CN85103104A - 内燃机点火信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的点火信号发生器，包括转子和定子，其中的转子包括一个沿轴向极化的圆筒状磁铁，以及两块圆盘形的磁极板，装在圆筒状磁铁的两端面上以构成南磁极和北磁极，定子布置成把上述两块磁极板夹在中间；每个定子的一端对着磁极板的北极，另一端对着磁极板的南极，中间极柱上绕有脉冲发生器线圈。两个圆盘形磁极板每个都有阶梯段，由一段大于圆筒状磁铁外径的圆周和一段小于圆筒状磁铁外径的圆周形成，两个磁极板圆周上的阶梯部分由逐渐改变的曲线过渡连接。

Description

本发明关系到一种用于内燃机的点火信号发生器，特别是与可以配用旋转磁场磁力发电机的内燃机有关。

按照一种已知装置，如美国专利说明书8799137所提出的装置，磁铁成圆筒状地固定在随内燃机旋转的轴上，沿着圆筒状磁铁的外圆周固定着脉冲发生器，同磁铁一起运动的圆盘形磁极在脉冲发生器中产生输出信号，这些输出信号控制着点火线路。

但是，在上述装置中，做为励磁源的半圆环形永久磁铁沿着径向磁化，并彼此对置，被布置成圆筒状。此外，圆盘形的磁极仅装在一侧表面上，以激励脉冲发生器。再有，与半圆形磁铁形状几乎相同的磁极只叠加到该磁铁的一侧表面，以形成北极与南极间的间隙，从而使脉冲发生器线圈中的感应磁通量受到这个间隙的影响而倒转方向，而且，在每个磁极板圆周的中间部分，即南北极间磁场最强的部位，由脉冲发生器产生正常的点火信号。然而在这个例子中，在两次正常的点火信号之间，当脉冲发生器线圈中的感应磁场受到上述间隙的作用而转向时，脉冲发生器线圈将产生与正常点火信号同相位的杂波信号。其结果，在点火时产生误操作。

进一步从结构角度说，半圆形磁铁不便于安装操作和磁化处理。由于用很大力量才能把两半磁铁组装在一起，也使可靠性下降。

按照另一种已有的内燃机点火信号发生器，如美国3715650号专利说明书所介绍，沿轴向磁化的半圆环形磁铁布置成圆筒形式，在其两端表面上，叠装上同为半圆环形的磁极板，以形成南北极间的间隙，脉冲发生器两极间的磁通量由于该间隙的存在而改变，从而取得输出信号。但是，这种装置也有与上述3799137号美国专利装置同样的缺点，而且因为用了两个半圆环形磁铁，其结构更为复杂。进一步说，需要增加分成两组的四块磁极板。其结果，这种结构几乎无法抵抗高速运转所产生的离心力，这在实际应用中是一个严重的缺点。

本发明的目的，就是要提供一种内燃机点火信号发生器，这种信号发生器能够产生基本消除误点火的电压信号。

为了达到上述目的，本发明的内燃机点火信号发生器采用了新型的转子和定子。其中转子的构造包括：沿轴向极化的圆筒状磁铁，和装在该圆筒状磁铁的两端上，构成南北极的两个圆盘形极板。这样来安装定子：各个定子把上述两块磁极板夹在中间，每个定子的一端对着磁极板的北极，另一端对着磁极板的南极，定子的中间则绕着脉冲发生器的线圈。这里，最重要的是，两个圆盘形磁极板每块上都有直径不同的阶梯段。换言之，圆盘形磁极板是由两部分组成的，一部分的外径大于圆筒状磁铁的外径。另一部分的外径则小于圆筒状磁铁的外径，两部分连接处所形成的周向的阶梯由曲线过渡。

因此，随着转子的旋转，当脉冲发生器线圈到达磁极板外圆周渐变段时，磁通量的改变很缓慢，但是在脉冲发生器线圈中的感生磁场的方向发生逆转。因此，可以防止在这一时刻产生的电压波形中出现与正常点火信号同极性的输出电压。

