CN103388527A - 一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统 - Google Patents

Abstract

一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，用于解决发动机快速启动的问题。它包括发动机飞轮、曲轴位置锁止机构、曲轴位置传感器、曲轴信号盘和发动机ECU，所述曲轴位置锁止机构包括锁紧齿轮、传动轴、锁紧轮、电磁阀、牵引推杆、牵引盘、回位弹簧和机体外壳，所述锁紧齿轮安装在传动轴前端，所述传动轴与锁紧轮配装，所述电磁阀布置在牵引盘前面，所述牵引盘与牵引推杆后端固定装配，所述牵引推杆前端穿过锁紧轮后与锁紧齿轮配装，所述回位弹簧套装在机体外壳的内腔中。本发明具有结构简单、性能稳定的特点，它有助于提升车辆动力迅速响应性能，使车辆在停车等候时可将发动机熄火，不仅能降低车辆油耗，而且能减少了尾气的排放。

Description

一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统

技术领域

本发明涉及一种发动机曲轴位置限定系统，尤其是一种在汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，属于内燃机技术领域。 

背景技术

在城市道路上行驶的汽车，经常会遇到红灯及其它短暂停车等候情况，由于现有的发动机存在启动延迟现象，因此在较短的停车等候时间内发动机处于怠速运行状态，这样就白白消耗一定量的燃油，如果能够解决发动机的启动延迟问题，使发动机在接收工作指令后迅速启动，那么车辆在停车等候时，就可将发动机熄火，不仅能显著降低车辆油耗，而且能减少尾气的排放，提高车辆的经济性能和排放性能。 

为了提升车辆动力迅速响应性能，需对发动机熄火后处于压缩行程（曲轴转角180°范围）的活塞位置进行检测，使发动机ECU能够准确控制发动机启动状态的喷油和点火时机，因此现有技术中在发动机飞轮上额外安装了6个叶片和两个曲轴转角位置传感器，在发动机飞轮外周每隔30°转角设置一个叶片，两个活塞位置传感器按15°相位差布置。这样，两个传感器信号将每隔15°转角交替出现。通过分析发动机停机时检测的传感器信号，能够判断曲轴在15°转角误差范围内的停止位置。 

上述解决方案虽然为发动机ECU准确控制发动机启动状态的喷油和点火时机提供了信息支持，但没有对最适于发动机快速启动的活塞位置进行控制，因此不能彻底改变发动机启动延迟现象。对于目前采用缸内直喷技术的汽油机而言，它可以在发动机停转情况下，利用高喷射压力及与活塞顶面形状和活塞位置相配合，于火花塞处形成可燃混合气，这样有助于快速起动技术成为现实，而其解决问题的关键也是对曲轴停止位置的控制。公开号为202743039U的中国专利提供了一种用于汽车混合动力装置的发动机锁止机构，它主要由吸合和保持线圈、拨叉、啮合齿轮、前端盖、回位弹簧、滑键轴、壳体、后端盖组成；它充分利用发动机的起动机零件和安装位置；吸合和保持线圈通电，通过拨叉拨动使得啮合齿轮同发动机飞轮外齿圈啮合，发动机不能转动；吸合和保持线圈断电，在回位弹簧的作用下，啮合齿轮同发动机飞轮外齿圈解除啮合。该机构适用于使用双行星排和双电机的油电混合动力装置中，能够实现对发动机转动的锁止。但此项专利技术主要解决的是油电混合动力装置的切换问题，并且对啮合齿轮与发动机飞轮外齿圈的啮合过程不能进行柔性化控制，在发动机飞轮没有彻底停止运转时与啮合齿轮刚性接触，会对发动机飞轮轮齿造成损坏。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种结构简单、性能可靠，有助于提升车辆动力迅速响应性能的汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统。 

