CN105716564A - 曲轴位置感测系统 - Google Patents

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J·斯莱特
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Abstract

本申请公开一种用于发动机的曲轴位置感测系统，该曲轴位置感测系统包含：触发轮；和位置传感器，所述位置传感器被配置为检测所述触发轮的角度位置，所述位置传感器被进一步配置为延伸通过所述发动机的外壳的壁中的开口，其中所述位置传感器(105、205、305)具有主体部分和传感器部分，所述传感器部分被提供在所述主体部分的远端，所述主体部分远端靠近处于已装配配置中的所述触发轮，其中所述主体部分具有倾斜到处于已装配配置中的所述触发轮的径向平面的纵轴。

Description

曲轴位置感测系统
相关申请的交叉引用
本发明主张2014年12月18日提交的英国专利申请No.1422572.6的优先权，该英国专利申请的所有内容出于所有的目的通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及曲轴位置感测系统，并且更具体地但不唯一地涉及包含曲轴触发轮和位置传感器的曲轴位置感测系统。
背景技术
内燃发动机的曲轴的位置和转速通常被监测。关于曲轴的位置和转速的信息可以被用于控制发动机的运转参数和/或组件诸如燃料喷射器和/或火花塞的运转。
通过使用触发轮和位置传感器可以监测曲轴的位置和/或转速，触发轮被耦接到发动机的旋转组件，并且位置传感器配置为检测触发轮的旋转位置。通常，触发轮被安装于发动机外部，例如被安装到曲轴皮带轮或飞轮外部。位置传感器一般垂直安装于触发轮的齿，从而确保曲轴的位置和/或转速的可靠测量。这种要求产生了触发轮和位置传感器关于发动机可以被封装的位置的局限性。
当发动机在被安装到车辆内时为了减小发动机的总体长度，可能期望将触发轮安装于发动机内部。这产生了关于位置传感器可以被封装的位置的进一步的限制。
发明内容
根据本发明的方面，提供了用于发动机例如用于机动车辆的内燃发动机的曲轴位置感测系统。曲轴位置感测系统包含触发轮。曲轴位置感测系统包含位置传感器，所述位置传感器被配置为检测所述触发轮的角度位置。位置传感器被配置为延伸通过所述发动机的外壳的壁中的开口。位置传感器具有主体部分和传感器部分。所述传感器部分被提供在所述主体部分远端。在已装配的配置中，所述主体部分远端靠近(adjacent)所述触发轮。其中当在所述已装配的配置中时，例如当触发轮被耦接到发动机的曲轴并且位置传感器被固定到发动机的外壳时，位置传感器具有倾斜于所述触发轮的径向平面的纵轴。在一个示例中，位置传感器的纵轴可以被称为第一纵轴。
触发轮可以包含从所述触发轮的轴向和/或径向延伸的多个凸出，例如齿。触发轮可以包含配置为被所述位置传感器检测的多个触发轮表面。触发轮表面可以至少部分是平面，例如，触发轮表面可以至少部分是平的。触发轮表面可以至少部分弯曲。触发轮表面可以相对于触发轮的径向平面倾斜。
触发轮上的凸出可以均包含一个或多个触发轮表面。触发轮表面和传感器表面可以被配置为面向彼此。触发轮表面和传感器表面可以基本上平行。凸出沿凸出的长度的横截面可以是一致的，例如，凸出可以是基本上正方形横截面。沿凸出的长度，凸出可以具有非一致的横截面，例如，凸出可以大体为楔形。
传感器部分可以包含相对于位置传感器的纵轴倾斜的传感器表面。主体部分可以被围绕纵轴取向。主体部分可以是伸长的。传感器部分可以相对于主体部分以某一角度被取向。传感器部分可以在远离位置传感器的纵轴的方向上从主体部分以某一角度延伸。主体部分和传感器部分可以一体形成。传感器部分可以被耦接例如可移动地耦接到主体部分。
位置传感器可以被配置为耦接(例如可移除地固定)到发动机外壳例如汽缸缸体。位置传感器可以是霍尔效应类型的传感器。位置传感器可以是光学类型的传感器。位置传感器可以朝向发动机的进气侧被定位。
