CN201307120Y - 双信号光栅式转速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及传感器，尤其是一种用于汽油发动机点火系统的双信号光栅式转速传感器。一种双信号光栅式转速传感器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于光电转换器包括发光部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连接。上述结构在圆片光栅上设置两圈通孔，一圈用于测试主轴转速，另一圈用于测试发动机汽缸位置，测量非常精确，而且将发光部件、接收部件、输出部件都设置在圆形空心塑料盘内，使整个传感器运行更加稳定。

Description

双信号光栅式转速传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器，尤其是一种用于汽油发动机点火系统的双信号光栅式转速传感器。

背景技术

世界汽车保有量迅猛增加，带来了日益严重的环境和能源问题，已经受到人类社会的迫切关注。

我们知道，提高汽车发动机效率和降低废气排放的关键是发动机点火时刻是否正确，点火能量是否足够大。老式点火系统是由分电器的凸轮机构使白金触点闭合与打开，接通与切断点火线圈初级电流，在次级线圈中感应出高压脉冲到汽缸去点火。这种装置的点火时刻不够正确，能量较低，受触点烧蚀影响，发动机效率低，排放高。

随着电子技术的发展，晶体管式、集成电路式以及电脑控制的无触点电子点火系统相继出现，逐步取代了有触点点火系统。尤以电脑为核心的汽车发动机电子控制系统，是当代最为先进的发动机控制平台。电脑按程序快速精确地计算出发动机最佳空燃比和正确的点火时刻，控制电子开关实现高能无触点正时点火，从而提高发动机效率，降低废气排放。

电脑控制系统最重要的输入数据是发动机转速信号和位置信号。一般采用三种类型的传感器：磁感应式传感器、霍尔式传感器及光电式传感器。

其中，磁感应式传感器的缺点是输出信号幅度随发动机转速变化而急骤变化。此外，分电器主轴磨损将引起传感器触发轮的晃动，降低了转速信号的一致性，直接影响点火正时性。霍尔式传感器克服了磁感应式传感器的缺点，输出信号幅度不受转速影响，但是叶轮的齿数较少，一般与发动机汽缸数相等，当发动机曲轴与分电器主轴的传动比为2：1时，发动机曲轴每转一周，霍尔式传感器的输出脉冲个数是汽缸数的二分之一，输出信号精度较低，且受温度的变化以及转轴磨损的影响较大。光电式传感器与霍尔式传感器比较，其输出信号受环境温度和转轴磨损的影响较小，但是它沿用了霍尔式传感器的叶轮，发动机曲轴每转一周，输出脉冲个数是汽缸数的一半，因此输出信号的精度也比较低。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种运行稳定、精确度高的双信号光栅式转速传感器。

本实用新型是通过如下方案实现的：一种双信号光栅式转速传感器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于：光电转换器包括发光部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连接。

此项设置采用圆片光栅与光电转换器组合的传感器形式，并在圆片光栅上设置两圈不同的透光孔，外圈透光孔用于测量发动机转速，内圈通孔用于测量发动汽缸的序号，准确地测量出发动机曲轴的角速度和汽缸的位置，设圆片光栅外圈透光孔个数为N个，平均分布于外侧圆周，圆片光栅转动360度，就有N个透光孔转过接收部件，当接收部件中的三极管输出脉冲频率为n(Hz)时，分电器主轴的角速度为(360*n/N)度/秒。由此可见，在相同的角速度下，透光孔个数N越大，则测得的主轴角速度的误差就越小，由于分电器主轴与发动机曲轴是同步联动连接的，因此分电器主轴的角速度就是发动机曲轴的角速度，这种用光电信号传感的方式，受外部温度或者转轴磨损等不良因素的影响很小，运行非常稳定，而且测量的精确度很高。

本实用新型的进一步设置为：圆片光栅是一个金属薄圆片，中心部位设有安装孔，通过安装孔套设固定在分电器主轴上，圆片光栅上沿外侧圆周开有60个透光孔，透光孔的位置按圆周平均分布，内侧圆周设有4个不同宽度的圆弧通孔，两两相隔90度。

此项设置将圆片光栅套设在分电器主轴上，这样圆片光栅的转动角速度就与分电器主轴相同，测量计算比较方便，之所以在外侧圆周设置60个透光孔，内侧圆周设置4个通孔是因为，本设置主要针对的是4汽缸的发动机，而且60个透光孔已经可以满足计算主轴角速度的误差要求，在一定程度上节省了成本。

本实用新型的进一步设置为：光电转换器是一个圆形空心塑料盘截面呈“┛”形，发光部件、接收部件、输出部件设置在圆形空心塑料盘内，发光部件、接收部件设置在圆形空心塑料盘的内腔中，在圆形空心塑料盘与凸起部分之间设有狭窄的空槽，并与圆片光栅适配。