本发明所述问题是以下述技术方案实现的： 

一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，它包括发动机飞轮、曲轴位置锁止机构、曲轴位置传感器、曲轴信号盘和发动机ECU，所述曲轴位置锁止机构包括锁紧齿轮、传动轴、锁紧轮、电磁阀、牵引推杆、牵引盘、回位弹簧和机体外壳，所述锁紧齿轮安装在传动轴前端，所述传动轴与锁紧轮配装，所述电磁阀布置在牵引盘前面，所述牵引盘与牵引推杆后端固定装配，所述牵引推杆前端穿过锁紧轮后与锁紧齿轮配装，所述回位弹簧套装在机体外壳的内腔中。

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述锁紧齿轮前端设置与发动机飞轮轮齿匹配的锁紧齿，在其后端面上设有环形沟槽，所述环形沟槽与牵引推杆前端匹配，锁紧齿轮通过花键孔与传动轴装配。 

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述锁紧轮由锁紧轮外壳、轴套和一组弹簧顶珠组件组成，所述锁紧轮外壳为空腔圆柱体结构，在锁紧轮外壳中心部位以间隙配合方式嵌装轴套，所述弹簧顶珠组件均布在锁紧轮外壳空腔圆柱体内腔中，它们与轴套的外侧壁压紧配合。 

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述传动轴前端设置花键，所述花键与锁紧齿轮的花键孔配装，在传动轴上套装第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承均安装在机体外壳的内腔中。 

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述牵引盘为圆盘结构，在牵引盘的中心位置处设置传动轴穿过孔，所述传动轴穿过孔与传动轴间隙配合装配。 

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述回位弹簧一端与牵引盘后端面抵触，另一端与机体外壳内底面抵触。 

上述汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，所述电磁阀由发动机ECU控制，所述发动机ECU输入端与曲轴位置传感器及停车按钮连接，所述曲轴位置传感器与设置在发动机曲轴前端的曲轴信号盘匹配。 

本发明的发动机ECU根据曲轴位置传感器信号检测到发动机熄火后曲轴处于不能维持两转惯性运行状况后，在曲轴信号盘运转至设定的停车位置时，发动机ECU控制电磁阀通电，电磁阀线圈的产生磁力克服回位弹簧的拉力带动牵引盘向前运动，牵引盘通过牵引推杆推动锁紧齿轮运动，通过牵引杆前端与锁紧齿轮后端面上环形沟槽配合，实现锁紧齿轮与发动机飞轮轮齿的啮合，并且通过锁紧轮中的弹簧顶珠组件限制传动轴的旋转，从而实现对发动机飞轮的锁止作用，使发动机曲轴停止在最有利于发动机快速启动的位置；当发动机需要重新起动时，电磁阀断电，牵引盘在回位弹簧的作用下回到初始位置，并且带动锁紧齿轮轴向后移动，使锁紧齿轮与发动机飞轮脱离，发动机挣脱束缚，在发动机ECU控制下喷油、点火，实现再起动。本发明具有结构简单、性能稳定的特点，它有助于提升车辆动力迅速响应性能，使车辆在停车等候时可将发动机熄火，不仅能显著降低车辆油耗，而且能减少尾气的排放，提高车辆的经济性能和排放性能。 

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。 

图1是本发明与发动机曲轴及发动机飞轮位置关系示意图； 

图2是本发明爆炸结构图；

图3是锁紧齿轮结构示意图；

图4是锁紧轮主视图；

图5是图4的A-A剖面结构示意图；

图6是图4中B-B剖面结构示意图；

图7是传动轴结构示意图；

图8是牵引盘及牵引推杆示意图；

图9是本发明的电磁阀控制原理示意图。

图中各标号清单为：1、发动机飞轮，2、曲轴位置锁止机构 ，2-1、锁紧齿轮，2-1-1、锁紧齿，2-1-2、环形沟槽，2-1-3、花键孔，2-2、传动轴，2-2-1、花键，2-3、锁紧轮，2-3-1、弹簧顶珠组件，2-3-2、轴套，2-3-3、锁紧轮外壳，2-4、电磁阀，2-5、牵引推杆，2-6、牵引盘，2-6-1、传动轴穿过孔，2-7、回位弹簧，2-8、机体外壳，2-9、第一轴承，2-10、第二轴承，3、曲轴位置传感器，4、发动机ECU，5、停车按钮，6、启动电机，7、曲轴信号盘，8、发动机曲轴。 