如上所述，按照本发明，可以消除脉冲发生器的输出错误。所谓输出错误是指，按正常点火定时发生的正常点火信号中，混有与正常信号同极性的干扰信号。而这种错误在传统形式的内燃机点火信号发生器中是不可避免的。

图1为装有根据本发明的点火信号发生器的磁电机的横剖视图。

图2为图1所示磁电机的纵剖视图;

图3为脉冲发生器转子的立体图;

图4为图3所示脉冲发生器转子的正视图;

图5为图3所示脉冲发生器转子的分解立体图;

图6为一立体图，表示图3中的圆盘形磁极板的布置方式;

图7为脉冲发生器定子的立体图;

图8为图7所示定子的分解立体图;

图9所示为脉冲发生器芯子中的磁路;

图10所示为脉冲发生器中的磁通量波形和输出电压波形。

参阅图1和图2，标引数字1代表内燃机的输出轴。在该输出轴一端的渐缩段1A上，用螺母3固定着圆柱形中心套筒2。钢制的杯状飞轮4的轮盘中部，用由标引数字5代表的铆钉铆接在套筒2的法兰盘2A上。

在飞轮4内壁面的圆周上，装有若干沿径向极化的永久磁铁6，构成几对极性交错的磁极。在每块永久磁铁6的内圆周壁面上，各装两块磁极板7，两块极板7之间在周向留有间隔。与发动机箱体14同轴安装的定子9与永久磁铁6的内圆周表面对峙，相互间保持一个小间隙。定子9的构成为：圆环形芯体9A，上面有多个沿径向突出的磁极9B。各磁极上分别绕着给蓄电池充电用的线圈10，和作为点火系统电源的线圈10A。飞轮4，中心套筒2，以及脉冲发生器转子11，共同构成统一的旋转构件。

在中心套筒2的外圆周上，装有脉冲发生器转子11，其结构如图3所示，其作用是产生点火信号。定子12通过底座13固定在发动机箱体14上，并与转子11对峙。由图5可见，脉冲发生器转子11的构成为：近于圆盘形的磁极板16，17，分别装在圆筒状磁铁15的两端面上;该圆筒状磁铁15沿着轴向极化，并套在用非磁性金属制作的套筒18上;套筒18一端带有定位法兰18A，整个套筒18作为转子11的心轴。磁极板16、17的圆周由小圆环段16A、17A和大圆环段16B、17B组成，小圆环段16A、17A的直径约等于圆筒状磁铁15的外径，大圆环段16B、17B占据了略大于半圆的圆弧，并向外伸出。在圆盘形磁极板16、17的一侧，陡降的阶梯16C和17C连接大圆环段和小圆环段，大小圆环在另一侧的连接，则是由半径约等于阶梯高度的半圆过渡，形成阶梯16D和17D，阶梯16D、17D与阶梯16C、17C之间相差180度圆弧。

安装磁极板16、17时，使阶梯部位16C与17C的台阶面相互对置，其轴向延伸线间距定为l（图3）。但是在另一侧，即阶梯16D和17D的位置，两块磁极板16、17在轴向相互搭交。接着看图5，磁极板16装在套筒18上，并由法兰18A限定其轴向位置。然后，往套筒18上装圆筒状磁铁15，最后装上另一磁极板17，从而构成脉冲发生器转子11，上述这些零件都用粘合剂紧紧粘到一起。

图6表示磁极板16和17之间的相互位置关系。

磁极板16和17各包括半径相同的扁平盘，也就是说，在阶梯16C和17C的位置上具有相等的最大半径。在图6所示的磁极板状态中，把磁极板17绕着同时与C-C′线和L-L′轴相垂直的轴线旋转约180度，就与磁极板16处于图3所示的对置状态。在图3所示的状态，两个阶梯面16C与17C之间形成间距l。不过，此间距l也可以没有。或者说，两个磁极板的阶梯部位16C和17C也可以布置成轴向交搭的状态。但是，如果处于这种搭交状态，那么搭交段的长度l必须满足l≤L的条件，其中L表示芯子的中心件21上沿轴向延伸部分的宽度，见图8。至于阶梯部位16D和17D的搭交长度1′，也必须满足l′≥L′的条件，这里，L′代表定子12的中心极柱21与两侧极柱19B或19C中任一个的间距，如图9所示。

