曲柄角度傳感器檢測(cè)每一個(gè)齒的齒寬和其與相鄰的齒之間的間隔，并且計(jì)算出兩者之間的比值，以此識(shí)別所述各齒及缺齒部，其特征在于所述曲柄角度傳感器和缺齒部的位置的配置使所述缺齒部在活塞接近下止點(diǎn)的時(shí)候被檢測(cè)出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度檢測(cè)裝置，其特征在于如果令所述齒的齒寬為a、其與相鄰的齒之間的間隔為b，則每一個(gè)齒形成為b/a等于或大于2。
全文摘要
一種不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)影響、提高了檢測(cè)曲柄角度基準(zhǔn)位置的可靠性的曲柄角度檢測(cè)裝置。在單缸發(fā)動(dòng)機(jī)(30)的曲柄軸(41)上固定齒圈(42)，在齒圈(42)的周緣上設(shè)置等間隔的多個(gè)凸起(齒)(43)，并在一處形成不等間隔部(缺齒部)(44)，備有檢測(cè)設(shè)在齒圈(42)各凸起(43)兩端的上升部和下降部的曲柄角度傳感器(3)，該曲柄角度傳感器(3)檢測(cè)各凸起(43)的齒寬和其與相鄰?fù)蛊鹬g的間隔，并計(jì)算出兩者的比值，以此識(shí)別各凸起(43)及不等間隔部(44)，其特征在于曲柄角度傳感器(3)和不等間隔部(44)的位置配置使不等間隔部(44)在發(fā)動(dòng)機(jī)(30)的活塞(31)接近下止點(diǎn)時(shí)被檢測(cè)出來(lái)。
文檔編號(hào)F02D41/34GK1539056SQ0281528
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月19日
發(fā)明者中村友治, 山下俊彥, 彥 申請(qǐng)人:雅馬哈發(fā)動(dòng)機(jī)株式會(huì)社