具体实施方式

参看图 1、图2，本发明包括发动机飞轮1、曲轴位置锁止机构2、曲轴位置传感器3、曲轴信号盘7和发动机ECU 4，所述曲轴位置锁止机构2包括锁紧齿轮2-1、传动轴2-2、锁紧轮2-3、电磁阀2-4、牵引推杆2-5、牵引盘2-6、回位弹簧2-7和机体外壳2-8，所述锁紧齿轮2-1安装在传动轴2-2前端，所述传动轴2-2与锁紧轮2-3配装，所述电磁阀2-4布置在牵引盘2-6前面，所述牵引盘2-6与牵引推杆2-5后端固定装配，所述牵引推杆2-5前端穿过锁紧轮2-3后与锁紧齿轮2-1配装，所述回位弹簧2-7套装在机体外壳2-8的内腔中。 

参看图3，本发明的锁紧齿轮2-1通过花键孔2-1-3与传动轴2-2装配，在锁紧齿轮2-1前端设置与发动机飞轮1轮齿匹配的锁紧齿2-1-1，在其后端面上设有环形沟槽2-1-2，所述环形沟槽2-1-1与牵引推杆2-5前端匹配，锁紧齿轮2-1通过该环形沟槽2-1-1与两根牵引推杆2-5相连，牵引推杆2-5可以带动锁紧齿轮2-1沿着传动轴2-2作轴向运动，在锁紧齿轮2-1转动时，牵引推杆2-5在环形沟槽2-1-1中相对于锁紧齿轮2-1滑动，而不会随锁紧齿轮2-1转动。 

参看图4、图5、图6，本发明的锁紧轮2-3由锁紧轮外壳2-3-3、轴套2-3-2和一组弹簧顶珠组件2-3-1组成，所述锁紧轮外壳2-3-3为空腔圆柱体结构，在锁紧轮外壳2-3-3中心部位以间隙配合方式嵌装轴套2-3-2，所述弹簧顶珠组件2-3-1均布在锁紧轮外壳2-3-3空腔圆柱体内腔中，它们与轴套2-3-2的外侧壁压紧配合，所述轴套2-3-2为可拆除零件，在曲轴位置锁止机构2装配时，首先将锁紧轮2-3安装在传动轴2-2的指定位置，然后将轴套2-3-2抽出，在弹簧顶珠组件2-3-1的作用下，传动轴2-2被压紧。 

参看图7，本发明的传动轴2-2前端设置花键2-2-1，所述花键2-2-1与锁紧齿轮2-1的花键孔2-1-3配装，在传动轴2-2上套装第一轴承2-9和第二轴承2-10，所述第一轴承2-9和第二轴承2-10均安装在机体外壳2-8的内腔中。 

参看图8，本发明的牵引盘2-6为圆盘结构，在牵引盘2-6中心位置处设置传动轴穿过孔2-6-1，所述传动轴穿过孔2-6-1与传动轴2-2间隙配合装配。 

参看图1、图9，本发明的电磁阀2-4由发动机ECU 4控制，所述发动机ECU 4输入端与曲轴位置传感器3及停车按钮5连接，所述曲轴位置传感器3与设置在发动机曲轴前端的曲轴信号盘7匹配。 

参看图1～图9，本发明的优选实施例是在直喷发动机中加装曲轴位置锁止机构2，并将其与发动机飞轮配装。在发动机进入怠速状态后，发动机ECU 4将根据停车指令、发动机是否已经停油熄火等情况，判断是否控制曲轴位置锁止机构2动作。确认停车命令后，发动机ECU 4根据曲轴位置传感器3传递的信号，判断此刻发动机各缸的位置。由于机械系统响应会有一定的延迟时间，因此，ECU给出的启停系统的响应信号需要有一定的提前量，以使得机械系统响应后能够使得气缸中活塞停在便于发动机再次启动的最佳的位置处。 