参阅图7和图8，定子的芯子19是由略呈U型的磁钢板冲压成形的，如图8A所示。定子芯19的基部19A竖直向上折起，与之同方向朝上折起的还有一侧翼端部19B，另一侧翼端部19C则朝相反方向，即向下折，这样来构成磁极的整体。在侧翼磁极板19B与19C之间，插入T形的中心极柱21，上面绕着圆柱形的脉冲发生器线圈20，中心极柱21的后端与定子芯19固连。作为基本部件的脉冲发生器线圈20，外面用合成树脂包裹，只露出中心极柱21的前端。磁极柱21沿轴向延伸部分的长度约等于圆盘形磁极板16和17安装后的间距。

定子12被螺栓23固定到底座13上，如图1和图2所示，磁极板19B、19C和21组成E形，与脉冲发生器转子11的外圆周表面相对峙。

图9A表示飞轮和脉冲发生器转子11随着发动机旋转的状态，此时北极N接近定子芯19的磁极板19B和中心极柱21，南极S接近极板19C。这一状态随后转变为南极S接近中心极柱21的状态，如图9B所示。此时，通过脉冲发生器线圈20的磁通量方向发生突变，因而由线圈20产生一输出电压。这一输出电压随着磁通量的改变而变化，如图10A与图10B所示。也就是说，当阶梯部位16C、17C到达定子12的中心极柱21位置时，在脉冲发生器线圈20中感应出一个正常的点火信号电压30，除此之外，当阶梯部位16D和17D到达中心极柱21位置，引起磁场极性从负转正，如图10A所示，这时，在脉冲发生器线圈20中还会感应出与脉冲信号30反相的一对脉冲输出信号33。由阶梯段16D和17D产生的脉冲，其波形与由阶梯段16C和17C所产生的脉冲波形一样尖。如果在这些相互对应的阶梯部位保留间距1，那么就会在距负的小脉冲32半周期的相位上，产生出与负脉冲32强度相同的正干扰脉冲。所幸的是，根据本发明，阶梯段16D和17D都是圆弧过渡的形式，如图4所示。因此，磁通量的变化很慢，从而把与正常点火信号同相位的干扰电压信号抑制为很小的值。

图3到图6所介绍的实施例中，都有第二阶梯段16D和17D。但是，在圆盘形磁极板16、17的外圆周上，除了第一阶梯段16C、17C以外，其它部分也可以采用逐渐变化的曲线，而不必作出阶梯段16D和17D，仍可获得与图10同样的输出脉冲波形。

图9所介绍的实施例中，脉冲发生器定子呈E形。但是根据本发明，磁极板19B和19C二者可任意省去一个。换句话说，可以采用U形的脉冲发生器定子。

根据本发明的上述实施例，在电容充放电式的点火线路中，不会有高值的干扰脉冲电压加到半导体开关元件上，即使在高速工作情况下，也不致有误点火现象。只有正常信号电压30才能在点火线圈中产生高电压，并且在发动机高速运转过程中，始终能够可靠地产生点火能量。

进一步说，根据本发明，脉冲发生器转子11由圆筒状磁铁15和圆盘形磁极板16、17组成，结构很简单。因此，能够以很高的效率制造和装配脉冲发生器转子，而且可以随意调节两个磁极板间的间距1。

上述各零部件都制成圆环形，并与作为心轴的套筒18同轴地安装。因此即使受到高转速时离心力的作用，脉冲发生器转子的强度也很稳定，可靠性有所提高。

Claims (9)