此项设置把发光部件、接收部件、输出部件全部设置在圆形空心塑料盘内，很好地保护了各个部件，减少一些摩擦、碰撞所造成的伤害，而且将圆形空心塑料盘的截面设置成“┛”形，在安装上很方便，使传感器在运行的时候更加稳定。

上述结构在圆片光栅上设置两圈通孔，一圈用于测试主轴转速，另一圈用于测试发动机汽缸位置，测量非常精确，而且将发光部件、接收部件、输出部件都设置在圆形空心塑料盘内，使整个传感器运行更加稳定。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例中圆片光栅的结构示意图；

图3为带有双信号光栅式转速传感器的分电器结构示意图；

具体实施方式

参考图3可知，分电器从上至下依次安装分电器盖12、分火头11、防尘罩12、屏蔽罩9、分火头座8、圆片光栅7、定位套6、光电转换器5、铝座1、轴承3、连轴节4，主轴2设置在铝座1内，下端与连轴节4固定连接，通过连轴节3与发动机曲轴联动连接，其中铝座1、主轴2、轴承3、连轴节4、定位套6、分火头座8、屏蔽罩9、防尘罩10、分火头11、分电器盖12组成分电器本体及机械传动部分。光电转换器5和圆片光栅7构成光栅式传感器，安装于分电器内部；其中光电转换器5固定于铝座1、圆片光栅7套设安装在主轴2上，铝座1固定于发动机的支架上，作为光栅式分电器的基座，承载各个部件；主轴2、轴承3、连轴节4构成分电器的转动部分，发动机曲轴转动通过连轴节4使分电器主轴2带动圆片光栅7转动；圆片光栅7转动产生有规律的光信号；光电转换器5把圆片光栅7产生的光信号通过电子部件转换成电脉冲信号输出到电脑；定位套6和分火头座8用于稳定圆片光栅的转动；屏蔽罩9和防尘罩10用于抗电磁干扰和防尘；分火头11和分电器盖12用于向各汽缸火花塞正确有序输送高压点火脉冲。

圆片光栅7转动时，外侧发光管发出的光透过外侧透光孔到达接收部分的外侧光敏管，光敏管接收到光，产生光电流，经集成电路放大、整形后，三极管以电脉冲形式输出。分电器的连轴节4与发动机曲轴连接，当发动机曲轴与分电器主轴的传动比为2∶1时，如果三极管以每秒输出n个电脉冲，电脑可以计算出发动机曲轴的转速为(720*n/N)度/秒。

内侧光敏管接收到内侧发光管的光后，产生光电流，经集成电路放大、整形后，三极管输出的电脉冲宽度对应于内侧透光孔的弧度(分别为6度、18度、30度和42度)，这些脉冲信号输入到电脑后，电脑可以计算出汽缸序号(位置)，从而根据汽缸序号给出正确的点火顺序，实现正确的点火。

参考图1、图2可知，为了实现输出双信号功能，实现正确点火，圆片光栅7的外侧圆周设置了一圈透光孔71，内侧圆周设置一圈通孔72，中心设有安装孔73，这样保证输出主轴信号和汽缸信号，减小误差，保证点火的准确度，并把发光部件、接收部件、输出部件都设置在圆形空心塑料13盘内，保护各个元器件，保证传感器能稳定的运作，输出信号。

本实用新型用上述的双信号光栅式转速传感器，取代了传统的传感器，由此，避免了磁感应式传感器的输出信号幅度随发动机转速变化而急骤变化，分电器主轴磨损将引起传感器触发轮的晃动，降低了转速信号的一致性，影响点火正时性的缺点；克服了霍尔式传感器输出信号精度较低，受温度的变化以及转轴磨损的影响较大的弊病；解决了光电式传感器沿用霍尔式传感器的叶轮，造成输出信号的精度比较低问题。

Claims (3)

1.一种双信号光栅式转速传感器，包括圆片光栅与光电转换器，其特征在于：光电转换器包括发光部件、接收部件、输出部件，所述圆片光栅外侧圆周设有一圈均匀分布的透光孔，在透光孔的内圆周设有与发动机汽缸数量相同的圆弧通孔，圆片光栅固定设置在分电器主轴上，发光部件与接收部件分别设置在圆片光栅的两侧，并相互对应，输出部件与外部信号处理单元连接。

2.按照权利要求1所述的双信号光栅式转速传感器，其特征在于：圆片光栅是一个金属薄圆片，中心部位设有安装孔，通过安装孔套设固定在分电器主轴上，圆片光栅上沿外侧圆周开有60个透光孔，透光孔的位置按圆周平均分布，内侧圆周设有4个不同宽度的圆弧通孔，两两相隔90度。

3.按照权利要求1或2所述的双信号光栅式转速传感器，其特征在于：光电转换器是一个圆形空心塑料盘，盘面上设有凸起部分，发光部件、接收部件、输出部件设置在圆形空心塑料盘及凸起部分的空腔内，在圆形空心塑料盘与凸起部分之间设有狭窄的空槽，并与圆片光栅适配。

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