发动机可以包括曲轴位置感测系统。
触发轮可以被耦接到发动机的曲轴。触发轮可以被提供在曲轴平衡重和发动机外壳的壁之间。触发轮可以被提供为与曲轴轴承相邻。触发轮可以被耦接到最靠近发动机飞轮的曲轴的一端。触发轮可以在发动机外壳内侧。发动机外壳的壁中的开口可以在由曲轴纵轴限定的方向上与触发轮间隔开。
根据本发明车辆可以包含曲轴定位系统或发动机。
附图说明
为了更好的理解本发明，并且为了更清楚地示出该发明可以如何实施，现在以示例的方式对附图做出参考，其中：
图1是通过发动机的示例的部分横截面，其中示出触发轮、位置传感器、发动机缸体和曲轴；
图2是示出图1中触发轮的透视图；
图3是通过发动机的另一示例的部分横截面，其中示出触发轮、位置传感器、发动机缸体和曲轴；
图4是示出图3中触发轮的透视图；
图5是通过发动机的又一示例的部分横截面，其中示出触发轮、位置传感器、汽缸缸体和曲轴；
图6是示出图5中触发轮的透视图；以及
图7是图5的触发轮和位置传感器的透视图。
具体实施方式
图1根据本发明的第一示例示出用于机动车辆的发动机128的曲轴位置感测系统101。曲轴位置感测系统101包含触发轮103和位置传感器105。在图1的示例中，触发轮103被提供在发动机外壳例如发动机的汽缸缸体内侧并且被耦接到发动机的曲轴107。触发轮103被设置在曲轴107的平衡重109和发动机外壳的壁111之间。曲轴107可以由发动机外壳的壁111内装备的轴承支撑。
触发轮103被设置成朝向曲轴107最靠近发动机(未示出)飞轮的一端。以此方法，触发轮103被紧密耦接到飞轮的惯性，这降低了触发轮103的扭转加速。然而，触发轮103可以被安装在发动机上任何合适的位置，例如，触发轮103可以位于发动机外部，并且可以被耦接到曲轴皮带轮或飞轮。
触发轮103包含多个凸出例如齿113，这些凸出被定位围绕触发轮103的周边。在图2中，齿113在轴向方向和径向方向上从触发轮103的外部圆周延伸，即，齿113在不平行于触发轮的径向平面的方向上远离触发轮103的旋转轴延伸。在可替换的示例中，齿113可以在轴向和/或径向上延伸远离触发轮103的轴向端面。在图1和图2中，齿113在远离发动机外壳的壁111的方向上延伸。然而，在可替换的示例中，齿113可以在朝向发动机外壳的壁111的方向上延伸。在图1和图2示出的示例中，在触发轮103的冲压期间，齿113可以冲压成期望的形式。
触发轮103包括多个触发轮表面115，触发轮表面115被配置为被位置传感器105检测。在图1和图2中，每个齿113均包含触发轮表面115，触发轮表面115形成每个齿113的终止端面。在图1和图2中，触发轮表面115是具有围绕触发轮103的旋转轴的恒定半径的弯曲表面。在可替换的示例中，触发轮表面115可以是相对于触发轮103的径向平面成角度的平面表面。这种平面触发轮表面115可以垂直于齿113延伸远离触发轮103的径向平面的方向。然而，触发轮表面115可以是允许触发轮表面115被位置传感器105检测的任意合适的形式。附加地或替换地，触发轮表面115可以至少部分地凹进触发轮103的主体内。
在图1中，位置传感器105被固定到发动机外壳并且延伸通过发动机外壳的壁111中的开口121。位置传感器105可以是霍尔效应型传感器，但是也可以使用被配置为检测触发轮角度位置的可替换的类型的传感器例如光学传感器。位置传感器105具有主体部分123和传感器部分125。传感器部分125被提供在主体部分123的远端。在已装配的配置中，主体部分123的远端靠近触发轮103。位置传感器105具有纵轴117，当在已装配的配置中时，例如当触发轮103被耦接到发动机的曲轴107并且位置传感器105被固定到发动机外壳的壁111时，纵轴117倾斜到触发轮103的径向平面。
在图1的示例中，位置传感器105的纵轴117向触发轮103的径向平面倾斜大约30°。然而，在可替换的示例中，位置传感器105的纵轴117可以以任意合适的角度倾斜。位置传感器105以该方式的倾斜允许发动机外壳壁111中的开口121与触发轮103的轴位置间隔开。这进而允许触发轮103更接近飞轮，因为在飞轮的附近存在绕发动机外壳的受限封装空间。有利地，上述位置传感器105的布置降低了发动机的封装尺寸。