1、用于内燃机的点火信号发生器，其中包括：

主发电机，具有一个随内燃机运转而转动的杯状飞轮(4)，在其内圆周壁面上装有多个磁铁(6)，与这些磁铁(6)相对峙，设有定子(9)；

信号发生器，具有一个中心套筒(2)，该套筒装在上述飞轮(4)的轮盘中部，在其外壁面上装有激励脉冲发生器的磁铁(11)，定子(12)装在这些激励脉冲发生器的磁铁外侧，并与之对峙，相互间保持一定间隙；

在上述信号发生器中，还有：

转子(11)，由一个沿轴向极化的圆筒状磁铁(15)和两个圆盘状的磁极板(16、17)组成，这两个磁极板分别装在圆筒状磁铁(15)的两个端面上，形成北极和南极；

定子(12)，把上述磁极板(16、17)夹在中间，其芯体(19)的中间部分(21)上绕着脉冲发生器线圈(20)，芯体(19)的一端(19B)与上述磁极板(16、17)的北极对峙，另一端(19C)则与南极对峙；

在上述圆盘形磁极板(16、17)上，弧段(16A、17A)和弧段(16B、17B)之间，形成第一阶梯段(16C、17C)，其中弧段(16B、17B)的直径大于上述圆筒状磁铁(15)的外径，而弧段(16A、17A)的直径小于上述弧段(16B、17B)的直径，上述阶梯段(16C、17C)与曲线段16A、16B、17A、17B相连接，这些曲线段沿着上述磁极板(16、17)的周边逐渐变化。

2、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，在其中的圆盘形磁极板（16、17）上，上述的第一阶梯段（16C、17C）从轴向看彼此相对，第二阶梯段（16D、17D）则在轴向相互重合。

3、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，其中的圆盘形磁极板（16、17）上，有较小的半圆段（16A、17A），其直径约等于上述圆筒状磁铁（15）的外径，还有半圆段（16B、17B），其直径大于上述圆筒状磁铁（15）的外径。

4、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，其中的两个呈圆盘形的磁极板（16、17）在上述第一阶梯（16C、17C）处具有相等的最大直径，并且，将其中一块磁极板（17）绕着垂直于两个磁极板（16、17）中轴线L-L′的一条直线调转约180度，使之与磁极板（16）相互对置。

5、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，其中的每一个定子（12）由侧极柱（19B）、侧极柱（19C）、和中间极柱（21）组成，侧极柱（19B）与上述圆盘形磁极板（16、17）外圆周上的北磁极相对置，侧极柱（19C）与该外圆周上的南磁极相对置，中间极柱（21）则位于两侧极柱（19B、19C）之间，并与上述圆筒状磁铁的外圆周相对置，每个定子都呈E形，脉冲发生器线圈（20）绕在其中间极柱（21）上。

6、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，其中的每个定子（12）由一个侧极柱和一个主极柱（21）组成，并呈U型，该侧极柱与上述圆盘形磁极板（16、17）外圆周上的北磁极相对置，该主极柱（21）则与上述外圆周上的南磁极相对置，主极柱（21）上还绕着脉冲发生器线圈（20）。

7、如权利要求1所述的内燃机点火信号发生器，其中的第一阶梯（16C、17C）在轴向互相搭交，其间距1满足关系式1≤L，其中L代表芯体（19）上沿着轴向延伸的中间极柱（21）部分的宽度。

8、如权利要求5所述的内燃机点火信号发生器，其中的圆盘形磁极板（16、17）有沿轴向重合的第二阶梯段（16D、17D），重合段保持1′≥L′的关系，其中L′代表上述E形定子（12）的中间极柱（21）与任一侧极柱（19B）或（19C）之间的距离。

9、如权利要求6所述的内燃机点火信号发生器，其中的圆盘形磁极板（16、17）有沿轴向重合的第二阶梯段（16D、17D），重合段保持1′≥L′的关系，其中L′代表上述U型定子（12）上主极柱（21）与侧极柱（19B或19C）之间的距离。

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