在发动机ECU 4给出停车锁死指令后，电磁阀2-4通电，所产生的磁力带动牵引盘2-6运动，牵引盘2-6带动与其固定装配的牵引推杆2-5运动，由于牵引推杆2-5前端与锁紧齿轮2-1的环形沟槽2-1-2配装，因此，牵引推杆2-5将推动锁紧齿轮2-1在花键7上沿传动轴2-2做轴向移动。传动轴2-2由均匀布置的四组锁紧轮2-3的弹簧顶珠组件2-3-1压紧，锁紧轮2-3能够在一定程度上限制传动轴2-2的转动，但又不至于完全将其锁死。当传动轴上的扭矩超过某一定值时，传动轴可以克服弹簧顶珠组件2-3-1的限制继续转动，而不至于出现完全抱死的现象。因此，锁紧齿轮2-1能与处于旋转状态的发动机飞轮柔性啮合，快速停止发动机飞轮的转动，使发动机曲轴8停止在便于发动机再次启动的最佳位置处。 

当发动机曲轴彻底停止转动后，发动机ECU 4再次发出解除锁止指令，此时，电磁阀2-4断电，电磁力消失。牵引盘2-6在回位弹簧2-7的弹力作用下回到初始位置，同时带动锁紧齿轮2-1与发动机飞轮1脱离。发动机随时可以重新快速启动。 

Claims (7)

1.一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，它包括发动机飞轮（1）、曲轴位置锁止机构（2）、曲轴位置传感器（3）、曲轴信号盘（7）和发动机ECU（4），所述曲轴位置锁止机构（2）包括锁紧齿轮（2-1）、传动轴（2-2）、锁紧轮（2-3）、电磁阀（2-4）、牵引推杆（2-5）、牵引盘（2-6）、回位弹簧（2-7）和机体外壳（2-8），所述锁紧齿轮（2-1）安装在传动轴（2-2）前端，所述传动轴（2-2）与锁紧轮（2-3）配装，所述电磁阀（2-4）布置在牵引盘（2-6）前面，所述牵引盘（2-6）与牵引推杆（2-5）后端固定装配，所述牵引推杆（2-5）前端穿过锁紧轮（2-3）后与锁紧齿轮（2-1）配装，所述回位弹簧（2-7）套装在机体外壳（2-8）的内腔中。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述锁紧齿轮（2-1）前端设置与发动机飞轮（1）轮齿匹配的锁紧齿（2-1-1），在其后端面上设有环形沟槽（2-1-2），所述环形沟槽（2-1-1）与牵引推杆（2-5）前端匹配，锁紧齿轮（2-1）通过花键孔（2-1-3）与传动轴（2-2）装配。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述锁紧轮（2-3）由锁紧轮外壳（2-3-3）、轴套（2-3-2）和一组弹簧顶珠组件（2-3-1）组成，所述锁紧轮外壳（2-3-3）为空腔圆柱体结构，在锁紧轮外壳（2-3-3）中心部位以间隙配合方式嵌装轴套（2-3-2），所述弹簧顶珠组件（2-3-1）均布在锁紧轮外壳（2-3-3）空腔圆柱体内腔中，它们与轴套（2-3-2）的外侧壁压紧配合。

4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述传动轴（2-2）前端设置花键（2-2-1），所述花键（2-2-1）与锁紧齿轮（2-1）的花键孔（2-1-3）配装，在传动轴（2-2）上套装第一轴承（2-9）和第二轴承（2-10），所述第一轴承（2-9）和第二轴承（2-10）均安装在机体外壳（2-8）的内腔中。

5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述牵引盘（2-6）为圆盘结构，在牵引盘（2-6）中心位置处设置传动轴穿过孔（2-6-1），所述传动轴穿过孔（2-6-1）与传动轴（2-2）间隙配合装配。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述回位弹簧（2-7）一端与牵引盘（2-6）后端面抵触，另一端与机体外壳（2-8）内底面抵触。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种汽车发动机熄火后曲轴位置限定系统，其特征是，所述电磁阀（2-4）由发动机ECU（4）控制，所述发动机ECU（4）输入端与曲轴位置传感器（3）及停车按钮（5）连接，所述曲轴位置传感器（3）与设置在发动机曲轴前端的曲轴信号盘（7）匹配。

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