传感器部分125包括传感器表面119，传感器表面119被配置为当触发轮103旋转时面对触发轮表面115。在图1中，传感器表面119垂直于位置传感器105的纵轴117，其中纵轴117倾斜到触发轮103的径向平面。在该方式中，传感器表面119可以以相对于触发轮103的径向方向的非垂直角度被放置。
图3和图4根据本公开示出曲轴位置感测系统201的第二示例。为了在该说明书中避免不必要的重复工作和文本的反复，某些特征仅关于本发明的一个或几个方面或实施例被描述。然而，要理解的是，关于本发明的任一方面或实施例描述的特征也可以与本发明的任一其他方面或实施例一起使用，这在技术上是可行的。
如图3和图4描绘，触发轮203包含从触发轮203径向延伸的例如在轴向方向上没有延伸的多个齿213。每个齿213均包含形成触发轮表面215其中之一的终止端面，触发轮表面215被配置为被位置传感器205检测。位置传感器205具有纵轴217，纵轴217倾斜到触发轮203的径向平面。位置传感器205具有传感器表面219，传感器表面相对于位置传感器205的纵轴217倾斜。在图3中，传感器表面219是平面表面。然而，传感器表面219可以是允许位置传感器205可靠地检测触发轮表面215的任意合适的形式，例如，传感器表面209可以至少部分弯曲。
在图5到图7中，触发轮303与图3和图4中示出的示例的触发轮203类似。每个齿313均包含形成触发轮表面315其中之一的终止端面，触发轮表面315被配置为被位置传感器305检测。位置传感器305具有纵轴317，纵轴317倾斜到触发轮303的径向平面。在图5和图7示出的示例中，位置传感器包含围绕纵轴317的主体部分323取向。位置传感器303包含传感器部分325，传感器部分325被设置为朝向最靠近触发轮303的主体部分323远端。传感器部分325相对于主体部分323成角度。在图5和图7的示例中，传感器部分325具有第二纵轴327，第二纵轴327被取向在触发轮303的径向平面内。然而，在可替换的示例中，第二纵轴327可以以任意合适的角度取向，例如，第二纵轴327可以相对于位置传感器305的纵轴317和/或触发轮303的径向平面成角度。
在图1到图7示出的示例中，曲轴位置感测系统101、201、301的触发轮103、203、303被直接耦接到曲轴。然而，在本发明的可替换的示例中，触发轮103、203、303可以耦接到发动机的任一合适的旋转组件(例如发动机的凸轮轴)和/或发动机的辅助装置(例如油泵)。
曲轴位置感测系统101、201、301可以还包含控制器130，控制器130包括非暂时存储器，控制器130被配置为接收来自位置传感器105、205、305的信号129。控制器130还有发动机128和信号129在图1中被描绘。虽然在图3和图5中没有被标示，但是应当了解，曲轴位置感测系统201和301类似地包含控制器、发动机和信号。
控制器可以被配置为根据触发轮103、203、303的位置变化速率确定曲轴107、207、307的转速。控制器可以被配置为根据曲轴107、207、307的确定的转速输出控制信号，以控制发动机的一个或多个运转参数。
本领域的技术人员应当意识到，虽然已经参照一个或多个示例以示例的方式描述了本发明，但是不限于公开的示例，并且在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可以构造可替换的示例。

Claims (20)

1.一种用于发动机的曲轴位置感测系统，该曲轴位置感测系统包含：
触发轮；和
位置传感器，所述位置传感器被配置为检测所述触发轮的角度位置，所述位置传感器被进一步配置为延伸通过所述发动机的外壳的壁中的开口，
其中所述位置传感器具有主体部分和传感器部分，所述传感器部分被提供在所述主体部分的远端，所述主体部分远端邻近处于已装配配置中的所述触发轮，其中所述主体部分具有倾斜到处于已装配配置中的所述触发轮的径向平面的纵轴。
2.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述触发轮包含从所述触发轮轴向和/或径向延伸的多个凸出。
3.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述触发轮包含配置为被所述位置传感器检测的多个触发轮表面，其中所述触发轮表面相对于所述触发轮的所述径向平面倾斜。
4.根据权利要求2所述的曲轴位置感测系统，其中每个所述凸出均包含触发轮表面。
5.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述传感器部分包含相对于所述位置传感器的所述纵轴倾斜的传感器表面。
6.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述主体部分是伸长的。
7.一种包含曲轴位置感测系统的发动机，所述曲轴位置感测系统包含：
触发轮；和
位置传感器，所述位置传感器被配置为检测所述触发轮的角度位置，所述位置传感器被进一步配置为延伸通过所述发动机的发动机外壳的壁中的开口，
其中所述位置传感器具有主体部分和传感器部分，所述传感器部分被提供在所述主体部分的远端，所述主体部分远端靠近处于已装配配置中的所述触发轮，其中所述主体部分具有倾斜到处于已装配配置中的所述触发轮的径向平面的纵轴。
8.根据权利要求7所述的发动机，其中所述触发轮被耦接到所述发动机的曲轴。
9.根据权利要求8所述的发动机，其中所述触发轮被耦接到所述曲轴最靠近所述发动机的飞轮的一端。
10.根据权利要求7所述的发动机，其中所述触发轮被提供在曲轴平衡重和所述发动机外壳的所述壁之间。
11.根据权利要求7所述的发动机，其中所述触发轮被提供为与曲轴轴承相邻。
12.根据权利要求7所述的发动机，其中所述发动机外壳的所述壁中的所述开口与所述触发轮在由处于已装配配置中的曲轴的所述纵轴限定的方向上间隔开。
13.根据权利要求7所述的发动机，其中所述触发轮在所述发动机外壳内。
14.一种用于发动机的曲轴位置感测系统，所述曲轴位置感测系统包含：
触发轮；和
位置传感器，所述位置传感器被配置为检测所述触发轮的角度位置，所述位置传感器被进一步配置为延伸通过所述发动机的外壳的壁中的开口，
其中所述位置传感器具有主体部分和传感器部分，所述传感器部分被提供在所述主体部分的远端，所述主体部分远端靠近处于已装配配置中的所述触发轮，其中所述主体部分具有倾斜到处于已装配配置中的所述触发轮的径向平面的纵轴，
其中所述触发轮包含被配置为由所述位置传感器检测的多个触发轮表面，其中所述触发轮表面相对于所述触发轮的所述径向平面倾斜，
其中所述传感器部分包含相对于所述位置传感器的所述纵轴倾斜的传感器表面。
15.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述位置传感器包含围绕所述纵轴取向的主体部分，其中所述位置传感器相对于所述主体部分成角度。
16.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，其中所述位置传感器具有第二纵轴，所述第二纵轴被取向在所述触发轮的所述径向平面内。
17.根据权利要求16所述的曲轴位置感测系统，其中所述第二纵轴相对于所述位置传感器的所述纵轴和/或所述触发轮的所述径向平面成角度。
18.根据权利要求15所述的曲轴位置感测系统，其中所述传感器表面以相对于所述触发轮的所述径向方向的非垂直角度设置。
19.根据权利要求1所述的曲轴位置感测系统，进一步包含控制器，所述控制器配置为接收来自所述位置传感器的信号，其中所述控制器被配置为确定所述曲轴的所述转速。
20.根据权利要求15所述的曲轴位置感测系统，其中所述传感器表面至少部分弯曲。
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